Какая максимальная температура возникает в цилиндре дизельного двигателя
Перейти к содержимому

Какая максимальная температура возникает в цилиндре дизельного двигателя

  • автор:

Температурные характеристики дизельного топлива

Дизельное топливо — это жидкое вещество, которое используется как топливо для дизельных двигателей. Основными потребителями этого топлива являются ж/д транспорт, военная и сельхоз техника, водный транспорт. Так же дизельный транспорт пользуется спросом у владельцев легковых автомобилей. Так же дизельное топливо используется для дизельных электростанций, обогревателей и т. д. Дизельное топливо посезонно делится на летнее — Л, зимнее — З, и арктическое — А. Каждое дизельное топливо по гостам должно соответствовать определённым характеристикам. Одной из таких общих характеристик являются температурные характеристики дизельного топлива.

Для каждого типа сезонного дизельного топлива по каждой характеристике будем проводить сравнение.

Итак. Температура вспышки — это минимальная температура топлива, достигнув которой пары над поверхностью вещества воспламенятся при прямом контакте с открытым огнём. При таком взаимодействии не возникает устойчивый процесс горения. Вспышка — это моментальное сгорание газо-воздушной смеси над поверхностью горючей смеси. Температура вспышки дизельного топлива определяется в тигле и имеет следующие показатели в °С:
• для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин: Л — 62, З — 40, А- 35.
• для дизелей общего назначения: Л — 40, 3 — 35, А −30.

Температура замерзания дизельного топлива — это температура, при достижении которой нефтепродукт в определённых условиях потерял подвижность. Это вызвано выделением парафиновых углеводородов, либо их застыванием на низких температурах. Эта характеристика очень важна как при эксплуатации, так и при транспортировке. Это значение определяется в °С, в зависимости от климатической зоны не выше:
• Умеренной: Л — −10, З — −35, А- -//-.
• Холодной: Л — -//-, З — −55, А- −55.

Энергетическим свойством является плотность дизельного топлива от температуры. Чем выше плотность, тем больше энергии выделится при сгорании. Эти характеристики регулируются европейским стандартом. Соответственно плотность при 20 °С (кг/м?) не более:
• Л — 860, 3 — 840, А — 830.

Температура помутнения дизельного топлива — это температура, при которой фазовый состав топлива меняется, и появляется его твёрдая фаза, вместе с жидкой. Текучесть топлива практически не меняется, т. к. размеры кристалликов очень малы. При этой температуре двигатель продолжит свою работу. Но в топливе начнут образовываться кристаллики парафина, они-то и вызывают помутнение топлива. Эта температурная характеристика является очень важным показателем дизельного топлива, т. к. выпадение кристалликов в двигателе нарушит его нормальную работу.

Температура помутнения (°С) не менее:
• умеренна климатическая зона: Л — −5, 3 — −25, А — -//-.
• холодная климатическая зона: Л — -//-, 3 — −35, А — -//-.

Температура воспламенения дизельного топлива — температура, достигнув которой нефтепродукт, который нагревается во время испытания, загорается и поддерживает горение не менее 5 с.
Пределы температур воспламенения дизельного топлива (°С): Л — 69 — 119, 3 — 62 — 105, А — 57 — 100.
температура горения дизельного топлива (°С): 1100
температура кипения дизельного топлива (°С): Л — 280, 3 — 280, А — 240.
температура самовоспламенения дизельного топлива (°С) — это минимальная температура горючего вещества, при достижении которой резко возрастает скорость экзотермических реакций, которое приводит к пламенному горению или взрыву. Эта энергия расходуется на активацию реакции горения: Л — 300, 3 — 310, А — 330.
Стоит так же отметить, что кроме температурных, стоит учитывать и другие характеристики дизельного топлива, в зависимости от его использования.

Как температура и давление в цилиндрах дизеля влияют на работу мотора

На сегодняшний день, дизельные двигатели занимают второе место по популярности среди типов двигателей внутреннего сгорания, уступая только бензиновым агрегатам. Структурно дизельный мотор схож с бензиновым, так как он включает в себя такие же компоненты, как цилиндры, шатуны, поршни, коленвал и другие. Однако все эти детали более массивные и тяжелые, так как они должны выдерживать повышенные нагрузки.

Это связано с тем, что степень сжатия в дизельных двигателях значительно выше, чем в бензиновых. В то время как в среднем для бензиновых моторов этот показатель составляет от 9 до 11, в дизельных двигателях он уже достигает 20-24. Из-за этого дизельные двигатели имеют больший вес и размеры по сравнению с бензиновыми агрегатами.

Главным отличием между ними является способ создания, подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси. В большинстве бензиновых моторов рабочая смесь формируется во впускном коллекторе и затем втягивается в цилиндры.

В дизельных двигателях топливо и воздух поступают в цилиндры отдельно, и затем смесь воспламеняется самостоятельно благодаря резкому сжатию и нагреву. Далее мы рассмотрим процессы, которые происходят в камере сгорания дизельного двигателя, а также как обеспечивается подача дизельного топлива, формирование смеси и инициирование горения в цилиндре, а также рассмотрим давление и температуру внутри камеры сгорания дизельного двигателя.

Камеры сгорания дизельных двигателей и особенности работы такого ДВС

Как температура и давление в цилиндрах дизеля влияют на работу мотора

Давайте рассмотрим различия в камерах сгорания дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми. Существует два основных типа таких камер:

  1. Неразделенная камера сгорания дизельного мотора : Этот тип представляет собой одну камеру, обычно простой формы, которая согласуется с местоположением форсунок. Эти камеры обычно размещаются в днище поршней и иногда частично в днище и головке блока цилиндров, но редко только в головке блока.
  2. Разделенная камера сгорания дизельного двигателя : В этом случае предполагается наличие двух отдельных объемов, соединенных специальными каналами. Количество таких каналов может быть одним или более.

Когда речь идет о плюсах и минусах, первый тип обеспечивает более высокий КПД двигателя, но при этом в такой камере сгорания возникают более высокие температуры. Также увеличивается нагрузка от ударов. Что касается разделенных камер сгорания, здесь КПД ниже, но при этом удается достичь более полного сгорания топлива, что приводит к меньшему образованию нагара и дыма.

Как сгорает топливо в дизельном двигателе

Давайте подробнее рассмотрим процесс горения в дизельных двигателях. Для горения топлива необходимы определенное количество кислорода и источник для начала горения.

В дизельных двигателях, вместо внешней искры, источником воспламенения является высокая температура, то есть нагрев. Этот нагрев достигается путем сильного сжатия воздуха в цилиндре, а дизельное топливо подается в самый последний момент. Это связано с тем, что температура, необходимая для воспламенения топлива, увеличивается с увеличением давления, при этом температура самовоспламенения топлива в таких условиях снижается.

Иными словами, топливно-воздушная смесь в дизельном двигателе самовоспламеняется из-за высокого давления и нагрева. Эффективная работа двигателя зависит от правильно настроенного впрыска топлива, качественного сжатия смеси и полного сгорания в цилиндрах.

Процесс начинается с впуска воздуха в цилиндр, который сжимается и нагревается. Затем топливо впрыскивается в камеру сгорания дизельного двигателя, при этом происходит его распыление.

Далее наступает момент самовоспламенения, и пламя начинает распространяться по цилиндру. Впрыск горючего при этом прекращается, но остатки топлива продолжают гореть. Этот процесс затем повторяется.

Хотя подача и горение заряда в дизельных двигателях происходят очень быстро, этот процесс можно разделить на несколько этапов:

  1. Первый этап — впрыск топлива до начала его воспламенения (задержка воспламенения) : На этом этапе форсунки впрыскивают дизельное топливо в виде мельчайших капель, образуя топливный «туман». Этот туман распространяется в сильно сжатом и нагретом воздухе, но топливо еще не воспламеняется. Сначала топливо должно испариться.
  2. Второй этап — воспламенение и распространение фронта пламени по цилиндру : После воспламенения горит не весь объем топлива, а возникают точечные «очаги» горения в местах, где топливо наиболее равномерно смешано с воздухом и температура около 1700 К. Это начальное горение приводит к повышению температуры и давления в цилиндре.
  3. Третий этап — окончательное сгорание топлива : В это время топливо полностью сгорает в цилиндре, и форсунка все еще впрыскивает топливо. Горючее сразу воспламеняется от контакта с пламенем в камере сгорания, и пламя эффективно распространяется по всему объему цилиндра, что сопровождается максимальным давлением. Температура достигает около 2200 К.
  4. Четвертый этап — догорание остатков топлива : На этом этапе остатки топлива догорают в цилиндре. Поршень движется вниз, что приводит к снижению давления и температуры.

Как видно, давление в камере сгорания играет ключевую роль в самовоспламенении топлива в дизельных двигателях. Кроме того, правильно настроенный впрыск и качественное распыление топлива необходимы для эффективной работы двигателя. В случае сбоев в этих процессах могут возникнуть проблемы, такие как повышение температуры в камере сгорания, риск детонации и неполное сгорание топлива.

Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия

Если компрессия в цилиндре дизельного двигателя недостаточна, во время его работы можно услышать шумы и металлические стуки. Это происходит из-за того, что смеси требуется больше времени для нагрева до температуры воспламенения.

Снижение компрессии ведет к увеличению времени до начала горения смеси. В результате цилиндр содержит больше несгоревшей смеси, чем нужно. Когда происходит воспламенение этой смеси, процесс горения становится взрывным, что сопровождается резким увеличением давления, появлением ударной волны и детонации. Это может повредить компоненты двигателя.

Снижение компрессии также приводит к появлению дыма из выхлопной системы дизельного двигателя. Дым может быть черного или серовато-белого цвета. Белый дым указывает на то, что дизельное топливо не воспламеняется эффективно, когда поршень находится в верхней точке хода (ВМТ). В таком случае поршень идет вниз, температура и давление снижаются, и не создаются условия для горения. Это приводит к испарению несгоревшей солярки, которая затем попадает в систему выпуска.

Если дым черного цвета, это может свидетельствовать о том, что форсунки поставляют больше топлива, чем необходимо. Это означает, что, хотя есть кислород для сгорания части топлива, остатки превращаются в углерод, что проявляется в виде черного дыма из выхлопной трубы.

Такие проблемы могут также возникать из-за недостаточного поступления воздуха (например, из-за засоренного воздушного фильтра) или воздушного завоздушивания в системе подачи топлива дизельного двигателя.

В итоге, нарушение нормального процесса смешивания и сгорания топливной смеси оказывает негативное воздействие на момент начала горения и эффективность сгорания топлива в цилиндрах дизельного двигателя.

Что в итоге

Исходя из вышесказанного, становится очевидным, что дизельные двигатели особенно зависят от точности впрыска топлива. Это напрямую влияет на коэффициент полезного действия (КПД), ресурс мотора, экономичность, уровень выбросов вредных веществ в отработавших газах и ряд других ключевых параметров.

По этой причине современные дизельные форсунки способны обеспечивать так называемый фазированный (многофазный) впрыск, позволяя впрыскивать дизельное топливо до 10 раз за один рабочий такт двигателя.

И наконец, стоит отметить, что сегодня традиционные механические топливные системы, такие как топливные насосы высокого давления (ТНВД) с механическими форсунками, активно уступают место более современным решениям, таким как системы насос-форсунок и системы Common Rail. Эти новые технологии позволяют достичь максимальной эффективности впрыска топлива на всех этапах подачи в камеру сгорания.

Сочетание этих решений с использованием турбокомпрессоров позволяет современным дизельным двигателям успешно конкурировать на рынке с бензиновыми аналогами. При этом сохраняется одним из главных преимуществ дизельных двигателей — высокая топливная экономичность.

Рабочая температура двигателя и как не допустить перегрева

Необходима поддержка температуры мотора, это важная задача для системы охлаждения. Температура охлаждающей жидкости влияет на смесеобразование, расход топлива, мощность и приемистость мотора. В случае перегрева мотора, могут возникнуть проблемы, которые могут даже вывести из строя весть агрегат. Как этого избежать — узнаете далее.
ОПТИМАЛЬНАЯ РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА ДВИГАТЕЛЯ
Нормальной температурой считается ДВС от 87° до 105°. Для разных двигателей рабочая температура определяется своя, при которой его работа наиболее стабильна. Агрегаты современных автомобилей работают при температуре 100°-105°. В цилиндрах двигателя, при воспламенении рабочей смеси, камера сгорания нагревается до 2500 градусов, и задача охлаждающей жидкости — поддерживать оптимальное значение температуры в пределах нормы.
ПРИЧИНЫ ПЕРЕГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ
Существует ряд причин, которые могут способствовать перегреву, в основном они связаны с поломками в системе охлаждения, или же качеством охлаждающей жидкости, также возможно с загрязнением рубашки системы охлаждения, из-за чего ухудшается пропускная способность жидкости. Необходимо использовать качественные запчасти, во избежание нижеуказанных причин.
НИЗКИЙ УРОВЕНЬ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
Популярной проблемой является — недостаток охлаждающей жидкости в системе. Данная жидкость, в виде тосола или антифриза, все время циркулирует по системе, отводя тепло от нагретых деталей мотора. При малом уровне ОЖ тепло будет отходить недостаточно, а значит температура будет повышатся.
Если отсутствует возможности добавить ОЖ, то можно включить печку, чтобы понизить возможность перегрева. Если другого выхода нет, то долейте обычной или дистиллированной воды, после систему охлаждения необходимо будет промыть залить свежий антифриз. Если t° выше 90 градусов необходимо сразу остановить автомобиль и выключить зажигание, чтобы мотору остыл.
ОТКАЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЕНТИЛЯТОРА ОХЛАЖДЕНИЯ
Холодный воздух на радиатор нагнетается электровентилятором, что важно при движении на небольшой скорости, когда воздушного потока не хватает. Вентилятор, возможно, расположить как спереди, так и сзади радиатора. Если температурная стрелка начала подниматься — остановите автомобиль и проверьте состояние вентилятора. Причины отказа работы вентилятора:
• выход из строя электродвигатель
• окислиление разъема
• реле вентилятора сгорело
• выход из строя датчика температуры ДВС.
Чтобы проверить вентилятор, необходимо снять с него разъемы, и “подкиньте” провода напрямую к АКБ, что поможет найти причину отказа.
НЕИСПРАВНОСТЬ ТЕРМОСТАТА
Термостат, является важнейшим элементов системы охлаждения. В системе охлаждения существуют два контура: малый и большой. Малый контур означает то, что жидкость циркулирует только по двигателю. В большом контуре жидкость циркулирует по всей системе. Термостат быстро набирает и поддерживает рабочую температуру. Чувствительный элемент при 90 градусах открывает клапан, благодаря чему жидкость попадает в большой круг, и наоборот. Термостат считается неисправным в двух случаях:
• рабочая t° охлаждающей жидкости не достигается
• силовой агрегат стремится к перегреву.
Термостат может размещаться непосредственно в блоке цилиндров, в отдельном корпусе, или как одно целое с датчиком температуры и помпой.
ОБРЫВ РЕМНЯ ВЕНТИЛЯТОРА ОХЛАЖДЕНИЯ
В авто с продольно расположенным двигателем, вентилятор может запускаться посредством приводного ремня от шкива коленчатого вала. В данном случае вентилятор работает принудительно. Ресурс приводного ремня от 30 до 120 тыс. км. Обычно достаточно одного ремня, чтобы привести в движение несколько узлов. В случае обрыва ремня ДВС начинает перегреваться, особенно при снижении скорости движения. Если у вас отечественный авто с ременным приводом вентилятора, рекомендуется установить дополнительно электровентилятор, во избежание неприятных случаев.
ГРЯЗНЫЙ РАДИАТОР
Раз в 80-100 тысяч километров необходимо промывать радиатор вместе со всей системой охлаждения. Радиатор может забиться по следующим причинам:
• несвоевременность замена антифриза
• применения некачественной жидкости
• применение в системе воды
• применение герметика системы охлаждения.
Для мойки радиатора важно использовать профессиональные составы, которые добавляются в старый антифриз, на этой “смеси” мотор работает в течении 10-15 минут, после необходимо слить воду из системы. Лучше будет снять радиатор, промыть его водой под давлением снаружи и внутри.

Еще по теме Локальный кузовной ремонт

admin On 17/11/2020 / Uncategorized / Оставить комментарий

Какая температура дизельного двигателя считается нормальной?

После продолжительной стоянки температура двигателя в момент пуска соответствует температуре окружающего воздуха. Такой «холодный» двигатель вполне работоспособен и может выполнять поставленные перед ним задачи. Однако лучше его всё же немного прогреть до оптимальной «рабочей» температуры прежде, чем подвергать значительным нагрузкам. А вот перегрев мотора выше оптимальных значений даже более вреден, чем высокие нагрузки на холодный мотор.

Оптимальные температуры

Говорить о некой оптимальной температуре для всех дизельных моторов было бы крайне неправильно. Очень многое зависит от типа, модели и предназначения конкретной силовой установки, что в свою очередь связано с особенностями процессов образования топливно-воздушной смеси и ее сгорания, а также с особенностями функционирования вспомогательных систем двигателя.

Рабочей температурой считается та, при достижении которой время испарения топлива сокращается до оптимального значения и уменьшается до минимума время задержки самовоспламенения. При рабочей температуре воздушно-топливная смесь сгорает полностью и равномерно, обеспечивая максимально достижимые для данного двигателя максимальный КПД, минимальный расход топлива и минимальный показатель токсичности выхлопа.
Как утверждают специалисты, большинство дизельных двигателей, в том числе моторы Cummins по параметру оптимальной рабочей температуры укладываются в промежуток от 70 до 90 градусов. При этом оптимальным максимумом, который допустим при работе двигателя под нагрузкой, является температура в 97 градусов. Преодоление этой отметки уже будет считаться перегревом.

Что же касается точных параметров оптимальной рабочей температуры для каждого конкретного двигателя, то они указаны в паспорте двигателя, в руководстве пользования, а также зачастую прямо на приборной панели, если таковая имеется.

Эксплуатация двигателя с неоптимальной температурой

Как уже было сказано выше, холодный двигатель вполне способен работать и выполнять поставленные перед ним задачи. Однако сам факт того, что он еще не достиг оптимальной температуры, говорит о том, что максимальной эффективности холодный мотор достичь не может в принципе. Кроме того, нагружая холодный мотор, мы значительно ускоряем его износ.
Ввиду этого холодный двигатель рекомендуется прогревать перед тем, как использовать с максимальной нагрузкой. В частности не рекомендуется резко разгонять машину, наращивать обороты выше среднего уровня, загружать машину грузом и т.д.

Что касается эксплуатации перегретого двигателя, то здесь всё еще драматичнее. Если нагрузка на холодный мотор является нежелательной, хотя и штатной ситуацией, то перегрев — это уже своего рода неисправность, которая требует принятия экстренных мер, то есть остановки и глушения. В лучшем перегрев чреват ускоренным износом деталей двигателя, в худшем — серьезной поломкой и дорогостоящим ремонтом.

Если перегрев был незначительным и непродолжительным, то достаточно просто дать мотору остыть и после устранения причины перегрева он вновь будет работать нормально. Если имел место значительный перегрев в течение продолжительного времени, то последствия будут уже серьезными. При должной степени везения можно отделаться небольшим оплавлением поршней, но, скорее всего, нужно готовиться к искривлению или растрескиванию головки блока цилиндров, прогоранию прокладок ГБЦ, разрушению межкольцевых перегородок на поршнях и другим последствиям.

К сожалению, многие водители (особенно новички) так увлечены процессом управления машиной, что забывают посматривать время от времени на показатели температуры двигателя. Ну а если прохлопать нужный момент и позволить двигателю долго проработать при значительном перегреве, последствия могут быть действительно катастрофическими. Сильный перегрев может вызвать:

— значительное оплавление или прогорание поршней с последующим повреждением стенок цилиндров,
— закипающее масло не обеспечивает нормальную защиту трущихся деталей и они быстро разрушаются,
— коренные и шатунные вкладыши намертво прикипают к коленвалу,
— вылетают клапанные гнёзда,
— в крайних случаях лопается коленвал, а поршень прошибает стенку блока цилиндров, окончательно убивая двигатель.

Чем примечателен каталог магазина?

Все для ремонта двигателя

В наличии комплектующие для всех моторов Cummins, Caterpillar, Perkins. Представлены оригинальные и аналоговые запчасти. Подобрать необходимую деталь не составит труда.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *