Принцип работы двухтактного двигателя дизельного


Двухтактный дизельный двигатель: устройство и принцип работы

Двухтактный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Топливо-воздушная смесь сгорает за 2 движения поршня. Цикл завершается всего за 1 оборот коленвала. Такие показатели кажутся впечатляющими, однако существует несколько особенностей работы агрегата, о которых стоит узнать подробнее.

Главным достоинством такого мотора можно считать меньший расход топлива в сравнении с бензиновыми агрегатами. Это происходит за счет одной из особенностей дизельного топлива. Оно плотнее бензина, поэтому при сгорании дает на 15% энергии больше. Это обеспечивается более длинной цепочкой углеродов. Кроме того, технические характеристики таких двигателей стоят наравне с показателями аналогичных двигателей.

Строение

В состав двухтактного дизеля входит картер, совмещенный с коленчатым валом поршень, форсунки, впускные и выпускные окна цилиндра, топливный и водяной насосы. Последний снабжается плунжерным переключателем и датчиком температуры, а также емкостями, которые наполняются водой. Агрегат обеспечивает повышение КПД и за счет улучшенного сгорания топливо-воздушной смеси. Токсичность отходов при этом снижается.

В двухтактном моторе расположена газовая турбина и нагнетатель. Последний отвечает за повышение давления в цилиндрах — это обеспечивает экономию топлива и повышение мощности. Газовая турбина запускает преобразователь энергии тепла в энергию движения.

Продувочный воздух поступает в двухтактный дизельный двигатель несколькими способами — с помощью:

  • насосов;
  • продувочных камер;
  • компрессоров.

Продувка может осуществляться по одной из схем — контурной или клапанно-щелевой.

Стоит отметить, что использование контурной схемы снижает как экономические, так и технические показатели агрегата. Это объясняется тем, что в цилиндрах имеются не продуваемые области.

Цилиндры монтированы вдоль. Каждый из них оснащается выпускными и вентиляционными отверстиями. Газ поступает к турбине через коллектор. Когда поршни двигаются, рабочая камера периодически открывается и закрывается. Коленчатые валы взаимодействуют друг с другом. Это обеспечивается механизмом основной передачи.Топливо при этом сгорает при достаточно высокой температуре.

Для смазки трущихся деталей и подшипников применяется смесь масла и топлива. Она подается в цилиндр и кривошипную камеру. Смазки эти узлы не имеют, поскольку она смылась бы топливом. Именно поэтому к горючему его доливают в определенном соотношении.

При этом для двухтактного дизельного двигателя используется определенное масло. Оно выдерживает продолжительное воздействие высоких температур, способно практически не оставлять после сгорания зольных отложений.

Как работает?

Принцип работы двухтактного дизеля основан на выполнении 2 тактов: сжатие и рабочий ход. Конструкция агрегата позволяет выполнять весь цикл вдвое быстрее, чем в четырехтактных моторах.

Для двухтактных дизельных двигателей принцип работы следующий:

  1. Поршень из НМТ начинает двигаться вверх. В цилиндре имеется воздух. Приходе поршня вверх он сжимается, а когда поршень подходит к ВМТ, впрыскивается порция свежего топлива. При этом горючее самовоспламеняется и осуществляется рабочий ход.
  2. Продукты сгорания толкают поршень, вследствие чего тот движется вниз. Когда поршень доходит до НМТ, осуществляется продувка —воздух замещает продукты сгорания. Это является завершением цикла.

Внизу цилиндра имеются продувочные окна. Они необходимы для процесса продувки. Когда поршень снизу, они открыты. Во время подъема поршня они закрываются. Значительное увеличение показателя мощности двухтактных моторов происходит за счет повышения числа рабочих ходов. Двухтактный дизельный двигатель, принцип работы которого достаточно прост, обладает массой преимуществ.

Мифы о двухтактных дизельных моторах

Существует несколько распространенных мифов касательно двухтактных двигателей:

  1. Слишком медленная работа. В действительности современные моторы с турбонаддувом гораздо эффективнее предыдущих моделей.
  2. Такие моторы слишком громкие. Чтобы этого избежать, необходима правильная настройка двигателя. При правильном выполнении всех настроек работа мотора происходит немногим громче бензинового аналога. Высокий уровень шума свидетельствует о неправильной настройке мотора или его неисправности. Для старых моделей высокий уровень шума — характерная черта, создание появление аккумуляторных систем с высоким давлением существенно снизило уровень шума.
  3. Покупать дизель выгоднее бензина. Это так, но лишь отчасти. Несколько лет назад дизельное топливо стоило намного дешевле бензина, однако сегодня разница составляет всего 10-20%. Основная экономичность заключается в способности теплотворной способности горючего.
  4. Такие моторы плохо заводятся зимой. Раньше проблемы с ними действительно возникали. Однако современные автомобили с дизельными двигателями оснащены быстрым запуском, что снижает время на ежедневные подготовки к поездкам.

Срок службы дизеля превышает бензиновые агрегаты. Он может достигать 400-600 тыс. км.

Каждый двухтактный дизельный двигатель имеет одну отличительную особенность — через окна цилиндров впускается воздух и устраняются отработавшие газы. Когда они выходят через клапан в цилиндре, а воздух поступает через окна, система такой очистки называется клапанно-щелевой.

Подобные системы очистки имеют одну особенность — в цилиндре остается только часть воздуха. Поднимаясь вверх, он частично выходит за пределы мотора. Такую очистку еще называют прямоточной. Она обеспечивает максимальную эффективность очистки двигателя от продуктов сгорания.

Помимо прямоточной продувки существует и петлевая, однако она отличается меньшим качеством очистки. Именно поэтому для современных автомобилей она используется нечасто. Рабочие ходы такого агрегата выполняются в два раза чаще, однако на мощности это сказывается незначительно (она увеличивается в 1,5-1,7 раза). Это объясняется наличием продувки, а также тем, что внутри цилиндра происходит более короткий ход.

Преимущества

Двухтактные дизельные двигатели стали производиться относительно недавно. Такие моторы на сегодняшний день имеют множество модификаций. К примеру, зажигание бывает 2 типов: контактным и бесконтактным.Также отличаются и схемы таких моторов. Применяется двухтактная система на танках, в самолетах, в тяжелой промышленной технике.

Другие достоинства:

  1. Небольшой размер. Для установки агрегата требуется совсем немного места. Такие моторы легко умещаются под капотом транспортных средств.
  2. Небольшая масса. Стандартный турбодизель весит почти в 2 раза больше, чем двухтактный дизельный двигатель.
  3. Значительная экономия топлива. Расход горючего снижен практически в 2 раза по сравнению с обычным дизельным агрегатом.
  4. Простая конструкция. При обслуживании таких двигателей нет необходимости применять специальные технологии.

Такие преимущества выгодно выделяют двухтактные дизельные двигатели на фоне бензиновых собратьев. Имеются у таких моторов и серьезные недостатки.

Недостатки

Небольшое распространение агрегатов объясняется рядом причин. К примеру, детали на такие моторы найти получится с трудом. Именно поэтому выполнить ремонт двухтактного дизельного двигателя становится проблематично. Кроме того, специалистов по обслуживанию таких агрегатов достаточно мало.

Другие недостатки:

  • высокая цена дизельных двигателей и малый выбор моделей;
  • увеличенный расход масла;
  • необходимость установки воздушных фильтров.

Явным недостатком дизелей является использование мощного стартера. На морозе дизельное топливо мутнеет и застывает. Ремонт топливной аппаратуры затрудняется тем, что насосы высокого давления изготавливаются с высокой точностью.

Существенным минусом двухтактных дизелей является невозможность их применения в высокотемпературных режимах. Масло при таких условиях закоксовывается, возникает залегание поршневых колец. Кроме того, из-за недостаточной продувки топливо сгорает не полностью, что сказывается на значении КПД и уровне токсичности.

Итоги

Дизельные двигатели, имеющие два такта, изобретались с одной целью — снизить токсичность отработавших газов, а также увеличить экономичность двигателя, повысить КПД.

Стоит упомянуть о зажигании. Чтобы топливо воспламенилось, необходимо время, поэтому разряд на свече возникает заранее, перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Чем быстрее происходит движение поршня, тем раньше должна зажигаться свеча. Существуют специальные устройства, позволяющие менять угол зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала.

Понимание цикла - дизельный двухтактный цикл

Если вы прочитали, как работают двухтактные двигатели, вы узнали, что одно большое различие между двухтактными и четырехтактными двигателями - это мощность, которую может развить двигатель. Свеча зажигания срабатывает в двухтактном двигателе в два раза чаще - один раз за каждый оборот коленчатого вала, а не один раз за каждые два оборота в четырехтактном двигателе. Это означает, что двухтактный двигатель способен производить вдвое больше мощности, чем , чем четырехтактный двигатель того же размера.

В статье о двухтактном двигателе также объясняется, что цикл бензинового двигателя, в котором газ и воздух смешиваются и сжимаются, на самом деле не идеально подходит для двухтактного подхода. Проблема заключается в том, что некоторое количество несгоревшего топлива вытекает при каждой перезарядке цилиндра воздушно-топливной смесью. (Подробнее см. Как работают двухтактные двигатели.)

Оказывается, что дизельный подход, который сжимает только воздух, а затем впрыскивает топливо непосредственно в сжатый воздух, намного лучше соответствует двухтактному циклу.Поэтому многие производители больших дизельных двигателей используют этот подход для создания двигателей большой мощности.

На рисунке показана компоновка типичного двухтактного дизельного двигателя:

В верхней части цилиндра обычно находятся два или четыре выпускных клапана, которые открываются одновременно. Также имеется инжектор дизельного топлива (показан выше желтым цветом). Поршень удлинен, как в бензиновом двухтактном двигателе, так что он может действовать как впускной клапан. В нижней части хода поршня поршень открывает отверстия для впуска воздуха.Входящий воздух находится под давлением турбокомпрессора или нагнетателя (светло-синий). Картер двигателя герметичен и содержит масло, как в четырехтактном двигателе.

Двухтактный дизельный цикл работает следующим образом:

  1. Когда поршень находится на вершине своего хода, цилиндр содержит заряд сильно сжатого воздуха. Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр инжектором и сразу же воспламеняется из-за тепла и давления внутри цилиндра.Это тот же процесс, который описан в разделе «Как работают дизельные двигатели».
  2. Давление, создаваемое сгоранием топлива, ведет поршень вниз. Это , рабочий ход .
  3. Когда поршень приближается к нижней части своего хода, все выпускные клапаны открываются. Выхлопные газы выбрасываются из цилиндра, сбрасывая давление.
  4. Когда поршень выдвигается, он открывает отверстия для впуска воздуха. Воздух под давлением заполняет цилиндр, вытесняя остаток выхлопных газов.
  5. Выхлопные клапаны закрываются, и поршень начинает двигаться вверх, снова закрывая впускные отверстия и сжимая свежий заряд воздуха. Это такт сжатия .
  6. Когда поршень приближается к вершине цилиндра, цикл повторяется с шагом 1.

Из этого описания вы можете увидеть большую разницу между дизельным двухтактным двигателем и бензиновым двухтактным двигателем: в дизельной версии цилиндр заполняет только воздух, а не газ и воздух, смешанные вместе.Это означает, что дизельный двухтактный двигатель не страдает ни от одной из экологических проблем, от которых страдает бензиновый двухтактный двигатель. С другой стороны, дизельный двухтактный двигатель должен иметь турбонагнетатель или нагнетатель, а это значит, что вы никогда не найдете двухтактный дизельный двигатель на цепной пиле - это просто будет слишком дорого.

,
marinediesels.co.uk История и введение двухтактного дизельного двигателя

Меню4 Двигатель с рабочим ходом2 Двигатель с рабочим ходом2 Головка с двухтактным двигателемОпаковкаОхлаждениеСмазкаСистема топливного маслаСистема запуска двигателя

Основы

2 хода Дизельный цикл

**** На основе JavaScript раскрывающееся меню DHTML, созданное NavStudio.(OpenCube Inc. - http://www.opencube.com) ****

Вас может удивить, что самый большой дизель используемые двигатели работают по двухтактному принципу.Если у вас есть опыт двухтактного бензинового двигателя вы будете знать, что это вызывает больше загрязнения, чем четырехтактный бензин двигатель. Это потому, что масло смешивается с бензином для смазки подшипники коленчатого вала, и много несгоревшей смеси бензин / масло / воздух сбрасывается в атмосферу. Чтобы узнать больше о 2 удара цикл бензинового двигателя нажмите здесь .

Двухтактный дизельный двигатель не смешивает топливо или масло с Воздух для горения.Подшипники коленвала смазываются от давления масло так же, как и четырехтактный двигатель.

Двухтактный цикл называется так, потому что он занимает два поршень для завершения процессов, необходимых для преобразования энергии в топливе в работу. Поскольку двигатель совершает возвратно-поступательное движение, это означает, что поршень должен перемещаться вверх и вниз по цилиндру, и поэтому коленчатый вал должен вращайся один раз.

1. Коленчатый вал вращается по часовой стрелке, а поршень продвигаясь вверх по цилиндру, сжимая заряд воздуха. Поскольку энергия передается в воздух, ее повышение давления и температуры. К тому времени поршень приближается к вершине цилиндра (известный как верхняя мертвая точка или ВМТ) давление выше 100 бар и температура выше 500С

2. Непосредственно перед впрыском топлива в цилиндр топливный инжектор. Топливо "распыляется" на крошечные капли. Потому что они очень маленькие, эти капли очень сильно нагреваются быстро и начать гореть, когда поршень проходит над ВМТ. расширяющийся газ от горения топлива в кислороде заставляет поршень вниз по цилиндру, поворачивая коленчатый вал. Именно во время этого инсульта эта рабочая энергия вкладывается в двигатель; во время восходящего Ход поршня, двигатель должен делать работу.

3. Когда поршень движется вниз по цилиндру, полезное энергия от горящего топлива расходуется. Примерно в 110 после ВМТ открывается выпускной клапан и горячий выхлопной газ (состоящий в основном из азота, углекислого газа, водяного пара и неиспользованный кислород) начинают покидать цилиндр.

4. Примерно через 140 после ВМТ поршень раскрывает набор порты, известные как порты очистки. Сжатый воздух поступает в цилиндр через эти порты и выталкивает оставшийся выхлопной газ из цилиндр в процессе, известном как «очистка».

поршень теперь проходит мимо нижней мертвой точки и начинает двигаться вверх цилиндр, закрывающий порты продувки. Выпускной клапан тогда закрывается и начинается сжатие

Двухтактный цикл также может быть проиллюстрирован на графике диаграмма.

Сжатие

1 -2

2 - 3 впрыск топлива

3 - 4 Мощность

4 - 5 Выпускной выпуск

5 - 6 Очистка

6 - 1 Post Scavenging

1.около 110 BTDC

2. около 10 BTDC

3. около 12 ATDC

4. приблизительно 110 ATDC

5. приблизительно 140 ATDC

6. около 140 BTDC

В двухтактном поршневом двигателе, боковая тяга, вызванная углом Шатун передается на вкладыш с помощью юбки поршня или ствола.Поэтому он известен как двухтактный поршневой двигатель. Юбка поршень также служит для герметизации отверстий продувочного воздуха, когда двигатель работает на ВМТ. Это предотвращает повышение давления в картере.

В этом заключается недостаток этого типа двигателя: хотя он имеет низкая общая высота, смазочное масло брызгало из картера в смазывать лайнер может найти свой путь в мусорное пространство, в результате чего загрязнение и риск пожара мусора.Существует также вероятность лайнера и износ юбки поршня, пропуская воздух в картер. Это может поставить необходимый кислород для взрыва картера в случае возникновения горячей точки. Картер масло должно иметь присадки, которые могут справиться с загрязнением продуктами сгорания, и кислоты, образующиеся во время сгорания из-за серы в топливо.

Эта двухтактная конструкция обычно используется только для меньшего нижнего двухтактные двигатели - до 5000 кВт для двигателя V16 с Отверстие 280 мм и ход 320 мм.

Детройтские дизели производят двухтактные поршневые двигатели. Вихман и Дженерал Моторс. Зульцер использовал для производства модели, которая иногда встречается в море, как и Бронс. Чертеж поперечного сечения их типа GV двигатель показан ниже.

Дизельный двигатель
: как работает четырехтактный дизельный двигатель ИЛИ цикл зажигания от сжатия? Объяснение принципа и рабочего цикла дизельного двигателя

:

В основном, есть два типа дизельных двигателей - Четырехтактный и Двухтактный. «Дизельный цикл» использует более высокий коэффициент сжатия. Он был назван в честь немецкого инженера Рудольфа Дизеля, который изобрел и разработал первый четырехтактный дизельный двигатель. Четыре такта дизельного цикла аналогичны бензиновому двигателю. Тем не менее, «Дизельный цикл» значительно отстает от того, как топливная система снабжает дизель двигателем и зажигает его.

Обычный дизельный двигатель внутреннего сгорания работает в режиме «Дизельный цикл». В простых дизельных двигателях инжектор впрыскивает дизель в камеру сгорания непосредственно над поршнем. «Двигатель с воспламенением от сжатия» - это еще одно название дизельного двигателя. Это происходит главным образом потому, что он сжигает дизель горячим и сжатым воздухом. Температура воздуха внутри камеры сгорания поднимается выше 400–800 ° C. Это, в свою очередь, зажигает дизель, впрыскиваемый в камеру сгорания.Таким образом, «Дизельный цикл» не использует внешнего механизма, такого как свеча зажигания, для зажигания воздушно-топливной смеси.

Четырехтактный дизельный двигатель работает по следующему циклу:

1. Ход всасывания - При перемещении поршней вниз и открытии впускного клапана создается всасывание чистого воздуха в цилиндры.

Дизельный ход всасывания

2. Сжатие - При закрытии впускного клапана область над поршнем закрывается.Поршень движется вверх, что приводит к сжатию воздуха в ограниченном пространстве при более высокой степени сжатия.

Дизельный такт сжатия

Процесс сгорания - На этом этапе инжектор распыляет дизельное топливо в камеру сгорания. Повышение температуры воздуха вызвано его сжатием; приводит к мгновенному сгоранию дизеля при взрыве. Это приводит к выделению тепла, которое генерирует расширяющиеся силы, известные как сила.

Дизельный двигатель сгорания

3.Рабочий ход - Кроме того, эти силы снова толкают поршни вниз, приводя их в возвратно-поступательное движение.

Diesel Power Stroke

4. Ход выхлопа - На пути вверх поршни выталкивают отработавшие газы над ними через выпускной клапан, который открывается во время такта выпуска.

Diesel Exhaust Stroke

Этот цикл повторяется до тех пор, пока двигатель не выключится, что приведет к продолжению работы двигателя.

Анимация 4-тактного дизельного двигателя

Дизельный двигатель в основном делится на два типа - с косвенным впрыском (IDI) и с непосредственным впрыском (DI).Дизельный цикл с прямым впрыском был технологией более раннего поколения. Позже он превратился в своего преемника и более продвинутые CRDi. Грузовые автомобили, автобусы и генераторы предыдущего поколения все еще широко используют простые двигатели DI. Кроме того, сложные и усовершенствованные двигатели CRDi стали очень популярными в седанах, MPV, внедорожниках и роскошных автомобилях в недавнем прошлом.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь:

https://www.cummins.com

Подробнее: Как работает двухтактный двигатель с воспламенением от сжатия? >>

О CarBikeTech

CarBikeTech - технический блог.Его участники имеют опыт работы более 20 лет в автомобильной сфере. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильной технике.

Просмотреть все сообщения от CarBikeTech

,

Смотрите также

Автопрофи, г. Екатеринбург, ул. Таватуйская, 20.