Дизель

Дизель

Дизель – поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива происходит в результате процесса сжатия.

В рабочем цикле четырехтактного дизеля различают:

  1) процесс впуска, во время которого при открытом впускном клапане происходит перемещение поршня из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение, а затем обратно в крайнее верхнее положение, далее происходит закрытие впускного клапана, при этом горючая смесь поступает в цилиндр, где она смешивается с газами, оставшимися от предыдущего цикла;

  2) процесс сжатия; сжатие воздуха в цилиндре начинается после закрытия впускного клапана, а заканчивается после поступления топлива в камеру сгорания;

  3) процесс сгорания; данный этап начинается после поступления топлива в цилиндр, но, в отличие от карбюраторного двигателя, где воспламенение топлива происходит при участии электрической искры, в дизеле воспламенение является результатом процесса сжатия;

  4) процесс расширения; данный этап наступает сразу же после процесса сгорания и характеризуется тем, что расширяющиеся газы совершают полезную работу, отдавая тепловую энергию стенкам цилиндра, завершается данный этап во время, когда начинает открываться выпускной клапан;

  5) процесс выпуска; данный этап осуществляется при открытом выпускном клапане.

Дизели нашли широкое применение. Они используются на дизельных электростанциях, грузовых автомобилях, сельскохозяйственной технике, тепловозах, судах.

Дизели относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям. Удельный расход топлива лучших дизелей составляет около 190 г/(кВт ? ч), а для большинства типов не превышает 270 г / (кВт ? ч) на номинальной мощности. Такие расходы топлива соответствуют КПД 31—44% (КПД карбюраторных двигателей внутреннего сгорания обычно 25—30%).

Частота вращения вала дизеля обычно 100—3000 об/мин и лишь в отдельных случаях достигает 4000—4500 об/мин. Увеличение частоты вращения дизеля ограничивается только временем, которое необходимо для смесеобразования и сгорания топлива. В дизелях не возникает детонационного взрыва, поэтому диаметры цилиндров практически не ограничены. Так, в судовых дизелях диаметры цилиндров достигают 1 м, мощность в одном агрегате превышает 30 000 кВт (40 000 л. с.). Срок службы дизеля от 5 до 80 тыс. ч. Удельная масса на единицу мощности у дизеля от 3 до 80 кг/кВт (от 2 до 60 кг/л. с.).

Конструкции дизелей различают по камерам сгорания. За счет большого числа струй в дизелях с неразделенной камерой в процессе смесеобразования топливо равномерно распределяется по камере сгорания. В вихрекамерных дизелях поток воздуха закручивается при вытеснении его в вихревую камеру в процессе сжатия, а в этот момент топливо впрыскивается в быстро вращающийся вихрь. В вихрекамерных дизелях смесеобразование осуществляется вследствие поступления воздуха и топлива из предкамеры в основную камеру. Оно вызывается начавшимся сгоранием и повышением давления в предкамере. Пленочное смесеобразование характерно для конструкции «камера в поршне», когда топливо подается на стенку камеры, а его пары захватываются вихрем воздуха и хорошо перемешиваются.

Конструкции дизелей многообразны. На маневровых тепловозах и судах применяют V-образные 12-цилиндровые дизели с водяным охлаждением и газотурбинным наддувом. В качестве основных тепловозных двигателей используются дизели с прямоточной продувкой. Наибольших размеров достигают тихоходные судовые дизели (например, 2тактный рядный с клапанно-щелевой продувкой, имеющий диаметр цилиндра 840 мм, ход поршня 1800 мм, массу 885 т, высоту 12,1 м). Судовые дизели часто делают крейцкопфного типа (см. «Крейцкопфный двигатель»). Реже применяют W-образные и Х-образные дизели, у которых вместо 2 блоков цилиндров, как у V-образного, имеются 3 или 4 блока, а также дизели звездообразные с расположением цилиндров лучами и даже многозвездные (блоки звезд) до 42 цилиндров.

Область применения дизелей чрезвычайно обширна. Самые большие объемы применения приходятся на тракторостроение. Ежегодно возрастает применение дизелей в автомобилестроении. Около 50% локомотивов железнодорожного транспорта составляют тепловозы, локомотивы с дизелями. В речном флоте теплоходы с дизелями и дизель-электроходы практически вытеснили пароходы. Дизелями оборудуют самоходную военную технику (танки и ракетные установки). Дизели широко применяют в качестве передвижных и стационарных энергетических установок в районах, удаленных от линий электропередачи (см. «Дизельная электростанция»). Усовершенствование дизелей происходит путем повышения удельной мощности, частоты вращения, надежности и долговечности, расширения ассортимента применяемых видов топлива и получения многотопливных двигателей.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.