Главная » Дизель » Рабочая температура дизельного двигателя — контроль и прогрев 465
Здравствуйте дорогие друзья, в наше время современные дизельные двигатели с быстрым прогревом рабочей температуры, все больше и больше завоевывают популярность.
До того как приступить к рассмотрению каких бы то ни было определенных параметров, необходимо иметь представление что вообще такое дизельный мотор. В 1824 году впервые была выдвинута теория, что тело можно разогреть до нужной температуры, если подвергнуть его изменению объема. Иначе говоря – применить стремительное сжатие.
На практике это было применено лишь через несколько десятилетий. Первый дизельный моторный агрегат увидел свет в 1897 году. Он был разработан инженером из Германии Рудольфом Дизелем. Работы такого двигателя основывается на том, что распыленное топливо, взаимодействуя с воздухом (разогретого в результате сжатия) самовоспламеняется. Сегодня дизельные двигатели используются на только в автомобилях, и сельхоз технике, они так же нашли свое место в танковом и судовом строении.
Особенности дизельного двигателя
Данный тип двигателя был изобретен еще в 1824 году французским ученым-физиком, который выдвинул теорию о том, что, изменяя объем тела, можно его нагревать, то есть произвести стремительное сжатие.
Практическое применение данная гипотеза нашла только через 70 лет. Именно тогда был выпущен первый дизельный двигатель. Его принцип работы заключается в следующем: происходит самовоспламенение впрыснутого топлива, которое взаимодействует с воздухом в процессе сжатия.
Дизельный двигатель находит обширную область применения, начиная с легковых автомобилей, с/х техники и заканчивая военной техникой (танки, морские судна).
Общая характеристика
Дизель имеет самый высокий тепловой КПД среди всех практических двигателей внутреннего и внешнего сгорания благодаря очень высокой степени расширения и присущему обедненному горению, что позволяет рассеивать тепло избыточным воздухом. Небольшая потеря эффективности также предотвращается без непосредственного впрыска, поскольку несгоревшее горючее не присутствует при перекрытии клапана, а топливо не поступает непосредственно из впускного (впрыскивающего) устройства в выхлопную трубу. Низкоскоростные дизельные двигатели, которые используются, например, на судах, могут иметь тепловой КПД, превышающий 50 процентов.
Дизели могут быть сконструированы как двухтактные, так и четырехтактные. Первоначально они использовались в качестве более эффективной замены для стационарных паровых двигателей. С 1910 года они применялись на подводных лодках и кораблях. Использование в локомотивах, грузовиках, тяжелом оборудовании и электростанциях последовало позже. В тридцатых годах прошлого века они нашли место в конструкции нескольких автомобилей.
Преимущества и недостатки дизельного двигателя
Как и все остальные двигатели, дизельный имеет ряд как положительных, так и негативных сторон. Основные достоинства:
- Во-первых, дизельные моторы могут потреблять любое горючее, поэтому к нему не предъявляют серьезных требований.
- Во-вторых, чем больше масса и концентрация углеродных атомов, тем больше теплотворная способность движка и его эффективность.
- В-третьих, транспортные средства с дизельными моторами более отзывчивые из-за высокого значения крутящего момента при малых оборотах. Поэтому владельцы спортивных быстрых машин предпочитают именно дизельный вариант двигателя.
- В-четвертых, содержание углекислого газа в выхлопах на порядок ниже, чем у аналогичных бензиновых.
- В-пятых, дизельный двигатель является более экономичным, так как стоимость солярки меньше стоимости бензина.
Несмотря на столь внушительный список достоинств, дизельный двигатель имеет также ряд недостатков:
- Во-первых, стоимость дизельного двигателя выше стоимости бензинового, так как из-за возникающей во время эксплуатации высокой механической напряженности детали должны быть качественными и прочными.
- Во-вторых, мощность бензиновых моторов превышает мощность дизельных.
- В-третьих, зимой вероятность застывания дизельного топлива больше, чем бензина.
- В-четвертых, эксплуатация дизельного мотора должна быть предельно внимательной и аккуратной, так как, если не ухаживать за ним, то придется проводить ремонтные работы, которые будут стоить немалых денег.
Первый такт — впуск.
Устройство двигателя современного
автомобиля, устройство систем и механизмов
Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление 0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.
Фазы сгорания
Рабочий процесс двигателя разделяется на четыре части. Первая – впрыскивание горючей смеси в камеру сгорания, в которой находится высокое давление.
Вторая – эта смесь начинает воспламеняться и гореть. Третья часть – образование неотработанных смесевых капель, которые затем превращаются в сажу. На 4 фазе – догорание топливных остатков для того, чтобы ограничить загрязнение атмосферы от них. Здесь же проявляется недостаток кислорода, это происходит из-за сгоревшей массы топлива в предыдущих частях.
Другие нюансы
Известно, что сгорание дизеля является очень обедненным с отношением A / F:
- 25:1 при пиковом крутящем моменте.
- 30:1 при номинальной скорости и максимальной мощности.
- Более 150: 1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом.
Однако этот дополнительный воздух не входит в процесс сгорания. Он довольно сильно нагревается и истощается, в результате чего выхлоп дизеля становится бедным. Даже учитывая то, что среднее воздушно-топливное отношение является бедным, если в процессе проектирования не будут приняты надлежащие меры, области камеры сгорания могут быть богаты горючим и приводить к чрезмерным выбросам дыма.
Параметры моторов, работающих на дизеле
Многие автовладельцы задают вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя должна быть. Но чтобы ответить на него, следует уделить немного внимания основным параметрам, влияющим на работу мотора. Важное значение в работе мотора имеет количество тактов, то есть бывают двух- и четырехтактные.
Мощность агрегата также зависит и от вращающего момента. Рабочая температура дизельного двигателя определяется степенью сжатия газово-топливной смеси, поэтому температура прямо пропорциональна сжатию. Таким образом, при увеличении сжатия будет увеличиваться и температура, вследствие чего будет повышаться интенсивность этого процесса, повышая коэффициент полезного действия. Стоит помнить о том, что наиболее эффективная работа производится при равномерном горении топливной смеси.
Важным параметром для достижения максимально возможных эксплуатационных характеристик является рабочая температура. Рабочая температура дизельного двигателя должна поддерживаться исходя из конструкции и назначения двигателя. Данный факт определяет, является ли температура нормальной или нет.
Показатель степени сжатия
Дизельный мотор работает по принципу самовоспламенения смеси от контакта распыленной солярки с разогретым от сжатия воздухом. Чем сильнее сжимается (разогревается) в цилиндре воздух, тем интенсивнее происходит вспышка после топливного впрыска, при этом количество подаваемого топлива остается одинаковым.
Стоит также учитывать, что степень сжатия повышают только до определенных пределов. Топливно-воздушная смесь в цилиндре должна не взрываться от контакта с разогретым воздухом, а равномерно сгорать. Сильное увеличение степени сжатия может привести к бесконтрольному воспламенению топлива, что вызывает детонацию, локальные перегревы и ускоренный износ цилиндропоршневой группы.
Рабочая температура “Фольксвагена”
Какая рабочая температура дизельного двигателя “Фольксвагена”? Данным вопросом задаются многие владельцы этих автомобилей. Как известно, у каждой марки, модели автомобиля в зависимости от типа двигателя своя рабочая температура.
Как правило, рабочая температура дизельного двигателя “Фольксвагена” находится в интервале 90-100 градусов по Цельсию. Иногда случается так, что приборная панель показывает температуру выше, чем имеется на самом деле. Такое случается часто на отдельных марках автомобилей “Фольксваген”. Но не нужно спешить менять аппаратуру, сначала нужно обратиться в сервис для технического осмотра и установления причины неисправности.
Рабочая температура “Мерседеса”
Рабочая температура дизельного двигателя “Мерседеса” зависит от многих факторов. В первую очередь, это условия эксплуатации автомобиля. Затем тип термостата. Также в зависимости от региона проживания, будь то Сибирь или более южные регионы, термостат настраивают на оптимальную температуру.
Обычная рабочая температура дизельного двигателя “Мерседеса” может колебаться от 80 до 100 градусов. На мощных двигателях от 220 лошадиных сил ставят термостат на 75-78 градусов по Цельсию. Для холодных регионов, наоборот, до 97 и выше градусов.
Рабочая температура “Опеля”
Рабочая температура дизельного двигателя “Опель” из-за того, что находится под высоким давлением, может иногда превышать отметку нормального показателя на несколько пунктов. Обычно она колеблется в районе 104-111 градусов Цельсия.
В автомобилях марки “Опель” предусмотрена система охлаждения. При превышении верхней границы рабочей температуры включается вентилятор, который быстро охлаждает двигатель до минимального значения.
Виды
Многие двигатели используют резистивные нагреватели во впускном коллекторе для нагрева входящего воздуха и для запуска или до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температура. Электрические резистивные нагреватели блока двигателя, подключенные к электросети, используются в холодных климатических условиях. В таких случаях его требуется включать на длительное время (более часа), чтобы уменьшить время запуска и износ.
Блочные нагреватели также применяются для аварийных источников питания с дизельными генераторами, которые должны быстро снимать нагрузку при сбое в работе. В прошлом использовалось более широкое разнообразие методов холодного запуска. Некоторые двигатели, например Detroit Diesel, использовали систему для введения небольших количеств эфира во впускной коллектор, чтобы начать сгорание. Другие использовали смешанную систему с резистивным нагревателем, сжигающим метанол. Импровизированный метод, особенно на неработающих двигателях, состоит в том, чтобы вручную распылять аэрозольный баллончик с эфирной жидкостью в поток всасываемого воздуха (обычно через узел фильтра всасываемого воздуха).
Рабочая температура КамАЗа
Очень популярным среди владельцев или собирающихся ими стать является вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя КамАЗ. Ответом на этот вопрос является промежуток 95-98 градусов Цельсия.
При данной температуре топливо полностью сгорает, выбираются большинство допускаемых зазоров в двигателе. Если рабочая температура будет слишком низкой, то это может плохо сказаться на работе двигателя.
Масло в дизельном двигателе
Главной задачей масла и остальных смазочных материалов в двигателе является значительное уменьшение трения между деталями, что увеличивает срок их эксплуатации. Выбор смазки зависит от типа двигателя и поставленных задач. Рабочая температура масла в дизельном двигателе зависит от охлаждающей мотор жидкости. Разница составляет 10-15 градусов по Цельсию. Верхний порог его нормальной температуры – 105 градусов.
Помимо температуры масло для обеспечения максимальной полезной работы двигателя также должно обладать оптимальными параметрами: вязкость и смазывание. Вязкость должна определяться исходя из погодных условий, температуры воздуха. Так как при неправильном выборе масла с неподходящей вязкостью может нарушаться работа двигателя и его деталей. Смазывание имеет два вида: граничное, гидродинамичное. Граничное смазывание предполагает то, что отработанное масло убирается от деталей двигателя, а к ним подносится порция нового. Гидродинамическое заключается в том, что масло постоянно возобновляется, смазывая детали. В более современных моделях двигателей используется первый вариант смазывания.
Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия
Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.
Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.
При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.
Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему
То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.
Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.
Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.
Еще отметим, что к похожим проблемам может приводить недостаточная подача воздуха (например, забит воздушный фильтр), завоздушивание системы питания дизельного двигателя и т.д.
В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.
Повышение рабочей температуры
Резкое повышение рабочей температуры в двигателе может нанести больший вред, чем недостаточная температура. В этом случае детали мотора начинают работать в гидродинамическом режиме смазывания, что приводит к понижению вязкости масла. Тогда масло не покрывает полностью все детали, что в дальнейшем приводит к повреждению механизма двигателя. Масляные показатели же будут в норме, благодаря постоянным дозаливам. При перегреве двигателя в первую очередь приходят в негодность корпус и подшипники, но насос остается в норме. Это явление похоже на проблемы, вызванные недостаточным смазыванием.
Запуск дизельных двигателей в зимних условиях
Почти все люди знают, что перед поездкой необходимо прогревать двигатель автомобиля. Особенно в зимний промежуток времени. Если рассмотреть данный процесс прогрева детально, то увидим следующее: первым делом начинают нагреваться поршни, а только потом и блок цилиндров. Если начинать движение с непрогретым двигателем, то масло, имеющее густую консистенцию, не будет поступать в нужных количествах. И в итоге данное мероприятие может привести к поломке.
Следует отметить, что и чрезмерное прогревание автомобиля на износ очень вредно. Таким образом сокращается срок эксплуатации деталей двигателя и всего автомобиля. Для того чтобы прогреть машину правильно, надо довести с помощью холостых оборотов температуру жидкости до 50 градусов по Цельсию. После этого смело можно начинать движение, не превышая 2500 оборотов. После нагрева масла до рабочей отметки можно прибавлять газ.
Выполняя данные условия, можно сохранить в целостности не только мотор, но и свой бюджет. Если же мотор отказывается заводиться, то следует использовать специально изобретённые присадки. Из-за их состава они не парафинируются. Добавляются они не только как самостоятельные добавки, но и в совокупности с топливом, соблюдая оптимальные пропорции.
Четвертый такт — выпуск.
Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200. После этого рабочий цикл дизеля повторяется. В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).
При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя. Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее. К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.
Источник
