Вопрос по работе дизельного двигателя

Но почему тогда крутящий момент на валу дизеля более равномерный по сравнению с моментом бензинового двигателя?

С какого перепуга? Равномерность крутящего момента на валу двигателя в первую очередь зависит от кол-ва цилиндров (чем больше - тем лучше) и от равномерности чередования вспышек. При одинаковых этих параметрах неравномерность крутящего момента выше у дизеля. У него быстрее наростает давление в цилиндре.

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

Все правильно. Но! Для того, чтобы получить мощность (мощность=работа/время), т.е. выполнить работу (работа=сила*перемещение) нужно приложить момент (момент=сила*плечо). Если момент будет не достаточным для осуществления перемещения (но он все-таки будет) то никакой мощности не получим и работу не выполним 😉 Вот и думайте, что первично, а что вторично и что от чего является производной.
Извините, что приходится объяснять на пальцах.
 
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.

Что то Вы о другом.

Я говорю, что топливо из форсунки поступает в течении определенного времени при движении поршня когда в цилиндре идет горение.
Повторяю:
Горение топлива УЖЕ идет, А горючее ЕЩЕ НЕ ВСЁ поступило в цилиндр.
Если движение поршня вниз занимает 180 градусов, то те 15 градусов от оборота "выливаются" примерно в 8% от рабочего хода. Да еще надо учитывать, что горючее на современных дизелях поступает несколькими порциями.
 
Тогда откуда берется этот стук, если процесс сгорания растянут по времени более чем у бензинового двигателя?
Процесс сгорания дизеля нисколько не растянутее, чем у бензинового. По углу поворота КВ само сгорание такое же или меньше, а процесс смесеобразования меньше в разы.
Стук берется от взрывного сгорания значительной части заряда, ввиду одновременного воспламенения по всему обьему этого заряда.
Оттуда же берется относительно высокий момент дизеля на малых подачах топлива. Бросил газ, а дизель тащит...
На высоких оборотах смесеобразование и сгорание ухудшается, дизель дымит, падает мощность и растет расход топлива...
 
Повторяю:
Горение топлива УЖЕидет, А горючее ЕЩЕ НЕ ВСЁпоступило в цилиндр.
Если движение поршня вниз занимает 180 градусов, то те 15 градусов от оборота "выливаются" примерно в 8% от рабочего хода. Да еще надо учитывать, что горючее на современных дизелях поступает несколькими порциями. 
Вы на верном пути. В.М.Кушуль сделал двигатель, где в горящее топливо впрыскивается высокосжатый воздух из соседнего цилиндра....
Но весь воздух таким образом использовать невозможно, так как поршень весь воздух вытеснить не способен.
Мой руководитель (А.И.Костин) сделал двигатель, где горящее топливо через канал ввиде факела поджигает соседний цилиндр с топливом, а потом обратный факел оттуда дожигает заряд в первом цилиндре...
Весь воздух использован, мощность выше, чем у обычного двигателя, скорость сгорания - сверхзвуковая...
 
Извините, что приходится объяснять на пальцах.

Можно и извинить при уровне среднего образования.
Но вначале сгорает топливо, то есть выделяется энергия, затем если позволят этой энергии совершить работу, то происходит совершение той работы за отведенных промежуток времени. А уж потом если мы захотим, то эту производимую энергию можем направить на совершение механической работы. И если эта работа выразится во вращательном движении, то можно посчитать получаемый момент при определенной скорости вращения. А вот ежели мы ту работу направим на простое линейное перемещение, то того момента мы так и не отыщем так как момент считается простым умножением силы на плечо. Причем сила должна быть направлена перпендикулярно тому плечу. Иначе при совпадении вектора силы с тем плечом получается НОЛЬ момента.
А что делать, если  мы эту произведенную работу за промежуток времени превратим непосредственно в тепло?
Энергия то выделялась, источник энергии имел определенную мощность, а момента мы так и не обнаружили.
Видать момент это продукт выделения энергии и то не всегда.
Так что о первичности момента над мощностью забудьте. 😉
 
По углу поворота КВ само сгорание такое же или меньше, а процесс смесеобразования меньше [highlight]в разы[/highlight].

Если в бензиновом двигателе топливная смесь готовится в карбюраторе, то в цилиндр попадает уже готовая топливная смесь. Другими словами времени для приготовления топливной смеси в цилиндре у бензинового двигателя требуется НОЛЬ. А вот в цилиндре дизельного двигателя требуется время (порядка 8% хода поршня вниз), и как бы оно не было бы мало, всякая малая величина при делении на НОЛЬ (да простят меня математики за запрещенную операцию с нулем) даст результат очень уж напоминающий бесконечность. Так что с "[highlight]разами[/highlight]" Вы слишком умалили разницу, да и еще перепутали что больше, а что меньше. 😉
 
На высоких оборотах смесеобразование и сгорание ухудшается, дизель дымит, падает мощность и растет расход топлива... 

Ну это уже от разрегулированности того отдельно взятого дизеля.
 
Весь воздух использован, мощность выше, чем у обычного двигателя, скорость сгорания - сверхзвуковая...

И никакого развала двигатели, и ни какого "клина".
Просто надо тщательнее считать.
 
Так что о первичности момента над мощностью забудьте. 

Улыбнуло. "Сам то понял, что сказал?"Слив не проходит. Мы говорим о конкретных вещах, о поршневом двигателе внутреннего сгорания. Поэтому еще раз:Вы предлагали рассмотреть процессы, происходящие в двигателе, сильно их замедлив. Но мы пойдем еще дальше - рассмотрим один момент этого процесса. Чтобы получить энергию, сжигаем топливо. Энергия от сгорания топлива направлена на создание давления в рабочем объеме цилиндра. Это первое преобразование энергии - из потенциальной энергии топлива в потенциальную энергию давления. Давление в цилиндре создает силу, стремящуюся сдвинуть поршень. Но поршень кинематически связан с шатуном и передает эту силу дальше. А дальше у нас кривошип коленвала. Сгорание топлива, по определению, происходит после ВМТ, поэтому угол между вектором приложения силы и плечом кривошипа не равен нулю. Здесь возникает момент силы, стремящийся провернут кривошип и, соответственно, весь коленвал. Вот и получается ситуация - часть топлива уже сгорела, какая-то энергия уже выделилась, давление немного поднялось, возникла сила, стремящаяся сдвинуть поршень и провернуть КВ, появился момент силы ( он же крутящий момент) а вращения, как и выполнения работы и , соответственно, мощности  нет. И и если энергии выделится мало, и силы давления на поршень не хватит для создания момента, достаточного для того, чтобы провернуть коленвал, то мощности мы не получим, хотя крутящий момент будет в наличии.

Можно и извинить при уровне среднего образования.

Образования хватает. По оному я как раз конструктор автомобильных двигателей, правда газовых турбин (МАМИ). Но поршневыми занимаюсь уже больше 30 лет (эксплуатация, ремонт). Занимался и форсированием. 😛
 
Образования хватает. По оному я как раз конструктор автомобильных двигателей, правда газовых турбин (МАМИ). Но поршневыми занимаюсь уже больше 30 лет (эксплуатация, ремонт). Занимался и форсированием.

Вообще то физика никак не разделяет момент от мощности и не ставит первенства одного над другим. Вы наверное знаете, что существуют бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. И мощность там выделяется, а момента нет. Все это происходит одновременно без опереженияодного другим по важности. Какой бы ни был момент, скажем от защемленной балки в опоре - ни работы, ни мощности не выделится пока что либо не начнет двигаться.
Но это уже отвлечение от темы.
Вот если Вы специалист по двигателям, и даже их можете руками переделать то Вам и слово.
Почему дизельные двигатели вращаются медленнее бензиновых?
Прошу по существу вопроса.
 
По углу поворота КВ само сгорание такое же или меньше, а процесс смесеобразования меньше [highlight]в разы[/highlight].

Если в бензиновом двигателе топливная смесь готовится в карбюраторе, то в цилиндр попадает уже готовая топливная смесь. Другими словами времени для приготовления топливной смеси в цилиндре у бензинового двигателя требуется НОЛЬ. А вот в цилиндре дизельного двигателя требуется время (порядка 8% хода поршня вниз), и как бы оно не было бы мало, всякая малая величина при делении на НОЛЬ (да простят меня математики за запрещенную операцию с нулем) даст результат очень уж напоминающий бесконечность. Так что с "[highlight]разами[/highlight]" Вы слишком умалили разницу, да и еще перепутали что больше, а что меньше. 😉

Не все так просто. В карбюраторном двигателе в цилиндр попадает воздух с капельками бензина, которые получаются в карбюраторе, где струя бензина разбивается на отдельные капельки различного размера. Во впускном тракте двигателя часть бензина (очень небольшая) испаряется. Основное же испарение происходит в цилиндре во время такта сжатия, на что тратится часть энергии( правда, этот процесс имеет и положительную сторону - охлаждаются цилиндр и поршень). Но опять весь бензин не успевает испариться и продолжает испаряться в процессе горения.
Такие же процессы происходят и в инжекторном двигателе, только распыление бензина происходит качественней и дозирование точней.
В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском все происходит как в дизеле. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр незадолго до ВМТ, где оно начинает испаряться и , в отличии от дизеля, не самовоспламеняется, а поджигается искрой. Испарение же продолжается и в процессе сгорания. Непосредственный впрыск позволяет повысить экономичность за счет того, что бензин впрыскивается в зону свечи, где создается необходимый для зажигания состав смеси. А в остальном объеме смесь очень бедная, которая в других условиях просто не загорится.
В дизеле топливо тоже воспламеняется не моментально после начала впрыска. Есть такое понятие, как задержка воспламенения, которая определяется цетановым числом топлива. В это время испаряется часть топлива, необходимая для начала горения, и продолжает испаряться в процессе горения.
Так что длительность горения у всех двигателей примерно равна (по углу поворота коленвала порядка 200 градусов). По времени смесеобразования выигравают карбюраторные двигатели, затем инжекторные и затем бензиновые с непосредственным впрыском и диельные. Но, за счет усложнения систем питания, по экономичности все с точностью до наоборот. Это касается и экологии.
А  8% о которых вы упоминаете - это опережение впрыска, необходимое для того, чтобы компенсировать задержку воспламенения. Опять же с отклонениями и в ту и в другую сторону, но все равно до ВМТ.
 
Почему дизельные двигатели вращаются медленнее бензиновых?Прошу по существу вопроса.

И я и другие уже отвечали на этот вопрос. Основная причин в большей относительно бензинового двигателя степени сжатия, среднеиндикаторного давления и скорости нарастания давления, что требует увеличения прочности всех деталей двигателя. Это вызывает, в свою очередь, повышение массы этих деталей. В том числе и вращающихся и, что самое неприятное, возвратно поступающих. При увеличении скорости вращения КВ и, соответственно скорости возвратно-поступательного движения поршней возникают огромные перегрузки, которые превышают значения прочности используемых материалов и происходит разрушение конструкции. Чаще всего это обрывы шатунов с последствиями... Но еще раньше начинают происходить другие процессы. В следствии большой массы клапанов, силы клапанных пружин не хватает для своевременного их закрытия - клапана "зависают". Падает давление в конце такта сжатия и обороты КВ, своеобразный ограничитель оборотов. Но чаще, так как степень сжатия большая и поэтому камера сгорания маленькая, клапана встречаются с поршнями и гнутся, а то и обламываются. В двухтактных дизелях такого ограничения нет. Там критична механическая прочность деталей. Сам был свидетелем нескольких таких случаев. У нас были эл.станции и катера с двигателями ЯАЗ 204 и 206. Так на изношенных двигателях часто в камеру сгорания попадало масло из системы смазки и двигатель шел в разнос. Прекращение подачи топлива не помогало, поэтому в их конструкции была предусмотрена воздушная заслонка аварийного глушения, которая перекрывала впускной патрубок. Не успел или заслонка неисправна и каюк. Обороты сильно возрастают и из двигателя начинают лететь куски блока, выбитые поршнями и шатунами, эти самые поршни и шатуны по частям. Жуткое зрелище!
Форсировать по оборотам дизель тоже можно.Но это потребует применения деталей из высокопрочных материалов и технических ухищрений. Гораздо проще, дешевле и даст больший эффект форсирование за счет наддува. Это потребует снижение степени сжатия. И чем больше степень наддува, тем больше понижение степени сжатия. И опять же применение высокопрочных материалов и понижение ресурса двигателя.
ДВС вылизаны уже до предела. За последние лет 30 я могу вспомнить лишь пару принципиальных улучшений. Все остальное на уровне ловли блох.
 
А8% о которых вы упоминаете - это опережение впрыска, необходимое для того, чтобы компенсировать задержку воспламенения. Опять же с отклонениями и в ту и в другую сторону, но все равно до ВМТ.

Нет, я не имел ввиду опережение впрыска. Если посмотреть на сам впрыск, то на его осуществление требуется время. Скажем у примитивных дизелей это время толкания кулачком того поршенька насоса. Да и в суперсовременном многоразовом впрыске требуется время чтоб нужное количество горючего протолкнуть через отверстие в форсунке, пускай даже с огромным давлением.
Теперь о скорости испарения бензина и дизельного топлива.
На сколько я знаю бензин испаряется быстрее солярки. В карбюраторном двигателе какая то часть бензина уже испарилась до входа в цилиндр, да еще и при сжатии те оставшиеся капельки бензина продолжают испаряться. Так что воздушно - бензиновая смесь перед вспышкой имеет солидную фору перед еще не впрыскнутой плохо испаряемой соляркой.
 
Гораздо проще, дешевле и даст больший эффект форсирование за счет наддува. Это потребует снижение степени сжатия.

Тот двухтактный бесклапанный дизель ZO 01A уже оснащен турбонаддувом.
А вот к Вам как двигателисту еще вопрос. Из какой стали изготавливают шатуны дизельных двигателей? Точнее лучше сказать про предел текучести, твердости той стали.
 
На сколько я знаю бензин испаряется быстрее солярки. В карбюраторном двигателе какая то часть бензина уже испарилась до входа в цилиндр, да еще и при сжатии те оставшиеся капельки бензина продолжают испаряться. Так что воздушно - бензиновая смесь перед вспышкой имеет солидную фору перед еще не впрыскнутой плохо испаряемой соляркой.

Я об это упоминал. Но не забывайте, что в дизеле температура в конце такта сжатия значительно выше чем в бензиновом двигателе. Точно не помню, но по моему вдвое. 700-850 градусов против 350- 400. Если и ошибся, то не намного. А такая температура вкупе с мелкодисперсным распылом предопределяет высокую скорость испарения дизтоплива. Так что сгорает оно полностью, ни сажи, ни дыма. А испаряется топливо до начала горения полностью или продолжает испаряться в процессе не суть важно. Главное, чтобы испарилось и сгорело. Изменение систем питания бензиновых двигателей от внешнего смесеобразования (карбюратор) к внутреннему (непосредственный впрыск) подтверждает мою правоту.
 
По маркам сталей уже не помню, давно не сталкивался. Надо смотреть справочник, но достаточно прочные, типа 12ХН3А или подобные.
 
По маркам сталей уже не помню, давно не сталкивался. Надо смотреть справочник, но достаточно прочные, типа 12ХН3А или подобные. 

У меня под рукой нет справочника, но кое что я раньше нашел.
Может такую сталь применить для высоко нагруженных деталей?
 

Вложения

  • Stal__N12K12M10TJU.gif
    Stal__N12K12M10TJU.gif
    24,9 КБ · Просмотры: 96
Так что сгорает оно полностью, ни сажи, ни дыма. А испаряется топливо до начала горения полностью или продолжает испаряться в процессе не суть важно. Главное, чтобы испарилось и сгорело. 

То что топливо сгорает я и не сомневаюсь.
То что при повышенной температуре испарение происходит быстрее, то же не сомневаюсь.
Но вот то что по мере впрыска топливо будет испаряться это я точно уверен.
И пока топливо не попало из форсунки в цилиндр оно ну никоим образом не испарится. Топливо пока ещё в форсунке и в подводящих трубках. Пусть топливо при тех давлениях и температурах испаряется мгновенно (даже теоретически), но пока оно не попадет в цилиндр - оно не испарится, а для впрыска требуется кое какое время.
Вот и горение растягивается. Пусть хоть мгновенно идет окисление, но топливо поступает в течении определенного времени и сгорит даже теоретически в течении времени впрыска. А это уже ВРЕМЯ.
 
С какого перепуга? Равномерность крутящего момента на валу двигателя в первую очередь зависит от кол-ва цилиндров (чем больше - тем лучше) и от равномерности чередования вспышек. При одинаковых этих параметрах неравномерность крутящего момента выше у дизеля. У него быстрее наростает давление в цилиндре.

А вот что пишут другие специалисты:
"...Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным и высоким крутящим моментом в своём рабочем объёме..."
Это вот здесь:     http://ru.wikipedia.org/wiki/Дизельный_двигатель
 
Так что с "разами" Вы слишком умалили разницу, да и еще перепутали что больше, а что меньше.
В любом случае фактом является то, что времени для смесеобразования у дизеля нет. Гомогенное образование в дизеле невозможно принципиально. А перенапряженный из за высокой степени сжатия силовой механизм имеет больший вес деталей при сопоставимой мощности. Вот весь "букет" дизеля, который определяет его сегодняшний облик.
Если прибавить ко всему этому его малый мех. КПД, а у малоразмерных дизелей он 70%, то картина не очень...
 
Назад
Вверх