Структура дизельного двигателя составные части и принцип работы (4 видео)

Дизельный двигатель – это тип внутреннего сгорания, который работает по принципу сжатия воздуха и последующего впрыска и сгорания топлива. Он является основным источником энергии для многих видов транспорта, таких как грузовики, автобусы, суда и локомотивы, а также используется в некоторых стационарных энергоустановках.

Структура дизельного двигателя содержит несколько важных компонентов, каждый из которых выполняет свою уникальную роль в процессе работы. Основными частями двигателя являются: поршни, цилиндры, клапаны, форсунки, шатуны, коленчатый вал и головка блока цилиндров.

Принцип работы дизельного двигателя основан на следующем: воздух в цилиндре сжимается поршнем к высокому давлению, после чего форсунка впрыскивает в цилиндр топливо, которое воспламеняется самовозгоранием. В результате сгорания топлива выделяется энергия, которая движет поршень, а затем через шатун коленчатый вал преобразует линейное движение поршня во вращательное движение.

Содержание

Основные составные части дизельного двигателя
Цилиндр
Поршень
Клапаны и их привод
Топливная система дизельного двигателя
Топливный бак
Фильтры и насосы
Система зажигания и искровая свеча
Система охлаждения
Радиатор
Вентилятор
Система смазки
Масляный насос
Фильтр масла
Принцип работы дизельного двигателя
Впуск и сжатие воздуха
Впрыск топлива
Сгорание топлива и рабочий такт
Достоинства и недостатки дизельных двигателей
📸 Видео

Видео:Принцип работы дизельного двигателяСкачать

Основные составные части дизельного двигателя

Дизельный двигатель состоит из нескольких основных составных частей, каждая из которых выполняет свою функцию:

1. Цилиндр и поршень: В большинстве дизельных двигателей используется одноцилиндровая конфигурация, хотя также существуют двух-, трех- и четырехцилиндровые варианты. Цилиндр является местом сжатия и сгорания топлива, а поршень служит для перемещения коленчатого вала.

2. Клапанный механизм: Клапанный механизм включает в себя выпускные и впускные клапаны, которые управляют протоком горючей смеси для сгорания и отводом отработавших газов. Открытие и закрытие клапанов осуществляется с помощью распределительного вала.

3. Топливная система: Топливная система включает в себя топливный бак, топливный насос, форсунки и фильтры. Она отвечает за подачу топлива в цилиндры и его распыление для обеспечения сгорания.

4. Система смазки: Система смазки обеспечивает смазку движущихся частей двигателя для снижения трения и износа. Она включает в себя масляный насос, масляный фильтр и масляный бак.

5. Система охлаждения: Система охлаждения поддерживает оптимальную температуру работы двигателя, предотвращая его перегрев. Она состоит из радиатора, термостата, вентилятора и насоса охлаждения.

6. Система выпуска газов: Система выпуска газов отводит отработанные газы из цилиндров и выпускает их в атмосферу. Она включает в себя выпускной коллектор, катализатор и глушитель.

7. Коленчатый вал: Коленчатый вал преобразует линейное движение поршня во вращательное и передает его на приводные механизмы, такие как маховик или ременная передача.

8. Распределительный вал: Распределительный вал открывает и закрывает клапаны в нужный момент времени, чтобы обеспечить правильное смешение топлива и воздуха, а также отвод отработанных газов.

9. Зажигание: В простых дизельных двигателях топливо воспламеняется только при сжатии, поэтому не требуется системы зажигания в классическом понимании. Однако современные дизельные двигатели могут использовать систему предварительного подогрева впускного воздуха для облегчения запуска.

10. Генератор: Генератор обеспечивает электрическую энергию для питания электроприборов автомобиля и зарядки аккумулятора.

Каждая из этих составных частей важна для правильной работы дизельного двигателя и хорошего его функционирования в транспортных средствах и других установках.

Цилиндр

Основные составные части цилиндра включают:

Поршень: представляет собой движущуюся часть цилиндра, которая перемещается вверх и вниз в результате действия сил, создаваемых сгоранием топлива.
Кольца поршня: устанавливаются на внешней поверхности поршня и служат для обеспечения герметичности сгорания, а также смазки поршня и цилиндров.
Гильза: представляет собой внутреннюю поверхность цилиндра, на которую непосредственно устанавливается поршень.
Головка цилиндра: закрывает верхнюю часть цилиндра и содержит клапаны впуска и выпуска, а также систему впрыска топлива.

Принцип работы цилиндра заключается в следующем:

Индукция: при движении поршня вниз создается разрежение в цилиндре, что позволяет воздуху проникать через клапаны впуска в цилиндр.
Сжатие: после того, как впускные клапаны закрываются, поршень движется вверх, сжимая воздух и повышая его давление.
Рабочий ход: когда поршень достигает верхней точки хода, топливо впрыскивается в цилиндр высоким давлением и начинает сгорать под действием высокой температуры и давления.
Выпуск отработанных газов: после сгорания топлива поршень движется вниз, открывая клапан выпуска и выбрасывая отработанные газы из цилиндра.

Цилиндр является ключевой составной частью дизельного двигателя, от которой зависит его эффективность и мощность.

Поршень

Поршень представляет собой цилиндрическую форму со своего рода крышкой на одном из концов. Внутри поршня находится полость, называемая камерой сгорания, где происходит сжатие и сгорание топлива. С другой стороны поршня находится шарнир, который позволяет ему двигаться вверх и вниз в цилиндре двигателя.

Поршень изготавливается из прочных материалов, таких как алюминий или чугун, чтобы выдерживать высокие температуры и давление внутри цилиндра. Он имеет специальные кольца, называемые поршневыми кольцами, которые обеспечивают герметичность сгорания и снижают потери масла.

Когда топливо в двигателе сгорает, высокое давление приводит к тому, что поршень движется вниз, передавая свою энергию через шатун на коленчатый вал. Когда поршень поднимается, он сжимает топливо и воздух в камере сгорания, готовя их к следующему циклу работы.

Поршень является одной из самых важных частей дизельного двигателя, и его правильное функционирование имеет прямое влияние на эффективность и надежность работы всего двигателя. Поэтому поршень должен быть изготовлен с высокой точностью и иметь надежную конструкцию, чтобы обеспечить долгий срок службы и безотказную работу двигателя.

Клапаны и их привод

Клапаны играют важную роль в работе дизельного двигателя. Они контролируют поток воздуха и топлива, а также выхлопных газов, что позволяет регулировать процесс сгорания в цилиндрах. Клапаны устанавливаются в головке блока цилиндров и имеют два главных типа: выпускные и впускные.

Клапаны отвечают за открытие и закрытие газовых каналов в цилиндрах. Впускные клапаны отвечают за подачу воздуха и топлива в цилиндр, а выпускные клапаны отвечают за выброс отработанных газов. Надежность и точность работы клапанов влияют на производительность и экологические показатели двигателя.

Каждый клапан имеет свой привод, который обеспечивает его открытие и закрытие в нужный момент. Привод клапана состоит из распределительного вала, толкателя и пружины. Распределительный вал приводит в движение толкатель, который передает движение на клапан. Пружина контролирует закрытие клапана и восстанавливает его положение после открытия.

Привод клапана имеет важное значение для работы двигателя. Он должен обеспечивать точное открытие и закрытие клапана в нужный момент, чтобы гарантировать правильный процесс сгорания. Неправильная регулировка или поломка привода клапана может привести к понижению мощности двигателя и увеличению выбросов.

Инженеры постоянно работают над улучшением приводов клапанов, чтобы повысить их надежность и эффективность. Новейшие технологии в области привода клапанов позволяют достичь более точного управления процессом сгорания и увеличить эффективность работы двигателя.

Видео:Общее устройство бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгоранияСкачать

Топливная система дизельного двигателя

Основными компонентами топливной системы являются:

Топливный насос: Служит для подачи топлива в высоком давлении в форсунки. Внутри насоса устанавливаются специальные поршни и распределительный вал, которые отвечают за создание и поддержание давления в системе.

Форсунки: Основная функция форсунок — распыление топлива в цилиндре двигателя при необходимом времени. Количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя. Форсунки может быть электромагнитными, ходовыми, гидравлическими или механическими.

Фильтр топлива: Регулярно проводит очистку топлива от примесей и защищает топливную систему от летучей грязи. Фильтр топлива рекомендуется регулярно менять и поддерживать в исправном состоянии.

Регулятор давления: Отвечает за поддержание определенного давления топлива в системе в определенных условиях работы двигателя.

Топливная система дизельного двигателя предоставляет регулируемую и точно отмеренную подачу топлива в цилиндры двигателя. Это позволяет добиться более эффективного сгорания и снизить уровень выбросов, а также обеспечить надежную и плавную работу двигателя.

Правильная и регулярная эксплуатация топливной системы дизельного двигателя является важным фактором для обеспечения его долговечности и эффективности.

Топливный бак

Топливный бак оснащен различными элементами, обеспечивающими его надежную работу. Это включает в себя бака входной и выходной клапаны, которые контролируют подачу топлива в двигатель и предотвращают его обратный поток. Также топливный бак оснащен датчиком уровня топлива, который сообщает информацию о количестве оставшегося топлива на приборной панели автомобиля.

Один из самых важных элементов топливного бака — это его защита от коррозии. Внутренняя поверхность бака обычно покрыта специальным материалом, который предотвращает ржавчину и другие повреждения. Это необходимо, чтобы уберечь топливо от загрязнений и предотвратить повреждение самого бака.

Топливный бак также имеет систему для заправки топливом. Это включает в себя горловину и топливный затвор. Горловина служит для заправки топлива, а затвор контролирует подачу топлива в бак и предотвращает его перелив.

Основные компоненты топливного бака	Назначение
Входной клапан	Регулирование подачи топлива в двигатель
Выходной клапан	Предотвращение обратного потока топлива
Датчик уровня топлива	Определение количества оставшегося топлива
Защитное покрытие	Предотвращение коррозии
Горловина	Заправка топлива
Топливный затвор	Контроль подачи топлива и предотвращение его перелива

Фильтры и насосы

В дизельном двигателе существует необходимость в очистке топлива и масла от различных примесей и загрязнений, которые могут попасть в систему. Для этого применяются различные фильтры и насосы.

Основной задачей фильтров является задерживание и удаление механических примесей, таких как песок, пыль, ржавчина и других твердых частиц. Фильтры обычно устанавливаются в различных местах системы, например, перед насосом топлива или масла, чтобы предотвратить попадание загрязнений в насос и дальнейшее распространение по всей системе.

Еще одним важным элементом системы очистки является масляный фильтр. Его задача — удалять из масла микрочастицы и продлевать срок службы двигателя. Масляный фильтр обычно оснащен специальным фильтрующим элементом, который задерживает мелкие примеси.

Топливный насос необходим для подачи топлива из топливного бака в систему. Он обеспечивает постоянное давление топлива, необходимое для работы двигателя. Насос может быть различного типа, например, роторным или поршневым, в зависимости от конструкции и применения двигателя.

Таким образом, фильтры и насосы играют важную роль в работе дизельного двигателя, позволяя обеспечить его надежную и эффективную работу, а также увеличить срок его службы.

Видео:Устройство и принцип работы дизельного двигателя Основные неисправностиСкачать

Система зажигания и искровая свеча

Искровая свеча является ключевым элементом системы зажигания. Она представляет собой металлический электрод, который создает электрическую искру для воспламенения смеси топлива и воздуха в цилиндре двигателя. Искровая свеча работает по принципу электрического разряда между ее электродами.

Катушка зажигания является устройством, которое усиливает входящий сигнал от контроллера зажигания и создает высокое напряжение, необходимое для образования искры на искровой свече. Датчик положения коленчатого вала служит для определения момента зажигания и передачи информации об этом контроллеру зажигания.

Контроллер зажигания, в свою очередь, является устройством, которое управляет работой системы зажигания. Он основан на электронике и получает информацию от датчика положения коленчатого вала для определения оптимального времени зажигания. Контроллер зажигания также регулирует подачу тока на катушку зажигания, что позволяет создавать высокое напряжение для искровой свечи.

Все эти компоненты системы зажигания работают вместе для обеспечения правильного времени зажигания и создания необходимой искры для воспламенения топлива в цилиндре двигателя. Надежность и эффективность системы зажигания играют важную роль в работе дизельного двигателя, влияя на его мощность и экономичность.

Видео:Принцип работы дизельного двигателя 3D АНИМАЦИЯСкачать

Система охлаждения

Компонент	Описание
Радиатор	Основной элемент системы охлаждения, который отвечает за отвод лишнего тепла из двигателя. Радиатор состоит из множества мелких трубок, по которым проходит охлаждающая жидкость.
Вентилятор	Устройство, которое создает поток воздуха и направляет его на радиатор для усиления процесса охлаждения.
Термостат	Клапан, регулирующий температуру охлаждающей жидкости, позволяет ей проходить через радиатор только при достижении определенной температуры.
Водяной насос	Отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости по системе. Он подает жидкость к двигателю и забирает ее оттуда, обеспечивая постоянное охлаждение.

Принцип работы системы охлаждения заключается в циркуляции охлаждающей жидкости с помощью водяного насоса. Во время работы двигателя, жидкость прогревается, и термостат открывается, позволяя ей пройти через радиатор, где она охлаждается. Затем, охлажденная жидкость возвращается в двигатель, поддерживая оптимальную температуру.

Радиатор

Охлаждение двигателя происходит за счет циркуляции охлаждающей жидкости. Радиатор представляет собой систему из металлических трубок, в которых проходит охлаждающая жидкость – обычно это специальный антифриз, смешанный с водой.

Принцип работы радиатора основан на теплообмене между охлаждающей жидкостью и окружающим воздухом. Жидкость, попадая в радиатор, проходит через множество узких каналов, а вокруг них, наружу струится воздух. Благодаря загибам и специальной ребристой конструкции радиатора, увеличивается площадь контакта жидкости с воздухом, что способствует более эффективному охлаждению.

В результате процесса охлаждения тепло отдается от охлаждающей жидкости к воздуху, и когда снова происходит циркуляция восстановленной теплоносительной смеси крайне низкой, чтобы гарантировать оборот.При помощи радиатора осуществляется нормализация температуры внутри двигателя и его контроль, что предотвращает перегрев и защищает двигатель от повреждений.

Вентилятор

Вентилятор располагается на ведущем валу двигателя и приводится в действие ремнем привода охлаждения. Он представляет собой спирально-лопастной металлический вентиляторный гибкий диск. Лопасти вентилятора имеют форму крыла самолета и размещены под определенным углом, чтобы обеспечить наиболее эффективное перемещение воздуха.

При работе двигателя вентилятор вращается со скоростью, сопоставимой со скоростью ведущего вала. Вращение вентилятора создает поток воздуха, который пропускается через радиатор системы охлаждения двигателя. Этот поток воздуха позволяет обеспечить эффективное охлаждение, удаляя избыточное тепло, которое образуется в процессе работы двигателя.

Вентилятор может использоваться в различных системах охлаждения, в зависимости от типа и назначения дизельного двигателя. В некоторых случаях, вентилятор может быть установлен на ведущем валу непосредственно, без использования ремня привода. Однако, в большинстве случаев, вентилятор приводится в действие с помощью ремня, чтобы обеспечить оптимальную эффективность охлаждения.

Таким образом, вентилятор является важной составной частью дизельного двигателя, обеспечивая его надежное охлаждение и, как следствие, позволяя двигателю работать более эффективно и дольше.

Видео:Система питания дизельного двигателя.Скачать

Система смазки

Основные компоненты системы смазки:

Масляный насос: отвечает за подачу масла во все требуемые точки смазки.
Масляный фильтр: очищает масло от механических примесей и загрязнений.
Маслозаборный патрубок: подает масло из масляного поддона в масляный насос.
Масляный поддон: служит для сбора и хранения масла, а также снижает уровень шума.
Маслоприемник: предназначен для подачи масла в определенные зоны трения двигателя.

Система смазки работает следующим образом: масляный насос подает масло из маслозаборного патрубка в маслоприемник, откуда оно поступает во все требуемые точки смазки. В процессе работы масло собирает в себе загрязнения и проходит через масляный фильтр, где оно очищается. После этого масло снова подается в маслозаборный патрубок и повторяется цикл.

Уровень масла в системе должен быть постоянно поддерживаемым, поэтому предусмотрена система обратного клапана, которая позволяет переключать масло в зависимости от режима работы двигателя.

Наличие и правильная работа системы смазки являются критическими моментами для долговечности и надежности дизельного двигателя. Без надлежащего смазывания, трение между деталями может привести к серьезной поломке и выходу из строя двигателя.

Масляный насос

Масляный насос работает на принципе перемещения жидкости. Обычно он представляет собой цилиндрическую металлическую корпусную часть, внутри которой располагается ротор с лопатками. При вращении ротора лопатки перемещаются и создают разрежение, позволяя маслу проникать в насос через всасывающий патрубок. Затем масло протекает через фильтр и нагнетательный патрубок, направляясь к цилиндрам и другим деталям двигателя.

Одна из важных особенностей масляного насоса — его регулировка. Регулятор давления масла позволяет поддерживать оптимальное давление в системе смазки, что в свою очередь обеспечивает надлежащую работу двигателя. Слишком низкое или слишком высокое давление масла может привести к проблемам и повреждениям мотора.

Важным аспектом работы масляного насоса является его исправное состояние и регулярное обслуживание. Чтобы предотвратить снижение качества смазки и избежать поломок двигателя, необходимо регулярно проверять состояние насоса и его компонентов, а также менять масло вовремя.

Фильтр масла

Фильтр масла представляет собой устройство, которое устанавливается между масляным насосом и остальными частями двигателя. Он состоит из корпуса, внутри которого находится фильтрующий элемент, обычно изготовленный из специального разрезного материала, который задерживает примеси в масле.

Функционирование фильтра масла основано на принципе фильтрации. Масло под давлением подается внутрь фильтра, где примеси задерживаются на поверхности фильтрующего элемента. Чистое масло протекает через отверстие внутри фильтра и поступает дальше в двигатель для смазки и охлаждения его деталей.

Для обеспечения эффективной работы фильтра масла, необходимо регулярно проверять его состояние и проводить замену фильтрующего элемента. Загрязненный фильтр может привести к ухудшению работоспособности двигателя, а также к его поломке.

Обычно производители рекомендуют менять фильтр масла каждые 5 000-10 000 километров пробега или 6-12 месяцев эксплуатации, в зависимости от условий эксплуатации и типа двигателя.

Преимущества фильтра масла:	Недостатки фильтра масла:
— Предотвращение поломки двигателя	— Необходимость замены и обслуживания
— Улучшение качества смазки двигателя	— Возможность протечек и обратной засоренности
— Повышение долговечности двигателя	— Увеличение расхода масла

В целом, фильтр масла играет важную роль в работе дизельного двигателя, и его правильное обслуживание является неотъемлемой частью поддержания его надежной и безопасной эксплуатации.

Видео:Устройство и работа дизельного двигателяСкачать

Принцип работы дизельного двигателя

Основной принцип работы дизельного двигателя заключается в четырехэтапном цикле:

Впуск:

Воздух втягивается в цилиндр через открытый впускной клапан, который затем закрывается для формирования сжатого воздушного заряда.

Сжатие:

Топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением с помощью форсунки. В результате этого процесса сжатый воздух и впрыскиваемое топливо смешиваются.

Рабочий такт:

В результате самовоспламенения смешанного воздуха и топлива происходит взрыв, вызывающий удар поршня вниз и преобразовывающий химическую энергию топлива в механическую энергию.

Выпуск:

Такой четырехтактный цикл повторяется в каждом цилиндре двигателя, обеспечивая его работу.

Дизельный двигатель отличается от бензинового двигателя тем, что впрыскивание топлива происходит на этапе сжатия, когда топливо уже находится внутри цилиндра и готово к самовоспламенению. Благодаря этому и более высокому сжатию воздуха, дизельные двигатели обладают большей тягой и эффективностью.

Впуск и сжатие воздуха

После того, как поршень достигает нижней мертвой точки, впускные клапаны закрываются. Далее начинается сжатие воздуха. Поршень двигается от нижней мертвой точки до верхней, сжимая воздух в цилиндре. В этот момент также происходит закрытие выпускных клапанов для того, чтобы не происходило утечки сжатого воздуха из цилиндра. Сжатый воздух имеет большую плотность и готов к следующему этапу работы двигателя — впрыску топлива и запуску горения.

Впуск и сжатие воздуха являются важными этапами работы дизельного двигателя. Они гарантируют своевременное поступление и сжатие воздуха в цилиндр, что обеспечивает эффективную работу двигателя и высокую энергетическую эффективность.

Впрыск топлива

Система впрыска топлива состоит из нескольких компонентов, включая форсунки, высокое давление топлива и контрольный блок. Главная задача системы впрыска заключается в доставке правильного количества топлива в цилиндр, чтобы создать оптимальное сжигание.

Форсунка — ключевой элемент системы впрыска. Она отвечает за распыление топлива в цилиндре, чтобы оно смешалось с воздухом и создалось равномерное сгорание. Форсунка работает под действием высокого давления топлива, которое создается насосом высокого давления.

Контрольный блок отвечает за регулировку впрыска топлива. Он получает сигналы от датчиков, которые мониторят работу двигателя, и определяет оптимальный момент и количество впрыска. Это позволяет достичь лучшей экономичности и производительности двигателя.

Впрыск топлива является сложным процессом, который требует точной настройки и контроля. Правильное сжигание топлива влияет на мощность, экономичность и экологичность работы двигателя. Поэтому система впрыска топлива является одной из ключевых компонентов дизельного двигателя.

Сгорание топлива и рабочий такт

Сгорание топлива в дизельном двигателе происходит по принципу самовозгорания. В процессе сгорания топлива, дизельный двигатель проходит через рабочий такт. Рабочий такт состоит из четырех ходов: всасывание, сжатие, работа и выпуск.

Во время всасывания, поршень двигателя опускается, создавая разрежение в цилиндре. В это время клапан впуска открывается и свежий воздух с топливом попадает внутрь цилиндра.

Затем происходит ход сжатия, когда клапаны впуска и выпуска закрыты. Поршень поднимается, сжимая смесь воздуха и топлива до высокого давления и температуры.

Далее наступает рабочий ход, когда топливо впрыскивается в высоко сжатую смесь. При контакте с горячим воздухом, топливо мгновенно воспламеняется, создавая давление, которое расширяет газы и дает мощность двигателю.

И наконец, в ходе выпуска поршень опускается, а клапан выпуска открывается, что позволяет выбросить выхлопные газы из цилиндра и готовить двигатель к следующему циклу.

Таким образом, сгорание топлива в дизельном двигателе и рабочий такт обеспечивают эффективную работу двигателя и генерацию энергии.

Видео:История дизельного двигателя, почему дизель экономичнее бензиновогоСкачать

Достоинства и недостатки дизельных двигателей

Дизельные двигатели, как и любая другая технология, имеют свои достоинства и недостатки. Рассмотрим основные из них.

Достоинства дизельных двигателей:

1. Экономичность. Дизельные двигатели обладают высоким КПД и потребляют меньше топлива по сравнению с бензиновыми двигателями. Это особенно важно для транспортных средств, которые активно используются в коммерческих целях.

2. Долговечность. Дизельные двигатели имеют более прочную конструкцию и работают при более низких температурах, что обеспечивает им большую долговечность в сравнении с бензиновыми двигателями.

3. Большой крутящий момент. Дизельные двигатели обладают большим крутящим моментом на низких оборотах, что делает их идеальными для использования в тяжелой нагрузке, например, при буксировке или перевозке грузов.

4. Надежность. Дизельные двигатели имеют простую конструкцию и меньше подвижных деталей, что снижает вероятность возникновения поломок и повышает надежность работы двигателя.

Недостатки дизельных двигателей:

1. Больший уровень шума и вибраций. Дизельные двигатели обладают более громкой работой и более сильными вибрациями по сравнению с бензиновыми двигателями.

2. Высокая стоимость. Дизельные двигатели требуют более сложной и дорогостоящей конструкции, что делает их более дорогими при покупке и обслуживании.

3. Загрязнение окружающей среды. Дизельные двигатели выделяют большое количество вредных выбросов, включая частицы дыма и оксиды азота. Это является серьезной проблемой в свете растущей экологической осознанности.

4. Более сложная техническая эксплуатация. Дизельные двигатели требуют более сложного обслуживания, включая специальные замены фильтров, использование высококачественного топлива и контроль за состоянием системы впрыска.

В целом, дизельные двигатели обладают рядом преимуществ, но также имеют свои недостатки, которые необходимо учитывать при выборе техники или автомобиля.