Разнос дизельного двигателя. Суть явления, как его избежать и как его остановить?

Что делать, если дизельный двигатель пошел в разнос?

А знаете ли вы друзья, почему дизельные двигатели называют дьявольскими моторами? Нет..? И при чем тут Сатана спросите вы? А дело вот в чем. Самыми распространенными причинами такого довольно-таки предвзятого отношения некоторых автомобилистов к данному типу двигателей внутреннего сгорания (ДВС) можно отнести конкретные нюансы его работы на дизельном топливе (ДТ), который грохочет во время своей работы постоянно, а также сильно вибрирует и собирает внутри себя достаточно много сажи выбрасываемую могучим мотором из недр выхлопной трубы в атмосферу. Заметим, что в последнее время эти неприятные нюансы когда-то накрепко связанные с самими дизельными моторами, постепенно отходят на второй план. Все современные дизельные моторы в настоящее время стали на много экологичней и сильно полюбили окружающую нас природу.  Однако есть и еще одна причина подобного  отношения водителей и других граждан к дизельным двигателям.

Это тот определенный фактор, что они в какой-то момент могут серьезно подвести и пойти в разнос, и тогда на «карту» ляжет сразу все, то есть, и ваше здоровье и даже человеческая жизнь! Поэтому этот двигатель у многих граждан автомобилистов считается «Истинной сатаной!»

 

Смотрите также: Прогрев холодного двигателя: Альтернативное мнение

 

Вы друзья безусловно могли когда-то слышать о таком непривычном явлении, как разнос дизельного двигателя, а возможно и сами когда-то имели не самый из приятных моментов общения с этим явлением с «взбесившимся дизелем». Такое  хоть и редко, но все же случается (чем дальше мы отходим от начала создания Рудольфом Дизелем своего первого опытного образца, тем реже встречается это явление). А вот чтобы наверняка об этом сказать, то многим из вас возможно и не доведется с этим явлением когда-нибудь столкнуться. Хотя к нашему сожалению, на сто процентов об этом сегодня сказать нельзя. Так что друзья, давайте лучше будем во все оружии и вместе обуздаем (по крайней мере) хотя-бы в теории этот бесконтрольный дизельный мотор.

 

Смотрите также

Мы постараемся как можно подробнее рассказать вам о том главном моменте, чем может быть вызвана такая проблема и связанные с ней риски, а также и о том, как можно будет побыстрее положить конец этой быстро развивающейся ситуации.

 

Все что нужно знать о скандале с компанией «Volkswagen»

 

Что такое разнос дизельного двигателя?

Для начала короткая справка. -Когда дизельный двигатель идет в разнос это означает следующее, что его обороты крайне быстро и бесконтрольно начинают возрастать и заходят за красную зону-черту на тахометре. В этот момент появляются,- посторонний шум, черный дым, копоть, а иногда может выбрасываться и пламя, и все это одновременно в качестве «бонуса» валит прямо из выхлопной трубы.

 

Каковы риски, если мотор пойдет в разнос?

Есть два пути развития ситуации. Один опасный, а другой очень неприятный.

 

Первый вариант. Если разнос мотора начинается во время движения, то автомобиль становится подобием разъяренного металлического мустанга, он начинает бесконтрольно разгоняться что в наихудшем случае может привести к аварии, и здесь все зависит от уровня водительского мастерства и мгновенного умения адекватно реагировать на экстремально развивающуюся ситуацию. Если у водителя с этим все в порядке, то и сами последствия не смогут выйти за грани разумного.

 

Второй пример. Если данное происшествие приключилось на стоянке/парковке, то есть, именно тогда когда автомобиль работая стоит на нейтральном режиме, то мотор, выйдя на свои запредельные обороты в нештатном рабочем режиме будет продолжать крутиться до полной своей остановки, он просто выйдет из строя. В зависимости от определенных условий мотор в буквальном смысле слова может снести себе «башню» сорвав таким образом головку блока с последующим разбрасыванием всех своих внутренностей по ближайшей окружающей местности.

 

Поломки при разносе мотора бывают серьезными, и они обычно сводятся к следующему:

— Перегрев и заклинивание двигателя.

— Разрушение двигателя в результате повышенной механической нагрузки.

— На фоне этого может происходить возгорание в выпускном коллекторе.

 

Как избежать разноса двигателя?

А очень просто, то есть простой профилактикой самого дизельного мотора. Ну а сводится она к следующему- к своевременному техническому обслуживанию, а именно, к контролю работы ТНВД и центробежного регулятора, а также к недопущению скопления масла во впускном тракте и к своевременной замене цилиндро-поршневой группы.

 

Что вызывает разнос дизельного двигателя?

Скорость работы бензинового двигателя регулируется при помощи дроссельной заслонки, которая пропускает большее или меньшее количество воздуха попадающего в цилиндры где сжигается большее или меньшее количество топлива. В соответствии с этим двигатель начинает выдавать то в минимальном, то в максимальном своем диапазоне ту соответствующую и необходимую мощность. В дизельном же двигателе количество этого воздуха не имеет никаких ограничений, оно, как правило, регулируется количеством самого топлива которое впрыскивается в цилиндры.

 

Таким образом, пока есть и подается воздух и есть чему сгорать внутри самих цилиндров, дизельный двигатель будет продолжать работать до тех самых пор, пока один из этих компонентов не иссякнет. А для того чтобы сжечь полностью топливо ему необходимо лишь как известно только давление, в этих случаях никаких искр, как в бензиновых моторах, появиться не должно.

 

Современные же дизельные двигатели более защищены от тех конкретных пороков, чтобы пойти в разнос, так как количество топлива в них строго рассчитывается злектроникой и впрыскивается дозировано. Оно рассчитывается при помощи компьютера и зависит от множества факторов. Если даже вдруг что-то случится с педалью газа (электронной педалью газа), то компьютер моментально «урежет» объем подаваемого топлива в соответствии с требуемым его количеством на холостом ходу, и это произойдет именно тогда, когда вы нажмете на педаль тормоза. Будет достаточно всего лишь полсекунды, даже какой-то доли секунды чтобы бортовой компьютер просчитал сразу ситуацию и принял за вас единственно правильное и верное решение.

 

Однако друзья, это все-же не основное, неправильная работа педали акселератора является самой наименьшей из распространенных причин для этого явления. Вы должны уделить большее внимание другим возможным причинам, а именно, горючим видам топлива, которые могут попасть в камеру сгорания помимо данного имеющегося ДТ (дизельного топлива). 

 

Например, если автомобиль находится в области скопления природных газов или того же пропана, то это как раз и может вызвать разнос двигателя, и становится он только лишь тогда, когда газ сам по себе улетучится или будет вручную перекрыта подача воздуха. Некоторые двигатели могут работать и на угольной пыли и даже на маслах. В качестве напоминания нашим автомобилистам, мы со своей стороны считаем, что вы должны об этом обязательно знать, что когда был изобретен дизельный двигатель, как такового понятия дизеля и топлива к нему, т.е. соляры, еще не существовало, тот древний двигатель работал только на растительном масле.

 

Говоря о маслах требуется сразу здесь сказать, что это и была та самая наиболее частая причина от чего начинал «беситься» дизельный двигатель. Вам наверно друзья сразу захочется спросить у нас,- «кто же в здравом уме будет заливать масло во впускной коллектор двигателя», но.., не спешите и не опережайте события, не надо уважаемые друзья забывать и о том, что для своей правильной работы двигатель обязательно должен потреблять достаточно большое количество масла.

 

Да, никто и не скрывает, что моторное масло является самым большим и опасным врагом и оно может попасть в цилиндры двигателя только двумя способами, а именно, первый способ – это через турбокомпрессор, второй — через трубку вентиляции картера.

 

Смертельные автоскандалы: «VW vs GM» vs «Toyota»

 

Как вы наверно знаете многие, что турбокомпрессор вращается со скоростью равной тысячам оборотов в минуту. Это необходимо прежде всего для того, чтобы загонять большее количество воздуха в двигатель. Чтобы эта дорогостоящая деталь не сломалась сразу же в начале работы, то есть после первого запуска двигателя, для этого и используется для смазки рабочей группы турбокомпрессора и сохранении температуры в норме масло.

 

И если со временем герметичность в двигателе нарушается, то вместе с воздухом нагнетаемым турбиной туда будет попадать и масло, а значит сгорание в камере начнет происходить быстрее и интенсивнее, двигатель начнет набирать обороты и крутиться все быстрее и быстрее пока смазка полностью не иссякнет или не произойдет конкретного саморазрушения. В любой позиции ничего хорошо от этого  ждать не приходится.

 

Плохая герметизация обычно делает возможным доступ моторного масла в сам двигатель, происходит это через вентиляцию картера. Картер соединен шлангами с впускным коллектором, сделано это для вентиляции образующихся масляных паров во время работы двигателя. Если поршневые кольца износились и стали старые, они не полностью герметизируют камеру сгорания при возгарании дизельного топлива. Отсюда давление начинает просачиваться в картер и вталкивать (нагнетать) в цилиндр все больше образующихся паров, и так происходит постоянно, просто какой-то замкнутый круг..(?)

 

Точно так же все происходит и при поступлении чрезмерного количества моторного масла в двигатель, что обычно приводит к той же самой ситуации.

 

Если неисправен ТНВД (Топливный насос высокого давления). Сам топливный насос приводится в движение от коленчатого вала двигателя прямо через редуктор, его производительность напрямую зависит от скорости вращения вала двигателя. Для поддержания заданных оборотов двигателю применяется центробежный регулятор, который ограничивает подачу топлива при увеличении скорости вращения.

 

Если рейку ТНВД заклинит, то это может привести к двум неприятным последствиям, а именно, в первом случае — мотор заглохнет, во втором — он пойдет в разнос.

 

Как остановить разнос?

Чтобы остановить разнос дизельного двигателя Вам придется либо сокращать топливо, либо перекрыть подачу воздуха. Однако, не торопитесь, если вы столкнулись с этим во время движения, то повышение механической нагрузки для вас станет первоочередной и необходимой задачей, чтобы нормализовать работу двигателя.

 

В любом случае лучше сначала убедитесь, что такие действия являются безопасными.

 

Мы понимаем наших автомобилистов, что это звучит вроде бы как глупо в столь экстремальной сложившейся ситуации, но все-же постарайтесь друзья не терять головы.

 

Далее для своих читателей мы опишем общее правило по руководству, но сделаем это лишь теоретически. Использование этого руководства на практике и тем-более при самых разных обстоятельствах, может и не привести владельцев авто к тому желаемому результату.

 

Если разнос дизеля все же начался при  езде за рулем автомобиля, то Вы должны лично и непременно почувствовать неожиданное ускорение. Снимите ногу с педали акселератора и нажмите на тормоз, при этом постарайтесь следить за автомобилем следующим за вами сзади, насколько он близок к вам, это необходимо делать для того, чтобы не допустить столкновения. Ни в коем случае не ставьте двигатель машины выше своей собственной жизни (или жизни других). Пусть он орет и разорается во всю мощь и пусть выходит на невообразимые в тот момент обороты, поставьте тут-же скорость на нейтраль и ваш автомобиль перестанет разгоняться, ну а после этого начинайте прижиматься к обочине.

 

Самое главное — не паникуйте, если у вас автоматическая коробка передач, то большинство таких АКПП позволяет выбрать нейтральную передачу и остановиться прямо на ходу.

 

Вам стало страшновато что-либо предпринимать после всего того, как вы остановились и тем-более после того, как вы воочию лично увидели, что происходит? Не пугайтесь пожалуйста друзья, пусть двигатель в машине работает, рано или поздно он израсходует все имеющееся горючее или просто сломается из-за катализаторного процесса поступающего в цилиндры масла. Вы тем временем сосредоточтесь и лучше вызывайте экстренные службы. И пожалуйста, постарайтесь предупредить других участников дорожного движения о произошедшей с машиной нештатной ситуацией.

 

Постарайтесь в этой ситуации не пугаться и не бояться, а сразу действовать. Самым первым быстрым и надежным способом заглушить двигатель может стать использование вами огнетушителя, который обычно должен всегда находиться в автомобиле. Хватайте его и тут-же открывайте капот машины, далее распылите все содержимое огнетушителя прямо возле впускного клапана. Вы не знаете где он находится? Тогда начинайте разбрызгивать все содержимое огнетушителя по всему подкапотному пространству. Концентрация СО2 заменит вам тот необходимый воздух который необходим для сгорания топлива. Все это и должно привести к остановке двигателя. Этот метод работает и в тех самых случаях, когда легковоспламеняющиеся газы начинают просачиваться и попадать в атмосферу вокруг самого автомобиля.

 

Если данная причина оказалась в том, что масло попало во впускной коллектор, то это должно непременно вызвать огромные клубы дыма, которые будут выходить из выхлопной трубы. Если дым начнет накрывать весь автомобиль, то в этот момент вам лучше отойти от него подальше и тут-же позвонить в экстренные службы по телефону 112.

 

Если же у вас в машине не оказалось огнетушителя, то что необходимо предпринять? Существует еще один способ сократить подачу воздушного питания в двигатель. Надо вручную заблокировать поступление воздуха, то есть взять кусок какой-либо тряпка либо куска фанеры. Если вы закрыли ими впускной клапан, а двигатель все еще продолжает работать, то это будет означать, что воздух все-же где-то просачивается по периметру и этого вполне достаточно для сгорания топлива в цилиндрах.

 

С механической же коробкой передач можно поступить таким образом. Надо поставить ее на самую высокую передачу а далее, резко нажать на тормоз и резко отпустить сцепление. Это должно создать большое сопротивление и двигатель должен заглохнуть.

 

Надеемся друзья, что у вас все получится.

Что надо делать после того, как вы остановили дизельный двигатель?

Даже тогда когда вы все сделали правильно и быстро остановили работу двигателя,  старайтесь ни при каких обстоятельствах НЕ ЗАПУСКАЙТь его поновому. Если эта проблема застала вас на дороге, то поставьте ваш автомобиль в безопасном месте, включите аварийку и вызовете эвакуатор. Машину вам нужно отвезти в автосервис, где детально изучат ситуацию и определят причину недуга.

 

Если ваш автомобиль встал посередине дороги и мешает проезду другого автотранспорта, то все-равно, не торопитесь и поставьте его также на аварийные сигналы, а лучше попытайтесь откатить его на обочину НЕ ЗАВОДЯ МОТОРА !

 

На нашем видео-ролике выше наглядно показано все то, что может происходить при разносе двигателя, а еще, каким образом некоторые опытные автомобилисты смогли остановить вышедший из повиновения мотор. И еще друзья одна мера предосторожности о которой мы хотим вам сообщить, а именно, если вы попытаетесь остановить подачу воздуха в двигатель прямо через турбонагнетатель (как сделал американец и как это показано на втором видео-ролике), то пожалуйста, будьте предельно осторожны, не попадите случайно пальцами в ротор турбины!

Дизельный двигатель, разнос мотора, неисправность

В настоящее время все шире используются дизельные автомобили. Их применяют как для перевозки различных грузов, так и используют в качестве пассажирского транспорта. Многие автолюбители в связи с ухудшением состояния дорожного полотна предпочитают пересесть на дизельные внедорожники.

Существует ряд преимуществ, по которым дизельный двигатель существенно выигрывает по сравнению с бензиновым. К таковым относятся:

• Более долгий срок эксплуатации;
• Существенная экономия денежных средств на топливе;
• По сравнению с бензиновым мотором значительно ниже нагрузка на окружающую среду;
• Нет необходимости проводить частую регулировку двигателя. Однако нужно тщательно следить за состоянием воздушного фильтра, а также проверять угол, под которым происходит впрыск топлива.

Что такое разнос двигателя?

Количество дизельного транспорта с каждым днем все увеличивается. Поэтому достаточно часто можно наблюдать картину идущий автомобиль в клубах черного дыма. Или из выхлопной трубы легкового автомобиля вылетает едкий дым с достаточно громкими хлопками. В отдельных случаях наблюдаются вспышки пламени. Это является первым признаком проблемы, которую называют, разнос дизельного двигателя.

Разнос двигателя — это повышение оборотов двигателя до критических значений. Данное событие для водителя неподконтрольно. Опасность проявляется во время движения, так как разгон или торможение может спровоцировать аварию.

Даже если эксплуатировать машину в спокойном режиме, повышенные обороты способны полностью вывести из строя мотор. На панели приборов стрелка тахометра будет располагаться в зоне, отмеченной красным.

К последствиям разноса двигателя можно отнести следующие проблемы:

• Поломка коленчатого вала;
• Начинается процесс плавления клапанов и поршней;
• Возможен взрыв двигателя, при котором осколки разлетятся по всем системам автомобиля, расположенным под капотом.

Причина разноса

Существует две причины разноса двигателя:

1. Основная причина разноса дизельного мотора — это неконтролируемое, самостоятельное попадание во впускной коллектор жидкостей, которые способны самостоятельно воспламеняться в цилиндрах мотора. Наиболее распространено попадание моторного масла;
2. Неисправность топливного насоса высокого давления. Это распространено на старых автомобилях с механическим управлением. Топливный насос отвечает за подачу топлива в точных дозах. Центробежный регулятор в системе требуется, чтобы мотор соблюдал строго нужные обороты. В случае, если коленчатый вал начинает вращаться чаще, то с помощью регулятора происходит ограничение подачи горючего. При увеличении оборотов, происходит увеличенная подача насосом топлива, которым заливаются цилиндры. В результате начинаются максимальные обороты, и двигатель идет вразнос.

Рассмотрим подробнее, почему же двигатель идет вразнос? В момент попадания инородных жидкостей, когда начался процесс разноса, мотор очень сложно заглушить. Даже если принудительно перекрывать подачу топлива, то масло продолжает идти в мотор, пока он вращается. А вращаться двигатель будет, пока идет подача масла.

То есть замкнутый круг происходит. Разорвать этот круг может только разрушение мотора вследствие критических высоких оборотов, или масляное голодание.

В дизельном моторе, смесь, состоящая из топлива и воздуха, воспламеняется не от случайной искры, а от степени сжатия и высоких температур.

Если вовремя грамотно и правильно не остановить работу оборудования, то это приведет к полному разрушению буквально в течение нескольких минут.

Опасность разноса для дизельных автомобилей

В цилиндрах дизельных моторов давление всегда должно быть постоянным и достаточно высоким. И составлять не менее 20 Бар. Такое давление необходимо для того, чтобы при впрыскивании топлива, оно самовоспламенялось. В случае, если происходит нарушение при подаче воздуха, то работа двигателя останавливается.

Работа дизельного двигателя основана на принципе качественного регулирования, то есть регулировка оборотов выполняется при помощи нормального количества подаваемого топлива, и при высоком качестве самого горючего.

В дизельных автомобилях мотор может уйти в разнос даже при выключенном зажигании, когда форсунками не распыляется горючее даже в минимальных дозах.

Как остановить двигатель?

Как только автовладелец заметил неисправности с двигателем — его необходимо срочно остановить. Как это сделать?

На заводах-производителях дизельного транспорта в системе перед нагнетателями устанавливаются аварийные заслонки. Их предназначение — дать возможность ручного отключения мотора. То есть, если нет возможности прекратить подачу топлива, то требуется установить подачу воздуха.

План действий при нарушении работы двигателя

Многими автомобилистами уже отработан определенный план мероприятий, которые рекомендуется выполнять в случае поломки оборудования.

1. Если обороты мотора почему-то начали резко возрастать, то необходимо отключить зажигание, передачу. Очень часто водитель не всегда успевает вовремя заметить возрастание оборотов. На начальном этапе их роста, существует возможность заглушить двигатель обычным способом.
2. Если есть возможность — переместиться на обочину;
3. При необходимости открыть капот, чтобы получить доступ к воздухоприемнику;
4. Рекомендуется включить аварийные огни;
5. Отверстие воздухозаборника необходимо закрыть плотной тканью. Дальнобойщики используют для этих целей фуфайки. Если в машине есть углекислотный огнетушитель, то применить его. Струя направляется в воздухозаборник. Так как этот газ не горюч, то мощный поток заставит мотор как бы «захлебнуться», что приведет к его остановке;
6. Заводить двигатель больше нельзя. Иначе автовладелец увидит, как умирает его мотор. До ремонтной мастерской машина транспортируется или на буксире, или на эвакуаторе.

Если по каким-то причинам, водитель не может выполнить данные манипуляции, то следует отойти от машины на небольшое расстояние и начинать вызывать специализированные службы в помощь.

Если вовремя выполнить вышеуказанные действия, то это приведет к тому, что потребуется только ремонт двигателя, возможно и замена турбокомпрессора. Однако никаких других серьезных последствий не будет.

Специалисты не рекомендуют выполнять ремонт оборудования своими силами, ведь малейшая недоработка приведет к тому, что ситуация с разносом повторится. Дизельный двигатель лучше всего ремонтировать в специализированных центрах. Поэтому не стоит экономить на работе профессионалов, чтобы не платить дважды.

Что такое разнос дизельного двигателя? — Рамблер/авто

Многие ли автомобилисты знают, с чем связано название дизельных двигателей «дьявольскими моторами»?

Наиболее распространенными причинами несколько настороженного отношения некоторых автовладельцев к данному типу моторов, можно назвать достаточно громкую его работу, высокую степень вибрации, и сбор большого количества сажи, выбрасываемой из выхлопной трубы в атмосферу. Но в последнее время дизельные моторы стали намного экологичнее, и наносят меньший вред окружающей природе. Но имеется в них и еще один неприятный момент, который также является причиной неприятного отношения большей части водителей к этому типу моторов. Это высокая возможность того, что двигатель серьезно подведет водителя и пойдет в разнос. Здесь на карту может быть уже поставлено и здоровье, и даже жизнь водителя и его пассажиров.

Разнос дизельного двигателя. Информацию о подобном явлении, безусловно, могли слышать многие, а некоторые водители даже имели неприятный опыт «общения» с подобным неприятным процессом и с самим «взбесившимся» мотором. Сейчас это явление встречается все реже и реже, но стопроцентной гарантии того, что в настоящее время с ним не придется столкнуться, все еще нет. Что же необходимо делать, если эта неприятность все же произошла?

Когда дизельный мотор идет в разнос, это означает, что имеет место отсутствие контроля за повышением оборотов, которые постоянно растут и даже пересекают красную черту-границу на тахометре. Признаками его могут стать шум, большое количество копоти и черного дыма, а иногда даже и огонь, и все это вместе выходит в атмосферу из выхлопной трубы.

Возможные последствия разноса дизеля. Если такая ситуация уже случилась, то имеется два пути развития ситуации. Один из них является очень опасным, а второй просто достаточно неприятным.

В первом варианте, когда возникновение разноса происходит во время движения, то все зависит от мастерства водителя и скорости принятия им решения. Дело в том, что в движении автомобиль начинает бесконтрольно набирать скорость, что может привести к созданию аварийной ситуации, завершение которой предсказать невозможно. Только если водитель успеет адекватно отреагировать на такое экстремальное развитие ситуации, то все будет хорошо, и никто не пострадает.

Во втором примере, разнос двигателя возникает во время нахождения на стоянке и работе двигателя на холостых оборотах. В этом случае, даже не смотря на развитые обороты намного выше предельных, он будет продолжать вращение до тех пор, пока не остановится от полного выхода из строя. Развитие событий будет зависеть от многих условий, а наиболее вероятным последствием для мотора может стать срыв головки блока, и разбрасывание деталей по окружающей местности.

Варианты поломок. Результатом разноса дизельного двигателя может стать возникновение следующих неисправностей:

Резкое повышение температуры двигателя, в конечном итоге приводящее к его заклиниванию;

Полное или частичное разрушение мотора по причине слишком высокой степени нагрузки механического характера;

Возникновение возгорания в выпускном коллекторе машины.

Предотвращение разноса. Чтобы избежать возникновения такой ситуации, стоит как можно чаще проводить процедуру профилактики мотора, и вовремя выполнять его техническое обслуживание. Говоря более конкретно, необходимо контролировать работу ТНВД, регулятора центробежной силы, не допускать накопления масла во впускном тракте, и вовремя менять цилиндро-поршневую группу.

Итог. При нахождении в момент разноса за рулем автомобиля, будет ощущаться резкое ускорение. Следует как можно быстрее снять ногу с педали газа и начать торможение. Не стоит ценить мотор выше жизней и здоровья себя и других, коробку передач необходимо переключить на нейтральную скорость и снижая скорость прижаться к обочине.

Как заглушить дизельный двигатель, пошедший в разнос? — Рамблер/авто

Дизельный двигатель представляет собой надежный и неприхотливый агрегат, способный работать на топливе практически любого качества, что особенно относится к моторам 20-30 летней давности.

Фото: Car. ruCar.ru

Несмотря на то, что большую мощность они обеспечить не могут, главное — наличие притока воздуха. Электронные устройства в нем практически отсутствуют, все элементы относятся к механике, поэтому возможность короткого замыкания можно исключить. Но не стоит сбрасывать со счетов две их особенности: дороговизну при ремонте и разнос дизельного двигателя. Он на самом деле является смертельным для силовой установки, так как остановиться без помощи человека дизель не сможет до тех пор, пока не закончится топливо или моторное масло. В большинстве случаев остановка мотора происходит раньше, по причине неисправности.

Причины разноса дизельного двигателя. В общей сложности насчитывается три причины, по которым дизельный двигатель может пойти в разнос:

• Попадание масла в камеру сгорания по причине неисправного турбонагнетателя;
• Поломка ТНВД;
• Выход из строя форсунок.

При попадании масла в камеру сгорания будет происходить следующее: постоянно увеличивающееся количество масла будет вызывать бесконтрольное увеличение оборотов, на постоянной основе поддерживая критическую скорость вращения коленчатого вала.

Возможные действия. Вариантов, как действовать в данной ситуации, может быть несколько. Наиболее безопасным будет постараться найти место для парковки, хотя в экстремальной ситуации это не самый простой вариант, но и остановка прямо посреди дороги или, например, на железнодорожном переезде, также нежелательна. Далее нужно попытаться выключить мотор поворотом ключа зажигания, кнопки «Старт/Стоп» или же просто уменьшать скорость на повышенной передаче, до самостоятельной остановки мотора.

Вторым возможным вариантом при обнаружении водителем бесконтрольного увеличения оборотов мотора, работающего на холостом ходу, может стать немедленное включение сцепления, одновременно с включением передачи, и выполнением сильного нажатия на педаль тормоза. Такая последовательность действий заставит мотор заглохнуть.

Существует еще и третий вариант, применяемый в самом крайнем случае. Для этого следует поставить машину на ручной тормоз после остановки в безопасном месте. Далее нужно выйти из авто и отойти как можно на большее расстояние от дыма и копоти, выходящих из выхлопной трубы. Ни в коем случае не стоит приближаться к передней части машины, так как поршни могут пробивать головки или стенки блока, осколки которых летят на десятки метров, и ожидать. Дожидаться нужно момента полного сгорания топлива и самостоятельной остановки двигателя.

Отрицательные стороны таких действий совершенно очевидны, так как существенно возрастает степень поломки мотора. Вторым моментом является то, что двигатель не обязательно будет остановлен, так как причина может быть в ТНВД или форсунках. В таком случае следует вызывать экстренные службы.

Несмотря на то, что далеко не каждый водитель сможет сохранять хладнокровие в экстремальной ситуации, следует постараться не впадать в панику, и начинать действовать по ситуации как можно быстрее. Следует произвести попытку остановки дизельного двигателя вышеописанными методами, и не ставить цену автомобиля выше жизни и здоровья себя и пассажиров. После того, как дизель остановлен, машину следует доставить в автосервис для определения причины такого поведения.

Разнос дизельного двигателя

Определенный сбой в работе силового агрегата характеризуется  понятием «дизельный двигатель пошел в разнос». Подобная неисправность чаще является проблемой моторов на солярке, хотя встречались случаи, когда в разнос шел бензиновый карбюраторный мотор.

Под указанным понятием следует понимать неконтролируемое самопроизвольное увеличение оборотов двигателя до максимально допустимых значений, в результате чего силовой агрегат после нескольких минут работы на пределе фактически саморазрушается.

Возникнуть подобный режим работы может как после запуска мотора, так и после резкого уменьшения нагрузок на двигатель. Разнос дизеля означает максимальные обороты (стрелка в красной зоне тахометра), сильный шум в процессе работы мотора, который сопровождается густым дымом и копотью из выхлопной трубы, а также иногда вспышками пламени.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как раскоксовать дизельный мотор своими руками. Из этой статьи вы узнаете о причинах и последствиях образования нагара в камере сгорания двигателя, а также о доступных способах раскоксовки поршневых колец и удаления отложений с поверхности деталей.

Последствия разноса для ДВС обычно катастрофические: двигатель перегревается, далее происходит заклинивание агрегата в результате перегрева или разрушения деталей от повышения механических нагрузок, ломается коленчатый вал, плавятся клапана, поршни и т.д. Разнос дизеля опасен еще и тем, что двигатель может в буквальном смысле взорваться, так как шатуны пробивают ГБЦ, разламывают блок цилиндров,  осколки разлетаются в подкапотном пространстве. Также возможно возгорание в выпускном тракте двигателя.

Содержание статьи

 Дизель пошел в разнос: причины неисправности

Ответить, почему дизельный двигатель идет вразнос, помогает изучение особенностей системы топливоподачи и воспламенения смеси в двигателях данного типа. Обороты бензинового мотора  напрямую зависят от степени открытия дроссельной заслонки, через которую поступает необходимый для сгорания бензина воздух. Чем больше подается воздуха, тем больше сгорит топлива.

Что касается дизеля, то подача воздуха в таких моторах не ограничена, а управление частотой оборотов коленвала осуществляется посредством дозирования топлива, подаваемого в цилиндры. Более того, смесь топлива и воздуха воспламеняется в дизеле не от искры, а от сжатия и нагрева. Получается, дизель работает до того момента, пока в камере сгорания есть топливо.

Подача топлива и ТНВД

Вполне очевидно, что нарушения, связанные с работой систем подачи топлива, могут привести к разносу дизельного двигателя. В данном случае речь идет о ТНВД, который отвечает за точное дозирование топлива. Для того чтобы дизель поддерживал строго заданные обороты, в конструкции используется центробежный регулятор. Указанный регулятор ограничивает подачу солярки при увеличении частоты вращения коленвала.

Заклинивание топливной рейки в насосе высокого давления приводит к тому, что мотор глохнет или происходит неконтролируемая подача солярки. В случае активной топливоподачи обороты в результате впрыска большего количества топлива самопроизвольно и резко повышаются, двигатель раскручивается сильнее.

ТНВД имеет прямую взаимосвязь с коленчатым валом через редуктор. Рост оборотов коленвала заставляет насос подавать еще больше топлива, получается замкнутый круг. В результате такой зависимости ТНВД от оборотов двигателя насос попросту заливает цилиндры соляркой, дизель быстро выходит на максимум оборотов и далее идет в разнос.

Попадание моторного масла в камеру сгорания

Данная проблема встречается реже, чем разнос дизеля по причине неисправностей ТНВД, а также более свойственна дизельным двигателям с неисправным турбокомпрессором. Необходимость смазывать и охлаждать турбину заставляет конструкторов подавать в устройство моторное масло. Масло отличается горючестью при высоких температурах. Высокая степень сжатия в цилиндрах дизельного двигателя обеспечивает очень высокую температуру в момент окончания такта сжатия. При условии обильной течи масла в турбине и попадания его в цилиндры смазка закономерно начинает гореть.

Дополнительно масло может попадать в цилиндры через систему вентиляции картера, так как картер двигателя соединяется с впускным коллектором для того, чтобы вентилировать масляные пары  в процессе работы ДВС. Износ поршневых колец позволяет газам активно прорываться в картер, давление картерных газов растет (дизель сапунит), количество паров масла во впуске увеличивается.

Сгорание масла в рабочей камере заставляет дизель набирать обороты. Рост оборотов повышает давление масла в системе смазки двигателя. Снова получается замкнутый круг, в результате чего масло под давлением все более интенсивно проникает в цилиндры через турбину и воздушный фильтр. Дизель в этом случае также идет в разнос.

Что делать если дизельный двигатель пошел вразнос

Наиболее правильным будет решение полностью отказаться от попыток заглушить мотор, который пошел в разнос. Не следует забывать, что разнос двигателя часто заканчивается расколом блока цилиндров и/или ГБЦ. В результате таких повреждений осколки разлетаются с большой скоростью, что является угрозой для жизни.

Опасность  разноса мотора заключается в том, что водитель не всегда успевает своевременно заметить начало неконтролируемого роста оборотов. Если дизельный двигатель только начал идти в разнос на автомобиле, который стоит на месте, тогда можно попытаться заглушить мотор.

Разнос дизеля в движении является экстренной ситуацией. В этом случае забота о состоянии двигателя отодвигается на задний план сравнительно с риском попасть в серьезное ДТП. Дело в том, что машина начнет немедленно и резко ускоряться. В подобной ситуации на дороге главное помнить, что разнос дизельного двигателя продолжается всего несколько минут. Первостепенной задачей является принятие контраварийных мер.

Если вы все же решили попытаться спасти дизель, который пошел в разнос, тогда существует два способа:

• отключить подачу воздуха;
• прекратить подачу топлива;

Самым простым решением становится перекрытие подачи воздуха подручными предметами. Нужно заткнуть воздуховод в области воздушного фильтра.  Необходимо отдельно учитывать, что в момент разноса двигателя температура под капотом крайне высока, так что всегда присутствует риск ожогов, травм или возгорания.

Вторым вариантом выступает метод отсоединение магистрали/трубок топливоподачи, что также требует опыта, знаний устройства ДВС и предельной осторожности. Если вы не уверены в своих силах, тогда лучше не открывать капот и полностью отказаться от любых попыток заглушить двигатель, отойдя от автомобиля на безопасное расстояние.

Подводя итоги, следует добавить, что зачастую времени для своевременного прекращения подачи воздуха или топлива в цилиндры оказывается недостаточно. Автовладельцы попросту не успевают предотвратить заклинивание или разрушение ДВС.

Читайте также

• Почему дизель дымит черным дымом

  Черный цвет выхлопа дизельного двигателя. Сажа из выхлопной трубы дизеля, причины неполного сгорания топлива. Определение основных неисправностей.

Дизель в разнос — причины и последствия для двигателя

Владельцам дизельных автомобилей следует быть более внимательным к состоянию мотора. Часто бывают ситуации, когда случается двигатель дизель пошел в разнос. Постараемся рассказать, что это такое, каковы причины этого явления и как бороться с такой неисправностью.

Что значит двигатель в разнос — основные причины

 

Ни один механизм не вечный. Не исключением является и двигатель автомобиля. Разнос двигателя в данном случае означает резкое и неконтролируемое повышение оборотов, вызванное его неисправностью. Данная проблема, в основном, характерна для дизельных моторов, хотя бензин тоже не является исключением.

Данный режим работы двигателя может наблюдаться сразу после его запуска или при резком снижении нагрузки. К примеру, разнос может появиться при отпускании акселератора, после чего, он неожиданно начинает стремительно набирать обороты и не реагирует на нажатие педали газа.

Среди причин, которые могли стать решающим фактором для такой серьезной поломки можно отметить следующие неисправности:

• Неисправность топливного насоса высокого давления. Дело в том, что бензиновый двигатель регулирует подачу смеси посредством изменения положения дроссельной заслонки, а дизельный с помощью управления впускной форсункой. Топливная рейка насоса приводится в движение посредством коленчатого вала двигателя, а значит, его производительность имеет прямую зависимость от количества оборотов мотора. Чтобы поддерживать требуемые обороты, в системе установлен центробежный регулятор, который управляет количеством подаваемой смеси в цилиндры двигателя. Если топливная рейка заклинивается, центробежный регулятор остается в заданном положении и двигатель может либо заглохнуть, либо продолжить работу с постепенным увеличением числа оборотов.
• Захват масла. Большинство дизельных двигателей имеют вентиляцию картера, тесно связанную с впускным коллектором мотора. Если двигатель изношен достаточно сильно, газы, образующиеся в камере сгорания, прорываются через маслосъемные кольца и уходят в картер двигателя. Далее они, смешиваясь с масляным газом, переходят во впускной коллектор. Главная проблема заключается в том, что масло для дизельных автомобилей обладает той же энергией при сгорании, что и дизельное топливо. Таким образом, получается новая смесь, которая становится причиной внезапного увеличения оборотов коленчатого вала двигателя.

Из этой проблемы почти всегда возникает следующая неисправность. После этого процесса, как правило, производится ремонт двигателя и частицы масла, оставшиеся в интеркуллере или компрессоре, не всегда удаляются неопытными мастерами. В связи с этим разнос двигателя повторяется снова. Также попадание газов может происходить из-за неисправности сальников турбокомпрессора, и прочих мелких проблем турбированных дизельных двигателей.

Дизельные установки, применяемые на производстве, где содержание угля в воздухе превышает предельно-допустимую концентрацию, должны иметь специальный угольный фильтр. Это связано с тем, что данная пыль обладает той же энергией, что и газ, образующийся в камере сгорания.

Чем опасен разнос дизеля

 

Двигатель, ушедший в разнос, прежде всего, представляет собой опасность, как для водителя, так и для всех окружающих. Во-первых, может произойти возгорание в выпускном коллекторе из-за резкого повышения температуры и попадания на него частиц топлива. Возгорание коллектора приводит к передаче пламени на топливный бак, что сопровождается взрывом последнего.

Другая опасность – это перегрев двигателя. Как правило, в процессе перегрева, детали деформируются, и точность размеров серьезно нарушается. Таким образом, они смещаются и приводят к заклиниванию мотора. В этом случае, дорого ремонта двигателя не избежать.

Обычно всегда, после разноса происходит капитальный ремонт двигателя. Хотя, нередки случаи, когда после такого мотор совершенно не подлежит восстановлению.

 

Диагностика дизельных ДВС

Как было сказано ранее, двигатель может уйти в разнос сразу после запуска или после резкого уменьшения нагрузки. Диагностировать неисправность можно по тахометру: холостые обороты будут находиться не на нормальном уровне. Кроме того, появится резкий гул двигателя, сопровождающийся повышенным выделением черного выхлопного дыма.

Что касается движения на передаче, то автомобиль начнет самостоятельно очень быстро набирать скорость. Тут стоит сказать, что такое поведение машины крайне опасно, а потому необходимо принять быстрые и решительные меры.

 

Прежде всего, включите нейтральную передачу и остановите автомобиль на обочине. Будет лучше, если это будет безлюдное место, чтобы не представлять опасности для окружающих. Далее необходимо остановить двигатель. Если мотор ушел в разнос, то сделать это привычным способом будет не возможно, поэтому нужно выйти из машины и выключить двигатель принудительным способом. Для этого, можно перерубить топливные трубки. Таким образом, прекратится подача топлива и мотор остановится. Трубки расположены на бензобаке или топливной рампе под капотом. Какие рубить – ваш выбор, но он должен основываться на быстроте ваших действий.

Другой способ – это «кислородное голодание». Необходимо снять воздушный фильтр, или не снимая его, заткнуть плотной тканью или любым другим материалом воздушную трубу. Таким образом, воздух перестанет идти в камеру сгорания и мотор остановится. Дальнейшее движение возможно только на буксире. К сожалению, двигаться на таком двигателе нельзя.

Разнос двигателя — это… Что такое Разнос двигателя?

Разнос двигателя — нештатный режим работы двигателя внутреннего сгорания (преимущественно дизеля), при котором происходит неуправляемое повышение частоты вращения выше допустимой^[1]. Такой режим обычно наблюдается после запуска или при резком сбросе нагрузки.

Причины разноса

Основных причин разноса две: неисправность топливного насоса высокого давления и попадание большого количества масла в камеру сгорания.

Неисправность ТНВД

В отличие от бензиновых двигателей, которые используют дроссельную заслонку как механизм, регулирующий подачу воздуха для изменения мощности и оборотов двигателя, дизельные двигатели управляются изменением количества топлива, подаваемого в камеру сгорания топливным насосом. Топливный насос приводится в движение от коленчатого вала двигателя через редуктор, и его производительность напрямую зависит от скорости вращения вала двигателя. Для поддержания заданных оборотов применяется центробежный регулятор, ограничивающий подачу топлива при увеличении скорости вращения. В случае заклинивания рейки ТНВД размыкается цепь отрицательной обратной связи, в результате чего двигатель, в зависимости от того, в каком положении регулятор, может либо заглохнуть из-за недостаточного количества топлива, либо уйти в разнос.

Захват масла

В большинстве транспортных средств, вентиляция картера двигателя выведена во впускной коллектор. На сильно изношенном двигателе, газы прорываются через стенки поршня из камеры сгорания в картер, подхватывают масляный туман из картера и выносят его во впускной коллектор. Дизельный двигатель может работать на этом «топливе» так как моторное масло содержит столько же энергии, сколько и дизельное топливо, поэтому обороты двигателя начинают расти. В результате увеличения оборотов, растёт и количество масляного тумана, захватываемого газами из картера, образуется положительная обратная связь. Разнос двигателя такого типа ещё более опасен, так как количество подхватываемого масляного тумана может быть достаточно для того, чтобы двигатель работал вообще без подачи дизельного топлива.

Дизельный двигатель также может уйти в разнос при прогаре поршня или при неисправности турбины (разрушение уплотнений вала или излом самого вала). При этом масло накапливается в интеркулере, о чём не всегда вспоминают при ремонте — в результате отремонтированный двигатель может вновь уйти в разнос. Нежелательное моторное масло может так же попадать во впускной коллектор из протекающих сальников турбокомпрессора, от превышения уровня масла в картере или из-за других механических проблем. В транспортных средствах или стационарных объектах, где используются как дизельные двигатели, так и сжиженный природный газ, утечка газа так же может привести к тому что двигатель уйдёт в «разнос» из-за того что газ попадёт в воздухозаборник двигателя.^[2]

Опасность разноса

Если не предпринимать каких-либо действий по выводу из разноса, двигатель приходит в негодность по одной из перечисленных причин:

• Возгорание в выпускном коллекторе;
• Перегрев и заклинивание двигателя;
• Разрушение двигателя в результате повышенной механической нагрузки.

Выведенный из разноса двигатель нуждается в капитальном ремонте, а иногда и вовсе не подлежит восстановлению.

Вывод двигателя из разноса

Для вывода двигателя необходимо срочно перекрыть подачу топлива и нагрузить двигатель. Если это не помогло, необходимо перекрыть подачу воздуха^[3].

Профилактика разноса

Профилактика разноса сводится к своевременному техническому обслуживанию: контролю работы ТНВД и центробежного регулятора, недопущению скопления масла во впускном тракте, своевременной замене цилиндро-поршневой группы.

Схожие явления

Явление, также называемое разносом можно наблюдать у коллекторного двигателя с параллельным или независимым возбуждением, если при работе без нагрузки происходит обрыв обмотки возбуждения^[4].

Примечания

Ссылки

WÄRTSILÄ Энциклопедия морских технологий

Дизельный двигатель

Тип двигателя внутреннего сгорания, который воспламеняет топливо путем впрыска его в горячий воздух под высоким давлением в камере сгорания. У него нет ни карбюратора, ни системы зажигания. Топливо впрыскивается в камеру сгорания в виде очень тонкой струи через форсунку. Там он воспламеняется от тепла сжатого воздуха, которым была заполнена камера. Дизельный двигатель работает в фиксированной последовательности событий, которая может быть достигнута за четыре или два такта.Двухтактный низкооборотный (то есть от 70 до 120 об / мин) дизель используется в главных силовых установках, так как он может напрямую соединяться с гребным винтом и валом. Среднеоборотный четырехтактный двигатель (250 — 1200 об / мин) используется для вспомогательного оборудования, такого как генераторы переменного тока, а также для главной силовой установки с коробкой передач.

Четырехтактный дизельный двигатель напоминает бензиновый двигатель, поскольку он работает по четырехтактному циклу, а именно: впуск, сжатие, мощность и выхлоп. Когда поршень опускается на такте впуска воздуха, более низкое давление в цилиндре позволяет воздуху поступать в цилиндр через впускной клапан, который открывается непосредственно перед верхней мертвой точкой.

Когда поршень прошел нижнюю мертвую точку и начал подниматься, впускной клапан закрывается, и движение поршня вверх сжимает заряд воздуха в цилиндре, вызывая быстрое повышение температуры. До завершения второго такта заправка мазута постепенно впрыскивается в цилиндр форсункой.

При сгорании топливовоздушного заряда газы расширяются. Они толкают поршень вниз и создают рабочий ход. Прежде чем поршень достиг нижней мертвой точки, выпускной клапан открывается, и когда поршень снова поднимается вверх, сгоревшие газы вытесняются через выпускной клапан.Непосредственно перед верхней мертвой точкой впускной клапан открывается, и цикл начинается снова.

— Высокоскоростной дизельный двигатель — Главный поршневой двигатель с номинальной частотой вращения 1400 об / мин или выше.

— Дизельный двигатель среднеоборотный — Двигатель поршневой поршневой с диапазоном частот вращения от 400 до 1200 об / мин.

— Низкооборотный дизельный двигатель — Двигатель крейцкопфного типа с номинальной частотой вращения менее 400 об / мин.

Из руководства по проекту Wärtsilä 46:

С диаметром цилиндра 46 см и ходом поршня 58 см номинальная мощность двигателя Wärtsilä 46F составляет 1250 кВт / цилиндр при 600 об / мин.Вспомогательное оборудование, такое как насосы, термостаты и модуль смазочного масла, может быть встроено в двигатель или отдельно. Al-соединения сконцентрированы в нескольких точках, чтобы сократить монтажные работы.

Основные компоненты

1. Блок двигателя

Блок цилиндров изготовлен из чугуна с шаровидным графитом в виде единой детали для всех номеров цилиндров. Крышки коренных подшипников фиксируются снизу двумя винтами с гидравлическим натяжением. Блок двигателя направляет их вбок как вверху, так и внизу.Горизонтальные боковые винты с гидравлическим натяжением поддерживают крышки коренных подшипников.

2. Коленчатый вал

Коленчатый вал выкован цельно. Противовесы установлены на каждой перемычке. Высокая степень балансировки обеспечивает равномерную и толстую масляную пленку для всех подшипников.

3. Шатун

Шатун из легированной стали кован и обработан с круглым сечением. Нижний конец разделен по горизонтали, чтобы можно было снимать поршень и шатун через гильзу цилиндра.Все болты шатуна затянуты гидравлически. Подшипник поршневого пальца — трехметаллический. Масло подается к подшипнику поршневого пальца и к поршню через отверстие в шатуне.

4. Коренные подшипники и подшипники шатуна

Подшипники шатуна трехметаллического типа со стальной задней частью, футеровкой из свинцовой бронзы и мягким и толстым рабочим слоем. В качестве основных подшипников используются как трехметаллические, так и биметаллические подшипники.

5. Гильза цилиндра

Гильза цилиндра центробежного литья имеет высокий и жесткий буртик для минимизации деформаций.Материал футеровки — это специальный сплав серого чугуна, разработанный для обеспечения превосходной износостойкости и высокой прочности. Точный контроль температуры достигается за счет точно расположенных продольных отверстий для охлаждающей воды. Чтобы исключить риск полировки отверстия, гильза оснащена кольцом, препятствующим полировке. Пространство для охлаждающей воды между блоком и футеровкой закрыто двойными уплотнительными кольцами. Вверху гильза снабжена кольцом, препятствующим полировке, чтобы исключить полировку отверстия и снизить расход смазочного масла.

6. Поршневые и поршневые кольца

Поршень составной конструкции с юбкой из чугуна с шаровидным графитом и стальной головкой. Юбка поршня смазывается под давлением, что обеспечивает контролируемое распределение масла по гильзе цилиндра при любых условиях эксплуатации. Масло через шатун подается в охлаждающий канал в верхней части поршня. Канавки поршневых колец закалены для обеспечения хорошей износостойкости. Комплект поршневых колец состоит из двух направленных компрессионных колец и одного подпружиненного маслосъемного кольца.Все поршневые кольца имеют износостойкое хромирование.

7. Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров сконструирована так, что ее обслуживают всего четыре шпильки с гидравлической затяжкой. Клапанные клетки не используются, что обеспечивает очень хорошую динамику потока в канале выхлопных газов. Седла выпускных клапанов имеют водяное охлаждение, и все клапаны оснащены ротаторами клапанов. Поверхности седел впускных клапанов покрыты стеллитом. Если двигатель предназначен только для работы с ДВП, выпускные клапаны также имеют стеллитовое покрытие.Двигатели, предназначенные для работы на HFO, имеют выпускные клапаны Nimonic.

Дополнительная информация: Руководство по проекту Wärtsilä 46

Отношение рабочего диаметра к цилиндру: ключ к эффективности двигателя

Хотя существует множество факторов, влияющих на эффективность двигателя, основным фактором, который необходимо учитывать, является сама геометрия двигателя. Имеет значение не только общий размер двигателя, но и соотношение сторон цилиндров двигателя, определяемое отношением хода к диаметру цилиндра.Чтобы объяснить причину, необходимо учитывать три фактора: теплопередачу в цилиндре, продувку цилиндра и трение.

Простые геометрические соотношения показывают, что цилиндр двигателя с более длинным отношением хода к диаметру цилиндра будет иметь меньшую площадь поверхности, подверженную воздействию газов камеры сгорания, по сравнению с цилиндром с меньшим отношением хода к диаметру цилиндра. Меньшая площадь напрямую ведет к уменьшению теплопередачи в цилиндре, увеличению передачи энергии к коленчатому валу и, следовательно, более высокому КПД.

На продувку цилиндра — явление двухтактного двигателя, при котором продукты выхлопа в цилиндре заменяются свежим воздухом, — также сильно влияет соотношение рабочего диаметра цилиндра в двухтактном двигателе с оппозитными поршнями и однопоточной продувкой. . По мере увеличения отношения длины хода к диаметру цилиндра увеличивается и расстояние, которое свежий воздух должен пройти между впускными отверстиями на одном конце цилиндра и выпускными отверстиями на другом конце. Это увеличенное расстояние приводит к более высокой эффективности продувки и, как следствие, к меньшей работе насоса, поскольку меньше свежего воздуха теряется из-за короткого замыкания заряда.

На трение в двигателе влияет соотношение длины и диаметра цилиндра из-за двух конкурирующих эффектов: трения в подшипниках коленчатого вала и трения силового цилиндра. По мере уменьшения отношения хода к диаметру отверстия в подшипнике увеличивается трение, поскольку большая площадь поршня передает большие силы на подшипники коленчатого вала. Однако соответствующий более короткий ход приводит к уменьшению трения силового цилиндра, возникающего на границе раздела кольцо / цилиндр.

В Achates Power мы провели обширный анализ во всех трех областях, чтобы правильно определить оптимальную геометрию двигателя, которая дает наилучшие возможности для создания высокоэффективного двигателя внутреннего сгорания.Моделирование цилиндров показало, что теплопередача быстро увеличивается ниже отношения хода поршня к диаметру около 2, моделирование систем двигателя показало, что работа насоса быстро увеличивается ниже отношения хода поршня к диаметру около 2,2 (из-за связанное с этим снижение эффективности продувки), а модели трения двигателя показали, что значения трения подшипников коленчатого вала и силового цилиндра по большей части компенсируют друг друга для нашего двухтактного двигателя с оппозитными поршнями.

Здесь следует отметить, что в двигателе с оппозитными поршнями, где два поршня на цилиндр работают в противоположном возвратно-поступательном движении, «ход» является результатом комбинированного движения двух поршней и примерно вдвое превышает расстояние одного поршней перемещается за пол-оборота.Этот факт позволяет двигателю с оппозитными поршнями иметь гораздо большее отношение рабочего диаметра к цилиндру, чем двигатель с одним поршнем на цилиндр, без чрезмерно высоких средних скоростей поршней, которые отрицательно сказываются на инерционной нагрузке и трении.

Для контекста ниже приведен график зависимости удельной мощности от отношения рабочего диаметра некоторых современных четырехтактных двигателей, предназначенных для широкого спектра применений. Обратите внимание, что все двигатели в таблице имеют головки цилиндров, поэтому ход описывает фактический ход поршня.Данные на графике показывают тенденцию, при которой двигатели, которым требуется высокая удельная мощность — например, в гоночных автомобилях — имеют малое отношение длины хода к диаметру цилиндра, а двигатели, требующие высокой топливной эффективности, — например, в тяжелых грузовиках и морских судах. грузовые суда — имеют большое отношение длины хода к диаметру ствола.


Ограничивающим фактором в этом соотношении являются силы инерции, возникающие в результате движения поршня. Для достижения высокой удельной мощности двигатель должен работать на высоких оборотах (до 18 000 об / мин для двигателя Формулы 1), что приводит к высоким инерционным силам, которые необходимо ограничивать с помощью небольшого отношения хода поршня к диаметру цилиндра.Для применений, требующих высокого КПД, необходимо большое отношение длины хода к диаметру отверстия и, опять же из-за инерционных сил поршня, требуется более низкая частота вращения двигателя и меньшая удельная мощность. Для морского применения с ходом 2,5 м частота вращения двигателя ограничена 102 об / мин.

Для сравнения: двухтактный двигатель Achates Power с оппозитными поршнями разрабатывается с соотношением рабочего диаметра в диапазоне от 2,2 до 2,6. Этот диапазон значений отношения хода поршня к диаметру цилиндра позволяет нам создать высокоэффективный двигатель внутреннего сгорания, сохраняя при этом средние скорости поршня, сопоставимые с двигателями, доступными в настоящее время для средних и тяжелых условий эксплуатации.Любой двухтактный двигатель с оппозитными поршнями с отношением рабочего диаметра к цилиндру ниже 2 будет страдать от высокой теплопередачи в цилиндре и плохой продувки, которые снижают общую эффективность двигателя.

Понимание требований к хранению дизельного топлива

Требования к хранению жидкого топлива основаны на типе топлива, его использовании, а также от того, является ли топливо «горючим» или «легковоспламеняющимся» при оценке по температуре вспышки топлива. В этой статье представлена ​​информация о применимых стандартах проектирования резервуаров для хранения дизельного топлива, включая передовые методы определения размеров и установки.Кроме того, в нем объясняется, как смешивание дизельного топлива влияет на его классификацию и конструкцию вентиляции бака.

Дизель-генераторы (генераторные установки) используются в качестве основного источника энергии на многих электростанциях. Кроме того, аварийные и резервные дизельные установки используются на многих других объектах, включая угольные и атомные электростанции, а также промышленные, коммерческие, медицинские и образовательные объекты (Рисунок 1). Это означает, что дизельное топливо хранится почти везде, где производится электроэнергия.

1. Дизельные генераторы регулярно используются для аварийного электроснабжения коммерческих, промышленных, медицинских и образовательных учреждений. Они также используются на электростанциях для обеспечения мощности в режиме ожидания и возможности запуска с нуля. Предоставлено: TAI Engineering

Хотя заполнение бака дизельным топливом может показаться простым, существуют подробные требования к хранению, изложенные в нескольких нормах и стандартах, включая NFPA 30 Национальной ассоциации противопожарной защиты, код для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и стандарт NFPA 110 для Системы аварийного и резервного питания .Существует также ряд передовых методов проектирования безопасных и надежных систем хранения дизельного топлива.

Дизель-генераторная установка

Базовая дизельная генераторная установка включает дизельный двигатель и электрогенератор. Механическая энергия, обеспечиваемая дизельным двигателем, вращает ротор генератора, чтобы произвести энергию в обмотках статора генератора. Сам дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с различными подсистемами, такими как система охлаждения, система запуска, система контроля скорости, система смазки и топливная система.

Генератор обычно имеет панель управления, которая оснащена переключателями и датчиками для управления генератором, такими как органы управления пуском-остановом. Кроме того, он предоставляет набор дисплеев для различных параметров, таких как напряжение, ток и частота. Панель управления также может включать функции для мониторинга параметров двигателя, таких как температура, скорость, давление масла и т. Д. Микропроцессор на панели управления можно запрограммировать на определение параметров двигателя и выполнение корректирующих действий, включая выключение двигателя.

Дизельная топливная система

Во многих дизельных генераторах топливный насос с приводом от двигателя подает топливо в топливные форсунки через топливный фильтр для сгорания в цилиндре. Топливная форсунка представляет собой прецизионный компонент и может перекачивать, дозировать и впрыскивать правильное количество топлива в камеру сгорания. Топливо непрерывно поступает по подающей магистрали к форсункам, а излишки топлива возвращаются в топливный бак через регулятор давления. Регулятор давления обеспечивает поддержание правильного давления топлива на входе в форсунки.

В другой конструкции топливной системы используется несколько иное устройство, при котором давление впрыска топлива создается за пределами насос-форсунок с помощью топливного насоса высокого давления. В этой конструкции топливо не циркулирует по линии подачи непрерывно. Вместо этого во время впрыска небольшое количество топлива пропускается, и это пропущенное топливо возвращается в топливный бак. Из-за высокого давления в системе подачи топлива температура топлива повышается, и поэтому пропущенное количество проходит через охладитель, прежде чем вернуться в топливный бак.

Температура дизельного топлива должна поддерживаться на уровне не более 66 ° C (150,8F), чтобы гарантировать, что форсунки не закупорятся из-за коксования, и чтобы поддерживать вязкость топлива в установленных пределах. Точно так же в холодных погодных условиях нагреватели топлива необходимы для поддержания вязкости топлива и предотвращения засорения форсунок из-за образования парафина.

Хранение и поставка дизельного топлива

Согласно NFPA 30 требования к хранению основаны на том, является ли жидкое топливо «горючим» или «легковоспламеняющимся» при оценке по температуре воспламенения топлива.Точка воспламенения топлива — это самая низкая температура, при которой топливо воспламеняется в присутствии источника воспламенения. NFPA 30 определяет горючие жидкости как имеющие температуру вспышки, равную или превышающую 100F (37,8 ° C), и легковоспламеняющиеся жидкости как имеющие температуру вспышки менее 100F (37,8 ° C).

Температура вспышки обычного дизельного топлива обычно находится в диапазоне от 126 до 204 ° F (от 52,2 до 95,5 ° C). Поэтому дизельное топливо считается горючей жидкостью. Кроме того, он классифицируется как класс II, если температура вспышки ниже 140 ° F, или как класс III, если температура вспышки выше 140 ° F, в зависимости от конкретного топлива.

Однако важно отметить, что когда дизельное топливо смешивают с этанолом (E-diesel) для снижения выбросов, смешанное дизельное топливо имеет низкую температуру вспышки около 68F (20C). Таким образом, смешанное топливо считается легковоспламеняющейся жидкостью, что требует устранения связанных с этим опасностей возгорания и взрыва. Для простоты в данной статье рассматривается только обычное дизельное топливо.

Уточнение для биодизеля В исходной статье, опубликованной в апрельском выпуске POWER за 2020 год, дизельное топливо, смешанное с этанолом, неправильно называлось «биодизель.«Принимая во внимание, что обычное название дизельного топлива, содержащего этанол, -« E-diesel ». Формулировка этой онлайн-версии статьи была изменена 2 апреля 2020 года. Следующее разъяснение было также опубликовано в июньском номере журнала POWER за 2020 год. По словам представителя Национального совета по биодизелю, «смешивание этанола с дизельным топливом приводит к образованию некондиционного топлива в соответствии со спецификациями ASTM D975 для дизельного топлива». Представитель сказал, что биодизельное топливо является «альтернативой дизельному топливу с экологически чистым сжиганием», производимым из широкого спектра возобновляемых ресурсов, включая соевое масло, животные жиры и переработанное кулинарное масло.Биодизель можно использовать отдельно или в смеси с нефтяным дизельным топливом. «Топливный биодизель должен производиться в соответствии со строгими отраслевыми спецификациями, чтобы обеспечить надлежащую производительность. Смеси биодизеля соответствуют требованиям к разрешенному для использования дизельному моторному топливу (ASTM D7467). Кроме того, B100 (100-процентная смесь биодизеля) должен соответствовать определению ASTM для самого биодизеля (ASTM D6751) », — сказал представитель. Температура воспламенения биодизеля превышает 200 ° F, что намного выше температуры воспламенения дизельного топлива на нефтяной основе, составляющей около 125 ° F.«Испытания показали, что температура воспламенения смесей биодизеля увеличивается с увеличением процента биодизеля. Следовательно, биодизель и смеси биодизеля с нефтяным дизельным топливом безопаснее хранить, обрабатывать и использовать, чем обычное дизельное топливо », — добавил представитель. Тем не менее, Джон Фишер, консультант по двигателям из Палатина, штат Иллинойс, в электронном письме на номер POWER написал: «Следует предостеречь от использования биодизеля для типа применения (основная или аварийная / резервная мощность), о котором говорится в статье. .Поскольку значительное количество топлива на месте редко расходуется быстро и имеет «пищевой» аспект, биодизельное топливо будет портиться быстрее, чем стандартное (100%) нефтяное дизельное топливо. И есть достаточно поводов для беспокойства, чтобы «стандартное» дизельное топливо оставалось чистым и безводным ».

Определение размеров резервуара для хранения дизельного топлива . Размер резервуара для хранения дизельного топлива может зависеть от ряда факторов, включая классификацию системы аварийного электроснабжения (EPSS) в некоторых приложениях.Классификация определена в NFPA 110 как «минимальное время в часах, в течение которого EPSS рассчитана на работу при номинальной нагрузке без дозаправки или перезарядки». Например, ожидается, что EPSS класса 48 проработает при номинальной нагрузке не менее 48 часов без дозаправки бака. Если номинальная нагрузка составляет 450 литров в час, основной бак должен обеспечивать 48 часов x 450 литров в час = 21 600 литров топлива.

Кроме того, NFPA 110 требует, чтобы фактический размер наливного бака составлял не менее 133% от количества, установленного классом EPSS (или соответствующего количества датчика низкого уровня топлива).Кроме того, резервуар для сыпучих материалов должен иметь запасной объем на 5% выше максимального уровня жидкости, если он соответствует европейскому стандарту EN 12285.

Вместимость топливного бака 133% дает возможность несколько раз протестировать аварийный дизель для технического обслуживания, прежде чем потребуется заправка бака. Цикл заправки бака должен быть таким, чтобы запас топлива не опускался ниже минимального уровня, основанного на классификации EPSS согласно NFPA 110.

Установка наливного резервуара для хранения дизельного топлива. Наливные резервуары могут быть установлены над землей, в хранилище резервуаров для хранения, под землей (прямо под землей) или в здании резервуаров для хранения.

Надземные резервуары (рис. 2) должны быть снабжены аварийным сбросом давления, который сбросит внутреннее давление, если резервуар подвергнется воздействию огня. Также должны быть предусмотрены средства контроля разливов для надземных резервуаров.

2. Здесь показан наземный резервуар с двойными стенками вторичного защитного типа для контроля разливов, расположенный вдали от границ собственности.Предоставлено: Pxfuel

Резервуары, обозначенные как «надземные резервуары», могут быть установлены в хранилище, и хранилище может быть выше или ниже уровня земли. Запрещается засыпка вокруг резервуара в хранилище, и вокруг резервуара требуется достаточный зазор для проведения осмотра и технического обслуживания. Хранилища должны быть оборудованы средствами для приема средства пожаротушения, сбора пролитой жидкости из хранилищ и подачи сигнала тревоги в случае обнаружения выброса пара / жидкости.

Подземные резервуары и трубопроводы требуют внешней защиты от коррозии посредством катодной защиты или использования коррозионно-стойких материалов. Основание и насыпь должны быть из чистого, некоррозионного, уплотненного песка или гравия.

Здания резервуаров для хранения должны находиться на минимальном расстоянии от границ владений, дорог общего пользования и важных зданий на одном участке. Здания и сооружения резервуаров для хранения должны иметь класс огнестойкости не менее двух часов и быть оснащены ручным / стационарным противопожарным оборудованием.Не допускать сброса жидкости из общественных водотоков / канализаций или прилегающей территории, а все вентиляционные отверстия должны выходить за пределы здания.

Стандарты проектирования резервуаров для хранения наливного дизельного топлива. Для дизельных генераторных установок резервуар для хранения наливных грузов обычно представляет собой атмосферный резервуар, спроектированный и изготовленный в соответствии со стандартом 650 Американского института нефти (API) Сварные резервуары для хранения нефти . Такие резервуары могут работать от атмосферного давления до манометрического давления 1.0 фунтов на кв. Дюйм (6,9 кПа), но необходимо удалить воздух, чтобы предотвратить возникновение вакуума. Могут использоваться другие стандарты проектирования, но пределы давления следует проверять, чтобы избежать деформации корпуса резервуара во время эксплуатации. Резервуар для хранения наливных грузов также может быть спроектирован как резервуар низкого давления в соответствии с API 620 «Проектирование и строительство больших сварных резервуаров низкого давления » или как резервуар высокого давления в соответствии с требованиями Американского общества инженеров-механиков (ASME) «Котел и давление». Кодекс судов Раздел VIII.

Удаление воздуха из резервуаров для хранения дизельного топлива. Резервуары для хранения дизельного топлива наливом должны быть оборудованы вентиляционной линией для предотвращения образования вакуума или избыточного давления в резервуаре во время слива или заполнения резервуара, или из-за изменений температуры окружающей среды. Вентиляционная труба должна выводиться в безопасное пространство на расстоянии не менее пяти футов от отверстий в зданиях и не менее 15 футов от устройств забора воздуха для вентиляции.

Размер вентиляционной трубы должен соответствовать стандарту API 2000 Вентиляция резервуаров для хранения атмосферного и низкого давления , но ни в коем случае не должно быть меньше 1.Внутренний диаметр 25 дюймов. Также см. Таблицу 23.6.2 в NFPA 30, где указаны размеры вентиляционной линии в зависимости от длины вентиляционной трубы и расхода жидкости. Вентиляционная труба может быть оснащена U-образным коленом и / или экраном для предотвращения попадания посторонних материалов. Однако эти устройства создают ограничения потока, которые усугубляются засорением из-за грязи или гнезд насекомых. Ограничения потока следует учитывать при расчетах падения давления при оценке условий избыточного давления / вакуума в резервуаре во время работы, которые в противном случае могли бы повредить корпус резервуара.

Резервуары для хранения дизельного топлива, смешанного с этанолом, должны быть оснащены пламегасителем на выходе из вентиляционной трубы. Это связано с тем, что дизельное топливо, содержащее этанол, представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость с низкой температурой вспышки.

Дневной танк. Дневной резервуар расположен между резервуаром для хранения и дизельным двигателем. Топливо доставляется из бестарного хранилища в дневную цистерну с помощью насоса подачи бестарного хранения. Топливо из дневного бака перекачивается в дизельный двигатель насосом для перекачки топлива с приводом от двигателя, который установлен на двигателе.

Дневной бак требуется, когда топливный насос с приводом от двигателя не может забирать топливо из основного топливного бака из-за проблем с расстоянием или возвышением. Дневной бак также используется для обеспечения эффективного потока топлива к двигателю за счет устранения любого напора, создаваемого извне, создаваемого расположением наливного бака или насосом подачи наливного хранилища. Дневной бак также служит радиатором для сбора горячего неиспользованного топлива, возвращаемого из двигателя через охладитель.

Использование шестеренчатых насосов для перекачки топлива в дневной резервуар. Насос для перекачки топлива из основного резервуара в рабочий резервуар обычно представляет собой поршневой шестеренчатый насос прямого вытеснения, расположенный над основным резервуаром. Когда насос запускается, воздух из всасывающей линии удаляется, и создается вакуум, который обеспечивает подъем жидкости в резервуаре для подъема во всасывающей трубе. Общая высота всасывания плюс высота трения во всасывающей линии не должна превышать 15 дюймов ртутного столба (дюймов ртутного столба, 7,4 фунта на кв. Дюйм) для нелетучих жидкостей. Это значение постепенно снижается до 10 дюймов рт. Ст. (5.0 psi) и ниже для летучих жидкостей из-за их более высокого давления пара. Предусмотрен обратный клапан во всасывающей линии, чтобы насос был заполнен и готов к работе, исключая необходимость откачивать воздух из всасывающей линии при запуске насоса. ■

— С. Захир Ахтар, PE — старший инженер-технолог компании TAI Engineering, базирующейся в Оуингс Миллс, штат Мэриленд.

Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

Ханну Яэскеляйнен, Магди К.Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : Компоненты, расположенные после впускного коллектора в четырехтактных дизельных двигателях, выполняют важные функции в управлении подачей воздуха в цилиндр. Тарельчатые клапаны регулируют синхронизацию потока в цилиндр и из него. Конструкция впускного канала влияет на пропускную способность двигателя, а также на объемное движение воздуха, поступающего в цилиндр.

Клапаны

По мере того, как воздушный поток проходит через различные компоненты и ступени впускной системы, различные свойства и характеристики всасываемого заряда были изменены для достижения общих целей системы управления всасываемым зарядом. Фильтр всасываемого воздуха обеспечивает надлежащую чистоту воздуха, состав наддувочного воздуха и содержание кислорода контролируются путем подачи системы рециркуляции отработавших газов во всасываемый воздух, а компрессор и охладитель наддувочного воздуха обеспечивают достижение целевых значений давления и температуры во впускном коллекторе, а также плотность всасываемого заряда. в проектных пределах.Несколько заключительных аспектов управления воздухом достигаются после того, как всасываемый заряд выходит из впускного коллектора и попадает в цилиндр. Клапаны или порты контролируют время подачи воздуха в цилиндр. Кроме того, канал между впускным коллектором и цилиндром может оказывать значительное влияние на поток, когда он входит в цилиндр, и может использоваться для передачи подходящего объемного движения и кинетической энергии заряду для поддержки смешивания воздуха, топлива и промежуточного сгорания. продукты в цилиндре.

В четырехтактных двигателях всасываемый газ поступает в цилиндр через порт, расположенный в головке цилиндра, и мимо клапана, используемого для открытия и закрытия порта.В двухтактных двигателях, обсуждаемых в другом месте, обычно используются отверстия в гильзе цилиндра, которые попеременно закрываются и не закрываются поршнем.

Рисунок 1 . Номенклатура цельного тарельчатого клапана

Поток газа в цилиндр и из цилиндра в 4-тактных двигателях контролируется почти исключительно тарельчатыми клапанами (рис. 1). Хотя использовались или предлагались другие конструкции клапана, кажется, что ни одна из них не может сравниться по надежности и герметизирующей способности с тарельчатым клапаном.Наиболее распространенной конструкцией тарельчатого клапана в автомобильной промышленности является цельный клапан, в котором весь клапан изготовлен из одного и того же материала. Однако доступны и другие варианты, в том числе:

• Конструкция приварного наконечника имеет отдельный наконечник, приваренный к штоку над канавкой. Наконечник может быть изготовлен из материала, который намного более износостойкий, чем остальная часть клапана.
• Конструкция, состоящая из двух частей, имеет отдельный шток, приваренный над галтелем, рис. 2 слева.
• Конструкция с внутренним охлаждением имеет полый шток, содержащий охлаждающую жидкость, такую ​​как металлический натрий или натрий-калиевая смесь, и обычно используется в сверхмощных и высокоэффективных выпускных клапанах, рис. 2 в центре.Пики температур клапана уменьшаются за счет «вибрирующего эффекта» расплавленного металла, и эти конструкции могут особенно хорошо выдерживать термические нагрузки. Температуру в полой шейке можно снизить примерно на 80–130 К, что снижает общий износ клапана и вкладыша седла клапана.
• Некоторые конструкции также имеют полую полость в головке клапана, содержащую металлический натрий, рис. 2, справа. Это продолжение классического полого клапана, заполненного натрием, с дополнительной полостью в головке клапана.Это может привести к дополнительным скачкам температуры в головке клапана и еще больше увеличить срок службы клапана.
• Сварная конструкция поверхности седла имеет седло клапана, сваренное с твердым покрытием, чтобы лучше выдерживать условия, которые в противном случае привели бы к экстремальному износу седла клапана и / или коррозии.

Рисунок 2 . Примеры конструкций тарельчатого клапана

Слева: Двухкомпонентный клапан со сплошным штоком. Центр: Клапан с полым штоком.
Справа: Клапан с полым штоком с дополнительной полостью на головке клапана.

(Источник: Mahle)

В дополнение к различным стилям конструкции клапаны могут иметь различные усовершенствования конструкции для повышения их долговечности. Деформационное упрочнение поверхности седла может использоваться для умеренного увеличения износостойкости седла в тех случаях, когда сварная конструкция поверхности седла не требуется. Обработка поверхности стержня может использоваться для уменьшения трения и / или износа, особенно если в противном случае может возникнуть адгезионный износ. Алюминирование поверхности седла клапана, а иногда и поверхности сгорания для улучшения коррозионной стойкости в среде оксида свинца когда-то было популярным для двигателей, работающих на этилированном бензине.Крышки наконечников, установленные на конце штока клапана, могут использоваться для повышения износостойкости наконечников, когда сварка разнородных металлов является проблемой.

###

2 Основы расхода топлива | Оценка технологий экономии топлива для легковых автомобилей

ТАБЛИЦА 2.3 Средние характеристики легковых автомобилей для четырех модельных лет

	1975	1987	1998	2008
Скорректированная экономия топлива (миль на галлон)	13.1	22	20,1	20,8
Масса	4 060	3,220	3,744	4,117
л.с.	137	118	171	222
Время разгона от 0 до 60 (сек)	14.1	13,1	10,9	9,6
Мощность / масса (л.с. / т)	67,5	73,3	91,3	107.9
ИСТОЧНИК: EPA (2008).

Эти предположения очень важны. Очевидно, что уменьшение габаритов автомобиля приведет к снижению расхода топлива. Кроме того, снижение способности автомобиля к ускорению позволяет использовать двигатель меньшей мощности с меньшей мощностью, который работает с максимальной эффективностью. Это не варианты, которые будут рассматриваться.

Как показано в Таблице 2.3, за последние 20 лет или около того, чистым результатом улучшений в двигателях и топливах стало увеличение массы транспортного средства и повышение способности к ускорению, в то время как экономия топлива оставалась постоянной (EPA, 2008).Предположительно, этот компромисс между массой, ускорением и расходом топлива был обусловлен потребительским спросом. Увеличение массы напрямую связано с увеличением габаритов, переходом от легковых автомобилей к грузовым, добавлением средств безопасности, таких как подушки безопасности, и увеличением количества аксессуаров. Обратите внимание, что хотя стандарты CAFE для легких легковых автомобилей с 1990 года составляли 27,5 миль на галлон, средний показатель по автопарку остается намного ниже в течение 2008 года из-за более низких стандартов CAFE для легких пикапов, внедорожников и пассажирских фургонов. .

СИЛА ТЯГИ И ЭНЕРГИЯ ТЯГИ

Механическая работа, производимая силовой установкой, используется для приведения в движение транспортного средства и привода вспомогательного оборудования. Как обсуждали Sovran и Blaser (2006), концепции силы тяги и энергии тяги полезны для понимания роли массы транспортного средства, сопротивления качению и аэродинамического сопротивления. Эти концепции также помогают оценить эффективность рекуперативного торможения в снижении требуемой энергии электростанции.Анализ сосредоточен на графиках испытаний и не учитывает влияние ветра и восхождения на холмы. Мгновенное тяговое усилие ( F _TR ), необходимое для приведения в движение транспортного средства, составляет

.

(2,1)

, где R — сопротивление качению, D — аэродинамическое сопротивление, C _D — коэффициент аэродинамического сопротивления, M — масса автомобиля, V — скорость, dV / dt — это скорость изменения скорости (т.е.е., ускорение или замедление), A — фронтальная область, r _o — коэффициент сопротивления качению шины, g — гравитационная постоянная, I _w — полярный момент инерции четырех узлов вращения шины / колеса / оси, r _w — его эффективный радиус качения, а ρ — плотность воздуха. Эта форма тягового усилия рассчитывается на колесах транспортного средства и поэтому не учитывает компоненты в системе транспортного средства, такие как силовая передача (т.е., инерция вращения компонентов двигателя и внутреннее трение).

Тяговая энергия, необходимая для прохождения увеличивающегося расстояния dS , составляет F _TR Vdt , и ее интегральная часть по всем частям графика движения, в котором F _TR > 0 (т. Е. , движение с постоянной скоростью и ускорения) — это общая потребность в тяговой энергии, E _TR . Для каждого графика движения EPA Sovran и Blaser (2006) рассчитали тяговую энергию для большого количества транспортных средств, охватывающих широкий диапазон наборов параметров ( r ₀ , C _D , A , M ), представляющие спектр современных автомобилей.Затем они аппроксимировали данные линейным уравнением следующего вида:

(2,2)

, где S — это общее расстояние, пройденное в графике движения, а α , β и γ — конкретные, но разные константы для расписаний UDDS и HWFET. Sovran и Blaser (2006) также определили, что комбинация пяти графиков UDDS и трех HWFET очень точно воспроизводит комбинированный расход топлива EPA, равный 55% UDDS плюс 45% HWFET, и предоставили его значения α , β и γ .

Тот же подход использовался для тех частей графика движения, в которых F _TR <0 (т.е. замедления), где от силовой установки не требуется обеспечивать энергию для движения. В этом случае сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление замедляют движение транспортного средства, но их влияние недостаточно, чтобы следовать за замедлением цикла движения, и поэтому требуется некоторая форма торможения колес. Когда транспортное средство достигает конца расписания и становится неподвижным, вся кинетическая энергия его массы, которая была получена при F _TR > 0, должна быть удалена.Следовательно, уменьшение кинетической энергии, производимой при торможении колес, составляет

.

(2,3)

Коэффициенты α ‘ и β’ также относятся к графику испытаний и приведены в справочнике. Представляют интерес два наблюдения: (1) γ одинаково как для движения, так и для торможения, поскольку оно связано с кинетической энергией транспортного средства; (2) поскольку энергия, используемая для сопротивления качению, составляет r ₀ M g S , сумма α и α ‘ равна g .

Sovran и Blaser (2006) рассмотрели 2500 автомобилей из базы данных EPA за 2004 год и обнаружили, что их уравнения соответствуют энергии тяги для графиков UDDS и HWFET с r = 0,999, а энергии торможения — с

.

Понимание цикла — двухтактный дизельный цикл

Если вы читали «Как работают двухтактные двигатели», то узнали, что одно большое различие между двухтактными и четырехтактными двигателями заключается в количестве мощности, которую может производить двигатель.Свеча зажигания срабатывает в два раза чаще в двухтактном двигателе — один раз на каждый оборот коленчатого вала, по сравнению с одним разом на каждые два оборота в четырехтактном двигателе. Это означает, что двухтактный двигатель может производить в два раза больше мощности , чем четырехтактный двигатель того же размера.

В статье о двухтактном двигателе также объясняется, что цикл бензинового двигателя, в котором газ и воздух смешиваются и сжимаются вместе, на самом деле не идеально подходит для двухтактного подхода.Проблема в том, что некоторое количество несгоревшего топлива вытекает каждый раз, когда цилиндр заправляется топливовоздушной смесью. (См. Подробности в разделе «Как работают двухтактные двигатели».)

Оказывается, дизельный подход, при котором сжимается только воздух, а затем впрыскивается топливо непосредственно в сжатый воздух, намного лучше подходит для двухтактного цикла. Поэтому многие производители больших дизельных двигателей используют этот подход для создания двигателей большой мощности.

На рисунке показана схема типичного двухтактного дизельного двигателя:

В верхней части цилиндра обычно находятся два или четыре выпускных клапана, которые открываются одновременно.Также имеется форсунка дизельного топлива (показана желтым наверху). Поршень удлиненный, как в бензиновом двухтактном двигателе, поэтому он может действовать как впускной клапан. В нижней части хода поршня поршень открывает отверстия для забора воздуха. Всасываемый воздух нагнетается турбонагнетателем или нагнетателем (голубой). Картер герметичен и содержит масло, как в четырехтактном двигателе.

Двухтактный дизельный цикл выглядит следующим образом:

1. Когда поршень находится в верхней части своего хода, цилиндр содержит заряд сильно сжатого воздуха.Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр форсункой и немедленно воспламеняется из-за тепла и давления внутри цилиндра. Это тот же процесс, который описан в «Как работают дизельные двигатели».
2. Давление, создаваемое сгоранием топлива, толкает поршень вниз. Это с рабочим ходом .
3. Когда поршень приближается к нижней части своего хода, все выпускные клапаны открываются. Выхлопные газы устремляются из цилиндра, сбрасывая давление.
4. Когда поршень выдвигается вниз, он открывает отверстия для впуска воздуха.Сжатый воздух заполняет цилиндр, вытесняя остатки выхлопных газов.
5. Выпускные клапаны закрываются, и поршень начинает двигаться обратно вверх, снова закрывая впускные отверстия и сжимая свежий заряд воздуха. Это ход сжатия .
6. Когда поршень приближается к верху цилиндра, цикл повторяется с шагом 1.

Из этого описания вы можете увидеть большую разницу между дизельным двухтактным двигателем и бензиновым двухтактным двигателем: в дизельном В версии цилиндр заполняется только воздухом, а не смесью газа и воздуха.Это означает, что двухтактный дизельный двигатель не имеет экологических проблем, присущих бензиновому двухтактному двигателю. С другой стороны, двухтактный дизельный двигатель должен иметь турбонагнетатель или нагнетатель, а это значит, что на бензопиле вы никогда не найдете двухтактный дизель — это было бы слишком дорого.

Поршни двигателя внутреннего сгорания — x-engineer.org

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания. Основная функция поршня — преобразовывать давление, создаваемое горящей топливовоздушной смесью, в силу, действующую на коленчатый вал.Легковые автомобили имеют поршни из алюминиевого сплава, а грузовые автомобили также могут иметь поршни из стали и чугуна.

Поршень является частью кривошипно-шатунного механизма (также называемого кривошипно-шатунным механизмом ), который состоит из следующих компонентов:

• поршень
• поршневые кольца
• шатун
• коленчатый вал

Изображение: Привод коленчатого вала двигателя (кривошипно-шатунный механизм) Предоставлено: Rheinmetall

Поршень также выполняет второстепенные функции двигателя :

• способствует рассеиванию тепла , образующемуся при сгорании
• обеспечивает герметичность камеры сгорания, предотвращает утечки газа из него и проникновение масла в камеру сгорания
• направляет движение шатуна
• обеспечивает к непрерывную смену газов в камере сгорания
• создает переменного объема в камере сгорания

Изображение: поршни Kolbenschmidt
Кредит: Kolbenschmidt

Форма поршня в основном зависит от типа двигателя внутреннего сгорания.Поршни бензиновых двигателей обычно легче и короче по сравнению с поршнями дизельных двигателей. Геометрия поршня имеет множество тонкостей из-за сложности его рабочей среды, но основными частями поршня являются:

• поршень головка , также называемая верхняя часть или корона : это верхняя часть поршня. который вступает в контакт с давлением газа в камере сгорания
• кольцевой ремень : верхняя средняя часть поршня, когда поршневые кольца расположены
• выступ штифта : нижняя средняя часть поршня который содержит поршневой палец
• юбка поршня : область под кольцевым ремнем

Изображение: оси поршневого пальца и юбки

Изображение: Основные детали поршня Кредит: [3]

где:

1. верхняя часть поршня
2. верхняя фаска
3. кольцевой ремень
4. распорки
5. стопорный зажим штифта
6. выступ штифта
7. поршень тонный палец
8. поршневые кольца
9. юбка поршня

Поршень соединен с шатуном через поршневой палец (7).Штифт позволяет поршню вращаться вокруг оси штифта. Штифт удерживается в поршне с помощью фиксатора пальца (5).

После днища поршня доходит до кольцевого ремня (также называемого кольцевой зоной) (3). Большинство поршней имеют три кольцевых канавки, в которые устанавливаются поршневые кольца. Верхнее кольцо называется компрессионным кольцом , среднее на нем — скребковое кольцо , а нижнее кольцо — маслоуправляющее кольцо . Компрессионное кольцо должно герметизировать камеру сгорания, чтобы предотвратить утечку внутренних газов в блок двигателя.Маслоуправляющее кольцо соскребает масло со стенок цилиндра, когда поршень находится на рабочем или выпускном такте. Среднее кольцо выполняет комбинированную функцию обеспечения сжатия в цилиндре и удаления излишков масла со стенок цилиндра.

Юбка поршня (8) удерживает поршень в равновесии внутри цилиндра. Обычно он покрывается материалом с низким коэффициентом трения, чтобы уменьшить потери на трение. В отверстии или бобышке (6) поршня находится поршневой палец (7), который соединяет поршень с шатуном.

Геометрические характеристики поршня

Поршни должны правильно работать в широком диапазоне температур, от -30 ° C до 300-400 ° C. В то же время он должен быть достаточно легким, чтобы иметь низкую инерцию и обеспечивать высокие обороты двигателя. Ниже представлена ​​пара геометрических характеристик поршня.

Овальность поршня

Из-за процесса сгорания температура внутри цилиндров двигателя достигает сотен градусов Цельсия.Поршень является одним из основных компонентов, который поглощает часть выделяемого тепла и отводит его в моторное масло. Поскольку ось поршневого пальца содержит больше материала, чем ось юбки, тепловое расширение вдоль оси пальца немного выше, чем тепловое расширение вдоль оси юбки. По этой причине поршень имеет овальную форму, диаметр по оси пальца на 0,3-0,8% меньше диаметра по оси юбки [6].

Изображение: Овальность поршня

Коническая форма поршня

Форма поршня не идеальна для цилиндра.При низкой температуре зазор между поршнем и цилиндром двигателя больше по сравнению с высокими температурами. Кроме того, зазор не является постоянным по длине поршня, он меньше вокруг верхней части поршня по сравнению с областью юбки поршня. Это необходимо для большего теплового расширения головки поршня, поскольку она содержит больший объем металла.

Изображение: Зазор поршня (коническая форма)

Изображение: Тепловое расширение поршня (если цилиндрическая форма)

Смещение поршневого пальца

Движение поршня внутри цилиндра свободы, 1 первичный и 2 вторичных:

• вдоль вертикальной оси цилиндра, между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) (основная, ось Y)
• вокруг ось пальца (вторичная, α — угол)
• вдоль оси юбки (вторичная, ось x)

Первичное движение создает крутящий момент на коленчатом валу, это желательно с механической точки зрения.Вторичные движения происходят из-за комбинации нескольких факторов: двунаправленного движения шатуна и зазора между поршнем и цилиндром. Оба вторичных движения вызывают трение о стенки цилиндра, а также шум, вибрацию (удар поршня).

Изображение: Упор поршня и смещение пальца

Когда коленчатый вал вращается по часовой стрелке, левая сторона цилиндра называется упорной стороной (TS) , а противоположная сторона известна как сторона противодействия упора (ATS) .Удары поршня могут происходить с обеих сторон цилиндра. Удар поршня возбуждает блок двигателя и проявляется в виде поверхностных колебаний, которые в конечном итоге излучаются в виде шума в непосредственной близости от двигателя [9]. Еще одно неудобство заключается в том, что при движении поршня через ВМТ и ВТК на коленчатый вал создается повышенная нагрузка, поскольку поршень совмещен с центром вращения коленчатого вала.

Смещение поршневого пальца — это несоосность между центром отверстия поршневого пальца и центром коленчатого вала.За счет этого в конструкции улучшаются шумовые характеристики двигателя из-за ударов поршня в ВМТ. Это основная проблема NVH (шумовая вибрация и резкость) для инженеров-технологов, которые хотят устранить тревожные шумы везде, где они могут. Вторая причина — повышение мощности двигателя за счет уменьшения внутреннего трения в TS и ATS.

Смещение пальца снижает механическое напряжение, возникающее в соединительной штанге, когда она достигает ВМТ или НМТ, потому что шатун не должен хлопать поршнем в противоположном направлении в конце хода.Это смещение заставляет стержень перемещаться по дуге в ВМТ и НМТ.

Механические нагрузки на поршень

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС) , который должен выдерживать наибольшие механические и термические нагрузки. Из-за поршня мощность ДВС ограничена. В случае очень высокой термической или механической нагрузки поршень выходит из строя в первую очередь (по сравнению с блоком цилиндров, клапанами, головкой блока цилиндров). Это связано с тем, что поршень должен быть компромиссом между массой и устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам.

Циклическое нагружение поршня из-за [6]:

• сила газа от давления в цилиндре
• сила инерции от колебательного движения поршня и
• поперечная сила от опоры силы газа наклонным шатуном, а сила инерции колеблющегося шатуна

определяет механическую нагрузку .

Вертикальные силы, действующие на поршень, состоят из: сил давления, , создаваемых расширяющимися газами, и сил инерции, , создаваемых собственной массой поршня [10].

\ [F_ {p} = F_ {gas} + F_ {ineria} \]

Силы инерции намного меньше сил давления и имеют наибольшую интенсивность, когда поршень меняет направление, в ВМТ и НМТ.

Изображение: Напряжение поршня по Мизесу и механическая деформация Кредиты: [7]

Изображение: Вертикальные силы поршня зависят от угла поворота коленчатого вала Кредиты: [7]

Вышеуказанные силы поршня рассчитываются с использованием передовых методов анализа методом конечных элементов для алюминиевого поршня, используемого в легковых автомобилях с дизельным двигателем [7].

Процесс сгорания имеет разные характеристики для дизельного и бензинового ДВС. В дизельном двигателе пиковое давление газа при сгорании может достигать 150 — 160 бар. В бензиновом двигателе максимальное давление ниже 100 бар. Из-за более высокого давления поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие механические нагрузки.

Чтобы работать без сбоев в таких суровых условиях, поршни дизельных двигателей конструируются более тяжелыми, прочными и имеют большую массу.Недостатком является более высокая инерция, более высокие динамические силы, поэтому максимальная частота вращения двигателя ниже. Одна из причин, по которой дизельные двигатели имеют более низкую максимальную скорость (около 4500 об / мин) по сравнению с бензиновыми двигателями (около 6500 об / мин), — это более тяжелые механические компоненты (поршни, шатуны, коленчатый вал и т. Д.).

Тепловые нагрузки на поршень

Головка поршня находится в прямом контакте с горящими газами внутри камеры сгорания, поэтому она подвергается высоким тепловым и механическим нагрузкам .В зависимости от типа двигателя (дизельный или бензиновый) и типа впрыска топлива (прямой или непрямой) головка поршня может быть плоской или содержать чашу .

Тепловая нагрузка от температуры газа в процессе сгорания также является циклической нагрузкой на поршень. Он действует в основном во время такта расширения на поршне со стороны камеры сгорания. В других тактах, в зависимости от принципа работы, тепловая нагрузка на поршень снижается, прерывается или даже имеет охлаждающий эффект во время газообмена.Как правило, передача тепла от горячих дымовых газов к поршню происходит в основном за счет конвекции, и лишь небольшая часть является результатом излучения.

Изображение: Рабочие температуры поршня
Кредиты: [3]

Тепло, выделяемое при сгорании, частично поглощается поршнем. Большая часть тепла передается через площадь кольца поршня (около 70%). Юбка поршня отводит 25% тепла, а остальное передается на поршневой палец, шатун и масло.Более высокая частота вращения двигателя означает более высокую температуру поршня . Это происходит потому, что накопленное тепло не успевает рассеяться между двумя последовательными циклами сгорания. В то же время более высокая нагрузка на двигатель означает более высокую температуру поршня, потому что при этом сгорает больше воздушно-топливной смеси, которая выделяет больше тепла.

Изображение: Распределение температуры в поршне бензинового двигателя Кредит: [6]	Изображение: Распределение температуры в поршне дизельного двигателя с каналом охлаждения Кредит: [6]
Изображение: Тепловая нагрузка поршня Кредит: [7]

Что касается хода расширения, продолжительность действия тепловой нагрузки от сгорания очень мала.Следовательно, только очень небольшая часть составляющей массы поршня, вблизи поверхности на стороне сгорания, следует за циклическими колебаниями температуры. Таким образом, почти вся масса поршня достигает квазистатической температуры, которая, однако, может иметь значительные локальные изменения.

Охлаждение поршня

По мере увеличения удельной мощности в современных двигателях внутреннего сгорания поршни подвергаются возрастающим тепловым нагрузкам. Поэтому эффективное охлаждение поршня требуется чаще, чтобы обеспечить безопасность эксплуатации.

Изображение: 2009 Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) Головка поршня и масляная форсунка
Кредит: GM

Температуру поршня можно снизить с помощью циркуляции масла в средней части поршня. Это может быть достигнуто с помощью маслоструйных устройств, установленных на блоке цилиндров, которые впрыскивают моторное масло через отверстие, когда поршень находится близко к нижней мертвой точке (НМТ).

Компания Tenneco Powertrain разработала новый стальной поршень для дизельных двигателей, который она спроектировала с «герметичной на весь срок службы» охлаждающей камерой в головке, что позволяет поршням безопасно работать при температурах головки более чем на 100 ° C выше действующих ограничений.

Изображение: технология охлаждения поршня EnviroKool.
Кредит: Tenneco

Для формирования коронки EnviroKool внутри поршня с помощью сварки трением создается встроенный охлаждающий канал, который затем заполняется высокотемпературным маслом и инертным газом. Эта камера постоянно закрыта приварной заглушкой. Согласно Tenneco Powertrain, технология EnviroKool позволяет преодолеть температурные ограничения обычных открытых галерей, в которых в качестве теплоносителя используется смазочное масло.

Типы поршней

Геометрия поршня ограничена из-за кубатуры ДВС. Поэтому основной способ повышения механического и термического сопротивления поршня — увеличение его массы. Это не рекомендуется, потому что поршень с большой массой имеет большую инерцию, которая преобразуется в высокие динамические силы, особенно при высоких оборотах двигателя. Сопротивление поршня можно улучшить за счет оптимизации геометрии, но всегда будет компромисс между массой, механическим и термическим сопротивлением.

На первый взгляд поршень кажется простым компонентом, но его геометрия довольно сложна:

Изображение: Техническое описание дизельного поршня Кредит: Kolbenschmidt

Изображение: Техническое описание бензинового поршня Кредит: Kolbenschmidt

Условные обозначения:

1. Диаметр чаши
2. днище поршня
3. камера сгорания (чаша)
4. кромка днища поршня
5. верхняя площадка поршня
6. канавка под кольцо
10. земля паза компрессионного кольца выемка под кольцо
11. стороны канавки
12. канавка маслосъемного кольца
13. отверстие для возврата масла
14. выступ поршневого пальца
15. удержание на расстоянии канавки
16. канавка для стопорного кольца
17. расстояние до ступицы поршня
18. расстояние ступенчатой ​​кромки
20. диаметр поршня 90 ° C относительно отверстия под поршневой палец 90 284
21. отверстие под поршневой палец
22. глубина чаши
23. юбка
24. зона кольца
25. высота сжатия поршня
26. длина поршня
27. канал масляного радиатора
28. держатель кольца
29. втулка болта
30. окно измерения развала короны
Как видите, между дизельными и бензиновыми поршнями есть существенные различия.

Поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие давления и температуры, поэтому они больше, громоздче и тяжелее. Они могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов, стали или их комбинации. Поршень дизеля содержит часть камеры сгорания в головке поршня. Из-за формы поперечного сечения головки поршня поршень дизельного двигателя также называют поршнем с головкой омега.

Поршни бензиновых двигателей легче, предназначены для более высоких оборотов двигателя.Они изготавливаются из алюминиевых сплавов и обычно имеют плоскую головку. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (DI) имеют специальные головки, позволяющие направлять поток топлива качающимся движением.

Ниже вы можете увидеть несколько изображений дизельных и бензиновых (бензиновых) двигателей в высоком разрешении.

Изображение: LS9 6.2L V-8 SC поршень (алюминий, бензин / бензиновый двигатель с непрямым впрыском) Кредит: GM	Изображение: Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) поршень (алюминий, бензин / бензиновый двигатель с прямым впрыском) Кредит: GM
Изображение: Поршень дизельного двигателя автомобиля с кольцами (алюминий, дизель) Кредит: Kolbenschmidt	Изображение: Поршень из моностали (сталь, дизель) ) Кредит: Tenneco

Материалы поршней

Большинство поршней для автомобильной промышленности изготавливаются из алюминиевых сплавов .Это потому, что алюминий легкий, обладает достаточной механической прочностью и хорошей теплопроводностью. Есть тяжелые применения, коммерческие автомобили, в которых используются поршни из стали , которые более устойчивы к более высоким давлениям и температурам в камере сгорания.

Алюминиевые поршни производятся из литых или кованых жаропрочных алюминиево-кремниевых сплавов. Есть три основных типа алюминиевых поршневых сплавов. Стандартный поршневой сплав представляет собой эвтектический сплав Al-12% Si, содержащий дополнительно ок.По 1% каждого из Cu, Ni и Mg [3].

Основными алюминиевыми сплавами для поршней являются [3]:

• эвтектический сплав (AlSi12CuMgNi): литой или кованый
• заэвтектический сплав (AlSi18CuMgNi): литой или кованый
• специальный эвтектический сплав (только AlSi2124284) алюминиевый сплав имеет более низкую прочность, чем чугун, поэтому необходимо использовать более толстые секции, поэтому не все преимущества легкого веса этого материала реализуются. Кроме того, из-за более высокого коэффициента теплового расширения алюминиевые поршни должны иметь больший рабочий зазор.С другой стороны, теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у железа. Это, вместе с большей толщиной используемых секций, позволяет алюминиевым поршням работать при температурах примерно на 200 ° C ниже, чем чугунные [8].

  В некоторых случаях прочность и износостойкость поршней из алюминиевого сплава недостаточны для удовлетворения требований по нагрузке, поэтому используются черные материалы (например, чугун, сталь). Существует несколько методов использования черных металлов в производстве поршней:

  • в качестве местного армирования, вставки из черного металла (т.е.g., держатели колец)
  • в виде удлиненных частей поршней из композитных материалов (например, днища поршня, болтов)
  Поршни
  • , полностью изготовленные из чугуна или кованой стали

  для тяжелого двигателя — поперечное сечение Кредит: [8]

  Изображение: Поршень композитной конструкции для судовых дизельных двигателей Кредит: Warstila

  В поршнях и поршнях используются два типа черных металлов. компоненты [6]:

  • чугун :
    • аустенитный чугун для держателей колец
    • чугун с шаровидным графитом для поршней и юбок поршней
  • сталь
    • хром-молибденовый сплав (42Cr)
    • хромомолибден-никелевый сплав (34CrNiMo6)
    • молибден-ванадиевый сплав (38MnVS6)

  чугун обычно имеют содержание углерода> 2%.Поршни высоконагруженных дизельных двигателей и другие высоконагруженные компоненты двигателей и конструкции машин преимущественно изготавливаются из сферолитического чугуна M-S70. Этот материал используется, например, для изготовления цельных поршней и юбок поршней в композитных поршнях [6].

  Сплавы железа, обозначенные как стали, обычно имеют содержание углерода менее 2%. При нагревании они полностью превращаются в ковкий (пригодный для ковки) аустенит. Поэтому сплавы железа отлично подходят для горячей штамповки, такой как прокатка или ковка.

  Поршневые технологии

  Существует несколько передовых поршневых технологий, каждая из которых имеет целью увеличить механическое и / или термическое сопротивление, снизить коэффициент трения или общую массу (сохраняя в то же время механические и термические свойства).

  Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых на заводе Kolbenschmidt , каждый с уникальными технологиями.

  Изображение: Поршень дизеля с охлаждающим каналом, втулкой болта и держателем кольца Кредит: Kolbenschmidt	Изображение: Шарнирно-сочлененный поршень дизеля с кованой верхней стальной частью и алюминиевой юбкой Кредит: Kolbenschmidt	Изображение: Поршень бензинового двигателя в облегченной конструкции LiteKS® с держателем кольца Кредит: Kolbenschmidt	Изображение: Литые держатели колец из чугуна многократно увеличивают долговечность первой кольцевой канавки дизельных поршней.Kolbenschmidt является лидером в разработке соединения Alfin с держателем кольца Кредит: Kolbenschmidt
  Изображение: Канавки под кольцо с твердым анодированием предотвращают износ и микросварку поршней для бензиновых двигателей. Кредит: Kolbenschmidt		Поршни KS Kolbenschmidt имеют специальное покрытие LofriKS®, NanofriKS® или графит на юбке поршня. Они уменьшают трение внутри двигателя и обеспечивают хорошие характеристики при аварийной работе. Покрытия LofriKS® также используются по акустическим причинам.Их использование сводит к минимуму шумы от хлопка поршня. NanofriKS® является дальнейшим развитием испытанного и испытанного покрытия LofriKS® и дополнительно содержит наночастицы оксида титана для повышения износостойкости и долговечности покрытия. Кредит: Kolbenschmidt
  Изображение: Юбки поршней с железным покрытием (Ferrocoat ®) гарантируют надежную работу при использовании в алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров (Alusil®). Кредит: Kolbenschmidt	Изображение: Отверстия поршневого пальца специальной формы (Hi-SpeKS®) увеличивают динамическую нагрузочную способность станины поршневого пальца, тем самым долговечность поршня Кредит: Kolbenschmidt

  Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых компанией Tenneco Powertrain (ранее Federal Mogul) , каждый из которых отличается уникальными технологиями.

  Изображение: Поршень Elastothermic® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств) Характеристики: Поршень с охлаждением по каналу улучшает мощность и расход топлива в бензиновых двигателях уменьшенного размера — Галерея эластотермического охлаждения снижает температуру днища поршня на около 30 ° C. — снижение температуры первой кольцевой канавки примерно на 50 ° C, что, в свою очередь, снижает отложения нагара и износ канавок и колец для увеличения срока службы; низкий расход масла и удар на ; — снижение риска неконтролируемого возгорания, например, при низкой скорости предварительного нагрева. зажигание Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)	Изображение: Алюминиевые поршни дизельного двигателя Характеристики: — оптимизированное расположение каналов для максимального охлаждения может привести к снижению температуры обода барабана до 10% — улучшенный боковой заброс методы значительно улучшают конструктивную устойчивость (даже при тонкостенных конструкциях) — реструктуризация обода камеры сгорания и дно стакана могут увеличить усталостный ресурс до 100%. Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
  Изображение: Поршни для дизельных двигателей из моностали (стальные поршни для дизельных автомобилей большой грузоподъемности или промышленного применения) Поршень Monosteel® обеспечивает прочность и охлаждение, чтобы удовлетворить самые жесткие требования к двигателям на рынках тяжелых и промышленных двигателей, включая новое поколение давлений срабатывания двигателя, необходимых для дорожных правил Евро VI и выше. Прочная конструкция, состоящая из сварных с помощью инерционной сварки кованых стальных секций, образующих большие охлаждающие галереи, позволяет поршням Monosteel выдерживать возрастающие механические нагрузки. Эволюция Monosteel включает в себя последние разработки для промышленных двигателей с большим диаметром цилиндра, а также использование тонкостенных легких поковок и отливок для дизельных двигателей легких транспортных средств. Основные характеристики продукта: — большая закрытая структурная галерея с превосходным охлаждением обода чаши и кольцевой канавки, уменьшающим деформацию канавки и улучшающим контроль масла и газового уплотнения — профилированное отверстие под палец без втулки — юбка по всей длине для стабильного поршня динамика, снижение риска кавитации гильзы и улучшение кольцевого уплотнения. — процесс обеспечивает гибкость материала с возможностью выбора материала коронки для уменьшения коррозии или окисления и / или выбора материала юбки для повышения технологичности. Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)	Изображение: Поршни с покрытием EcoTough® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких или тяжелых автомобилей) Поршни с покрытием EcoTough® обеспечивают важные преимущества, помогающие удовлетворить потребности клиентов в более эффективные конструкции двигателей, в том числе сниженный расход топлива и выбросы CO 2 . Он сочетает в себе низкий износ и низкое трение в одном применении и снижает расход топлива на 0,8% по сравнению с обычными покрытиями поршней. Ключевые преимущества: — совместима с существующей и улучшенной отделкой внутренних отверстий цилиндров и может быть беспрепятственно внедрена в серийное производство двигателей в качестве рабочего изменения — состав обеспечивает большую толщину, чем поршни с обычным покрытием, обеспечивая дополнительную защиту — соответствует строгим экологическим стандартам ; не содержит токсичных растворителей. — запатентованное усовершенствованное покрытие юбки поршня с твердыми смазочными материалами и армированием углеродными волокнами, специально разработанное для тяжелых бензиновых условий. — Снижение трения в силовом цилиндре (поршень + кольца) на 10% по сравнению сстандартные покрытия, повышение экономии топлива до 0,4% / CO 2 сокращение в европейских испытаниях ездового цикла — уменьшение износа на 40% по сравнению со стандартными бензиновыми покрытиями, повышенная надежность современных бензиновых двигателей с наддувом DI — EcoTough® — это запатентованное покрытие FM Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
  Изображение: Поршень DuraBowl® (алюминиевый поршень для дизельных легких или тяжелых автомобилей) Усиление поршня DuraBowl® Особенности частичного переплавления кромки чаши : — чрезвычайное улучшение структуры алюминиевого материала, созданное локализованным переплавом с использованием технологии TIG. — до 4 раз улучшенная долговечность в двигателях с высокой удельной мощностью по сравнению с поршнями без переплавки барабана.Допускает форму камеры сгорания, подвергающуюся высоким нагрузкам. — Технология FM DuraBowl® расширяет пределы алюминиевых поршней в самых сложных условиях за счет увеличения усталостной прочности (циклов) поршня Авторы и права: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)	Изображение: Elastoval II сверхлегкие поршни (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств) Технология бензиновых поршней Avanced Elastoval® II основана на: — глубоких карманах под короной — наклонных боковых панелях — облегченной конструкции опоры пальца — тонких стенках 2.5 мм — оптимизированная площадь юбки и гибкость — Высокоэффективный сплав FM S2N Характеристики и преимущества включают: — снижение веса на 15% по сравнению с бензиновыми поршнями предыдущего поколения — обеспечивает удельную мощность до 100 кВт / л — оптимизировано характеристики шума и трения Совместимость с опцией держателя кольца альфина для увеличения пикового давления в цилиндре и устойчивости к ударам Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

  Часто задаваемые вопросы о поршнях

  Для чего используются поршни?

  Поршни используются в двигателях внутреннего сгорания для передачи усилия на шатун и коленчатый вал, создавая крутящий момент двигателя.Поршни преобразуют давление газа из камеры сгорания в механическую силу.

  Что такое поршень и как он работает?

  Поршень — это компонент двигателя внутреннего сгорания, сделанный из алюминия или стали, используемый для преобразования давления газа из камеры сгорания в механическую силу, передаваемую на шатун и коленчатый вал.

  Из чего сделан поршень?

  Поршень может быть изготовлен из цветного материала, алюминия (Al) или черных металлов, например, из чугуна или стали .

  Какие бывают два типа поршневых колец?

  Два типа поршневых колец: компрессионные кольца и масляные кольца .

  Какие два основных типа поршневых двигателей?

  Двумя основными типами поршневых двигателей являются: дизельный двигатель поршневой двигатель и бензиновый двигатель поршень. Функция материала, два основных типа поршня: поршень из алюминия и поршень из стали .

  Каков срок службы поршней?

  Поршень должен служить в течение всего срока службы автомобиля, если условия эксплуатации являются номинальными (нормальная смазка, регулярное обслуживание двигателя, отсутствие чрезмерной нагрузки, отсутствие чрезмерной температуры). В нормальных условиях эксплуатации поршень должен прослужить не менее 300000 км до 500000 км и более.

  Что вызывает отверстия в поршнях?

  Обычно аномально высокие температуры вызывают плавление поршней, или детонация двигателя может вызвать трещины в поршнях.Неисправные форсунки могут подавать чрезмерное количество топлива в цилиндры, что может вызвать аномально высокую температуру сгорания и частичное оплавление поршней.

  Как узнать, повреждены ли поршни?

  Если поршень поврежден, наиболее вероятными симптомами являются: потеря мощности из-за потери сжатия, чрезмерный дым в выхлопе или необычный шум двигателя.

  Можно ли починить сломанный поршень?

  Сломанный поршень не подлежит ремонту, его необходимо заменить.Поршень имеет очень жесткие геометрические допуски, которые, скорее всего, не будут соблюдены после ремонта. Кроме того, их механические и термические свойства изменятся после ремонта, что приведет к дальнейшим повреждениям. Сломанный поршень может вызвать серьезные повреждения блока цилиндров, шатуна, клапанов и т. Д. И должен быть немедленно заменен.

  Можно ли водить машину с неисправным поршнем?

  Вы можете ездить с плохим поршнем, но это не рекомендуется. Повреждение поршня может привести к значительному выходу из строя блока цилиндров, коленчатого вала, шатунов, клапанов и т. Д.Если не заменить поврежденный поршень, это может привести к полному отказу двигателя.

  Повредит ли мой двигатель удар поршня?

  Удар поршня повредит двигатель. Оставить без присмотра. Удар поршня в течение длительного времени приведет к повреждению гильзы цилиндра и самого поршня.

  Уходит ли поршень при нагревании?

  Поршень частично уходит, когда двигатель прогрет. Удар поршня вызван чрезмерным износом гильзы цилиндра или самого поршня.Когда двигатель нагревается, поршень имеет тепловое расширение, и зазор между поршнем и цилиндром уменьшается, что приводит к уменьшению ударов поршня.

  Могу ли я ехать с хлопком поршня?

  Можно ездить с хлопком поршня, но долго водить не рекомендуется. Удар поршня вызовет износ самого поршня и гильзы цилиндра. Удар поршня также может вызвать трещины в поршне, что может привести к полному отказу двигателя, если его оставить без присмотра.

  Что вызывает износ юбки поршня?

  Износ юбки поршня вызван недостаточной смазкой гильзы цилиндра маслом.В нормальном рабочем состоянии система смазки разбрызгивает масло на цилиндры, чтобы избежать прямого контакта между юбкой поршня и цилиндром. При неисправности системы смазки или недостаточном уровне масла на стенках цилиндра будет недостаточно масла, и юбка поршня будет значительно изнашиваться.

  Ссылки

  [1] Клаус Молленхауэр, Хельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer, 2010 г.
  [2] Хироши Ямагата, Наука и технология материалов в автомобильных двигателях, Woodhead Publishing in Materials, Кембридж, Англия, 2005 г. .
  [3] The Aluminium Automotive Manual, European Aluminium Association, 2011.
  [4] Heisler, Heinz, Vehicle and Engine Technology, Society of Automotive Engineers, 1999.
  [5] QinZhaoju et al., Поршневая термомеханическая муфта дизельного двигателя моделирование и многопрофильная оптимизация проектирования, Примеры в теплотехнике, Том 15, ноябрь 2019 г.
  [6] Испытания поршней и двигателей, Mahle GmbH, Штутгарт, 2012 г.
  [7] Скотт Кеннингли и Роман Моргенштерн, Тепловые и механические нагрузки в Область чаши сгорания легковых дизельных поршней из AlSiCuNiMg; Пересмотрено с акцентом на расширенный анализ методом конечных элементов и инструментальные методы тестирования двигателей, Federal Mogul Corporation, SAE Paper 2012-01-1330.