Дизель какая должна быть температура двигателя

Главная » Дизель » Рабочая температура дизельного двигателя — контроль и прогрев 489

Здравствуйте дорогие друзья, в наше время современные дизельные двигатели с быстрым прогревом рабочей температуры, все больше и больше завоевывают популярность.

До того как приступить к рассмотрению каких бы то ни было определенных параметров, необходимо иметь представление что вообще такое дизельный мотор. В 1824 году впервые была выдвинута теория, что тело можно разогреть до нужной температуры, если подвергнуть его изменению объема. Иначе говоря – применить стремительное сжатие.

На практике это было применено лишь через несколько десятилетий. Первый дизельный моторный агрегат увидел свет в 1897 году. Он был разработан инженером из Германии Рудольфом Дизелем. Работы такого двигателя основывается на том, что распыленное топливо, взаимодействуя с воздухом (разогретого в результате сжатия) самовоспламеняется. Сегодня дизельные двигатели используются на только в автомобилях, и сельхоз технике, они так же нашли свое место в танковом и судовом строении.

Особенности дизельного двигателя

Данный тип двигателя был изобретен еще в 1824 году французским ученым-физиком, который выдвинул теорию о том, что, изменяя объем тела, можно его нагревать, то есть произвести стремительное сжатие.

Практическое применение данная гипотеза нашла только через 70 лет. Именно тогда был выпущен первый дизельный двигатель. Его принцип работы заключается в следующем: происходит самовоспламенение впрыснутого топлива, которое взаимодействует с воздухом в процессе сжатия.

Дизельный двигатель находит обширную область применения, начиная с легковых автомобилей, с/х техники и заканчивая военной техникой (танки, морские судна).

Особенности

Основной предпосылкой горения дизельного топлива в горелке, температура которой регулируется извне, является его уникальный способ высвобождения химической энергии, в нем запасенной. Чтобы выполнить этот процесс, кислород должен быть доступным для него, чтобы облегчить возгорание. Одним из наиболее важных аспектов этого процесса является смешивание горючего и воздуха, которое часто называют приготовлением смеси.

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

Как и все остальные двигатели, дизельный имеет ряд как положительных, так и негативных сторон. Основные достоинства:

Во-первых, дизельные моторы могут потреблять любое горючее, поэтому к нему не предъявляют серьезных требований.
Во-вторых, чем больше масса и концентрация углеродных атомов, тем больше теплотворная способность движка и его эффективность.
В-третьих, транспортные средства с дизельными моторами более отзывчивые из-за высокого значения крутящего момента при малых оборотах. Поэтому владельцы спортивных быстрых машин предпочитают именно дизельный вариант двигателя.
В-четвертых, содержание углекислого газа в выхлопах на порядок ниже, чем у аналогичных бензиновых.
В-пятых, дизельный двигатель является более экономичным, так как стоимость солярки меньше стоимости бензина.

Несмотря на столь внушительный список достоинств, дизельный двигатель имеет также ряд недостатков:

Во-первых, стоимость дизельного двигателя выше стоимости бензинового, так как из-за возникающей во время эксплуатации высокой механической напряженности детали должны быть качественными и прочными.
Во-вторых, мощность бензиновых моторов превышает мощность дизельных.
В-третьих, зимой вероятность застывания дизельного топлива больше, чем бензина.
В-четвертых, эксплуатация дизельного мотора должна быть предельно внимательной и аккуратной, так как, если не ухаживать за ним, то придется проводить ремонтные работы, которые будут стоить немалых денег.

Содержание

1 Принципы функционирования дизельного мотора, положительные и отрицательные черты. 1.1 Рассмотрим характерные особенности некоторых составляющих двигательной системы, функционирующей на дизельном топливе. 1.1.1 Поговорим о принципе функционирования камер сгорания топливной смеси.
1.1.2 Система подачи топливной смеси.
1.1.3 Турбонаддув.

В последнее время можно заметить бурное развитие сферы автомобилестроения. Отдельное внимание уделяется развитию дизельных технологий. Немалая часть современных машин оснащается дизельными моторами. При этом производители не стоят на месте и постоянно модернизируют движки, наделяя их большей мощностью.

Основной принцип функционирования дизельного движка не изменяется уже много лет. При этом каждый последующий выпущенный движок становится всё более экологичным, производительным и тихим.

Шумные автомобили, с густым и тёмным дымом из выхлопной трубы и соответствующим звуковым сопровождением остались в далёком прошлом. Современные дизельные движки характеризуются высокой экономичностью, большой мощностью, отличной динамикой разгона и удобством эксплуатации. Дизельный мотор продолжает отвечать постоянно возрастающим потребностям современного общества. Рассмотрим, как производителям удается повышать технические характеристики движка, при этом отвечая требованиям экологичности.

Дизельный мотор в большей степени отличается от аналога, работающего на бензине методом создания топливной смеси, а также способом её воспламенения. Как правило, во всех моторах с карбюратором и инжектором, функционирующих на бензине, рабочий состав производится в тракте впуска. Но на сегодня существуют также движки, с функцией приготовления рабочего состава в цилиндре – что во многом напоминает работу дизеля. Существует ещё одно характерное отличие дизеля от аналога на бензине. В бензиновом движке поджиг рабочей смеси производится от искрообразования, в дизеле же поджиг состава производится благодаря высокой температуре воздуха в цилиндре.

Принципы функционирования движка таковы. Во время хода поршня вниз осуществляется допускание потока воздуха в цилиндр. Запущенный в цилиндр воздушный поток, повышает свою температуру во время обратного хода. В таком случае, температура работы мотора может находиться в приделе от семисот до девятисот градусов по Цельсию. Такая высокая температура, объясняется показателями сжатия. Во время нахождения поршня в верхнем положении, происходит впрыск смеси сопровождающийся определенным давлением, и температура увеличивается. Контактируя с горячим потоком, топливо воспламеняется. При воспламенении, дизельное топливо расширяется и ведёт к нагнетанию давления в рабочем цилиндре. В связи с этим также увеличивается температура. Данный процесс объясняет звуковое сопровождение работы дизельного мотора.

Все это помогает мотору использовать обедненный состав при небольшой цене топлива, что объясняет экономичность и практичность движка. В сравнении с бензиновым двигателем, дизель отличается высокой производительностью.

Несмотря на ряд достойных преимуществ, данный тип двигательной системы имеет свои характерные недостатки. К отрицательным сторонам можно отнести высокую шумность в процессе эксплуатации и постоянно возникающие вибрации. При этом, запустить холодный дизельный двигатель достаточно проблематично. Конечно, современные производители сводят отрицательные стороны дизельного двигателя к минимуму.

Фазы сгорания

Рабочий процесс двигателя разделяется на четыре части. Первая – впрыскивание горючей смеси в камеру сгорания, в которой находится высокое давление.

Вторая – эта смесь начинает воспламеняться и гореть. Третья часть – образование неотработанных смесевых капель, которые затем превращаются в сажу. На 4 фазе – догорание топливных остатков для того, чтобы ограничить загрязнение атмосферы от них. Здесь же проявляется недостаток кислорода, это происходит из-за сгоревшей массы топлива в предыдущих частях.

Главные параметры дизельного мотора

Для того чтобы лучше понять какой должна быть оптимальная температура двигателя на дизельном топливе, следует для начала разобраться в его главных параметрах. Сюда можно отнести тип двигателя (двух- или четырехтактный), число цилиндров и их месторасположение, и крутящий момент. От крутящего момента будет зависеть мощность всего автомобиля в целом.

Сама рабочая температура будет определяться степенью сжатия газо-топливной смеси. Пары топлива, воспламеняясь и взаимодействуя с накаленным воздухом, создают объемное расширение. В результате этого расширения, происходит толчок коленвала поднимающимся поршнем. Весь процесс будет тем интенсивнее, чем выше будет температура (а следовательно и сжатие).

Не стоит забывать, что газо-топливная смесь не должна взрываться, ее горение должно происходить равномерно. Тогда и полезная работа двигателя будет более эффективна. Взрыв и воспламенение может произойти, если степень сжатия окажется слишком большой. Двигатель будет перегреваться, и его детали износятся намного быстрее чем при нормальной работе.

Фазы топливного сгорания

Всего можно выделить 4 основных стадии работы двигателя:

впрыск топлива в камеру сгорания;
самовоспламенение и горение;
образование отработок топлива;
догорание топлива.

Впрыск происходит под высоким давлением. После того как смесь распылится, смешавшись с воздухом, она воспламеняется и начинает гореть, доводя температуру в камере сгорания до 1700К.

Отработанное топливо после сгорания становится сажей. Именно сажа становится причиной грязного выхлопа. В уже и без того нагретой камере, температура повышается до 2200К. К этому моменту давление начинает потихоньку снижаться.

Для того, чтобы сажа не выходила с выхлопом, она должна догореть. К этому моменту кислород уже по большей части выгорел в результате предыдущих процессов горения. Из 100% возможной энергии, потраченными считаются только 95%. Остальные приходятся на долю не прогоревшего топлива.

Доведя степень сжатия до наивысшего значения, можно слегка понизить топливный расход. При этом отработанный выхлоп будет лежать в температурном диапазоне 600-700 градусов Цельсия.

Параметры моторов, работающих на дизеле

Многие автовладельцы задают вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя должна быть. Но чтобы ответить на него, следует уделить немного внимания основным параметрам, влияющим на работу мотора. Важное значение в работе мотора имеет количество тактов, то есть бывают двух- и четырехтактные.

Мощность агрегата также зависит и от вращающего момента. Рабочая температура дизельного двигателя определяется степенью сжатия газово-топливной смеси, поэтому температура прямо пропорциональна сжатию. Таким образом, при увеличении сжатия будет увеличиваться и температура, вследствие чего будет повышаться интенсивность этого процесса, повышая коэффициент полезного действия. Стоит помнить о том, что наиболее эффективная работа производится при равномерном горении топливной смеси.

Важным параметром для достижения максимально возможных эксплуатационных характеристик является рабочая температура. Рабочая температура дизельного двигателя должна поддерживаться исходя из конструкции и назначения двигателя. Данный факт определяет, является ли температура нормальной или нет.

Показатель степени сжатия

Дизельный мотор работает по принципу самовоспламенения смеси от контакта распыленной солярки с разогретым от сжатия воздухом. Чем сильнее сжимается (разогревается) в цилиндре воздух, тем интенсивнее происходит вспышка после топливного впрыска, при этом количество подаваемого топлива остается одинаковым.

Зависимость эффективности вспышки от степени сжатия (повышения температуры воздуха) влияет на КПД дизельного двигателя. Получается, моторы с высокой степенью сжатия условно можно считать более «горячими».

Стоит также учитывать, что степень сжатия повышают только до определенных пределов. Топливно-воздушная смесь в цилиндре должна не взрываться от контакта с разогретым воздухом, а равномерно сгорать. Сильное увеличение степени сжатия может привести к бесконтрольному воспламенению топлива, что вызывает детонацию, локальные перегревы и ускоренный износ цилиндропоршневой группы.

Рабочая температура “Фольксвагена”

Какая рабочая температура дизельного двигателя “Фольксвагена”? Данным вопросом задаются многие владельцы этих автомобилей. Как известно, у каждой марки, модели автомобиля в зависимости от типа двигателя своя рабочая температура.

Как правило, рабочая температура дизельного двигателя “Фольксвагена” находится в интервале 90-100 градусов по Цельсию. Иногда случается так, что приборная панель показывает температуру выше, чем имеется на самом деле. Такое случается часто на отдельных марках автомобилей “Фольксваген”. Но не нужно спешить менять аппаратуру, сначала нужно обратиться в сервис для технического осмотра и установления причины неисправности.

Виды

Многие двигатели используют резистивные нагреватели во впускном коллекторе для нагрева входящего воздуха и для запуска или до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температура. Электрические резистивные нагреватели блока двигателя, подключенные к электросети, используются в холодных климатических условиях. В таких случаях его требуется включать на длительное время (более часа), чтобы уменьшить время запуска и износ.

Блочные нагреватели также применяются для аварийных источников питания с дизельными генераторами, которые должны быстро снимать нагрузку при сбое в работе. В прошлом использовалось более широкое разнообразие методов холодного запуска. Некоторые двигатели, например Detroit Diesel, использовали систему для введения небольших количеств эфира во впускной коллектор, чтобы начать сгорание. Другие использовали смешанную систему с резистивным нагревателем, сжигающим метанол. Импровизированный метод, особенно на неработающих двигателях, состоит в том, чтобы вручную распылять аэрозольный баллончик с эфирной жидкостью в поток всасываемого воздуха (обычно через узел фильтра всасываемого воздуха).

Рабочая температура “Мерседеса”

Рабочая температура дизельного двигателя “Мерседеса” зависит от многих факторов. В первую очередь, это условия эксплуатации автомобиля. Затем тип термостата. Также в зависимости от региона проживания, будь то Сибирь или более южные регионы, термостат настраивают на оптимальную температуру.

Обычная рабочая температура дизельного двигателя “Мерседеса” может колебаться от 80 до 100 градусов. На мощных двигателях от 220 лошадиных сил ставят термостат на 75-78 градусов по Цельсию. Для холодных регионов, наоборот, до 97 и выше градусов.

Характеристика

Сперва разберемся с обозначениями: далее A — это воздух (кислород), F — топливо. Дизельное сгорание характеризуется низким общим отношением A / F. Наименьшее среднее значение A / F часто наблюдается в условиях пикового момента. Чтобы избежать чрезмерного образования дыма, A / F при пиковом моменте обычно поддерживается выше 25:1, что значительно выше стехиометрического (химически правильного) отношения эквивалентности около 14,4:1. Это также касается всех активаторов горения дизтоплива.

В дизельных двигателях с турбонаддувом отношение A / F на холостом ходу может превышать 160:1. Следовательно, избыточный воздух, присутствующий в цилиндре после сгорания топлива, продолжает смешиваться с горящими и уже отработанными газами. При открытии выпускного клапана избыток воздуха вместе с продуктами сгорания истощается, что объясняет окислительный характер выхлопа дизеля.

Когда горит дизтопливо? Этот процесс происходит после того, как испаренное горючее смешивается с воздухом, образует локально богатую смесь. Также на этом этапе достигается надлежащая температура горения дизельного топлива. Однако общее отношение A / F невелико. Другими словами можно сказать, что большая часть воздуха, впускаемого в цилиндр дизельного двигателя, сжимается и нагревается, но никогда не участвует в процессе сгорания. Кислород в избытке воздуха помогает окислять газообразные углеводороды и окись углерода, снижая их до крайне малых концентраций в выхлопных газах. Этот процесс гораздо более важен, чем температура горения дизельного топлива.

Рабочая температура “Опеля”

Рабочая температура дизельного двигателя “Опель” из-за того, что находится под высоким давлением, может иногда превышать отметку нормального показателя на несколько пунктов. Обычно она колеблется в районе 104-111 градусов Цельсия.

В автомобилях марки “Опель” предусмотрена система охлаждения. При превышении верхней границы рабочей температуры включается вентилятор, который быстро охлаждает двигатель до минимального значения.

Оптимизация

Важным параметром для оптимизации системы сгорания дизельного топлива в двигателе является доля доступного воздуха, участвующего в этом процессе. Коэффициент К (отношение объема поршневой чаши к зазору) является приблизительной мерой доли воздуха, доступного для сгорания. Уменьшение рабочего объема двигателя приводит к уменьшению относительного коэффициента К и к тенденции ухудшения характеристик сгорания. Для данного смещения и при постоянной степени сжатия коэффициент K можно улучшить, выбрав более длинный ход. На подбор соотношения диаметра цилиндра к двигателю может повлиять фактор K и ряд других факторов, таких как упаковка двигателя, отверстия и клапаны и так далее.

Рабочая температура КамАЗа

Очень популярным среди владельцев или собирающихся ими стать является вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя КамАЗ. Ответом на этот вопрос является промежуток 95-98 градусов Цельсия.

При данной температуре топливо полностью сгорает, выбираются большинство допускаемых зазоров в двигателе. Если рабочая температура будет слишком низкой, то это может плохо сказаться на работе двигателя.

Факторы

В процессе сгорания дизеля основную роль играют следующие факторы:

Индуцированный заряд воздуха, его температура и его кинетическая энергия в нескольких измерениях.
Распыляемость впрыскиваемого топлива, проникновение брызг, температура и химические характеристики.

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют другие параметры, которые могут существенно повлиять на работу двигателя. Они играют вторичную, но важную роль в процессе сгорания. Например:

Конструкция впускного канала. Она оказывает сильное влияние на движение наддувочного воздуха (особенно в тот момент, когда он входит в цилиндр) и на скорость перемешивания в камере сгорания. От этого может меняться температура горения дизельного топлива в котле.
Конструкция впускного отверстия также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто путем передачи тепла от водяной рубашки через площадь поверхности впускного отверстия.
Размер впускного клапана. Контролирует общую массу воздуха, впускаемого в цилиндр за конечное время.
Степень сжатия. Она влияет на испарение, скорость перемешивания и качество сгорания, независимо от температуры горения дизельного топлива в котле.
Давление впрыска. Оно контролирует продолжительность впрыска для заданного параметра отверстия сопла.
Геометрия распыления, которая непосредственно влияет на качество и температуру горения дизельного топлива и бензина за счет использования воздуха. Например, больший угол конуса разбрызгивания может поместить горючее сверху поршня и снаружи бака сгорания в дизельных двигателях DI с открытой камерой. Это условие может привести к чрезмерному «курению», так как горючее лишается доступа к воздуху. Широкие углы конуса могут также привести к разбрызгиванию топлива на стенках цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это требуется. Распыленное на стенку цилиндра, оно в конечном итоге будет перемещено вниз в масляный поддон, что сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол разбрызгивания является одной из переменных, влияющих на скорость перемешивания воздуха в топливной струе вблизи выходного отверстия инжектора, он может оказать существенное влияние на общий процесс сгорания.
Конфигурация клапана, которая контролирует положение инжектора. Двухклапанные системы создают наклонное положение инжектора, что подразумевает неравномерное распыление. Это приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку инжектора, симметричное расположение распыления топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей.
Положение верхнего поршневого кольца. Оно контролирует мертвое пространство между верхней площадкой поршня и гильзой цилиндра. Это мертвое пространство задерживает воздух, который сжимается и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания. Поэтому важно понимать, что система работы дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, распылителями форсунок и их непосредственным окружением. Сгорание включает в себя любую часть или компонент, которые могут повлиять на конечный результат процесса. Потому ни у кого не должно быть сомнений по поводу того, горит ли дизельное топливо.

Масло в дизельном двигателе

Главной задачей масла и остальных смазочных материалов в двигателе является значительное уменьшение трения между деталями, что увеличивает срок их эксплуатации. Выбор смазки зависит от типа двигателя и поставленных задач. Рабочая температура масла в дизельном двигателе зависит от охлаждающей мотор жидкости. Разница составляет 10-15 градусов по Цельсию. Верхний порог его нормальной температуры – 105 градусов.

Помимо температуры масло для обеспечения максимальной полезной работы двигателя также должно обладать оптимальными параметрами: вязкость и смазывание. Вязкость должна определяться исходя из погодных условий, температуры воздуха. Так как при неправильном выборе масла с неподходящей вязкостью может нарушаться работа двигателя и его деталей. Смазывание имеет два вида: граничное, гидродинамичное. Граничное смазывание предполагает то, что отработанное масло убирается от деталей двигателя, а к ним подносится порция нового. Гидродинамическое заключается в том, что масло постоянно возобновляется, смазывая детали. В более современных моделях двигателей используется первый вариант смазывания.

Отличия по типу двигателя

Существуют разные модели, температурный режим которых будет отличаться. Например, встречаются обычные моторы и форсированные, второй тип более сильно греется. Процессы горения в них происходят иначе, поэтому клапан термостата срабатывает в разное время. Кроме этого, у разных моделей устанавливаются различные системы охлаждения, работающие с конкретной скоростью и интенсивностью.

От того, как настроен и когда срабатывает датчик температуры, зависит момент включения вентилятора с электроприводом. Обратите внимание на то, что модели авто с инжектором и карбюратором имеют разные настройки, и термостат даже для одной и той же машины, но с разной системой питания требуется свой. Этот прибор напрямую влияет на нагрев двигателя, поэтому выбору в случае замены требуется уделить особенное внимание.

Повышение рабочей температуры

Резкое повышение рабочей температуры в двигателе может нанести больший вред, чем недостаточная температура. В этом случае детали мотора начинают работать в гидродинамическом режиме смазывания, что приводит к понижению вязкости масла. Тогда масло не покрывает полностью все детали, что в дальнейшем приводит к повреждению механизма двигателя. Масляные показатели же будут в норме, благодаря постоянным дозаливам. При перегреве двигателя в первую очередь приходят в негодность корпус и подшипники, но насос остается в норме. Это явление похоже на проблемы, вызванные недостаточным смазыванием.

Другие нюансы

Известно, что сгорание дизеля является очень обедненным с отношением A / F:

25:1 при пиковом крутящем моменте.
30:1 при номинальной скорости и максимальной мощности.
Более 150: 1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом.

Однако этот дополнительный воздух не входит в процесс сгорания. Он довольно сильно нагревается и истощается, в результате чего выхлоп дизеля становится бедным. Даже учитывая то, что среднее воздушно-топливное отношение является бедным, если в процессе проектирования не будут приняты надлежащие меры, области камеры сгорания могут быть богаты горючим и приводить к чрезмерным выбросам дыма.

Запуск дизельных двигателей в зимних условиях

Почти все люди знают, что перед поездкой необходимо прогревать двигатель автомобиля. Особенно в зимний промежуток времени. Если рассмотреть данный процесс прогрева детально, то увидим следующее: первым делом начинают нагреваться поршни, а только потом и блок цилиндров. Если начинать движение с непрогретым двигателем, то масло, имеющее густую консистенцию, не будет поступать в нужных количествах. И в итоге данное мероприятие может привести к поломке.

Следует отметить, что и чрезмерное прогревание автомобиля на износ очень вредно. Таким образом сокращается срок эксплуатации деталей двигателя и всего автомобиля. Для того чтобы прогреть машину правильно, надо довести с помощью холостых оборотов температуру жидкости до 50 градусов по Цельсию. После этого смело можно начинать движение, не превышая 2500 оборотов. После нагрева масла до рабочей отметки можно прибавлять газ.

Выполняя данные условия, можно сохранить в целостности не только мотор, но и свой бюджет. Если же мотор отказывается заводиться, то следует использовать специально изобретённые присадки. Из-за их состава они не парафинируются. Добавляются они не только как самостоятельные добавки, но и в совокупности с топливом, соблюдая оптимальные пропорции.

Общая характеристика

Дизель имеет самый высокий тепловой КПД среди всех практических двигателей внутреннего и внешнего сгорания благодаря очень высокой степени расширения и присущему обедненному горению, что позволяет рассеивать тепло избыточным воздухом. Небольшая потеря эффективности также предотвращается без непосредственного впрыска, поскольку несгоревшее горючее не присутствует при перекрытии клапана, а топливо не поступает непосредственно из впускного (впрыскивающего) устройства в выхлопную трубу. Низкоскоростные дизельные двигатели, которые используются, например, на судах, могут иметь тепловой КПД, превышающий 50 процентов.

Дизели могут быть сконструированы как двухтактные, так и четырехтактные. Первоначально они использовались в качестве более эффективной замены для стационарных паровых двигателей. С 1910 года они применялись на подводных лодках и кораблях. Использование в локомотивах, грузовиках, тяжелом оборудовании и электростанциях последовало позже. В тридцатых годах прошлого века они нашли место в конструкции нескольких автомобилей.