Помимо требований к оптимальному соотношению смешивания, при дозировании необходимо учитывать следующие ограничения по эксплуатации двигателя и транспортного средства:
Какая температура коллектора в дизельном двигателе
Выхлопной коллектор должен иметь хорошую теплоизоляцию, чтобы избежать проблем при эксплуатации автомобиля. Для этого выберите теплопроводящую ленту, подходящую для температурных условий, и оберните ее вокруг коллектора. В зависимости от состава лента может выдерживать температуру от 1 000 до 2 000 градусов Цельсия.
Перед использованием термоленты необходимо подготовить выпускной коллектор. Для этого его обезжиривают и покрывают специальным лаком, который выдерживает критические температуры. Это защищает устройство от коррозии. Затем его необходимо замочить в воде на два часа перед нанесением термоленты на коллектор. Это делает ленту эластичной, и она лучше приклеивается. После того как лента проведет необходимое время в воде, можно наносить ее на деталь. Эксперты рекомендуют работать в два слоя, избегая зазоров между полосами.
На какие признаки следует обратить внимание при неисправной выхлопной системе?
Громкая выхлопная система: Первое, что вы заметите при неисправной выхлопной системе, — это воющий шум, который она издает. Еще хуже становится, когда вы находитесь за рулем. Проблема может заключаться в том, что ваш глушитель треснул. Если проблему не устранить немедленно, она может распространиться на другие части выхлопной системы, такие как каталитический нейтрализатор, и привести к дальнейшим проблемам с двигателем.
Низкая топливная эффективность: Каждый раз, когда у вас возникают проблемы с выхлопной системой, вы замечаете, что ваш автомобиль потребляет больше топлива.
В автомобиле есть выхлопные газы: Эффективная выхлопная система выводит выхлопные газы через выхлопные отверстия. Однако если вы заметили, что в автомобиль проникает дым, это означает наличие утечки. Выхлопные газы содержат углекислый газ, который может вызвать проблемы со здоровьем у пассажиров автомобиля.
Конденсированный выхлоп: Как только выхлопные газы покидают каталитический нейтрализатор, они превращаются в углекислый газ и воду. Эта вода, конденсируясь в глушителе, может вызвать ржавчину, что приведет к дальнейшим утечкам.
Как только вы заметите некоторые из этих признаков, рекомендуется отвезти автомобиль в мастерскую, чтобы предотвратить дальнейшие повреждения. Расход топлива может увеличиться, а звук выхлопа может поставить вас в неудобное положение.
Выпускная система
Тип коллектора дымовых газов имеет вид паука — от каждого котла после крепежных винтов и прокладки отходит труба одинаковой длины, которые затем сходятся в одну. «Ноги» этого паука соединены с двигателем. Через него отводятся выхлопные газы. Но, несмотря на эту, казалось бы, простую функцию, он также имеет некоторые функции и инструменты, которые инженеры встроили в него.
Поэтому давайте сразу начнем с того, как устанавливается паук выхлопной системы в автомобиле, и постепенно расскажем, что в нем особенного и интересного.
Как только газы попадают в паук (выпускной коллектор), они собираются им в одну трубу. А теперь начинается самое интересное (здесь в дело вступает датчик, а в некоторых моделях задействованы и датчики, турбина также упоминается здесь):
- Если машина достаточно старая, то следующим этапом после шпилек крепления и непосредственно самого элемента будет глушитель и выхлопная труба.
- В более современных карбюраторных автомобилях в месте схождения паука находится катализатор. Он очищает отработанные газы, после чего они проделывают путь, описанный в предыдущем пункте.
- В инжекторных же машинах добавляется еще и датчик ЭБУ. Это электронное устройство, которое на основе данных с датчика определяет показатели давления, температуры и насыщенности отработанных газов. На основе получившихся вычислений система ЭБУ открывает или закрывает дроссельную заслонку.
- Следующий – это катализатор. Это специальное устройство, которое напоминает фильтр, и очищает газы, которые проходят через него.
- Потом на некоторых машинах установлено ответвление, к которому подведена трубка. Сама трубка отходит к турбине. Таким образом, выпускные газы раскручивают турбину, тем самым выполняя полезную работу. Благодаря этому инженерам удалось сэкономить энергию двигателя или аккумулятора, раскручивая турбину без их участия.
- Далее находится тепловой экран выпускного коллектора. В связи с тем, что температура в нем легко достигает 950 градусов по Цельсию, приходится ее как-то понижать. Для этого и устанавливается данное устройство, а также втулка выпускного коллектора.
Температура – отработавший газ
Температура отработавших газов в цилиндрах двухтактных газовых двигателей и нагнетателей составляет от 350 до 480 C, и от 510 до 520 C для четырехтактных газовых двигателей при номинальной нагрузке. 1 Температура отработавших газов в выхлопной трубе четырехтактных двигателей зависит от типа двигателя и составляет 750 — или 850 K для карбюраторных двигателей и 600 — или 700 K для дизельных двигателей. 2
Температура выхлопных газов не должна опускаться ниже 70°C. 3
Температура выхлопных газов в значительной степени зависит от тех же факторов, что и температура в конце процесса расширения. Дальнейшее разбавление смеси приводит к снижению температуры отработавших газов, поскольку максимальная температура цикла падает, несмотря на увеличение времени сгорания. 4
Температура выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания настолько высока, что водяной пар, содержащийся в выхлопных газах, не может конденсироваться и уносит с собой скрытую теплоту парообразования. 5
Температура отработавших газов (на выходе из цилиндра) повышается по мере усиления горения в линии расширения. В дизельных двигателях обычно от 10 до 20 % общего тепла, введенного в цилиндр вместе с топливом, выделяется в секции после сгорания. Тепло, выделяемое при дожигании, менее ценно с точки зрения преобразования в механическую работу. Дожигание происходит при пониженной концентрации кислорода и снижении давления и температуры. В современных дизельных двигателях средняя скорость выделения тепла в процессе сгорания составляет около 150-300 ккал/кг га; в процессе догорания она снижается примерно с 40-50 ккал/кг га до нуля. 6
Температура отработавших газов зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава смеси, скорости фронта пламени, момента зажигания или впрыска и других факторов. 7
Температура отработавших газов зависит от нагрузки и скорости двигателя. Температура отработавших газов повышается с увеличением скорости и нагрузки. 9
Температура отработавших газов регулируется путем изменения подачи топлива насосами путем перемещения регулировочной рейки в ту или иную сторону. Увеличение потока в рейке путем вкручивания регулировочного винта увеличивает поток топлива, а уменьшение потока путем выкручивания винта уменьшает поток топлива. Перемещение рейки топливного насоса на один шаг изменяет температуру выхлопных газов примерно на 22-25°C. 10
Температура выхлопа регулируется путем изменения количества топлива, подаваемого двумя насосами в данный цилиндр. При определении подачи насоса на испытательном стенде нельзя срезать или перемещать концевой упор на рейке насоса. 11
Температура отработавших газов в нейтрализаторе повышается за счет снижения тепловых потерь путем изоляции корпуса нейтрализатора, использования специальных экранов, использования тепла реакции окисления и кратковременного уменьшения угла опережения зажигания. 12
Читайте также: Основные системы и особенности карбюратора Solex.
Повышение температуры отработавших газов выше максимального заданного значения (430 °C) или разница температур между отдельными цилиндрами более 60 °C может привести к раздроблению головки цилиндра или образованию заусенцев на поршнях. Поэтому температура отработавших газов должна проверяться во время всех реостатных испытаний дизельной установки, обычно при максимальной мощности дизельного двигателя и 850 об/мин коленчатого вала, а также при температуре воды и масла на выходе дизельного двигателя 70-80 °C и 60-75 °C. 13
Рабочая температура дизельного двигателя: контролируем и сохраняем «сердце» машины
Сегодня дизельные двигатели так же популярны, как и бензиновые. Работа такого агрегата имеет свои особенности и показатели, которые необходимо учитывать и контролировать. Одним из важных параметров является рабочая температура дизельного двигателя.
Особенности дизельного двигателя
Прежде чем мы рассмотрим конкретные параметры, полезно объяснить, что такое дизельный двигатель. Идея создания этого типа двигателя возникла еще в 1824 году. Затем известный французский физик сформулировал теорию, согласно которой топливо нагревается до нужной температуры путем быстрого сжатия. Однако этот принцип был реализован на практике лишь несколько десятилетий спустя, а первый дизельный двигатель был построен в 1897 году. Эта идея была разработана Рудольфом Дизелем. Он работает по принципу самовоспламенения впрыснутого топлива при взаимодействии с воздухом, который нагревается при сжатии. Такой двигатель устанавливается во многих моделях транспортных средств, например, в стандартных легковых и грузовых автомобилях, сельскохозяйственной технике, танках и других транспортных средствах.
Достоинства и недостатки дизельного мотора
Безусловно, стоит упомянуть о преимуществах и недостатках дизельных двигателей. Вам следует обратиться к профессионалам. Таким двигателям не нужно специальное топливо, нет высоких требований к его качеству. Чем больше атомов углерода содержится в топливе и чем больше его масса, тем выше тепловая мощность, с которой работает двигатель, что повышает эффективность устройства. Иногда КПД такого двигателя превышает 50 %.
Автомобили с таким двигателем более «проворны», что связано с тем, что значение крутящего момента на низких оборотах достаточно велико. Такой агрегат отлично работает в спортивном автомобиле, предназначенном для постоянного ускорения с помощью педали газа. Именно поэтому дизельные двигатели часто используются в больших грузовиках. Кроме того, содержание угарного газа в выхлопных газах дизельных двигателей гораздо ниже, чем у бензиновых. Это действительно большое преимущество. Кроме того, цена на дизельное топливо несколько ниже, чем на бензин, поэтому стоимость вождения такого автомобиля может быть снижена.
Недостатки дизельных двигателей специфичны. В связи со значительными механическими нагрузками во время работы, компоненты дизельного двигателя должны обладать достаточным качеством и производительностью, отсюда и их цена. Это также влияет на выходную мощность, что не всегда хорошо. Поскольку забота об окружающей среде становится все более важной, водители готовы платить больше за то, чтобы двигатель их автомобиля был «чище» и уменьшал выбросы выхлопных газов.
Еще одним существенным недостатком дизельного двигателя является повышенная вероятность замерзания топлива зимой, когда температура в регионе вашего проживания достаточно низкая. Как описано выше, серьезных требований к качеству топлива нет, но это относится только к примесям дизельного топлива, в то время как с механическими примесями ситуация еще более серьезная. Детали двигателя очень чувствительны к таким присадкам. Если присадки некачественные, детали двигателя могут быть повреждены, а их замена становится очень дорогой.
Ограничение по дымности
Поскольку большая часть процесса смешивания происходит во время сгорания, локальное избыточное смешивание и увеличение количества черного дыма в выхлопных газах будет происходить даже при умеренном избытке воздуха. Критерием того, насколько эффективно используется воздух, является соотношение воздух-топливо, в результате которого выбросы дыма близки к допустимому пределу. Предкамерные двигатели работают на пределе дымности при избытке воздуха 10-25%, в то время как двигатели с прямым впрыском имеют избыток воздуха 40-50%.
В дизельных двигателях из-за того, что испарившееся топливо, смешанное с воздухом, резко сгорает при высоком сжатии во время воспламенения, можно говорить о «жестком» или «громком» сгорании. В результате высокое максимальное давление требует довольно жестких двигателей. Силы, возникающие при сгорании топлива, приводят к периодическому напряжению деталей двигателя, которые ограничивают давление сгорания из-за своих размеров и срока службы.
Ограничение по температуре выхлопных газов
Ограничение температуры выхлопа дизельного двигателя определяется высокой тепловой нагрузкой компонентов двигателя, окружающих горячую камеру сгорания, тепловым сопротивлением системы выпуска и температурной зависимостью концентрации загрязняющих веществ в выхлопных газах.
Подача избыточного воздуха в дизельный двигатель и контроль количества топлива уже были сделаны с учетом того, что мощность двигателя при постоянной скорости зависит только от количества впрыскиваемого топлива. Если в дизельный двигатель впрыскивается топливо без соответствующего снижения крутящего момента, частота вращения двигателя увеличивается. Если количество впрыскиваемого топлива не уменьшить до того, как двигатель достигнет критической скорости, двигатель «перегреется» и может выйти из строя. Поэтому ограничение скорости или регулирование скорости абсолютно необходимо для дизельных двигателей. Когда дизельный двигатель используется для приведения в действие машины, определенная скорость должна поддерживаться постоянной или в допустимых пределах независимо от нагрузки.
Если в автомобиле используется дизельный двигатель, водитель должен иметь возможность выбрать нужную скорость с помощью педали акселератора, а обороты двигателя не должны падать ниже холостого хода, чтобы избежать пробуксовки при отпускании педали. Поэтому мы будем различать регуляторы скорости и регуляторы минимальной и максимальной скорости как системы управления.
С учетом всех специфических требований можно определить характеристические кривые (диаграммы) для рабочего диапазона двигателя. Эти кривые показывают количество впрыскиваемого топлива в зависимости от оборотов и нагрузки двигателя, а также от компенсации необходимой температуры и давления воздуха. Количество впрыскиваемого топлива соответствует средней потребности всех цилиндров и среднему количеству при данной частоте вращения двигателя.
Рисунок 1. количество впрыскиваемого топлива; 2. обороты двигателя; 3. запуск; 4. холостой ход; 5. полная нагрузка; 6. двигатель с наддувом; 7. контроль крутящего момента; 8. двигатель без наддува; 9. компенсация атмосферного давления; 10.
Как показывает следующий пример, определенные условия эксплуатации предъявляют высокие требования к точности системы впрыска. Количество топлива при полной нагрузке для четырехцилиндрового четырехтактного двигателя мощностью 75 кВт с удельным расходом топлива 200 г/кВт-ч требует общего расхода топлива 15 кг/ч. Это соответствует 288 000 впрысков в час. Это соответствует 288 000 впрысков в час для 4-цилиндрового двигателя, работающего при 2 400 об/мин.
При одном такте впрыска это означает 59 мм3 топлива за один такт впрыска. По сравнению с этим примером, капля дождя имеет объем около 30 мм3. Система впрыска топлива должна обеспечить такое точное дозирование для одного цилиндра и равномерное распределение на один цилиндр в многоцилиндровом двигателе.
Удельный расход топлива
Рисунок Удельный расход топлива: 1. дизельный двигатель: 2. двигатель с турбокомпрессором. Достижимая мощность; 4. удельный расход топлива; 5. г/кВт; 6. скорость: 2500-3000 об/мин; 7. среднее давление; 8. бар.
Теоретически определенное количество впрыска служит в качестве опорного значения для проектирования системы впрыска. Характеристики полной нагрузки ограничиваются путем ограничения дымности двигателя в нижнем диапазоне оборотов и путем ограничения температуры выхлопных газов или компонентов в верхнем диапазоне оборотов. Фактическое необходимое количество топлива определяется в двигателе на основе эмпирических значений. Системы обычно рассчитаны на уровень моря, т.е. на этой высоте значения мощности снижаются: Если двигатель работает над уровнем моря, количество топлива должно быть скорректировано в соответствии с барометрической формулой, известной из физики. Снижение плотности воздуха на 7 % на 1000 метров высоты принимается за эталонное значение.
Однако в отличие от удельного расхода топлива, который определяется в горячем двигателе при постоянных условиях испытания, только расход топлива в движении дает значения, используемые на практике.
В частности, автомобили в основном эксплуатируются на короткие расстояния с частыми холодными запусками и на низких скоростях. Необходимое обогащение при холодном двигателе приводит к заметной разнице в расходе топлива.
Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С )
Рисунок Сравнение расхода топлива после запуска холодного двигателя (10° C): 1. бензиновый двигатель 1.1L-37kW; 2. дизельный двигатель 1.5L-37kW; 3. расход топлива, л; 4. пройденный путь, км.
Ограничение по оборотам двигателя
Подача избыточного воздуха в дизельный двигатель и контроль количества топлива уже были сделаны с учетом того, что мощность двигателя при постоянной скорости зависит только от количества впрыскиваемого топлива. Если в дизельный двигатель впрыскивается топливо без соответствующего снижения крутящего момента, частота вращения двигателя увеличивается. Если количество впрыскиваемого топлива не уменьшить до того, как двигатель достигнет критической скорости, двигатель «перегреется» и может выйти из строя. Поэтому ограничение скорости или регулирование скорости абсолютно необходимо для дизельных двигателей. Когда дизельный двигатель используется для приведения в действие машины, определенная скорость должна поддерживаться постоянной или в допустимых пределах независимо от нагрузки.
Если в автомобиле используется дизельный двигатель, водитель должен иметь возможность выбрать нужную скорость с помощью педали акселератора, а обороты двигателя не должны падать ниже холостого хода, чтобы избежать пробуксовки при отпускании педали. Поэтому мы будем различать регуляторы скорости и регуляторы минимальной и максимальной скорости как системы управления.
С учетом всех специфических требований можно определить характеристические кривые (диаграммы) для рабочего диапазона двигателя. Эти кривые показывают количество впрыскиваемого топлива в зависимости от оборотов и нагрузки двигателя, а также от компенсации необходимой температуры и давления воздуха. Количество впрыскиваемого топлива соответствует средней потребности всех цилиндров и среднему количеству при данной частоте вращения двигателя.
Свойства термоленты для коллектора
Температура выхлопного коллектора бензинового двигателя иногда достигает 1300-2000 градусов Цельсия. Это не так уж мало, если учесть, насколько близко выпускной коллектор расположен к двигателю и кузову автомобиля. Кажется, что чем быстрее охлаждается коллектор, тем лучше для двигателя. С одной стороны, это правда. Однако, благодаря свойству выпускного коллектора создавать всасывание при высоких температурах, ситуация меняется на противоположную. Поэтому, когда температура в выхлопной трубе высока, разбавления достаточно для увеличения скорости движения выхлопных газов по всей системе. А поскольку скорость газов увеличивается, они могут быстрее покинуть камеру сгорания, освобождая ее для нового заряда смеси. Таким образом, теоретически, наполнение и вентиляция камеры сгорания должны быть улучшены. Таким образом, теоретически использование тепловой ленты приводит к следующему:
На практике да, но это зависит от многих других условий, о которых покупатели тепловых лент не знают. Кроме того, тепловая лента может снизить температуру в пространстве под капотом. Это не имеет никакого отношения к комфорту, но для того, чтобы турбиной было легче управлять и она не так сильно перегревалась. Если турбина отсутствует, то лента является лишь декоративной и защитной. Это может сделать термолента.
Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С )
Рисунок Сравнение расхода топлива после запуска холодного двигателя (10° C): 1. бензиновый двигатель 1.1L-37kW; 2. дизельный двигатель 1.5L-37kW; 3. расход топлива, л; 4. пройденный путь, км.
Существует много споров о том, нужно ли иметь EGR в дизеле, нужно, есть много преимуществ и недостатков, но как всегда есть недостатки, которые могут выбрать более каждый. После покупки и установки моего OM 603 TD мне пришлось снять турбину и выхлоп, подающий газ на турбину. На этом коллекторе есть клапан EGR, после снятия и осмотра которого я обнаружил около 5-8 мм липкой массы на стенках клапана и трубки, направляющей воздух в цилиндры. Первым решением было промыть все и поставить обратно, но после того, как я исследовал проблему дальше, ЕГР был удален.
Я выкладываю в сеть подборку статей и пищи для размышлений для ознакомления и обсуждения.
Все о рециркуляции отработавших газов (EGR) Назначение и принцип работы Как известно, наиболее токсичными компонентами отработавших газов автомобиля являются углеводороды, угарный газ и оксиды азота. С первыми двумя достаточно эффективно борется каталитический нейтрализатор, а с оксидами азота — нет. Рециркуляция отработавших газов (EGR) была разработана для снижения выбросов оксидов азота. Он не предназначен для улучшения характеристик двигателя, а устанавливается исключительно из экологических соображений. Идея заключается в отводе части выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор при определенных условиях работы двигателя. Высокая доля оксида азота в выбросах двигателя обусловлена высокой температурой в камере сгорания. Катализатором реакции горения является кислород: чем больше кислорода, тем выше температура. Когда в воздух добавляются выхлопные газы, содержание кислорода в нем падает. Это приводит к снижению температуры сгорания и, следовательно, к снижению токсичности выхлопных газов. Рециркуляция отработавших газов (EGR) используется как в бензиновых двигателях (за исключением двигателей с турбонаддувом), так и в дизельных двигателях. Избыток воздуха в дизельном двигателе выделяет большее количество оксидов азота. Помимо улучшения экологических показателей (выбросы NOx снижаются до 50%), есть и некоторые положительные побочные эффекты. Для бензиновых двигателей выхлопная система уменьшает насосные потери за счет снижения давления во впускном коллекторе, что в свою очередь снижает расход топлива на 2 — 3 %. Работа бензиновых двигателей при низких температурах снижает риск возгорания, в то время как дизельные двигатели работают в более мягком режиме. Дизельные двигатели с системой EGR имеют до 10 % меньше выбросов сажи. Алгоритм работы EGR зависит от типа двигателя. В дизельных двигателях клапан открывается на холостом ходу и подает до 50% объема всасываемого воздуха. По мере увеличения оборотов двигателя клапан пропорционально закрывается, пока не будет полностью закрыт при максимальной нагрузке. Когда двигатель прогрет, клапан также полностью закрыт. В бензиновых двигателях система EGR не активируется, когда двигатель холодный, работает на холостом ходу или при максимальном крутящем моменте. При низкой и средней нагрузке система подает 5-10% всасываемого воздуха. Стоит отметить, что рециркуляция отработавших газов (EGR) часто является головной болью для наших водителей. Система довольно чувствительна, и клапан EGR доставляет некоторые неудобства при работе (особенно на отечественном топливе),
Достоинства и недостатки дизельного мотора
Впускной коллектор и находящиеся в нем датчики покрываются сажей, что делает работу двигателя нестабильной. Рециркуляция отработавших газов (EGR) — дорогостоящий компонент, поэтому многие автовладельцы вместо замены отсоединяют всю систему. Почему EGR не устанавливается на турбированные бензиновые двигатели? В атмосферных двигателях система работает практически только на средних оборотах двигателя. А рабочий диапазон двигателей с турбонаддувом еще более узок — цель не оправдывает средства. Поэтому производители используют другие средства для снижения выбросов NOx: Охлаждение наддувочного воздуха (что снижает температуру в камере сгорания) и система переменной фазы газораспределения (которая обеспечивает внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов). При внутренней рециркуляции часть отработавших газов возвращается в цилиндр во время перекрытия клапанов, когда впускные и выпускные клапаны открыты одновременно. Технически закрытие клапанов может быть достигнуто геометрией распределительного вала, но в этом случае рециркуляция присутствует на всех оборотах двигателя. В системах управления с неограниченной изменчивостью клапаны отменяются командой регулятора только в случае необходимости.
Теперь следует сказать несколько слов о преимуществах и недостатках этих конструкций. Давайте начнем с положительных аспектов. Двигатели этого типа работают практически на любом топливе, поэтому больших требований к качеству топлива не предъявляется. Кроме того, тепловая мощность двигателя увеличивается с увеличением массы и содержания углерода, поэтому КПД возрастает. Их эффективность иногда превышает 50 %.
