Давление в дизельном двигателе: Какая компрессия должна быть в дизельном двигателе, чтобы мотор работал бесперебойно

Содержание

Какая компрессия должна быть в дизельном двигателе, чтобы мотор работал бесперебойно

Компрессия дизельного двигателя является основным показателем его исправности. Компрессией называют максимальное значение давления, создаваемого в цилиндре, при нахождении поршня в ВМТ (верхней мертвой точке). Конструктивные особенности дизельных движков таковы, что малейшее отклонение компрессии от нормы приводит к сбоям в работе силового агрегата.

Заниженный показатель давления влечет за собой полный отказ в работе цилиндра. При возникновении сбоев или запуске дизеля и в работающем моторе необходимо производить тщательную проверку компрессии. Диагностика давления производится согласно инструкции, приложенной к прибору.

Технические характеристики двигателей внутреннего сгорания содержат информацию о конструктивном параметре — степени сжатия, который является постоянной величиной. Степень сжатия дизельного двигателя представлена в виде соотношения объемов цилиндра при расположении поршня в НМТ (нижней мертвой точке) и в ВМТ соответственно.

Определить степень сжатия можно путем деления величины объема цилиндра на объем камеры сгорания. Результат, полученный после деления, указывает во сколько раз уменьшается объем топливовоздушной смеси при перемещении поршня из нижней точки в ВМТ.

Основной характеристикой работы дизеля является именно компрессия в цилиндрах, потому что только при достижении рабочего давления определенного значения температура сжатого воздуха повышается и происходит воспламенение топливовоздушной смеси.

Описание признаков снижения компрессии

В процессе эксплуатации дизеля компрессия склонна к снижению вследствие постепенного износа его деталей и узлов. Величина давления отображает состояние элементов, входящих в состав дизельного мотора.

Проблемы, возникающие по причине пониженной компрессии, имеют следующие признаки:

Возникновение трудностей при запуске двигателя.
Плохое зажигание.
Скачки в работе движка, плавают обороты.
Троение дизеля, вызванное отказом одного или нескольких цилиндров.
Шумная работа мотора вследствие формирования и последующих микровзрывов избыточных топливных испарений в силовом агрегате.
Снижение мощности дизеля.
Возрастание давления в системе охлаждения.
Появление потоков масла снаружи двигателя.
Увеличение расхода дизтоплива почти в два раза.
Нагрев силового агрегата.
Появление синего дыма, выходящего из выхлопной трубы при запуске мотора.

Возникновение хотя бы одного из перечисленных признаков вызывает необходимость проверки давления сжатого воздуха в цилиндрах.

Уровень проверяемого показателя давления опосредованно информирует о высоте температуры сжатого воздуха, вследствие чего становится понятно, возможно ли запустить двигатель. Повышение температуры сжатого воздуха до необходимого уровня возможно только при обеспечении достаточного давления в цилиндрах.

Определение нормы компрессии дизеля

Автовладельцы часто задаются вопросом, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе. Норма давления сжатого воздуха в цилиндрах дизеля более высокая в сравнении с бензиновыми моторами. Запуск дизельного движка происходит при достижении давления более 22 кг/см3.

Сжатие воздушно-топливной смеси приводит к интенсивному нагреву воздуха свыше 300 ˚С и вспышке впрыснутого дизельного топлива. Наиболее предпочтительным для успешного воспламенения топлива является значение компрессии 20-32 кг/см3.

Уменьшение поршневого давления приводит к снижению температуры сжатого воздуха в камерах сгорания, что является помехой для воспламенения дизтоплива и запуска двигателя особенно в зимнее время.

Владельцам современных автомобилей с дизельным двигателем необходимо обладать информацией о величине давления, при котором холодный мотор заведется при низкой температуре в окружающей среде:

меньше 28 кг/см3 — дизель заведется только при морозе, слабее чем минус 15˚С;
от 20 до 30 кг/см3 — до минус 20˚С;
более 32 кг/см3 — минус 25˚С;
36 кг/см3 — до минус 30˚С;
37–40 кг/см3 — минус 35˚С.

Данные приведены в расчете на то, что все системы автомобиля, участвующие в запуске мотора, находятся в отличном состоянии.

Причины, вызывающие понижение давления в цилиндрах

Если в результате проверки выяснилось, что компрессия в дизельном двигателе занижена, то чтобы ее повысить, необходимо произвести комплексную проверку и выяснить причины, вызвавшие этот дефект. Причинами низкого давления в цилиндрах дизельного мотора являются следующие факторы:

неисправности поршня;

залегание компрессионных колец;
задиры и сколы на стенках цилиндров;
трещины в блоке цилиндров;
отказ прокладки блока цилиндров, появление неровностей на прилегающей поверхности;
нарушение герметичности корпуса двигателя, образование трещин;
возникновение слоев нагара внутри силового агрегата вследствие использования топлива плохого качества;
отказ клапанов в следствие прогорания или неправильной настройки.

Показатель компрессии находится в прямой зависимости от степени изношенности деталей, входящих в поршневую группу, от клапанов и зазоров, отвечающих за температуру сжатого воздуха, установленных при их регулировке.

При выявленных дефектах в поршне или компрессионных кольцах нужно ремонтировать всю поршневую группу. Чтобы увеличить давление при выявлении задиров на цилиндрах, необходимо произвести шлифовку стенок или замену всего блока цилиндров.

Изношенные и прогоревшие клапаны нуждаются в замене и последующей настройке. Неверная регулировка клапанов является причиной неравномерной компрессии в цилиндрах.

Проведение комплексной проверки дизельных моторов является обязательным мероприятием для предупреждения окончательного отказа мотора.

Состояние всех элементов двигателя влияет на уровень компрессии. Снижение этого показателя говорит о сильном износе механизмов силового агрегата. При проведении комплексной диагностики всегда измеряется уровень давления сжатого воздуха в цилиндрах дизельных моторов.

Алгоритм замера давления в цилиндрах

Проверять компрессию необходимо после тщательного прогрева движка. При проведении замеров давления в поршнях используется прибор под названием компрессометр, имеющий специальную шкалу манометра для вывода информации и резьбу, рассчитанную на вкручивание вместо свечей накаливания или форсунок.

Последовательность действий состоит в выполнении следующих операций:

Снятие свечи накаливания или форсунки с одного из цилиндров.
Установка измерительного прибора на место снятой свечи или форсунки.
Проворачивание коленчатого вала при помощи стартера.
Фиксирование полученного результата.
Замер давления в остальных цилиндрах производится подобными действиями.
Сверка полученных результатов.
Добавление 50 мл масла в каждый поршень при помощи медицинского шприца.
Прокручивание мотора при снятых свечах при помощи стартера.
Новый замер компрессии.
Возрастание данного показателя свидетельствует о проблемах, возникших в поршневой группе.
Если давление осталось неизменным, то необходимо производить ремонт и регулировку в клапанном механизме.

Для получения реальных результатов при проведении контрольных замеров необходимо обеспечить необходимое количество оборотов коленчатого вала, равное 200–250 оборотов в минуту.

Что делать при усиленном снижении компрессии дизельного двигателя?

При выявлении сниженной компрессии необходимо обратиться к специалистам с целью проведения тщательной диагностики силового агрегата. Серьезное снижение данного показателя при большом пробеге свидетельствует об износе элементов и необходимости их замены с последующими профессиональными регулировками на специальных стендах.

Если в одном из цилиндров давление занижено в сравнении с остальными, то придется производить переборку всего двигателя. Разное значение компрессии исчезнет только после замены всей поршневой группы.

Сборка и ремонт дизельных двигателей обходятся намного дороже вследствие технологических особенностей. Требования к величине компрессии объясняются тем, что воспламенение дизельного топлива при холодном запуске происходит только при заданной величине этого показателя.

Компрессия и степень сжатия дизельного двигателя

Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый, дизельный) является сложным устройством, состоящим из множеств механизмов и систем.

Взаимодействие их между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.

Понятие степени сжатия

Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.

Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.

Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.

Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.

В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1.

Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1. Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.

Как все работает

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.

Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ.

Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ.

Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен.

вала.

В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.

При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.

При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.

Больше по теме — Разная компрессия в цилиндрах, что делать, последствия.

Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.

Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.

Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.

Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.

В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Степень сжатия у водородных двигателей значительно больше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.

Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.

Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.

Для расчета степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.

Способы повышения показателя

Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.

Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.

Уменьшаем камеру сгорания двигателя

Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.

Уменьшить объем камеры сгорания

Можно несколькими путями. Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания.

Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания.

Использование турбированного нагнетателя

Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания.

Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска.

При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным.

При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Турбированный или атмосферный двигатель, что лучше.

Интеркулер

Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель.

В задачу интеркулера входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше.

Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.

Понятие компрессии

Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производится именно из-за высокого давления.

Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен.

Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя.

Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностических работ двигателя.

Как замерить компрессию

В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф.

Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации.

У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра.

У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу.

Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:

С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

От чего зависит компрессия

Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.

Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.

Особенности запуска дизельного двигателя

Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска.

Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.

И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.

Противодавление выхлопных газов двигателя

Ханну Яаскеляйнен

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

Abstract : Компоненты выхлопной системы, такие как глушители и устройства для нейтрализации отработавших газов, являются источником противодавления выхлопных газов двигателя. Повышенный уровень противодавления может привести к увеличению выбросов, повышенному расходу топлива и отрицательно сказаться на работе двигателя.

Введение
Влияние на выбросы и расход топлива
Влияние на характеристики двигателя

Определение

Противодавление выхлопных газов двигателя определяется как давление выхлопных газов, которое создается двигателем для преодоления гидравлического сопротивления выхлопной системы, чтобы выпустить газы в атмосферу. Для этого обсуждения противодавление выхлопных газов — это манометрическое давление в выхлопной системе на выходе из выхлопной турбины в двигателях с турбонаддувом или давление на выходе из выпускного коллектора в двигателях без наддува. Термин «противодавление» также может быть записан одним словом (противодавление) или с использованием дефиса (противодавление).

Следует отметить, что термин «противодавление» нелогичен и может мешать правильному пониманию механики потока выхлопных газов. Слово против , по-видимому, предполагает давление, оказываемое на жидкость против направления ее потока — действительно, определения противодавления такого рода распространены в источниках с ослабленными научными стандартами. Есть две причины возражать. Во-первых, давление является скалярной, а не векторной величиной и не имеет направления. Во-вторых, поток газа управляется градиентом давления, при этом единственно возможным направлением потока является направление от более высокого давления к более низкому. Газ не может течь против повышения давления — это дизельный двигатель, который нагнетает газ, сжимая его до достаточно высокого давления, чтобы преодолеть препятствия потоку в выхлопной системе.

Учитывая, насколько широко оно укоренилось среди конструкторов двигателей, мы будем использовать термин противодавление , как определено выше, для обозначения давления выхлопных газов на выходе из турбокомпрессора (или выпускного коллектора), которое численно равно перепаду давления выхлопных газов на всю выхлопную систему. Однако мы считаем, что использование этого термина не следует распространять на отработавшие газы 9.0024 падение давления на определенных компонентах выхлопной системы, что иногда используется некоторыми авторами. Например, мы избегаем использования термина «противодавление в глушителе» вместо термина «падение давления в глушителе» (или «потеря давления») в соответствии с терминологией, используемой в гидродинамике.

Общие метрические единицы противодавления выхлопных газов включают килопаскаль (кПа), который мы используем в этой статье, и миллибар (мбар), последний равен гектопаскалю (гПа). Общие обычные единицы включают дюйм водяного столба (в H ₂ 0) и дюйм ртутного столба (в Hg). Между этими единицами существует следующая связь:

1 кПа = 10 гПа = 10 мбар = 4,0147 дюйма H ₂ 0 = 0,2953 дюйма Hg(1)

Эффекты обратного давления

В то время как разработчики выхлопных систем всегда сталкивались с вопросами противодавления, повышенный интерес к давлению выхлопных газов был вызван оснащением дизельных двигателей сажевыми фильтрами (DPF) и внедрением сложных систем доочистки в целом. Установка сажевых фильтров часто вызывает опасения по поводу повышенного противодавления выхлопных газов. В нормальных условиях уровни перепада давления, вызванные глушителем выхлопа и правильно спроектированным сажевым фильтром, могут быть практически одинаковыми. На рис. 1 показан эффект замены штатного глушителя сажевым фильтром на дизельном двигателе большой мощности при двух различных режимах цикла ISO 8178. Изменение противодавления составляет менее 1 кПа при чистом фильтре.

Рисунок 1 . Давление на выходе из турбины с глушителем и чистым DPF

1997 Cummins B3.9-C Двигатель внедорожной техники, соответствующий стандарту EPA Tier 1, с глушителем и 6-литровым DPF

Тем не менее, большая часть падения давления выхлопных газов на DPF, как правило, вызвана скопившейся сажей, а не субстратом фильтра. Проблемы возникают, если регенерация DPF не происходит регулярно, что приводит к увеличению перепада давления до неприемлемого уровня.

Повышенное давление выхлопных газов может иметь ряд последствий для дизельного двигателя, а именно:

Повышенная работа насоса
Пониженное давление наддува во впускном коллекторе
Продувка цилиндра и эффекты сгорания
Проблемы с турбокомпрессором

При повышенных уровнях противодавления двигатель должен сжимать выхлопные газы до более высокого давления, что требует дополнительной механической работы и/или меньшего количества энергии, извлекаемой выхлопной турбиной, что может повлиять на давление наддува во впускном коллекторе. Это может привести к увеличению расхода топлива, выбросов твердых частиц и CO и повышению температуры выхлопных газов. Повышенная температура выхлопных газов может привести к перегреву выпускных клапанов и турбины. Увеличение выбросов NOx также возможно из-за увеличения нагрузки на двигатель.

Возможны и другие воздействия на сгорание дизельного топлива, но они зависят от типа двигателя. Повышенное противодавление может повлиять на работу турбонагнетателя, вызывая изменения в соотношении воздух-топливо (обычно обогащение), что может быть источником выбросов и проблем с работой двигателя. Величина эффекта зависит от типа систем наддувочного воздуха. Повышенное давление выхлопных газов может также препятствовать выходу некоторых выхлопных газов из цилиндра (особенно в двигателях без наддува), создавая внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов (EGR), ответственную за некоторое снижение содержания NOx. Небольшое снижение выбросов NOx, о котором сообщается при использовании некоторых систем DPF, обычно ограниченное 2-3% процента, возможно, объясняется этим эффектом.

Турбокомпрессоры обычно используют моторное смазочное масло в качестве смазочно-охлаждающей среды. Чрезмерное давление выхлопных газов может увеличить вероятность выхода из строя уплотнений турбокомпрессора, что приведет к утечке масла в выхлопную систему. В системах с каталитическими DPF или другими катализаторами такая утечка масла также может привести к дезактивации катализатора фосфором и/или другими отравляющими веществами катализатора, присутствующими в масле.

Пределы обратного давления

Все двигатели имеют максимально допустимое противодавление двигателя, указанное производителем двигателя. Эксплуатация двигателя при избыточном противодавлении может привести к аннулированию гарантии на двигатель. Чтобы облегчить модернизацию существующих двигателей с помощью DPF, особенно с использованием пассивных систем фильтрации, производители средств контроля выбросов и пользователи двигателей просили производителей двигателей увеличить максимально допустимые пределы обратного давления для своих двигателей.

Глушители обычно создают максимальное противодавление в диапазоне 6 кПа. В выхлопных системах с сажевым фильтром противодавление может достигать значительно более высоких уровней, особенно если фильтр сильно загружен сажей. Швейцарская программа VERT определила предельные значения максимального противодавления, чтобы сажевые фильтры можно было устанавливать на различное оборудование [1319] . В Таблице 1 приведены рекомендованные VERT предельные значения противодавления для различных размеров двигателей. Давление выхлопа для больших двигателей было ограничено низкими значениями из-за перекрытия клапанов и соображений высокого давления наддува.

**Таблица 1**
VERT Максимальное рекомендуемое противодавление выхлопных газов
Engine Size	Back Pressure Limit
Less than 50 kW	40 kPa
50-500 kW	20 kPa
500 kW and above	10 kPa

Производители двигателей обычно гораздо более консервативны в своих ограничениях противодавления. Например, двигатели дизель-генераторных установок от Caterpillar, Cummins, John Deere и DDC/MTU мощностью от 15 до более 1000 кВт имеют пределы противодавления в диапазоне от 6,7 до 10,2 кПа.

При установке пределов обратного давления необходимо учитывать множество факторов. К ним относятся влияние на производительность турбокомпрессора, выбросы выхлопных газов, расход топлива и температуру выхлопных газов. Предел, который может выдержать конкретный двигатель, будет зависеть от конкретных конструктивных факторов, и дать общие рекомендации сложно.

###

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель внутреннего сгорания отличается от бензинового цикла Отто тем, что для воспламенения топлива используется более высокая степень сжатия топлива, а не свеча зажигания («воспламенение от сжатия», а не «искровое зажигание»).

Стандартный воздушный цикл дизельного двигателя

В дизельном двигателе воздух адиабатически сжимается со степенью сжатия, обычно от 15 до 20. Это сжатие повышает температуру до температуры воспламенения топливной смеси, которая образуется путем впрыскивания топлива после сжатия воздуха.

Идеальный воздушный стандартный цикл моделируется как обратимое адиабатическое сжатие, за которым следует процесс сгорания при постоянном давлении, затем адиабатическое расширение в виде рабочего такта и изоволюметрический выпуск. Новый заряд воздуха всасывается в конце выхлопа, как показано процессами а-е-а на диаграмме.

Поскольку такты сжатия и рабочего хода этого идеализированного цикла являются адиабатическими, КПД можно рассчитать на основе процессов постоянного давления и постоянного объема. Входная и выходная энергии и КПД могут быть рассчитаны по температурам и удельной теплоемкости:

Эту эффективность удобно выразить через степень сжатия r _C = V ₁ /V ₂ и коэффициент расширения r _E = V ₁ /V ₃ . КПД можно записать как

, и это можно преобразовать в форму

Для стандартного воздушного двигателя с γ = 1,4, степенью сжатия r _C = 15 и степенью расширения r _E = 5 это дает идеальный КПД дизеля 56%.

Для дизельного цикла, для которого γ =

со степенью сжатия r _C =

и коэффициент расширения r _E = ,

идеальный КПД для цикла η = %

Если предположить, что давление на входе P _a соответствует атмосферному давлению, 101,3 кПа = 0 фунтов на квадратный дюйм*, адиабатическое сжатие создаст давление

Р _б = Р _а р _С ^γ = кПа = фунт/кв. дюйм изб.*.

Температура, создаваемая сжатием, равна T _b = T _a r _C ^γ-1

что для начальной температуры T _a = K = °C

дает температуру T _b = K = °C

Дизельный цикл зависит от того, достаточно ли высока эта температура для воспламенения топлива при его впрыске.

*psig — давление в фунтах на квадратный дюйм. Обычные манометры в США измеряют превышение давления в фунтах на квадратный дюйм по сравнению с атмосферным давлением.

Подробнее о дизельном цикле

Index

Heat engine concepts

Reference
Devins
Ch 4

HyperPhysics***** Thermodynamics

R Nave

Стандартный воздушный дизельный двигатель, цикл

Эту эффективность удобно выразить через степень сжатия r _C = V ₁ /V ₂ и степень расширения r _Е = В ₁ /В ₃ .

Эффективность может быть выражена в единицах удельной теплоемкости и температуры.

Теперь, используя закон идеального газа PV=nRT и γ = C _P /C _V , это можно записать как

Теперь, используя тот факт, что V _a = V _d = V ₁ и P _c = P _b из диаграммы

Деление числителя и знаменателя на V ₁ P _c

Теперь с использованием адиабатического условия PV ^γ = константа,

КПД можно записать

Расчет

Алфавитный указатель

Концепции тепловых двигателей

Каталожные номера
Devins
Ch 4

Wark and Richards
Ch 15