Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

На сегодняшний день все авомобили, включая автомобили с гибридным двигателем приводятся в движение с помощью двигателей внутреннего сгорания (ДВС) той или иной конструкции.

В свою очередь все ДВС являются тепловыми двигателями, в которых работа, в конечном итоге, производится так называемым рабочим телом. Что же такое, это самое рабочее тело, и каким образом оно заставляет двигаться автомобиль?

Проведите дома простейший опыт.

  1. Возьмите пустую пластиковую бутылку из под минеральной воды, снимите с неё крышку и поместите в морозильную камеру холодильника на 20-30 минут.
  2. Затем прямо в морозильной камере осторожно, что бы не деформировать бутылку плотно закройте её крышкой и извлеките из холодильника.
  3. Поместите закрытую бутылку на прогретый солнцем подоконник.
  4. Подождите, пока бутылка прогреется до температуры окружающей среды, после чего возьмите её в руки.

Вы с удивлением обнаружите, что бутылка стала значительно жестче, т.е. в ней появилось давление.

Но откуда? Вы туда ничего не помещали, не накачивали ее насосом и, тем не менее, что-то внутри бутылки начало производить работу. Вот это "что-то" и называется рабочим телом, которым в данном случае является обычный воздух, изменивший свою температуру от -20°С до +30°С, т.е. на каких-то 50°С.

Абсолютно аналогичный принцип действует и в двигателе внутреннего сгорания, но поскольку двигатель должен производить гораздо большую работу, рабочее тело в нем делают двухкомпонентным, и называется оно воздушно-топливная смесь.

При этом работу производит не само по себе топливо, а разогретый до очень высокой температуры в процессе сгорания топлива воздух, точнее то, что от него осталось после выгорания кислорода.

диаграмма работы двигателя внутреннего сгорания

Впрочем, давайте рассмотрим этот процесс по подробнее и попытаемся найти ответ на наиболее распространенные вопросы:

И так, приступим.

В чем же состоит основное отличие дизельного двигателя от бензинового?

На эту тему написано много. И про то, что дизель тяжелее, и что сложнее, и что больше дымит, но нигде не упоминается о том, что дизельное топливо и бензин, в силу своих различных физико-химических свойств, подаются в цилиндры двигателя и сгорают по-разному, а следовательно и работу рабочее тело в дизельном двигателе совершает несколько иначе нежели в бензиновом.

Особенно хорошо это видно на диаграмме сравнения процессов сгорания в дизельном и бензиновом двигателях.

Диаграммы взяты из официального учебника по автомобилестроению и для удобства сравнения отображены вместе на одном графике. По горизонтальной оси Х откладываются углы поворота коленвала, 0° = ВМТ. По вертикальной оси Y - давление в цилиндре в кг/см^(2).

Бензиновый двигатель

Процесс сгорания топлива в бензиновом двигателе происходит в два периода:

I период - носит название период образования очага горения, или период задержки воспламенения и располагается на диаграмме бензинового двигателя между точками А и В .

В точке А топливно-воздушная смесь в процессе сжатия до примерно 10 кг/см^(2) приобретает температуру 200-300°С. В этот момент происходит воспламенение смеси от свечи зажигания, которое длится до точки В .

II период - называется периодом видимого сгорания или периодом распространения пламени и занимает участок диаграммы между точками В и С .

В этот период пламя распространяется со скоростью 25 - 40 м/сек, температура рабочего тела стремительно увеличивается и в районе точки С может достигать 2000°С, а давление превышает 30 кг/см^(2).

Поршень под давлением рабочего тела начинает двигаться вниз, при этом объём увеличивается, а давление и температура снижаются.

На этом процесс работы заканчивается.

Все ДВС работающие на бензине имеют одно ограничение. Скорость нарастания давления у бензиновых двигателей не должна превышать (в зависимости от конструкции) примерно 2,5 кг/см^(2) на 1° поворота коленвала.

При превышении этого значения резко возрастают нагрузки на кривошипно-шатунный механизм, появляется повышенная вибрация, что приводит к быстрому износу и выходу из строя двигателя.

Именно по этой причине бензиновый двигатель не может иметь "дизельную" конструкцию (высокую степень сжатия, подачу топлива под высоким давлением) и, соответственно, дизельный двигатель не может работать на бензине.

Дизельный двигатель

В отличие от бензинового, в дизельном двигателе сгорание топливовоздушной смеси происходит в течении трёх периодов.

I период - носит название период образования зон сгорания, или, по аналогии с бензиновым двигателем, период задержки воспламенения и располагается на диаграмме дизельного двигателя между точками А и В .

В точке А воздух в процессе сжатия до примерно 30 кг/см^(2) приобретает температуру 600-700°С. В этот момент начинается впрыск холодного дизельного топлива, которое смешиваясь с раскалённым воздухом начинает разогреваться и формировать зоны сгорания теперь уже топливовоздушной смеси.

В точке В температура топливовоздушной смеси достигает температуры самовоспламенения дизтоплива (250-350°С), происходит возгорание смеси и начинается второй период сгорания.

II период - называется периодом распространения пламени по объему сгорания или периодом быстрого сгорания и находится между точками В и С .

В процессе второго периода давление и температура стремительно растут и в точке С температура достигает 1800-2100°С, а давление повышается до 70 кг/см^(2)

При этом на протяжении всего второго периода в цилиндр продолжает поступать свежее топливо. Таким образом процесс горения поддерживается и после точки С наступает третий период сгорания.

III период - называется периодом медленного сгорания и находится между точками С и D .

В течении третьего периода подача дизтоплива прекращается и, так как поршень движется вниз, а объём увеличивается, скорость сгорания начинает падать. Тем не менее, догорающее топливо продолжает разогревать рабочее тело и, таким образом, поддерживать давление оказываемое им на поршень, как бы додавливая его вниз.

Наличие третьего периода, да и вообще весь характер сгорания топлива в дизельном двигателе, позволяют выработать более высокий крутящий момент по сравнению с бензиновым. Однако это имеет и негативные последствия. Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты - топливо не будет успевать сгорать.

Кроме того дизеля так же как и бензиновые двигатели имеют ограничение по нарастанию давления, которое не должно превышать 4–6 кг/см^(2) на 1° поворота коленвала.

Что касается мощности, то если посмотреть "Таблицу технических характеристик автомобилей", которую можно , Вы увидете странную картину: бензиновые двигателя имеют большую мощность чем аналогичные по объему дизельные.

На самом деле это не так по той простой причине, что максимальная мощность бензиновых двигателей рассчитывается для оборотов практически не достижимых для дизеля.

При одинаковом же числе оборотов, допустим 1500 об/мин, дизель будет иметь большую мощность, чем аналогичный по объёму бензиновый двигатель при таких же оборотах потому что крутящий момент у него выше.

И так мы ответили на вопросы:

Остался ещё один вопрос:

Что лучше - бензиновый двигатель или дизельный?

Это зависит от того с какой точки зрения на это смотреть. С инженерно-технической конечно дизель лучше, так как имеет более высокий коэффициент полезного действия (КПД) равный 0,26–0,38, против 0,22–0,28 у бензиновых двигателей.

Иными словами 26-38% выработанной при сгорании дизельного топлива энергии затрачивается на создание полезной работы и как следствие понижается расход топлива. У бензиновых двигателей этот показатель значительно ниже, а расход соответственно выше.

А вот с потребительской точки зрения все не так однозначно.

Следует помнить, что изначально дизельный двигатель был разработан и применялся как низкооборотистый, низкоскоростной, тяговый двигатель для тяжело нагруженных машин, как то: тракторов, грузовиков, вездеходов, экскаваторов и т.д., был прост, надёжен и неприхотлив к качеству дешёвого топлива и не дорог в эксплуатации.

Применение дизельных двигателей на легковых автомобилях по сути дела является попыткой применения на высокоскоростном автомобиле абсолютно неподходящего для этих целей двигателя, что очень смахивает на попыку впрячь в одну телегу "Коня и трепетную Лань". Для этого его пришлось адаптировать к соответствующим требованиям, но в результате адаптации он потерял почти все свои преимущества перечисленные выше и стал сложным, дорогим в обслуживании и ремонте и очень требовательным к качеству топлива и масла.

Осталась только экономия на расходе топлива, которая полностью нивелируется расходами на ремонт и эксплуатацию.

Ну и последний чисто мещанско-обывательский аргумент. Случайно попавший в салон или вылившийся из канистры в багажнике бензин через 30-40 минут испаряется не оставив ни следа ни запаха. Дизтопливо же случайно попавшее в салон - равносильно катастрофе.




Главная сайта || Образцовая характеристика в военкомат || Заработок - Бизнес, подработка || Профессии || Работа на дому || Cтатьи о работе и трудоустройстве || Sovet || Sovet1 || Sovet2 || Sovet3 || Sovet4 || Sovet5 || Sovet6 || Sovet7 || Работа, бизнес и предпринимательство. Часть 1 || Работа, бизнес и предпринимательство. Часть 2 || Работа, бизнес и предпринимательство. Часть 3 || Должностные инструкции и Статьи о работе. Часть 1 || Должностные инструкции и Статьи о работе. Часть 2 || Должностные инструкции и Статьи о работе. Часть 3 || Avto || Avto1 || Avto2 || Moto || Moto1 || Moto 3 ||

Домашний бизнес: Часть 1 || Часть 2 || Часть 3 || Часть 4 ||

Статьи для Мужчин и Женщин || Статьи о красоте, здоровье и сексе || Женская красота и здоровье || Статьи о работе, красоте, здоровье и домашних животных || Статьи о красоте, моде, здоровье || Статьи о сексе, сексуальности и красоте женщин || Знакомства и интимные отношения современных Мужчин и Женщин || Современный секс, красота и здоровье ||

Яндекс.Метрика facebook    twitter    vk

2