Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое рабочий цикл дизельного двигателя

МЕТОДИКА РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

  • Аннотация
  • Об авторе
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

Повышение уровня форсирования современных дизельных двигателей оказывает влияние на техникоэкономические, экологические и ресурсные показатели двигателей внутреннего сгорания. Это, в свою очередь, требует комплексной оценки и совершенствования их характеристик. Как известно, рабочий процесс и тепловая напряженность деталей камеры сгорания связаны между собой. Изменение конструктивных, режимных и регулировочных параметров систем и конструктивных элементов двигателей внутреннего сгорания, обеспечивающих процессы смесеобразования и сгорания, оказывает неизбежное влияние на теплонапряженное состояние деталей камеры сгорания. Совместная оценка параметров рабочего цикла и прочностных показателей деталей двигателей внутреннего сгорания позволяет решить целый ряд проблем, возникающих в процессе разработки двигателей новой конструкции и доводки существующих. В статье приведены результаты сравнительной расчетной оценки теплонапряженного состояния головки цилиндра быстроходного дизельного двигателя Д21А (2Ч10,5/12) при работе в режиме номинальной мощности. Для моделирования и уточнения теплонапряженного состояния при описании граничных условий теплопроводности решались сопряженные задачи «газ – стенка»: одна – для камеры сгорания дизеля (внутренняя задача) – моделирование рабочего цикла дизеля, другая – для ребер охлаждения при их обдуве потоком воздуха (внешняя задача). Вычисления производили в трехмерной нестационарной постановке в декартовых координатах. Для моделирования рабочего цикла дизельного двигателя использовали расчетную сетку, описывающую конфигурацию камеры сгорания, впускных и выпускных каналов. Решение внешней задачи для поверхности ребер охлаждения при их обдуве потоком воздуха позволило уточнить температуры и коэффициенты теплоотдачи и тем самым в дальнейшем повысить точность расчетной оценки уровня температур и напряжений головки цилиндра.

Ключевые слова

Об авторе

Кандидат технических наук

Адрес для переписки: Авраменко Андрей Николаевич Институт проблем машиностроения имени А. Н. Подгорного НАН Украины ул. Д. Пожарского, 2/10, 61000, г. Харьков, Украина Тел.: +380 57 394-47-54 an0100@yandex.ru

Список литературы

1. Розенблит, Г. Б. Теплопередача в дизелях / Г. Б. Розенблит. М.: Машиностроение, 1977. 216 с.

2. Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности / Ф. И. Абрамчук [и др.]; под общ. ред. А. Ф. Шеховцова. Киев: Техника, 1992. 272 с.

3. Dahlén, L. CFD Studies of Combustion and In-Cylinder Soot Trends in a DI Diesel Engine – Comparison to Direct Photography Studies / L. Dahlén, A. Larsson // SAE Techical Paper 2000-01-1889. 2000.

4. Epping, K. The Potential of HCCI Combustion for High Efficiency and Low Emissions / K. Epping, S. Aceves, R. Bechtold // SAE Technical Paper 2002-01-1923, 2002.

5. Ranjbar, A. A. Computational Study of the Effect of Different Injection Angle on Heavy Duty Diesel Engine / A.A. Ranjbar, K. Sedighi, M. Farhadi // Thermal Science. 2009. Vol. 13, No 3. P. 9–21.

6. Абрамчук, Ф. И. Программный комплекс для моделирования внутрицилиндровых процессов ДВС / Ф. И. Абрамчук, А. Н. Авраменко // Двигатели внутреннего сгорания. 2010. № 2. С. 7–12.

7. Эфрос, В. В. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода / В. В. Эфрос. М.: Машиностроение, 1976. 277 с.

8. Magnussen, B. F. The Eddy Dissipation Concept for Turbulent Combustion Modelling. Its Physical and Practical Implications, Presented at the First Topic Oriented Technical Meeting, International Flame Research Foundation, Ijmuiden / B. F. Magnussen // The Netherlands, Oct. 1989.

Читать еще:  Что такое забойный двигатель нефть и газ

9. Peters, N. Turbulent Combustion / N. Peters. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. 322 p.

10. Авраменко, А. Н. Оценка экономических, экологических и прочностных показателей быстроходного дизеля / А. Н. Авраменко // Вестник НТУ «ХПИ». 2009. № 47. С. 127–132.

Для цитирования:

Авраменко А.Н. МЕТОДИКА РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2016;15(5):420-426. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2016-15-5-420-426

For citation:

Avramenko A.N. METHODOLOGY FOR ESTIMATION OF HEAT-STRESSED STATE FOR CYLINDER HEAD OF DIESEL ENGINE WITH AIR COOLING. Science & Technique. 2016;15(5):420-426. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2016-15-5-420-426


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Особенности эксплуатации

Принцип и характеристика работы

Принцип действия дизеля заключается в том, что двигатель внутреннего сгорания работает как поршень, и при его сжатии происходит воспламенение топливной жидкости. В цилиндр топливо попадает отдельно от воздуха.

Принцип действия бензинового мотора: смесь бензина с воздухом подаётся на свечи и с их помощью воспламеняется.

При работе дизеля слышен сильный грохот, а также выделяются выхлопы чёрного цвета с очень неприятным запахом. Сегодня с помощью технического прогресса эти проблемы стали решаемыми. Выпускаются дизельные машины, которые по экологическим характеристикам намного лучше бензиновых.

Недостатком в работе дизеля можно назвать то, что солярка сворачивается при температуре ниже −20 °C. Поэтому на зиму надо запасаться специальным топливом либо подмешивать присадку — антигель. В то же время необходимо отметить, что ДТ является более дешёвым вариантом. Также у дизельных двигателей очень высокий показатель КПД — около 50%, что говорит о существенной экономии топлива и низком уровне выбросов вредных веществ. Всё это тоже можно отнести к преимуществам дизельного мотора перед бензиновым.

Бензиновый мотор, особенно в новых машинах, работает тихо. Загрязнение окружающей среды от работы такого агрегата намного меньше, чем от старых дизельных транспортных средств. Также необходимо отметить, что бензин устойчив к сильным падениям температур.

Рабочий цикл дизельного двигателя

В дизеле можно использовать двух- или четырехтактный цикл. На первом этапе поршень осуществляет движение вниз и втягивает воздух через впускной открытый клапан. На втором — движение этой детали осуществляется вверх, и происходит сжатие воздуха в цилиндре. Степень сжатия колеблется в границах 14:1–24:1, воздух нагревается до температуры 800 °C. В конце этого такта форсунка выпрыскивает топливо в горячий воздух под давлением 1500 кгс/см².

На третьем этапе распылённая топливная жидкость сама воспламеняется и почти полностью сгорает в цилиндре. Сила, образовавшаяся при этом процессе, приводит в движение поршень. Он начинает двигаться вниз, преобразовывая химическую энергию в механическую. На четвёртой стадии отработанные газы выпускаются через открытый клапан при движении поршня вверх. Затем мотор опять начинает всасывать воздух для нового рабочего цикла.

Турбонаддув и камеры сгорания в дизеле

В дизелях применяются системы с предкамерой или камерой непосредственного впрыска. Моторы с впрыском более эффективны и экономичны. Они используются для грузовых и грузопассажирских транспортных средств.

Читать еще:  Шкода фабия глохнет двигатель на холостом ходу

Чаще всего на легковые авто устанавливают систему с предкамерой. Её работа осуществляется более бесшумно, а количество выбросов в атмосферу намного меньше. При сравнении с бензиновым двигателем можно отметить, что дизель является более экономичным вариантом, особенно при частичных нагрузках. Для уменьшения вредных выбросов в дизельной машине можно использовать турбокомпрессор с приводом. С помощью этого приспособления дополнительно увеличивается отдача мощности и показатель КПД мотора.

Виды камер сгорания в дизеле:

  • системы с предкамерой — используются в легковых автомобилях, в предкамере происходит дополнительное воспламенение для получения качественной смеси;
  • системы с вихревой предкамерой — процесс сгорания происходит в дополнительной вихревой камере, выполненной в форме диска с горловиной.

Ремонт и обслуживание

Из-за прочной конструкции блока цилиндров дизель считается более долговечным. В нашей стране чаще всего проблемы с таким мотором возникают в результате использования некачественного топлива. Приходится часто менять масло и фильтр. При проведении ремонта также могут возникнуть неприятности, поскольку у дизельного двигателя очень сложная конструкция, а запчасти для него стоят дорого.

Транспортное средство на бензине в меньшей степени реагирует на качество топлива. Обороты и мощность мотора очень высоки. Запчасти для проведения ремонта более доступны.

Разница между дизельным и бензиновым двигателем:

  1. У дизеля топливо в цилиндр подаётся отдельно от воздуха, в бензиновом моторе — вместе.
  2. Дизель имеет больший срок эксплуатации.
  3. Машина на бензине работает бесшумно.
  4. При использовании дизельного двигателя приходится часто менять масло и фильтр.
  5. У дизельного мотора намного выше показатель КПД.
  6. Бензиновый двигатель не так сильно загрязняет окружающую среду.
  7. Бензин более устойчив к падению температуры.

Показатели работы моторов

Для того чтобы определиться с выбором, необходимо провести сравнительную характеристику принципиальных различий по определённым критериям, а именно:

  1. Экономичность и эффективность. При работе бензинового двигателя воспламенение жидкости происходит принудительно от искры, в дизельном — самопроизвольно, при сжатии до 1:25. У бензинового мотора этот показатель составляет 1:12. Таким образом, более эффективным по сгоранию топлива является дизель.
  2. Вибрация и шум. Дизель отличается более высокими шумовыми характеристиками за счёт работы мощных деталей. В наши дни специалисты внедряют новые технологии, тем самым пытаясь добиться бесшумной работы мотора. В этом они достигли определённого успеха, и сейчас выпускаются легковые машины с усовершенствованным дизельным мотором.
  3. Экология. Так как дизельного двигателя более высокие показатели КПД и сгорания топлива, в нём образуется меньше вредных выхлопов, чем в бензиновом.
  4. Характеристика мощности. Бензиновый двигатель развивает более высокую мощность, а у дизеля — больший крутящий момент, причём развивается он на низких оборотах.
  5. Надёжность. Детали дизельного мотора изготовлены из более крепкого материала, так как он должен выдерживать огромные силовые нагрузки. Однако при использовании некачественного топлива такой двигатель выйдет из строя раньше положенного срока.
  6. Цена транспортного средства. Дизельный автомобиль всегда стоит дороже, чем бензиновый, ведь цены на топливо сильно отличаются. При этом каждый водитель, приобретая авто, должен помнить о наших суровых зимах и качестве продаваемой на заправках солярки.

Сравнение недостатков и преимуществ бензинового и дизельного моторов

Чтобы понять, чем дизельный двигатель лучше бензинового и действительно ли это так, необходимо обобщить всю вышеизложенную информацию и отметить недостатки и преимущества обоих видов моторов.

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостом ходу в гольфе

К преимуществам дизеля можно отнести:

  • очень хорошую тягу при небольших оборотах;
  • работу без свечей зажигания и трамблёра;
  • небольшой расход топлива.

К недостаткам дизеля отнесём:

  • необходимость более частой замены масла и фильтров;
  • высокие шумовые характеристики и вибрацию;
  • чувствительность топливной системы.

К преимуществам бензинового двигателя относится:

  • более высокая литровая мощность;
  • работа на высоких оборотах без замечаний;
  • низкие шумовые характеристики и вибрация.

К недостаткам бензинового двигателя отнесём:

  • необходимость для работы свечей зажигания;
  • очень высокий расход топлива;
  • значение мощности, которое составляет при оборотах 3500–4000.

Подведём итог

Нельзя однозначно отдать предпочтение бензиновому или дизельному двигателю. Каждый из них имеет как преимущества, так и недостатки. Проведя сравнительную характеристику, можно отметить, что дизель выигрывает по следующим критериям: экологичность, надёжность, экономичность и эффективность. При этом бензиновый мотор не уступает по таким показателям, как мощность, вибрация и шум. Да и стоимость самой машины намного ниже.

На видео — что лучше, бензиновый или дизельный двигатель:

Дизельный двигатель лучше использовать для интенсивной работы. На таком транспортном средстве эффективно осуществлять коммерческую деятельность. В странах Западной Европы предпочтение отдаётся именно дизелю. Однако нам не следует равняться на них, ведь западное топливо намного качественнее и специалисты более компетентны в вопросах ремонта мотора.

Каждый автолюбитель при выборе двигателя должен полагаться на собственное мнение, ведь только он сам знает, для каких целей приобретает машину.

Порядок работы

Именно это будет наиболее прикладной информацией для рядового водителя. Дело в том, что зная порядок работы сердца вашего авто, вы без труда сможете подкорректировать зазор клапанов или заняться зажиганием.

Описывать порядок работы 8 цилиндров рядного двигателя смысла нет, так как в легковых авто они сейчас почти не встречаются. А вот V-образные движки имеют достаточно выверенную последовательность: 1 – 5 – 4 – 8 – 6 – 3 – 7 – 2. Интервал рабочего цикла составляет 90 градусов (т.е. через 90 градусов поворота коленвала, после начала работы первого цилиндра, начинает работать следующий. В нашем случае, пятый.). Такой интервал обеспечивает весьма мягкую работу двигателя. Если вы счастливый обладатель дизельного гиганта ЗиС, то порядок работы будет немного отличаться: 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8. Как видите, при любом раскладе (это касается всех двигателей любой цилиндровости) рабочий цикл движка начинается с первого цилиндра.

Стоит помнить, что работа 8 цилиндрового V-образного двигателя отличается от двигателя 6 цилиндров и выполняется в индивидуальном для каждого производителя порядке. Схема приведенная выше является наиболее обобщенной, но не стопроцентно подходящей для каждого авто. Даже тип модификации мотора играет роль.

Понятное дело, что при необходимости калибровки клапанного зазора, большинство хозяев поведут своих коней в автосервис. Да и головку БЦ не каждый возьмется чинить самостоятельно. Но если вы подлинный фанат автомобилей, то вы просто обязаны хотя бы раз поработать с вашим мотором самостоятельно. А знание о порядке работы движка вам в этом сильно поможет.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector