|
|
Двигатель с воспламенением от сжатия
Рабочий цикл
История
Двигатель такого типа часто называется дизелем; это название
он получил по имени немецкого инженера, доктора Рудольфа
Дизеля, который в 1892 году получил патент (N37241) на
двигатель, зажигание жидкого топлива или угольной пыли в
котором происходит от действия тепла, выделяющегося во время
сжатия. Топливо вдувается в цилиндр давлением воздуха в
конце такта. Благодаря такой конструкции, которая была
успешно реализована в изготовленном через пять лет
двигателе, удалось получить более высокий термический КПД и
меньший расход топлива, при использовании большей степени
сжатия, чем та, которая используется в двигателях с искровым
зажиганием. В то время у обычных двигателей происходило
преждевременное зажигание (зажигание до появления искры),
когда степень сжатия достигала определенного значения.
Многие авторы не признают Дизеля изобретателем двигателя,
являющегося предшественником современного двигателя с
воспламенением от сжатия. Они утверждают, что патент №7146,
выданный в 1890 году британскому инженеру Герберту
Экройд-Стюарту и коммерчески реализованный двумя годами
позже, описывает все основные принципы современного
дизельного двигателя. Этот патент, явившийся результатом
практической исследовательской работы над двигателями с
низкой степенью сжатия, описывает впуск и сжатие воздуха, а
также синхронный впрыск топлива при помощи насоса.
Чтобы избежать споров по поводу приоритета, часто
используется термин двигатель с воспламенением от сжатия (CI
— Compression Ignition).
Четырехтактный рабочий цикл
Во многом работа такого двигателя похожа на работу обычного
четырехтактного двигателя с искровым зажиганием; оба этих
двигателя совершают свои четыре такта за поворот коленчатого
вала на 720 градусов, то есть на два оборота, этими четырьмя
тактами являются — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
На рис. 28.1 изображена последовательность работы, а также
главные конструктивные отличия дизеля от двигателя с
искровым зажиганием, то есть отсутствие карбюратора и
нахождение на месте свечи зажигания форсунки для подачи
топлива в камеру сгорания под высоким давлением.
Еще одно различие, которое нельзя
показать на рисунке, заключается
в различной степени сжатия, которое гораздо выше у
дизельного двигателя. Дизельные двигатели могут иметь
степень сжатия в диапазоне от 11 до 26, тогда как у
двигателей с искровым зажиганием эта величина редко бывает
больше чем 10.
Последовательность работы дизельного двигателя следующая:
Впуск
При опускании поршня увеличивается объем камеры цилиндра, а
давление понижается. Атмосферное давление нагнетает воздух в
цилиндр через открытый впускной канал.
Сжатие (компрессия)
Оба клапана закрыты, вследствие чего при подъеме поршня
воздух сжимается и увеличивается его температура. При
степени сжатия 14 конечная температура и давление будут 650
°С и 3,5 мН/м2, соответственно.
Рабочий ход
Непосредственно перед ВМТ топливо, имеющее температуру
самовоспламенения 400 °С, через форсунку впрыскивается в
цилиндр под большим давлением, приблизительно 175 бар или
17,2 мН/м2 (175 атмосфер), при помощи насоса плун жерного
типа. После небольшой задержки топливо начинает гореть и
высвобождает теплоту, которая поднимает давление до 6,2
мН/м2, обеспечивая усилие, необходимое для выполнения
рабочего хода. Мощность управляется временем впрыска, то
есть количеством впрыскиваемого топлива.
Выпуск
Когда поршень достигает конца рабочего хода, открывается
выпускной канал. Поднимающийся поршень выдавливает
отработанные газы и готовится к новому циклу работы.
(Указанные температуры и давления являются приблизительными
и приведены только для указания порядка, хотя у разных
двигателей эти величины могут быть различными).
назад
>> |
|
