Работа дизеля: Дизельные двигатели: виды, принцип работы, преимущества дизельных двигателей

Содержание

советы, нюансы, правила :: Autonews

Современные дизельные двигатели разбивают старые мифы о том, что топливо для них является уделом медленных и чадящих грузовиков. Даже в России, где культура использования дизеля развита не так хорошо, как в Европе, в отдельных сегментах его доля оказывается очень высокой.

По данным аналитического агентства «Автостат», за девять месяцев 2019 г. в России было продано почти 100 тыс. дизельных легковушек, что составляет более 8% парка, а в сегменте внедорожников и больших кроссоверов она превышает 50%. При этом доля дизельных машин у бренда BMW в России составляет 70,6%, а Land Rover продает 79% таких автомобилей — хороший дизель обходит бензиновые моторы даже в сегменте автомобилей для водителя.

Чем технически отличается дизельный двигатель

Если в бензиновом двигателе горючая смесь воздуха и топлива формируется во впускном коллекторе, подается в цилиндр и там воспламеняется с помощью свечи зажигания, то в дизельном смесь самовоспламеняется от сжатия после того, как впрыскивается под высоким давлением в цилиндр с уже сжатым и нагретым воздухом, мгновенно образуя горючую смесь.

В дизельном двигателе свечи зажигания не используются вовсе, а само топливо испаряется медленнее, поэтому вероятность возгорания минимальна. Благодаря использованию более жесткого и прочного блока цилиндров и элементов цилиндропоршневой группы дизельные моторы в целом долговечнее бензиновых, а сама конструкция менее требовательная к обслуживанию.

За что любят дизель

Главное преимущество дизеля — экономичность: при примерно равных мощностных характеристиках дизельный двигатель потребляет на треть меньше топлива, чем бензиновый. Даже те, кто не считает затраты на топливо, ценят большие пробеги без необходимости тратить время на заправках. Но важно при этом выбирать качественное топливо вроде «Дизель Опти» c улучшенными характеристиками от АЗС «Газпромнефть» — оно напрямую влияет на экономичность.

Дизельные моторы отличаются более высокой тяговитостью и большим крутящим моментом на низких оборотах. Это значит, что автомобиль с таким двигателем быстрее реагирует на акселератор и легко ускоряется в городском потоке, не тратя время на переключения передач. Эта легкость с лихвой компенсирует более спокойное поведение на высоких оборотах, так как 99% времени автомобиль проводит в потоке транспорта, а не на треке. Кроме того, характеристики дизеля удобнее на бездорожье, где требуется крепкая и легко контролируемая тяга.

Что с зимним пуском и прогревом машины

Проблема зимнего пуска дизельного двигателя напрямую связана со свойствами самого топлива. Если летний дизель густеет при -5 градусах и не прокачивается через фильтры и трубопроводы топливной системы, то зимний может работать и при -45 градусах. В итоге любой исправный дизельный автомобиль с сезонным топливом и качественным моторным маслом пускается так же легко, как бензиновый.

Высокая эффективность дизельных двигателей обуславливает более медленный прогрев силовой установки, поэтому считается, что зимой они не могут нормально прогреть салон машины. На самом деле, любой современный мотор, включая бензиновый, не спешит отдавать тепло, но эта проблема легко решается двумя способами. Во-первых, термостаты эффективно перераспределяют тепло двигателя, а во-вторых, почти все дизельные машины комплектуются дополнительными электрическими обогревателям салона, благодаря которым тепло начинает поступать в первые минуты после пуска.

Тем, кто любит садиться в уже теплый автомобиль, можно посоветовать систему дистанционного пуска, но лучше поставить более экологичный и экономичный предпусковой подогреватель, который работает на том же дизеле, но тратит его только на обогрев салона и прогрев охлаждающей жидкости двигателя. Такую опцию можно установить на все дизельные автомобили штатно или в специализированных мастерских.

Как правильно запускать двигатель

Для облегчения зимнего пуска дизель использует свечи накаливания — устройства, которые быстро прогревают камеру сгорания в течение нескольких секунд. После поворота ключа зажигания на панели приборов зажжется символ работы свечей (обычно спираль), который гаснет через две-пять секунд в зависимости от температуры двигателя — можно включать стартер. На автомобилях с кнопкой пуска двигателя все еще проще: после нажатия клавиши система сама выдержит нужную паузу до включения стартера.

В особенно холодных условиях можно несколько раз подряд включить свечи накаливания, поворачивая ключ зажигания, но не включая стартер, либо нажимая кнопку пуска без удержания педали тормоза (стартер в этом случае не включится). Но это уже избыточные меры для очень холодных зим, потому что современные дизели при использовании зимней солярки и правильных масел легко пускаются с первого раза после ночной стоянки даже в -30 градусов.

Каким топливом заправляться

Зимой дизель следует заправлять исключительно зимним дизтопливом, поэтому на крупных сетевых АЗС всегда тщательно соблюдают сезонность. Современные двигатели очень требовательны к качеству топлива, поэтому оно должно соответствовать всем действующим стандартам. Хорошее топливо не только обеспечивает надежный пуск, но и чистит топливную систему от нагара и отложений, заметно повышает экономичность машины и уменьшает стоимость ее содержания. Именно так работает «Дизель Опти», который реализуется на заправках сети «Газпромнефть».

Еще одним преимуществом фирменного топлива является стабильность его характеристик на любой заправки сети. Так, во время испытаний топлива «Дизель Опти» подопытный Toyota Land Cruiser 200 заправлялся в разных регионах страны при температурах от -5° до +25° и демонстрировал абсолютную стабильность характеристик динамики, расхода и легкости пуска. После 7000 км пробега топливная система была разобрана, и инженеры отметили ее идеальное состояние, а некоторые характеристики даже улучшились благодаря очищающим свойствам топлива.

Кроме того, топливо «Опти» из года в год подтверждает свое высокое качество в экстремальном ралли-марафоне «Шелковый путь», который проходит по территории России, Монголии и Китая. Сеть АЗС «Газпромнефть» заправляет автомобили организаторов и участников ралли, заодно тестируя твое топливо в жесточайших условиях песчаных пустынь, безлюдных степей и крепких утренних морозов.

Жесткая работа дизеля. Причина | Дизельный двигатель

Одной из основных особенностей процесса сгорания в дизелях является «жесткость» работы. Так как в начальный период второй фазы горения значительное количество топлива сгорает с большими скоростями, возникает существенное увеличение давления газов на поршень. Под «жесткой» работой двигателя понимают рабочий процесс, при котором давление сгорания в цилиндре увеличивается чрезвычайно быстро. Казалось бы, чем «жестче» работа, тем больше должна развиваться мощность и улучшаться экономичность двигателя, так как при этих условиях должны сокращаться потери, связанные с несовершенством динамики сгорания. Однако это вызывает рост динамических нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма, появление вибраици и уменьшает долговечность двигателя.

«Жесткость» работы двигателя оценивается приращением давления на один градус угла поворота коленчатого вала:

wp = дельта р/ дельта ф

Средняя величина «жесткости» работы дизелей (дельта р/ дельта ф)ср обычно 1-1,5 МПа/°.

Работа карбюраторных двигателей также характеризуется определенной «жесткостью», но она составляет всего 0.2—0,3 МПа/°.

Чем больше топлива, подготовленного к воспламенению, оказывается в цилиндре, тем больше теплоты выделяется во второй фазе горения, и тем больше «жесткость» работы двигателя.

При разработке дизеля стремятся обеспечить эффективную теплоотдачу при умеренной «жесткости» его работы, не превышая допустимых значений.

Примером «жесткой» работы дизеля является его работа во время прогрева, особенно при низких температурах окружающей среды. В этих условиях период задержки самовоспламенения затягивается, что и приводит к высоким значениям показателя дельта р/ дельта ф.

Причиной жесткой работы дизеля может быть ранний впрыск топлива. О данной причине неисправности может свидетельствовать светлый (сизый) дым, а также то, что при вытягивание тяги холодного пуска усиливается жесткость звука, а после прогрева звук уменьшается. Для устранения неисправности рекомендуется продиагностировать угол впрыска и скорректировать его.

Работа дизельного двигателя – ПРОТРАК

Дизельный двигатель был назван в честь своего создателя Рудольфа Дизеля, который получил патент за своё изобретение в 1890 году. Первые дизели были весьма громоздкими, и несмотря на высокий коэффициент полезного действия (КПД) применялись достаточно редко, ведь по своим габаритам они едва ли уступали своим главным конкурентам паровым машинам.

И лишь к концу XX века, после значительного усовершенствования дизельные двигатели становятся популярными и применяются повсеместно, в том числе и на легковых автомобилях.

Стоит отметить, что дизельные ДВС по прежнему значительно превосходят своих бензиновых конкурентов по размерам и выдают больший крутящий момент при низких оборотах. Однако при этом уровень КПД при работе дизелей значительно выше.

Такая особенность обуславливает популяризацию их применения преимущественно на транспорте с внушительными размерами, а именно в строительстве морских судов, тепловозов, тракторов, автобусов и грузовых автомобилях.

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя можно разделить на 4 этапа, которые происходят последовательно и непрерывно. 

Стоит уточнить, что все процессы, или такты, как их принято называть, происходят в процессе поворота коленвала ‒ механической детали сложной формы, которая и обеспечивает превращение энергии от сжигания топлива в энергию вращения колес. Он осуществляет вращательное движение, и его положение напрямую связано с началом или концом следующего такта.

Четырехтактный цикл начинается с такта впуска, при котором воздух поступает в цилиндры через специальные впускные клапаны, а поршень при этом опускается. Когда угол поворота коленвала достигает 190°- 210° впускной клапан закрывается, что предшествует началу следующего такта ‒ сжатию.

Такт сжатия характеризуется движением поршня вверх до так называемой мертвой точки (ВМТ), благодаря чему воздух сжимается в 16-25 раз, а температура воздуха увеличивается до 700°- 800°. Поворот коленвала при этом составляет 180°- 360°.

На такте рабочего хода (расширения) топливо через форсунки впрыскивается в цилиндры, которое за счет высоких температур самовоспламеняется и взрывается. Продукты горения при выделении провоцируют движение поршня вниз. Этот процесс осуществляется на 360°- 540° поворота коленвала.

Таким образом, процесс воспламенения осуществляется без применения свечей зажигания, как в бензиновых двигателях. Однако, в конструкции дизелей есть

свечи накаливания, которые нагревают цилиндры для упрощения запуска ДВС в холодное время года.

Они размещаются в камере сгорания или вихревой камере, в зависимости от модификации, и обеспечивают нагревание воздуха в районе тысячи градусов, что упрощает процессы самостоятельного воспламенения топлива. Изготавливаются в форме металлических или керамических спиралей.

Итак, после завершения такта рабочего хода, при опускании поршня в изначальное положение двигатель начинает свою работу, что сопровождается характерным и знакомым для всех звуком запуска.

Однако процесс ещё не закончен и прежде, чем впускные клапаны откроются вновь и запустят новый процесс сжигания топлива, дизель вытолкнет отработанные газы из выхлопного клапана. Это четвертый и завершающий такт работы, который называется

выпуском и протекает при повороте коленвала на 540°- 720°.  

Только после этого циклическая работа дизельного ДВС будет продолжена и будет осуществляться на протяжении всего процесса подачи топлива.

Есть все основания полагать, что дизельные двигатели еще не полностью раскрыли свой потенциал и в ходе технологического процесса будут становиться всё лучше и совершеннее. Их КПД будет расти, размеры будут уменьшаться и со стечением времени они полностью заменят своих бензиновых конкурентов.

Стоимость капитального ремонта дизельного двигателя определяется исходя из  марки автомобиля и его параметров. Более подробно вы можете уточнить по телефонам, или обратившись к нашим специалистам по адресу:

СТО ПРОТРАК — Грузовой сервис и грузовой магазин:

г. Екатеринбург, Полевской тракт 19 км, дом 16 (база №16)

Тел.: 8 (800) 511-58-20 многоканальный 

график работы: пн-пт: 10:00-22:00 сб-вс: выходной

Диагностика дизельных моторов — обзор — журнал За рулем

Дизель не экономит деньги, он просто дает взаймы — так говорят многие сервисмены, поскольку стоимость ремонта дизельных двигателей вызывает шок. Чтобы не быть обманутым, важно знать тонкости их диагностики.

Материалы по теме

Диагностика современного дизеля в целом и его отдельных систем занимает обычно гораздо больше времени, чем в случае с бензиновыми агрегатами. Для определения неисправности необходимо сочетание профессионального оборудования и высокой квалификации мастера. Но и при наличии такой базы приходится прибегать к специфическим приемам диагностики.

Основная сложность диагностики дизеля по сравнению с бензиновым мотором состоит в том, что у него меньше системных параметров, оценка которых позволяет сразу выйти на неисправность. Один из таких параметров — состав топливовоздушной смеси. У дизеля его диапазон шире по сравнению с бензиновым мотором, вследствие чего сложно однозначно судить, бедна или богата смесь для определенного режима. Поэтому диагносту приходится сопоставлять много косвенных показателей. Это напоминает детективное расследование с отсеиванием подозреваемых и постепенным выходом на истинного виновника.

Дедуктивный метод

Пример проведения косвенных замеров на дизеле в обход рискованных мероприятий — сравнение компрессии в цилиндрах по датчику тока. Со стороны процесс похож на диагностику электрики, а на самом деле это действенная проверка механической части двигателя.

Пример проведения косвенных замеров на дизеле в обход рискованных мероприятий — сравнение компрессии в цилиндрах по датчику тока. Со стороны процесс похож на диагностику электрики, а на самом деле это действенная проверка механической части двигателя.

Самая трудная задача — выявить плавающие неисправности, почти не оставляющие улик и обнаруживающие себя только в определенных режимах работы мотора. С ней справится только опытный диагност-детектив, вооруженный хорошим сканером. Повезет, если за несколько поездок, сравнивая ключевые рабочие параметры основных систем двигателя, он сможет отловить виновника. Но часто диагносту приходится использовать обходные приемы, дабы сузить круг подозреваемых.

Материалы по теме

Чтобы описать ход расследования, рассмотрим самые распространенные случаи, когда в сервис приезжает машина с явными и постоянными неисправностями.

В затрудненном пуске двигателя и нестабильности его работы в различных режимах чаще всего виновата топливная аппаратура. Но важно гарантированно исключить и другие причины — например, проблемы с цилиндропоршневой группой, а именно снижение компрессии. На дизельном моторе ее просто так не замеришь, придется демонтировать топливные форсунки или свечи предпускового подогрева, что чревато их повреждением. Вот здесь и приходят на помощь специфические методы диагностики.

Сперва с помощью сканера проверяют коррекцию топливоподачи по цилиндрам и динамику изменения давления топлива в рампе. Контроль этих параметров включен в бортовую систему диагностики автомобиля. Если давление в рампе нагнетается медленнее, чем положено, проводят проверку с помощью внешних измерителей. Сначала отсекают линию низкого давления до ТНВД, подключая манометр или вакуумметр (в зависимости от типа подающего контура). Далее проверяют насос. К нему подсоединяют тестер давления так, что ТНВД качает топливо «в стенку»: в режиме прокрутки стартером он развивает максимальное давление, которое сравнивают с требуемым. По разнице показателей оценивают состояние насоса и его дозирующего клапана.

Сканер G‑scan 2 — лишь один из десятка приборов, имеющихся на серьезной мультибрендовой СТО. У этого сканера хорошая графика и высокая скорость обмена данными с блоком управления двигателем. Это позволяет с высокой дискретностью записывать ключевые параметры работы двигателя при диагностике непосредственно во время движения автомобиля в реальных условиях.

Сканер G‑scan 2 — лишь один из десятка приборов, имеющихся на серьезной мультибрендовой СТО. У этого сканера хорошая графика и высокая скорость обмена данными с блоком управления двигателем. Это позволяет с высокой дискретностью записывать ключевые параметры работы двигателя при диагностике непосредственно во время движения автомобиля в реальных условиях.

С помощью этого тестера проверяют и правильность показаний датчика давления топлива в рампе. В этом случае устройство подключают к рампе вместо одной из топливных форсунок (ничего страшного, что мотор временно поработает без одного цилиндра). Показания тестера и сканера сравнивают и отсекают врущий сенсор на рампе.

Материалы по теме

Анализируя значения коррекции топливо­подачи, достоверно выявляют проблемные цилиндры. Если одна из форсунок недоливает или характер сгорания топливовоздушной смеси нарушен из-за снижения компрессии, блок управления двигателем попытается исправить ситуацию, увеличивая длительность впрыска. При этом значения коррекции будут заметно различаться по цилиндрам.

Далее диагност вычисляет виновника: форсунка это или снижение компрессии в цилиндре? Второй параметр часто оценивают косвенными методами, чтобы не выкручивать форсунки или свечи накаливания для подключения компрессометра: их легко повредить, особенно у моторов с большим пробегом.

Первый способ включен в функции бортовой диагностики у автомобилей некоторых марок. По неравномерности вращения коленвала в момент его прокрутки без пуска мотора «мозги» сами определяют разброс компрессии по цилиндрам. Это экспресс-метод с невысокой точностью и повторяемостью результатов. Он способен вычислить только сильно сдавшие цилиндры и не заметит менее явных отклонений, которые могут сказываться на работе двигателя.

Датчик тока — универсальный диагностический прибор. Он используется для сравнительного замера компрессии в цилиндрах, для проверки цепи свечей предпускового подогрева. С помощью этого прибора опытный диагност всегда определит, кто виновник — неисправные свечи или отказавший блок управления ими.

Датчик тока — универсальный диагностический прибор. Он используется для сравнительного замера компрессии в цилиндрах, для проверки цепи свечей предпускового подогрева. С помощью этого прибора опытный диагност всегда определит, кто виновник — неисправные свечи или отказавший блок управления ими.

Один из профессиональных наборов для диагностики топливной системы. Представляет собой датчик для проверки максимального давления, развиваемого ТНВД, и колбы для оценки производительности системы обратного слива форсунок.

Один из профессиональных наборов для диагностики топливной системы. Представляет собой датчик для проверки максимального давления, развиваемого ТНВД, и колбы для оценки производительности системы обратного слива форсунок.

При проверке обратного слива современных дизельных форсунок разных типов необходимо наличие переходников и адаптеров. ­­ Это обеспечивает полную герметичность соединений и исключает риск повреждения уплотнителей и контактных поверхностей.

При проверке обратного слива современных дизельных форсунок разных типов необходимо наличие переходников и адаптеров. ­­ Это обеспечивает полную герметичность соединений и исключает риск повреждения уплотнителей и контактных поверхностей.

Второй косвенный метод замера компрессии более универсален. На один из проводов аккумулятора вешают датчик, регистриру­ющий пики потребляемого стартером тока при прокрутке коленвала. Чем выше компрессия в цилиндре, тем больше потребление в такте сжатия. Датчик — это преобразователь тока в напряжение. Его подключают к осциллографу, и уже на его экране сравнивают значения пиков напряжений по цилиндрам. Если они одинаковы, то компрессия в цилиндрах считается оптимальной. В противном случае с помощью синхронизации с другими сигналами можно «привязать» к пикам тока конкретные цилиндры. Или пойти дальше — провести реальный замер, одновременно задействовав компрессометр и датчик тока. Тогда для двигателя конкретного типа получаем коррелированные (взаимосвязанные) значения (амперы и бары), которые пригодятся в будущем.

Если компрессия во всех цилиндрах нормальная, всё внимание направляем на топливные форсунки. Электрическую часть форсунок проверяют тестером, который замеряет их сопротивление и индуктивность, а также проверяет сопротивление изоляции. Гидравлическую часть (как и ТНВД) можно полноценно проверить лишь на дорогих стендах, которыми располагают в основном профильные предприятия по ремонту топливной аппаратуры. В арсенале обычных СТО есть лишь привычный набор для проверки так называемой обратки (магистраль для слива топлива из форсунок в бак). К форсункам подключают мерные колбы и смотрят, как они наполняются. При этом совсем не обязательно, что, к примеру, инжектор, прилично недоливающий топливо в цилиндр, будет сливать в обратку гораздо бóльшие объемы по сравнению с другими. Этот тест проводят в дополнение к остальным мероприятиям. Если делать однозначные выводы только на основе его результатов, можно безос­новательно приговорить работоспособные элементы.

ОРЕЛ И РЕШКА

В арсенале мультимарочных СТО есть набор для проверки электрической части топливных форсунок. Он помогает при их диагностике на автомобиле и позволяет еще до установки на двигатель отбраковать неисправные детали из числа бывших в употреблении — их частенько приносят клиенты, которые желают сэкономить.

В арсенале мультимарочных СТО есть набор для проверки электрической части топливных форсунок. Он помогает при их диагностике на автомобиле и позволяет еще до установки на двигатель отбраковать неисправные детали из числа бывших в употреблении — их частенько приносят клиенты, которые желают сэкономить.

Фирменные дизельные техцентры (например, Делфи-Сервис или Бош-Сервис) есть далеко не во всех городах. Автовладельцам остается обращаться в обычные моно- или мультибрендовые автосервисы.

Монобрендовые сервисы, специализирующиеся на одной марке или на нескольких, но принадлежащих одному концерну, имеют, как правило, большой, но узкий опыт. За многие годы они набили много шишек на некоторых ­моделях и зачастую даже без диагностического оборудования могут с ходу поставить диагноз по симптомам неисправностей. И обычно у них есть возможность временно поставить заведомо исправные элементы, чтобы точно установить виновника.

Но и такие СТО иногда дают сбой. В этой сфере всегда была существенная текучка кадров. Рано или поздно матерый специалист уходит в другой техцентр, а его место занимает менее опытный мастер. Вдобавок, если какой-то сложный дефект диагностам сервиса доселе не встречался, их системных знаний, как правило, не хватает для вынесения точного вердикта.

Сотрудники мультимарочных сервисов обычно более подкованы в фундаментальных вопросах: обязывает поток проходящих через их руки разнообразных машин и систем. Речь не о «временщиках», у которых на все случаи жизни есть один универсальный китайский сканер, а о серьезных СТО. Профессионалы используют широкую гамму диагно­стического оборудования и проверяют множество параметров. Однако порой на постановку правильного диагноза у них уходит гораздо больше времени, чем у коллег из монобрендового сервиса. А неко­торые сложные процедуры они не смогут выполнить из-за отсутствия узкопрофильного оборудования или оснастки.

Стандартная схема

Диагностика остальных систем дизеля проще, но без специального оборудования всё равно не обойтись. Прежде чем извлекать для осмотра свечи предпускового подогрева, замеряют их напряжение и сопротивление. Оптимальный тест — подключение датчика тока, использу­емого для замера компрессии. Обычно свечами управляет отдельный блок. Датчик вешают на его питающий провод и фиксируют общее потребление тока: по его значительному падению можно сразу определить, что не работает одна свеча или две. Далее переходят к проверке конкретных свечей.

У дизельных моторов вакуумная система обычно более сложная, чем у бензиновых, поэтому для проверки герметичности ее магистралей часто задействуют вспомогательное оборудование — дым-машину. Просочившийся дым однозначно укажет на прохудившееся место. Этот аппарат используют и для проверки герметичности впускного тракта системы наддува. А вот ее управляющую часть (если она вакуумного типа) тестируют комбинированным способом. Показания вакуумметра, подключа­емого в различные точки системы, сопоставляют с получаемыми со сканера данными об управляющем воздействии на соленоид и давлении наддува.

Дым-машина — ценнейший помощник для проверки герметичности впускного тракта и вакуумной системы дизеля.

Дым-машина — ценнейший помощник для проверки герметичности впускного тракта и вакуумной системы дизеля.

Так выглядит процесс проверки так называемой обратки. Хорошо видно, что третья форсунка отправляет на слив гораздо больше солярки, чем все остальные. Однако это не повод сразу ее приговаривать — нужны дополнительные тесты.

Так выглядит процесс проверки так называемой обратки. Хорошо видно, что третья форсунка отправляет на слив гораздо больше солярки, чем все остальные. Однако это не повод сразу ее приговаривать — нужны дополнительные тесты.

Материалы по теме

Состояние сажевого фильтра можно точно определить по показаниям датчика дифференциального давления. У любого дизельного автомобиля бортовая диагностика этого узла очень развита, и ее вполне достаточно для получения точных данных. На то, что фильтр забит выше допустимого уровня, укажет повышенное противодавление перед ним.

Относительно просто проверяется и работа клапана системы рециркуляции отработавших газов (EGR). Электрические клапаны обычно снабжены датчиком положения с обратной связью. В расчет берется и расход воздуха двигателем. Диагност с помощью сканера способен определить состояние клапана и его некорректную работу.

Посторонние шумы при работе дизеля — отдельная тема. На фоне общей громогласности мотора сложно определить их истинный источник. Основной шум дизеля связан с особенностями сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре. Если оно принимает аномальный характер, к примеру, из-за неисправной форсунки, звук усиливается. В этом случае отключают по одной форсунке, чтобы определить «громкий» цилиндр. Как только будет деактивирован нужный, посторонний шум сойдет на нет. Правда, такой маневр не пройдет, если шумят два или более цилиндра.

НЕ ПАНАЦЕЯ

Полноценную диагностику дизельной топливной аппаратуры можно провести только в фирменных техцентрах производителей этих систем. В их арсенале есть многофункци­ональные стенды для проверки форсунок и ТНВД в различных режимах и оборудование для ремонта. Но даже такая техническая база не всегда дает стопроцентный результат.

Известны случаи, когда на автомобиль устанавливают проверенные форсунки, с успехом прошедшие все испытания на стенде, - а неисправность не уходит. И причина не в негодном оборудовании или низкой ­квалификации сотрудников, а в специфических режимах работы топливной аппаратуры в реальных условиях — их не в состоянии ­воссоздать даже самые навороченные стенды.

Часто встречаются проблемы и с отремонтированными деталями и узлами. Безукоризненно провести такие работы по плечу далеко не каждой СТО, и даже при грамотном подходе неизбежны осечки. В одних случаях восстановленная форсунка, прошедшая все проверки, вообще отказывается адекватно работать, а в других она капризничает только в некоторых режимах работы двигателя, хотя стенд прогнал ее по всем контрольным точкам и присвоил правильный код коррекции ­топливоподачи. В итоге приходится менять дорогущую форсунку, при том что владелец машины и так уже потратил массу времени и денег.

Благодарим за помощь в подготовке материала учебно-практический центр компании Интерлакен-Рус.

LIQUI MOLY — очистка впускной системы дизеля

Файлы:


К впускной системе дизеля относится воздушный фильтр, холодная часть турбины, интеркулер, впускной коллектор, EGR – клапан и его охладитель, впускные клапаны.

Мы рассмотрим влияние на работу двигателя состояние впускного коллектора и EGR – клапана, как систем, наиболее сильно влияющих на работу двигателя.


Повышенное сопротивление системы впуска воздуха и вентиляции картера (загрязнения EGR – клапана и коллектора) на дизельном двигателе приводит к следующим проблемам:
  1. двигатель не заводится в теплую и холодную погоду
  2. двигатель трудно заводится
  3. двигатель заводится, но сразу глохнет
  4. нестабильная работа на холостых оборотах
  5. недостаток мощности
  6. чрезмерный расход топлива
  7. выхлоп черного цвета
  8. выхлоп голубого или белого цвета
  9. чрезмерный расход масла
  10. перегрев дизельного двигателя
  11. повышенное давление в картере
  12. неустойчивая работа дизельного двигателя

Ресурс различных систем EGR составляет от 70 до 100 тысяч километров (в отечественных условиях около 50 тысяч). После этого ее компоненты подлежат замене. Это в идеале. Однако желающих платить немалые деньги находится немного, поэтому многие авторемонтные предприятия включают в перечень регламентных работ мероприятия по очистке и, соответственно, продлению жизни компонентов системы. В пневмоклапане EGR необходимо периодически очищать седло и шток от нагара. В системах с управляющим электроклапаном в нем, как правило, имеется фильтр, защищающий вакуумную систему от загрязнения. Его необходимо периодически очищать.

Когда EGR начинает давать сбои, многие автовладельцы предпочитают заглушить ее. Как правило, это делается с помощью вырезанной из тонкой жести прокладки, устанавливаемой под клапан. Однако, в результате повышается температура в камере сгорания, а это увеличивает риск появления трещин в головке блока цилиндров.

Типичные загрязнения впускного тракта Опель, Фольксваген и впускной коллектор поле очистки:

Технология очистки EGR – клапана и впускного коллектора:

  1. Прогреть двигатель до рабочей температуры
  2. Заглушить двигатель и обеспечить доступ к впускному тракту, удалив, например, патрубок, подводящий воздух от турбины.
  3. Завести двигатель (Внимание: впрыскивание препарата проводят только на заведенном двигателе!) и распылять состав Pro-L ine Ansaug-System-R einiger Diesel на загрязнения вглубь впускного коллектора короткими интервалами по 2-3 секунды. Поддерживать обороты двигателя около 2000 обмин. При самопроизвольном повышении оборотов более чем на 1000 обмин распыление немедленно прекратить!
  4. Израсходовать содержимое баллона, контроль очистки производить визуально.
  5. Заглушить двигатель, восстановить ранее разобранные соединения.
  6. При необходимости, стереть накопившиеся ошибки в БУД (блок управления двигателем).

Очистку впускного тракта рекомендуется включать в работы по регламентному обслуживанию автомобиля, особенно с пробегом более 100 000 км.

Параллельная работа дизельных электростанций Scania

Преимущества параллельной работы дизельных электростанций

  • увеличение ресурса ДГУ + уменьшение затрат на генерацию электроэнергии
    за счет работы дизель-генераторов на оптимальной мощности. Эксплуатация одного ДГУ высокой мощности на малой нагрузке — менее 25% основной мощности – существенно, до 40%, повышает удельный расход топлива и в 2-3 раза увеличивает износ двигателя. Использование нескольких ДГУ меньшей мощности с возможностью запуска / остановки части ДГУ в зависимости от текущей нагрузки и наработки моточасов каждым дизель-генератором, оптимальное распределение нагрузки между ДГУ максимально продлевают жизнь энергокомплекса и минимизируют эксплуатационные издержки;
  • максимальная надежность
    – даже при отказе одного из ДГУ, система автоматически перераспределит нагрузку на остальные дизель-генераторы, гарантированно обеспечив электроснабжение потребителя и позволив спокойно произвести ремонт неисправного дизель-генератора;
  • возможность проведения ТО без перерывов в электроснабжении,
    возможность оптимизации периодов технического обслуживания ДГУ, входящих в энергокомплекс, благодаря автоматическому контролю и регулированию наработки моточасов каждым ДГУ;
  • гибкость наращивания мощности, минимум первоначальных вложений
    — в любое время Вы можете подключить дополнительные генераторные установки (до 32 ДГУ одинаковой / различной мощности) исходя из возросших потребностей в энергоснабжении. Это позволяет не переплачивать за запас мощности «на развитие», обеспечивая минимум первоначальных вложений.;
  • гибкость использования
    — одно или несколько ДГУ из параллели без каких-либо доработок всегда могут быть использованы в другом месте — в одиночном режиме / в составе нового энергокомплекса;
  • меньшие весогабаритные характеристики
    отдельных ДГУ, входящих в состав энергокомплекса, упрощают и удешевляют процесс погрузки, перевозки и установки оборудования.

Для работы в параллели ДГУ должны быть синхронизированы — иметь одинаковое чередование фаз, выходное напряжение и частоту тока. С этой задачей великолепно справляются специализированные пульты управления нашей собственной разработки — на основе микропроцессорных контроллеров ComAp InteliCompactNT MINT (Чехия ), которые обеспечивают интеллектуальное управление распределением нагрузки, исключают провалы напряжения при подключении / отключении ДГУ, гарантируя обеспечение потребителя высококачественной электроэнергией.

Энергокомплексы размещаются в одном или нескольких контейнерах, позволяющих установить не только дизель-генераторы, но и общую силовую часть, системы автоматики, АВР, коммуникации, и даже оборудовать баковое помещение – с системами дозаправки дизельного топлива и моторного масла.

Работа дизеля на дизельном топливе с добавкой этанола Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Работа дизеля на дизельном топливе с добавкой этанола

I

В.А. Марков, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, д.т.н.,

B.В. Бирюков, аспирант МГТУ им. Н.Э. Баумана,

C.Н. Девянин, профессор, зав. кафедрой МГАУ им. В.П. Горячкина, д.т.н.

Рассмотрены возможные пути использования этанола в качестве топлива для дизелей. Проведены экспериментальные исследования дизеля Д-245.12С на смеси дизельного топлива и этанола. Показана возможность улучшения показателей токсичности отработавших газов при использовании этой смеси в качестве топлива для автомобильных дизелей.

__Ключевые слова:

дизельный двигатель, дизельное топливо, этанол, смесевое биотопливо.

сновными проблемами современного двигателестроения в настоящее время и в ближайшей перспективе являются рост дефицита нефтяных моторных топлив и ужесточение экологических требований к вредным выбросам с отработавшими газами (ОГ). Решение этих проблем достигается за счет применения новых видов топлив. Евросоюзом планируется к 2020 г. перевести около четверти (23 %) всего автомобильного парка Европы на альтернативные топлива. Среди наиболее перспективных рассматриваются различные синтетические топлива, биодизель, биоэтанол, био-газ, водород [1].

Необходимо отметить перспективность использования альтернативных топлив, производимых их сырья, получаемого в сельскохозяйственном секторе [2-4]. В Российской Федерации, обладающей огромной территорией, значительная часть пахотных земель, использовавшихся ранее для сельскохозяйственного производства, в настоящее время не обрабатывается. Существует проблема занятости

населения в сельской местности и низких доходов работников сельскохозяйственной отрасли. Эти факторы создают предпосылки для налаживания широкомасштабного производства биотоплив для транспорта в РФ [5].

Среди топлив растительного происхождения в настоящее время наибольшее распространение получили биодизельное топливо и биоэтанол. Для легковых автомобилей, оснащенных двигателями с принудительным воспламенением, в качестве моторного топлива в ряде стран используется биоэтанол, а для транспортных и стационарных установок с дизельными двигателями — топлива, получаемые из различных растительных масел и животных жиров [1, 2, 4]. По объемам производства биоэтанол занимает первое место в мире, опережая биодизельное топливо [1]. В качестве сырья для получения биоэтанола используются сахарная свекла, сахарный тростник, кукуруза, пшеница, картофель, сладкое сорго, топинамбур и другие сельскохозяйственные культуры (табл. 1) [6, 7].

Таблица 1

Показатели производства этанола из различного сырья

Сырье Урожайность, т/га Стоимость, долл./м3

Сахарная свекла 2,5…3,0 300…400

Сахарный тростник 3,5…5,0 160

Кукуруза 2,5…3,0 250…400

Пшеница 0,5…2,0 380…400

Картофель 1,2…2,7 800…900

Сладкое сорго 3,0…5,0 200…300

Кассава 1,5…6,0 700

Синтетический спирт — 540

Кукуруза 2,5…3,0 2,5…3,0

19

Биоэтанол производится с использованием различных технологических процессов. Около 7 % этанола вырабатывается химическим синтезом (преимущественно из природного газа), 93 % — с использованием процесса брожения. При этом 60 % спирта получают из сахара и 40 % из зерна. Современное мировое производство

этанола составляет 32 млн т/год, из них 4 млн т приходится на пищевой этанол, 8 млн т — на этанол для химической промышленности и 20 млн т -на топливный этанол. В то же время мировая потенциальная потребность в этом спирте достигает 2 млрд т/год. Цены на мировом рынке этанола представлены в табл. 2 [6].

Таблица 2

Цены на этанол на мировом рынке

Страна Цена (евро/м3)

Бразилия (этанол) 160

Бразилия (безводный спирт) 220

США (безводный спирт) 250

Европа (безводный спирт из сахарной свеклы) 350…450

Бразилия (безводный спирт) 220

Импорт спирта в Европу 190

Топливный этанол используется различным образом: около 26 % его смешивают с бензином, около 3 % применяется в качестве топлива для дизелей [6]. В некоторых странах уже действуют стандарты на биоэтанол. Требования к выпускаемому этанолу в разных странах различаются, но эти отличия незначительны (табл. 3) [8]. Только в США допустимым является содержание этанола 92,1 % в смеси с водой и денатурирующими

веществами. То есть по сути допускается применение азеотропной смеси с регулированием содержания воды при помощи денатурирующих присадок. В других странах этанол для автотранспорта должен быть безводным, то есть абсолютным спиртом.

Этанол (этиловый спирт, метил-карбинол, винный спирт) — одноатомный спирт с формулой С2Н5ОН или СН3-СН2-ОН (эмпирическая формула

Спиртовые топлива

т\\\\\\\\\\\\\\\\\у

Требования к составу биоэтанола в различных странах

Таблица 3

Параметры Бразилия Канада США Германия Украина Польша

Объемная концентрация этанола, %, не менее 99,3 98,7 92,1 99,8 99,3 99,6

Вода, %, не более — 0,1 % (масс.) 1,0 % (об.) — 0,02 % (об.) 0,4 % (об.)

Концентрация альдегидов, в расчете на ацетальдегид, г/л безводного этанола, не более — — — 0,004 — 0,20

Объемная концентрация метанола, % об., не более — — 0,50 — — —

Концентрация кислот в пересчете на уксусную, г/л безводного этанола, не более 0,03 0,03 0,07 (об.) — — 0,03

Концентрация эфиров в пересчете на этилацетат, г/л безводного этанола, не более — — — 0,002 — 0,20

Сухой остаток, г/л безводного этанола, не более — — 0,05 — — 0,02

Содержание меди, мг/кг, не более 0,07 0,10 0,10 — — 0,10

Содержание хлоридов, мг/кг, не более — 10,0 5,0 — — 40,0

Денатурирующие вещества, % (об.) 3,0 1 л бензина на 100 л этанола 1,96…4,76 — — —

С2Н60), второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов (первый — метанол), при стандартных условиях летучая горючая бесцветная прозрачная жидкость. Существует два основных способа получения этанола: микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена). Спирт, полученный брожением (поступает из брагоректификацион-ной установки), не является безводным, содержание этанола в нем достигает 95,6 %. Смесь 95,57 % этанола и 4,43 % воды является азеотропной, то есть компоненты не разделяются при перегонке.

Для более полного удаления воды прибегают к нагреванию спирта с водо-отнимающими веществами — оксидом кальция (негашеная известь СаО) или безводной сернокислой медью (медный

купорос Си). Нашел применение метод тройных, нераздельно кипящих смесей. К ректификату добавляется бензол С6Н6. При перегонке такой смеси сначала отходит пар, содержащий 18,5 % (масс.) этилового спирта, 74 % бензола и 7,5 % воды. С этим паром уходит вся вода, а затем перегоняется абсолютный (безводный) спирт. Абсолютный спирт -это этиловый спирт, практически не содержащий воды. Он кипит при температуре 78,39 °С, в то время как спирт-ректификат, содержащий не менее 4,43 % воды, при 78,15 °С.

В ряде стран (Бразилия, США и др.) биоэтанол уже достаточно широко используется в качестве топлива для двигателей с принудительным воспламенением [6, 9-11]. В частности в двадцати штатах США автомобили

заправляют смесями нефтяных бензинов, содержащих 5,6.10,0 % (об.) этилового спирта [12]. Возможно использование этого вида топлива и в дизельных двигателях [1, 12-15]. Причем в Бразилии, где биотоплива уже сейчас находят широкое практическое применение, дизельное топливо (ДТ), отпускаемое потребителям на автозаправочных станциях, содержит около 3 % безводного этанола. Более того, предпринимаются попытки увеличения этого количества до 9 %.

Подача этанола в дизель возможна несколькими способами (рис. 1) [1]: он может впрыскиваться в чистом виде или в смеси с ДТ непосредственно в цилиндры, подаваться во впускной трубопровод в жидкой фазе или в виде пара. Непосредственное впрыскивание спирта в камеру сгорания (КС) может осуществляться с помощью штатного топливного насоса дизеля. Используется также непосредственная подача спирта в КС в виде эмульсии с ДТ. Эффективными являются системы с раздельным впрыскиванием спирта и запальной дозы ДТ в цилиндры дизеля. При организации процесса сгорания этанола в цилиндрах дизеля возникает проблема его воспламенения, поскольку спиртовое топливо имеет низкое цетановое число (около 8). Воспламенение этанола в условиях КС дизеля возможно с помощью дополнительно установленной свечи зажигания или накаливания. Эффективное воспламенение спиртовых топлив в дизелях достигается при подаче в КС запальной дозы ДТ. Кроме представленных на рис. 1 способов использования этанола в дизелях, возможно разложение его с получением синтез-газа (смесь монооксида углерода СО и водорода Н) и последующей его подачей в цилиндры двигателя или использование в качестве энергоносителя для топливных элементов.

Многих из указанных проблем использования этанола как моторного топлива можно избежать при

Рис. 1. Способы подачи и воспламенения этанола в дизельных двигателях

использовании смесей этанола с ДТ. Но следует отметить, что этанол обладает плохой смешиваемостью с нефтяным ДТ, и существует проблема создания стойких смесей этанола с дизельным топливом широкого состава. Основная причина этого — наличие в этаноле, полученном путем брожения биомассы, значительного количества воды, которая очень плохо смешивается с нефтепродуктами. Как указано выше (см. табл. 3), в топливном этаноле, выпускаемом в США, допустимым является содержание 7,9 % (об.) воды и денатурирующих веществ. Смешивание такого этанола с нефтяным ДТ возможно только путем создания этанолотопливных эмульсий с добавлением эмульгаторов. В частности, фирмой Cummins (США) проведены исследования шестицилиндрового четырехтактного дизеля сельскохозяйственного назначения, работающего на смеси нефтяного ДТ (88,7 %), этанола (10 %), эмульгаторов (1,3 %) и присадок (0,001 %), повышающих цетановое число смеси [16]. Дизель

Спиртовые топлива

m\\\\\\\\\\\\\\\\\v

По данным табл. 4 следует, что физико-химические свойства этанола существенно отличаются от аналогичных свойств нефтяного ДТ. По сравнению с ним этанол имеет меньшие плотность и вязкость. В частности, плотность дизельного топлива марки «Л» по ГОСТ 305-82 при температуре 1=20 °С равна р=830 кг/м3, а его вязкость у=3,8 мм2/с. В этих условиях этанол имеет следующие показатели: р=789,3 кг/м3, у=1,0 мм2/с. Коэффициент поверхностного натяжения 0 этих топлив при 20 °С равен соответственно 27,1 и 22,4 мН/м. Этанол имеет заметно меньшую теплотворную способность по сравнению с ДТ: низшая теплота сгорания Ни этих топлив равна соответственно 42500 и 26800 кДж/кг, что связано с наличием в молекулах этанола значите льно-го количества атомов кислорода (34,7 % по массе). Следует отметить и худшую самовоспламеняемость этанола в условиях КС дизеля (цетановое число ДТ

Таблица 4

Физико-химические свойства исследуемых топлив

Топлива

Физико-химические свойства Дизельное топливо Этанол Смесь 96 % ДТ и 4 % этанола

Плотность при 20 °С, кг/м3 830,0 789,3 828,4

Вязкость кинематическая при 20 °С, мм2/с 3,8 1,0 3,5

Коэффициент поверхностного натяжения при 20 °С, мН/м 27,1 22,4 —

Теплота сгорания низшая, кДж/кг 42 500 26 800 41 800

Теплота испарения, кДж/кг 1 115 870 —

Цетановое число 45 8 —

Температура самовоспламенения, °С 250 363 —

Температура застывания, °С -35 -114,3 —

Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг 14,31 9,01 14,09

Содержание, % по массе

С 87,0 52,2 85,6

Н 12,6 13,1 12,6

О 0,4 34,7 1,8

Общее содержание серы, % по массе 0,200 — 0,192

Примечание: «-» — свойства не определялись; для смеси ДТ и этанола указано объемное процентное содержание компонентов.

Cummins С8.3 размерности S/D=13,5/11,4 с рабочим объемом iVh=8,27 л и турбо-наддувом имел мощность N=224 кВт при n=2200 мин1. Испытания дизеля подтвердили улучшение экологических показателей двигателя при работе на указанном смесевом топливе. Аналогичные исследования дизелей, работающих на этанолотопливных эмульсиях, проведены за рубежом и в России [1, 17, 18].

Вместе с тем абсолютный спирт, практически не содержащий воды, хорошо смешивается с нефтяным ДТ. При этом образуются стойкие смеси, что подтвердили исследования авторов статьи. Использован абсолютный спирт, произведенный ФГУП «Алексинский химический комбинат» (г. Алексин Тульской обл.) с соответствии с ТУ 2421-064-075060042003 [19]. Этот спирт смешивался с нефтяным ДТ. Исследовались нефтяное дизельное топливо марки «Л» по ГОСТ 305-82 и смесевое биотопливо, содержащее 96 % ДТ и 4 % этанола (табл. 4).

Таблица 5

Некоторые параметры дизеля типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5)

Параметры Значение

Тип двигателя Четырехтактный, рядный, дизельный

Число цилиндров 4

Диаметр цилиндра В, мм 110

Ход поршня 5, мм 125

Общий рабочий объем {Ун, л 4,32

Степень сжатия £ 16,0

Система турбонаддува Турбокомпрессор ТКР-6 Борисовского завода автоагрегатов

Тип камеры сгорания, способ смесеобразования Камера сгорания типа ЦНИДИ, объемно-пленочное смесеобразование

Номинальная частота вращения п, мин1 2 400

Номинальная мощность Ие, кВт 80

Механизм газораспределения Клапанного типа с верхним расположением клапанов

Система охлаждения Водяная, принудительная

Система смазки Принудительная, с разбрызгиванием

Фильтр масляный Сетчатый

Насос масляный Шестеренчатый

Система питания Разделенного типа

Топливный насос высокого давления (ТНВД) Рядный типа PP4M10U1f фирмы Motorpal с всережимным центробежным регулятором

Диаметр плунжеров ТНВД йпл, мм 10

Ход плунжеров ТНВД Нпл, мм 10

Длина нагнетательных топливопроводов 1т, мм 540

Форсунки Типа ФДМ-22 производства ОАО «Куроаппаратура» (г. Вильнюс)

Распылители форсунок Фирмы Motorpal типа DOP 119S534 с пятью сопловыми отверстиями диаметром ¿р=0,34 мм и проходным сечением цр/:р=0,250 мм2

Давление начала впрыскивания форсунок рф0, МПа 21,5

равно 45, а у этанола 8), их температуры самовоспламенения составляют соответственно 250 и 363 °С.

Для подтверждения возможности использования полученной смеси в качестве моторного топлива проведены экспериментальные исследования дизеля типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) (табл. 5) Минского моторного завода, устанавливаемого на малотоннажные грузовые автомобили ЗиЛ-5301 «Бычок».

Дизель исследован на моторном стенде АМО «ЗиЛ» на режимах внешней

скоростной характеристики и 13-сту-пенчатого испытательного цикла Правил 49 ЕЭК ООН с установочным УОВТ 0=13° поворота коленчатого вала до ВМТ и неизменным положением упора дозирующей рейки (упор максимальной подачи топлива). СО, СН в ОГ

24

определялись газоанализатором 8АБ-7532 японской фирмы Yanaco с погрешностями измерения указанных компонентов ±1 %.

Исследовались дизельное топливо марки «Л» по ГОСТ 305-82 и его смесь с абсолютным этанолом, содержащая 96 % ДТ и 4 % этанола (см. табл. 4). На первом этапе экспериментальных исследований проведены испытания дизеля типа Д-245.12С на чистом дизельном топливе и на указанной смеси на режимах внешней скоростной характеристики (рис. 2). Исследуемая смесь имела физические свойства, приближающиеся к свойствам ДТ. Но ее плотность и вязкость оказались все-таки несколько меньше аналогичных свойств ДТ (см. табл. 4). Поэтому при переходе от ДТ к смеси 96 % ДТ и 4 % этанола отмечены небольшое уменьшение часового расхода топлива От и некоторый рост коэффициента избытка воздуха а (см. рис. 2), вызванный также наличием атомов кислорода в молекулах этанола. Следствием снижения расхода топлива и меньшей теплотворной способности (низшая теплота сгорания) исследуемой смеси явилось заметное уменьшение крутящего момента двигателя Ме и его эффективной мощности Ые (см. рис. 2 и табл. 6). В результате снижения теплотворной способности смесевого биотоплива на всех исследованных режимах внешней скоростной характеристики при использовании смеси 96 % ДТ и 4 % этанола удельный эффективный расход топлива gе оказался несколько выше, чем при работе на ДТ. В частности, при переходе с ДТ на смесевое биотопливо на режиме максимальной мощности с частотой вращения коленчатого вала «=2400 мин1 удельный эффективный расход топлива gе увеличился от 248,4 до 250,0 г/(кВт-ч), а на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин1 — от 226,2 до 229,0 г/(кВт-ч). Но при этом эффективный КПД дизеля пе на этих режимах повысился на 0,5…0,8 % (см. табл. 6).

Рис. 2. Зависимость эффективной мощности Ые , крутящего момента Ме , часового расхода топлива От , коэффициента избытка воздуха а, дымности ОГ Кх и удельного эффективного расхода топлива ge от частоты вращения п коленчатого вала дизеля типа Д-245.12С на режимах внешней скоростной характеристики при использовании различных топлив: 1 — ДТ; 2 — смесь 96 % ДТ и 4 % этанола

Вместе с тем наличие в молекулах этанола атомов кислорода привело к заметному уменьшению дымности ОГ при работе исследуемого дизеля на смесевом биотопливе. Так, на режиме максимальной мощности при п=2400 мин1 переход с ДТ на смесь 96 % ДТ и 4 % этанола сопровождался снижением дымности ОГ Кх от 16,0 до 12,0 % по шкале Хартрид-жа, а на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 — от 43,0 до 36,5 % по той же шкале.

Таблица 6

Показатели дизеля типа Д-245.12С, работающего на различных топливах

Показатели дизеля Вид топлива

ДТ 96 % ДТ и 4 % этанола

Часовой расход топлива, кг/ч на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 20,10 13,10 20,00 12,76

Крутящий момент дизеля, Н-м на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 322 368 318 355

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч) на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 248,4 226,2 250,0 229,0

Эффективный КПД дизеля на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 0,341 0,374 0,344 0,376

Дымность ОГ, % на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 16,0 43,0 12,0 36,5

Интегральные на режимах 13-ступенчатого цикла эффективный расход топлива, г/(кВт-ч) эффективный КПД 247,97 0,341 254,73 0,338

Интегральные на режимах 13-ступенчатого цикла удельные массовые выбросы, г/(кВт-ч) N0« СО СН 7,018 1,723 0,788 5,798 1,879 0,856

25

Результаты экспериментальных исследований Д-245.12С на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла Правил 49 ЕЭК ООН представлены на рис. 3. Как отмечено выше, использование рассматриваемого смесевого биотоплива привело к некоторому снижению часового расхода топлива Ст на исследованных режимах внешней скоростной характеристики (см. рис. 2). Однако на режимах с неполной нагрузкой, напротив, отмечен небольшой рост расхода смеси 96 % ДТ и 4 % этанола (см. рис. 3).

При использовании смесевого биотоплива отмечено значительное снижение концентрации в ОГ оксидов азота СКОх (см. рис. 3б). Так, перевод дизеля с ДТ на смесь 96 % ДТ и 4 % этанола на режиме холостого хода при п=900 мин1 сопровождался уменьшением концентрации

СМОх от 0,0100 до 0,0080 % (от 100 до 80 ррт), на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 -от 0,0700 до 0,0575 %, на режиме максимальной мощности при п=2400 мин1 -от 0,0605 до 0,0515 %.

При использовании смесевого биотоплива отмечена тенденция увеличения содержания в ОГ монооксида углерода ССО (см. (б), монооксида углерода ССО (в), легких несгоревших углеводородов Ссн (г) от частоты вращения п и крутящего момента Ме дизеля типа Д-245.12С при использовании различных топлив:

1 — ДТ; 2 — смесь 96 % ДТ и 4 % этанола

слабое влияние добавки этанола в нефтяное ДТ на выброс этого токсичного компонента с ОГ исследуемого дизеля.

Вид топлива оказывает сравнительно слабое влияние и на концентрацию в ОГ легких несгоревших углеводородов ССН (см. рис. 3г). При переводе дизеля с ДТ на смесь 96 % ДТ и 4 % этанола на режиме холостого хода при п=900 мин1 отмечен небольшой рост значения ССН от 0,0240 до 0,0270 % (от 240 до 270 ррт),

на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 концентрация ССН увеличилась от 0,0170 до 0,0180 %, а на режиме максимальной мощности при п=2400 мин-1 — от 0,0108 до 0,0115 %.

По приведенным на рис. 3 характеристикам содержания в ОГ нормируемых токсичных компонентов (оксидов азота МОх , монооксида углерода СО, несгоревших углеводородов СН) с использованием общепринятых методик рассчитаны

их интегральные удельные массовые выбросы на режимах 13-ступенчато-го цикла (соответственно еКОх, есо, есН). Оценка эксплуатационного расхода топлива на режимах 13-ступенчатого цикла проведена по среднему (условный) удельному эффективному расходу топлива, который определялся с использованием зависимости [4]

Z

g e уел

еуел 13

У N К

ег г

1=1

где От1 и N — часовой расход топлива и эффективная мощность двигателя на г-м режиме; К — доля времени этого режима в 13-ступенчатом цикле.

Поскольку смесевые биотоплива имеют меньшую теплотворную способность, оценивать топливную экономичность дизеля при его работе на этих топливах целесообразно не удельным эффективным расходом топлива gе , а эффективным КПД дизеля це. Причем, для интегральной оценки работы дизеля на режимах 13-ступенчатого цикла использован условный эффективный КПД, определяемый из соотношения

П

е уел

3600

HU g еусл

где HU — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Результаты расчетов указанных параметров представлены в табл. 6. Приведенные в табл. 6 данные подтверждают возможность улучшения экологических показателей дизеля Д-245.12С при его переводе с ДТ на смесь 96 % ДТ и 4 % этанола. Так, при подаче в КС дизеля исследуемого смесевого биотоплива на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента дымность ОГ снизилась на 15.25 % по сравнению с использованием стандартного ДТ. Удельный массовый выброс наиболее значимого токсичного компонента ОГ — оксидов азота еКОх — на режимах 13-ступенчатого цикла снизился с 7,018 до 5,798 г/(кВт-ч), то есть на 17,4 %. Удельный массовый выброс монооксида углерода еСО возрос с 1,723 до 1,879 г/(кВт-ч), или на 9,0 %. Удельный массовый выброс несгорев-ших углеводородов еСН увеличился с 0,788 до 0,856 г/(кВт-ч), или на 8,6 %.

Но следует отметить, что выбросы СО и СН эффективно снижаются установкой в выпускной системе двигателя каталитических нейтрализаторов. Условный эффективный КПД дизеля пеусл снизился незначительно (с 0,341 до 0,338, то есть на 0,8 %), однако это снижение соизмеримо с точностью его определения. В целом проведенные исследования подтвердили возможность эффективного использования абсолютного этанола как экологической добавки к нефтяному дизельному топливу.

Литература

1=1

1. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / А.А. Александров, И.А. Архаров, В.А. Марков и др. Под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. -М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. — 791 с.

2. Биоэнергетика: Мировой опыт и прогнозы развития / Л.С. Орсик, Н.Т. Сорокин, В.Ф. Федоренко и др. Под ред. В.Ф. Федоренко. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. — 404 с.

3. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. — М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. — 311 с.

4. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях / В.А. Марков, С.Н. Девянин, В.Г. Семенов и др. — М.: ООО НИЦ «Инженер», 2011. — 536 с.

2g 5. Марков В.А., Крылов В.И., Багров В.В. Использование моторных топлив

растительного происхождения как фактор энергетической, экологической и продовольственной безопасности России // Вестник академии военных наук. — 2013. -№ 1. — С. 154-161.

6. Гусаков С.В. Перспективы применения в дизелях альтернативных топлив из возобновляемых источников. — М.: РУДН, 2008. — 318 с.

7. Raynolds M.A., Checkel M.D., Fraser R.A. A Case Study for Life Cycle Assessment (LCA) as an Energy Decision Making Tool: The Production on Fuel Ethanol from Various Feedstocks // SAE Technical Paper Series. — 1998. — № 982205. — P. 1-17.

8. Александров А.А., Архаров И.А. Моторные топлива. Современные аспекты безопасного хранения и реализации в городах-мегаполисах. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. — 352 с.

9. Feijo E.A.V., Fujisawa R. Emission Control Evolution of the 2.0 L Gasohol / Ethanol Engines in Brasil // SAE Technical Paper Series. — 1992. — № 921493. — P. 1-17.

10. Kremer F.G., Fachetti A. Alcohol as Automotive Fuel — Brazilian Experience // SAE Technical Paper Series. — 2000. — № 2000-01-1965. — P. 1-4.

11. Quissek F., Barbera E., Hulak K. Development and Optimization of Alcohol Fueled SI-Engines for Passenger Cars for the Brasilian Market // SAE Technical Paper Series. -1991. — № 911730. — P. 231-237.

12. Этиловый спирт в моторном топливе / В.П. Баранник и др. — М.: ООО «РАУ-Университет», 2005. — 184 с.

13. Ahmed I. Oxygenated Fuel: Emissions and Performance Characteristics of Etha-nol-Diesel Blends in CI Engines // SAE Technical Paper Series. — 2001. — № 2001-01-2475.

— P. 1-6.

14. Corkwell K.C., Jackson M.M. Lubricity and Injector Pump Wear Issues with E diesel Fuel Blends // SAE Technical Paper Series. — 2002. — № 2002-01-2849. — P. 1-8.

15. Schroeder A.R., Savage L.D., White R.A. et al. The Effect of Diesel Injection Timing on a Turbocharged Diesel Engine Fumigated with Ethanol // SAE Technical Paper Series. -1988. — № 880496. — P. 1-11.

16. Mendoza M.C., Woon P.V. E-diesel Effects on Engine Component Temperature and Heat Balance in a Cummins C8.3 Engine // SAE Technical Paper Series. — 2002. -№ 2002-01-2847. — P. 1-7.

17. Вальехо Мальдонадо П.Р., Девянин С.Н., Марков В.А., Пономарев Е.Г. Экспериментальная установка и результаты выполненных на ней сравнительных испытаний альтернативных топлив для дизелей // Автомобильная промышленность.

— 2013. — № 7. — С. 31-34.

18. Вальехо Мальдонадо П.Р., Девянин С.Н., Марков В.А. Результаты сравнительных испытаний альтернативных топлив для дизелей // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия «Процессы преобразования энергии и энергетические установки». Выпуск 5. — 2013. — № 12. — С. 5-9.

19. ТУ 2421-064-07506004-2003. Спирт этиловый синтетический абсолютированный очищенный.

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно.Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

На фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот фотография Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия.Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами.В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо сильнее, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль может. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндра выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория того, как работают тепловые двигатели, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может с легкостью сжимать воздух намного сильнее, а также это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам потребуется подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, обладают большей энергией атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин).Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал страшные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, построенные из большего количества углерода и водорода атомы).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного спереди) из отработанного кулинарного масла, выбрасываемого ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. К тому же они безопаснее, потому что дизельного топлива меньше. летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Поэтому дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это на самом деле. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества автопроизводителей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Даже в этом случае покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах — грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выхлопные газы можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость двигателя (перекрывая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
  • 1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, не требующий свечи зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
  • 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 года.
  • 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
  • 1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
  • 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
  • 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, основанный на популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
  • 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
  • 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельными двигателями того времени.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявляя о 99-процентном сокращении выбросов сажи.
  • 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Как работают дизельные автомобили?

Автомобили с дизельным двигателем похожи на автомобили с бензиновым двигателем, поскольку оба используют двигатели внутреннего сгорания.Одно отличие состоит в том, что дизельные двигатели имеют систему впрыска с воспламенением от сжатия, а не систему с искровым зажиганием, используемую в большинстве бензиновых автомобилей. В системе с воспламенением от сжатия дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя и воспламеняется за счет высоких температур, достигаемых при сжатии газа поршнем двигателя. В отличие от систем контроля выбросов на автомобилях с бензиновым двигателем, многие автомобили с дизельным двигателем имеют дополнительные компоненты доочистки, которые уменьшают выброс твердых частиц и разлагают выбросы опасного оксида азота (NO x ) на безвредные азот и воду.Дизельное топливо является обычным транспортным топливом, и в некоторых других вариантах топлива используются аналогичные системы и компоненты двигателя. Узнайте об альтернативных вариантах топлива.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты легкового автомобиля с дизельным двигателем

Система нейтрализации выхлопных газов: Эта система состоит из нескольких компонентов, которые отвечают за фильтрацию выхлопных газов двигателя в соответствии с требованиями по выбросам выхлопных газов. После того, как выхлопные газы двигателя фильтруются через сажевый фильтр (DPF) и катализатор окисления дизельного топлива для уменьшения твердых частиц, жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя (DEF) впрыскивается в смесь выхлопных газов, затем восстанавливается до азота и воды путем химического преобразования. в селективном каталитическом восстановителе (SCR) перед выбросом в атмосферу через выхлопную трубу автомобиля.

Батарея: Батарея обеспечивает электричество для запуска двигателя и электроники / аксессуаров силового транспортного средства.

Заливная горловина для выхлопных газов дизельного двигателя: Этот порт предназначен для заполнения бака для выхлопных газов дизельного двигателя.

Бак с жидкостью для выхлопных газов дизельного двигателя (DEF): В этом баке содержится жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя, водный раствор мочевины, который впрыскивается в поток выхлопных газов во время избирательного каталитического восстановления.

Электронный блок управления (ЕСМ): ЕСМ управляет топливной смесью, опережением зажигания и системой выбросов; следит за работой автомобиля; предохраняет двигатель от злоупотреблений; а также обнаруживает и устраняет проблемы.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливопровод: Металлическая трубка или гибкий шланг (или их комбинация) подает топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя.

Топливный насос: Насос, перекачивающий топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя по топливопроводу.

Топливный бак (дизель): Хранит топливо на борту транспортного средства до тех пор, пока оно не понадобится для работы двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания (с воспламенением от сжатия): В этой конфигурации топливо впрыскивается в камеру сгорания и воспламеняется за счет высокой температуры, достигаемой при сильном сжатии газа.

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Руководство для начинающих по изучению дизельных двигателей


Руководство для начинающих по изучению дизельных двигателей

Майк МакГлотлин

Не секрет, что большинство американцев больше привыкли к бензиновым двигателям, чем к дизелям.Статистические данные, собранные RL Polk, подтверждают это, поскольку всего 2,8 процента всех зарегистрированных легковых автомобилей (легковые автомобили, внедорожники, пикапы и фургоны) в 2013 году работали на дизельном топливе № 2. Безусловно, большинство людей в США ожидают найти искру заглушки или блоки змеевиков, когда они открывают капот, а не турбокомпрессоры и топливные насосы (два очень важных элемента почти на каждом дизельном двигателе, с которым вы столкнетесь, отсюда термин «турбодизель»).

Чтобы понять различия между дизельным и бензиновым двигателями, мы начнем со всех общих черт между ними.Тип топлива, сжигаемого любой силовой установкой, ничего не меняет по отношению к общему составу двигателя (то есть вращение коленчатого вала, движение шатунов и поршней вверх и вниз, нагнетание воздуха и отвод выхлопных газов). Фактически, одна и та же базовая архитектура очень похожа. Но то, что происходит в цилиндре в дизельном топливе, сильно отличается от того, что вы найдете в его бензиновых аналогах.

Самый простой способ объяснить разницу между бензиновыми и дизельными двигателями — это «воздух» и «топливо».«В бензиновом двигателе воздушный поток — это все. Ты задыхаешь воздух. Дизельная мельница — полная противоположность. Он работает на основе ограничения количества впрыскиваемого топлива — воздух просто следует этому примеру. Следовательно, нет необходимости дросселировать поступающий воздух. С этой целью в дизельном двигателе также не создается вакуума.

Впускной воздух

Для наших целей мы будем использовать четырехтактный дизельный двигатель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением, чтобы проиллюстрировать потоки воздуха и топлива через современную дизельную электростанцию.Свежий воздух поступает в корпус компрессора (сторона всасывания) турбокомпрессора и сжимается в крыльчатке компрессора, где создается наддув. Это делает воздух более плотным, но и намного теплее.

Для охлаждения сжатого воздуха перед его поступлением в головку (головки) цилиндров он проходит через охладитель наддувочного воздуха (также известный как промежуточный охладитель). Чаще всего используется промежуточный охладитель типа воздух-воздух и по сути представляет собой простой теплообменник. Интеркулер значительно снижает температуру всасываемого воздуха на пути к двигателю, и делает это с очень минимальной потерей наддува.

Компрессионное зажигание

Все становится интереснее, когда сжатый воздух нагнетается в цилиндр. Во время такта впуска, когда поршень опускается в нижнюю границу своего диапазона, впускной клапан (ы) открывается, позволяя «не дросселирующему» воздуху заполнить цилиндр. Это отличается от бензинового двигателя двумя способами: 1) газовые двигатели вводят смесь топлива и воздуха во время такта впуска и 2) в дизельном топливе воздух всасывается только во время такта впуска. Затем впускной клапан (-ы) закрывается, и начинается такт сжатия.Когда поршень движется вверх, воздух, который когда-то заполнял цилиндр, теперь занимает всего 6% от площади, которую он занимал раньше. Этот воздух под огромным давлением мгновенно перегревается до более чем 400 градусов тепла, что более чем достаточно, чтобы дизельное топливо воспламенилось само по себе. Именно это и происходит в верхней части хода поршня. Ранее упомянутый перегретый воздух встречает порцию дизельного топлива (выпускаемого в цилиндр соответствующей топливной форсункой) в течение идеального промежутка времени, прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки и произойдет сгорание.Поскольку дизельный двигатель использует теплоту сжатия для воспламенения топлива, никакой помощи для начала процесса сгорания не требуется (например, свечи зажигания, например, в бензиновом двигателе).

Турбокомпрессоры делают дизели такими, какие они есть: отличными

Последним этапом работы является такт выпуска, при котором отработавшие газы сгорания вытесняются из выпускных клапанов через выпускной коллектор в сторону турбины (выхлопа) турбонагнетателя. В обычном бензиновом двигателе нет турбонагнетателя, а это значит, что выхлопные газы, выходящие из двигателя, сразу же направляются в выхлопную трубу.Это не так в дизельном топливе, поскольку турбонагнетатель, который нагнетает свежий воздух в двигатель, фактически использует выхлопные газы, оставляя его, чтобы управлять самим. Поскольку турбокомпрессор состоит из турбинного (выпускного) колеса, имеющего общий вал с компрессорным (впускным) колесом, выхлопные газы всегда необходимы для подачи воздуха в двигатель. Одно зависит от другого. Мы разберем важность турбонагнетателя следующим образом: вы дросселируете топливо (отправляете дизельное топливо в двигатель), происходит сгорание, выхлопные газы покидают двигатель, вращая колесо турбины на выходе, которое поворачивает колесо компрессора, вводя воздух. в двигатель.Бесконечный цикл, если хотите. Тепловой КПД дизельного двигателя повышается за счет турбонагнетателя, поскольку он увеличивает объем поступающего в него воздуха, что создает основу для сжигания большего количества топлива.

Различия в горении

Одно из основных различий между дизельными и газовыми двигателями заключается в типе сгорания, который каждый из них использует. Как обсуждалось выше, в дизельном топливе, когда топливо наконец встречает сжатый воздух в цилиндре, результатом является сгорание. В бензиновом двигателе топливо и воздух смешиваются еще до того, как произойдет сгорание.Но, кроме того, камеры сгорания каждого двигателя расположены по-разному. В типичном бензиновом двигателе камера сгорания утоплена в головке (головках) цилиндров. В дизельном двигателе с прямым впрыском камера сгорания фактически находится внутри поршня. Эта камера сгорания чаще всего имеет конструкцию «мексиканской шляпы», которая состоит из утопленного отверстия в центре поршня. Внизу этого углубления имеется выступ конической формы. Когда топливная форсунка расположена непосредственно над ней, именно этот выступ позволяет оптимизировать распыление топлива и совершать процесс сгорания.Более чем в 99 процентах всех дизельных двигателей используется конструкция Mexican Hat, поскольку основную ударную нагрузку от взрыва сгорания принимает центр поршня, а не головка поршня. Это придает поршню исключительную надежность.

Прямой впрыск

Проще говоря, прямой впрыск означает, что форсунки системы выступают и распыляют прямо на верхнюю часть поршня. Здесь нет форкамеры или вихревой камеры, и топливо не должно проходить через впускной коллектор перед поступлением в цилиндр.При непосредственном впрыске весь процесс сгорания происходит быстрее, проще и намного эффективнее, чем в типичном бензиновом двигателе с многоточечным впрыском топлива. Дизели с прямым впрыском также работают при очень бедном соотношении воздух / топливо по сравнению с бензиновыми двигателями. Типичное соотношение воздух / топливо от 25: 1 до 40: 1 (дизельное топливо) по сравнению с 12: 1 до 15: 1 (бензин) дает некоторое представление о том, почему дизели настолько консервативны в отношении расхода топлива. Эффективность дополнительно подтверждается тем фактом, что современные дизельные двигатели с прямым впрыском впрыскивают топливо при давлении, приближающемся (или в некоторых случаях превышающем) 30 000 фунтов на квадратный дюйм.Это обеспечивает наилучшее возможное распыление не только для эффективного сжигания, но и с низким уровнем отходящего тепла.

Начало впрыска по времени

Хотя термин «синхронизация» часто используется как в мире бензина, так и в мире дизельного топлива, это одно слово означает две очень разные вещи в зависимости от типа двигателя, с которым вы имеете дело. Излишне говорить, что важно проводить различие между ними. В бензиновом двигателе время относится к началу сгорания. В дизельном топливе синхронизация — это начало впрыска, или SOI (когда форсунка начинает распылять топливо в цилиндр).Опять же, все сводится к тому, что топливо (и система впрыска) является ключевым аспектом дизельного двигателя.

Момент. Много этого.

Люди, незнакомые с дизельными двигателями, часто задаются вопросом, почему и как они создают впечатляющий крутящий момент. Отношение крутящего момента к мощности в дизельных двигателях редко бывает ниже 2: 1, а для двигателей тяжелой промышленности типично соотношение 3: 1 и даже 4: 1. Бензиновые двигатели намного ближе к соотношению 1: 1. Причина, по которой дизельные двигатели вырабатывают такой большой крутящий момент, связана с тремя ключевыми факторами: 1) наддув, создаваемый турбонагнетателем, 2) ход поршня и 3) давление в цилиндре.

В настоящее время серийные дизельные двигатели получают давление от 25 до 35 фунтов на квадратный дюйм прямо с завода. Для сравнения, наддув в 10 фунтов на квадратный дюйм часто считается чрезмерным в бензиновых двигателях. Лучшее в сжатом всасываемом воздухе (то есть наддув) в дизельном двигателе заключается в том, что он снижает насосные потери двигателя на такте впуска и увеличивает давление в цилиндре на рабочем такте (сгорание).

Коленчатые валы с длинным ходом всегда способствовали созданию крутящего момента, будь то бензиновый или дизельный двигатель.Но почему? Посмотрите на это, как будто вы используете длинный гаечный ключ, чтобы ослабить очень тугой болт, а не более короткий гаечный ключ, который не мог справиться с работой с самого начала. Вы можете применить больший крутящий момент с большим рычагом, верно? Конечно вы можете. В длинноходном двигателе шатун может использовать большее усилие при повороте коленчатого вала (в то время как поршень опускается во время рабочего хода): следовательно, больший крутящий момент.

Как вы, возможно, уже догадались, давление в цилиндре, создающее крутящий момент, создается во время рабочего хода.Увеличение времени впрыска, которое происходит в цилиндре с более ранним началом впрыска (SOI), эффективно создает большее давление в верхней части поршня. Чем больше давление создается в верхней части поршня, тем создается больший крутящий момент.

Перестроен

Чрезвычайное давление в цилиндре, длинный ход и высокий уровень наддува не только объясняют, почему дизели создают крутящий момент, но также объясняют, почему дизельные электростанции построены с использованием таких тяжелых компонентов. Чтобы противостоять огромным нагрузкам, которые они испытывают, производители используют чугунные блоки с глубокой юбкой (и даже чугун с уплотненным графитом), коленчатые валы и шатуны из кованой стали и обычно используют головки цилиндров с минимум 6 болтами на цилиндр.Цельностальные поршни пользуются успехом даже в тяжелой промышленности и в двигателях класса 8. В целях долговечности дизельные двигатели имеют надстройку. В дизелях с малым рабочим объемом не редкость, что заводская штриховка все еще присутствует на цилиндрах после 300 000 миль использования. И это нормально для внедорожного двигателя класса 8 — проехать от 750 000 до 1 000 000 миль между капитальными ремонтами.

Дизель никуда не денется

Метод сгорания, впрыска топлива и зажигания, используемый в дизельном двигателе, определенно отличает его от его бензинового аналога.Преимущество дизельного топлива по сравнению с бензиновыми электростанциями — вот что выдвинуло его на передний план в сегодняшних разговорах об экономии топлива. В связи с быстрым приближением стандартов CAFE (средняя корпоративная экономия топлива), шумом вокруг гибридных автомобилей, кажущихся плоскими, и электромобилей, не обеспечивающих достаточный запас хода, в ближайшие годы все больше производителей обратятся к дизельным электростанциям, чем когда-либо прежде. Будьте уверены, дизельные двигатели здесь не только надолго — они вполне могут стать двигателем будущего.

Источники:

Diesel Power Magazine
Апрельский выпуск 2009 г., стр. 50

The Diesel Forum (данные R.L. Polk)
http://www.dieselforum.org/resources/top-10-states-of-diesel-drivers

TTS Power Systems (начало впрыска)

Книга: « Современные дизельные технологии: Дизельные двигатели »
Шон Беннет

Как это работает: дизельные двигатели
http://www.dieselpowermag.com/tech/1208dp_how_it_works_diesel_engines/


Как работает дизельный двигатель

Традиционно, дизельные двигатели всегда считались шумными, вонючими и слабый двигатели мало пользы, кроме грузовиков, такси и фургонов.Но, как дизельные двигатели и их система впрыска стали более совершенными, В 80-е годы эта ситуация изменилась. В Великобритании в 1985 г. было почти Продано 65000 дизельных автомобилей (около 3,5% от общего количества проданных автомобилей), по сравнению с 5380 в 1980 году.

Двигатель воспламенения от сжатия

Многие автомобильные дизели основаны на существующих конструкциях бензиновых двигателей, но основные компоненты усилены, чтобы выдерживать повышенное давление.Топливо подается от ТНВД и дозатора, которые обычно устанавливаются сбоку от блока цилиндров. Никакой системы электрического зажигания не требуется.

Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми двигателями является их более низкая эксплуатационные расходы. Отчасти это связано с большей эффективностью высоких коэффициент сжатия дизельный двигатель и отчасти из-за более низкой цены на дизельное топливо топливо — хотя разница в цене варьируется, поэтому преимущество использования дизельный автомобиль будет немного дешевле, если вы живете в районе с высокими ценами. дизельное топливо Межсервисные интервалы также часто бывают длиннее, но многие дизельные модели требуют более частой замены масла, чем их бензиновые аналоги.

Повышение мощности

Главный недостаток дизельного автомобиля — его более низкая производительность по сравнению с бензиновые двигатели эквивалентной мощности. Один из способов решения проблемы — просто увеличить размер двигателя, но это часто приводит к значительному увеличению веса. Некоторые производители добавляют турбокомпрессоры к их двигателям, чтобы заставить их конкурентоспособные с точки зрения производительности; Среди них Rover, Mercedes, Audi и VW. производители турбодизелей.

Как работают дизельные двигатели

Индукционная

Когда поршень начинает двигаться вниз по каналу, впускной клапан открывается, и воздух всасывается.

Сжатие

Впускной клапан закрывается в конце хода. Поршень поднимается для сжатия воздуха.

Зажигание

Топливо впрыскивается в верхней части хода.Он воспламеняется и заставляет поршень опускаться.

Выхлоп

При движении поршня вверх выпускной клапан открывается, и сгоревший газ удаляется.

Дизельный двигатель работает иначе, чем бензиновый, даже если они общие основные компоненты, и оба работают на четырехтактном цикл . Главный различия заключаются в способе воспламенения топлива и в способе выработки мощности. регулируется.

В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от Искра .В дизеле двигатель, зажигание достигается сжатие одного воздуха. Типичное сжатие соотношение для дизельного двигателя это 20: 1 по сравнению с 9: 1 для бензинового двигателя. При таком сильном сжатии воздух нагревается до температуры, достаточно высокой, чтобы зажигать топливо самопроизвольно, без искры и, следовательно, система зажигания.

Бензиновый двигатель всасывает переменное количество воздуха на одно всасывание. Инсульт , то точное количество в зависимости от открытия дроссельной заслонки. С другой стороны, дизельный двигатель. рука всегда втягивает одинаковое количество воздуха (при каждой частоте вращения двигателя) через нерегулируемый впускной тракт, который открывается и закрывается только впуском клапан (нет ни карбюратор ни дроссельной заслонки).

Когда поршень достигает эффективного конца своего индукция ход, вход клапан закрывается. Поршень, приводимый в движение силой других поршней и импульс маховик , перемещается на вершину цилиндр , сжимая воздух примерно в двадцатую часть своего первоначального объем .

Когда поршень достигает максимума своего хода, точно отмеренное количество дизельное топливо впрыскивается в камера сгорания . Тепло от сжатия немедленно воспламеняет топливно-воздушную смесь, вызывая ее возгорание и расширение.Этот силы поршень вниз, поворачивая коленчатый вал .

По мере продвижения поршня вверх цилиндр на выпускной ход , выпускной клапан открывается и позволяет сгоревшим и расширенным газам проходить вниз по выхлопная труба . В конце такта выпуска цилиндр готов к новому обвинять из воздуха.

Конструкция двигателя

Основные компоненты дизельного двигателя похожи на компоненты бензинового двигателя. и выполнять ту же работу. Однако деталей дизельного двигателя приходится производить много сильнее, чем их аналоги с бензиновым двигателем, из-за гораздо более высоких нагрузок участвует.

Стены дизеля Блок двигателя обычно намного толще блока разработаны для бензинового двигателя, и у них есть больше перемычек, чтобы обеспечить дополнительные прочность и способность поглощать стрессы. Помимо большей прочности, сверхмощный block также может более эффективно снижать шум.

Поршни, шатуны , коленчатые валы и несущий колпачки должны быть сделаны сильнее, чем их аналоги с бензиновым двигателем. В крышка цилиндра дизайн должен сильно отличаться из-за топливные форсунки а также из-за формы своего горение и вихревые камеры.

Инъекция

Прямой впрыск

Прямой впрыск означает, что топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания в верхней части днища поршня. Форма камеры лучше, но труднее заставить топливо правильно смешиваться с воздухом и гореть без резкого, характерного дизельного «стука».

Для любого двигатель внутреннего сгорания для бесперебойной и эффективной работы топливо и воздух необходимо тщательно перемешать.Проблемы смешения топлива и воздуха являются особенно хорош в дизельном двигателе, где воздух и топливо вводятся на разное время в течение цикла и должны перемешиваться внутри цилиндров.

Существует два основных подхода: прямой впрыск и непрямой впрыск. Традиционно использовалась непрямая инъекция, потому что это самый простой способ введения турбулентность так что впрыскиваемый топливный спрей хорошо смешивается с сжатый воздух в камере сгорания.

В двигателе с непрямым впрыском имеется небольшая спиральная вихревая камера (также называется камерой предварительного сгорания), в которую инжектор впрыскивает топливо прежде, чем он достигнет самой основной камеры сгорания.Вихревая камера создает турбулентность в топливе, чтобы оно лучше смешивалось с воздухом при сгорании камера.

Недостатком этой системы является то, что вихревая камера эффективно становится часть камеры сгорания. Это означает, что камера сгорания как в целом имеет неправильную форму, что вызывает проблемы с горением и затрудняет эффективность.

Непосредственный впрыск

Непрямой впрыск

Непрямой впрыск означает, что топливо впрыскивается в небольшую камеру предварительного сгорания.Это ведет к основной камере сгорания. Такая конструкция нарушает идеальную форму камеры сгорания.

Двигатель с прямым впрыском не имеет вихревой камеры, в которую подается топливо. впрыскивается — топливо попадает прямо в камеру сгорания. Инженеры должны очень внимательно относиться к конструкции камеры сгорания. в головке поршня, чтобы обеспечить достаточную турбулентность.

Контроль скорости

Свечи накаливания

Для предварительного нагрева головки цилиндров и блока цилиндров перед холодным запуском в дизельном топливе используются свечи накаливания.Они выглядят как короткие короткие свечи зажигания и подключены к электрической системе автомобиля. Элементы внутри очень быстро нагреваются при подаче питания. Свечи накаливания активируются либо вспомогательным положением переключателя на рулевой колонке, либо отдельным переключателем. На последних моделях они автоматически отключаются, когда двигатель запускается и разгоняется до скорости выше холостого хода.

Дизельный двигатель не дросселируется, как бензиновый двигатель, поэтому количество воздуха всасывается при любой частоте вращения двигателя всегда одинаково.Обороты двигателя регулируется исключительно количеством топлива, впрыснутого в камеру сгорания — с большим количеством топлива в камере сгорание более ожесточенное и увеличивается мощность произведено.

ускоритель педаль соединена с дозатором двигателя система впрыска, а не дроссельная заслонка, как на бензине двигатель.

Остановка дизеля по-прежнему включает выключение ключа зажигания, но, скорее, чем отсечение искр, это закрывает электрический соленоид что отсекает подача топлива на форсунку насос узла учета и распределения топлива.В этом случае двигателю необходимо использовать небольшое количество топлива, прежде чем он начнет работать. остановка. Фактически, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые. потому что гораздо более сильное сжатие оказывает большее замедляющее действие на двигатель.

Запуск дизеля

Как и в случае с бензиновыми двигателями, дизельные двигатели запускаются поворотом электрический мотор , с которого начинается воспламенение от сжатия цикл. Когда холодно, однако дизельные двигатели сложно запустить просто потому, что.сжатие воздух не приводит к температуре, достаточно высокой для воспламенения топлива.

Чтобы обойти проблему, производители поместиться свечи накаливания . Это маленькие электронагреватели, питаемые от автомобильной аккумулятор , которые включены несколько секунд до попытки запуска двигателя.

Дизельное топливо

Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. это немного менее рафинированный, в результате получается более тяжелый, более вязкий и менее летучий жидкость .Эти физические характеристики часто приводят к тому, что именуется «дизельное топливо» или «мазут». На дизельных насосах в гараже АЗС его часто называют «дерв», сокращенно от «дорога с дизельным двигателем». транспортных средств.

Дизельное топливо может немного затвердеть или даже затвердеть при очень низких температурах. Погода. Это усугубляется тем фактом, что он может поглощать очень маленькие количество воды, которая может замерзнуть. Все виды топлива поглощают крошечные количества вода из атмосферы и утечка в подземные резервуары довольно часто.Дизельное топливо может выдерживать содержание воды до 50 или 60 частей на миллион без проблем — чтобы представить это в перспективе, это примерно четверть кружки воды на каждые десять галлонов топлива.

Замерзание или восковая депиляция могут блокировать топливные магистрали и форсунки и предотвратить двигатель не работает. Вот почему в очень холодную погоду вы будете время от времени можно увидеть людей, играющих в паяльные лампы на топливных магистралях своих грузовиков.

В чем разница между дизельным топливом и газом?

При выборе нового автомобиля необходимо учитывать несколько факторов.Вы должны решить, хотите ли вы седан, грузовик или внедорожник. Затем вам нужно выбрать, какой тип доступных функций вы хотите. Вы также должны подумать, хотите ли вы бензиновый или дизельный двигатель. Однако тогда вы можете задаться вопросом о реальной разнице между бензином и дизельным топливом. В этом полезном руководстве будут рассмотрены основные различия между этими двумя движками, чтобы вы могли решить, какой из них вам подходит.

Изобретение газового и дизельного двигателя

Разница между дизельными и газовыми двигателями начинается с их изобретения.В 1876 году Николаус Август Отто изобрел газовый двигатель. Этот четырехтактный двигатель внутреннего сгорания не был особенно эффективным. Только около 10% топлива было использовано для приведения в действие транспортного средства. Остальное топливо просто выделяло тепло. Однако этот газовый двигатель стал основой для современных автомобильных двигателей.

В 1878 году Рудольф Дизель изучал инженерное дело в высшей политехнической школе, когда узнал о низкой эффективности бензиновых двигателей. Он считал, что должно быть более эффективное решение, и намеревался его найти.В 1892 году он изобрел и запатентовал то, что в то время называлось двигателем внутреннего сгорания. Сегодня мы знаем его как дизельный двигатель.

Работа двигателя

В основном, бензиновые и дизельные двигатели работают одинаково. Оба двигателя используют внутреннее сгорание и серию быстрых взрывов внутри двигателя, чтобы превратить топливо в механическую энергию и продвинуть автомобиль вперед. Разница в том, как происходят эти взрывы.

В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжатым поршнями.Свечи зажигания воспламеняют эту смесь для движения автомобиля. С другой стороны, в дизельном двигателе воздух сначала сжимается. Это делает воздух горячим. Затем топливо воспламеняется, когда попадает в горячий воздух.

Впрыск топлива

Бензиновые и дизельные двигатели впрыскивают топливо по-разному. В бензиновом двигателе впрыск топлива может происходить двумя способами: через систему впрыска или через карбюратор. Система впрыска через порт впрыскивает воздух в топливо прямо перед тактом впуска. Напротив, карбюратор смешивает топливо и воздух перед тем, как отправить его в цилиндр для сжатия.

В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Поскольку этот процесс является важной частью работы дизельных двигателей, дизельные форсунки могут стать сложной частью процесса. Чтобы подавать мелкодисперсный топливный туман, необходимый для работы процесса, форсунки должны выдерживать высокие температуры и большое давление. По сей день инженеры работают над тем, чтобы сделать эту систему более эффективной.

Примеры усовершенствований двигателей включают модули управления двигателем и свечи накаливания.Модули управления двигателем используют многочисленные датчики для правильного выбора времени впрыска, а свеча накаливания представляет собой горячий провод, который может быстро повысить температуру воздуха в холодном двигателе, чтобы помочь ему запустить более эффективно.

Выходная мощность

Когда вы изучаете варианты своего нового автомобиля, вы можете часто слышать разговоры о мощности и крутящем моменте. Лошадиная сила — это мера мощности, а крутящий момент — это величина крутящего момента на трансмиссии двигателя.

Если у вашего автомобиля много лошадиных сил, но мало крутящего момента, он будет медленно двигаться.Крутящий момент — вот что заставляет автомобили двигаться. Дизельные двигатели обычно имеют более высокий крутящий момент, но меньшую мощность. Вот почему у спортивных автомобилей обычно есть бензиновые двигатели, а у больших грузовиков — дизельные. Спортивным автомобилям нужна дополнительная мощность, которую предлагает бензин, а большим грузовикам необходим дополнительный крутящий момент от дизельного двигателя для перемещения тяжелых грузов.

Различия в эффективности

Помимо разницы в мощности, еще одно различие между дизельным и бензиновым двигателями — это эффективность. Дизельные двигатели, как правило, имеют более высокие показатели экономии топлива по сравнению с бензиновыми двигателями.Эти более высокие показатели эффективности в основном связаны с тем, как работают двигатели. Бензиновый двигатель должен быть уверен, что он никогда не достигнет температуры самовоспламенения во время такта сжатия, поскольку это может потенциально разрушить двигатель. В результате газовый двигатель должен поддерживать низкую степень сжатия.

Поскольку дизельный двигатель не содержит топлива в смеси во время такта впуска, он может сильнее сжимать воздух и иметь более высокую степень сжатия. Более высокая степень сжатия означает лучшую топливную экономичность.

Бензин и дизельное топливо

Поскольку бензиновые и дизельные двигатели работают по-разному, они требуют разных видов топлива. Хотя и бензин, и дизельное топливо начинаются с сырой нефти, добытой из земли, в процессе переработки они затем разделяются на различные виды топлива. Дизельное топливо гуще бензина, а значит, испаряется медленнее. Дизельное топливо также имеет большую плотность энергии.

Эти особенности — еще одна причина того, почему дизельные двигатели имеют более высокую экономию топлива, чем газовые.Хотя дизельное топливо обычно стоит больше, чем бензин, большинству дизельных двигателей требуется меньше его для выполнения того же объема работы, что и бензинового двигателя.

Plus, владельцы дизельных двигателей получают доступ к новому варианту заправки: биодизель. Биодизельное топливо производится из ненефтяных источников, таких как растительное масло. Преобразование дизельного двигателя для работы на биодизеле требует некоторых модификаций, особенно если у вас старый двигатель. Однако, поскольку эффективность и экологичность становятся все более популярными, биодизель может стать следующим распространенным альтернативным топливом.

Надежность

Поскольку дизельные двигатели работают без свечей зажигания и без электрической системы, необходимой для работы свечей зажигания, в них меньше деталей, которые могут выйти из строя. По большей части дизельные двигатели могут проехать больше миль и часов работы, прежде чем им потребуется какое-либо серьезное обслуживание. Дизельные двигатели также имеют тенденцию иметь меньшие счета за ремонт, когда что-то идет не так.

Теперь, когда вы знаете больше о разнице между дизельным и бензиновым двигателями, вам будет легче решить, какой из них подойдет вашим потребностям.Когда вы будете готовы выбрать свой следующий новый автомобиль, свяжитесь с Суини Шевроле, чтобы ознакомиться со всеми вашими бензиновыми и дизельными вариантами.

Работа дизельного двигателя с впрыском спирта во впускной коллектор

Сначала эффект замены дизельного топлива на спирт, впрыскиваемый во впускной коллектор, лучше всего проявляется при увеличении коэффициента замещения. С одной стороны, этанол характеризуется высоким октановым числом и низкой воспламеняемостью, поэтому сгорание может быть замедленным или неполным, если давление и температура в камере сгорания и / или энергия воспламенения недостаточны.С другой стороны, поскольку этанол принимает участие в процессе сгорания в предварительно смешанном состоянии и его воспламенение вызывается извне, нерегулярные явления сгорания, такие как детонация и преждевременное зажигание, возможны при высоких давлениях и температурах в цилиндрах, несмотря на его высокое октановое число. Высокая степень сжатия дизельного двигателя может вызвать детонацию в заправке спиртового топлива из-за более высокой пиковой температуры и давления сжатия.

В ходе исследований при низкой нагрузке, ухудшающемся качестве сгорания, плохой управляемости и большой вариативности цикла было определено максимально возможное количество альтернативного топлива.В этом проекте была возможна максимальная степень замещения 60–70% доли энергии используемым топливом. При высоких нагрузках возникновение детонации и самовоспламенения препятствовало дальнейшему увеличению степени замещения. Тем не менее, на ОП-1500/15 еще 50–60% эл. Достигнута (% энергетическая) степень замещения; соответствующие диапазоны для OP-2000/20 и OP-3000/20 составили приблизительно 40% e. и 25% у.е. соответственно. В соответствии с его более высоким октановым числом чистый этанол обеспечил несколько более высокую степень замещения при испытаниях под высокой нагрузкой, тогда как на OP-1500/5 он не смог обеспечить стабильное горение до того, как это сделали E65 и E85.

Выбросы загрязняющих веществ HC и CO

По сравнению с эталонным дизельным двигателем, выход несгоревшего или частично сгоревшего топлива оказался значительным в двухтопливном режиме, особенно при низких нагрузках; Рис. 1. Как видно на графике для OP-1500/5, количество несгоревших углеводородов (HC) и монооксида углерода (CO) резко возрастало с увеличением скорости замещения. Этот серьезный недостаток привел к снижению эффективности двигателя. Более высокие точки нагрузки обеспечивали более высокие температуры и давления в цилиндрах, следовательно, воспламенение и сгорание заряда цилиндра поддерживалось намного лучше, а влияние неполного сгорания на КПД двигателя уменьшалось, рис.2. Эксперименты на дизельном двигателе, обработанном метанолом, в [21] показали, что выбросы HC и CO также уменьшались с увеличением температуры всасываемого воздуха.

Рис.1

Выбросы HC и CO на OP-1500/5, 30% EGR, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Рис. 2

Выбросы HC и CO на OP-2000/20, 0% EGR, MFB50% = 17,5 ° CAaTDC

КПД и выбросы CO

2 выбросы

Увеличение степени замены на OP-1500/5 привело к значительному падению КПД двигателя примерно до 30% доли энергии и не повлияло на дальнейшие существенные изменения вплоть до максимально возможного количества спиртового топлива; Инжир.3. В отличие от этого случая, очень заметный прирост эффективности был измерен в рабочих точках со средней и высокой нагрузкой, как видно на рис. 3 и 4. Из-за увеличенной продолжительности горения и связанной с этим потери эффективности, самый высокий КПД при работе «только дизельное топливо» был измерен при MFB50% 17,5 ° CAaTDC для OP-2000/20 и при MFB50% 20 ° CAaTDC для OP -3000/20. Замена дизельного топлива впрыскиваемым во впускной коллектор спиртовым топливом при испытаниях под высокой нагрузкой переместила центр сгорания с самым высоким КПД на более совершенный MFB50%, но, как и следовало ожидать, пиковое давление в цилиндре, скорость повышения давления и выбросы оксидов азота были очень высокими.Эксплуатация двигателя в двухтопливном режиме с высокой долей энергии спиртового топлива не только впечатляюще повысила эффективность двигателя, но также привнесла гораздо более высокую устойчивость к высоким показателям рециркуляции отработавших газов; Рис. 5 и 6. Это преимущество позволило применять более высокие скорости рециркуляции отработавших газов без снижения эффективности так же, как и в режиме работы на чистом дизеле. Другими словами, был введен надежный механизм для смягчения компромисса между эффективностью и NOx. На рис. 6 уже упомянутое дополнительное повышение эффективности двигателя, которое является результатом увеличения MFB50% при работе в двухтопливном режиме при высоких нагрузках, показано вместе с измеренными значениями NOx для некоторых интересных моментов.

Рис. 3

Указанный КПД на OP-1500/5 с 30% EGR и OP-1500/15 с 15% EGR; MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Рис. 4

Показанный КПД для OP-2000/20 с MFB50% = 17,5 ° CAaTDC и OP-3000/20 с MFB50% = 20 ° CAaTDC; 0% EGR

Рис.5

Показатель эффективности на OP-1500/15, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Фиг.6

Показатель эффективности на OP-2000/20

Значительное сокращение выбросов диоксида углерода в неочищенных выхлопных газах было измерено с увеличением степени замещения во всех рабочих точках, например Рис. 7 и 8. За исключением OP-1500/5 (и OP-2000/5), снижение CO 2 отражает повышение эффективности в двухтопливном режиме работы, что проиллюстрировано сравнением между рис. 4 и 8. Как будет показано далее в этой статье, низкая эффективность работы на двух видах топлива на OP-1500/5 является следствием большого количества несгоревшего топлива, которое не реагирует на CO 2 .В двухтопливном режиме работы часть топлива, которая воспламеняется, сгорает термодинамически более эффективно, чем дизельное топливо при работе «только дизельное топливо»; следовательно, меньше потребляемой энергии (= меньше топлива, которое воспламеняется и сгорает) требуется для обеспечения той же выходной мощности двигателя и меньше CO 2 . Часть топлива, которая не воспламеняется и не сгорает, выбрасывается в виде выбросов углеводородов и снижает общий КПД двигателя. Кроме того, выбросы CO увеличиваются с увеличением степени замещения.В отличие от несгоревшего топлива (выбросы HC), CO является продуктом (неполного) сгорания, и его образование снижает количество продукта полного сгорания CO 2 . Однако, зная это, работа в точках нагрузки с высокими выбросами HC и CO не может быть оценена как выгодная для CO 2 , поскольку в реальных условиях эти загрязнители будут преобразованы в CO 2 в катализаторе окисления. По этой причине в рамках упрощенного подхода полное преобразование HC и CO в CO 2 было рассчитано для случая работы с чистым этанолом, исходя из предположения, что все измеренные выбросы HC на самом деле являются несгоревшими молекулами этанола.Полученные выбросы CO 2 добавляются к измеренным выбросам CO 2 на рис. 7 и 8. Как можно видеть при работе с этанолом при низкой нагрузке, теоретические выбросы CO 2 даже немного выше, чем при использовании «только дизельного топлива». Тем не менее, при работе со средней и высокой нагрузкой со значительно меньшим количеством загрязнителей HC и CO, экономия CO 2 по-прежнему значительна.

Рис.7

CO 2 Выбросы на OP-1500/5, 30% EGR, MFB50% = 7.5 ° CAaTDC

Рис.8

CO 2 Выбросы при OP-2000/20, 0% EGR, MFB50% = 17,5 ° CAaTDC

Обобщая эти результаты, при высоких нагрузках указанный КПД двигателя был значительно улучшен в двухтопливном режиме работы с повышенными коэффициентами замещения, тогда как он снизился при низких нагрузках (аналогичные результаты также приведены в [22]). Устойчивость процесса сгорания к высоким показателям рециркуляции выхлопных газов позволила рециркулировать больше выхлопных газов, не влияя на эффективность двигателя так же, как при работе «только дизельное топливо».Замена дизельного топлива на спиртовое топливо с впрыском в коллектор значительно снизила выбросы CO 2 из двигателя в рабочих точках со средней и высокой нагрузкой.

Выбросы NOx, сажи и твердых частиц

Результаты измерений выбросов NOx и сажи в зависимости от степени замещения для тестируемых рабочих точек показаны на рис. 9 и 10. Масса сажи в выхлопных газах была очень эффективно снижена во всех рабочих точках, даже когда относительно небольшое количество дизельного топлива было заменено этанолом, E85 или E65.Снижение, однако, было самым сильным примерно для первых 20–30% доли замещенной энергии. После этого процесс уменьшения образования сажи продолжался умеренными темпами или даже остановился.

Рис.9

Выбросы NOx и сажи на OP-1500/5, 30% EGR, MFB50% = 7,5 ° CAa TDC

Рис.10

Выбросы NOx и сажи на OP-2000/20, 0% EGR, MFB50% = 17,5 ° CAa TDC

Несколько факторов играют важную роль в минимизации выбросов сажи при работе на двух видах топлива.Сам по себе этанол — это вещество, известное тем, что его сжигание практически не содержит сажи. Молекула содержит только два атома углерода, которые связаны одинарной связью, отношение H / C выше, чем у многих других видов топлива, и атом кислорода доступен для сжигания непосредственно в зоне реакции. Кроме того, низкая температура кипения 78 ° C способствует более быстрой гомогенизации. Отличительной особенностью процесса двухтопливного сгорания с внешней подачей спирта является тот факт, что имеется достаточно времени для предварительного перемешивания и гомогенизации топливовоздушной смеси до того, как дизельная струя вызовет зажигание.Таким образом, локально богатые топливом зоны меньше и образование сажи ограничено. Меньшее количество ароматических углеводородов также снижает склонность к образованию предшественников сажи [23]. При замене дизельного топлива уменьшается вероятность диффузного сгорания дизельного топлива и, следовательно, образуется меньше сажи. Этанол также имеет очень высокую энтальпию испарения, что вызывает сильный охлаждающий эффект. При понижении температуры заряда в цилиндре впрыскиваемому дизельному топливу требуется больше времени для самовоспламенения, его задержка воспламенения увеличивается, и остается больше времени для гомогенизации распылением дизельного топлива.

Поведение выбросов NOx в зависимости от степени замещения зависит от условий нагрузки: на OP-1500/5 было измерено увеличение, в то время как сильное снижение произошло при испытаниях с 20 бар IMEP. Наиболее важными факторами образования NOx являются температура, доступность реагентов и время. Увеличенная задержка зажигания приводит к более быстрому и компактному сгоранию с более высоким тепловыделением и более высокими пиковыми температурами. Этот аспект и более высокая доступность кислорода, который обеспечивает этанол, увеличивают производство NOx.Эффект охлаждения заряда при испарении этанола замедляет появление загрязняющих веществ [22]. Сгорание предварительно перемешанной смеси снижает локальные пиковые температуры, поскольку тепло выделяется во всей камере сгорания, а не только в небольшой области вокруг дизельной струи. Более высокая термодинамическая эффективность сгорания означает, что сжигается меньше топлива и, следовательно, выделяется меньше тепла, что также может снизить выход NOx. Кроме того, этанол горит с более низкой температурой пламени, чем дизельное топливо, из-за состава продуктов сгорания [7, 24].Увеличиваются или уменьшаются выбросы NOx при замене дизельного топлива на спиртовое топливо с впрыском в коллектор, зависит от веса и наличия перечисленных выше факторов.

Как видно из более ранней публикации по этой теме [8], с более высокой степенью замещения отношение NO 2 / NO стало выше, потому что было произведено меньше NO и больше NO 2 по сравнению с работой «только дизельное топливо». . Понижение температуры заряда в цилиндрах из-за более высокой теплоты испарения спирта, несомненно, может способствовать этому явлению [21], однако основной причиной считается присутствие свободных гидропероксильных радикалов HO 2 , которые доставляются внутри горение спирта [16, 21, 25].

Вместе с массой сажи уменьшилось и количество частиц, так как дизельное топливо было заменено альтернативным топливом. Путем уменьшения проблемы дыма в дизельном двигателе можно было бы использовать больше EGR в качестве меры в цилиндре для дальнейшего сокращения выбросов NOx — обычный для дизельного топлива компромисс между сажей и NOx был ослаблен. Рисунки 11 и 12 иллюстрируют компромисс между частицами и NOx для низкой и средней нагрузки и различных скоростей замещения. Выдающееся преимущество видно для двухтопливного режима работы, в частности для OP-1500/5.

Рис. 11

Компромисс между числом частиц и NOx на OP-1500/5, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Рис. 12

Компромисс между числом частиц и NOx на OP-1500/15, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Рис.13

Указанная скорость тепловыделения на OP-1500/5, 30% EGR, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

В [16, 23, 26] исследуются химико-физические особенности сажи, выделяемой из двухтопливной этанол-дизельной системы, и сообщается, что результаты указывают на значительное влияние этанола на количество частиц, но не на их содержание. средний размер.Кроме того, было обнаружено, что влияние смеси с этанолом на наноструктурные свойства сажи незначительно.

Анализ горения

Анализ указанных данных в целом показал, что при двухтопливном режиме процесс горения характеризуется меньшей продолжительностью горения; Рис. 13 и 14. При низкой нагрузке в двухтопливном режиме для начала сгорания требовалось больше времени, и приходилось опережать впрыск дизельного топлива. По сравнению с эталонным дизельным двигателем при средней и более высокой нагрузке задержка зажигания в двухтопливном режиме была сокращена, и такой же MFB50% был установлен за счет задержки времени впрыска.После возгорания основная фаза сгорания завершилась быстрее, чем при работе «только на дизельном топливе». Фаза дожигания, которая отличается окислением сажи, образующейся во время фазы основного сгорания дизельного топлива, в большинстве случаев была короче и с меньшим тепловыделением. С точки зрения эффективности, все эти аспекты приводят к термодинамически выгодному формированию кривой давления в цилиндре. Их точное значение сильно зависит от точки нагрузки, системы рециркуляции отработавших газов, давления в коллекторе, MFB50%, скорости двигателя и, конечно же, топлива.

Рис.14

Указанная скорость тепловыделения на OP-1500/15, 15% EGR, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Помимо вышеупомянутого, при некоторых условиях было обнаружено очень важное явление горения — циклическое воспроизводимое самовоспламенение предварительно смешанного гомогенного заряда. Для двигателей внутреннего сгорания существует три основных процесса сгорания [27]: (1) искровое зажигание (SI) с распространением пламени с предварительным смешиванием, (2) воспламенение от сжатия (CI) с пламенем без предварительного смешивания (диффузионное) и (3) однородный заряд. воспламенение от сжатия (HCCI) с объемным самовоспламенением предварительно смешанного заряда.Если бы количество дизельного топлива в двухтопливном режиме было ровно столько, сколько необходимо для инициирования воспламенения смеси, процесс можно было бы рассматривать как аналогичный (1).

Однако с фракциями топлива, используемыми в текущем проекте, процесс находился где-то между (1) и (2): воспламенение дизельного топлива от сжатия и последующее воспламенение и распространение пламени предварительно приготовленной смеси (воздух / этанол) обвинять. При предварительном зажигании процесс становится смесью (3) и (2). Если весь этанол не самовоспламеняется, его часть должна воспламениться, поэтому весь процесс горения представляет собой комбинацию пунктов (1), (2) и (3).

На рис. 15 показано тепловыделение при эталонном дизельном режиме и двухтопливном режиме работы с 30% -ной долей энергии этанола или E85 на OP-2000/20, MFB50% при 17,5 ° CAaTDC. Как видно, сгорание в случае этанола явно начинается до начала впрыска дизельного топлива. После быстрого и интенсивного выделения тепла основное сгорание впрыскиваемого дизельного топлива продолжается с умеренной скоростью. У E85 (и E65) сгорание начинается еще раньше, а тепловыделение ступени с предварительным смешиванием заметно выше.По октановому числу топлива E85 более реакционноспособен и легче воспламеняется, чем этанол. Описанное самовоспламенение предварительно смешанного заряда было не случайным, а постоянным и стабильным в каждом цикле. Он появился с поздним MFB50% при средней и высокой нагрузке и был более отчетливым на низких скоростях. Как и следовало ожидать, он издавал больше шума, но пиковое давление в цилиндре было лишь незначительно выше, чем при эталонном дизельном режиме (примерно 150 бар). Эксперименты показали, что самовоспламенение сохранялось даже после полного отключения подачи дизельного топлива.На рисунке 16 показана та же рабочая точка, но с улучшенным MFB50% 7,5 ° CAaTDC. Это положение центра сгорания было слишком ранним для работы с дизельным двигателем и привело к снижению эффективности из-за невыгодного времени выделения тепла. Как видно на графике, в случае «только дизельного топлива» большое количество энергии выделяется задолго до того, как поршень достигает верхней мертвой точки, таким образом, возникают большие потери тепла на продувку и стенки.

Рис.15

Указанная скорость тепловыделения на OP-2000/20, 0% EGR, MFB50% = 17.5 ° CAaTDC

Рис.16

Указанное тепловыделение на OP-2000/20, 0% EGR, MFB50% = 7,5 ° CAaTDC

Поскольку двухтопливный режим работы обеспечивает гораздо более быстрое сгорание, эффективность двигателя даже впечатляюще увеличилась при MFB50% 7,5 ° CAaTDC; см. рис. 6. Пиковое давление в цилиндре, однако, находилось в диапазоне 200 бар, и энергетическую долю спиртового топлива пришлось снизить до 25% e. для предотвращения механических повреждений. Максимальная скорость повышения давления при 25% эл.этанол составлял 8,5 бар / ° C A при MFB50% 17,5 ° CAaTDC и 18 бар / ° CA при MFB50% 7,5 ° CAaTDC. В демонстрационных целях тесты с 40% эл. были также проведены, и максимальная скорость повышения давления достигла 26 бар / ° CA при MFB50% 7,5 ° CAaTDC (эти результаты здесь не проиллюстрированы). По сравнению с рис. 15, увеличение MFB50% на рис. 16 требует гораздо более раннего начала впрыска, и сгорание дизельного топлива начинается до теоретического начала самовоспламенения этанола, поэтому предварительного воспламенения не обнаруживается.В обоих случаях, показанных выше, режим чистого дизельного топлива характеризуется более высоким тепловыделением на этапе постокисления, чем двухтопливный режим.

Согласно результатам обзора литературы, процесс горения в двухтопливном режиме может быть спроектирован с учетом различных концепций, например: [17, 18]. Возникновение детонации и самовоспламенения, а также возможность использования различных концепций горения зависят в основном от свойств топлива. Самовоспламенение и детонацию можно подавить или контролировать, оптимизируя долю энергии этанола, скорость рециркуляции отработавших газов, общее соотношение воздух / топливо, температуру всасываемого воздуха и степень сжатия.Правильная настройка этих параметров может расширить рабочий диапазон двигателя и увеличить скорость замены дизельного топлива [28].

Горение и рабочие характеристики дизельного двигателя DI, работающего от низких до высоких долей природного газа при различных условиях эксплуатации 2008-01-1392

Образец цитирования: Папагианнакис, Р., Хунталас, Д., Ракопулос, К., и Ракопулос, Д., «Характеристики сгорания и рабочие характеристики дизельного двигателя DI, работающего от низких до высоких долей природного газа при различных условиях эксплуатации». Технический документ SAE 2008-01-1392, 2008 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *