Давление в цилиндре дизельного двигателя при воспламенении

Дизельный двигатель является одним из наиболее широко используемых двигателей в мире, особенно в транспортной индустрии и в сельском хозяйстве. Его принцип действия основан на самовоспламенении топлива в цилиндре двигателя благодаря высокому давлению воздуха внутри. В этой статье мы рассмотрим, как работает давление в цилиндре дизельного двигателя при воспламенении.

В цилиндре дизельного двигателя происходит сжатие воздуха до очень высокого давления, достигающего 10-20 атмосфер. Затем в цилиндр подается топливо, которое распыляется на очень мелкие капли, благодаря чему его поверхность увеличивается. В результате топливо смешивается с высоким давлением воздуха в цилиндре и начинает гореть (самовоспламеняться).

Этот процесс сжатия воздуха, распыления топлива и самовоспламенения называется дизельным циклом. В результате горения топлива создается высокое давление, которое приводит в движение поршень, а дальше — вала коленчатого механизма, который приводит в движение механизмы, подключенные к двигателю, — это крутящий момент, позволяющий двигаться любому транспорту.

Важной особенностью дизельного двигателя является то, что он может работать на более низкокачественном топливе, чем, например, бензиновый двигатель. Он более экономичен и менее склонен к перегреву. Но в то же время, управление процессом сжатия воздуха, распыления топлива и самовоспламенения относительно сложно, и требует точности и регулярности в обслуживании двигателя.

Принцип работы дизельного двигателя

Как это работает?

Дизельный двигатель работает по принципу самовоспламенения. Главное отличие этого типа двигателя от бензиновых двигателей заключается в способе нанесения зажигания. В дизельных двигателях зажигание происходит за счет сжатия воздуха в цилиндрах, когда топливо подается в цилиндр в момент максимального сжатия. Вначале топливо разбрызгивается в форме тончайших капель, после чего оно самовоспламеняется от высокой температуры воздуха в цилиндре.

Как происходит цикл работы дизельного двигателя?

Цикл работы дизельного двигателя состоит из четырех фаз: всасывание, сжатие, работа и выпуск. В фазе всасывания поршень движется вниз, создавая пространство для входа воздуха в цилиндр. Затем, в фазе сжатия, поршень движется вверх и сжимает воздух, повышая его давление. После этого, в фазе работы, форсунки подают топливо в цилиндр, которое самовоспламеняется и расширяется, выталкивая поршень вниз и создавая энергию движения. Наконец, в фазе выпуска, отработавшие газы выводятся из цилиндра через выхлопную систему.

Какие основные элементы дизельного двигателя?

Основные элементы дизельного двигателя включают в себя: блок цилиндров, поршень, кривошипно-шатунный механизм, клапанную систему, топливную систему, электрическую систему, систему смазки и систему охлаждения.

• Блок цилиндров — это основной элемент двигателя, в котором расположены цилиндры, где происходит сжатие воздуха и зажигание топлива;
• Поршень — это деталь, которая двигается в цилиндре, принимая воздух и топливо, содержащиеся в нем;
• Кривошипно-шатунный механизм — механизм, который переносит движение поршня на вал;
• Клапанная система — система, которая отвечает за вход и выход воздуха в цилиндр;
• Топливная система — система, которая отвечает за подачу топлива в цилиндр в момент сжатия;
• Электрическая система — система, которая отвечает за запуск и поддержание работы двигателя;
• Система смазки — система, которая обеспечивает смазку деталей двигателя для уменьшения трения;
• Система охлаждения — система, которая отвечает за охлаждение двигателя, чтобы избежать перегревания.

Функция топливной системы в создании давления

Насос высокого давления

Главным элементом топливной системы дизельного двигателя является насос высокого давления. Он отвечает за создание нужного уровня давления в системе, который позволяет топливу попасть в цилиндр при воспламенении.

Насос высокого давления работает по принципу давления на поршень, который отводит топливо в систему. Он может быть электронным или механическим, но в любом случае должен обеспечивать достаточную мощность, чтобы создавать давление в топливной системе.

Форсунки

После того, как насос высокого давления создает определенный уровень давления, топливо направляется в форсунку. Форсунки отвечают за распыление топлива в цилиндре, чтобы оно смешалось с воздухом и могло воспламениться.

Форсунки работают по принципу быстрого открытия и закрытия, чтобы обеспечить точное распыление топлива в нужный момент. Они имеют достаточно мощную струю, чтобы противостоять высоким давлениям в системе и обеспечить надежную работу двигателя.

Система топливных шлангов

Все компоненты топливной системы соединены между собой топливными шлангами. Они отвечают за подачу топлива от насоса высокого давления к форсункам.

Шланги должны быть изготовлены из достаточно прочных материалов, чтобы выдержать давление в системе и не протечь топливо. Они должны также быть достаточно гибкими, чтобы обеспечить удобство монтажа и диагностики топливной системы.

Этапы горения в цилиндре двигателя

Предварительное смешивание топлива и воздуха

Перед горением топливо должно быть смешано с воздухом в определенных пропорциях. Этот процесс называется предварительным смешиванием и происходит во впускной трубе двигателя. Смесь должна быть достаточно богатой, чтобы гарантировать полное горение топлива в цилиндре двигателя.

Воспламенение смеси

После предварительного смешивания топлива и воздуха смесь попадает в цилиндр двигателя. Затем происходит воспламенение, которое приводит к началу процесса горения. Воспламенение происходит за счет комбинации тепла и давления.

Расширение газа

После воспламенения смеси в цилиндре двигателя происходит быстрое расширение газа. Это приводит к увеличению давления в цилиндре и движению поршня вниз. Энергия, выделяющаяся в результате горения топлива, используется для приведения в движение поршня и последующего преобразования этой энергии в механическую работу.

Выпуск отработавших газов

После того, как цилиндр двигателя прошел все этапы горения, поршень двигается вверх и выталкивает отработанные газы из цилиндра. Газы попадают в выпускную систему, где происходит их дальнейшая обработка и очистка перед выпуском в атмосферу.

Общий процесс горения в цилиндре двигателя очень сложный и зависит от многих факторов, включая техническое состояние двигателя, качество топлива и настройки соотношения топлива и воздуха.

Физический процесс формирования давления

Воздух давит топливо

Основным принципом работы дизельного двигателя является сжатие воздуха в цилиндре, после чего топливо впрыскивается в нескольких шагах. При контакте с нагретым воздухом, топливо автоматически воспламеняется и происходит взрыв, который дает энергию для работы двигателя.

Сжатый воздух заполняет весь объем цилиндра и давит на топливо, которое было впрыскнуто внутрь цилиндра. В результате этого давления происходит избыточное сжатие топлива и его смеси с воздухом. Данное явление и приводит к тому, что при вспышке топлива происходит быстрый рост давления в цилиндре.

Пути распространения давления

Формирование давления при взрыве топливной смеси происходит довольно быстро и распространяется по всему объему цилиндра. Это давление действует на поршень, который движется по внутренним поверхностям цилиндра и превращает тепловую энергию в механическую.

Существует множество факторов, которые могут сказаться на формировании давления в цилиндре. Среди них можно выделить: качество топлива, давление в топливной системе, температуру сжатого воздуха, состояние поршня и многие другие параметры. Каждый из них может повлиять не только на формирование давления, но и на работу двигателя в целом.

Как контролировать давление в цилиндре

Методы контроля давления

Для контроля давления в цилиндре дизельного двигателя можно использовать несколько методов:

• Установка манометра на поршневой компрессор.
• Установка датчика давления на цилиндр.
• Использование скважин в поршне для измерения давления.

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, но все они позволяют получить точную информацию о давлении в цилиндре.

Значение контроля давления в цилиндре

Контроль давления в цилиндре является важным этапом при эксплуатации дизельного двигателя. Он позволяет контролировать работу двигателя, определять наличие неисправностей и предотвращать последствия, которые могут привести к поломке элементов системы.

При низком давлении в цилиндре может наблюдаться низкая мощность двигателя, неустойчивый ход и проблемы с запуском. При высоком давлении увеличивается нагрузка на элементы стискающих колец и их быстрый износ, а также увеличивается риск повреждения поршня и цилиндра.

Поэтому контроль давления в цилиндре необходим для сохранения рабочей способности дизельного двигателя и продления его срока эксплуатации.

Видео:

Процесс горения в дизельном двигателе. Часть 1

Процесс горения в дизельном двигателе. Часть 1 by GRUNBAUM 4 years ago 12 minutes, 44 seconds 34,883 views