Робота дизельного двигуна d; сільськогосподарський трактор - м; трактор canique
Основна роль теплового двигуна (бензиновий або дизельний) полягає у перетворенні теплової енергії, яка виникає в результаті згоряння, в механічну енергію. Пояснення функціонування цього органу.
1. Час водіння
Існує два типи двигунів, двигун з позитивним запаленням (бензиновий двигун) і двигун із запаленням від стиснення (дизельний двигун). Останнє слід за Цикл суботи яка розпадається на чотири стадії.
Перший крок (A):
Ця стаття була створена у партнерстві з AgroSup Dijon.
Це фаза прийому чистого повітря (що складається в основному з азоту та кисню, який є окисником). Таким чином, під час спуску поршня, який створює вакуум у камері згоряння, повітря всмоктується і надходить через отвір, залишене відкритим впускним клапаном.
Другий крок (B):
Це фаза стиснення. Коли поршень піднімається, при закритих клапанах камера згоряння повністю герметична. Це призводить до підвищення температури (до 800 ° C).
Третій крок (C):
Вприскування дизельного палива (яке є паливом) спричиняє згоряння, яке виділяє велику кількість енергії і дозволяє поршню відштовхуватися назад. Обидва клапани все ще закриті.
Четвертий крок (D):
Це називається вихлопом. Поршень піднімається вгору, випускний клапан відкривається і забезпечує евакуацію газів, що виникають внаслідок горіння та незгорання.
Ми можемо замінити ці чотири рази на діаграмі розподілу.
2. Характеристики двигуна
а) Переміщення
Спочатку потрібно обчислити одиницю об’єму циліндра, що позначається Vu.
Vu = [(∏ x A²)/4] × штрих
A - отвір, який є діаметром гільзи циліндра. Хід - це відстань, пройдена поршнем у циліндрі. Щоб отримати загальний робочий об'єм двигуна, досить помножити цей одиничний об’єм на загальну кількість циліндрів двигуна. Отримаємо:
Об’єм = Vu × кількість циліндрів
Взаємозв'язок між ходом та стовбуром: "квадратним двигуном" ми називаємо двигун, чий отвір дорівнює ходу. Коли отвір строго більший за хід, ми говоримо про "супер квадратний двигун" .
б) Об'ємне відношення
об'ємне відношення двигуна - це співвідношення між об'ємом у нижній мертвій точці (Pmb) до об'єму у верхній мертвій точці (Pmh):
R = об'єм Pmb/об'єм Pmh або R = (одиниця об'єму + мертвий об'єм)/мертвий об'єм
Для дизельного двигуна це співвідношення має бути від 16 до 24, тоді як для бензинового двигуна воно становить від 5 до 12.
проти) Термодинамічний цикл
Дизельний двигун слідує термодинамічному циклу, який можна переглянути на Діаграма Клапейрона (наступний малюнок). Теоретичний цикл, який повинен виконувати двигун, показаний червоним кольором. Але різні втрати на тертя, теплові та повітряні насоси змінюють цей цикл, який приймає чорну лінію.
Фаза прийому зі збільшенням обсягу, що називається ізобарним перетворенням (постійним тиском). Ми спостерігаємо надходження повітря в двигун.
Фаза стиснення зі зменшенням об’єму та збільшенням тиску. Повітря стискається в камері згоряння.
Ізохорна фаза стиснення. Об'єм залишається незмінним, але тиск зростає.
Ізобарична фаза релаксації. Під час цієї фази ін’єкцію проводять.
Фаза релаксації з падінням тиску і збільшенням обсягу. Поршень починає опускатися вниз і відбувається займання повітряно-дизельної суміші.
Швидка так звана фаза адіабатичної релаксації. Поршень різко опускається до нижньої мертвої точки.
Фаза витяжки зі зменшенням обсягу. Поршень піднімається вгору, а випускний клапан відкритий, що пояснює ізобарне перетворення.
3. Розрахунок продуктивності
а) Забезпечена робота
Площа, визначена цим циклом, визначає роботу, виконану двигуном. Таким чином, формула розрахунку роботи є інтегралом тиску від зміни об’єму:
З W у Джоулях, p у Паскалі та V у m 3 .
б) Потужність
Завдяки роботі ми можемо обчислювати різні дані, починаючи з потужності, яка відображає швидкість виконання завдання. Ми можемо обчислити це, склавши співвідношення:
З P у ватах, W у джоулях та t у секундах.
Знаючи потужність, ми можемо розрахувати крутний момент, що подається двигуном. Це сила, яку надає останній. Це випливає із відношення потужності до швидкості обертання двигуна:
З C в Нм, P у Вт і ω в рад/с.
Примітка: 1 ch = 736 Вт
4. Ін’єкція
На практиці існує два основних типи дизельних двигунів. Вони класифікуються за принципом введення, прямим або непрямим.
в) Непряма ін’єкція
Він застосовувався на дизельних транспортних засобах до початку 2000-х рр. Вприскування вважається непрямим, оскільки дизельне паливо впорскується в камеру попереднього згоряння в головці блоку циліндрів, де повітря нагрівається свічкою розжарювання.
Тиск впорскування становить близько 100-150 бар.
Перевага цього типу двигуна полягає в тому, що він менш шумний, ніж у тих, хто має прямий вприск, але він споживає трохи більше і має трохи меншу ефективність завдяки своєму "низькому" ступеню стиснення.
б) Безпосереднє введення
Зараз він набув широкого поширення в сучасних дизельних двигунах. Паливо безпосередньо впорскується в циліндр. Перфорована форсунка розпорошує дизель над поршнем, який має увігнуту форму, створюючи турбулентність для просування повітряно-паливної суміші.
Ми впорскуємо при більш високому тиску від 180 до 1500 бар.
Цей тип двигуна має ряд переваг перед двигуном із непрямим впорскуванням. Перш за все, він пропонує кращу ефективність (приблизно на 10% більше), зменшення споживання та легкість запуску.
проти) Спільна рейка
Складаючи варіант прямого вприскування, двигуни Common Rail все частіше пропонуються у сільському господарстві, особливо стосовно нових стандартів щодо обмеження викидів забруднюючих речовин.
Дизельне паливо зберігається в рейці на 2000 бар, а форсунки мають паливо під тиском, що забезпечує кращу реакційну здатність та кращу дисперсію палива завдяки високим тискам.
Common rail, з електронним управлінням уприскуванням, також дозволяє останнім двигунам виконувати попередній вприск перед Pmh. Це впливає на зменшення фази горіння.
5. Горіння
Мета - досягти максимально повного згоряння. Для цього виробники двигунів визначають обсяги та температури всмоктуваного повітря або розмір впорскуваних крапель дизеля. Для того, щоб отримати уявлення, щоб спалити літр дизеля, потрібно всмоктати 10 м 3 повітря.
Хімічне рівняння горіння:
Це горіння рідко буває досконалим, і таким чином генеруються забруднюючі викиди.
Вони підлягають регулюванню, що змушує виробників двигунів їх зменшувати (див. Вставку).
На наступній діаграмі ми бачимо еволюцію тиску під час фази горіння.
В А ми маємо початок ін’єкції з початком ін’єкції та повним введенням, які тривають до С.
У B це початок горіння, яке триває до D.
Від А до В - затримка займання. Це залежить від цетанового числа, яке є показником самозаймання в камері згоряння. Чим більше ця затримка, тим сильніше горіння.
Попереднє введення необхідно, щоб уникнути стуку. Далі слід поступове введення при високому тиску.
6. Повітряний контур
Існує три типи повітрозабірника.
- Перше - це природне аспірація: повітря, що всмоктується, проходить через фільтр, який утримує домішки.
- Другий використовує принцип атмосферного всмоктування, але повітря стискається турбокомпресором перед подачею в циліндр. Отже, там більше повітря, тому більше палива та енергії.
- Третій займає принципи попередніх двох. Повітряний охолоджувач додається перед тим, як повітря надходить у охолоджуючий циліндр. Свіже повітря більш щільне. Таким чином, ми можемо ввести більшу кількість молекул повітря і, отже, збільшити продуктивність та споживання.
7. Охолодження двигуна
Існує два типи охолодження: повітряним або рідинним.
- Двигуни можуть охолоджуватися навколишнім повітрям. Для цього вентилятор, розміщений спереду двигуна, направляє повітря проти циліндрів, які потім оснащені ребрами для збільшення поверхні контакту. Ця система є більш економічною, але вона показує обмеження під час великих робіт у спеку. Крім того, найбільш віддалені від вентилятора циліндри менш добре охолоджуються.
- Рідинне охолодження підходить для більшості сучасних двигунів. Охолоджуюча рідина приводиться в рух насосом і циркулює по всьому контуру охолодження.
Потім охолоджуючу рідину приводять у контакт з балонами, щоб охолодити їх. Потім відбувається теплообмін, який передає частину тепла від двигуна рідині. Останній, у безперервному потоці, потім буде транспортований до радіатора, де відбудеться інший теплообмін між повітрям і теплоносієм, що дає змогу знизити температуру останнього.
Таким чином, калорії, що відновлюються при контакті з балонами, евакуюються за допомогою двох послідовних теплообмінів: двигун до охолоджуючої рідини та охолоджуючої рідини до повітря.
Охолодження має важливе значення для постійної температури в циліндрах, що забезпечує кращу продуктивність та довший ресурс двигуна.
Дізнайтеся все, що вам потрібно знати про ваш тракторний дизельний двигун, за 5 кроків: