Нашу жизнь невозможно представить без автомобилей. Для жизни и работы людям необходимы автомобили. В настоящее время в нашей стране происходит переход от ДВС к электродвигателям. Автомобили являются неотъемлемым атрибутом жизни человека. Применение автомобилей охватывает многие сферы человеческой деятельности — личный транспорт и общественный транспорт и коммерческий.
Самый первый автомобиль в мире был с паровым двигателем. Конечно, сей агрегат может и можно назвать автомобилем, но вот что-то язык не поворачиваешься. Под понятием автомобиля у меня ассоциируется транспортное средство, которое достаточно компактное, удобное в обращение и в какой-то степени надежное. Все эти определения явно не подходят для машин 19 века. Помимо всего необходимо организовать серийный выпуск автомобилей, чтоб они были доступны для пользования широкому кругу людей. Что точно нельзя сказать про те штучные экземпляры, ну за исключением некоторых. 1879 году Генри Форд перебрался в Детройт, где устроился на работу помощником машиниста. Через три года Форд переехал в Дирборн и в течение пяти лет занимался конструированием и ремонтом паровых двигателей, подрабатывая время от времени на заводе в Детройте. В 1888 году он женился на Кларе Браент и вскоре занял должность управляющего на лесопильном заводе. В 1891 году Форд стал инженером компании Edison Illuminating, а через два года был назначен главным инженером компании. Приличный оклад и достаточное количество свободного времени позволили Форду больше времени уделять разработке двигателей внутреннего сгорания.
1. ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Спектр топлива для дизелей весьма широк, сюда включаются все фракции нефтеперегонный от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения — рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизель может с определённым успехом работать и на сырой нефти.
1.1 РАЗНОВИДНОСТИ
- Четырёхтактный
- Двухтактный
1.2 ПРИНЦИП РАБОТЫ
Четырёхтактный цикл
1-й такт. Впуск. Соответствует 0°-180° поворота коленвала. Через открытый на, приблизительно, 345-355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190-210° клапан закрывается. При этом до 10-15° поворота коленвала одновременно открыт и выхлопной клапан. Время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов.
Двигатель для грузового автомобиля
... шума, вибрации, токсичности отработавших газов и в целом повышенную комфортность автомобиля. Двигатели должны быть экономичными, надёжными, динамичными для обеспечения режимов эксплуатации ... поступившей смеси: Доля тепла передаваемой охлаждающей среде: 1.12 Скоростная характеристика двигателя Для дизельного двигателя построение внешней скоростной характеристики ведется в интервале , например, шагом ...
2-й такт. Сжатие . Соответствует 180° — 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух от 16 (в тихоходных двигателях) до 25 (в быстроходных) раз.
3-й такт. Рабочий ход, расширение . Соответствует 360°-540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парах. Наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, а продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном дизеле — величина постоянная и изменению в процессе работы не подлежит. Сгорание топлива в дизеле происходит, таким образом, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки. Вследствие этого рабочий процесс протекает при относительно постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Из этого следуют два важных вывода:
1. Процесс горения в дизеле длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода. Это приводит к тому, что рабочий процесс в дизеле протекает при постоянном давлении.
2. Соотношение топливо/воздух в цилиндре дизеля может существенно отличаться от стехиометрического, причем очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объема камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей (тепловоз «даёт медведям»).
4-й такт. Выпуск . Соответствует 540°-720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, через открытый на 520-530° выхлопной клапан, выталкивая отработавшие газы из цилиндра.
Далее цикл повторяется.
В зависимости от конструкции камеры сгорания, существует несколько типов дизельных двигателей:
Дизель с неразделённой камерой: камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство — минимальный расход топлива. Недостаток — повышенный шум («жесткая работа»), особенно на холостом ходу. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка. Например, в системе Common Rail для снижения жёсткости работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск.
Дизель с разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизелей такая камера (она называется вихревой либо предкамерой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в оную камеру, интенсивно завихрялся. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемого топлива с воздухом и более полному сгоранию топлива. Такая схема долго считалась оптимальной для легких дизелей и широко использовалась на легковых автомобилях. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких дизелей двигателями с нераздельной камерой и с системами подачи топлива Common Rail .
Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля
... о смесеобразовании. Смесеобразованием называют процесс приготовления горючей смеси в целях подготовки топлива к сгоранию. На смесеобразование отводится в зависимости от быстроходности дизеля от 0.06 до 0.0005 с. В течении этого короткого времени топливо должно ...
Двухтактный цикл
Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, в дизеле возможно использование двухтактного цикла.
При рабочем ходе поршень идёт вниз, открывая выпускные окна в стенке цилиндра, через них выходят выхлопные газы, одновременно или несколько позднее открываются и впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка , совмещающая такты впуска и выпуска. Когда поршень поднимается, все окна закрываются. С момента закрытия впускных окон начинается сжатие. Перед достижением поршнем ВМТ, из форсунки распыляется воспламеняющееся топливо. Происходит расширение — поршень идёт вниз и снова открывает все окна и т.д.
Продувка является врожденным слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнении с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счет его укорочения. В четырёхтактном цикле на те же процессы отводится половина цикла. Полностью разделить выхлоп и свежий воздушный заряд тоже невозможно, поэтому часть воздуха теряется, выходя прямо в выхлопную трубу. Если же смену тактов обеспечивает один и тот же поршень, возникает проблема, связанная с симметрией открывания и закрывания окон. Для лучшего газообмена выгоднее иметь опережение открытия и закрытия выхлопных окон. Тогда выхлоп, начинаясь ранее, обеспечит снижение давления остаточных газов в цилиндре к началу продувки. При закрытых ранее выхлопных окнах и открытых — еще — впускных осуществляется дозарядка цилиндра воздухом, и, если воздуходувка обеспечивает избыточное давление, становится возможным осуществление наддува.
Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой или оконной. Если отработавшие газы выпускаются через клапан в головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха, продувка называется клапанно-щелевой (11Д45, 14Д40, ЯАЗ-204, -206).
Существуют двигатели, где в каждом цилиндре находятся два встречно двигающихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Крейво: дизели этой системы семейства Д100.
В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки и укорочения рабочего хода двухтактный дизель мощнее такого же по объёму четырёхтактного максимум в 1,6-1,7 раз.
В настоящее время тихоходные двухтактные дизели весьма широко применяются на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. Ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается выгодным при невозможности повысить частоту вращения, кроме того, двухтактный дизель технически проще реверсировать; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100 000 л.с.
В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные дизели строят только с неразделёнными камерами сгорания.
Механизмы и системы двигателя
... поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси ( карбюраторные и газовые двигатели ) или воздуха ( дизели ) и выпуска отработавших газов. Система охлаждения обеспечивает ...
2. Бензиновый двигатель
Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.
Одним из видов дросселя является карбюраторная дроссельная заслонка, регулирующая поступление горючей смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Рабочий орган представляет собой пластину, закрепленную на вращающейся оси, помещённую в трубу, в которой протекает регулируемая среда. В автомобилях управление дросселем производится с места водителя от ноги педалью (на автомобилях старше 10-ти лет).
В современных автомобилях нет прямой механической связи между педалью акселератора и дроссельной заслонкой. Заслонка поворачивается с помощью электродвигателя, управляемого ЭБУ (по-народному «Мозгами»).
В педальном блоке находится потенциометр, изменяющий свое сопротивление в зависимости от положения педали.
2.1 КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
- По способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако меньшим КПД. Поэтому двухтактные двигатели применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизированных инструментах. Четырёхтактные же двигатели устанавливаются на абсолютное большинство остальных транспортных средств. Следует заметить, что дизели также могут быть четырёхтактными или двухтактными;
- двухтактные дизели лишены многих недостатков бензиновых двухтактных двигателей, однако применяются в основном на больших судах (реже на тепловозах и грузовиках);
- По числу цилиндров — одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые;
- По расположению цилиндров — двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (т.
н. «рядный» двигатель), V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным),W-образные, использующие 4 ряда цилиндров, расположенных под углом с 1 коленвалом (у V-образного двигателя 2 ряда цилиндров), звездообразные;
- По способу охлаждения — на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
- По типу смазки смешанный тип(масло смешивается с топливной смесью) и раздельный тип(масло находится в картере)
- По виду применяемого топлива — бензиновые и многотопливные [1];
- По степени сжатия. В зависимости от степени сжатия различают двигатели высокого (E=12…18) и низкого (E=4…9) сжатия;
- По способу наполнения цилиндра свежим зарядом: двигатели без наддува (атмосферные), у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разрежения в цилиндре при всасывающем ходе поршня;
- двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя;
- По частоте вращения: тихоходные, повышенной частоты вращения, быстроходные;
- По назначению различают двигатели стационарные, автотракторные, судовые, тепловозные, авиационные и др.
- Практически не употребляемые виды моторов — роторно-поршневые Ванкеля (производились только фирмами NSU (Западная Германия)
3. Сравнение Дизеля и бензина
дизельный бензиновый двигатель автомобиль
Есть мнение, что звук, издаваемый при работе дизельного двигателя на холостых оборотах, в точности совпадает по частоте с мурлыканием кошки. Звук на такой частоте не только успокаивает человека, но и обладает целебными свойствами… Материал-сравнение, который находится перед вами, постарается, как можно полнее показать основные «плюсы» и «минусы» бензиновых и дизельных двигателей.
Мороз и дизельный двигатель
Все дело в том, что при низких температурах на работу исправного бензинового двигателя влияет только емкость аккумулятора и вязкость масла, в то время как дизель сильно зависит еще и от качества топлива. Солярка в мороз, как холодец, становится желеобразной, к тому же вода, которой недобросовестные продавцы разбавляют дизельное топливо, замерзает и намертво закупоривает «артерии» автомобиля.
Поэтому, для того чтобы быть уверенным в завтрашнем дне хозяин автомобиля с бензиновым двигателем должен лишь заблаговременно купить провода для «прикуривания» и иметь при себе 50 рублей для донора со свежим аккумулятором. У владельцев дизельных автомобилей все оказывается не так просто…
Для дизельного авто на сегодняшний день есть несколько решений данной проблемы. Во-первых, можно установить на свой автомобиль довольно дорогостоящую систему отопления, которая (в зависимости от модификации) может гарантировать не только запуск двигателя даже в самый лютый мороз, но и обогрев салона.
По принципу действия такое оборудование (для обеспечения запуска двигателя в мороз) разделяется на автономное, где работа основана на сжигании топлива, и неавтономное, которое использует электроэнергию внешней электрической сети.
Системы, работающие от бытовой электросети, безусловно более доступны и привлекательны для тех автомобилистов, у которых есть возможность запитать устройство от 220В. При отсутствии электропитания, очевидно, что надо применять автономные подогреватели, но за комфорт придется платить рублем.
Справедливости ради стоит упомянуть еще один вариант: тепловой аккумулятор. Действие устройства основано на накоплении тепловой энергии во время поездки, ее сохранении в тепловом аккумуляторе-термосе и последующем использовании для подогрева двигателя через определенный интервал времени. Устройство не дорого, но эффективно лишь в течение суток после остановки двигателя — за это время жидкость в термосе остывает.
Во-вторых, можно собрать недорогой комплект «первой помощи», включающий в себя паяльную лампу для прогрева бензобака, баллончик с эфиром для впрыскивания под воздушный фильтр, трос для буксировки, длинную отвертку с лоскутами тряпки для изготовления фитилей и провода для «прикуривания». Этот вариант реанимации замороженного дизельного двигателя не только трудоемкий и может занять несколько часов, но и вместо того, чтобы привести мотор в чувства, может вызвать обратный эффект, в прямом смысле слова, убив дизель. Не зависимо от варианта, в любом случае, желательно при каждой заправке заливать в топливный бак присадку-антигель, хотя и ей далеко не всегда удается растопить российскую солярку.
На первый взгляд достаточно оценить только перечисленные перспективы на зиму, чтобы чаша весов бесповоротно склонилась на сторону бензиновых двигателей, однако, не все так просто и у двигателей Дизеля есть еще пара козырных тузов в рукаве… Но о них мы расскажем далее.
Эксплуатация дизеля
Мы уже поняли, что в российских условиях немаловажную роль при выборе автомобиля с дизельным либо бензиновым двигателем играет зима и топливо. Оба фактора против дизелей, но только при условии, что температура «за бортом» будет опускаться ниже -15 градусов Цельсия. При более теплых температурах уже дизеля дают фору бензиновым двигателям. Давайте рассмотрим основные плюсы эксплуатации автомобиля с дизельным двигателем.
Ресурс дизельного двигателя (даже российского производства) не оставляет никаких шансов бензиновым конкурентам.
Значительная экономичность — 2,5-литровый дизель укладывается в 8 литров на 100 км для «городского цикла». Аппетит же дизельных грузовиков, с длиннющими многотонными фурами за «плечами», сравним с большими бензиновыми внедорожниками.
Максимальный крутящий момент средненького дизельного двигателя — мечта даже для 3 — 3,5-литровых бензиновых движков. Благодаря тому, что максимальный крутящий момент у дизелей достигается на малых оборотах, даже неумело отпущенная педаль сцепления не способна заглушить двигатель, который легко приведет в движение автомобиль и на холостых оборотах.
Дизелю не страшна вода (главное, чтобы воздухозаборник был выше уровня воды, а остальное уже не важно).
Главная особенность дизельного мотора в том, что если его запустить, то для дальнейшей работы ему уже не нужно электричество. Чтобы заглушить дизельный двигатель, мало разорвать все электрические цепи, для этого нужно еще прекратить подачу топлива или воздуха. Именно поэтому настоящие (серьезные) внедорожники, болотоходы, бронетранспортеры и танки, способные преодолевать водные препятствия, выпускаются с дизельными моторами.
Солярка плохо воспламеняется. Как следствие этого взрывоопасность при авариях и повседневной эксплуатации автомобилей с такими двигателями значительно ниже. Хотя конечно, если не брать во внимание чрезвычайные ситуации, полностью зависящие от человеческого фактора, важность этого преимущества совсем незначительная, но, тем не менее, факт остается фактом.
Обслуживание и ремонт дизельного двигателя
Отличительных особенностей обслуживания дизельных двигателей практически нет. Как и все автомобильные моторы, дизеля любят хорошее масло и хорошее топливо.
При приобретении расходных материалов к дизельному двигателю, нужно помнить, что на моторном масле, свечах накаливания и топливных фильтрах должно быть написано DIESEL. Остальные компоненты (тормозная жидкость, колодки, воздушные фильтры и др.) практически всегда аналогичны бензиновым версиям.
Всем известно, что дизельные двигатели имеют абсолютно иной принцип действия, чем бензиновые и поэтому требуют принципиально другой тип свечей. Специально для них и созданы свечи накала. Такая свеча накала нужна для создания в камере сгорания рабочей температуры, после чего при определенной компрессии происходит возгорание топливной смеси. Рабочая температура свечи накала 700-850C.
10 лет назад считалось, что техническое обслуживание дизельного двигателя выходит дороже, чем его аналога — бензинового, масло дороже и свечи не дешевые. На сегодняшний день ситуация совсем иная: цены на все дизельные расходники достаточно приемлемые, и не являются обременительными для хозяев автомобилей с дизельными двигателями. Свечи накаливания, например, стоят 6-10 долларов США за штуку. Стоимость дизельного моторного масла аналогична стоимости масла для бензиновых моторов (30-40 долларов США за 4-литровую канистру).
Как уже упоминалось выше, в статью расходников можно смело добавить присадки к топливу, которые желательно регулярно добавлять в бак при заправке (в качестве поддержки «тонуса» мотора), чтобы двигатель лучше перерабатывал то, чем его «кормят» и, следовательно, дольше служил.
Жизнь у дизельных двигателей длинная, если, конечно, за ним правильно ухаживать… Знакомые механики из автосервиса рассказывали, что однажды тетушка приехала на дизельной «тойоте» на диагностику, оказалось, что она 12 лет на ней не спеша ездила, не меняя даже масла в моторе! Тетушке пришлось оплачивать переборку двигателя, замену всех тормозов и еще немного по мелочам (всего около 4 тыс. долларов США) — возможно, это еще один из вариантов эксплуатации…
Самая серьезная болезнь дизеля
В своем большинстве работы, необходимые при ремонте дизельных двигателей (по цене и трудозатратам) аналогичны работам, необходимым при ремонте бензиновых моторов: те же поршни, кольца, коленвалы, вкладыши, головки, блоки, в некоторых случаях турбины и др. детали. Но, ложка дегтя все-таки есть, одна деталь портит всю картину — ТНВД (топливный насос высокого давления, исполняющий роль инжектора).
Стоимость ремонта ТНВД очень дорогая (от 300 до 1500 долларов США), а замена ТНВД на новый насос может оказаться, сравнима по цене с приобретением вполне приличной подержанной иномарки. Да и, кстати сказать, за ремонт дизельного двигателя возьмется далеко не каждый сервис и, прежде чем получится пристроить вашу машину к дизельному доктору, придется постараться при его поисках.
В общем, можно сказать, что ТНВД — это сердце дизельного мотора и, если оно остановилось, вернуть двигатель к жизни будет очень непросто и обойдется довольно дорого. Зато при должном уходе топливный насос высокого давления может долго и безукоризненно служить (до миллиона километров пробега).
Конечно, цифра может быть и больше, но все же ни что не вечно и износ деталей ТНВД рано или поздно даст о себе знать.
Таблица 1. Сравнение расхода
|
Расход дизеля, Кг./л.с. |
Расход бензина, Кг./л.с |
Мощность, Л.с |
|
|
8,3 |
12,5 |
50 |
|
|
9,794 |
14,75 |
59 |
|
|
11,288 |
17 |
68 |
|
|
12,782 |
19,25 |
77 |
|
|
14,276 |
21,5 |
86 |
|
|
15,77 |
23,75 |
95 |
|
|
17,264 |
26 |
104 |
|
|
18,758 |
28,25 |
113 |
|
|
20,252 |
30,5 |
122 |
|
|
21,746 |
32,75 |
131 |
|
|
23,24 |
35 |
140 |
|
|
24,734 |
37,25 |
149 |
|
|
26,228 |
39,5 |
158 |
|
|
27,722 |
41,75 |
167 |
|
|
29,216 |
44 |
176 |
|
|
30,71 |
46,25 |
185 |
|
|
32,204 |
48,5 |
194 |
|
|
33,698 |
50,75 |
203 |
|
Диаграмма 1. Расход топлива дизеля и бензина при одинаковой мощности.
Список используемОй литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sravnenie-dvigateley/
1. http://ru.wikipedia.org/, Дизельный двигатель, 16.12.13
2. , Бензиновый двигатель 16.12.13
3. http://v-transport.ru/articles227.html , Плюсы и минусы дизеля 16.12.13
4. http://avto-motor.com.ua/wp-content/uploads/2012/09/dvigatel-diz.jpg, Рис (1) 16.12.13
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис. 1. Сравнение дизеля и бензина
