Дизельный двигатель

Открытие• Долгие годы Рудольф работал над созданием

двигателя, в котором, по его замыслу, воздух должен был сжиматься таким образом, чтобы при соединении его с топливом создавалась необходимая для воспламенения температура. Такой двигатель, по расчетам изобретателя, смог бы работать не только на дорогом и редком бензине, но и на других видах топлива — керосине, солярке, нефти. В 1890 г. Дизеля перевели в берлинское отделение фирмы. Здесь он закончил расчеты и теоретическое обоснование своей идеи нового двигателя. Логическим завершением его исследований стал патент от 28 февраля 1892 г. на «метод работы машины и способ изготовления двигателей внутреннего сгорания». Казалось, что речь идет о какой-то модернизации известных тогда двигателей этого типа. На самом деле это был патент на первый в мире двигатель с самовоспламенением топливной смеси от сжатия, названный впоследствии именем Дизеля.

• Дату 17 февраля 1894 г. можно считать днем рождения двигателя, работающего на дешевых видах топлива. Именно в этот день в мастерской, принадлежавшей Дизелю, в течение одной минуты проработал второй опытный образец двигателя, совершив при этом 88 оборотов. И что интересно — сам Дизель этого события не заметил. То, что мотор внезапно ожил, увидел монтер, служивший у изобретателя и отвечавший за работу клапана впрыска топлива. Рабочий от изумления лишился дара речи и молча снял шапку. По этому движению Дизель понял, что событие, которого он ждал столько лет, произошло. Все также молча инженер и монтер пожали друг другу руки. В эти дни в дневнике Дизеля появилась такая запись: «Первый двигатель не работает, второй работает неважно, третий будет хорош». Это был итог нескольких десятков лет напряженного труда

Принцип действия• 1-й такт. Впуск. Открывается клапан впуска , в цилиндр поступает воздух и

сразу закрывается клапан.• 2-й такт. Сжатие. Поршень, двигается к ВМТ (верхней мёртвой точке) и

сжимает воздух в 16(для тихоходных)или 20(для быстроходных) раз, после чего в горячей среде через форсунку распыляется топливо.

• 3-й такт.(Рабочий ход). Горение, Расширение. После распыления топлива в раскаленном воздухе оно сгорает и двигает поршень вниз. (Поджиг солярыпроисходит после момента, как поршень почти достигает ВМТ за счёт высоких температур сжатого воздуха).

• 4-й такт. Выпуск. Поршень идёт вверх, открывается клапан выпуска, после чего происходит выпуск и продувка.

• Далее повторяются все 4 такта.В зависимости от конструкции камеры сгорания, разделяют несколько типов дизельных двигателей:Дизель с неразделённой камерой («дизель с непосредственным впрыском»): камера выполнена в поршне, а само топливо впрыскивается в над поршневое пространство. Главное достоинство такого типа в минимальном расходе топлива. Недостаткам же является повышенный шум («жесткая работа»), особенно это проявляется на оборотах холостого хода.Дизель с разделённой камерой: топливо в нем подаётся в дополнительную камеру. В большинстве двигателей такая камера связана специальным каналом с цилиндром так, чтобы при сжатии воздух интенсивно закручивался, попадая в оную камеру. Это способствует лучшему перемешиванию воздуха и топлива и помогает самовоспламенению смеси.

Устройство

В дизеле рабочий процесс происходит таким образом: в цилиндр сначала попадает чистый воздух, который из-за сильной степени сжатия (16-24:1) подогревается до 800-920°С.. Дизельное топливо под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания, когда поршень подходит к верхней мертвой точке. А в результате того, что воздух уже сильно разогрет, сразу после смешивания происходит воспламенение горючего. Самовоспламенение в цилиндре сопровождено резким нарастанием давления - отсюда жесткость работы дизеля и повышенная шумность. Подобная организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях и использовать более дешевое топливо, а это и является основным фактором более высокой экономичности. Дизель имеет больший коэффициент полезного действия (у бензинового – 25–35%, у дизеля – 35–45%) и крутящий момент. К отрицательным сторонам дизельных моторов обычно относят вибрацию и повышенную шумность, трудности холодного пуска и меньшую литровую мощность. Однако описанные недостатки приемлемы в основном старым конструкциям, а в наше время эти проблемы уже не являются такими очевидными.

По конструкции дизельный двигатель не отличается от обычного бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки - ведь степень сжатия у него намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового). Именно этим объясняется большой вес и габариты дизельного двигателя в сравнении с бензиновым.

Повышение КПД• Для дальнейшего повышения КПД двигателя

внутреннего сгорания в 1892 г. немецкий инженер Рудольф Дизель предложил использовать еще большие степени сжатия рабочего тела.Высокая степень сжатия без детонации достигается в двигателе Дизеля за счет того, что сжатию подвергается не горючая смесь, а только воздух. По окончании процесса сжатия в цилиндр впрыскивается горючее. Для его зажигания не требуется никакого специального устройства, так как при высокой степени адиабатического сжатия воздуха его температура повышается до 600— 700 °С. Горючее, впрыскиваемое с помощью топливного насоса через форсунку, воспламеняется при соприкосновении с раскаленным воздухом.Подача топлива управляется особым регулятором, в результате чего процесс горения протекает не столь кратковременно, как в карбюраторном двигателе, а происходит изобарно, а затем адиабатно. При обратном движении поршня осуществляется выхлоп. Диаграмма цикла в двигателе Дизеля представлена на рисунке 118.

Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40-45 %, некоторые малооборотные крупные дизели — свыше 50 %.

Охрана окружающей средыМеры уменьшения выхлопа отравляющих веществ.

• Фильтры выхлопных газов дизельного двигателя для горнопромышленной техники.

Рабочие, занятые в горной промышленности, подвергаются особенно экстремальным нагрузкам. Фильтры выхлопных газов дизельного двигателя microfresh DA 100 были разработаны специально для использования на горнопромышленной технике.

Высокоэффективные фильтры помогают удалять сажу из выхлопных газов дизельного двигателя, что позволяет улучшить качество воздуха в закрытых пространствах. Благодаря дополнительной защите от возгорания при температурах до 960 °C, фильтры модельного ряда DA 100 прежде всего предназначены для использования в экстремальных условиях угольных шахт. Фильтровальные патроны могут включать различные фильтровальные материалы, в зависимости от пожеланий клиента.

• По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах —это углеводороды (НС или СН) , оксиды (окислы) азота (NOх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в России дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными. Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется система зажигания.

Спасибо за внимание !!!

Презентацию подготовили ученики 10 «Б» класса:

Илья С. Илья Р. Антон П. Филипп Ш. Владимир П.