Преимущества и недостатки дизельного процесса.
От обычного бензинового двигателя дизельный не отличается по своей конструкции - те же шатуны, поршни и цилиндры. Хотя отличие все таки есть, ведь у дизельного двигателя, в сравнении с бензиновым, усилены клапанные детали, а сделано это для того, чтобы дизельный двигатель мог воспринимать более высокие нагрузки, потому что степень сжатия у дизельного гораздо выше. Именно этим и объясняется большие габариты и вес дизельного двигателя по сравнению с бензиновым двигателем.
Но основным отличием дизельного двигателя от бензинового является способ создания, воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси. Если у бензинового двигателя смесь формируется во впускной системе, а воспламеняется в цилиндре и с помощью свечи зажигания. В дизельном же двигателе подача воздуха и топлива производиться раздельно. В цилиндры вначале поступает чистый воздух. И только в самом конце сжатия, когда воздух нагрет до 700-800 градусов Цельсия, в камеру сгорания, под огромным давлением в 10-30 МПа, форсунками впрыскивается топливо, после чего оно мгновенно самовоспламеняется. Такое самовоспламенение сопровождается весьма резким увеличением давления в цилиндре, именно из-за этого работа дизельного двигателя и становится такой шумной. Благодаря такой организации рабочего процесса стало возможным использование более дешевого топлива, а также стала доступна работа на весьма бедных смесях, из-за этого дизельные двигатели являются более экономичными. Как ни странно, но с экологической стороны, дизельные двигатели лучше, чем бензиновые за счет того, что при использовании более бедных смесей, выброс вредных веществ уменьшается, особенно это относится к оксиду углерода.
Главными недостатками дизельных двигателей являются меньшая литровая мощность, повышенная шумность и лишние вибрации, а также трудность холодного запуска двигателя. Но стоит заметить, что все эти проблемы относятся к старым версиям дизельных двигателей, ведь в современных моделях таких двигателей эти проблемы отсутствуют.
Процесс расширения. Давление и температура в конце процесса расширения.
Расширение, протекающее в течение рабочего хода поршня, является в безнаддувных двигателях единственным процессом, в котором совершается полезная работа, обеспечивающая на валу двигателя положительный крутящий момент.
Расширение происходит при переменных величинах поверхности теплообмена, а также давления в надпоршневом пространстве, и сопровождается потерями незначительного количества рабочего тела через кольцевые уплотнения.
В начале процесса расширения еще продолжается сгорание топлива. Его теплота идет в основном на повышение внутренней энергии РТ, поскольку перемещение поршня невелико и совершаемая газами положительная работа незначительна. Часть же выделившейся при сгорании теплоты отводится через поверхности КС в систему охлаждения. Несмотря на увеличение надпоршневого объема, по мере вращения коленчатого вала давление в цилиндре в начале хода поршня от ВМТ повышается из-за сгорания топлива с выделением больших количеств теплоты, чем суммарные ее затраты на теплообмен и совершаемую работу. В дизелях увеличение давления после прохождения поршнем ВМТ продолжается дольше, чем в двигателях с искровым зажиганием. Следствием выделения теплоты при сгорании, вызывающим увеличение давления заряда, являются отрицательные текущие значения показателя политропы расширения n2 в начале такта расширения.
Бензиновые двигатели: 0,35...0,5 МПа
1200...1500 К
Автотракторные дизели: 0,2...0,40 МПа
1000...1200 К
Процесс выпуска.
Процесс выпуска по характеру протекания может быть разделен на два принципиально различных периода.
Первый период выпуска начинается с момента открытия выпускного клапана, который в зависимости от оборотов двигателя начинается с опережением на поворота кривошипа до н.м.т. и заканчивается при положении поршня в в.м.т. В цилиндре двигателя к моменту открытия выпускного клапана имеется еще значительное избыточное давление газов при высокой их температуре (1000—1200°К), поэтому удаление газов из цилиндров в этот период происходит со скоростями, достигающими 500—600 м/сек.
Второй период выпуска совпадает с движением поршня от н.м.т до момента закрытия выпускного клапана и соответствует πрад(180° и более поворота кривошипа). Во время второго периода выпуска выбрасывание отработавших газов из цилиндров осуществляется благодаря вытесняющему действию поршня. Скорость газов при этом снижается до 60—100 м/сек .Несмотря на значительную разницу в продолжительности первого и второго периодов выпуска (первый период примерно в три раза короче второго), за первый период из цилиндров удаляется примерно 60% всех отработавших газов. Это показывает целесообразность и необходимость предварительного открытия выпускного клапана, несмотря не некоторую потерю площади индикаторной диаграммы, так как в противном случае во время выталкивающего хода поршня будут иметь место значительно большие потери работы на вытеснение газов из цилиндров.
При работе двигателя на сильно прикрытом дросселе первый период выпуска протекает не так интенсивно, как при работе на полном дросселе, так как в конце расширения при таком режиме давление выпуска лишь незначительно превышает давление окружающей среды.