Дизелов двигател: Разлика между версии

Дизеловите двигатели се налагат поради редица предимства като: [[КПД]], по-висок от този на бензиновите двигатели, и свързаната с това по-висока горивна икономичност, както и голям [[въртящ момент]] при ниска [[честота]] на въртене на [[Колянов вал|коляновия вал]]. Тъй като са подложени на по-големи механични натоварвания обаче, ноте са по-тежки и шумни от бензиновите (при еднаква ефективна [[мощност]]), а освен това, ако не са добре регулирани, отделят доста микро-частици [[сажди]] и дим. Основните си сфери на приложение дизеловите двигатели намират там, където е необходима голяма [[мощност]] и високаабсолютният разход на гориво е голям - заради високата си горивна икономичност.

* Запалването на гориво-въздушната смес става не чрез подаване на електрическа искра в определен момент, както при [[бензин]]овия двигател, а чрез сгъстяване на постъпилия в цилиндъра атмосферен [[въздух]] и впръскване на гориво в определен момент преди [[бутало]]то да достигне '''горна мъртва точка''' (ГМТ). Като следствие от сгъстяването налягането се увеличава до 30-55 атмосфери, температурата на въздуха се повишава от 700К до 900К, което осигурява условия за самовъзпламеняването на горивото. За осигуряване на горивния режим на работа на двигателя, степента на сгъстяване при дизеловите двигатели е по-висока от тази на бензиновите и е границите на: 15-19 за- при директно впръскване, 18-24 за- при вихрокамерно смесообразуване и 20-25 за- при двигатели с предкамера.

* МногоСравнително икономично използване на подведенатаотделената чрезпри изгарянето на горивото топлина. Поради обемно-слойното смесообразуване и качественото регулиране (в едно и също количество въздух се впръсква различно количество гориво в зависимост от режима на двигателя) на състава на горивната смес, дизеловия двигател работи със специфичен разход от 200-245 g/kWh при директно впръскване и 230-280 g/kWh за вихрокамерни и предкамерни двигатели. Специфичният разход при бензиновите двигатели се движи в границите 250-325 g/kWh.

*Поради спецификата на смесообразуването на дизеловия двигател е възможно отдадената мощност да е по-висока от подобните топлинни машини. За сравнение [[Парна машина|парната машина]] има коефициент на полезно действие (КПД) 12 %, а съвременните бензинови двигатели - 25 до 33 %, при дизеловите двигатели е в границите от 35 до 40 %.

* Поради по-високите налягания и температури в цилиндъра по време и след края на горенето (от 50 до 120 атмосфери и температури 1800 до 2300К), дизеловият двигател има значително по-масивни и здрави части - по-тежки са коляно-мотовилковият механизъм, лагерите, маховика. Това ограничава максималните обороти и увеличава цената като отношение мощност-себестойност.

'''I такт пълнене'''. От ''горна мъртва точка'' (ГМТ) буталото започва ход надолу в цилиндъра. ПълнителниятВсмукателният клапан е започнал да се отваря преди '''ГМТ''' и цилиндърът на двигателя се изпълва с атмосферен въздух. За постигане на по-голяма мощност, в някои двигатели запълването с въздух става принудително с компресор и/или турбокомпресор, т.е. въздушнатаобемът масавъздух в цилиндъра има по-високо налягане от обикновеното атмосферно наляганеатмосферното. <br>

'''II такт сгъстяване'''. От ''долна мъртва точка'' (ДМТ) започва движение нагоре при затворен пълнителенвсмукателен клапан. Започва сгъстяване на въздуха в цилиндъра. Съпротивлениетокато мунеобходимата за това енергия се преодолява"доставя" от инерцията на маховика на двигателя. При достигане на '''ГМТ''' налягането на компресирания въздух нараства до 30-55 атмосфери поради намаляване на първоначалния обем, достигащо до 22 пъти за някои дизелови двигатели. Температурата на въздуха в цилиндъра се повишава от 700 до 900К

'''III такт разширение'''. Това е работният такт на двигателя. Горивонагнетателната помпа чрез дюзата в цилиндъра впръсква дизелово гориво, което се самовъзпламенява. Това се осъществява няколко градуса преди '''ГМТ''' (достигащи до 40°КВ в съвременните дизелови двигатели при номинални обороти). Самовъзпламеняването не се осъществява веднага, а има т.нар. период на задържане през който горивото се изпарява и достига концентрациятемпература достатъчна за самовъзпламеняване. С изгарянето на горивото се повишава налягането, което въздейства върху буталото и то започва движение към '''ДМТ'''.<br>

'''IV такт изпускане''' е последният от работният цикъл на двигателя. Движението на буталото е от '''ДМТ''' към '''ГМТ'''. Изпускателният клапан се отваря и изгорелите газове излизат поради това, че налягането им е по-високо от атмосферното. След изравняване на налягането в цилиндъра с външното, остатъчните изгорели газове биват изтласкани от движението на буталото. Затварянето на изпускателния клапан става след преминаването на буталото през '''ГМТ''' за да не се пречи на инерционното изтичане на изгорели газове и да се подобри пълненето на цилиндъра с въздух.

Двутактовият дизелов двигател се различава от четиритактовия по това, че четирите такта - запълваненапълване с въздух, компресиране, работен ход и изхвърляне на изгорелите газове се извършва за два хода на буталото или един оборот на коляновия вал. Функциите на газоразпределителен механизъм се изпълняват от движещото се бутало, "преливни канали" и всмукателните и изпускателни отвори в цилиндъра. При двутактовите дизелови двигатели се използва т. нар. клапанно-компресорна система, където в двигателната глава са поставени изпускателни клапани, а буталото при движението си отваря в '''Долна Мъртва Точка''' т. нар. всмукателни отвори за атмосферен въздух. За по-добро продухване и принудително пълнене на въздух с по-високо налягане се използва роторен нагнетател (т. нар. нагнетател на Рут) или пълнене чрез центробежен нагнетател, задвижван от газова турбина. Последната се задвижва от кинетичната енергия на изгорелите газове, като с това не се отнема от полезната мощност на двигателя. Това е такат. познатотонар. нив разговорния език „турбо“. Като двутактови двигатели са реализирани и двигатели с две насрещно работещи бутала в един общ цилиндър по т. нар. ''опозитна схема'' (opposite piston engine). С такава конструкция са реализирани самолетния двигател на Junkers модел Jumo 205, танковите двигатели 4ТПА, 5ТД(Ф)(за Т-64) и др., в дизелови локомотиви. Характерно за тази конструкция е, че и двете бутала управляват всмукателни и изпускателни отвори. За разлика от бензиновите двутактови двигатели,дизеловите могат да изпълнят всички екологични стандарти,защото неизгоряло гориво не напуска цилиндъра. В автомобилната индустрия подобен двигател с модерната в момента common rail система за впръскване на горивото би осигурявал 2.5х повече мощност за 2х по-малък обем,при еднакви обороти. Проблем е задължителното наличие на турбо,защото въздухът не може да бъде „засмукан“ от буталото,тъй като отворът за достъп на атмосферен въздух се отваря само когато буталото е в '''Долна Мъртва Точка''' т.е. в края на хода си.

За задвижването на неголеми генератори за електрически ток или други стационарни задвижвания се използват предимно дизелови двигатели, поради ниския разход на гориво и тяхната работна дълговечност. Четиритактови дизелови двигатели се вграждат в тежкотоварни и лекотоварни камиони и [[трактор]]и, а в последните 40 години всички големи производители на леки автомобили вграждат в моделите си и гама дизелови двигатели.

Освен с нафта, дизеловите двигатели могат да работят и с олиорастителни масла. Също като нафтата, тоте еса въглеводородвъглеводороди, но има преимуществото да не съдържасъдържат тежки метали, парафини и сяра и еса относително по-евтиноевтини. При правилно използване при предварително подгряване преди впръскване в цилиндъра, олиото гори по-добре от дизела и е по-екологично гориво. За гориво може да се ползва както ново рапично или слънчогледово олио, така и използвано олио.