Avtonova37.ru

Авто мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличается цикл дизельного двигателя от цикла бензинового двигателя

Цикл и принцип работы дизельного двигателя

Устройство двигателя современного

автомобиля, устройство систем и механизмов

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление 0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Цикл ОТТО

По сути это обычный тепловой двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением горючей смеси (через свечу) который применяется сейчас в 60 — 65% автомобилей. ДА – да, именно тот, который у вас стоит под капотом, работает по циклу ОТТО.

Однако если копнуть в историю, первым принцип такого ДВС предложил в 1862 году французский инженер Альфонс БО ДЕ РОШ. Но это был теоритический принцип работы. ОТТО же в 1878 году (спустя 16 лет) воплотил этот двигатель в металле (на практике) и запатентовал эту технологию

По сути это четырехтактный мотор, которому свойственны:

  • Впуск. Подача свежей воздушнотопливной смеси. Открывается впускной клапан.
  • Сжатие. Поршень идет вверх, сжимая эту смесь. Оба клапана закрыты
  • Рабочий ход. Свеча поджигает сжатую смесь, загоревшиеся газы толкают поршень вниз
  • Отвод отработанных газов. Поршень идет вверх, выталкивая сгоревшие газы. Открывается выпускной клапан

Хочется отметить, что впускные и выпускные клапана, работают в строгой последовательности – ОДИНАКОВО при высоких и при низких оборотах. То есть изменения работы при различных оборотах не наблюдается.

В своем двигателе ОТТО первый применил сжатие рабочей смеси, для поднятия максимальной температуры цикла. Которое осуществлялось по адиабате (простыми словами без теплообмена с внешней средой).

После сжатия смеси, она воспламенялась от свечи, после этого начинался процесс отвода тепла, который протекал практически по изохоре (то есть при постоянном объеме цилиндра двигателя).

  1. Принцип работы. Оба двигателя обладают разными принципами работы. Во впускном коллекторе бензинового двигателя образуется смесь, которая отправляется в камеру сгорания. В конце эта смесь равномерно расходится по всему цилиндру и сжимается, отчего происходит нагрев смеси, и она воспламеняется с помощью искры. Смесь из тепла и воздуха образуется в дизельной установке заметно быстрее, чем в бензиновом двигателе. Цилиндр наполняется воздухом и прогревается почти до тысячи градусов, а топливо проходит в камеру. Общая смесь быстро воспламеняется.
  2. Мощность. Бензиновые двигатели обладают гораздо большими мощностями, чем дизельные. В одной и той же модели автомобиля, разница в мощности между дизельной и бензиновой версиями составляет почти 100%.
  3. Экономичность. Расход топлива на дизельных двигателях примерно на 20–30% ниже. Это позволяет неплохо сэкономить. К тому же стоимость дизельного топлива немного дешевле, чем бензина.
  4. Экологичность. Дизельные двигатели производят намного меньше загрязняющих воздух веществ. Из-за этого автомобили с такими двигателями приобрели большую популярность в США и Европе.
  5. Морозостойкость. Бензиновые двигатели не подвержены проблемам с российскими холодными зимами. В то время как дизельное топливо превращается в гель уже при -20 градусах. Владельцы автомобилей с дизельным двигателем вынуждены заправлять машину специальным зимним дизелем, который повышает порог замерзания топлива.
  6. Шум. Дизельные двигатели производят заметно больше шума, по сравнению с бензиновыми. Для многих это становится решающим фактором, при выборе двигателя. Тем не менее современные автомобили высокой стоимости оснащены хорошей шумоизоляцией, благодаря чему шум двигателя сведен к минимуму.
  7. Износостойкость. Дизельные двигатели обладают повышенной износостойкостью, однако, это во многом зависит от качества самого топлива, низкое качество которого, порой становится причиной серьезных неисправностей.
  8. Ремонт. Произвести ремонтные работы с дизельным двигателем – удовольствие не из дешевых. Связано это со сложностью устройства двигателя и дорогих запчастей. С бензиновым же все заметно проще и дешевле.
Читать еще:  Что делать если дымит двигатель белым дымом

Выбор двигателя определяется предпочтениями водителя. Во многом они разные, но благодаря этому каждый имеет возможность выбора. Кому-то важнее экономичность, а кому-то – мощность. Оба двигателя способы принести удовольствие от вождения. Главное, выбрать наиболее подходящий для своего стиля вождения.

Двухтактный двигатель.

Двухтактный и четырехтактный цикл схожи лишь тем, что в них присутствует сжатие и расширение рабочего тела. Такты наполнения топливом двигателя и его последующей очистки от продуктов сгорания заменены продувкой двигателя вблизи НМТ положения поршня. А весь рабочий цикл укладывается в течение одного оборота коленвала.

Если говорить о двухтактном цикле, то он делится на следующие такты: изначально, поршень поднимается вверх, сжимая рабочую смесь в цилиндре, а также создавая разрежение в кривошипной камере. Клапан впускного коллектора открывается от воздействия этого разряжения, и новая порция горючей смеси (зачастую с добавлением масла) втягивается в кривошипную камеру. При опускании поршня вниз закрывается клапан в кривошипной камере, а также повышается давление. В остальном же: поджег, сгорание топлива, и расширение рабочего тела происходят идентично, как и в четырехтактных двигателях. Но есть один нюанс, в момент, когда поршень опускается, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (поршень перестает его перекрывать). Выхлопные газы, находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор через это окно. Немного позже, поршень открывает и впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллектора. Новая порция топлива из кривошипной камеры, попадает в рабочий объем цилиндра, под воздействием опускающегося поршня, и вытесняет оставшиеся отработанные газы. При этом, небольшая часть рабочей смеси попадает в выпускной коллектор, однако на обратном ходе поршня она втягивается обратно в кривошипную камеру.

Miller Cycle Engine на автомобиле Mazda Xedos (2.3 L)

Особенный механизм газораспределения с перекрытием клапанов обеспечивает повышение степени сжатия (СЗ), если в стандартном варианте, допустим, она равна 11, то в моторе с коротким сжатием этот показатель при всех других одинаковых условиях увеличивается до 14. На 6-цилиндровом ДВС 2.3 L Mazda Xedos (семейство Skyactiv) теоретически это выглядит так: впускной клапан (ВК) открывается, когда поршень расположен в верхней мертвой точке (сокращенно – ВМТ), закрывается не в нижней точке (НМТ), а позднее, остается открытым 70º. При этом часть топливно-воздушной смеси выталкивается назад во впускной коллектор, сжатие начинается после закрытия ВК. По возвращению поршня в ВМТ:

  • объем в цилиндре уменьшается;
  • давление возрастает;
  • воспламенение от свечи происходит в какой-то определенный момент, оно зависит от нагрузки и количество оборотов (работает система опережения зажигания).

Затем поршень идет вниз, происходит расширение, при этом теплоотдача на стенки цилиндров получается не такой высокой, как в схеме Otto из-за короткого сжатия. Когда поршень доходит до НМТ, идет выпуск газов, затем все действия повторяются заново.

Специальная конфигурация впускного коллектора (шире и короче, чем обычно) и угол открытия ВК 70 градусов при СЗ 14:1 дает возможность установить опережение зажигания 8º на холостых оборотах без какой-либо ощутимой детонации. Также эта схема обеспечивают больший процент полезной механической работы, или, другими словами, позволяет поднять КПД. Получается, что работа, вычисляемая по формуле A=P dV (P – давление, dV – изменение объема), направлена не на нагревание стенок цилиндров, головки блока, а идет на совершение рабочего хода. Схематически весь процесс можно посмотреть на рисунке, где начало цикла (НМТ) обозначено цифрой 1, процесс сжатия – до точки 2 (ВМТ), от 2 до 3 – подвод теплоты при неподвижном поршне. Когда поршень идет от точки 3 к 4, происходит расширение. Выполненная работа обозначена заштрихованной областью At.

Читать еще:  Ваз 2114 не показывает температуру двигателя а вентилятор срабатывает

Также всю схему можно посмотреть в координатах T S, где T означает температуру, а S – энтропию, которая растет с подводом теплоты к веществу, и при нашем анализе это величина условная. Обозначения Qp и Q – количество подводимой и отводимой теплоты.

Недостаток серии Skyactiv – по сравнению с классическими Otto у этих движков меньше удельная (фактическая) мощность, на моторе 2.3 L при шести цилиндрах она составляет всего лишь 211 лошадиных сил, и то при учете турбонаддува и 5300 об/ мин. Зато у моторов есть и ощутимые плюсы:

  • высокая степень сжатия;
  • возможность установить раннее зажигание, при этом не получить детонации;
  • обеспечение быстрого разгона с места;
  • большой коэффициент полезного действия.

И еще одно немаловажное преимущество двигателя Miller Cycle от производителя Mazda – экономичный расход топлива, особенно при малых нагрузках и на холостом ходу.

Положительные и отрицательные стороны дизельных двигателей


В конце 90-х годов прошлого века дизельные силовые установки устанавливались только в 15% транспортных средств. В то время они не составляли особую конкуренцию для бензиновых ДВС, т.к. не имели отличительных качеств и достоинств. Но к 2015 году такие двигатели заняли практически половину всего автомобильного рынка, что объяснялось выпуском мощных, надежных и экономичных агрегатов.

В настоящее время доля дизелей в международном автопроме немного снизилось, чему поспособствовал скандал с Volkswagen из-за ошибочной информации о вредных выбросах в атмосферу. Но дизельные двигатели продолжают пользоваться спросом, являясь востребованным решением для тех условий эксплуатации, где бензиновые аналоги не способны обеспечить нужную мощность при небольшом расходе топлива.

К положительным особенностям дизельных моторов относят следующие пункты:

  1. Экономичный расход топлива. Процент экономии в сравнении с бензиновыми аналогами может достигать 40%. Это делает эксплуатацию авто более доступной и выгодной.
  2. Большой эксплуатационный ресурс. Еще несколько десятилетий назад дизельные двигатели не выделялись долговечностью. Но современные выпуски без особых проблем накатывают по 500-600 тыс. пробега.
  3. Простое конструктивное исполнение. Устройство моторов, которые работают на дизельном топливе, выглядит намного проще, чем бензиновых вариантов. Они не имеют сложной системы зажигания и других узлов, которые приводят к ряду проблем с автомобилем.
  4. Водостойкость. Даже при воздействии повышенной влаги двигатель сохраняет свои эксплуатационные свойства.
  5. Повышенный процент КПД. 36% затрачиваемого топлива превращается в полезную энергию. Для сравнения, КПД бензиновых двигателей не превышает 26%.
  6. Минимальный риск возгорания.
  7. Не менее важным преимуществом является невысокая стоимость дизельного топлива. Вместе небольшим потреблением этот фактор делает авто экономным.

Однако, кроме плюсов, у дизельных двигателей есть ряд недостатков. Среди них:

  1. Высокие требования к качеству топливной смеси. Использование недостаточно хорошей солярки может привести к выходу из строя форсунок и другим проблемам.
  2. Шумность агрегата. Дизельный мотор работает намного громче, чем бензиновый, а прогрев машины занимает много времени.
  3. Дороговизна обслуживания. В случае выхода из строя мотора, его ремонт будет на 20-25% дороже в сравнении с бензиновым аналогом.
  4. Стандартное дизельное топливо не подходит для эксплуатации на морозе, поэтому водителям приходится заправлять транспортное средство специальными холодостойкими составами.
Читать еще:  1000psr кнопка запуска двигателя start stop engine

Геомодификаторы трения

Геомодификаторы трения — присадки в состав, которых входит серпентин (Mg2SiO4), до 90% силикаты магния, до 2,5% амфибол, до 5% форстерит, до 2,5% плазморасширенный графит. Принцип действия заключается в следующем: в процессе трения происходит разложение серпентина с выделением теплоты, достаточной для разогрева и размягчения металла. В присутствии катализаторов и при энергии, выделяемой при трении начинается реакция замещения атомов Mg в кристаллических решетках микрочастиц РВС на атомы Fe поверхностного и подповерхностного слоев металла контактируемой поверхности детали. При этом происходит внедрение в структуру металла микрочастиц минерала и образование композитной металлокерамической структуры (металл-минерал), обладающей высокой твердостью и износостойкостью.

  • не имеют резкой границы между собой и металлом, на котором они образовались;
  • по своей природе не чужеродны металлу;
  • имеют одинаковый с материалом, на котором они образовались, коэффициент линейного термического расширения, т. е. не скалываются при нагреве — охлаждении;
  • увеличивают срок работоспособности масла, снижая его окисление и разложение;
  • коэффициент трения деталей аномально низок и снижается в среднем до 50 % в зависимости от материалов пары трения;
  • по своей природе являются диэлектриком и огнеупором. Температура их разрушения порядка 1575-1600 С;
  • стойки к износу, окислениям и коррозии;
  • защищают от водородного растрескивания металлы пары трения, приводящего к охрупчиванию и старению;
  • поверхности можно возобновлять по мере их срабатывания, проводя дополнительные обработки геомодификатором
  • не производит эффекта и не дает результата на двигателях без гильз, выполненных из аллюминия по технологии никосил и им подобные.

Есть еще другие присадки для восстановления компрессии мотора, которые по вышеописанным причинам мы затруднились классифицировать. Описание состава и принцип действия отсутствуют. Приведем лишь несколько цитат:

«Форсан» – «Нанокерамический слой формируется в процессе трех обработок с интервалом между обработками 500-700 км. Рекомендуемая частота повторных обработок – ежегодно.»

Ежегодная обработка в независимости от пробега — ставит в тупик.

«Супротек» – «Основным продуктом компании являются инновационные, хорошо зарекомендовавшие себя противоизносные антифрикционные восстановительные триботехнические составы (присадки и смазки).» «палеоструктурный слой», «квазисжиженный слой» (приставка квази — дословно «как-бы»). Фраза » Если остальные присадки направлены на разделение трущихся поверхностей третьим телом (мягкими металлами, длинными углеводородными цепочками, синтезированной пленкой), то СК «Супротек» помогает триботехнической системе самой «определится», какой должна быть структура поверхности, высота модифицированной структуры, шероховатость, волнистость и т.д.», — иными словами разделительного слоя нет, а через несколько строк пишется следующее: «Результатом этих процессов является модифицированный слой, который отличается от исходного оптимальной волнистостью, шероховатостью, структурой с максимальным числом свободных связей, что обеспечивает большую маслоудерживающую способность.» — теперь разделительный слой уже есть.

В этом случае вспоминается фраза Остапа Бендера : «Главное побольше непонятного. «

Что в итоге?

Большинство добавок обладают эффектом восстановления пневмоплотности, но зачастую он неустойчив и имеет немало побочных отрицательных свойств. Делайте правильный выбор и успешных вам покупок.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector