Что происходит с топливом при сжатии в двигателе
Перейти к содержимому

Что происходит с топливом при сжатии в двигателе

  • автор:

Как работает дизельный двигатель

В данной статье описаны основные процессы, связанные с внутренним сгоранием топлива, рассказывается о четырёхтактном цикле, а также обо всех подсистемах благодаря которым происходит работа двигателя.

Содержание статьи

  1. Введение
  2. Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
  3. Система впрыска дизельного топлива
  4. Дизельное топливо
  5. Улучшение качества дизельного топлива и Биодизель
  6. Узнать больше
  7. Читайте также » Статьи про все типы двигателей

В данной статье описаны основные процессы, связанные с внутренним сгоранием топлива, рассказывается о четырёхтактном цикле, а также обо всех подсистемах, благодаря которым происходит работа двигателя.

История дизеля начинается с изобретения бензинового двигателя. В 1876г. Николаус Август Отто изобрел и запатентовал бензиновый двигатель. В основе работы его модели лежал четырехтактный цикл сгорания топлива, также известный как «Цикл Отто», который используется в большинстве современных автомобильных двигателей. На первых порах бензиновый двигатель не обладал большой эффективностью, как и его основные конкуренты, например, паровой двигатель. В таких двигателях лишь 10% топлива реально использовалось для движения автомобиля. Остальное же топливо производило бесполезное тепло.

В 1878г. на занятиях в Высшей политехнической школе в Германии (аналог инженерного колледжа) Рудольф Дизель узнал о низком КПД бензиновых и паровых двигателей. Эта проблема вдохновила его на создание более производительного двигателя. Спустя много лет, в 1892г. Дизель запатентовал одноименный «Мощный двигатель внутреннего сгорания».

Но если дизельные двигатели более эффективные, почему бензиновые более популярные? Представляя себе дизельный двигатель, Вы, скорее всего, подумаете об огромном грузовике, который извергает черный грязный дым и сильно шумит. Именно по этим причинам в США автомобилистам и не нравится дизель. Несмотря на то, что этот тип двигателя превосходно подходит для перевозки грузов на большие расстояния, дизельные автомобили редко покупают для повседневной езды. Однако прогресс не стоит на месте, и идет модернизация дизельного двигателя для уменьшения загрязнения атмосферы и снижения уровня шума.

Если Вы еще не знаете, то, скорее всего, Вам будет интересно сперва узнать, «Как работает автомобильный двигатель», чтобы иметь общее представление о процессе внутреннего сгорания топлива. Когда прочитаете, возвращайтесь на эту страницу и узнаете все о секретах работы дизельного двигателя и последних инновациях.

КПД 4,5-литрового двигателя Duramax V-8 на 25% выше по сравнению с бензиновыми, при этом выхлопы намного чище.

Рудольф Дизель, изобретатель дизельного двигателя.

Сравнение дизельных и бензиновых двигателей

По большому счету, дизельные и бензиновые двигатели имеют схожее устройство. И те, и другие являются двигателями внутреннего сгорания, преобразующие химическую энергию топлива в механическую. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх-вниз внутри цилиндров. Поршни соединяются с коленвалом, и их линейное движение преобразуется в круговое движение, которое необходимо для вращения колес.

Как дизельный, так и бензиновый типы двигателей преобразуют топливо в энергию посредством серии взрывов или сгораний. Основное различие дизельных и бензиновых двигателей состоит в том, как происходят эти взрывы. В бензиновых двигателях подаваемая смесь топлива и воздуха сжимается во время хода поршня и воспламеняется искрой свечи. В дизельном же двигателе сначала происходит сжатие воздуха, затем происходит подача топлива. Нагреваемый при сжатии воздух воспламеняет топливо.

Ниже представлена анимация, наглядно демонстрирующая цикл дизеля. Сравните с анимацией цикла бензинового двигателя для того, чтобы увидеть основные различия.

В дизельном двигателе, как и в бензиновом, используется четырехтактный цикл сгорания топлива. Четыре такта работы:

Такт впуска — Впускной клапан открывается, происходит впуск воздуха и движение поршня вниз. ­
Такт сжатия — Поршень движется вверх, сжимая воздух.
Рабочий такт — Как только поршень достигает верхней точки, происходит впуск и возгорание топлива, при этом поршень движется вниз.
Такт выпуска — Поршень снова движется вверх, выталкивая продукты сгорания через выпускной клапан.

Необходимо помнить, что в дизельных двигателях не используются свечи зажигания, т.к. происходит впуск и сжатие воздуха, затем впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск). В дизельном двигателе возгорание топлива происходит за счет тепла сжатого воздуха. В следующем разделе статьи представлен процесс впрыска дизельного топлива.

Система впрыска дизельного топлива

Существенным различием между дизельным и бензиновым двигателем является процесс впрыска топлива. В большинстве автомобильных двигателей используется впрыск во впускные каналы или карбюратор. При впрыске во впускные каналы, топливо поступает до начала такта впуска (вне цилиндра). В карбюраторе происходит смешивание воздуха и топлива до их попадания в цилиндр. Следовательно, в бензиновом двигателе топливо поступает в цилиндр в течение такта впуска, затем происходит сжатие. Степень сжатия смеси топливо-воздух определяет компрессию двигателя – если воздух слишком сильно сжать, смесь топливо-воздух самопроизвольно воспламеняется, вызывая детонацию. При этом происходит резкое повышение температуры, что может привести к повреждениям двигателя.

В дизельных двигателях используется система прямого впрыска топлива — дизельное топливо поступает непосредственно в цилиндр.

Дизельная форсунка является наиболее сложной деталью двигателя, которая претерпела многочисленные изменения. Расположение форсунки зависит от конкретного двигателя. Форсунка должна противостоять высокой температуре и давлению внутри цилиндра, распыляя при этом топливо. Равномерное распределение распыленного топлива в цилиндре также представляет собой сложную задачу, для этого на некоторых дизельных двигателях устанавливаются впускные клапаны, камеры предварительного сгорания и другие устройства, способствующие образованию вихревого потока воздуха для улучшения процесса сгорания топлива.

В некоторых дизельных двигателях используются свечи накаливания. В холодном двигателе процесс сжатия воздуха не всегда может обеспечить температуру, необходимую для воспламенения топлива. Свеча накаливания представляет собой электрически нагреваемую проволоку (аналогичные проволоки используются в тостерах), которая повышает температуру камеры сгорания, что способствует запуску даже холодного двигателя. По словам высококвалифицированного специалиста по тяжелому оборудованию Клэя Бротертора:

Все функции современных дизельных двигателей контролируются электронной системой управления, которая представляет собой блок датчиков для измерения всех показателей, от оборотов двигателя, температуры масла и охлаждающей жидкости до точного положения поршня (верхней мертвой точки). Свечи накаливания редко используются в больших двигателях. Электронная система управления отслеживает температуру окружающего воздуха, задерживая запуск двигателя в холодную погоду. При этом впрыск топлива происходит позже, чем обычно. Воздух в цилиндре сжимается сильнее, создавая больше тепла, что способствует запуску.
В небольших двигателях и двигателях без сложной электронной системы управления используются свечи накаливания для решения проблемы холодного запуска.

Необходимо помнить, что механическая конструкция не является единственным отличием дизельного двигателя от бензинового. Само топливо также отличается.

Дизельное топливо

Сырая нефть является естественным природным образованием. В процессе переработки нефти может быть получено несколько видов топлива, включая бензин, авиационное топливо, керосин и, конечно же, дизель.

Если сравнить бензиновое и дизельное топливо, можно легко найти отличия. Они имеют разный запах. Дизельное топливо более тяжелое и маслянистое. Дизель испаряется значительно медленнее бензина – его точка кипения значительно выше, чем у воды. Дизель напоминает жидкое масло.

Испарение дизеля происходит медленнее, т.к. он тяжелее. Он содержит больше атомов углерода в более длинных цепочках, чем бензин (цепочка бензина C9H20, тогда как у дизеля уже C14H30). Для производства дизеля требуется меньше очистки, поэтому он дешевле бензина. Однако с 2004г. спрос на дизельное топливо увеличился по нескольким причинам, включая активное развитие промышленности и строительства в Китае и США [Источник: Управление по энергетической информации министерства энергетики США].

Энергетическая плотность дизеля значительно выше, чем у бензина. В среднем, 1 галлон (3,8 л) дизельного топлива содержит 155×10 6 Дж (147000 БТЕ), в то время как 1 галлон бензина содержит123×10 6 Дж (125000 БТЕ).

Энергетическая плотность и эффективность дизельных двигателей объясняют экономный расход топлива, по сравнению с аналогичными бензиновыми двигателями.

Дизельное топливо используется в различных сферах деятельности. Помимо грузовиков, несущихся по шоссе, оно также незаменимо в лодках, автобусах, поездах, кранах, фермерском хозяйстве, автомобилях аварийно-спасательных служб и силовых генераторах. Дизель настолько важен для экономики, что без него промышленность и сельское хозяйство мгновенно пострадали бы из-за больших инвестиций в альтернативное топливо с низкой мощностью и эффективностью. Около 94 % грузоперевозок в поездах, фурах и на кораблях зависят от дизеля.

Что касается вопросов экологии, у дизельного топлива есть свои преимущества и недостатки. Среди преимуществ следует отметить тот факт, что дизель выпускает незначительное количество угарного, углекислого газов и углеводородов, которые способствуют глобальному потеплению. К недостаткам можно отнести высокое количество выделяемых азотных соединений и сажи, которые становятся причиной кислотных дождей, смога и плохого самочувствия. На следующей странице представлена информация о последних разработках по устранению недостатков дизеля.

Улучшение качества дизельного топлива и Биодизель

Во время нефтяного кризиса 1970-х гг., автомобильные компании Европы начали рекламировать дизельные двигатели для коммерческого транспорта как альтернативу бензиновым. Те, кто попробовал перейти на дизельные двигатели, были разочарованы — двигатели работали очень громко, возвращаясь домой, водители обнаруживали, что автомобили полностью покрыты сажей, из-за которой в крупных городах образовывался смог.

Однако за последние 30-40 лет были значительно улучшены показатели двигателей и чистота топлива. Прямой впрыск топлива контролируется сложными компьютерами, благодаря чему увеличивается КПД двигателей, снижается количество вредных выбросов. Высокоочищенный дизель, такой как топливо со сверхнизким содержанием серы, позволяет уменьшить количество вредных выбросов и выйти на уровень экологически чистого топлива. Среди других технологий следует отметить сажеуловитель с постоянной регенерацией, в котором используются фильтры и каталитический нейтрализатор отработавших газов. Происходит сжигание сажи и снижение выбросов угарного газа и углеводородов до 90% [Источник: Форум дизельных технологий]. Благодаря постоянному ужесточению экологических стандартов топлива, Европейских Союз подталкивает автомобильную промышленность к решению вопроса снижения выбросов.

Скорее всего, все слышали о биодизеле. Отличается ли он от обычного дизеля? Биодизель является альтернативным топливом или присадкой для дизельных двигателей, использование которых не предполагает значительных изменений конструкции двигателя. Биодизель не является продуктом переработки нефти, он получается из растительных масел или животных жиров после химического изменения. (Интересный факт: Рудольф Дизель изначально планировал использования масла семян овощей в качестве топлива для своего изобретения.) Биодизель добавляют в обычный дизель или используют в качестве отдельного топлива.

Что происходит с топливом при сжатии в двигателе

Выделенный текст с ошибкой

Комментарий

Контактные данные

Разработка сайта BSV-STUDIO

© 2012-2024 ООО «НефтьРегион»
Нашли ошибку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter

Хотите получать уведомления
об изменении цен на топливо?

Тогда подпишитесь на рассылку уведомлений, выберите интересующие регионы и получайте письма в момент изменения цен!

Для корректной работы портала и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с порталом, Вы разрешаете использование cookie — файлов. Вы всегда можете отключить их в настройках Вашего браузера. ОК! ПОНЯТНО!

Степень сжатия

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление создаваемое поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление достигается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

02:20 22.08.2009

Работа дизельного двигателя

Cгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия — все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия. Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем и объем двигателя не меняется.

Новости

Как выбрать правильные EVA коврики?

На рынке можно встретить разные варианты ковриков для авто: резиновые, ворсовые, кожаные и ЕВА коврики.

Подпятник: зачем нужен, как выбрать и правильно установить?

Коврики прослужат вам гораздо дольше, если защитить их заранее. Часто автомобилисты сталкиваются с проблемой износа покрытия именно в зоне расположения педалей, где пятка часто соприкасается с полом. Чтобы сохранить вид ковриков как можно дольше, а вождение сделать комфортным, советуем присмотреться к подпятнику.

Токийское мотор-шоу впервые за 67 лет отменили из-за ковида

Знаменитая выставка Tokyo Motor Show была отменена из-за пандемии. С 1954-го она открывалась раз в два года, чередуясь с тюнинг-слётом Tokyo Auto Salon.

«Акула» от GTO Engineering Squalo рассекретила новые подробности

GTO Engineering готово поделиться некоторыми подробностями своего нового суперкара. Теперь у нас есть возможность оценить экстерьер, который хоть и представлен на рендерах, корректировкам подвергаться уже не будет.

Theon Design HK002 – «высочайшие стандарты Porsche»

При взгляде на новую модель кажется, что перед нами детище фирмы Singer, но нет. Модель HK002 построена мастерской Theon Design.

Что получил обновлённый Volkswagen Polo?

Volkswagen Polo радует поклонников уже 50 лет, но нельзя не согласиться, что это не самый яркий автомобиль. Однако это не помешало успеху — с 1975 года по миру разошлось свыше 18 млн хэтчбеков и универсалов Polo.

Чем отличается ОСАГО от КАСКО? Что такое Е-ОСАГО?

Такие понятия, как КАСКО и ОСАГО, могут поставить начинающих автомобилистов в затруднительное положение. Хотя это одна из главных необходимостей на дороге. Что это? Как оформлять? От чего зависит цена?

Электрокроссовер Cadillac Lyriq был представлен 21 апреля как серийная модель с завода в Спринг-Хилле, штат Теннесси. Начальная цена — 4,6 млн рублей

Мерседесы и Фольксвагены отозвали для доработок

Неприятные новости: у Mercedes-AMG GT потребовали замены крышки ступиц колёс со звездой Mercedes. У пяти Мерседесов GLE и GLS, проданных в 2019–2020 гг., необходимо проверить и при необходимости заменить шины Continental.

Стала известна цена в рублях на Lexus LS

Обновленный седан Lexus LS прибыл в Россию с прежними, но модернизированными агрегатами. Версия LS 350 оснащена атмосферником V6 3.5 (316 л.с., 380 Н•м) и задним приводом, полноприводная модификация LS 500 снабжена битурбошестёркой 3.5 (422 л.с., 600 Н•м).

Volkswagen ID.4 получил статус «Всемирного автомобиля года»

Volkswagen ID.4 стал первым электрокаром, названным «Всемирным автомобилем года». Жюри присудило автомобилю 798 баллов. На втором месте расположился электрокар Honda e (742), а на третьем — «европейский автомобиль года» Toyota Yaris (732).

Mitsubishi Airtrek вступит в продажу в этом году

С электрокарами у Mitsubishi пока негусто. С момента выпуска Mitsubishi i-MiEV 2009 года ничего внушительного не появилось.

Ретрокар и электрический кроссовер от ORA

Автомобиль бренда Ora, выступавший под обозначением Conceptcat, получил имя Lightning Cat. А компанию ему на выставке составили ретрокар, назвавшийся Punk Cat и паркетник Big Cat.

Премьера обновлённого Volkswagen Polo: что нас ждет?

Известнейший хэтчбек Volkswagen Polo шестого поколения, появившийся в 2017 году, успел с тех пор обзавестись версиями GTI и GTS, а также собратом с кузовом седан, получившим собственное имя Virtus.

Более быстрые и полноприводные: BMW M3 и M4 выйдут на рынок в июле

Мы отлично помним дебют BMW M3 и M4 G-серии, и что тогда было объявлено, что они впервые в своей истории получат полный привод. Но только сейчас компания подготовила автомобили к серийному производству.

Mercedes-Benz C-класса L «уделал» Е-класс

Специально для Китая Mercedes создает самые разные модификации. Прошлый C-класс в Китае продавался в версии «лонг». И, конечно, «пятый» Mercedes-Benz C-класса тоже был «растянут»: в Шанхае дебютировал новый C-класс L.

Nissan X-Trail ожидается в России к концу 2022 года

В Шанхае состоялась долгожданная премьера кроссовера Nissan X-Trail четвёртого поколения T33, который появится в Европе летом 2022 года, а чуть позже и у нас. Внешне и в салоне новая модель очевидно повторяет американский Nissan Rogue, продающийся с октября 2020-го и успевший пройти краш-тесты.

Начало продаж Jeep Wrangler 80th Anniversary в России намечено на май

Звездный внедорожник Jeep Wrangler 80th Anniversary появился на российском рынке с ценой от 5 365 000 рублей. Кузов авто четырёхдверный. Использует турбочетвёрку 2.0 (272 л.с., 400 Н•м) с системой start/stop, восьмиступенчатый «автомат» и полный привод.

Субсидии от государства: на что пойдут?

Невероятно, но факт: государство на сей раз предлагает не новые штрафы, а субсидии для поддержки российского автопрома. Напомним, что в него входят десятки заводов, два их которых производят иномарки.

Николя Мор возглавил Renault в России и СНГ

Генеральным директором группы Renault по операциям в России и странах СНГ станет француз Николя Мор, руководивший АвтоВАЗом в 2016–2018 годах, а после работавший старшим вице-президентом Renault по Евразии.

Новый и современный медиацентр EnjoY Pro в Lada

АвтоВАЗ еще в марте объявил о создании новой мультимедийной системы Lada EnjoY Pro, оборудованной восьмидюймовым сенсорным дисплеем с IPS-матрицей.

«Зеленый» седан BYD Qin Plus EV с тремя батареями на выбор

На днях компания BYD заявила, что теперь все её электрокары будут комплектоваться безопасными литий-железо-фосфатными батареями Blade.

Пикапы Ford Ranger Stormtrak и Wolftrak предложили Европе

Пикап Ford Ranger собирает вокруг себя необычные версии. Сегодня европейское отделение Форда представило сразу две: Ranger Stormtrak и Ranger Wolftrak.

Готовится выпуск нового электрокроссовера Nissan

Электрические кроссоверы снискали популярность в Европе. За 2020 год было продано 47 796 Hyundai Kona Electric, а Kia Niro EV — 31 019. Активно покупают Peugeot e-2008.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *