Вопрос по работе дизельного двигателя

[Anatoliy]

ухудшится смазка(при более высокой скорости она интенсивнее выдавливается, да и времени на образование плёнки меньше)

Но ведь у бензиновых быстроходных двигателей эта пленка успевает образовываться.

 

[Anatoliy]

вырастут инерционные нагрузки на КШМ(тоже в каких-то кошмарных пропорциях, то ли в 4-й толи вообще в 5-й степени)

Но с этой проблемой инженеры справились в бензиновых двигателях, и КПД их изделий не упал в 4-й или 5-й степени раз.

 

[Anatoliy]

ухудшится очистка и наполнение цилиндров и т.д.

И эту проблему решили в двухтактных бензиновых двигателях. Кстати и про смазку там же все решили.

 

[prof]

Что бензин, что дизтопливо горят примерно с одинаковой скоростью. Емнип, 25-50 м/с. Взрывное сгорание - это горение со скоростью 2500-3000 м/с. Большинство с этим сталкивались - это детонация, которую неграмотные "специалисты" обзывают "звоном пальцев" 🙂. А детонация, как известно, приводит к быстрому выходу двигателя из строя. Иногда - очень быстрому (10-20 сек.).
Ставить в каждый цилиндр по несколько форсунок не нужно. Уже очень давно используются многоструйные форсунки, которые распределяют впрыскиваемое топливо по максимально возможному объему камеры сгорания. А сейчас еще и производят это в несколько приемов за один раз.

 

[JohnDoe]

Детонация происходит в уже подготовленной горючей смеси, а в дизелях горение происходит по мере впрыска топлива.

Никто толком не знает, как сей процесс происходит и от чего зависит. Есть несколько теорий, в равной степени претендующих на истинность и в равной же степени подтверждённых фактами, но ни одна из них не объясняет всего процесса. ИМХУ.

Но ведь у бензиновых быстроходных двигателей эта пленка успевает образовываться.

Но с этой проблемой инженеры справились в бензиновых двигателях, и КПД их изделий не упал в 4-й или 5-й степени раз.

И эту проблему решили в двухтактных бензиновых двигателях. Кстати и про смазку там же все решили.

Всё верно, только "справлялись" со всеми этими бяками ещё на этапе проектирования/расчётов двигателей, а не купив готовый и ну, давай, его перепиливать.
Возьмите какой-нить движок, хоть от бензопилы или мопеда и переделайте его под удвоенные обороты, сами всё увидите.

 

[SerjuK]

Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — смесь не успевает догореть в цилиндрах. Это приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1 л объёма, а значит, и к снижению удельной мощности на 1 кг массы двигателя. Это послужило причиной малого распространения дизелей в авиации (только некоторые бомбардировщики Юнкерс, а также советский тяжелый бомбардировщик Пе-8 и Ер-2, оснащавшиеся авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальной эксплуатационной мощности смесь в дизеле не догорает, приводя к выбросу облаков сажи («тепловоз дает медведя»).

отсюда http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C

 

[prof]

У меня вопрос.Что мешает дизельному двигателю вращаться быстрее?

А зачем, вообще-то?! У дизеля больше, чем у бензинового, крутящий момент, причем значительно. А нам и нужно КРУТИТЬ винт. А с дизелем это можно делать без редуктора, который как раз и повышает этот самый крутящий момент на валу винта.
Или вопрос чисто теоретический, типа пообщаться.

 

[Anatoliy]

Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — [highlight]смесь не успевает догореть в цилиндрах.[/highlight] 

Так вот и надо увеличивать площадь горения топлива.

 

[Anatoliy]

А зачем, вообще-то?!
.......
Или вопрос чисто теоретический, типа пообщаться.

Вот когда выбираешь двигатель для вертолета, то каждый лишний килограмм мешает.
Повысить мощность уже готового бензинового двигателя весьма проблематично.
С дизелем есть перспектива так как он много "не докручивает" до оборотов карбюраторных двигателей.
Редуктор на вертолет всё равно надо ставить из за меньшей скорости вращения ротора.
А посему весьма заманчиво иметь двигатель с большей удельной мощностью.

 

[Anatoliy]

Возьмите какой-нить движок, хоть от бензопилы или мопеда и переделайте его под удвоенные обороты, сами всё увидите. 

