Вопрос по работе дизельного двигателя

[Манилов]

Про степень сжатия, не забыли, "какая"? Круглые глаза

...и максимальное давление "у них" Улыбка

Это влияет на то, что СМД - дизели? 🙂

 

[JohnDoe]

@ Anatoliy
У бензинки меньше степень сжатия и максимальное давление, смесь поджигается искрой, иногда двумя, смесь горит плавнее, что ли. У дизеля всё немного напоминает БОВ(вакуумную бомбу). Как уже сказали сначала топливо попадает в цилиндр, испаряется, нагревается и лишь потом воспламеняется, причем так как Вы и хотите, чуть ли не по всему объёму, причём при давлении выше чем в бензинке. Жтим вызвана более жёсткая работа дизеля, грубо говоря по поршню, цилиндру, шатуну, КВ и прочему лупят кувалдой. Это требует более прочных деталей, того же поршня, КВ, шатуна. Это ведёт к росту их массы, а рост массы ведёт к росту инерционных нагрузок в тех кошмарных степенях, а это ограничивает возможную скорость/ускорения этих деталей(иначе их порвёт нахрен). Это ограничивает форсировку дизелей по оборотам. "Фамилие такое" в общем.
ИМХУ.

 

[prof]

[highlight]Ne=Mкр х n[/highlight] Т.е. мощность зависит от крутящего момента, а не наоборот. 

Расшифруйте формулу, пожалуйста.

Если момент умножить на скорость вращения, то получается мощность.
     (Н*м)*1/с = Дж/с = Вт
Если мощность разделить на скорость, то получается момент.
      Вт/(1/с) = (Дж/с)/(1/с) = Н*м
Если мощность разделить на момент, то получится скорость.
      Вт/(Н*м) = 1/с

Так что здесь спор типа что появилось раньше - яйцо или курица, только в тройном исполнении.

Но в любом случае требуется что то вращать при определенном моменте и с определенной скоростью. А следовательно это будет требовать определенную мощность. Всякие там редукторы будут только "отъедать" от двигателя мощность.

Работа двигателя - это скорее физика, а не математика. Поэтому расшифровываю.
При сгорании топлива выделяется энергия, что приводит к увеличению давления внутри цилиндра. Это самое давление создает силу, вызывающую перемещение поршня, которое в свою очередь передает эту силу посредством шатуна на кривошип коленвала. Произведение этой силы на плечо кривошипа образует момент силы, стремящийся повернуть кривошип и, соответственно, провернуть коленвал. Это и есть крутящий момент (упрощенно, конечно. но смысл всего этого именно такой). Таким образом получаем, что момент, все-таки, первичен по отношению к мощности. И чем дольше будет действовать сила давления газов на поршень (чем больше ход поршня), тем большую работу сможет выполнить двигатель при том же расходе топлива(выше КПД) при прочих равных условиях. А большой ход поршня обуславливает большой радиус кривошипа, что при том же давлении газов обеспечивает увеличение крутящего момента. И там, где требуется большая тяга на колесах или упор винта, но не требуется высокая скорость, используют длинноходные низкооборотные двигатели с большим крутящим моментом. Большая мощность в современном ее понимании является плодом маркетинга. Если будете приводить в пример авиадвигатели огромной мощности, посмотрите сначала на их характеристики. И увидите огромный объем, относительно низкие обороты и огромный крутящий момент. Конструкторы повышали именно его, просто объяснить это сложнее, чем сказать, что мощность выросла на ххх лошадиных сил. И это не было обманом, ведь мощность и в самом деле выросла, новыросла не за счет оборотов ( ну может быть только чуть) а за счет крутящего момента. Мощность - это производная от крутящего момента, а не наоборот.

 

[Манилов]

Возвращаемся назад.

В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь воспламеняется принудительно от системы зажигания и сгорает единым фронтом. В дизельном двигателе происходит многоочаговое самовоспламенение топливовоздушной смеси и начальная площадь фронта горения значительно больше как и количество сгорающего в единицу времени топлива (особенно в начале горения).

 

[Anatoliy]

У бензинки меньше степень сжатия и максимальное давление, смесь поджигается искрой, иногда двумя, смесь горит плавнее, что ли. 

Вот есть цилиндр, у него есть определенный объем. В тот объем входит определенное количество воздуха с определенным процентном кислорода. В цилиндр каким то образом (карбюраторный или дизельный) подано горючее так что бы оно сгорело. Дизельное топливо чуток менее калорийное чем бензин. Никто лишнее не нальет. Все бензиномоторостроители мечтают поднять давление перед воспламенением и требуют бензинов с еще большим октановым числом.
То первоначальное давление сжатия в цилиндре перед воспламенением не идет в сравнение с тем давлением которое развивается при воспламенении топлива. К тому же горение в дизельном цилиндре более растягивается во времени по сравнению с процессом горения бензиновой смеси.
Так почему же дизель вращается медленнее бензинового? Может все таки скорость сжигания топлива в дизеле меньше чем в бензиновом двигателе?
Вот и предлагается уменьшить время сгорания топлива за счет горения из разных точек одновременно.

 

[Андрей Миллер]

Что мешает дизельному двигателю вращаться быстрее?
Скажем как бензиновый карбюраторный двигатель со скоростью 5000 -6000 оборотов в минуту, или больше 

Главный недостаток дизеля - недостаточно времени на смесеобразование и сгорание. Топливо впрыскивается непосредственно в районе ВМТ, так как если его распылить и смешать ранее (как в бензиновом двигателе), то невозможно устранить преждевременное воспламенение топлива.
С другой стороны, хорошее смесеобразование (то есть гомогенное), так же противоречит самой природе дизельного рабочего процесса. Если заряд полностью гомогенный, то сгорание возникает сразу по всему обьему КС. То есть появляется детонация. Что бы этого избежать, смесеобразование дизеля должно быть ...плохим. То есть заряд в КС должен быть гетерогенным, неоднородным.
Отсюда получается, что стук - родовой признак дизеля...

 

[Anatoliy]

Мощность - это производная от крутящего момента, а не наоборот.

Я потрясен Вашим высказыванием.
Видать Вам по плечу разрешить до селе нерешенный спор философов что появилось раньше яйцо или курица.

 

[JohnDoe]

@ Anatoliy
Ну Вам же уже несколько раз прямо сказали, люди по-умнее меня:

В дизельном двигателе происходит многоочаговое самовоспламенение топливовоздушной смеси и начальная [highlight]площадь фронта горения значительно больше как и количество сгорающего в единицу времени топлива (особенно в начале горения)[/highlight]. 

Вы что хотите? Ещё больше увеличить фронт? Чтобы в одном месте был не один, а два/три/n очагов горения? Дык, не выйдет, т.к. в одном месте может быть только один!

 

[Anatoliy]

Отсюда получается, что стук - родовой признак дизеля...

Но почему тогда крутящий момент на валу дизеля более равномерный по сравнению с моментом бензинового двигателя? Не потому ли, что топливо в цилиндр поступает растянуто по времени или по углу поворота коленвала? И дизельное топливо сгорает вовсе не одномоментно, а более плавнее чем воздушно-бензиновая смесь. 
Тогда откуда берется этот стук, если процесс сгорания растянут по времени более чем у бензинового двигателя?

 

[dd2]

В дизельном двигателе происходит многоочаговое самовоспламенение 

сначала топливо попадает в цилиндр, 

И где на современных дизелях топливо подается прямо в целиндры? Вы не о тракторных дизелях 30х годов тут гутарите?

Давно уже как в дизелях применяется отдельная камера сгорания . В целиндр уже подается горящая струя. Никаких многоочаговых орений нет. Все горит в одном маленьком месте и реактивной струей вылетает на поршень. Дизеля с оборотами в 5000 уже дааавно не новость. Лет 50 так, не меньше.

http://avtonov.svoi.info/disel.html

 

[Anatoliy]

Вы что хотите? Ещё больше увеличить фронт? Чтобы в одном месте был не один, а два/три/n очагов горения? Дык, не выйдет, т.к. в одном месте может быть только один! 

А я говорю о разных местах возгорания. В цилиндре таких мест можно найти множество.

 

[JohnDoe]

Все бензиномоторостроители мечтают поднять давление перед воспламенением и требуют бензинов с еще большим октановым числом.

Оные строители мечтают повысить степень сжатия, а следовательно и степень расширения ибо это ведёт к росту КПД. Они б были счастливы обойтись при этом без роста давления перед воспламенением, т.к. это повышает склонность к детонации и ухудшает экологию(рост окисей азота) и много ещё чего, но физика несколько против. Посему народ и изголяется как может.
ИМХУ.

 

[Манилов]

Все бензиномоторостроители мечтают поднять давление перед воспламенением 

Задумаемся зачем?

То первоначальное давление сжатия в цилиндре перед воспламенением не идет в сравнение с тем давлением которое развивается при воспламенении топлива.

Разница всего на порядок.

К тому же горение в дизельном цилиндре более растягивается во времени по сравнению с процессом горения бензиновой смеси.

Нет. При больших давлениях в цилиндре скорость сгорания топливной смеси выше.

Так почему же дизель вращается медленнее бензинового

Потому, что часть времени необходимо потратить на подготовку топливной смеси к самовоспламенению не развалив при этом двигатель.

Вот и предлагается уменьшить время сгорания топлива за счет горения из разных точек одновременно.

В дизеле и так этих точек - "не сосчитать". 😱

 

[Ink]

Так что возгорание уже началось в цилиндре, а топливо еще продолжает поступать из форсунки в пространство лишенное или сильно обедненное кислородом

Немножко неправильно. Кислорода в дизеле всегда больше чем нужно.  По идее топливо должно сгорать полностью, за счёт этого и экономия топлива.

 

[Манилов]

И где на современных дизелях топливо подается прямо в целиндры? Вы не о тракторных дизелях 30х годов тут гутарите?

По вашей же ссылке: "Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением..."
и: "...Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар."
Об этом и говорилось выше по ветке. 🙂
И именно это позволяет поднять частоту вращения дизеля.

 

[prof]

Мощность - это производная от крутящего момента, а не наоборот.

Я потрясен Вашим высказыванием.
Видать Вам по плечу разрешить до селе нерешенный спор философов что появилось раньше яйцо или курица.

Не стоит иронизировать, просто попытайтесь понять. Ничего сложного в моем высказывании нет для человека, имеющего хотя-бы среднее образование. Цепочка простая: сгорание - давление - перемещение поршня - крутящий момент - вращение коленвала - мощность.  А курица с яйцом - это для интелихентов. Но лучше на кухню.

 

[JohnDoe]

И где на современных дизелях топливо подается прямо в целиндры? Вы не о тракторных дизелях 30х годов тут гутарите?

Мы тут "гутарим" о дизелях вообще, а о существовании форкамерных девайсов мне известно. 🙂
Да, и ещё... Неплохо читать те ссылки, которые постите:

[highlight]Недостатком [/highlight]дизельных двигателей [highlight]с разделенной камерой сгорания[/highlight] являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества.

Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.

Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. [highlight]Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском.[/highlight]

Был вариант объединяющий оба: дизель ЭЛКО, у него вихревая камера была в поршне. Чудный девайс, по описаниям, жрал всё - солярку, растительное масло, жпэн отработанную трансмиссионку! Но без наддува резко терял живость. Похерили, блин. 🙁

 

[Манилов]

Цепочка простая: 

Давление(сила)*перемещение=работа. Работа/время=мощность. Момент=сила*плечо.

 

[Kimon]

Это влияет на то, что СМД - дизели?

А як жешь, як жешь! 😉

 

[Anatoliy]

И где на современных дизелях топливо подается прямо в целиндры? Вы не о тракторных дизелях 30х годов тут гутарите?

Да вот в Вашей же ссылке http://avtonov.svoi.info/disel.html так и написано:
"Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском."