Самый простой способ понять, как работает дизельный двигатель, — посмотреть на процесс сгорания в нем. Дизельные двигатели потребляют много топлива. Это означает, что данный тип двигателя внутреннего сгорания может работать на парафине (известном как дизельное топливо), мазуте, сырой нефти и даже некоторых растительных маслах.
Как подразделяются автомобили по типу двигателя?
Первый законченный прототип двигателя внутреннего сгорания был построен в 1806 году братьями Нипсье. После этого важного исторического события наступила короткая передышка.
Но в конце 19 века три легендарных немца начали создавать автомобили: Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. Впоследствии двигатели внутреннего сгорания претерпели многочисленные модификации и варианты, которые используются и по сей день.
Сейчас мы рассмотрим, какие существуют типы двигателей внутреннего сгорания, а также отметим типы двигателей:
- Паровая машина
- Бензиновый двигатель
- Бензиновый двигатель, двигатель с искровым зажиганием, система впрыска с карбюратором
- Двигатель с турбонаддувом Карбюратор
- Дизельные двигатели
- Газовый двигатель
- Электрические двигатели
- Дизельные двигатели с роторными поршнями
Характеристики карбюраторных и инжекторных устройств
- Карбюраторные агрегаты Карбюраторные двигатели производились в прошлом и очень распространены сегодня. Они довольно просты в обращении и беспроблемны в ремонте, менее чувствительны к условиям эксплуатации и позволяют легко регулировать соотношение компонентов топливной смеси. Во многих случаях эти преимущества полностью компенсируют негативный фактор чрезмерных затрат на топливо. Карбюратор — это специальный компонент двигателя, основной функцией которого является смешивание топлива и воздуха в однородную топливную смесь. Однородная смесь создается путем впрыска жидкого топлива в поток воздуха, регулируемый дроссельной заслонкой. Это обеспечивает поступление в камеру сгорания полностью однородной смеси.
- Системы впрыска топлива Технологически более современными и во многих критериях более совершенными являются бензиновые двигатели, оснащенные системой впрыска топлива. С помощью электронно регулируемой форсунки система впрыска открывает форсунки с помощью импульса тока. Электронное управление системой впрыска обеспечивает однородный выброс отработавших газов, которые направляются в каталитический нейтрализатор, нейтрализующий отработавшие газы. Благодаря тому, как работают каталитические нейтрализаторы, двигатели с впрыском топлива выбрасывают меньше вредных выхлопных газов. Компонентом каталитического нейтрализатора, который анализирует состав отработавших газов и поддерживает соотношение кислорода и оксидов азота и углеводородных остатков, которые не были полностью окислены в процессе сгорания, является датчик кислорода. Двигатели с впрыском топлива технически гораздо сложнее и требуют особых условий эксплуатации и обслуживания, но обеспечивают лучшую экономию топлива и экологические характеристики. Сравнение вариантов двухтактных и четырехтактных двигателей.
- В некоторых случаях двухтактный двигатель может иметь ряд преимуществ, таких как меньший вес, работа без технически сложных систем смазки и газораспределения, относительная простота эксплуатации и ремонта, значительно большая выходная мощность, высокая разгонная динамика используемого транспортного средства, низкая стоимость и доступность. К недостаткам этого типа двигателя относятся высокий расход топлива и необходимость использования системы принудительной индукции. Эти характеристики значительно ограничивают применение двухтактного двигателя в небольших транспортных средствах (особенно в некоторых сельскохозяйственных машинах, мотоциклах и т.д.).
- Четырехтактный двигатель получил гораздо большее распространение благодаря своим качественно иным характеристикам, таким как относительная чистота выхлопных газов и простота выхлопной системы, приемлемый уровень шума, экономически приемлемый расход топлива и отсутствие необходимости добавлять масло в топливо, а также наличие изменяемого фаз газораспределения.
Благодаря этим характеристикам четырехтактные двигатели повсеместно используются в самых разных транспортных средствах, от судов до самолетов, и применяются в той или иной форме практически во всех отраслях промышленности и машиностроения.
Паровая машина
Первым примером полноценного двигателя внутреннего сгорания является паровой двигатель, которым оснащались все автомобили в 19 веке, пока не были изобретены другие типы двигателей.
В то время паровые двигатели использовались в паровозах, автомобилях и даже примитивных трехколесных самоходных транспортных средствах (которые напоминали мотоциклы). Изобретение этой категории захватило мир, но к концу 19-го и началу 20-го веков она стала неэффективной, поскольку транспортные средства, приводимые в движение паром, не могли развивать достаточно высокую скорость.
Карбюратор — это тип устройства впрыска топлива, которое впрыскивает топливо во впускной коллектор и распределяет его далее по цилиндрам. Первый примитивный карбюратор был разработан в Германии в конце 19 века и имеет почти 100-летнюю историю развития.
Типы дизельных двигателей
С неразделенной камерой сгорания
Они называются дизелями с прямым впрыском — топливо впрыскивается в пространство над поршнем, а камера сгорания встроена в поршень. Прямой впрыск используется в высокообъемных низкооборотных двигателях. Это связано с трудностями процесса сжигания топлива и повышенным уровнем шума и вибрации.
Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатому впрыску топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться стабильной работы дизельного двигателя с неразделенной камерой сгорания при частоте вращения до 4500 об/мин, улучшить расход топлива и снизить уровень шума и вибрации.
С раздельной камерой сгорания
Впрыск происходит не в цилиндре, а в дополнительной камере сгорания. Обычно используется вихревая камера, которая размещается в головке цилиндра и соединяется с цилиндром через канал, так что воздух, поступающий в вихревую камеру, сильно завихряется во время сжатия, что улучшает самовоспламенение и образование смеси. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.
Отдельная камера сгорания снижает повышение давления в цилиндре, что способствует более тихой работе и более высокой максимальной скорости. Эти двигатели составляют большинство двигателей современных автомобилей.
Устройство топливной системы
Наиболее важной системой является система подачи топлива автомобиля. Его задача — подавать точно определенное количество топлива в определенное время и под определенным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.
Он предназначен для подачи топлива к форсункам по заранее установленному графику, который зависит от режима работы двигателя и поведения водителя. Современная система впрыска топлива, по сути, объединяет в себе функции сложной автоматической системы управления двигателем и главного исполнительного механизма, реагирующего на команды водителя.
Нажимая на педаль акселератора, водитель не увеличивает подачу топлива напрямую, а лишь изменяет программу работы регулятора, который в свою очередь изменяет подачу в четко определенной зависимости от оборотов двигателя, давления наддува, положения рычага регулятора и т.д.
В современных автомобилях используются форсунки с функцией распределителя. Насосы этого типа широко используются. Они компактны, имеют высокую равномерность подачи топлива в цилиндры и отличную производительность на высоких оборотах благодаря быстродействию регулятора. В то же время предъявляются высокие требования к чистоте и качеству дизельного топлива, поскольку все компоненты смазываются, а зазоры между прецизионными элементами малы.
Форсунки
Вместе с форсункой они обеспечивают точно дозированную подачу топлива в камеру сгорания. Настройка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе. Тип форсунки определяет форму пламени топлива, что важно для процесса самовоспламенения и горения. Обычно используются два типа форсунок: Форсунки с одним шрифтом или с коллектором с несколькими отверстиями.
Форсунка на двигателе работает в сложных условиях: Игла впрыска движется с половинной скоростью двигателя, а форсунка находится в непосредственном контакте с камерой сгорания. Поэтому форсунка изготавливается из высокотемпературных материалов и является прецизионным компонентом.
Топливный фильтр
Это самый важный компонент дизельного двигателя в автомобиле. Его параметры, такие как тонкость фильтрации и скорость потока, должны быть идеально подобраны к соответствующему типу двигателя. Одной из его функций является отделение и слив воды, обычно через сливную пробку на дне. Для удаления воздуха из топливной системы над корпусом фильтра часто устанавливается ручной насос для стравливания воздуха.
Электрическая система подогрева топливного фильтра иногда используется для облегчения запуска двигателя, предотвращая засорение фильтра парафином, который образуется при кристаллизации дизельного топлива зимой.
Как происходит запуск
Холодный запуск дизельного двигателя автомобиля обеспечивается системой предварительного подогрева. В камерах сгорания установлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи накаливания за несколько секунд нагреваются до 800-900°C, что нагревает воздух в камере сгорания и способствует самовоспламенению топлива. Система сигнализируется водителю в кабине световым индикатором.
Когда лампочка гаснет, это означает, что система готова к зажиганию. Свеча зажигания автоматически отключается с задержкой примерно в 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить работу двигателя без прогрева. Современные системы предварительного подогрева обеспечивают беспроблемный запуск исправного дизельного двигателя при температуре 25-30°C, при условии, конечно, что масло и дизельное топливо соответствуют сезону.
Он предназначен для подачи топлива к форсункам по заранее установленному графику, который зависит от режима работы двигателя и поведения водителя. Современная система впрыска топлива, по сути, объединяет в себе функции сложной автоматической системы управления двигателем и главного исполнительного механизма, реагирующего на команды водителя.
Дизельный двигатель — поршневой ДВС, работающий от воспламенения распыленного топлива
Бензиновый двигатель довольно неэффективен и может преобразовать только 20-30 процентов энергии топлива в полезную механическую работу. КПД обычного дизельного двигателя обычно составляет 30-40%, но с турбонаддувом и промежуточным охлаждением КПД превышает 50% (например, MAN S80ME-C7 тратит всего 155 грамм на кВт/ч, достигая КПД 54,4%). Благодаря впрыску под высоким давлением дизельный двигатель нелетуч, поэтому можно использовать тяжелое низкосортное топливо (даже на подсолнечном масле дизельный двигатель может работать практически без потери мощности). Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты, смесь не успевает воспламениться в цилиндрах, что приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1 литр объема и, соответственно, к снижению удельной мощности на 1 кг веса двигателя. Это стало причиной низкого проникновения дизельных двигателей в авиацию (только некоторые бомбардировщики Юнкерс и советские тяжелые бомбардировщики Пе-8 и Ер-2, которые оснащались авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. При максимальной рабочей мощности смесь в дизеле не сгорает, что приводит к выбросу облаков сажи (в народе говорят: «Дизель дает медведя»). Дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, и мощность регулируется путем изменения количества впрыскиваемого топлива. Это приводит к отсутствию перепада давления в цилиндрах на низких оборотах двигателя. В результате дизельный двигатель производит высокий крутящий момент на низких оборотах двигателя, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «маневренным», чем автомобиль с бензиновым двигателем. Именно поэтому большинство грузовиков сегодня оснащаются дизельными двигателями. Это также является преимуществом для судовых двигателей, так как высокий крутящий момент на низких оборотах позволяет эффективно использовать мощность двигателя.
По сравнению с бензиновыми двигателями, выхлопные газы дизельных двигателей обычно содержат меньше угарного газа (CO), но использование каталитических нейтрализаторов в бензиновых двигателях означает, что это преимущество уже не так заметно. Основными токсичными газами, присутствующими в значительных количествах в выхлопных газах, являются углеводороды (HC или CH), оксиды азота (Nox) и черный дым (сажа или ее производные). Они могут привести к развитию астмы и рака легких. Дизельные двигатели грузовиков и автобусов, которые зачастую являются старыми и нерегулируемыми, являются причиной наибольшего загрязнения воздуха. Еще одним важным аспектом безопасности является то, что дизельное топливо не является летучим (т.е. оно не испаряется легко) и поэтому вероятность его воспламенения в дизельных двигателях гораздо ниже, в основном из-за отсутствия системы зажигания — проще говоря, в дизельном двигателе нет свечей зажигания. В сочетании с высокой топливной эффективностью это стало причиной широкого использования дизельных двигателей в танках, так как при повседневном небоевом использовании был меньше риск пожара в моторном отделении из-за утечки топлива. Меньший риск возгорания дизельного двигателя в боевых условиях — это миф, так как снаряд или его осколки имеют температуру намного выше температуры вспышки паров дизельного топлива и могут также легко воспламенить вытекающее топливо. Взрыв паровоздушной смеси дизельного топлива в пробитом топливном баке по своим последствиям сравним со взрывом боеприпасов и, особенно в случае с танками Т-34, приводил к разрыву сварных швов и отрыву верхней передней части бронекорпуса. С другой стороны, дизельный двигатель в танкостроении уступал карбюраторному двигателю по соотношению мощности к массе (мощность, приходящаяся на единицу массы двигателя), так что в некоторых случаях (высокая мощность при малой площади установки) использование карбюраторного двигателя может быть более выгодным.
КОНСТРУКЦИЯ
Особенности двигателя
Как упоминалось ранее, конструкция дизельного двигателя аналогична конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали дизельного двигателя значительно усилены, чтобы выдерживать более высокие нагрузки — а именно, степень сжатия намного выше (16-24 единицы по сравнению с 9-11 в бензиновом двигателе). Поршень является отличительной деталью в конструкции дизеля. Форма коронки поршня определяется типом камеры сгорания, поэтому легко определить двигатель, к которому принадлежит поршень. Во многих случаях коронка поршня содержит камеру сгорания. Коронка поршня находится над верхней частью блока цилиндров, когда поршень находится в высшей точке своего хода. Поскольку воспламенение горючей смеси происходит за счет сжатия, в дизельном двигателе отсутствует система зажигания, хотя в дизельном двигателе могут использоваться и свечи зажигания. Однако это не свечи зажигания, а свечи накаливания, которые служат для нагрева воздуха в камере сгорания при холодном пуске двигателя.
Технические и экологические характеристики автомобильного дизельного двигателя в основном зависят от типа камеры сгорания и системы впрыска топлива.
Типы камер сгорания
Форма камеры сгорания оказывает значительное влияние на качество процесса смешивания и, следовательно, на производительность и шум двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей делятся на два основных типа: неразделенные и разделенные. Несколько лет назад на рынке доминировали дизельные двигатели с разделенной камерой сгорания. В этом случае впрыск топлива происходит не в головке блока цилиндров, а в специальной камере сгорания, встроенной в головку блока цилиндров. Различают два процесса смешивания: предварительная камера (также известная как камера предварительного сгорания) и вихревая камера.
При форкамерном процессе топливо впрыскивается через несколько небольших каналов или отверстий в форкамеру, соединенную с цилиндром, ударяется о стенки и смешивается с воздухом. После воспламенения смесь поступает в основную камеру сгорания, где происходит ее полное сгорание. Поперечное сечение каналов таково, что при движении поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) возникает большая разница давлений между цилиндром и предкамерой, поэтому газы проходят через отверстия с большой скоростью. В процессе работы турбины горение также инициируется в специальной отдельной камере, имеющей форму полой сферы. Во время такта сжатия воздух поступает в форкамеру через соединительный канал и энергично завихряется (создается вихрь). Топливо, впрыснутое в один момент, хорошо смешивается с воздухом. Таким образом, разделенная камера сгорания напоминает двухступенчатый процесс сгорания. Это создает меньшую нагрузку на поршневую группу, и шум двигателя становится тише. Недостатками дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: более высокий расход топлива из-за потерь, вызванных большей площадью поверхности камеры сгорания, более высокие потери из-за перелива воздушного заряда в дополнительную камеру сгорания и рециркуляции воспламененной смеси в цилиндр. Кроме того, снижаются выходные характеристики.
Дизельные двигатели без раздельных камер также называют дизельными двигателями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, а камера сгорания встроена в нижнюю часть поршня. До недавнего времени прямой впрыск использовался в крупносерийных низкооборотных дизельных двигателях (т.е. в грузовиках). Хотя эти двигатели более эффективны, чем двигатели с раздельными камерами, их использование в небольших дизельных двигателях сдерживается трудностями управления процессом сгорания и повышенным шумом и вибрацией, особенно при разгоне.
Дизельная пропульсивная система
Наиболее важной частью дизельного двигателя является топливная система, которая подает необходимое количество топлива в камеру сгорания в нужное время и под определенным давлением.
Топливный насос высокого давления (ТНВД), который забирает топливо из бака от насоса подачи топлива (низкого давления), последовательно нагнетает необходимые порции топлива в единую форсуночную линию гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Эти форсунки открываются только под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются, когда давление падает.
Условия эксплуатации автомобильных двигателей характеризуются частыми изменениями нагрузки и скорости, значительными колебаниями температуры и давления окружающего воздуха и загрязнением воздуха.
Топливная система в дизельном двигателе
Основой любого дизельного двигателя является топливная система. Основной задачей топливной системы является своевременная подача нужного количества топливной смеси при заданном рабочем давлении.
Основными компонентами топливной системы дизельного двигателя являются:
- Топливоподающий насос высокого давления (ТНВД),
- Топливный фильтр,
- инжекторы.
Топливный насос
Задача насоса — подавать топливо к форсункам в соответствии с заданными параметрами (в зависимости от оборотов двигателя, положения рычага дроссельной заслонки и давления турбокомпрессора). В современных дизельных двигателях могут использоваться два типа топливных насосов — магистральные (поршневые) и распределительные.
Топливный фильтр
Фильтр является важной частью дизельного двигателя. Топливный фильтр должен быть точно подобран в соответствии с типом двигателя. Фильтр используется для отделения и удаления воды из топлива и избыточного воздуха из топливной системы.
Форсунки
Форсунки являются не менее важными компонентами топливной системы дизельного двигателя. Своевременная подача топливной смеси в камеру сгорания возможна только при совместной работе топливного насоса и форсунок. В дизельных двигателях используются два типа форсунок — многофорсуночный распределитель и распределитель типа. Распределитель форсунок определяет форму пламени и тем самым обеспечивает более эффективный процесс самовоспламенения.
Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя
За холодный пуск отвечает механизм предварительного нагрева. Это обеспечивается электрическими нагревательными элементами — форсунками накаливания — в камере сгорания. Свечи накаливания достигают температуры 900 градусов при запуске двигателя и нагревают воздушную массу, поступающую в камеру сгорания. Свеча накаливания отключается примерно через 15 секунд после запуска двигателя. Системы предварительного запуска обеспечивают безопасный запуск двигателя даже при низких наружных температурах.
Турбокомпрессор отвечает за повышение мощности и эффективности дизельного двигателя. Он подает больше воздуха для более эффективного сгорания и повышения мощности. Турбокомпрессор используется для обеспечения необходимого давления наддува воздушной смеси при любых условиях работы двигателя.
Остается добавить, что споры о том, что лучше для рядового автомобилиста — бензин или дизельное топливо, не утихают и по сей день. Оба типа двигателей имеют свои преимущества и недостатки, и выбор должен быть сделан исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.
Условия эксплуатации автомобильных двигателей характеризуются частыми изменениями нагрузки и скорости, значительными колебаниями температуры и давления окружающего воздуха и загрязнением воздуха.
Плюсы и минусы дизелей
Преимуществами дизельного двигателя являются высокий и стабильный крутящий момент в сочетании с экологически чистыми выхлопными газами (это относится только к современным двигателям). Кроме того, их КПД является самым высоким среди двигателей внутреннего сгорания. Известные дизельные двигатели (MAN) достигают более 50 % (что считалось «теоретическим» максимумом). Там используется максимум всех современных достижений. Экономичность достигает 40% по сравнению с бензиновыми двигателями.
Тяжелый запуск является основной проблемой дизельных двигателей. Из-за высокой степени сжатия (до 25 в современных двигателях) автомобили должны быть оснащены мощным стартером и аккумулятором. Высокоточное изготовление компонентов для насосов высокого давления и инжекторов усложняет техническое обслуживание.
Дизельные двигатели чрезвычайно чувствительны к механическим примесям в топливе, что даже требует использования центрифуги как части системы очистки топлива. При одинаковом количестве литров дизельный двигатель уступает бензиновому по мощности, а при одинаковой мощности дизельный двигатель тяжелее. Для изготовления дизельного двигателя требуются сплавы более высокого качества, и он намного дороже бензинового двигателя.
Однако, сравнивая преимущества и недостатки дизельного двигателя, можно принять решение в пользу дизельного двигателя. Технологические достижения в области электроники и блоков управления двигателем особенно полезны в этом отношении. Система common rail и электромагнитные форсунки позволяют упростить систему HDS, а ЭБУ максимально снижает расход топлива, работая во всех переходных ситуациях и распознавая все.
Остается добавить, что споры о том, что лучше для рядового автомобилиста — бензин или дизельное топливо, не утихают и по сей день. Оба типа двигателей имеют свои преимущества и недостатки, и выбор должен быть сделан исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.
Преимущества
Преимущества дизельного двигателя по сравнению с бензиновым включают:
- Экономия топлива. Современные дизельные агрегаты на 30-35% экономичнее своих предшественников.
- Дизельные двигатели более экологичны, чем обычные дизельные двигатели. Дизельные двигатели спроектированы таким образом, чтобы максимально повысить эффективность сгорания топлива. Это значительно снижает токсичность выхлопных газов.
- Высокий крутящий момент. Дизельные двигатели имеют наиболее стабильную мощность на низких оборотах двигателя. Такая стабильность крутящего момента обеспечивает уверенное ускорение даже с нагнетателем.
- Увеличенный срок службы. При надлежащем техническом обслуживании пробег дизельных автомобилей достигает 350 000 — 400 000 км, в то время как средний пробег бензиновых двигателей составляет около 200 000 км.
- Высокая производительность. Конструктивные особенности дизельных агрегатов обеспечивают извлечение максимальной энергии из каждой части сжигаемого топлива и полное использование полезной мощности двигателя.
- Упрощенная конструкция. Отсутствие свечей зажигания в дизельном двигателе практически исключает ряд проблем, присущих бензиновому двигателю (обрыв провода зажигания, нестабильная искра и т.д.). Кроме того, электрические компоненты (свечи зажигания, катушки зажигания и т.д.) не нуждаются в регулярной замене.
Недостатки
Дизельные двигатели имеют свои преимущества, но также и определенные недостатки.
Ценообразование. В зависимости от класса и типа автомобиля, дизельные автомобили на 25-35% дороже бензиновых. Кроме того, цена этих автомобилей значительно снизилась на вторичном рынке, и практически невозможно сохранить первоначальную 25-35%-ную ценовую премию по сравнению с их бензиновыми аналогами.
Требования к техническому обслуживанию. Учитывая качество топлива и условия эксплуатации в странах СНГ, дизельные автомобили требуют более частой замены фильтров и масла. По сравнению с бензиновыми двигателями, фактические интервалы технического обслуживания для этих двигателей на 40-50% короче. Высокотехнологичные системы впрыска предъявляют гораздо более высокие требования к качеству работы и самих жидкостей. Даже одна заправка неправильным топливом может вывести из строя дорогостоящее оборудование.
Особая динамика. Дизельные двигатели в среднем тяжелее своих бензиновых аналогов, что напрямую влияет на распределение веса и управляемость автомобиля. Кроме того, этот тип двигателя требует от водителя более активного взаимодействия с трансмиссией, на которую ложится нагрузка высокого крутящего момента. Если агрегат оснащен роботизированной или автоматической трансмиссией, его долговечность может быть ниже, чем у аналогичного агрегата с бензиновым двигателем.
Время нагрева. Высокий КПД генераторной установки означает, что на отопление расходуется меньше энергии. При высоком уровне производительности, который позволяет совершать короткие поездки по городу, двигатель остается «холодным» почти на все время поездки, что приводит к сокращению срока службы двигателя. Однако следует отметить, что дизельный двигатель может прогреваться только при умеренной нагрузке, поскольку на холостом ходу он не достигает рабочего диапазона температур.
Необходимость использования сезонных видов топлива. Одной из особенностей этого вида топлива является его способность расти при снижении температуры окружающей среды, что приводит к трудностям с запуском в холодное время года. Чтобы избежать этого, в смесь добавляют соответствующие добавки. Кроме того, дизельные автомобили в регионах с низкими зимними температурами часто оснащаются системой предварительного подогрева. Еще одним важным фактором является состояние ламп, которые подогревают камеру сгорания перед запуском двигателя.
Заключение
При выборе автомобиля следует учитывать преимущества дизельных и бензиновых двигателей, а также их особенности и недостатки. Следует помнить, что ежедневная экономия топлива оправдана только при соблюдении соответствующих специальных требований по обслуживанию дизельного автомобиля, поскольку одной из наиболее распространенных неисправностей является неисправность топливной системы, которая возникает при несоблюдении графика технического обслуживания или при использовании некачественного топлива.
Сотрудники мастерской DIESEL-PRO специализируются на комплексном ремонте легковых и коммерческих автомобилей. Мы работаем в соответствии с европейскими стандартами и предоставляем гарантию качества. Наши специалисты предоставят вам подробный прайс-лист и не начнут работу до согласования сметы. Прейскурант цен можно посмотреть здесь.
В результате дизельные двигатели с системой common-rail снижают расход топлива на 20% и увеличивают крутящий момент на низких оборотах на 25%. Также уменьшается количество выбросов сажи и снижается уровень шума двигателя.
Камера сгорания топливной смеси
Дизельные двигатели производятся по-разному в зависимости от модели. Одной из не менее важных особенностей является конструкция камеры сгорания. Камера сгорания — это пространство, в котором происходит сгорание топлива.
Негерметичная камера сгорания расположена в поршне или над ним, в нее поступает топливо в процессе впуска и воспламеняется при контакте с горячим воздухом. Это самый простой вариант, который также снижает расход топлива, но двигатель очень шумный.
Другой возможностью является раздельная камера, т.е. камера, расположенная не в цилиндре, а на входе в цилиндр и соединенная с ним через воздуховод. Топливо подается в камеру, где смешивается с закрученным потоком воздуха, который лучше распределяет капли в объеме камеры сгорания и способствует полному сгоранию. Этот вариант подходит для небольших установок и легковых автомобилей, но значительно увеличивает расход топлива.
Конструкция поршня и камеры сгорания является основой для дифференциации процессов смесеобразования в дизельных двигателях:
— Объемное сжигание — самый простой метод. Камера сгорания — это пространство между поршнем, стенками и головкой цилиндра. Топливо впрыскивается под давлением через форсунки. Важно, чтобы капли топлива равномерно распределялись в объеме и хорошо смешивались с горячим воздухом. Поэтому в камере сгорания необходимо создать вихревой поток топливных зарядов, а само топливо должно подаваться под высоким давлением,
— Объемное вспенивание используется в высокоскоростных двигателях с малым диаметром цилиндра. Это происходит в том случае, если камера сгорания частично размещена в конструкции поршня. В отечественных двигателях камеры сгорания имеют коническую форму. При впрыске заряда топливо проникает на поверхность камеры сгорания и образует «пленку», после чего практически мгновенно испаряется. Вихри, создаваемые движением поршня, позволяют каплям топлива равномерно распределяться по всему объему,
— предкамерная смесь включает в себя предкамеру в головке цилиндра. Она соединена с основной камерой сгорания небольшими каналами, составляющими не более 1% от диаметра поршня. Объем предварительной камеры составляет до 30 % от общего объема камер. Он может быть овальным, цилиндрическим или сферическим,
— Вихревое смешивание достигается за счет воздушных вихрей в камере сгорания, что приводит к максимальному смешиванию топлива и воздуха даже при низком давлении в камере сгорания. Этот метод смешивания требует наличия отдельной камеры сгорания, состоящей из вихревой камеры и основной камеры сгорания. Во время такта сжатия воздух вытесняется из основной камеры в вихревую камеру, которая имеет сферическую или цилиндрическую форму. Поток воздуха создает круговое вихревое движение, в то же время из форсунки под давлением до 12 МПа вытекает топливный заряд. Поскольку воздушная волна находится в движении, капли равномерно распределяются по ее объему.
Компановка двигателя
Помимо конструкции камеры сгорания, четырехтактные дизельные двигатели различаются также количеством цилиндров и их взаимным расположением. Само собой разумеется, что чем больше цилиндров у двигателя, тем он мощнее и больше. Различные варианты расположения могут уменьшить размер двигателя. В зависимости от расположения цилиндров двигатели могут быть разными:
Все цилиндры расположены в ряд. Конструкция этого двигателя является самой простой, его компоненты имеют простую технологию производства.
2. самый простой двигатель — это самый простой двигатель. Цилиндры такого двигателя V-образные, в двух плоскостях, расположены в два ряда под углом 600 или 900. Угол, образованный между ними, является углом развала. Преимуществом такого двигателя является его мощность. Его размеры могут быть уменьшены за счет перемещения других важных элементов по кривой. Длина меньше, а ширина больше. Однако из-за сложности этих конструкций бывает трудно определить их центр тяжести.
3. двигатели противовращения (с маркировкой B). Они относительно сбалансированы, и все компоненты расположены симметрично для уменьшения вибраций. Их конструктивная особенность — центральная опора вала в жестком блоке. Это также влияет на степень вибрации. Угол развала составляет 1800.
4. рядные вытеснители (с маркировкой VR). Такое расположение характеризуется малым наклоном (150) V-образного двигателя в сочетании с соответствующим рядным двигателем. Это уменьшает размер продольных и поперечных элементов. Обозначение VR означает V-образный двигатель, а обозначение R-образный двигатель означает рядный двигатель.
5 Вт (или двойной-V) — в форме. Самый сложный двигатель. Известен двумя типами аранжировок. 1) Трехрядный, широкоугольный. 2) Двухрядная компоновка VR, компактная, несмотря на большое количество цилиндров.
6. радиально-поршневой двигатель (радиальный двигатель). Он имеет небольшую длину с близким расположением многих цилиндров. Они расположены в виде радиальных спиц с равными углами вокруг коленчатого вала. От других его отличает наличие кривошипно-шатунного механизма. В этой конструкции один цилиндр служит в качестве главного, а остальные цилиндры соединены с первым цилиндром по периферии. Недостаток: В состоянии покоя нижние цилиндры могут пострадать от утечек масла. Перед запуском двигателя рекомендуется проверить отсутствие масла в нижних цилиндрах. В противном случае возможны гидроудары и повреждения. Чтобы увеличить размер и мощность двигателя, достаточно удлинить коленчатый вал на несколько рядов — звезд.
Электронный тюнинг двигателя
Современные дизельные двигатели все чаще оснащаются электронными системами. Датчики, контролирующие заряд, проверяют количество подаваемого топлива и состав заряда, посылают сигналы в центральный блок управления, который выбирает наиболее эффективный и экономичный режим работы. Если на эту систему специально воздействовать с помощью дополнительных устройств, то производительность двигателя можно увеличить в определенных пределах — это называется чип-тюнингом. Следует сразу отметить, что чип-тюнинг не всесилен, он может улучшить работу двигателя в пределах встроенного запаса прочности и часто приводит к преждевременному износу системы.
Для увеличения мощности дизельного двигателя можно использовать специальные модули или блоки: — блок, изменяющий управляющие импульсы топливных форсунок; — блок топливного насоса высокого давления (ТНВД); — блок, изменяющий показания датчика давления топливного аккумулятора; — модуль оптимизации.
Первый вариант наиболее известен любителям тюнинга. Принцип работы этого устройства заключается в том, что оно блокирует короткие импульсы до и после открытия иглы инжектора, тем самым снижая расход топлива. Это устройство можно установить практически на любую модель, но его работа сокращает срок службы двигателя и влияет на качество сгорания топлива.
Второй вариант можно использовать только с определенными типами двигателей. Принцип работы блока заключается в том, что он посылает сигнал о том, что давление в системе слишком низкое, что приводит к повышению давления. В этом случае «страдают» ТНВД и форсунки, но производительность двигателя увеличивается, а расход топлива снижается.
Третий вариант — подключить к блоку управления модуль, сигнализирующий о допустимом значении низкого давления в топливном баке. Это автоматически повышает давление и перенастраивает время и интенсивность впрыска топлива. В этом случае увеличивается мощность и расход топлива, но сокращается срок службы насоса впрыска и сажевого фильтра, на стенках цилиндров накапливается сажа, и двигатель начинает «дымить».
Четвертый вариант — самый безопасный и эффективный. Устройство, подключенное к сети, не перезаписывает текущие значения рабочих параметров, но посылает сигнал в ЭБУ для изменения продолжительности впрыска топлива. В отличие от предыдущих блоков, этот модуль не повреждает двигатель или систему впрыска топлива, поэтому на срок службы систем и механизмов не влияет. Недостатками этого метода повышения производительности являются высокая стоимость, ограниченное применение и сложность. Эффект наступает не сразу, а только через некоторое время.
Существуют и другие методы, в том числе использование устройств, изменяющих фактическое значение стехиометрических величин, но их применение может привести к серьезным проблемам двигателя.
Одной из серьезных проблем, возникающих в дизельных двигателях, является так называемая «осечка двигателя». Это ненормальное рабочее состояние дизельного двигателя, при котором происходит неконтролируемое увеличение оборотов двигателя. Это состояние обычно возникает после запуска или во время внезапного сброса нагрузки. Существует две основные причины прокрутки: неисправный топливный насос высокого давления и большое количество моторного масла, попадающего в камеру сгорания.
