Исследуем дизельные двигатели: определение, КПД, история и типы

Дизельный двигатель — один из самых эффективных и мощных по сравнению с бензиновым. Хотя он является продолжением бензинового двигателя. Эта статья даст понимание дизельных двигателей: определение, КПД, история, принцип работы и типы. Смотрите также статьи об автомобильных двигателях ниже!

• Понимание автомобильного двигателя
• Конфигурации цилиндров автомобильного двигателя
• Разница между впрыском топлива и карбюратором

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель — двигатель внутреннего сгорания, где воспламенение топлива происходит за счет повышения температуры воздуха в цилиндре из-за механического сжатия — «адиабатического сжатия». Подробнее для ясности…

В отличие от двигателей с принудительным зажиганием (бензиновых), использующих свечу зажигания для воспламенения смеси воздух-топливо, дизельные двигатели принципиально отличаются. Дизель сжимает только воздух в цилиндре, температура поднимается до высоких значений (горячий воздух), и атомизированное дизельное топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, воспламеняется самовольно. Эти двигатели работают с гетерогенной смесью воздух-топливо: впрыскиваемое топливо неравномерно распределяется в воздухе до сгорания. Крутящий момент регулируется изменением соотношения воздух-топливо (λ); вместо дросселирования воздуха дизель меняет количество впрыскиваемого топлива, соотношение обычно высокое.

Схема дизельного двигателя:

Дизельный двигатель также называют двигателем сжатия-зажигания (CI), по имени изобретателя Рудольфа Дизеля. Рудольф Дизель — студент Политехникума в Мюнхене, посещал лекции Карла фон Линде. Линде изучал паровой двигатель, заявил, что паровые машины конвертируют всего 6–10% тепловой энергии в работу, но цикл Карно способен конвертировать гораздо больше за счет изотермического изменения состояния.

Эти идеи вдохновили Дизеля на создание высокоэффективного двигателя, работающего по циклу Карно. Он также познакомился с огнеметом — традиционным поджигателем, использующим принцип быстрого адиабатического сжатия, который Линд привез из Юго-Восточной Азии. После нескольких лет работы над идеями Дизель опубликовал их в 1893 году в эссе «Теория и построение рационального теплового двигателя».

Дизельный двигатель существует как двигатель с наивысшей тепловой эффективностью среди двигателей внутреннего и внешнего сгорания. Это благодаря очень высокому степени расширения и врожденной бедной смеси, позволяющей избыточному воздуху отводить тепло. Небольшая потеря эффективности также избегается по сравнению с бензиновыми двигателями непрямого впрыска, так как несгоревшее топливо отсутствует при перекрытии клапанов, и топливо не попадает прямо из впуска/впрыска в выпуск.

Дизельный двигатель стал высокой заменой стационарным паровым машинам благодаря высокой эффективности. Дизельные двигатели могут быть двухтактными или четырехтактными.

С 1910-х дизельные двигатели применяются в судах и подводных лодках, локомотивах, грузовиках, тяжелой технике и электростанциях. В 1930-х начали использоваться в некоторых автомобилях, что стало широко распространено на крупных дорожных и внедорожных машинах с 1970-х, основываясь на данных о новозарегистрированных дизелях.

Самые большие дизельные двигатели в мире — 14-цилиндровые двухтактные судовые двигатели; каждый развивает пиковую мощность почти 100 МВт.

Смотрите видео ниже, чтобы узнать принцип работы дизельного двигателя:

Низкооборотные дизельные двигатели (в судах и применениях, где вес не важен) могут достигать эффективности до 55%.

Главные направления развития будущих дизелей: улучшение выхлопных эмиссий, снижение расхода топлива, увеличение ресурса. Дизель, особенно для коммерческих авто, останется главным силовым агрегатом до середины 2030-х. Однако прогресс жизни и технологий делает введение электрических двигателей эффективным вариантом.

Все, что нужно знать о трансмиссии

В этой статье объяснены определение, схема, КПД, история, принцип работы. Надеюсь, чтение понравилось — делитесь с другими студентами. Спасибо за чтение, до встречи!