Дизельные и карбюраторные двигатели — две основные разновидности двигателей внутреннего сгорания, применяемые в различных типах транспортных средств и промышленных установках. Однако, хотя эти двигатели выполняют одну и ту же функцию — преобразование химической энергии в механическую, у них имеются существенные различия в рабочих циклах.
Одним из ключевых отличий между дизельным и карбюраторным двигателем является принцип впрыска топлива. В карбюраторном двигателе топливо и воздух смешиваются в карбюраторе, а затем попадают в цилиндры. В дизельном двигателе топливо впрыскивается в цилиндр с помощью форсунки, и только после этого сжигается.
Карбюраторный двигатель работает по циклу открытых клапанов. В этом случае смесь воздуха и топлива всегда есть в цилиндре, и между впускными и выпускными клапанами никогда не бывает полного разрыва. В дизельном двигателе применяется цикл закрытых клапанов, при котором после сгорания топлива выпускной клапан закрывается полностью, что позволяет достичь более высокой степени сжатия.
Рабочие циклы дизельного и карбюраторного двигателей
Дизельный двигатель:
Рабочий цикл дизельного двигателя называется также циклом Джоуля. Он состоит из четырех ходов:
1. Впуск: поршень двигается от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, сжимая воздух в цилиндр. Конец впуска соответствует верхней мертвой точке.
2. Сжатие: впускной клапан закрывается, поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, сжимая воздух в цилиндре. Конец сжатия соответствует верхней мертвой точке.
3. Работа: в момент конца сжатия в цилиндре впрыскивается топливо через форсунку, горение топлива и воздуха возникает за счет высокой температуры сжатого воздуха. В результате горения поршень двигается от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, обеспечивая работу двигателя.
4. Выхлоп: выпускной клапан открывается, поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, выталкивая отработавшие газы из цилиндра. Конец выпуска соответствует верхней мертвой точке.
Карбюраторный двигатель:
Рабочий цикл карбюраторного двигателя называется также циклом Отто. Он состоит из четырех ходов:
1. Впуск: поршень двигается от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, создавая разрежение в цилиндре. Смесь топлива и воздуха поступает в цилиндр через открытый впускной клапан.
2. Сжатие: впускной и выпускной клапаны закрываются, поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, сжимая смесь топлива и воздуха в цилиндре.
3. Работа: в момент конца сжатия в цилиндре зажигаются свечи и воспламеняют смесь топлива и воздуха. В результате горения поршень двигается от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, обеспечивая работу двигателя.
4. Выхлоп: выпускной клапан открывается, поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, выталкивая отработавшие газы из цилиндра. Конец выпуска соответствует верхней мертвой точке.
Основные отличия
Дизельный и карбюраторный двигатели имеют разные рабочие циклы, что приводит к ряду отличий в их работе. Вот основные различия между этими двумя типами двигателей:
1. Подача топлива: в карбюраторном двигателе топливо смешивается с воздухом до подачи в цилиндр, тогда как в дизельном двигателе топливо впрыскивается прямо в цилиндр в виде тонкого распыла.
2. Сжатие воздуха: в карбюраторном двигателе воздух сжимается с помощью поршня во время рабочего такта, тогда как в дизельном двигателе воздух сжимается до очень высокого давления с помощью турбокомпрессора или компрессора.
3. Зажигание: в карбюраторном двигателе смесь воздуха и топлива воспламеняется с помощью свечи зажигания, тогда как в дизельном двигателе топливо воспламеняется от высокого давления воздуха в цилиндре.
4. Рабочий цикл: в карбюраторном двигателе работает четырехтактный цикл (впуск, сжатие, рабочий, выпуск), в то время как в дизельном двигателе работает двухтактный или четырехтактный цикл, в зависимости от конструкции двигателя.
Эти отличия в рабочих циклах и принципах работы двигателей приводят к различным характеристикам и преимуществам каждого из них. Понимание этих отличий поможет выбрать наиболее подходящий тип двигателя для конкретных условий эксплуатации и задач.
Принцип работы дизельного двигателя
Рабочий цикл дизельного двигателя состоит из четырех тактов: впускного, сжатия, рабочего и выпускного.
Во время впускного такта поршень опускается вниз, в результате чего воздух втягивается в цилиндр через открытый впускной клапан.
Затем наступает сжатие, когда поршень поднимается и сжимает воздух в цилиндре до высокого давления и температуры. При этом двигатель использует относительно высокое сжатие для повышения температуры воздуха и создания условий для воспламенения топлива.
В рабочем такте топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением с помощью форсунки. Топливо самовоспламеняется при контакте с горячим воздухом, создавая взрыв, который штатно приводит в движение поршень. Данный процесс позволяет двигателю производить мощность и приводить в движение транспортное средство.
В конце рабочего цикла открывается выпускной клапан, и выбросы газов проходят через открытый выпускной клапан. Затем начинается новый цикл.
Преимущество дизельного двигателя заключается в его экономичности и долговечности, так как процесс сгорания топлива происходит при более высокой температуре и давлении, чем у карбюраторного двигателя.
| Преимущества дизельного двигателя | Недостатки дизельного двигателя |
|---|---|
| Экономичнее по расходу топлива | Высокие эксплуатационные расходы и стоимость |
| Больший крутящий момент | Более шумный по сравнению с карбюраторным двигателем |
| Долговечность и надежность | Сложность ремонта и обслуживания |
| Высокая энергоэффективность | Более высокая стоимость покупки |
Понимание принципа работы дизельного двигателя позволяет выбрать наиболее подходящий тип двигателя для конкретных нужд и обеспечить более эффективную работу автомобиля или другого транспортного средства.
Принцип работы карбюраторного двигателя
| Этап работы | Описание |
|---|---|
| Взаимодействие воздуха и топлива | Воздушная струя проходит через сопло карбюратора, где смешивается с топливной струей, подаваемой из поплавковой камеры. Затем смесь поступает во впускной коллектор и через отверстия попадает в цилиндры двигателя. |
| Регулирование смеси | Смесь топлива и воздуха может быть регулируема в зависимости от условий работы двигателя. Регулировка происходит с помощью дозаторов и клапанов, которые регулируют количество поступающего топлива в карбюратор и объем воздуха, необходимый для смешивания. |
| Искра и сгорание | После смешения воздуха и топлива, искра от свечи зажигания запускает процесс сгорания в цилиндре двигателя. Сгорание создает высокое давление, которое приводит к движению поршня и передаче энергии на коленчатый вал. |
| Выхлопные газы |
Принцип работы карбюраторного двигателя достаточно прост и широко использовался в прошлом. Однако, с появлением инжекторных систем подачи топлива, карбюраторные двигатели стали все реже встречаться в современных автомобилях, так как они менее эффективны и экологически чисты.
Преимущества и недостатки каждого типа двигателя
Дизельные двигатели
Преимущества:
- Высокий коэффициент сжатия, что обеспечивает более эффективное сгорание топлива и большую мощность двигателя;
- Экономичность — дизельные двигатели потребляют меньше топлива по сравнению с карбюраторными;
- Простота конструкции — дизельные двигатели обычно имеют меньше подвижных деталей и меньше изношиваются;
- Высокий крутящий момент на низких оборотах;
- Устойчивость к перегрузкам и нагрузкам с высоким моментом;
- Более долгий ресурс работы.
Недостатки:
- Более сложная система впрыска топлива;
- Больший уровень шума и вибраций из-за высокого коэффициента сжатия;
- Более дорогие в обслуживании и ремонте по сравнению с карбюраторными двигателями;
- Более высокая стоимость при оборудовании малых автомобилей.
Карбюраторные двигатели
Преимущества:
- Простота конструкции и обслуживания;
- Более низкая стоимость и более доступные рыночные цены;
- Более тихая работа и меньший уровень вибраций;
- Легче начинают двигаться на холодном двигателе;
- Благодаря более низкому коэффициенту сжатия, топливная система надежнее.
Недостатки:
- Более низкая мощность и меньшая эффективность сгорания топлива;
- Большие расходы на топливо;
- Более ограниченный крутящий момент и способность к ускорению;
- Более короткий ресурс работы и подверженность износу деталей;
- Большая степень загрязнения окружающей среды и высокий уровень выбросов CO2.