Изучаем двухтактный дизельный двигатель

Содержание

• 1 Техника работы двухтактного дизельного двигателя.
• 2 Функция топлива.
• 3 Достоинства и недостатки мотора.
• 4 В авиации.

Современный автолюбитель очень любопытен к устройству автомобиля, а так же различным модернизациям двигателей автомобиля. В наше время, крупнейшие производители техники, постоянно совершенствуют элементы автомобилей, военной техники и самолетов. Новоиспеченные автолюбители и опытные механики, считают своим долгом понимать все тонкости и принципы работы авто. Дизельные движки, в наше время особенно популярными. Подавляющее количество техники, работает на ДТ. Дизель, как и любой из двигателей, имеет большое количество конфигураций. Сегодня, мы разберем наиболее технологичный и популярный из них.

Техника работы двухтактного дизельного двигателя.

В устройстве двигателя содержаться два лопаточных элемента — турбина (газовая) и нагнетатель. Второй, отвечает за повышение давления в цилиндрах. Данный процесс, обеспечивает умножение мощности двигателя, при этом расход топливной смеси — не возрастает. Турбина, в свою очередь, отвечает за перераспределение энергии тепла и температуры, в механическую. Так же, нагнетатель приводиться в действие турбиной.
Цилиндры расположены вдоль (не вертикально), каждый цилиндр оснащен отверстиями для выпуска и вентиляции. Через данные отсеки, происходит выпуск отработанных (сгоревших) продуктов высокой температуры. Через коллектор, газ подходит к турбине. Камера отработки, получается при почти полном совмещении поршней. В процессе движения поршней, рабочая камера отработки открывается и закрывается.
Колен валы взаимодействуют между собой, благодаря зубчатому механизму основной передачи. Части механизма двигаются по часовой. Температура внутреннего сгорания при этом очень высока.

Полный рабочий цикл рассматриваемого двигателя — заключается в одном круге хода колен вала или возвратно-поступательного движения поршня.
Цилиндр двигателя, полностью очищается и заряжается потоком нового воздуха, когда поршень — расположен максимально допустимо к нижнему пределу. При движении поршня, очистной отсек открывается и цилиндр попадает новый воздух. Воздух попавший в цилиндр, уходит в верхнюю его часть и выходит наружу. Продув устройства, помогает полностью высвободить отработанные продукты высокой температуры.
Когда поршень направляется вверх, клапан впуска запирается, продув отсеки тоже. После того как необходимые части герметизированы, происходит сжатие воздуха. Рядом с максимально допустимой верхней точкой, происходит выдача топливной смеси. Для которой необходима определенная температура внутреннего сгорания. Смесь загорается от сильного потока горячего воздуха. При движении поршня обратно, происходит сгорание и увеличение объема продукта. В конце цикла, клапаны открываются и процесс повторяется. Два колен вала, значит два устройства с автономными механизмами. Данный признак, является одним из недостатков системы с прямым потоком. При этом, система прямого потока, очищается лучше других. Если, продув происходит петлей, качество очистки цилиндра снижается. Такие цилиндры, применяются не так часто, но все же встречаются. Данный вид цилиндров, как правило, изнашивается быстрее.

Несмотря на хороший показатель полезного действия, часть продуктивности все же уходит на процесс очистки. Для подачи в цилиндр нового потока топлива, используется часть старого. Этот недостаток, снижает полезное действие, в среднем на двадцать процентов.

Функция топлива.

Двухтактный дизельный двигатель, правильно функционирует лишь на двух видах топлива (дизельное топливо и бензин). Температура внутреннего сгорания — у них практически аналогична. Другие виды горюче смазочных материалов, использовать нельзя, во избежание скорейшего выхода двигателя из строя. Если использовать бензин в качестве смеси, мощность двигателя будет чуть ниже. При повышении мощности, с использованием дизельного топлива — срок эксплуатации двигателя будет понижаться.

Основным компонентом сжатия в данном двигателе, является — не горючая смесь, а воздушный поток. Топливо подается в отсек, когда воздух сильно сжат. От этого, смесь загорается. Повышается температура внутреннего сгорания.
Часть дизелей для легковых машин, создавались как прототип бензиновых двигателей (внутреннего сгорания). Часть элементов, оставались прежними и не подвергались модернизации. Но основная топливная система, ставилась специально для ДТ. Были разработаны: новая голова блока цилиндров, коленчатый вал, поршни и штоки. Большинство элементов устройства внутреннего сгорания, были усилены.
Двухтактный двигатель наиболее сложен. Начиная со своего устройства и заканчивая принципом функционирования. Два основных такта движка — сужение и расширение. В отличие от классического движка, тут нет отдельных элементов захода и выхода. В движке с двумя тактами предусмотрены данные процессы, но они выполняются при специальном надуве.

Достоинства и недостатки мотора.

К положительным описанием рассматриваемого устройства внутреннего сгорания, можно отнести следующее:

• Двигатель обладает относительно малым весом. В среднем, вес составляет половину от классического дизель с турбиной.
• Мотор, имеет не сложную конструкцию. Количество запасных частей и дополнительных деталей стало гораздо меньше.
• Принцип действия устройства не сложен на практике. Мотор, прост и пригоден для обслуживания, реконструкции. Температура и функции — двигателя внутреннего сгорания.
• Устройство имеет небольшие размеры и не требует много места.
• Топливо используется экономно и с большой долей продуктивности. Экономия расхода, повышена на половину, от классического двигателя.

Несмотря на все свои явные преимущества, минусов у мотора достаточно:

• Большая стоимость. Данный вид двигателей, выпускает не так много компаний. Приобрести устройство для использования, довольно дорого.
• Практически полное отсутствие обслуживающих мастерских. Ремонтировать мотор, весьма проблематично.
• Малое наличие необходимых деталей. При выходе из строя отдельно элемента, будет сложно найти замену.

На сегодняшний день, аналоги мотора используются активно. Их ставят на грузовики, строительную технику и легковые авто. Двухтактный дизель, один из модернизированных двигателей внутреннего сгорания. Расположение цилиндров, соответственно рядами. Камера очистки образуется в результате сближения поршней. Все колен валы сопряжены друг с другом. Окно выпуска, открывается раньше окна впуска (в среднем на двадцать градусов).

В мотоциклах, отсутствуют клапаны в голове цилиндра, существуют специальные отверстия в стенках для входа и выхода. Клапаны впуска и выпуска, взаимодействуют с карбюратором, через специально отведенные каналы. Во время движения поршня вверх, открывается окно карбюратора и смесь поступает в картер движка.Когда поршень направляется вниз, клапан закрывается и начинается сжатие смеси. Шток, открывает клапан и рабочая смесь выпускает отработанные газы из цилиндра. Выход газов происходит через открытый клапан. Поршень возвращается и сопутствующие процессы повторяются. Состав загорается (предельная температура внутреннего сгорания) от свечи и поршень продолжает ход работы.
Данный процесс имеет значимые недостатки. Приходиться добавлять моторное масло, прямо в топливо. Это производиться для, смазки рабочих элементов. При создании данной консистенции, масло уходит достаточно быстро. Расход масла на данном типе движке, очень большой. Двигатель не экономичен и использования данной технологии смазки, способно быстро вывести его из строя. Количество выхлопов, при работе данного устройства, так же является наибольшим. Часть смеси, вырывается наружу вместе с выхлопами, что неблагоприятно для окружающей среды. По этому, экологичность мотора очень сомнительна.

Сложно создать двигатель подобный рассмотренному. Необходима подача чистого потока воздуха в цилиндр, который не должен попасть в картер. При попадании, он будет удалять смазку с рабочих элементов. Поэтому, часть моторов для военной техники и кораблей, устройством напоминают четырех тактные. Там, так же имеются клапана в голове блока гидроцилиндров и масло попадает в картер. Отличие, окна в цилиндрах. Через промежутки выдается поток воздуха и происходит выпуск отработанного газа.
При спуске, шток открывает отверстия впуска и туда подается воздух. Когда он движется наверх, отработанный газ выходит из цилиндров. Горючая смесь попадает в цилиндр, и под воздействием горячего воздуха — загорается.Таким образом на него действует высокая температура внутреннего сгорания. Так происходит полный цикл работы движка. По завершению, операция повторяется снова.

В общих чертах, дизель хорош:

Использованием недорогого и емкого топлива.

• Высоким крутящим моментом и хорошей производительностью.
• Отсутствием системы зажигания.
• Недостатки всех дизелей;
• Необходимость усиления и утяжеления всех деталей мотора.
• Наличием сложной системы подачи смеси.

Все двухтактные движки обладают плавным ходом и хорошей мощностью. Но их минусом является, обязательное наличие компрессорного элемента.
Несмотря на стоимость данного оборудования и остальных недостатков, такой тип мотора — остается уникальным. Достойные плюсы, позволяют использовать его в различных сферах. ДТ, так же широко применимо и активно используется во всем мире. Смесь, является одним из наиболее доступных видов и уже успела заслужить свою популярность. Двигатели постоянно совершенствуются и на сегодня, существует достаточно большое количество модернизаций.

В авиации.

Авиационные дизельные двигатели — имеют цикл в два такта. Данный цикл — оптимальное решение для не тяжелой авиации. По мощности, данный тип двигателей, сильно превосходит аналоги. Надув, хорошая черта для высотных моторов. Отсутствие системы зажигания, так же дополняет список преимуществ. Двигатель останавливается, по завершению подачи рабочей смеси. Движок, устойчив к температурному перепаду и не боится экстремальных погодных условий. Холод, даже идет ему на пользу. При этом, мотор работает на дешевом и доступном топливе. Сложность использования движка, заключается в компрессоре. Насос, является одним из наиболее сложных элементов устройства. В реактивное топливо приходится добавлять сложный и дорогостоящий состав для смазки элементов.

Расширяйте свой кругозор в сфере автомобильной тематики и сопутствующей техники. Наш портал, рад предоставить вам соответствующую информацию!Удачи в изучении интересного и полезного материала!

Двухтактный дизельный двигатель — Two-stroke diesel engine

Дизельный двигатель двухтактного является двигатель дизельный , который работает путем объединения то , что , как правило , четыре цикла — потребление, сжатие, сгорание и выхлопные только в два штрихов (один оборот) двигателя. Он был изобретен Хьюго Гюльднером [ де ] в 1899 году.

Во всех дизельных двигателях используется воспламенение от сжатия — процесс, при котором топливо впрыскивается после сжатия воздуха в камере сгорания, что приводит к самовоспламенению топлива . Напротив, в бензиновых двигателях используется цикл Отто , а в некоторых современных высокоэффективных двигателях — цикл Аткинсона , в котором топливо и воздух смешиваются перед входом в камеру сгорания, а затем воспламеняются свечой зажигания .

Содержание

• 1 История
• 2 Два удара
• 3 Известные производители
• 4 Библиография
  • 4.1 Цитируемые работы
  • 4.2 Дальнейшее чтение
• 5 Примечания
• 6 Ссылки

История

По словам разработчика первого работающего дизельного двигателя Имануэля Лаустера [ де ] , Дизель никогда не намеревался использовать двухтактный принцип для дизельного двигателя. Считается, что Хьюго Гюльднер изобрел двухтактный дизельный двигатель. Он спроектировал первый действующий двухтактный дизельный двигатель в 1899 году и убедил компании MAN , Krupp и Diesel профинансировать строительство этого двигателя по 10 000 фунтов стерлингов каждый. Двигатель Гюльднера имел рабочий цилиндр 175 мм и продувочный цилиндр 185 мм; у обоих был ход 210 мм. Указанная выходная мощность составляла 12 л.с. (8826 Вт). В феврале 1900 года этот двигатель впервые заработал своим ходом. Однако с его фактической выходной мощностью всего 6,95 л.с. (5112 Вт) и высоким расходом топлива 380 г · л.с. −1 · ч −1 (517 г · кВт −1 · ч −1 ), он не оказался успешным. ; Проект двухтактного дизельного двигателя Гюльднера был заброшен в 1901 году.

В 1908 году компания MAN Nürnberg предложила поршневые двухтактные дизельные двигатели одностороннего действия для морского применения, первый поршневой двигатель двустороннего действия от MAN Nürnberg был изготовлен в 1912 году для электростанции. В 1913/1914 году в сотрудничестве с Blohm + Voss в Гамбурге компания MAN Nürnberg построила первый поршневой двухтактный двигатель двустороннего действия для морского применения. Во время Первой мировой войны компания MAN Nürnberg построила шестицилиндровый поршневой двухтактный дизельный двигатель двустороннего действия с номинальной мощностью 12400 л.с. (9120 кВт). В 1919 году компания MAN перевела свой отдел двухтактных дизельных двигателей из Нюрнберга в Аугсбург.

Чарльз Ф. Кеттеринг и его коллеги, работавшие в General Motors Research Corporation и дочерней компании GM Winton Engine Corporation в 1930-х годах, продвинули искусство и науку о технологии двухтактных дизельных двигателей, чтобы получить двигатели с гораздо более высокими отношениями мощности к массе и диапазоном мощности. чем современные четырехтактные дизели. Первое мобильное применение двухтактных дизельных двигателей было связано с дизельными обтекаемыми моделями в середине 1930-х годов, а продолжающиеся разработки привели к созданию улучшенных двухтактных дизелей для локомотивов и морских судов в конце 1930-х годов. Эта работа заложила основу дизелизации железных дорог в 1940-х и 1950-х годах.

Два удара

Двухтактные двигатели внутреннего сгорания механически проще четырехтактных , но более сложны в термодинамических и аэродинамических процессах, согласно определениям SAE . В двухтактном двигателе четыре «цикла» теории двигателя внутреннего сгорания (впуск, сжатие, зажигание, выпуск) происходят за один оборот, 360 механических градусов, тогда как в четырехтактном двигателе они происходят за два полных оборота, 720 механические градусы. В двухтактном двигателе в любой момент времени во время работы двигателя выполняется более одной функции.

• Впуск начинается, когда поршень находится около нижней мертвой точки . Воздух поступает в цилиндр через отверстия в стенке цилиндра ( впускных клапанов нет ). Все двухтактные дизельные двигатели требуют для работы искусственного вытяжного воздуха, и для заправки цилиндра воздухом будет использоваться вентилятор с механическим приводом или турбокомпрессор . На ранней стадии всасывания заряд воздуха также используется для вытеснения любых оставшихся продуктов сгорания от предыдущего рабочего такта, этот процесс называется продувкой .
• Когда поршень поднимается, всасываемый воздух сжимается. Вблизи верхней мертвой точки впрыскивается топливо, что приводит к сгоранию из-за чрезвычайно высокого давления заряда и тепла, создаваемого сжатием, которое перемещает поршень вниз. По мере того, как поршень движется вниз в цилиндре, он достигает точки, в которой выпускное отверстие открывается для удаления газов сгорания под высоким давлением. Однако в большинстве современных двухтактных дизельных двигателей используются расположенные сверху тарельчатые клапаны и однопоточная продувка . Продолжительное движение поршня вниз откроет отверстия для впуска воздуха в стенке цилиндра, и цикл начнется снова.

В большинстве двухтактных двигателей EMD и GM (например, Detroit Diesel ) очень немногие параметры регулируются, а все остальные фиксируются механической конструкцией двигателей. Отверстия для продувки открыты от 45 градусов перед BDC до 45 градусов после BDC (этот параметр обязательно симметричен относительно BDC в двигателях с поршневыми портами). Остальные регулируемые параметры связаны с выпускным клапаном и синхронизацией впрыска (эти два параметра не обязательно симметричны относительно ВМТ или, если на то пошло, НМТ), они установлены для максимального выхлопа газов сгорания и максимального впуска наддувочного воздуха. Один распределительный вал управляет выпускными клапанами тарельчатого типа и насос-форсункой , используя три лепестка: два лепестка для выпускных клапанов (либо два клапана на самых маленьких двигателях, либо четыре клапана на самом большом, и третий лепесток для насос-форсунки).

Специально для двухтактных двигателей EMD ( 567 , 645 и 710 ):

• Рабочий такт начинается в ВМТ ([0 °]; впрыск топлива опережает ВМТ на 4 ° [356 °], так что впрыск топлива будет завершен в ВМТ или очень скоро после этого; топливо воспламеняется так же быстро, как и впрыск) , после рабочего хода выпускные клапаны открываются, тем самым значительно снижая давление и температуру газа сгорания и подготавливая цилиндр к продувке для продолжительности рабочего хода 103 °.
• Продувка начинается 32 ° позже, в НМТ-45 ° [135 °], и заканчивается в НМТ + 45 ° [225 °], для продувки продолжительностью 90 градусов; задержка на 32 ° при открытии продувочных отверстий (ограничение длины рабочего хода) и задержка на 16 ° после закрытия продувочных отверстий (тем самым инициируя такт сжатия) максимизируют эффективность продувки, тем самым максимизируя выходную мощность двигателя при минимизации расход топлива двигателя.
• К концу продувки все продукты сгорания вытесняются из цилиндра, и остается только «наддувочный воздух» (продувка может осуществляться с помощью воздуходувок Рутса для впуска наддувочного воздуха при температуре немного выше окружающей среды или собственного турбо-компрессора EMD, который действует как нагнетатель во время запуска и как турбонагнетатель в нормальных условиях эксплуатации, а также для подачи наддувочного воздуха при значительно превышении температуры окружающей среды, и который обеспечивает 50-процентное увеличение максимальной номинальной мощности по сравнению с двигателями с наддувом Рутса того же рабочего объема) .
• Ход сжатия начинается на 16 ° позже, при НМТ + 61 ° [241 °], для продолжительности хода сжатия 119 °.
• В двигателях с EFI насос-форсунка с электронным управлением по-прежнему приводится в действие механически; количество топлива, подаваемого в насос-форсунку плунжерного типа, контролируется блоком управления двигателем (в локомотивах, блоком управления локомотивом), а не традиционным регулятором Woodward PGE или эквивалентным регулятором двигателя, как с обычными насос-форсунками.

Специально для двухтактных двигателей GM ( 6-71 ) и связанных с ними дорожных / внедорожных / морских двухтактных двигателей:

• При этом используются те же основные соображения (двигатели GM / EMD 567 и GM / Detroit Diesel 6-71 были спроектированы и разработаны в одно и то же время и одной и той же командой инженеров и инженеров).
• В то время как некоторые двигатели EMD и Detroit Diesel используют турбонаддув, только такие двигатели EMD используют систему турбонаддува; в таких двигателях Detroit Diesel используется обычный турбокомпрессор, в некоторых случаях с промежуточным охлаждением, за которым следует обычный вентилятор Рутса, поскольку система турбокомпрессора была бы слишком дорогостоящей для этих очень дорогостоящих и высококонкурентных приложений.

Источник Источник Источник Источник http://carmend.ru/engine/izuchaem-dvuxtaktnyj-dizelnyj-dvigatel.html
Источник http://ru.qaz.wiki/wiki/Two-stroke_diesel_engine