Но у них же двигатели не дизельные. Так что узнать чего то не придется.

 

[prof]

Так вот и надо увеличивать площадь горения топлива.

Форсунка современного дизельного двигателя производит впрыск и распыл топлива посредством 5-7 отверстий, направленных в разных направлениях, что обеспечивает практически полный охват всего объема камеры сгорания. Учитывая, что воздух в цилиндре активно перемешивается за счет турбулизации всасываемого воздуха, то горение происходит практически по всему объему, а не по какой-то поверхности. Этому же способствует очень мелкое распыливание топлива за счет малого диаметра отдельных отверстий форсунки и большое давление топлива ( до 2500 бар).

 

[prof]

А зачем, вообще-то?!
.......
Или вопрос чисто теоретический, типа пообщаться.

Вот когда выбираешь двигатель для вертолета, то каждый лишний килограмм мешает.
Повысить мощность уже готового бензинового двигателя весьма проблематично.
С дизелем есть перспектива так как он много "не докручивает" до оборотов карбюраторных двигателей.
Редуктор на вертолет всё равно надо ставить из за меньшей скорости вращения ротора.
А посему весьма заманчиво иметь двигатель с большей удельной мощностью.

Возможен и другой вариант. Еще больше уменьшить (простите за тавтологию) обороты двигателя за счет увеличения длинноходности ( отношения хода поршня к диаметру цилиндра) и этим многократно повысить крутящий момент.А передаточное отношение редуктора уменьшить. У автораллистов есть поговорка: " ездят не на мощности, а на моменте". Посмотрите как ездят старые большеобъемные "американцы", имея относительно небольшую мощность и огромный крутящий момент. Или трактор ДТ-54. Всего 54 л/с . но какая тяга. Так и здесь - поставьте более тяжелый винт, и получите требуемую тягу на меньших оборотах.
Мне кажется так.

P.S. http://ru.wikipedia.org/wiki/Дизельный_двигатель Сравните соотношение мощности и крутящего момента к степени длинноходности приведенных в качестве примера двигателях. Это правило действует везде. Правда, с такими параметрами маленьких двигателей не выпускают 🙁

 

[Anatoliy]

Форсунка современного дизельного двигателя производит впрыск и распыл топлива посредством 5-7 отверстий, направленных в разных направлениях, что обеспечивает практически полный охват всего объема камеры сгорания. Учитывая, что воздух в цилиндре активно перемешивается за счет турбулизации всасываемого воздуха, то горение происходит практически по всему объему, а не по какой-то поверхности. Этому же способствует очень мелкое распыливание топлива за счет малого диаметра отдельных отверстий форсунки и большое давление топлива ( до 2500 бар). 

Давайте очень сильно замедлим время и посмотрим как там горит впрыскиваемое горючее.
Вот в цилиндре повысилось давление, поднялась температура и форсунка начинает впрыскивать то горючее. Как только та мельчайшая распыленная капелька горючего встретит молекулы кислорода, произойдет химическая реакция окисления. За той капелькой вылетает следующая капелька в уже выгоревшее пространство. Ей придется лететь дальше до свежей порцией атомов кислорода через фронт горения. Таким образом по мере поступления горючего граница фронта горения продвигается дальше от отверстий форсунки. В цилиндре дизельного двигателя горение не происходит так как в бензиновом двигателе. У бензиновых двигателей вначале перемешивание топливной смеси, а потом возгорание. Причем фронт горения движется от свечи к свежим порциям готовой топливной смеси. В дизельных двигателях нет предварительного перемешивания смеси перед возгоранием. И фронт горения движется только потому, что горючее поступает в зону горения "из за спины" продвижения фронта горения.

 

[Kimon]

Пусть [highlight]моторесурс[/highlight] упадет, скажем, вдвое.

...гораздо меньше будет "он"! Да и "клин поймать" - увеличится возможность 😎

 

[Anatoliy]

и этим многократно повысить крутящий момент.А передаточное отношение редуктора уменьшить.

Как ни крути двигатель, а крутящий момент связан с мощностью и оборотами математической зависимостью.
Так что выигрыша в мощности не получится без повышения мощности. И редукторы даже не спасут.

 

[JohnDoe]

С дизелем есть перспектива так как он много "не докручивает" до оборотов карбюраторных двигателей.

Но у них же двигатели не дизельные. Так что узнать чего то не придется. 

У "готового" двигателя, хоть зажигалки, хоть дизеля всё уже "докрученно", ИМХУ. Согласно задачам, под который двиг проектировался/делался (режимы, мощность, момент, расход, ресурс и пр.). Возможен небольшой запас, на всякий... Установка приблуд, желание выжать движок досуха ведут либо к ухудшению его базовых параметров, либо к громадному гемморою с переделками, чаще 2-е может немного девальвировать первое.
ИМХУ.

 

[Манилов]

Что мешает дизельному двигателю вращаться быстрее?

Процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизелях происходят за очень короткий промежуток времени (примерно 20-25° поворота коленвала). Чем более высокооборотен двигатель, тем меньше время протекания процесса. Обеспечить полноту сгорания за уменьшающийся промежуток времени позволят:
- хороший распыл топлива и оптимальное смесеобразование;
- уменьшение периода задержки самовоспламенения топлива.
Улучшить распыл можно в разы подняв давление впрыска (значительное усложнение и удорожание топливной аппаратуры). Снизить величину задержки самовоспламенения или её влияние на процесс сгорания можно ещё более усложнив топливную аппаратуру применив распылители с более мелким распылом топлива и многократный впрыск для снижения жесткости работы двигателя. 
"А без этого, без этого - никак!" 😉

 

[Anatoliy]

...гораздо меньше будет "он"! Да и "клин поймать" - увеличится возможность

Я же не призываю увеличит количество смеси в цилиндре. Все пропорции сохраняются.
А с клиньями в бензиновых двигателях тоже успешно борются.
А что такое "клин" по Вашему и почему он возникает?

 

[Anatoliy]

У "готового" двигателя, хоть зажигалки, хоть дизеля всё уже "докрученно", ИМХУ. Согласно задачам, под который двиг проектировался/делался (режимы, мощность, момент, расход, ресурс и пр.). Возможен небольшой запас, на всякий... 

Согласен.
Но в дизеле есть возможность поднять мощность практически с минимальными переделками за счет увеличения скорости вращения.

 

[Манилов]

Давайте очень сильно замедлим время и посмотрим как там горит впрыскиваемое горючее.

"Теоретические исследования и опыты показывают, что впрыснутая в цилиндр капля топлива мгновенно воспламениться не может. Требуется какое-то время т;, чтобы капля топлива прогрелась, испарилась, чтобы пары смешались с воздухом и потом воспламенились. Это время т, на подготовку топлива к самовоспламенению тем больше, чем больше диаметр капли и меньше завихрение воздуха в цилиндре.

Подготовка топлива к самовоспламенению протекает таким образом: пары топлива проникают (диффундируют) в среду сжатого воздуха и образуют вокруг капли вначале трудно-воспламеняющуюся (из-за недостатка кислорода) паровоздушную фазу. При дальнейшем испарении и распространении паров топлива в среде сжатого воздуха образуется легковоспламеняющаяся паровая фаза с коэффициентом избытка воздуха а=0,8-г-0,9. В этой фазе зарождается пламя, которое способствует быстрому испарению топлива и распространению горения по всему объему цилиндра. Таким образом, т,- — есть время, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению. Это так называемый период задержки воспламенения топлива; он может измеряться в градусах угла поворота коленчатого вала ср° или в секундах. Период задержки воспламенения обычно составляет 6—15° угла поворота коленчатого вала или 0,001 — 0,002 с. Когда капля топлива и воздух находятся в состоянии покоя в цилиндре, то проникновение воздуха через зоны 2 к 3 к воспламеняющейся капле затруднено. При относительном перемещении капли в воздухе доступ его к топливу облегчается, поэтому при завихрении воздуха в цилиндре Т; уменьшается. Период задержки воспламенения оказывает большое влияние на процесс горения в цилиндре дизеля;..."

Особенности процесса смесеобразования в дизеле приводят к тому, что при равной степени "доведенности" рабочего процесса, он всегда будет дороже, тяжелее но экономичнее бензинового.