Opis projektu

Silnik wysokoprężny to silnik tłokowy o ruchu posuwisto-zwrotnym, który ma taką samą podstawową konstrukcję i cykl pracy jak silnik benzynowy. Główną różnicą między silnikiem wysokoprężnym a silnikiem benzynowym jest stosowane paliwo i sposób jego zapłonu w celu zapewnienia spalania.

Stanowisko

W silnikach wysokoprężnych do zapłonu mieszanka paliwowo-powietrzna Komora spalania wykorzystuje ciepło sprężania. Zapłon ten odbywa się przy użyciu wysokiego ciśnienia sprężania i olej napędowy, wtryskiwany do komory spalania pod bardzo wysokie ciśnienie. Połączenie oleju napędowego i wysokiego ciśnienia sprężania zapewnia samozapłon, umożliwiając rozpoczęcie cyklu spalania.

Blok cylindrów

Diesel i silnik benzynowy są do siebie podobne, ale istnieją pewne różnice w ich konstrukcji. W większości silników wysokoprężnych stosuje się tuleje cylindrowe, a nie cylindry wykonane jako część bloku. Dzięki zastosowaniu tulei cylindrowych można dokonać napraw, które pozwolą na długotrwałe użytkowanie silnika. W silnikach wysokoprężnych, w których nie zastosowano tulei cylindrowych, ścianki cylindrów są grubsze niż w silniku benzynowym o podobnej pojemności skokowej. Aby zwiększyć powierzchnię nośną wał korbowy Silniki wysokoprężne mają cięższe i grubsze pręty główne.

Mokre tuleje cylindrowe

Mokre tuleje cylindrowe stosowane w silnikach wysokoprężnych są podobne do tych stosowanych w silnikach benzynowych. Fizyczne wymiary tulei mogą się różnić w zależności od warunków pracy silnika wysokoprężnego.

Wał korbowy

Wał korbowy stosowany w silnikach wysokoprężnych ma konstrukcję podobną do wału korbowego stosowanego w silnikach benzynowych, ale z dwiema różnicami:

Wały korbowe silników Diesla są zwykle kute, a nie odlewane. Kucie tak wał korbowy bardziej trwałe.
. Czopy wału korbowego silnika Diesla są zazwyczaj większe niż czopy wału korbowego silnika benzynowego.
Powiększone czopy pozwalają wałowi korbowemu wytrzymać większe obciążenia.

Korbowody

Korbowody stosowane w silnikach wysokoprężnych są zwykle wykonane ze stali kutej. Korbowody w silnikach Diesla różnią się od korbowodów w silnikach benzynowych tym, że korbowody są przesunięte i mają małe zęby na powierzchni współpracującej z korbowodem. Przesunięta konstrukcja z drobnymi zębami pomaga utrzymać kołpak na miejscu i zmniejsza naprężenia działające na śruby korbowodu.

Tłoki i pierścienie tłokowe

Tłoki stosowane w lekkich silnikach wysokoprężnych wyglądają podobnie do tłoków stosowanych w silnikach benzynowych. Tłoki silników wysokoprężnych są cięższe niż tłoki silników benzynowych, ponieważ tłoki diesla zwykle wykonane z kutej stali, a nie z aluminium, a wewnętrzna grubość materiału jest większa.

Pierścienie uszczelniające stosowane w silnikach wysokoprężnych są zwykle wykonane z żeliwa i często powlekane chromem i molibdenem w celu zmniejszenia tarcia.

Głowica cylindra

Zewnętrznie głowica cylindrów silnika wysokoprężnego wygląda podobnie do głowicy cylindrów silnika benzynowego. Istnieje jednak wiele wewnętrznych różnic konstrukcyjnych, które sprawiają, że silniki Diesla są inne i oryginalne.

W silniku wysokoprężnym sama głowica cylindrów musi być znacznie mocniejsza i cięższa, aby wytrzymać większe obciążenia cieplne i ciśnieniowe. Konstrukcja komory spalania i kanałów powietrznych w silnikach Diesla może być bardziej złożona niż w silniku benzynowym.

W silnikach wysokoprężnych stosuje się kilka konstrukcji komór spalania, ale najczęstsze są dwie konstrukcje: niepodzielna komora spalania i komora wirowa.

Niedzielna konstrukcja komory spalania

Najpopularniejszym typem komory spalania w silniku wysokoprężnym jest komora niedzielona, ​​znana również jako komora spalania z wtryskiem bezpośrednim. W konstrukcji niepodzielnej zapewniona jest turbulencja (zawirowanie) napływającego powietrza dzięki kształtowi kanału wlotowego powietrza. Paliwo wtryskiwane jest bezpośrednio do komory spalania.

Konstrukcja komory wirowej

Konstrukcja komory wirowej wykorzystuje dwie komory spalania na każdy cylinder. Komora główna połączona jest wąskim kanałem z mniejszą komorą wirową. Komora wirowa zawiera wtryskiwacz paliwa. Komora wirowa ma za zadanie zapewnić rozpoczęcie procesu spalania. Powietrze wlotowe wprowadzane jest do komory wirowej wąskim kanałem. Następnie do komory wirowej wtryskiwane jest paliwo, a powstała mieszanina zapala się. Następnie wchodzi płonąca mieszanina główny aparat spalanie, gdzie kończy swoje spalanie, powodując ruch tłoka w dół.

Zawory i gniazda zaworowe

Zawory silników wysokoprężnych są wykonane ze specjalnych stopów, które dobrze radzą sobie w wysokich temperaturach i ciśnieniach typowych dla silników wysokoprężnych. Niektóre zawory są częściowo wypełnione sodem, który pomaga odprowadzać ciepło. Duży procent ciepło przekazywane jest z grzybka zaworu do gniazda zaworu. Aby zapewnić odpowiednią wymianę ciepła Specjalna uwaga należy podać do szerokości gniazda zaworu.

Szerokie gniazdo zaworu ma tę zaletę, że może przenosić więcej ciepła. Jednak szerokie gniazdo zaworu stwarza również większe ryzyko gromadzenia się osadów węglowych, które mogą powodować nieszczelności zaworu. Wąskie gniazdo zaworu zapewnia lepszą szczelność niż szerokie gniazdo zaworu, ale nie przenosi takiej samej ilości ciepła. W silniku wysokoprężnym wymagany jest kompromis między szerokimi i wąskimi gniazdami zaworowymi.

W silnikach Diesla często stosuje się wciskane gniazda zaworów. Wkładki mają tę zaletę, że są wymienne. Gniazda zaworów wkładanych są wykonane ze specjalnych stopów metali, które są w stanie wytrzymać ciepło i ciśnienie silnika wysokoprężnego.

Układ zasilania paliwem

Konwencjonalny projekt

W konwencjonalnym układzie zasilania olejem napędowym paliwo jest pobierane zbiornik paliwa, jest filtrowany i dostarczany do pompy wysokociśnieniowej. Paliwo pod wysokim ciśnieniem doprowadzane jest do wymaganego ciśnienia i dostarczane do kolektora paliwowego, który zasila wtryskiwacze paliwa. Układ kontroli wtrysku w odpowiednich momentach załącza wtryskiwacze, które podczas sprężania tłoka wtryskują paliwo w celu jego późniejszego spalenia.

Konstrukcja Common Rail

Silniki wysokoprężne Common Rail wykorzystują niezależne układy ciśnienia paliwa i wtrysku paliwa. Wysokociśnieniowa pompa paliwa pobiera paliwo ze zbiornika i dostarcza je przez regulator ciśnienia do wspólnego kolektora paliwowego. Pompa wysokociśnieniowa składa się z pompy przelewowej niskie ciśnienie i komory wysokiego ciśnienia. Wtrysk paliwa sterowany jest przez moduł sterujący układu napędowego (PCM) i moduł sterujący wtryskiwaczy (IDM), który reguluje rozrząd stan otwarty wtryskiwaczy w zależności od warunków pracy silnika.

W konstrukcji ze wspólnym kolektorem paliwowym poziom toksyczności spalin jest znacznie zmniejszony, a hałas podczas pracy jest zminimalizowany. Wszystko to jest konsekwencją większej kontroli procesu spalania. Regulacja ciśnienia paliwa i faz pracy wtryskiwaczy jest kontrolowana przez YUM i RSM. Konstrukcja wtryskiwacza została również przeprojektowana, aby umożliwić wtrysk paliwa przed i po wtrysku na różnych etapach suwu sprężania i mocy.

Ulepszone zarządzanie paliwem pozwala na czystsze, bardziej spójne spalanie i właściwe ciśnienie w cylindrze. Ma to wpływ na zmniejszenie toksyczności spalin i hałasu podczas pracy.

System smarowania

Układ smarowania stosowany w silnikach wysokoprężnych jest w zasadzie podobny do układów silników benzynowych. Większość silników wysokoprężnych jest wyposażona w chłodnicę oleju, która pomaga w usuwaniu ciepła z oleju. Olej przepływa pod ciśnieniem przez kanały silnika i wraca do skrzyni korbowej silnika.

Olej smarowy stosowany w silnikach Diesla różni się od oleju stosowanego w silnikach benzynowych. Specjalny olej Jest to konieczne, ponieważ podczas pracy silnika wysokoprężnego olej staje się bardziej zanieczyszczony niż w silniku benzynowym. Wysoka zawartość węgla w oleju napędowym powoduje, że olej stosowany w silnikach wysokoprężnych wkrótce po zużyciu zmienia kolor. Tylko tego należy używać olej silnikowy, który został zaprojektowany specjalnie do silników Diesla.

System chłodzenia

Układ chłodzenia silnika wysokoprężnego ma zwykle większą objętość napełnienia niż układ chłodzenia silnika benzynowego. Temperatura wewnątrz silnika wysokoprężnego musi być dokładnie kontrolowana, ponieważ ciepło wykorzystywane jest do samozapłonu paliwa.

Jeśli temperatura silnika jest zbyt niska, mogą wystąpić następujące problemy:

Zwiększone zużycie
. Słabe zużycie paliwa
. Nagromadzenie wody i szlamu w skrzyni korbowej silnika
. Utrata mocy

Jeśli temperatura silnika jest zbyt wysoka, mogą wystąpić następujące problemy:

Zwiększone zużycie
. Badasy
. Detonacja
. Wypalenie tłoków i zaworów
. Problemy ze smarowaniem
. Zakleszczenie ruchomych części
. Utrata mocy

Układ wtrysku paliwa

Silnik wysokoprężny działa na zasadzie samozapłonu. Dopływające powietrze i paliwo są sprężane w komorze spalania tak bardzo, że cząsteczki nagrzewają się i zapalają bez pomocy zewnętrznej iskry zapłonowej. Stopień sprężania silnika wysokoprężnego jest znacznie wyższy niż silnika benzynowego. Stopień sprężania w silnikach wysokoprężnych z bezpośrednim wlotem powietrza wynosi około 22:1. Silniki turbodiesel mają stopień sprężania w zakresie 16,5-18,5:1. Wytwarza się ciśnienie sprężania i temperatura powietrza wzrasta z około 500 °C do 800 °C (932 °F do 1472 °F).

Silniki wysokoprężne można eksploatować wyłącznie z układem wtrysku paliwa. Tworzenie mieszanki następuje jedynie w fazie wtrysku paliwa i spalania.

Pod koniec suwu sprężania paliwo wtryskiwane jest do komory spalania, gdzie miesza się z gorącym powietrzem i zapala się. Jakość tego procesu spalania zależy od jakości tworzenia się mieszanki. Ponieważ Paliwo wtryskiwane jest tak późno, że nie ma dużo czasu na wymieszanie się z powietrzem. W silniku wysokoprężnym stosunek powietrza do paliwa utrzymuje się stale na poziomie większym niż 17:1, zapewniając w ten sposób spalenie całego paliwa. Aby uzyskać więcej dokładna informacja patrz publikacja „Eksploatacja silnika i jego układów”.

Cechy silnika wysokoprężnego, takie jak wydajność i wysoki moment obrotowy, sprawiają, że jest to preferowana opcja. Nowoczesne silniki wysokoprężne są zbliżone do silników benzynowych pod względem hałasu, zachowując jednocześnie przewagę w zakresie wydajności i niezawodności.

Projekt i konstrukcja

Konstrukcja silnika wysokoprężnego nie różni się od silnika benzynowego - te same cylindry, tłoki, korbowody. To prawda, że ​​​​części zaworu są wzmocnione, aby to zaakceptować duże obciążenia- w końcu stopień sprężania silnika Diesla jest znacznie wyższy (19-24 jednostki w porównaniu do 9-11 dla silnik benzynowy). To wyjaśnia dużą wagę i wymiary silnik wysokoprężny w porównaniu do benzyny.

Zasadnicza różnica polega na sposobie tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej, jej zapłonie i spalaniu. W silniku benzynowym mieszanina powstaje podczas układ dolotowy i jest zapalany w cylindrze przez iskrę świecy zapłonowej. W silniku diesla paliwo i powietrze dostarczane są oddzielnie. Najpierw powietrze dostaje się do cylindrów. Pod koniec suwu sprężania, gdy zostanie on nagrzany do temperatury 700-800 o C, olej napędowy wtryskiwany jest do komory spalania za pomocą dysz pod wysokim ciśnieniem, który niemal natychmiast ulega samozapłonowi.

Tworzenie się mieszanki w silnikach wysokoprężnych następuje w bardzo krótkim czasie. Aby otrzymać palną mieszaninę zdolną do szybkiego i całkowitego spalenia, konieczne jest rozpylenie paliwa na możliwie najmniejsze cząstki i zapewnienie każdej cząstce wystarczającej ilości powietrza do całkowitego spalenia. W tym celu za pomocą dyszy wtryskiwane jest do cylindra paliwo pod ciśnieniem kilkakrotnie wyższym od ciśnienia powietrza podczas suwu sprężania w komorze spalania.

Silniki wysokoprężne wykorzystują niepodzielne komory spalania. Reprezentują pojedynczą objętość ograniczoną dołem tłok 3 oraz powierzchnie głowicy i ścianek cylindrów. W celu lepszego wymieszania paliwa z powietrzem kształt niepodzielnej komory spalania dostosowany jest do kształtu palników paliwowych. Wnęka 1 wykonany w dnie tłoka, przyczynia się do powstania wirowego ruchu powietrza.

Z niego wtryskiwane jest drobno rozpylone paliwo wtryskiwacze 2 przez kilka otworów skierowanych do określonych wnęk. Żeby paliwo spaliło się całkowicie i olej napędowy tak najlepsze możliwości i wskaźniki ekonomiczne, paliwo musi zostać wtryskiwane do cylindra, zanim tłok osiągnie GMP.

Samozapłonowi towarzyszy gwałtowny wzrost ciśnienia - stąd zwiększony hałas i szorstkość pracy. Taka organizacja procesu pracy pozwala na pracę na bardzo ubogich mieszankach, co decyduje o dużej wydajności. Lepsze są także właściwości środowiskowe – emisja zanieczyszczeń podczas jazdy na mieszankach ubogich szkodliwe substancje mniej niż silniki benzynowe.

Wady obejmują zwiększony hałas i wibracje, mniej mocy, trudności z rozruchem na zimno, problemy z zimowym olejem napędowym. U nowoczesne diesle te problemy nie są takie oczywiste.

Olej napędowy musi spełniać określone wymagania. Głównymi wskaźnikami jakości paliwa są czystość, niska lepkość, niska temperatura samozapłon, wysoki liczba cetanowa(nie mniej niż 40). Im wyższa liczba cetanowa, tym krótszy czas opóźnienia samozapłonu po wtryśnięciu go do cylindra i silnik pracuje płynniej (bez stuków).

Rodzaje silników wysokoprężnych

Istnieje kilka rodzajów silników wysokoprężnych, różnica między nimi polega na konstrukcji komory spalania. W silnikach wysokoprężnych z niepodzielną komorą spalania- Nazywam je dieslami wtrysk bezpośredni- paliwo wtryskiwane jest w przestrzeń nad tłokiem, a komora spalania wykonana jest w tłoku. Wtrysk bezpośredni stosowany jest w silnikach wolnoobrotowych i o dużej pojemności skokowej. Jest to spowodowane trudnościami w procesie spalania, a także zwiększonym hałasem i wibracjami.

Dzięki wprowadzeniu wysokociśnieniowych pomp paliwowych (HPFP) z sterowane elektronicznie, dwustopniowy wtrysk paliwa i optymalizacja procesu spalania, udało się uzyskać stabilną pracę silnika wysokoprężnego z niepodzielną komorą spalania przy prędkościach obrotowych do 4500 obr/min, poprawić wydajność, zmniejszyć hałas i wibracje.

Najpopularniejszy jest inny rodzaj oleju napędowego - z oddzielną komorą spalania. Wtrysk paliwa odbywa się nie do cylindra, ale do dodatkowej komory. Zazwyczaj stosuje się komorę wirową wykonaną w głowicy cylindra i połączoną z cylindrem specjalnym kanałem, tak aby po sprężeniu powietrze wpadające do komory wirowej ulegało intensywnemu zawirowaniu, co usprawnia proces samozapłonu i tworzenia mieszanki. Samozapłon rozpoczyna się w komorze wirowej, a następnie trwa w głównej komorze spalania.

Dzięki oddzielnej komorze spalania zmniejsza się szybkość wzrostu ciśnienia w cylindrze, co pomaga zmniejszyć hałas i zwiększyć maksymalna prędkość. Silniki tego typu stanowią większość silników montowanych w nowoczesnych samochodach.

Projekt układu paliwowego

Najważniejszym systemem jest układ zasilania paliwem. Jego zadaniem jest dostarczenie ściśle określonej ilości paliwa w danym momencie i pod określonym ciśnieniem. Wysokie ciśnienie paliwa i wymagania dotyczące precyzji sprawiają, że układ paliwowy jest skomplikowany i kosztowny.

Głównymi elementami są: wysokociśnieniowa pompa paliwa (HPF), wtryskiwacze i filtr paliwa.

pompa wtryskowa

Pompa wtryskowa ma za zadanie dostarczać paliwo do wtryskiwaczy według ściśle określonego programu, zależnego od trybu pracy silnika i działań kierowcy. W swej istocie nowoczesna pompa wtryskowa łączy w sobie funkcje złożonego układu automatyczna kontrola silnik i główny Uruchamiacz, wykonując polecenia kierowcy.

Naciskając pedał gazu kierowca nie zwiększa bezpośrednio dawki paliwa, a jedynie zmienia program pracy regulatorów, które same zmieniają dawkę według ściśle określonych zależności od prędkości, ciśnienia doładowania, położenia dźwigni regulatora, itp.

NA nowoczesne samochody Stosowane są pompy wtryskowe typu dystrybucyjnego. Pompy tego typu są szeroko stosowane. Są kompaktowe, charakteryzują się dużą równomiernością dopływu paliwa do cylindrów i doskonałymi osiągami. wysoka prędkość dzięki szybkości regulatorów. Jednocześnie stawiają wysokie wymagania czystości i jakości oleju napędowego: w końcu wszystkie ich części są smarowane paliwem, a luki w elementach precyzyjnych są niewielkie.

Wtryskiwacze.

Kolejny ważny element system paliwowy jest dysza. Razem z pompą wtryskową paliwa zapewnia dostarczenie ściśle odmierzonej ilości paliwa do komory spalania. Decyduje regulacja ciśnienia otwarcia wtryskiwaczy ciśnienie operacyjne w układzie paliwowym, a rodzaj rozpylacza determinuje kształt strugi paliwa, która ma ważny na proces samozapłonu i spalania. Zwykle stosuje się dwa rodzaje dysz: z czcionką lub rozdzielaczem wielootworowym.

Wtryskiwacz w silniku działa trudne warunki: Igła dyszy wykonuje ruch posuwisto-zwrotny przy połowie prędkości obrotowej silnika, a dysza styka się bezpośrednio z komorą spalania. Dlatego dysza dyszy wykonana jest z materiałów żaroodpornych z niezwykłą precyzją i jest elementem precyzyjnym.

Filtry paliwa.

Filtr paliwa, pomimo swojej prostoty, jest najważniejszy element silnik wysokoprężny. Jego parametry, takie jak dokładność filtra, wydajność, musi ściśle odpowiadać konkretnemu typowi silnika. Jedną z jego funkcji jest oddzielanie i usuwanie wody, dla którego zwykle używany jest dolny korek spustowy. Na górze obudowy filtra często instalowana jest ręczna pompa zastrzykowa, która usuwa powietrze z układu paliwowego.

Czasami instalowany jest elektryczny system ogrzewania Filtr paliwa, co nieco ułatwia uruchomienie silnika i zapobiega zatykaniu filtra parafinami powstającymi podczas krystalizacji oleju napędowego w warunkach zimowych.

Jak przebiega start?

Układ zapewnia zimny start silnika wysokoprężnego podgrzewanie. W tym celu do komór spalania wkłada się elektryczne elementy grzejne – świece żarowe. Po włączeniu zapłonu świece zapłonowe w ciągu kilku sekund nagrzewają się do 800-900 o C, podgrzewając w ten sposób powietrze w komorze spalania i ułatwiając samozapłon paliwa. Lampka kontrolna informuje kierowcę o działaniu systemu w kabinie.

Wygaśnięcie lampa ostrzegawcza wskazuje gotowość do startu. Zasilanie ze świecy jest odłączane automatycznie, ale nie natychmiast, ale 15-25 sekund po uruchomieniu, aby zapewnić stabilną pracę zimnego silnika. Nowoczesne systemy wstępne podgrzanie zapewnia łatwy rozruch sprawnego silnika Diesla do temperatury 25-30 o C, oczywiście w zależności od sezonu oleju i oleju napędowego.

Turbodoładowanie i Common-Rail

Skutecznym sposobem na zwiększenie mocy jest turbodoładowanie. Umożliwia doprowadzenie dodatkowego powietrza do cylindrów, co skutkuje zwiększeniem mocy. Ciśnienie spaliny silnik wysokoprężny jest 1,5-2 razy większy niż silnik benzynowy, co pozwala turbosprężarce zapewnić skuteczne doładowanie od samego początku niskie obroty, unikając charakterystycznej dla benzynowych silników z turbodoładowaniem awarii - „turbo opóźnienia”.

Komputerowe sterowanie podawaniem paliwa umożliwiło wtryskiwanie go do komory spalania cylindra w dwóch precyzyjnie dozowanych porcjach. Najpierw pojawia się niewielka dawka, tylko około miligrama, która po spaleniu zwiększa temperaturę w komorze, a następnie pojawia się główny „ładunek”. W przypadku silnika Diesla - silnika z zapłonem paliwa przez sprężanie - jest to bardzo ważne, ponieważ w tym przypadku ciśnienie w komorze spalania wzrasta płynniej, bez „szarpnięcia”. W efekcie silnik pracuje płynniej i ciszej.

W rezultacie w silnikach wysokoprężnych z System Common Rail Zużycie paliwa zmniejsza się o 20%, a moment obrotowy przy niskich prędkościach wału korbowego wzrasta o 25%. Zmniejsza się także zawartość sadzy w spalinach i zmniejsza się hałas silnika.

W ciągu ostatnich dziesięciu lat technologie diesla rozwijał się szybko. Większość nowoczesne samochody, które są produkowane w Europie, są produkowane z silnikami wysokoprężnymi. Oczywiście zasada działania tego urządzenia nie zmieniło się. Jednak nowoczesny silnik wysokoprężny jest znacznie cichszy. Stało się bardziej przyjazne dla środowiska. W odległej przeszłości nadal występowało silne dudnienie, gęsty czarny dym i nieprzyjemny zapach podczas pracy urządzenia. Jaka jest zatem zasada działania silnika wysokoprężnego?

Jak działa silnik wysokoprężny?

Zasada działania silnika wysokoprężnego jest następująca: do cylindra

Czyste powietrze jest zasysane, gdy tłok porusza się w dół. A kiedy zawór porusza się w górę, nagrzewa się. Warto zauważyć, że temperatura podczas pracy silnika wysokoprężnego może wynosić od 700 do 900°. Osiąga się to poprzez silną kompresję. Kiedy tłok przemieszcza się do martwego punktu, do komory spalania wtryskiwany jest olej napędowy pod odpowiednio wysokim ciśnieniem. W kontakcie z gorącym powietrzem paliwo zapala się. W rezultacie ciśnienie w cylindrze wzrasta wraz z rozszerzaniem się samozapłonu paliwa. To jest to, co powoduje głośny hałas podczas pracy urządzenia.

Zalety i wady

Ta zasada działania silnika wysokoprężnego pozwala na jego zastosowanie uboga mieszanka. Paliwo do takich urządzeń jest stosunkowo niedrogie. Dzięki temu silniki Diesla są bezpretensjonalne i ekonomiczne. Warto zaznaczyć, że w odróżnieniu od jednostek benzynowych, jednostki takie charakteryzują się większym momentem obrotowym i sprawnością wyższą o 10%. Przejdźmy do wad

należy przypisać silnik Diesla podwyższony poziom hałas, wibracje, mała moc na jednostkę objętości, trudności w zimnym rozruchu. Więcej nowoczesne modele są praktycznie pozbawione takich niedociągnięć.

Konstrukcja i cechy niektórych komponentów

Biorąc pod uwagę zasadę działania silnika wysokoprężnego, części takich jednostek są znacznie wzmocnione, ponieważ muszą wytrzymywać duże obciążenia. Wśród głównych części jednostki warto wyróżnić tłok. Kształt jego dna zależy od rodzaju komory spalania, jaka może być wbudowana w dno zaworu. W tłoku silnika wysokoprężnego dno zwykle wystaje poza górną część bloku cylindrów. W jednostkach tego typu nie ma konwencjonalnego układu zapłonowego. Chociaż używają też świec.

Turbina

Moc, jaką może wytworzyć silnik, zależy od ilości paliwa i powietrza, które do niego docierają. Aby zwiększyć możliwości urządzenia, konieczne jest zwiększenie zawartości wymienionych komponentów. Aby więcej paliwa dostało się do komory spalania, należy podnieść poziom powietrza, czyli tzw

uderza w cylinder. W tym celu się go używa wyposażenie dodatkowe. Zasada działania turbiny silnika wysokoprężnego jest dość prosta. Część umożliwia pompowanie większej ilości powietrza. Dzięki temu wzrasta objętość spalanego paliwa, co znacząco zwiększa ilość uwalnianej energii.

Komory spalania

W silnikach Diesla można zastosować kilka typów komór spalania: dzieloną i niedzieloną. Pierwszy typ był stosowany w inżynierii pasażerskiej, ale ostatnio został zastąpiony prostszym. Rzeczywiście, przy zastosowaniu podzielonych komór, paliwo wtryskiwano do komory spalania, która znajdowała się w głowicy cylindra, a nie do wnęki tłoka. Podobne części wykonywano także w różny sposób, w zależności od procesów powstawania mieszaniny: komora wirowa lub komora wstępna.

W tym drugim przypadku paliwo wtryskiwane jest do komory wstępnej, która

komunikuje się z cylindrem za pomocą małych zaworów lub otworów. W tym przypadku paliwo miesza się z powietrzem, uderzając w ściany. Samozapalne paliwo dostaje się do komory głównej, gdzie ulega całkowitemu spaleniu. Jeśli chodzi o proces spalania w komorze wirowej, to podobnie jak w pierwszym przypadku rozpoczyna się on w osobnej komorze, którą jest wydrążona kula. Przez kanały łączące powietrze dostaje się do komory podczas suwu sprężania. Wiruje w nim i tworzy wir. Dzięki temu palna mieszanina wtryskiwana do komory jest dobrze wymieszana z powietrzem. Taka konstrukcja komór spalania ma kilka wad. Po pierwsze, zużywa się więcej paliwa, ponieważ występują duże straty ze względu na objętość przedziałów. Po drugie, znaczne straty, gdy powietrze wpływa do dodatkowej komory z cylindra powietrznego, a także proces odwrotny: ruch paliwa do cylindra. Warto zauważyć, że ta zasada działania silnika wysokoprężnego jest rzadko stosowana, ponieważ pogarszają się właściwości rozruchowe jednostki.

Niepodzielne komory spalania

W silniku z wtryskiem bezpośrednim komora spalania ma kształt i stanowi wnękę. Taka komora spalania jest wbudowana bezpośrednio w dno

tłok W takim przypadku paliwo wtryskiwane jest bezpośrednio do cylindra. Pomimo prostoty konstrukcji, system ten ma również wady. Silniki wysokoprężne tego typu są prawie niemożliwe w użyciu, jeśli samochód ma małą pojemność skokową. Podczas przyspieszania w tym miejscu pojazd Zwiększa się poziom hałasu, wzrastają także wibracje.

Nowe ulepszenia

Dziś używa się ich coraz częściej systemy elektroniczne, które kontrolują ilość paliwa wprowadzanego do komory spalania. Umożliwiło to zmniejszenie poziomu hałasu, a także wibracji urządzenia podczas pracy. Obecnie opracowywane są zupełnie nowe silniki Diesla, których konstrukcje wykorzystują bezpośredni wtrysk palnej mieszanki.

W ubiegłym stuleciu praca silnika Diesla wiązała się z nieprzyjemnym zapachem, hałasem i gęstym czarnym dymem wydobywającym się z komina. Jednak w ciągu ostatniej dekady technologia silników wysokoprężnych rozwinęła się skokowo.

Silniki stały się cichsze, zapach spalin prawie całkowicie zniknął, a szkody wyrządzane środowisku zaczęły być redukowane do zera. Jednak zasada działania nie uległa zmianie.

Zasada działania silnika wysokoprężnego

Różnica między silnikiem wysokoprężnym a silnikiem benzynowym polega na tym, że mieszanie paliwa z powietrzem następuje nie na zewnątrz, ale wewnątrz cylindra.

Ponadto mieszanina zapala się sama, bez świecy zapłonowej. Konstrukcja silnika obejmuje:

1. Cylinder.
2. Zawory wlotowe i wylotowe.
3. Tłok.
4. Wtrysk paliwa.

Z tego filmu dowiesz się, jak działa silnik wysokoprężny. Przyjrzyjmy się i zwróćmy uwagę!

Zasadę działania silnika można opisać biorąc pod uwagę działanie tłoka, zaworów i wtryskiwaczy podczas każdego skoku. Zwykle są cztery.

skok - wlot paliwa

Tłok ma dwa martwe punkty: górny (TDC) i dolny (BDC). Podczas pierwszego suwu zawory dolotowe otwierają się, a zawory wydechowe zamykają. W cylindrze wytwarza się próżnia. Powietrze wpada do środka.

skok - kompresja

Wszystkie zawory są zamknięte. Tłok przemieszcza się z GMP do GMP, sprężając powietrze wchodzące podczas skoku od 1 do 5 MPa. Jego temperatura wzrasta do 700°C.

Takt – skok mocy (ekspansja)

Tłok znajduje się w GMP. Wysokociśnieniowa pompa paliwa dostarcza paliwo do cylindra poprzez wtryskiwacz. Po rozpyleniu miesza się z ogrzanym powietrzem i ulega samozapłonowi.

Podczas spalania temperatura wzrasta do 1800 C o, a ciśnienie do 11 MPa. Tłok zaczyna przesuwać się z GMP do BDC, powodując pożyteczna praca. Pod koniec suwu roboczego temperatura wewnątrz cylindra spada do 700-800 C o, a ciśnienie spada do 300-500 kPa.

udar - uwolnienie gazów

Zawór wlotowy jest zamknięty, zawór wylotowy jest otwarty. Tłok przepycha przez siebie spaliny. Temperatura wewnątrz spada do 500 C, a ciśnienie do 100 kPa.

Zalety silników wysokoprężnych

W tym filmie opowiedzą Ci o różnicach i zaletach silników Diesla od silników benzynowych.

Silniki wykonujące użyteczną pracę poprzez spalanie oleju napędowego mają kilka zalet w porównaniu z urządzeniami benzynowymi:

1. Zmniejszone zużycie paliwa o jedną trzecią.
2. Brak układu zapłonowego.
3. Zwiększona żywotność silnika półtorakrotnie.
4. Stabilność parametrów regulacji.
5. Średnia sprawność wynosi 40%, dla silników z turbodoładowaniem przekracza 50%.
6. Wysoki moment obrotowy.
7. Niskie nasycenie gazów spalinowych dwutlenkiem węgla (mniejsza szkodliwość dla środowiska).
8. Bezpieczeństwo pożarowe ze względu na fakt, że olej napędowy nie może samozapalić się.

Wśród wad silnika wysokoprężnego na uwagę zasługuje trudność rozruchu na zimno. Źródłem jest silnik silne wibracje i głośny hałas. Jednak nowoczesne modele nie mają tych wad.

Schemat działania poszczególnych węzłów

Konstrukcja nowoczesnego silnika wysokoprężnego obejmuje następujące elementy:

1. Turbosprężarka (turbosprężarka, turbina).
2. Intercooler.
3. Palnik paliwowy.

Przyjrzyjmy się schematom działania podzespołów składowych.

Turbosprężarka

Przekrój poprzeczny turbosprężarki

Doświadczenie pokazało, że paliwo nie ma czasu na spalenie w momencie, gdy tłok przesuwa się do martwego punktu. Dlatego jeśli zmusisz go do całkowitego spalenia, moc silnika gwałtownie wzrośnie.

W tym celu stworzono turbosprężarkę dostarczającą paliwo pod nadciśnienie i ułatwianie tego całkowite spalanie. Konstrukcja turbosprężarki obejmuje:

• Dwie obudowy (jedna na turbinę, druga na sprężarkę);
• Obudowa łożyska z wałem łączącym wirnik turbiny z kołem sprężarki;
• Łożyska - wsparcie jednostki;
• Stalowa siatka ochronna.

Schemat jego pracy jest następujący:

1. Sprężarka zasysa powietrze z atmosfery zewnętrznej;
2. Wirnik sprężarki napędzany wirnikiem turbiny spręża ją;
3. Sprężone powietrze jest chłodzone przez chłodnicę międzystopniową;
4. Powietrze jest oczyszczane przez filtr i dostarczane przez niego kolektor dolotowy silnik, po czym zawór wydechowy zamyka się. Otworzy się po zakończeniu skoku roboczego;
5. Dopływ gazów spalinowych kolektor wydechowy, przechodząc przez zwężający się kanał obudowy turbiny, prędkość wzrasta i wpływa na wirnik;
6. Prędkość obrotowa turbiny wzrasta do około 1500 obr/min, w wyniku czego następuje obrót wirnika sprężarki (połączone są wałem);
7. Cykl się powtarza.

W miarę ochładzania się powietrza jego gęstość wzrasta. Dlatego większa jego część dostarczana jest do cylindra silnika. Duża ilość powietrza sprzyja całkowitemu spalaniu paliwa, co zwiększa moc silnika Diesla. Jednocześnie zmniejsza się negatywny wpływ na środowisko.

Typ chłodnicy powietrza doładowującego silnika Diesla

Intercooler

Kiedy powietrze jest sprężane, wzrasta nie tylko jego gęstość, ale także temperatura. Z jednej strony dopływ dużej ilości tlenu do cylindra pozytywnie wpływa na spalanie paliwa. Ale z drugiej strony wlot gorącego powietrza przyczynia się do szybkiego zniszczenia konstrukcji.

Dlatego potrzebne jest urządzenie obniżające temperaturę sprężonego powietrza. To właśnie jest intercooler. Zasada działania intercoolera polega na schładzaniu gorącej substancji zimną poprzez wymianę ciepła pomiędzy nimi.

Możliwe jest zastosowanie dwóch typów intercoolera:

• Powietrze-powietrze. Promiennik urządzenia przekazuje ciepło ogrzanego powietrza do atmosfery. Projekt jest niezwykle prosty, dlatego jest powszechny;
• Powietrze woda. Najpierw spaliny dostają się do sprężarki, następnie przechodzą przez chłodnicę intercoolera, która jest myta wodą. Urządzenia są bardzo wydajne i kompaktowe. Ale dodatkowo do chłodzenia wody potrzebny jest grzejnik, pompa do jej cyrkulacji i jednostka sterująca.

Nie ma znaczenia, jakiego rodzaju urządzeniem jest intercooler.

Wynik pracy pozostaje niezmieniony: temperatura powietrza sprężonego przez sprężarkę jest obniżana przez chłodnicę.

Sam intercooler można nazwać chłodnicą chłodzącą, składającą się z rurek wykonanych z materiałów o wysokim współczynniku przewodzenia ciepła.

Dysza

Konstrukcja silnika wysokoprężnego przewiduje obecność jednego lub więcej wtryskiwaczy. Części te przeznaczone są do dozowania i rozpylania paliwa.

Schemat działania wtryskiwaczy silnika Diesla

Za ich pomocą komora spalania jest uszczelniona. Nowoczesne wtryskiwacze działają z krzywki wał rozrządczy przez popychacz. Paliwo jest dostarczane i odprowadzane kanałami umieszczonymi w głowicy cylindrów.

Jego dozowanie zapewnia jednostka sterująca, która wysyła sygnały zawory odcinające o właściwościach elektromagnetycznych. Wtryskiwacze pracują w trybie impulsowym. Oznacza to, że przed głównym wtryskiem paliwa jest ono wstępnie podawane.

Jednocześnie praca silnika wysokoprężnego staje się bardziej miękka, a poziom emisji substancji toksycznych do atmosfery maleje.

Zatem silnik wysokoprężny jest zestawem połączonych ze sobą elementów.

Zasilanie turbosprężarki skompresowane powietrze chłodzony przez chłodnicę międzystopniową do komory spalania. Paliwo dostarczane jest do niego poprzez wtryskiwacz. Jeśli co najmniej jeden z elementów ulegnie awarii, praca silnika będzie niemożliwa.

Pozdrawiam przyjaciół! Jednostka napędowa Diesla od dawna zdobywa miłość i szacunek wśród miłośników motoryzacji! Jest bardziej ekonomiczny, bardziej niezawodny, a ogólna wydajność jest o rząd wielkości wyższa niż w przypadku jego benzynowego odpowiednika. Jednak bardziej złożona konstrukcja i zasada działania silnika wysokoprężnego sprawiają, że wielu krajowych kierowców nie decyduje się na zakup samochodu tego typu. Nie jest to dziwne, skłania do zwracania uwagi na koszty utrzymania pojazdu i słusznie! Ale mimo to, aby rozwiać obawy moich kolegów, dzisiaj postaram się opisać wam w zrozumiałej formie wszystkie cechy takiej jednostki. Ale najpierw, jak zwykle,...

Trochę tła

Pierwszy silnik tego typu stworzył żyjący w XIX wieku francuski inżynier Rudolf Diesel. Jak sam rozumiesz, mistrz nie zastanawiał się długo nad nazwą swojego wynalazku i poszedł w ślady wielkich wynalazców, nazywając go własnym imieniem. Silnik pracował na nafcie i był używany wyłącznie na statkach i maszynach stacjonarnych. Dlaczego? Wszystko jest bardzo proste, ogromna waga i zwiększony hałas silnika nie pozwoliły na zwiększenie zakresu jego zastosowań.

I tak było aż do roku 1920, kiedy to do użytku publicznego i cywilnego zaczęto stosować pierwsze egzemplarze już znacznie zmodernizowanego silnika wysokoprężnego. transport towarowy. To prawda, że ​​​​zaledwie 15 lat później pojawiły się pierwsze modele samochody osobowe, zasilany olejem napędowym, ale obecność tych samych wad nie pozwoliła na zastosowanie jednostki napędowej wszędzie. Nawiasem mówiąc, naprawdę kompaktowe silniki wysokoprężne ujrzały światło dzienne dopiero w latach 70., wielu ekspertów wiąże to wydarzenie z gwałtownym wzrostem cen ropy. Tak czy inaczej, jednostka napędowa Diesla nie pracowała nad niczym podczas swojego powstawania. Eksperymentatorzy wlewali do niego wszystko, co wpadło im w ręce: olej rzepakowy, ropę naftową, olej opałowy, naftę i wreszcie olej napędowy. Dziś wszyscy widzimy w tle, do czego to doprowadziło droga benzyna, diesel podbija nie tylko Europę, ale cały świat!

Funkcje projektowe

Konstrukcja silnika wysokoprężnego w zasadzie nie różni się wieloma różnicami w porównaniu z jego benzynowym odpowiednikiem. To wciąż to samo silnik tłokowy wewnętrzne spalanie, w którym paliwo zapala się nie przez iskrę, ale przez sprężanie lub ogrzewanie. Na jego konstrukcję składa się kilka głównych elementów:

• Tłoki;
• Cylindry;
• Wtryskiwacze paliwa;
• Świece żarowe;
• Zawór wlotowy i wylotowy;
• Turbina;
• Intercooler.

Dla porównania: sprawność silnika benzynowego wynosi średnio około 30% w przypadku wersja z dieslem liczba ta wzrasta do 40%, a przy turbodoładowaniu aż do 50%!

Co więcej, schematy działania są również bardzo do siebie podobne. Różnią się jedynie procesy tworzenia mieszanka paliwowo-powietrzna i jego spalanie. Cóż, kolejną globalną różnicą jest wytrzymałość części. O tym momencie decyduje znacznie wyższy stopień sprężania, ponieważ jeśli w „zapalniczkach” dopuszcza się niewielką szczelinę między częściami, to w silniku Diesla wszystko powinno być jak najbardziej szczelne.

Zasada działania

W końcu zrozumiemy, jak działa silnik wysokoprężny. Jeśli mówimy o wersji czterosuwowej, to tutaj można zaobserwować komorę spalania oddzielną od cylindra, która mimo to jest z nią połączona specjalnym kanałem. Ten typ silniki trafiły do ​​mas znacznie wcześniej niż modyfikacja dwusuwowa, ze względu na to, że były cichsze i miały zwiększony zakres prędkości obrotowych. Jeśli będziesz postępować zgodnie z logiką, stanie się jasne, że jeśli istnieją 4 cykle zegara, to cykl pracy składa się odpowiednio z 4 faz, rozważmy je.

1. Dolot - gdy wał korbowy obraca się o 0-180 stopni, powietrze dostaje się do cylindra przez zawór dolotowy, który otwiera się o 345-355 stopni. Jednocześnie z zaworem dolotowym zawór wydechowy otwiera się, gdy wał korbowy zostanie obrócony o 10-15 stopni.
2. Kompresja - poruszając się w górę o 180-360 stopni, tłok spręża powietrze 16-25 razy, z kolei na początku skoku przy 190-210 stopniach zawór dolotowy zamyka się.
3. Skok mocy - gdy zaczyna się suw, paliwo miesza się z gorącym powietrzem i zapala się, oczywiście wszystko to dzieje się zanim tłok dotrze do martwy środek. W takim przypadku uwalniają się produkty spalania, które wywierają nacisk na tłok i przesuwają się w dół. Należy pamiętać, że ciśnienie gazu jest stałe, zatem spalanie paliwa trwa dokładnie tak długo, jak długo wtryskiwacz silnika Diesla dostarcza ciecz. To właśnie dzięki temu rozwijany jest większy moment obrotowy w porównaniu do jednostki benzynowe. Cała ta akcja odbywa się w zakresie 360-540 stopni.
4. Wydech - gdy wał korbowy obraca się o 540-720 stopni, tłok przesuwa się do góry i wypycha spaliny przez otwarty zawór wylotowy.

Zasada działania dwusuwowego silnika wysokoprężnego charakteryzuje się szybszymi fazami, pojedynczym procesem wymiany gazowej i bezpośrednim wtryskiem. Dla niewtajemniczonych przypomnę: w takich konstrukcjach komora spalania znajduje się bezpośrednio w tłoku, a paliwo dostaje się do przestrzeni nad nią. Kiedy tłok przesuwa się w dół, produkty spalania opuszczają cylinder zawory wydechowe. Następnie otwierają się zawory dolotowe i napływa świeże powietrze. Gdy tłok porusza się w górę, wszystkie zawory są zamknięte i w tym momencie następuje kompresja. Paliwo jest wtryskiwane przez rozpylacze, a zapłon rozpoczyna się przed dotarciem tłoka top martwy zwrotnica.

Wyposażenie dodatkowe

Jeśli odłożymy na bok sam silnik spalinowy, wychodzi na to, że jest plan ogólny cała linia w pełni przeszkolonych asystentów. Przyjrzyjmy się najlepszym profesjonalistom!

System paliwowy

Konstrukcja układu paliwowego silnika wysokoprężnego jest znacznie bardziej złożona niż w modyfikacje benzyny. Ten niuans można łatwo i prosto wyjaśnić - wymagania dotyczące ciśnienia, ilości i dokładności zasilania paliwem są bardzo wysokie, rozumiesz dlaczego. Pompa wtryskowa silnika Diesla, filtr paliwa, wtryskiwacze i rozpylacze to główne elementy układu. Nie tylko wyposażenie, ale także konstrukcja filtra paliwa zasługuje na osobny artykuł. Być może wkrótce zbadamy je pod mikroskopem.

Turbodoładowanie

Turbina w silniku wysokoprężnym znacznie zwiększa jego wydajność, ponieważ paliwo jest dostarczane pod wysokim ciśnieniem i odpowiednio spala się całkowicie. Konstrukcja tego urządzenia w zasadzie nie jest tak skomplikowana; składa się tylko z dwóch obudów, łożysk i siatka ochronna zrobiony z metalu. Zasada działania turbiny silnika wysokoprężnego jest następująca:

• Sprężarka, do której podłączona jest jedna obudowa, zasysa powietrze do turbosprężarki.
• Następnie aktywowany jest rotor.
• Następnie przychodzi czas na schłodzenie powietrza; intercooler radzi sobie z tym zadaniem.
• Po przejściu kilku filtrów powietrze dostaje się do silnika przez kolektor dolotowy, po czym zawór zamyka się, a jego późniejsze otwarcie następuje w końcowej fazie suwu mocy.
• Właśnie wtedy spaliny opuszczają silnik przez turbinę, która również wywiera pewien nacisk na wirnik.
• W tym momencie prędkość obrotowa turbiny może osiągnąć 1500 obrotów na sekundę, a wirnik obraca się przez wał.

Cykl pracy turbiny jednostka mocy powtarza się w kółko i to właśnie dzięki tej stabilności rośnie moc silnika!

Wtryskiwacze i intercooler

Zasada działania intercoolera, a także wtryskiwaczy, a nawet ich przeznaczenie są oczywiście radykalnie różne. Pierwszy poprzez wymianę ciepła obniża temperaturę powietrza, co gdy jest gorące, znacznie wpływa na trwałość silnika. Wtryskiwacz odpowiada za dozowanie i rozpylenie paliwa.

Działa w trybie impulsowym dzięki krzywce wystającej z wałka rozrządu i samych dysz.

Temperatura robocza oleju napędowego

Nie przejmuj się, jeśli na desce rozdzielczej brakuje zwykłych 90 stopni. Fakt jest taki temperatura pracy silnik diesla jest dość specyficzny i zależy od konkretnej marki samochodu, samego silnika i termostatu. Tak więc, jeśli dla Volkswagena normalna wartość mieści się w przedziale 90-100 stopni, to zwykły Mercedes pracuje przy 80-100, a Opel ogólnie w okolicach 104-111 stopni. Krajowa ciężarówka Na przykład KAMAZ działa w temperaturze 95-98 stopni.

Bez względu na temperaturę roboczą Twojego zespołu napędowego jedno jest oczywiste – silniki Diesla są dziś bardziej istotne niż kiedykolwiek. Nie wierzysz mi? Rozejrzyj się, dziś w Nivie można nawet znaleźć silnik wysokoprężny, a powiem ci to, nie jest to odosobniony przypadek. Na tej podstawie możemy stwierdzić, że taki silnik jest znacznie lepszy niż silnik benzynowy.

Tak, jest mało prawdopodobne, aby można go było porównać z silnikami benzynowymi pod względem prędkości, chociaż nowoczesne modele z turbinami z pewnością mogą stworzyć konkurencję.

Jeśli nie chcesz zmieniać samochodu, a tym bardziej silnika, to polecam własnymi rękami umyć silnik, bo nie robimy tego tak często, jak wygląda procedura, którą opisałem. Ogólnie wyraziłem swoją opinię, czekam na Twoje w komentarzach! Wszystkiego najlepszego!