Двс дизельный: Дизельные двигатели: виды, принцип работы, преимущества дизельных двигателей

Содержание

Дизельный двигатель типы дизельного двигателя и принцип его работы

Топливо в дизельных двигателях воспламеняется от соприкосновения со сжатым воздухом.

Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30% энергии топлива в полезную механическую работу. Стандартный дизельный двигатель обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40%, а с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50% (например, MAN S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт*ч, достигая эффективности 54,4%). Дизельный двигатель из-за использования впрыска высокого давления не предъявляет требований к летучести топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла (даже на подсолнечном масле дизель может работать практически без потери мощности).
Дизельный двигатель не способен развивать высокие обороты— смесь не успевает догореть в цилиндрах, что приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1 л объёма, а значит, и к снижению удельной мощности на 1кг массы двигателя.

Это послужило причиной малого распространения дизелей в авиации (только некоторые бомбардировщики Юнкерс, а также советский тяжелый бомбардировщик Пе-8 и Ер-2, оснащавшиеся авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А.Д.Чаромского и Т.М.Мелькумова). На максимальной эксплуатационной мощности смесь в дизеле не догорает, приводя к выбросу облаков сажи (есть народная поговорка «тепловоз дает медведя»).
Дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, регулирование мощности осуществляется регулированием количества впрыскиваемого топлива. Это приводит к отсутствию снижения давления в цилиндрах на низких оборотах. Потому дизель выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя.

По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах— это углеводороды (НС или СН) , оксиды (окислы) азота (Nox) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Они могут привести к астме и раку лёгких. Больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть легко не испаряется) и, таким образом, вероятность восгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется система зажигания, попросту говоря, у дизеля нет
свечей зажигания
. Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого применения дизелей на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за утечек топлива. Меньшая пожароопасность дизельного двигателя в боевых условиях является мифом, поскольку при пробитии брони снаряд или его осколки имеют температуру, сильно превышающую температуру вспышки паров дизельного топлива и так же способны достаточно легко поджечь вытекшее горючее. Детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта, в частности, у танков Т-34 она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса. С другой стороны, дизельный двигатель в танкостроении уступает карбюраторному в плане удельной мощности (мощности, снимаемой с единицы массы мотора), а потому в ряде случаев (высокая мощность при малом объёме моторного отделения) более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата.

Конечно, существуют и недостатки, среди которых характерный стук дизельного двигателя при его работе и маслянистость топлива. Однако, они замечаются в основном владельцами автомобилей с дизельными двигателями, а для стороннего человека практически незаметны.

Явными недостатками дизельных двигателей являются необходимость использования стартера большой мощности, помутнение и застывание летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте и регулировке топливной аппаратуры (ТНВД), так как насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с высокой точностью. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Такие загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя. Ремонт дизель-моторов

, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным крутящим моментом в своём рабочем диапазоне. Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени двигателям бензиновым. На классических дизелях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов («катализатор» в просторечии), работающих при температуре отработавших газов свыше 300°C, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO2) и воды.
Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса.

Так что, по сложности современный и экологически такой же чистый, как и бензиновый дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров сложности и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар, то в новейших системах «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра». «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов.

В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остается в «сажевом фильтре», поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим очистки «сажевого фильтра» путём так называемой «постинжекции», то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи.

Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизель-моторов стало наличие турбонаддува (или даже двойного наддува), а в последние годы— и так называемого «интеркулера»— то есть устройства, охлаждающего сжатый турбонагнетателем воздух. Нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизель-моторов, так как позволяет пропустить за рабочий цикл большее количество воздуха через цилиндры.

В своей основе конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового инжекторного двигателя. Однако, аналогичные детали у дизеля обычно тяжелее и более устойчивы к высокому давления сжатия, имеющим место у дизеля. Головки поршней, однако, специально разработаны под особенности сгорания в дизельных двигателях и часто (но не всегда) рассчитаны на повышенную степень сжатия. Кроме того, головки поршней в дизельном двигателе находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Во многих случаях головки поршней содержат в себе камеру сгорания.


КОНСТРУКЦИЯ
Особенности двигателя

Как уже отмечалось, конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки — ведь степень сжатия у него намного выше (16-24 единиц против 9-11 у бензинового). Характерная деталь в конструкции дизелей — это поршень. Форма днища поршней у дизелей определяется типом камеры сгорания, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Во многих случаях днище поршня содержит в себе камеру сгорания. Днища поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Так как воспламенение рабочей смеси осуществляется от сжатия, в дизелях отсутствует система зажигания, хотя свечи могут применяться и на дизеле. Но это не свечи зажигания, а свечи накаливания, которые предназначены для подогрева воздуха в камере сгорания при холодном пуске двигателя.

Технические и экологические показатели автомобильного дизельного двигателя в первую очередь зависят от типа камеры сгорания и системы впрыскивания топлива.

Типы камер сгорания

Форма камеры сгорания значительно влияет на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные.
Несколько лет назад на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным) и вихрекамерный.

При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью.
Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом.
Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества.

Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.

Система питания дизеля

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.

Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название — рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала.

Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам. Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.

Ужесточение в начале 90-х законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей интенсивно совершенствовать топливоподачу. Сразу же стало ясно, что с устаревшей механической системой питания эту задачу не решить. Традиционные механические системы впрыска топлива имеют существенный недостаток: давление впрыска зависит от частоты вращения двигателя и нагрузочного режима. Это значит, что при низкой нагрузке давление впрыска падает, в результате топливо при впрыске плохо распыляется, попадая в камеру сгорания слишком крупными каплями, которые оседают на ее внутренних поверхностях. Из-за этого уменьшается КПД сгорания топлива и повышается уровень токсичности отработанных газов.

Кардинально изменить ситуацию могла только оптимизация процесса горения топливовоздушной смеси. Для чего надо заставить весь её объём воспламениться в максимально короткое время. А здесь необходима высокая точность дозы и точность момента впрыскивания. Сделать это можно, только подняв давление впрыска топлива и применив электронное управление процессом топливоподачи. Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это способствует более полному сгоранию топливовоздушной смеси, а значит и уменьшению вредных веществ в выхлопе. Хорошо, спросите вы, а почему бы не сделать такое же повышенное давление в обычном ТНВД и всей этой системе? Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как «волновое гидравлическое давление». При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, «бегающие» по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов.

В результате были разработаны два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел (насос-форсунка), а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.

Насос-форсунка устанавливается в головку блока двигателя для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала с помощью толкателя. Магистрали подачи и слива топлива выполнены в виде каналов в головки блока. За счет этого насос-форсунка может развить давление до 2200 бар. Дозированием топлива, сжатого до такой степени и управлением угла опережения впрыска занимается электронный блок управления, выдавая сигналы на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насос-форсунок. Насос-форсунки могут работать в многоимпульсном режиме (2-4 впрыска за цикл). Это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, что смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Недостаток насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии.

Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска. Система Common Rail состоит из резервуара – аккумулятора высокого давления (иногда его называют рампой), топливного насоса, электронного блока управления (ЭБУ) и комплекта форсунок, соединенных с рампой. В рампе блок управления поддерживает, меняя производительность насоса, постоянное давление на уровне 1600-2000 бар при различных режимах работы двигателя и при любой последовательности впрыска по цилиндрам. Открытием-закрытием форсунок управляет ЭБУ, который рассчитывает оптимальный момент и длительность впрыска, на основании данных целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. Форсунки могут быть электромагнитными, либо более современными- пьезоэлектрическими. Главные преимущества пьезоэлектрических форсунок — высокая скорость срабатывания и точность дозирования. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рыбка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.

А теперь посмотрите обучающие и очень интересное видео о дизельном двигателе.


Турбодизель. Система турбонаддува.

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы». Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха — интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность.

Надув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения «высотности» двигателя — в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.

Дизельные двигатели авто — устройство и как работают, из чего состоят, типы дизелей

Всё про устройство и принцип работы современного дизельного двигателя автомобиля — какая конструкция и строение, из чего состоит. Подходит для начинающих автолюбителей и чайников.

Конструкция и строение

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки — ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым. Принципиально отличие в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800оС, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка и почти мгновенно самовоспламеняется.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы, и каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания.

В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3 и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1, выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.

Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления — отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.

К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность, трудности холодного пуска, проблемы с зимней соляркой. У современных дизелей эти проблемы не столь очевидны.


Дизельное топливо должно отвечать определенным требованиям. Главные показатели качества топлива — чистота, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не ниже 40). Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения после момента впрыска его в цилиндр и двигатель работает мягче (без стуков).

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов. Различие в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией. Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Устройство топливной системы

Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Главными элементами являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.


ТНВД

Предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.

На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.

Форсунки

Они вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе. Тип распылителя определяет форму факела топлива, которая важна для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливный фильтр

Является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. В камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900оС, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа. Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30оС, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Турбонаддув и Common-Rail

Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы».

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора. Так, его ресурс существенно меньше ресурса самого двигателя и не превышает 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.


Система Common-Rail. Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива сокращается на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи, и снижается шумность работы мотора.

10 самых надежных дизельных двигателей

Количество вариаций дизельных двигателей на рынке велико, при этом немало тех, чей ресурс и надежность вряд ли обрадуют владельца.
Однако, есть и проверенные моторы, которые можно назвать настоящими долгожителями

Иван Матиешин

Опираясь на свой многолетний опыт работы на СТО, я рекомендую обратить внимание именно на эти 10 моторов – автомобили с ними дольше всего не будут создавать проблем своему владельцу.

PSA 2.0 HDI

Дизель 2.0 HDI от французского концерна PSA Peugeot Citroen – является очень надежным агрегатом, особенно если он из первого поколения. Такие двигателя устанавливались на автомобили Пежо, Ситроен, Сузуки, Форд и Фиат выпускавшихся с 1999 по 2006 год. Самые популярные авто с таким мотором это: Peugeot 206, 306, 307, 406, Partner, Citroen C5 I, Berlingo, Xsara и Suzuki Vitara. Французский 8-клапанный дизель легко ходит более 500 тыс. км, не требуя сложного обслуживания, но соблюдать регламентные сроки нужно в любом случае. Мощность первых агрегатов составляла 90 – 109 л. с., позже мощность выросла – от 136 до 180 л.с. Эти моторы до сих пор не вызывают нареканий у автовладельцев, особенно, если оборудованы топливной системой фирмы Bosch, а не Siemens (их пьезофорсунки мало служат и плохо ремонтируются).

VOLVO 2.4 D

У «шведов» тоже есть весьма надежный двигатель. Так автоконцерн Volvo, который известен разработкой целой серии удачных бензиновых двигателей, еще в 2001 году выпустил отличный дизельный мотор 2.4 D с пятью цилиндрами. Такие агрегаты устанавливались на седаны, универсалы и кроссоверы, а именно: S60, V60, S80, V70, XC70, XC90. Двигатель имел 10- или 20-клапанный ГРМ (в зависимости от года выпуска) и систему турбонаддува. Популярностью пользуются версии от 130 до 205 л.с. – эти движки (в случае регулярного обслуживания) без проблем выхаживают 500-700 тыс. км.

VAG 1.9 TDI

Этот дизель от группы VAG нельзя оставить без внимания. Его модификации доступна уже более 20 лет (с некоторыми изменениями). Устанавливался 1.9 TDI на различные модели Сеат (Леон, Толедо, Ибица, Алхамбра), Ауди (А3, А4, А6), Шкода (Октавия), Фольксваген (Кадди, Гольф, Пассат, Шаран) и некоторые другие. Двигатель знаменит надежностью, но это справедливо только в том случае, если владелец будет использовать качественное топливо и масло, а периодичность ТО сократит с 15 до 10 тыс. км. Также желательно следить за клапаном управления наддувом N75, это слабое его место. Несмотря на некоторые поломки у определенных модификаций, этот мотор вполне способен отходить 400 тыс. км.

BMW M57

Дизели серии M57 от баварского автоконцерна также заслужили немало хороших отзывов от автовладельцев. Рядные двигатели имели по 6 цилиндров, их мощность, в зависимости от модификации, составляла от 201 до 286 л. с. Выпускались такие дизели с 1998 по 2008 годы и устанавливались на большинство моделей BMW, с 3-й по 7-ю серию: E39, E46, E90, E60, E83, E53, E70, а также на Range Rover L322. У некоторых модификаций дизеля M57 возникают некрупные поломки, однако в целом он способен отходить 400 – 500 тыс. км.

HONDA 2.2 i-CTDi

Это дизель имеет настолько хорошую репутацию, что приобрести оснащенный им автомобиль задешево невозможно, даже если речь о машине с большим пробегом. Однако, все-таки, некоторые мелкие недоработки в данном моторе имеются. Так, если вы живете в северном регионе, то подогрев топлива может не справиться с температурой от -15 и ниже. Ресурс хондовского двигателя 2.2 i-CTDi оценивается в 350 тыс. км. Ставился такой мотор на Accord 7, Civic 8, CR-V второго и 3-го поколений.

TOYOTA 1HD

Двигатель Тойота 1HD объемом 4,2 литра, который ставился на Ленд Крузер J80 и J100,  относят к категории ветеранов-долгожителей, как по пробегу (как правило, не менее 600 тыс. км.), так и по времени производства (с 1990 по 2007 год). Однако если относится к нему небрежно, полагаясь на его надежность, не производить регулярное обслуживание, то это станет причиной различных поломок. Стоит уделить внимание газораспределительному механизму и регулярной проверке зазоров клапанов дизельного мотора.

OPEL 1.7 CDTI

Дизель 1.7 CDTI хоть и бюджетный, но очень выносливый. Разрабатывался совместно с Isuzu и GM, а устанавливался на Опель Астра H, J и Зафира B. За годы производства было много модификаций этого мотора и типов топливных систем для них. Чем они сложнее, тем больше вероятность поломок, но, как правило, эти двигатели без проблем преодолевают 400 тыс. км. пробега без какого-то существенного ремонта.

FIAT 2.4 JTD

От продукции итальянского автопрома, как правило, не ожидаешь надежности, но турбодизельный двигатель 2.4 JTD – приятное исключение из этого правила. Ставили такой агрегат на многие модели Fiat, а также Alfa Romeo и Lancia. Он имеет 5 цилиндров и систему Common Rail. Отличительные качества – экономичность и хорошая тяга. Версия с 20-ю клапанами иногда требует снятия выпускного коллектора – по причине облома шпильки случается прорыв выхлопных газов. С годами вопросы появятся к системе EGR, а после 250 000 км может потребоваться ремонт турбины. При этом, само железо вполне может выдержать 500, а то и 700 тыс. км пробега.

HYUNDAI/KIA 1.6 CRDi (D4FB)

Корейский дизельный мотор 1.6 CRDi мощностью от 90 до 136 л. с. тоже можно отнести к разряду лучших. Его выпуск стартовал в 2006 году, двигатель получил широкое распространение в моделях Киа и Хендэ, которые изготавливались для рынка Европы. Стоит такой мотор на Hyundai Elantra 4, Elantra 6, Accent RB, i20, i30, ix20, Kia Ceed, Cerato и Soul. Отличаясь простотой конструкции, этот двигатель вышел неприхотливым и надежным, правда, достаточно требовательным к качеству топлива. А в первых годах выпуска его слабым местом была турбина, которая часто страдала масляным голоданием. Но «детские болезни» успешно вылечили и в настоящее время нарекания могут вызвать разве что датчик наддува, да регулятор давления топлива. Но в целом ресурс такого двигателя составляет не менее 300 тыс. км.

MERCEDES-BENZ 3.0 CDI (OM642)

Трехлитровая дизельная «шестерка» ОМ642 от Mercedes-Benz является продолжателем успешных моторов-миллионников. Она имела много модификаций и вариантов мощности, скрываясь под индексами 280, 300, 320 и 350 CDI. Устанавливалась на Мерседес, Крайслер, Додж и Джип с 2005 года. По железу является традиционно крепким. А чтобы не было проблем с сажевым фильтром, необходимо заправиться качественным топливом и использовать моторное масло с соответствующим допуском. Единственным проколом стал выпускной коллектор. При нагреве, в местах его сварки, могут откалываться маленькие частички и попадать в турбину, что приводит к выходу ее из строя.

Материал предоставлен порталом etlib.ru

Редакция рекомендует:






Хочу получать самые интересные статьи

Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир

  • Тим Харфорд
  • Би-би-си

Автор фото, Shutterstock

Инженер Рудольф Дизель погиб при загадочных обстоятельств прежде, чем успел разбогатеть на своем гениальном изобретении.

В 10 часов вечера 29 сентября 1913 года Рудольф Дизель отправился в свою каюту на пароходе «Дрезден», шедшем из бельгийского Антверпена через Ла-Манш в Лондон. Его пижама была разложена на кровати, но он так в нее и не переоделся.

Изобретатель двигателя, названного его именем, размышлял о своих больших долгах и процентах по ним, которые он уже не мог выплачивать. В его дневнике этот день — 29 сентября — был помечен зловещим крестом: «X».

Перед тем, как отправиться на пароход, 55-летний Дизель собрал все наличные деньги и сложил их в сумку вместе с документами, из которых было ясно, насколько отчаянным оказалось его финансовое положение. Он отдал сумку ничего не подозревавшей жене и велел открыть ее не раньше, чем через неделю.

Дизель вышел на палубу. Снял плащ и шляпу. Аккуратно сложил их на палубе. Посмотрел на воду. И прыгнул за борт.

Или не прыгнул? Любители конспирологии считают, что ему «помогли».

Но кто мог быть заинтересован в смерти бедного изобретателя? Есть две версии.

Для того, чтобы понять контекст, вернемся на тридцать лет назад, в 1872 год. Паровые двигатели уже широко применяются в промышленности, по железным дорогам бегают все более многочисленные паровозы, но в городах весь транспорт — по-прежнему на гужевой тяге.

Спрос на замену лошади

Осенью того года эпизоотия конского гриппа парализовала города Соединенных Штатов. Не на чем было подвозить товары в лавки, не на чем вывозить мусор.

В полумиллионном городе в те времена могло быть около ста тысяч лошадей. Каждая из них ежедневно орошала улицы 15 килограммами навоза и 4 литрами мочи.

Города остро нуждались в недорогом, надежном и небольшом двигателе, который заменил бы конную тягу.

Одним из кандидатов на эту роль был паровой двигатель: автомобили на паровой тяге конструировались один за другим.

Вторым был двигатель внутреннего сгорания. Первые его модели работали на газе, на бензине, даже на порохе. Но в семидесятых годах XIX века, когда Рудольф Дизель был студентом, оба этих типа двигателей были ужасно неэффективны, с КПД всего лишь около 10%.

Поворотным пунктом в жизни молодого Дизеля стала лекция о термодинамике в Королевском Баварском политехническом институте в Мюнхене, на которой он услышал, что двигатель внутреннего сгорания, преобразующий всю энергию тепла в полезную работу, теоретически возможен.

Автор фото, Alamy

Подпись к фото,

Схема-рисунок двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Рудольфом Дизелем в 1887 году

Дизель взялся за претворение теории в жизнь. И потерпел неудачу. КПД его первого двигателя составлял всего лишь 25%. КПД лучших из современных дизелей — более 50%.

Но даже 25% — это было в два с лишним раза лучше, чем у конкурентов.

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания в цилиндре сжимается смесь воздуха и паров бензина, которая затем поджигается электрической искрой. В двигателе Дизеля сжимается только воздух, при этом его температура повышается настолько, что ее достаточно для воспламенения впрыскиваемого топлива.

При этом в дизеле чем сильнее сжатие, тем меньше нужно топлива, тогда как в двигателе с зажиганием слишком сильное сжатие приводит к сбою в работе.

Ненадежные моторы

Все автомобилисты знают о главном свойстве машин с дизельным мотором: они обычно дороже стоят, зато дешевле в эксплуатации.

К несчастью для Рудольфа Дизеля, его первые модели при всем их высоком КПД отличались ненадежностью. Недовольные покупатели завалили его требованиями о возврате денег. Это и загнало изобретателя в финансовую яму, из которой он не смог выбраться.

Но он продолжал работать над своим двигателем и постепенно совершенствовал его.

Выявились другие преимущества двигателя Дизеля. Он может работать на более тяжелом, чем бензин, топливе — солярке, или, как сейчас его чаще называют, дизтопливе. Оно дешевле бензина и к тому же менее интенсивно испаряется, поэтому менее взрывоопасно.

В силу этого дизели стали особенно популярны у военных. Уже в 1904 году двигатели Рудольфа Дизеля были поставлены на французских подводных лодках.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Машины с дизельным двигателем дороже при покупке, но дешевле в эксплуатации

Здесь лежат корни первой конспирологической версии смерти Рудольфа Дизеля.

Европа, 1913 год, большая война все ближе и все неотвратимее — а тут немец, изобретатель нового двигателя, преследуемый финансовыми проблемами, отправляется в Британию. Одна газета так и написала в заголовке: «Изобретателя сбросили в море, чтобы предотвратить продажу патентов британскому правительству».

Коммерческий потенциал изобретения Дизеля, однако, стал раскрываться только после Первой мировой. Первые дизельные грузовики появились в 1920-х годах, железнодорожные локомотивы — в 1930-х. К 1939 году уже четверть морских грузов в мире перевозили суда с дизельными установками.

После Второй мировой войны были созданы еще более мощные дизельные моторы, которые позволили строить суда все большего водоизмещения и все более экономно перевозить грузы. На топливо приходится около 70% себестоимости морских перевозок.

Пар или дизель?

Чешско-канадский ученый Вацлав Смил, например, считает, что если бы международная торговля оставалась привязана к паровым двигателям и не перешла на дизель, то она росла бы гораздо медленнее.

Британско-американский экономист Брайан Артур так не считает. Он называет переход на двигатели внутреннего сгорания в течение последнего века проявлением «попадания в колею»: уже сделанные инвестиции и построенная инфраструктура заставляют человечество действовать в определенном коридоре, а если б с самого начала был выбран другой путь, то и на нем нашлись бы эффективные решения.

По мнению Брайана Артура, еще в 1914 году у паровых автомобильных двигателей перспективы были не хуже, чем у двигателей внутреннего сгорания — но растущее влияние нефтяной промышленности привело к тому, что в развитие ДВС стали вкладывать гораздо больше денег.

Если бы инвестиций было поровну, то, предполагает доктор Артур, мы бы сейчас вполне могли ездить на машинах с паровыми двигателями какого-нибудь очередного поколения.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Экспертименты Дизеля с арахисовым маслом предвосхитили современное развитие производства биотоплива

А если бы мировая экономика прислушалась к Рудольфу Дизелю, то, может быть, сейчас двигатели работали бы на арахисе.

Имя Дизеля сейчас ассоциируется с топливом из нефтепродуктов, но вообще-то он приспосабливал свой двигатель для работы с разными видами топлива, от угольной пыли до растительного масла. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже он продемонстрировал модель, работающую на арахисовом масле.

А за год до смерти, в 1912 году, Рудольф Дизель предсказывал, что растительное масло станет таким же важным видом топлива, как и нефтепродукты.

Владельцам арахисовых плантаций это предсказание наверняка понравилось, а владельцам нефтяных месторождений — не очень.

Отсюда — вторая конспирологическая версия смерти Дизеля. Другая газета по ее поводу написала: «Убит агентами нефтяных трестов».

Арахис против нефти

В последнее время в мире возрождается интерес к дизельному биотопливу. Оно меньше загрязняет атмосферу, но есть и проблема: оно занимает сельскохозяйственные угодья, а это ведет к повышению цен на продовольствие.

Во времена Рудольфа Дизеля это не выглядело большой проблемой: население Земли тогда было гораздо меньше, а климатические изменения не сильно беспокоили людей. Поэтому Рудольф Дизель, наоборот, мечтал, что его двигатель поможет развиваться бедным, аграрным странам.

Насколько иначе сейчас выглядел бы мир, если бы самыми ценными землями считались не те, где качают нефть, а те, где хорошо растет арахис? Мы можем только гадать.

Точно так же, как мы можем только гадать, что же в точности случилось с Рудольфом Дизелем.

Его тело было найдено в море рыбаками через десять дней. К тому времени оно настолько разложилось, что рыбаки не стали брать его на борт, но забрали личные вещи — кошелек, перочинный нож, футляр для очков.

Когда рыбаки добрались до берега, эти вещи опознал младший сын Дизеля. А тело изобретателя навсегда осталось в морских глубинах.

Семь фактов о дизеле, о которых вы наверняка не знали — Российская газета

Дизельные моторы долгое время являлись на российском легковом транспорте экзотикой, однако сегодня они набирают у нас популярность. «РГ» собрала главные факты о дизелях, чтобы потенциальным покупателям было легче сделать выбор в пользу машин, потребляющих «тяжелое топливо».

Откуда название

Далеко не все в курсе, что дизельные моторы называются так в честь изобретателя такой установки, немецкого инженера французского происхождения Рудольфа Дизеля. В 1892 году Дизель подает заявку на получение патента на «новый рациональный тепловой двигатель» и начинает разработки на Аугсбургском машиностроительном заводе.

Первый функционирующий двигатель с самовоспламенением топлива был создан Дизелем здесь в 1897 году. Воспламенение горючего производилось здесь не искрой от свечи зажигания, а за счет высокой температуры, которой воздух достигал в результате его сжатия поршнем в цилиндре.

Мощность первого агрегата с увеличенной степенью сжатия составила 20 л.с. при 172 оборотах в минуту при КПД 26,2%, что намного превосходило существующие двигатели Отто. В 1908 году дебютировал первый грузовой автомобиль на дизельном двигателе, а в 1936 году был впервые запущен в серию легковой дизельный автомобиль — Mercedes-Benz-260D. Первоначально в качестве топлива использовали растительные масла, а также легкие нефтепродукты.

2. Масло в дизелях меняют чаще, чем в бензиновом моторах

При работе дизельного двигателя из-за особенностей химического состава дизтоплива образуется значительно большее количество сажи, чем в случае с бензиновым мотором.

В итоге масло здесь быстрее загрязняется сажевыми частицами. Этот осадок лишь частично нейтрализуется большим количеством различных присадок, которые изнашиваются быстрее, чем в бензиновых моторах.

Дизельные моторы требовательнее к качеству моторного масла, и у них особые пакеты присадок. В среднем автопроизводители рекомендуют производить замену масла в дизельном моторе на 3 тыс. — 5 тыс. км раньше, чем в бензиновых двигателях. Скажем, если большинство европейских брендов рекомендуют обновить лубрикант в бензиновых «легковушках» на 15 тыс. км, то в случае с дизельным транспортом речь идет о 10 тыс. км, причем при тепличных условиях езды в режиме город-трасса.

3. Солярка — сезонное топливо

Важной особенностью дизельного топлива является его сезонность. С наступлением холодов в баки дизельных машин следует заливать зимнюю солярку и соответственно с потеплением — летнюю. В СССР в соответствии с ГОСТом дизтопливо делилось на летнее (не ниже 0°С), зимнее (не ниже -20°С) и арктическое (до -50°С).

С 2005 г. в РФ начал действовать новый госстандарт. Согласно ему, для районов с умеренным климатом солярка разделялась по сортам: А Сорт (+5 °С), B Сорт (0 °С), C Сорт (-5 °С), D Сорт (-10 °С), E Сорт (-15 °С), F Сорт (-20 °С).

Для районов с экстремально холодным климатом дизтопливо подразделяют на классы: 0 Класс (-20 °С), 1 Класс (-26 °С), 2 Класс (-32 °С), 3 Класс (-38 °С), 4 Класс (-44 °С). И, наконец, в 2011 г. в рамках Технического регламента Таможенного союза Беларуси, Казахстана и России приняты новые обозначения марок дизельного топлива. Л — летнее (температура фильтруемости не определяется), Е — межсезонное (-15 °С), З — зимнее (-20°С), А — арктическое (-38°С). Позднее появились разновидности арктической солярки: ДТ-А-К3 (К4, К5) до -44 °С, ДТ-А-К3 (К4, К5) до -48 °С и ДТ-А-К3 (К4, К5) до -52 °С.

4. Горит хуже, чем бензин, но дает больше энергии

В пожарном отношении дизельное топливо менее опасно, чем бензин по причине более низкой испаряемости. А именно — температура вспышки паров дизельного топлива составляет от 52 до 96 ºС.

Для сравнения: для бензина это значение составляет -43 ºС. Однако при этом вещества, имеющие температуру вспышки паров ниже 61 ºС, относятся к легковоспламеняющимся, поэтому и бензин, и дизтопливо — в их числе.

Тем не менее, как известно, одним из достоинств советских танков Т-34 было использование дизтоплива вместо бензина, что существенно снижало их пожароопасность. В то же время у солярки выше полнота сгорания. Дизтопливо при сгорании дает на 15% больше энергии, чем бензин. Иными словами, дизельному мотору не приходится «подливать» горючего для создания идеальной смеси, как это происходит с бензиновыми ДВС. Дизель впрыскивает топлива ровно столько, сколько требуется на преодоление сил трения. На практике это дает уменьшение расхода топлива на холостом ходу до трех раз по отношению к бензину.

5. Дизелю свечи не нужны, но они есть

Топливная смесь в дизельном моторе воспламеняется и отдает энергию в тот момент, когда соединяется с воздухом, сжатым в цилиндрах под высоким давлением. Бензин же загорается и дает энергию в тот момент, когда к нему направляется искра от свечей.

Соответственно, в дизельном двигателе в теории можно было бы обойтись без свечей. Однако эти детали в агрегатах на тяжелом топливе все же применяются. Только речь идет не о свечах зажигания, а о свечах накаливания, нагревательных элементах, которые в считанные секунды раскаляют воздух вокруг себя до температуры до 1000 градусов и выше.

Благодаря им, к примеру, происходит запуск дизельного мотора, даже когда на улице холодно и агрегат остывший. Кстати, время прогрева первых свечей накаливания в 20-е годы прошлого века составляло нескончаемые 180 секунд. Современным свечам требуется для этого от 2 до 10 секунд. Скажем, свечи накаливания с керамическим стержнем осуществляют прогрев за 2 с и выдают максимальную температуру 1350 °C.

6. Турбодизель дороже бензинового ДВС в обслуживании

Как мы уже упоминали, моторное масло на автомобилях с дизелями приходится менять чаще, чем на бензиновых машинах.

К тому же объем масла для заливки в дизельные агрегаты, как правило, больше, чем у бензиновых машин, а «расходники»(фильтры и свечи) дороже, да и топливный фильтр к тому же требует частой замены.

Однако дизельный мотор потребляет в среднем на 20% меньше топлива, чем бензиновый. Соответственно общие затраты (скажем, по итогам года) будут у дизельных машин либо сопоставимы с таковыми у бензинового транспорта.

Правда и то, что обслуживание уже не новых дизельных моторов может обойтись дороже, чем бензиновых, если речь пойдет о замене в частности двухмассового маховика, турбокомпрессора, инжекторов и т.д. С другой стороны, как правило, дизельные автомобили теряют в цене намного медленнее чем бензиновые аналоги.

7. Дизель вибронагруженный

Ввиду особенностей конструкции (прежде всего высокой степени сжатия, отсутствия классических свечей зажигания и меньшее, чем в бензиновых агрегатах, время, отведенное на смесеобразование и подрыв) шум от дизельного двигателя на холостых оборотах выше в сравнении с бензиновыми аналогами.

Кроме того, двигатели на солярке, как правило, отличаются более высокой в сравнению с бензиновыми моторами вибронагруженностью, которая, впрочем, уменьшается по мере прогрева дизельного агрегата. Впрочем, все зависит от класса автомобиля и его возраста.

Дорогие автомобили сегодня оснащают мощной виброшумоизоляцией, они имеют эффективные вибропоглощающие опоры силового агрегата и/или, к примеру, такое ноу-хау, как аккумуляторные топливные системы высокого давления (Common-rail), снижающие шум прежде всего за счет разделения одного импульса впрыска на несколько.

Бензиновый и дизельные двигатели: кому достаётся больше?

БЕНЗИНОВЫЙ

Образование рабочей смеси и ее горение происходит
не так быстро, как в дизельном двигателе.

 

 

ДИЗЕЛЬНЫЙ

Дизельные двигатели более теплонапряжены,
работают на более бедных горючих смесях,
а смесеобразование и сгорание у них происходит
в сотни раз быстрее.

0,8-0,9 БАР 70-120° C

На такте впуска давление в цилиндре
ниже атмосферного — 0,8-0,9 бара.
Температура топливовоздушной смеси
из-за ее контакта с нагретыми деталями двигателя
и смешивания с остаточными раскаленными газами — 70-120 °C.

 

110-250 БАР 550-600° C

Воздух в цилиндре сжимается до давления
в 28-40 бар, нагреваясь до 550-600 °C,
иначе говоря — до температуры самовоспламенения
тяжелого жидкого топлива. У верхней
мертвой точки в цилиндр впрыскивается
топливо под давлением
110-250 бар

20-40 БАР 400-600° C

Когда поршень сжимает рабочую смесь,
давление в камере сгорания возрастает 
до 20-40 бар, сама же рабочая смесь
нагревается до 400-600° C.

 

 

40-80 БАР до 1800° C

Распыленное в среде горячего сжатого воздуха
топливо самовоспламеняется и сгорает
при температуре до 1800° C.
Поэтому часто говорят, что воспламенение 
топливной смеси дизельных двигателей
происходит «от сжатия».
Давление образовавшихся газов на поршень
составляет 40-80 бар.

0,03% СЕРЫ

Незадолго до верхней мертвой точки тепловоздушная
смесь воспламеняется от искры свечи зажигания
и сгорает при температуре 980-1100° C,
выделяя большое количество тепла.
Температура образовавшихся газовв цилиндре при
этом возрастает до 1800° C поршень
толкается под давлением порядка 40 бар.

 

40-80 БАР до 1800° C

Распыленное в среде горячего сжатого воздуха 
топливо самовоспламеняется и сгорает 
при температуре до 1800° C. Поэтому часто говорят,
что воспламенение топливной смеси
дизельных двигателей происходит «от сжатия». 
Давление образовавшихся газов на поршень 
составляет 40-80 бар.

Моторное масло QUARTZ INEO MC3 5W-30
 содержит самый современный пакет противоизносных
присадок, который позволит защитить бензиновый
двигатель от износа и обеспечить его максимальный
ресурс. Синтетическое базовое масло позволяет
выдерживать продленные интервалы замены
и свести к минимуму необходимость доливки
моторного масла в процессе эксплуатации автомобиля.

 

Пакет моюще-диспергирующих присадок в
моторном масле QUARTZ INEO MC3 5W-30
содержит все необходимые компоненты, способствующие
максимальному удалению сажи и нагаров, образующихся
при сгорании дизельного топлива,что позволяет получить
высокую степень чистоты двигателя.

чьи лошади сильнее? — журнал За рулем

Кто лучше тянет? Кто быстрее разгоняется? Сравниваем бензиновый и дизельные двигатели.

До сих пор встречаются чудаки, свято верящие в то, будто бы 100 лошадиных сил дизеля соответствуют примерно 140 «бензиновым» силам. Дело, как они полагают, в крутящем моменте, который у дизеля гораздо выше.

Материалы по теме

Грамотно прояснить ситуацию оказалось не так-то просто. Пришлось то и дело консультироваться в самых различных местах — на ВАЗе и УАЗе, ГАЗе и ЯМЗе. В итоге трактат получил всеобщее «одобрям-с», но автору посоветовали заранее спрятаться от потока помидоров, запущенного недовольными апологетами того или иного двигателя. Мол, будет та же реакция, как если бы спартаковский фанат в своих красно-белых тонах забрался на зенитовскую трибуну…

В общем, разбираемся, чьи силы сильнее. А попутно, чтобы стало веселее, попытаемся ответить на простейший, казалось бы, вопрос:

«Даны два автомобиля, максимально близких по конструкции, — бензиновый и дизельный. Исходные условия: современные моторы одинаковой мощности, идеально подобранные для каждого коробки передач, образцовые водители (почти роботы!), отличное сцепление с дорогой. Какой автомобиль окажется на трассе быстрее?»

Простой вопрос? Оказалось, что не очень…

Лошадиный момент

Для разгона машины нужна энергия. Чем больше энергии можно потратить в единицу времени, тем быстрее машина разгонится. Иными словами, речь идет о мощности. Чем выше мощность, тем быстрее машина: всё, казалось бы, просто. Но…

Материалы по теме

Но на практике картина другая. Максимальная мощность мотора, как бензинового, так и дизельного, достигается им только при полной подаче топлива — понятно, что это соответствует положению «педаль в пол». А вот основная жизнь автомобиля протекает в режимах частичной подачи топлива, при которых развиваемая мотором мощность явно ниже максимальной.

Напомним, что крутящий момент и мощность — это почти что близнецы-братья, как у Маяковского. Друг без друга они не существуют: ведь мощность — это крутящий момент, помноженный на частоту вращения коленчатого вала. И если на какой-то частоте вращения ДВС способен выдать более высокий крутящий момент, чем его конкурент, то и мощность его в этот момент также должна быть выше. Одно без другого просто немыслимо. Поэтому разговоры о том, что у кого-то при равной мощности момент на тех же оборотах выше, сразу пресекаем: это несерьезно.

Материалы по теме

Пару слов о коробках передач. Очень часто споры вокруг двигателей упираются именно в коробку, а потому уходят в сторону от основной темы. Понятно, что коробка способна изменять момент на ведущих колесах в широких пределах, но одновременно она меняет и частоту вращения колес: изменять мощность она, естественно, не может. Поэтому в дальнейшем условно считаем коробку на бензиновой и дизельной машинах неким идеальным атрибутом и больше к ней не возвращаемся. Для ясности также не принимаем во внимание тот факт, что дизельный двигатель априори тяжелее бензинового той же мощности.

Если бы крутящий момент был постоянным во всем диапазоне частот вращения коленвала, то внешняя скоростная характеристика, показывающая зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения, превратилась бы в прямую линию, а мощность была бы прямо пропорциональна показаниям тахометра. Тогда разницы в поведении бензинового и дизельного моторов равной мощности не было бы вообще. Однако именно своеобразность протекания момента по дизельной кривой и породила неодинаковость их поведения.

Дело в том, что в массовом сознании дизельные моторы всегда отличала их способность выдавать относительно высокие значения мощности и крутящего момента на низах. Субъективно это воспринималось так, что в этом диапазоне частот дизель откликался на правую педаль охотнее, чем бензиновый коллега. Даже атмосферные дизели за счет более высокого эффективного давления в цилиндрах могли развить более высокий момент, чем бензиновые. Однако без наддува ширина «полки» крутящего момента была при этом практически такой же, то есть практически отсутствовала. А вот с применением наддува полка сразу появилась, причем в левой части характеристики — «на низах».

Материалы по теме

Что это дало? Именно то, чем любят хвалиться приверженцы дизелей — «тягу на низах». В этом диапазоне дизельный двигатель способен развить большую мощность, чем бензиновый, а его момент на ведущих колесах действительно может быть выше.

На всякий случай напоминаю: момент существует только там, где есть сопротивление — без него он равен нулю. Грубо говоря, мотор бульдозера готов его выдать, но только в том случае, если встретит кучу щебня перед своим отвалом. Поэтому до тех пор, пока дорога гладкая и ровная, бензиновая и дизельная машины будут примерно в равных условиях. Но как только дорога пойдет в гору или, скажем, подует встречный ветер, то машина, у которой в данном диапазоне оборотов есть запас мощности (или момента — это не важно), сможет за его счет выйти вперед.

А если раскрутить бензиновый мотор до более высоких оборотов? Тогда ситуация выровняется. Мало того, поскольку диапазон частот вращения коленвала у «бензинок» заведомо шире, чем у дизелей, то и отыграться за все обиды они могут именно там, «на верхах». Дизель, быстрее достигнув пика мощности, «заткнется» — его ВСХ пойдет на спад, а вот бензиновый мотор будет продолжать раскручиваться дальше, так как пик его мощности достигается при более высоких частотах вращения.

Впрочем, на этом этапе рассуждений мы упираемся в особенности конкретных моторов. Строго говоря, бензиновый двигатель тоже может быть «низовым». И если у двух моторов, низового и верхового, заявленная максимальная мощность одинакова, то поначалу вперед вырвется именно машина с «низовым» мотором. Как справедливо указал один из наиболее грамотных форумчан, при установке на автомобиль движков от «эмочки» и Таврии, мощность которых примерно одинакова, с «эмочным» мотором разгон будет интенсивнее.

У кого шире?

Материалы по теме

Между прочим, широкая полка момента, которой так любят хвастаться дизелеводы, сегодня уже не является их козырной картой. У бензинового движка с непосредственным впрыском и турбонаддувом она ни в чем не уступает дизельной, а то и превосходит. Более того, как подсказали нам на ЯМЗе, при построениях ВСХ заметно, что по мере снижения частоты вращения турбокомпрессоры «бензинок» держатся дольше, чем их дизельные коллеги. И это объяснимо: дизелю нужно больше воздуха, а потому турбокомпрессоры начинают задыхаться раньше. А с учетом широкого диапазона частот вращения бензиновый мотор вполне может оставить дизель позади.

Пора посмотреть на картинки. Из широкой гаммы вольвовских моторов нам любезно предоставили внешние скоростные характеристики тех, кто имеет воплощение в дизельном и бензиновом вариантах при равных или почти равных заявленных мощностях. Из них видно, что «полка» крутящего момента у бензиновых движков вовсе не уже, а шире, чем у дизельных собратьев по внутреннему сгоранию.

Слева на графиках — ВСХ 190-сильного бензинового мотора B4204T19 (V40 Cross Country, S60). Справа — ВСХ дизельного мотора D4204T5 той же мощности (S60, V 60 Cross Country, S80, XC60, XC70)

Слева показана ВСХ бензинового мотора B4204T36 мощностью 249 л.с. (XC40). Справа — ВСХ дизельного движка D4204T23 в 240 л.с. (Polestar XC60 New, V90 Cross Country, XC90)

Материалы по теме

Что касается вопроса, какой из автомобилей окажется быстрее в гонках с общего старта и чей разгон динамичнее, то теоретические рассуждения дают только один верный ответ: надо посмотреть на ВСХ их моторов. Решение подсказывает площадь под кривой крутящего момента — математики вспомнят слово «интеграл». Фактически эта площадь и есть мерило динамики машины. Чем характеристика «прямоугольнее», тем лучше. Чем равномернее «размазан» по оборотам крутящий момент, тем проще угодить и экологам, и мотористам. Лучше других выглядят бензиновые моторы с непосредственным впрыском и турбонаддувом, хуже — высокофорсированные безнаддувные «бензинки» с пиком мощности под 8000 об/мин и момента на 6000. Высокофорсированный наддувный дизель будет гораздо ближе к первому варианту, чем ко второму.

Надо отметить, что свою лепту в путаницу вносят «электронные педали газа». На пальцах это выглядит так: вы вдавили педаль в пол, а компьютер начинает советоваться с партией зеленых, оценивая предстоящие выбросы вредностей. Поэтому в любой современной машине всё определяется программным обеспечением и скоростью процессора, который порой может и не поспевать отслеживать меняющиеся условия работы. Можно привести и другой пример по части экологии: современные дизели имеют электронные ограничители времени работы на оборотах максимальной мощности, поскольку в таком режиме дизельный двигатель изрыгает сажу.

Всем, кто имеет свое суждение о превосходствах того или иного двигателя, предлагаю высказаться. Аргументы типа «„Зенит“ — чемпион»» прошу не употреблять: хочется услышать технически обоснованную аргументацию.

А вообще-то…

А, вообще-то, подобные споры скоро прекратятся. Одна компания за другой заявляют о полном прекращении новых разработок дизелей. А потом и ДВС в целом… Впереди эпоха гибридов различных мастей и, конечно же, электромобилей. Впрочем, недавно прозвучала команда вспомнить про метан, так что — посмотрим…

Я никогда не любил дизели. Но мне их жалко.

Фото: depositphotos

ЗОИЛ | Основы дизельного двигателя


Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания , в котором используется воспламенение от сжатия для воспламенения топлива при его впрыске в двигатель.

Для понимания того, как работают дизельные двигатели, полезно сравнить различия между дизельным двигателем и бензиновым двигателем. Основные отличия бензинового двигателя от дизельного:

  • Бензиновый двигатель берет смесь газа и воздуха, сжимает ее и поджигает смесь искрой.Дизельный двигатель забирает воздух, сжимает его, а затем впрыскивает в сжатый воздух топливо. Тепло сжатого воздуха самовоспламеняет топливо. В дизельном двигателе нет свечи зажигания.
  • Бензиновый двигатель сжимает от 8:1 до 12:1, а дизельный двигатель сжимает от 14:1 до 25:1. Более высокая степень сжатия дизельного двигателя приводит к лучшему КПД.
  • В бензиновых двигателях обычно используется либо карбюратор, при котором воздух и топливо смешиваются задолго до того, как воздух поступает в цилиндр, либо портовый впрыск топлива, при котором топливо впрыскивается непосредственно перед тактом впуска (вне цилиндра).Таким образом, в бензиновом двигателе все топливо загружается в цилиндр во время такта впуска, а затем сжимается. Сжатие топливно-воздушной смеси ограничивает степень сжатия двигателя — если он слишком сильно сжимает воздух, топливно-воздушная смесь самопроизвольно воспламеняется и вызывает детонацию. Дизельные двигатели используют непосредственный впрыск топлива, то есть дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Дизельный двигатель сжимает только воздух, поэтому степень сжатия может быть намного выше. Чем выше степень сжатия, тем больше вырабатывается энергии.
  • Форсунки дизельного топлива
  • , в отличие от бензиновых, должны выдерживать температуру и давление внутри цилиндра и при этом подавать топливо в виде тонкого тумана. Для обеспечения равномерного распределения тумана по цилиндру некоторые дизельные двигатели оснащены специальными впускными клапанами или камерами предварительного сгорания. Новые дизельные двигатели оснащены топливными системами Common Rail высокого давления. Для получения дополнительной информации об этом типе топливной системы см. Основы дизельной топливной системы.
  • Дизельные двигатели могут быть оборудованы свечой накаливания. Когда дизельный двигатель холодный, процесс сжатия может не поднять температуру воздуха достаточно высоко, чтобы воспламенить топливо. Свеча накаливания представляет собой провод с электрическим подогревом, который облегчает воспламенение топлива при холодном двигателе. Свечи накаливания обычно используются в небольших дизельных двигателях. Бензиновые двигатели не требуют свечей накаливания, поскольку они не полагаются на самовозгорание.

 

ШАГ


1

  ВПУСК (ВНИЗ) ХОД 1 |
Поршень движется вниз втягивая воздух в цилиндр

ЭТАП


2

  ХОД СЖАТИЯ (ВВЕРХ) 1 |
Поршень движется вверх, сжимая только что втянутый воздух в цилиндре
Перед тем, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ), дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр
Это результат сжигания дизельного топлива

ЭТАП


3

 ХОД ВПУСКА (ВНИЗ) 2 |
Поршень опускается, но впускной и выпускной клапаны не открыты

ШАГ


4

  КОМПРЕССОР (ВВЕРХ) 2 |
Поршень движется вверх, выталкивая сгоревшее дизельное топливо из цилиндра в виде выхлопа

ШАГ


5

 Процесс повторяется

 

Дизельный двигатель предлагает эффективный способ производства энергии.Он основан на сжатии для сгорания, что приводит к повышению эффективности использования топлива по сравнению с другими типами двигателей. E-ZOIL производит различные присадки к дизельному топливу, специально разработанные для дизельных двигателей. К ним относятся:

Руководство для начинающих по работе с дизельными двигателями


Руководство для начинающих по работе с дизельными двигателями

Майк МакГлотлин

Не секрет, что большинство американцев больше привыкли к бензиновым двигателям, чем к дизелям.Статистика, собранная RL Polk, подтверждает это, поскольку в 2013 году всего 2,8 процента всех зарегистрированных пассажирских транспортных средств (легковые автомобили, внедорожники, пикапы и фургоны) работали на дизельном топливе номер 2. Безусловно, большинство людей в США ожидают найти искру. заглушки или пакеты катушек, когда они открываются капотом, а не турбокомпрессоры и ТНВД (два очень важных элемента почти на каждом дизельном двигателе, с которым вы столкнетесь, отсюда и термин «турбодизель»).

Чтобы понять разницу между дизельными и бензиновыми двигателями, мы начнем со всего общего между ними.Тип топлива, сжигаемого любой силовой установкой, ничего не меняет в отношении общего устройства двигателя (например, вращение коленчатого вала, движение шатунов и поршней вверх и вниз, всасывание воздуха и выпуск выхлопных газов). На самом деле, та же базовая архитектура очень похожа. Но то, что происходит в цилиндре дизеля, сильно отличается от того, что вы найдете в его бензиновых аналогах.

Проще всего объяснить разницу между бензиновыми и дизельными двигателями с помощью «воздуха» и «топлива».В бензиновом двигателе поток воздуха решает все. Вы дросселируете воздух. Дизельная мельница — полная противоположность. Он работает на предпосылке дросселирования количества впрыскиваемого топлива — воздух просто следует его примеру. Поэтому нет необходимости дросселировать поступающий воздух. С этой целью в дизельном двигателе также не создается вакуум.

Впускной воздух

Для наших целей мы будем использовать четырехтактный дизельный двигатель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением, чтобы проиллюстрировать поток воздуха и топлива в современной дизельной электростанции.Свежий воздух поступает в корпус компрессора (со стороны впуска) турбонагнетателя и сжимается в крыльчатке компрессора, где создается наддув. Это делает воздух более плотным, но и намного теплее.

Для охлаждения сжатого воздуха перед тем, как он попадет в головку(и) цилиндра, он направляется через охладитель наддувочного воздуха (также известный как промежуточный охладитель). Наиболее часто используемый тип промежуточного охладителя относится к типу воздух-воздух и представляет собой, по сути, простой теплообменник. Интеркулер значительно снижает температуру всасываемого воздуха на пути к двигателю и делает это с минимальной потерей наддува.

Зажигание от сжатия

Все становится интереснее, когда в цилиндр нагнетается сжатый воздух. Во время такта впуска, когда поршень опускается до нижнего предела своего диапазона, впускной клапан (клапаны) открывается, позволяя «недросселированному» воздуху заполнить цилиндр. Он отличается от бензинового двигателя двумя способами: 1) газовые двигатели вводят смесь топлива и воздуха во время такта впуска и 2) в дизеле воздух всасывается только во время такта впуска. Затем впускной клапан (клапаны) закрывается, и начинается такт сжатия.Когда поршень движется вверх, воздух, который когда-то заполнял цилиндр, теперь занимает всего 6% площади, которую он занимал раньше. Этот воздух под огромным давлением мгновенно нагревается до более чем 400 градусов — этого тепла более чем достаточно, чтобы дизельное топливо воспламенилось само по себе. И именно это и происходит в верхней части хода поршня. Ранее упомянутый перегретый воздух встречается с порцией дизельного топлива (выпускаемой в цилиндр соответствующей топливной форсункой) в течение идеального промежутка времени до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, и произойдет сгорание.Поскольку дизельный двигатель использует теплоту сжатия для воспламенения топлива, для запуска процесса сгорания не требуется вспомогательных средств (например, свечи зажигания, например, в бензиновом двигателе).

Турбокомпрессоры делают дизели такими, какие они есть: великолепными

Последним этапом работы является такт выпуска, при котором отработавшие газы сгорания вытесняются из выпускных клапанов через выпускной коллектор в турбинную (выпускную) сторону турбонагнетателя. В обычном бензиновом двигателе нет турбонагнетателя, а это означает, что выхлопные газы сразу же направляются в выхлопную трубу.Это не так в дизеле, так как турбонагнетатель, который отвечает за нагнетание свежего воздуха в двигатель, фактически использует выхлопные газы, позволяя ему работать самостоятельно. Поскольку турбокомпрессор состоит из турбинного (выпускного) колеса, имеющего общий вал с компрессорным (впускным) колесом, выхлопные газы всегда требуются для подачи воздуха в двигатель. Одно зависит от другого. Мы разберем важность турбонагнетателя следующим образом: вы дросселируете топливо (направляя дизельное топливо в двигатель), происходит сгорание, выхлопные газы покидают двигатель, вращая колесо турбины на выходе, которое вращает колесо компрессора, вводя воздух. в двигатель.Бесконечный цикл, если хотите. Термический КПД дизельного двигателя улучшается за счет турбонагнетателя, так как он увеличивает объем поступающего в него воздуха, что закладывает основу для сжигания большего количества топлива.

Различия в сгорании

Одно из основных различий между дизельными и газовыми двигателями заключается в типе сгорания, который используется в каждом из них. Как обсуждалось выше, в дизеле, когда топливо наконец встречается со сжатым воздухом в цилиндре, происходит сгорание. В бензиновом двигателе топливо и воздух смешиваются еще до того, как произойдет сгорание.Но вдобавок ко всему, камера сгорания каждого двигателя имеет различное расположение. В типичном бензиновом двигателе камера сгорания утоплена в головку(и) блока цилиндров. В дизельном двигателе с непосредственным впрыском камера сгорания фактически находится внутри поршня. Эта камера сгорания чаще всего имеет конструкцию «мексиканской шляпы», которая состоит из углубленного отверстия в центре поршня. На дне этого углубления имеется конусообразный выступ. Когда топливная форсунка расположена прямо над ней, именно этот выступ обеспечивает оптимальное распыление топлива и совершенный процесс сгорания.Более 99 процентов всех дизельных двигателей используют конструкцию мексиканской шляпы из-за того, что центр поршня получает основную тяжесть взрыва при сгорании, а не головка поршня. Это придает поршню исключительную надежность.

Прямой впрыск

Проще говоря, прямой впрыск означает, что форсунки системы выступают и распыляют непосредственно на верхнюю часть поршня. Здесь нет форкамеры или вихревой камеры, и топливу не нужно проходить через впускной коллектор, прежде чем попасть в цилиндр.При непосредственном впрыске весь процесс сгорания происходит быстрее, проще и намного эффективнее, чем в типичном бензиновом двигателе с многоточечным впрыском топлива. Дизели с непосредственным впрыском топлива также работают при очень бедном соотношении воздух/топливо по сравнению с бензиновыми двигателями. Типичное соотношение воздух/топливо от 25:1 до 40:1 (дизель) по сравнению с 12:1 до 15:1 (бензин) дает некоторое представление о том, почему дизели настолько консервативны в расходе топлива. Эффективность дополнительно подтверждается тем фактом, что современные дизельные двигатели с непосредственным впрыском впрыскивают топливо при давлении, приближающемся (или, в некоторых случаях, превышающем) 30 000 фунтов на квадратный дюйм.Это обеспечивает наилучшее возможное распыление не только для эффективного сжигания, но и для сжигания с низким уровнем отходящего тепла.

Зависимость начала впрыска от времени

Хотя термин «синхронизация» часто можно услышать как в бензиновом, так и в дизельном мире, это одно слово означает две совершенно разные вещи в зависимости от того, с каким типом двигателя вы имеете дело. Излишне говорить, что важно различать их. В бензиновом двигателе синхронизация относится к началу сгорания. В дизеле синхронизация — это начало впрыска или SOI (когда форсунка начинает впрыскивать топливо в цилиндр).Опять же, все сводится к тому, что топливо (и система впрыска) является ключевым аспектом дизельного двигателя.

Крутящий момент. Много этого.

Люди, незнакомые с дизельными двигателями, часто задаются вопросом, почему и как они создают такой впечатляющий крутящий момент. Отношение крутящего момента к мощности в дизельных двигателях редко бывает ниже 2:1, а в двигателях тяжелой промышленности обычно наблюдается соотношение 3:1 и даже 4:1. Бензиновые двигатели гораздо ближе к соотношению 1:1. Причина, по которой дизельные двигатели производят такой большой крутящий момент, связана с тремя ключевыми моментами: 1) наддув, создаваемый турбокомпрессором, 2) ход поршня и 3) давление в цилиндре.

В настоящее время серийные дизельные двигатели имеют наддув от 25 до 35 фунтов на квадратный дюйм прямо с завода. Для сравнения, наддув в 10 фунтов на квадратный дюйм часто считается чрезмерным для бензиновых двигателей. Самое лучшее в сжатом впускном воздухе (т. е. наддуве) в дизельном двигателе заключается в том, что он снижает насосные потери двигателя на такте впуска и увеличивает давление в цилиндре на рабочем такте (сгорание).

Коленчатые валы с длинным ходом всегда способствовали созданию крутящего момента, будь то бензиновый или дизельный двигатель.Но почему? Посмотрите на это так, как будто вы используете длинный гаечный ключ, чтобы ослабить чрезвычайно тугой болт, а не более короткий гаечный ключ, который не мог выполнить эту работу с самого начала. Вы можете применить больший крутящий момент с большим рычагом, верно? Конечно вы можете. В длинноходном двигателе шатун может прикладывать большее усилие при вращении коленчатого вала (в то время как поршень опускается во время рабочего такта): следовательно, больше крутящий момент.

Как вы, возможно, уже поняли, тип давления в цилиндре, создающий крутящий момент, создается во время рабочего такта.Увеличение времени впрыска, которое происходит в цилиндре с более ранним началом впрыска (SOI), эффективно создает большее давление на верхнюю часть поршня. При большем давлении, создаваемом в верхней части поршня, создается больший крутящий момент.

Перестроенный

Экстремальное давление в цилиндре, длинный ход поршня и высокий уровень наддува не только объясняют, почему дизели создают крутящий момент, но также и то, почему дизельные электростанции строятся с такими сверхмощными компонентами. Чтобы противостоять огромным нагрузкам, производители используют такие вещи, как чугунные блоки с глубокой юбкой (и даже железо с уплотненным графитом), коленчатые валы и шатуны из кованой стали, а также обычно используют головки цилиндров с не менее чем 6 головками болтов на цилиндр.Цельностальные поршни даже получили признание во многих двигателях тяжелой промышленности и класса 8. В целях долговечности дизельные двигатели перестраиваются. В дизелях малого объема нередко можно обнаружить заводскую штриховку, все еще присутствующую в цилиндрах после 300 000 миль использования. И вполне естественно, что внедорожный двигатель класса 8 проходит от 750 000 до 1 000 000 миль между капитальными ремонтами.

Дизель здесь, чтобы остаться

Метод сгорания, впрыска топлива и воспламенения, используемый в дизельном двигателе, определенно отличает его от бензинового аналога.Преимущество дизеля в экономии топлива по сравнению с бензиновыми электростанциями — это то, что выдвинуло его на передний план сегодняшнего разговора об экономии топлива. Поскольку стандарты CAFE (средняя корпоративная экономия топлива) быстро приближаются, шумиха вокруг гибридных автомобилей кажется плоской, а электромобили не могут предложить достаточный запас хода, в ближайшие годы все больше производителей обратятся к дизельным электростанциям, чем когда-либо прежде. Будьте уверены, дизельные двигатели не просто никуда не денутся — они вполне могут стать двигателем будущего.

Источники:

Журнал Diesel Power
, выпуск за апрель 2009 г., стр. 50

The Diesel Forum (данные Р.Л. Полка)
http://www.dieselforum.org/resources/top-10-states-of-diesel-drivers

TTS Power Systems (Начало впрыска)

Книга: « Современные дизельные технологии: дизельные двигатели »
Шон Беннетт

Как это работает: дизельные двигатели
http://www.dieselpowermag.com/tech/1208dp_how_it_works_diesel_engines/


Дизельный двигатель – обзор

Дизельный двигатель V

Дизельный двигатель, также известный как двигатель с воспламенением от сжатия, отличается от четырехтактного двигателя SI способом подачи топлива и, как следствие, процессом сгорания .Полный цикл состоит из четырех тактов (т. е. впуск, сжатие, расширение и выпуск), но в отличие от искрового зажигания, при котором топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр во время такта впуска, во время такта в цилиндр подается только воздух. такта впуска дизельного двигателя. Во время такта сжатия давление и температура воздуха увеличиваются за счет процесса сжатия. По конструкции температура воздуха в процессе сжатия больше температуры самовоспламенения топлива, предназначенного для использования.Жидкое топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень проходит вблизи верхней мертвой точки. В этот момент цикла топливо самовоспламеняется при попадании в цилиндр и сгорает в виде диффузионного пламени.

Этот метод подачи топлива дает два очень важных преимущества по сравнению с методами, используемыми в двигателе SI. Во-первых, поскольку при сжатии в цилиндре находится только воздух, неконтролируемое воспламенение не является фактором. Следовательно, можно использовать очень высокие степени сжатия для обеспечения высокой эффективности цикла.На практике высокие степени сжатия необходимы для получения температуры сжатого воздуха выше температуры самовоспламенения используемого топлива. Во-вторых, топливо, впрыснутое в цилиндр, начинает гореть, когда оно попадает в горячие сжатые газы внутри цилиндра. Таким образом, дизельный двигатель не требует отдельного источника зажигания, такого как свеча зажигания. Это позволяет двигателю работать в очень широком диапазоне соотношений воздух-топливо независимо от требований к пределу воспламенения. Кроме того, впрыскивается только то топливо, которое необходимо для выполнения работы, требуемой в течение любого заданного цикла двигателя.Поскольку впрыск топлива контролирует работу, производимую двигателем, а не количество воздушно-топливной смеси, подаваемой в двигатель, как в двигателях SI, нет необходимости дросселировать воздух, всасываемый в дизельный двигатель. Это почти полностью устраняет дроссельные потери в дизельном двигателе. Таким образом, дроссельные потери не снижают эффективность двигателя при частичной нагрузке, как это происходит с двигателем SI.

Выбросы выхлопных газов дизельных двигателей связаны, прежде всего, с выбросами углеводородов, твердых частиц, оксидов азота и запахов.Угарный газ редко представляет собой проблему, поскольку общее соотношение воздух-топливо довольно велико, а частичное окисление несгоревшего топлива в выхлопных газах невелико.

Выбросы углеводородов и твердых частиц были связаны с плохой конструкцией топливной форсунки, подтеканием топливной форсунки и чрезмерным смачиванием стенок цилиндра топливом во время впрыска. Однако четкого понимания образования и последующего выброса углеводородов и твердых частиц не существует. Следовательно, дизельные двигатели будут по-прежнему страдать от этих выбросов в обозримом будущем.

Выбросы оксидов азота представляют собой серьезную проблему для дизельных двигателей. Поскольку локальные температуры сгорания в дизельных двигателях практически невозможно контролировать, NOx по-прежнему будет проблемой выбросов в обычных дизельных двигателях.

Пахучие компоненты выхлопных газов дизельных двигателей обычно представляют собой высокомолекулярные частично окисленные углеводороды. К сожалению, общее знание того, что они собой представляют, не помогло предотвратить их образование в процессе сгорания дизельного двигателя.В результате попыток уменьшить выбросы углеводородов и твердых частиц был достигнут определенный успех в уменьшении запаха выхлопных газов дизельных двигателей; однако образование запаха дизельного выхлопа остается относительно необъяснимым.

Наддув используется как в двигателях SI, так и в дизельных двигателях для увеличения начального давления в цилиндре в начале такта сжатия. Это позволяет двигателю SI заданного размера принимать больший заряд воздушно-топливной смеси, чем это было бы возможно, если бы система управлялась только атмосферным давлением.Дизельный двигатель также может развивать большую выходную мощность при наддуве. Наддув может осуществляться компрессорами, приводимыми в действие выхлопными газами (турбонаддув), или непосредственно коленчатым валом (наддув).

Дизельные двигатели – обзор

3.1.9 Оптимизация конструкции для целевого значения, конструкция для вариативности и конструкция для надежности

Конструкция системы дизельного двигателя требует оптимизированной спецификации как номинального целевого значения, так и допуска. Стационарная оптимизация двигателя с большим количеством факторов обычно требует метода DoE.Рисунок 3.9 иллюстрирует процессы оптимизации конструкции системы дизельного двигателя. Процессы состоят из трех слоев работы:

3.9. Процесс оптимизации DoE для проектирования системы стационарного дизельного двигателя.

детерминистический процесс «проектирования по целевому значению» для выявления предварительного субоптимального номинального значения проектной спецификации

номинальное значение и допуск проектной спецификации с учетом изменчивости недетерминированный процесс «проектирования для надежности» для достижения оптимальной конструкции – как номинальное значение, так и допуск проектной спецификации с учетом надежности.

Разница между изменчивостью и надежностью заключается в том, что анализ надежности включает влияние факторов шума, зависящих от времени (например, ухудшение). В расчете на изменчивость используются вероятностные целевые функции для управления как номинальным значением, так и диапазоном допустимых отклонений, чтобы сделать проект нечувствительным к шумовым факторам.

Содержание шагов 1.1–1.5, описанных на рис. 3.9 для уровня проектирования для цели, подробно объясняется в разделе 3.2. Модель RSM-1, упомянутая на шаге 1.3 относится к модели эмулятора поверхностной подгонки, которая связывает номинальное значение отклика с факторами. В этом слое нет модели эмулятора допуска.

Оптимизация проекта с учетом изменчивости показана на шагах 2.4–2.5 на рис. 3.9. Соответствующее моделирование методом Монте-Карло показано на рис. 3.10. По сути, моделирование Монте-Карло представляет собой расчет вероятности с использованием случайных комбинаций случайных выборок, выбранных из вероятностных распределений нескольких входных факторов.Вероятностное распределение выходного отклика можно предсказать вместе с оценкой частоты отказов или надежности. Чтобы оценка была точной, количество случайных выборок должно быть очень большим. Подробная информация о моделировании методом Монте-Карло представлена ​​в разделе 3.4.

3.10. Распространение статистической неопределенности и расчет изменчивости.

Факторы шума, упомянутые в шаге 2.1 на рис. 3.9, относятся ко всем факторам шума, включенным в анализ изменчивости.Шаги 2.1–2.3 составляют DoE-1 и по своему характеру аналогичны шагам 1.1–1.3. Установка уровня шумовых факторов на шаге 2.1 выполняется так же, как и на шаге 1.1 (т. е. только для уровней средних значений). Модели поверхностной подгонки эмулятора DoE-1 RSM-1 часто необходимы в качестве суррогатных моделей для замены моделей моделирования цикла двигателя, требующих больших вычислительных ресурсов, поскольку моделирование методом Монте-Карло на этапе 2.5 требует тысяч прогонов. Тысячи прогонов методом Монте-Карло должны повторяться для каждого случая в DoE-2.Следует отметить, что установка уровня факторов шума в DoE-2 на шаге 2.4 отличается от установки на шаге 2.1 (или шаге 1.1). Факторы шума на шаге 2.4 должны быть описаны несколькими факторами распределения (например, средним значением, стандартным отклонением, параметром масштаба и параметром формы), чтобы отразить его конкретную форму вероятностного распределения. Эти факторы называются факторами распределения вероятностей. Каждый фактор распределения вероятностей является фактором DoE-2. Каждый фактор шума на шаге 2.4 должен иметь несколько уровней фактора для каждого фактора распределения вероятностей в пределах разумного диапазона для формы данного типа функции вероятности.Например, для коэффициента шума КПД турбины его коэффициент «среднего значения» должен иметь пять уровней настройки, чтобы охватить диапазон возможных средних значений вероятностного распределения КПД турбины, например, при 58 %, 59 %, 60%, 61% и 62%. Его коэффициент «стандартного отклонения» также должен иметь пять уровней настройки, чтобы охватить диапазон возможных различных форм вероятностного распределения эффективности турбины, например, при 0,3%, 0,6%, 0,9%, 1,2% и 1,5%. Очевидно, размер DoE на шаге 2.4 обычно больше, чем на шаге 2.1. Например, если предположить, что DoE-2 на шаге 2.4 имеет 10 факторов (т. е. 4 управляющих фактора и 3 фактора шума, которые дают 6 факторов распределения вероятности шума) и 210 случаев (прогонов), для каждого случая необходимо выполнить моделирование методом Монте-Карло. выполняется 1000 раз, взяв 1000 случайных комбинаций вероятностной выборки. Такой огромный объем вычислений обычно не может быть выполнен с использованием оригинальных детализированных системных моделей. Поэтому модель RSM-1, описанная в шаге 2.3 нужна здесь как быстрая суррогатная модель.

Выходные данные шага 2.5 на рис. 3.9 включают все ответы двигателя в форме форм вероятностного распределения, их статистические свойства для выбранной подгонки функции распределения вероятностей и статистику вероятностей (т. е. частоту отказов для изменчивости). Статистические свойства ответов могут включать следующее: минимум, максимум, среднее значение, стандартное отклонение, асимметрия, избыточный эксцесс и мода. (Определение этих параметров распределения вероятностей см. в таблицах А.1 и A.2 в Приложении.) Предполагаемые выбросы в распределении вероятностей смоделированных ответов не являются чем-то необычным. Выбросы не обязательно являются плохими точками данных. С ними следует обращаться осторожно, а не просто удалять их автоматически. Модели эмулятора RSM-2 описываются на шаге 2.6 путем связывания факторов DoE-2 с ответами распределения вероятности и статистикой вероятности. Модели эмулятора позволяют оценить чувствительность распределений вероятностей выходных данных ко всем входным факторам с помощью методов анализа, представленных ранее (например,г., параметрическое сканирование, двумерная оптимизация с контурными картами).

Шаг 2.7 имеет решающее значение для надежной оптимизации. В традиционной теории надежного проектирования доктор Тагучи использовал подход «двухэтапной оптимизации» (Fowlkes and Creveling, 1995a). В этом подходе допуск продукта сначала приводится к желательной форме распределения вероятностей, а затем вся кривая распределения вероятностей сдвигается к желаемой цели путем корректировки номинального расчетного значения. Такой двухэтапный подход имеет определенные недостатки.Например, дизайн номинальной цели и дизайн допуска разделены, и их взаимодействие трудно эффективно обрабатывать. В робастной теории оптимизации конструкции системы дизельного двигателя эти недостатки преодолеваются за счет использования одноэтапной одновременной оптимизации как номинальной конструкции, так и конструкции с допусками. Математическая формулировка оптимизации с использованием моделей эмулятора DoE-2 RSM-2 на шаге 2.7 позволяет проводить такую ​​одновременную оптимизацию, поскольку модели включают все статистические свойства (номинальное или среднее, допуск или отклонение) для оптимизации с ограничениями (т.г., с учетом ограничения частоты отказов на уровне или ниже определенного предписанного целевого значения). Следует отметить, что такое преимущество предлагаемого подхода «дизайн для вариативности» по сравнению с традиционным подходом «двухэтапной оптимизации» может быть достигнуто только путем введения RSM в область робастного проектирования.

Последний уровень оптимизации системы — проектирование для обеспечения надежности. Он похож на план для вариативности (рис. 3.9), но все же отличается. На шаге 3 следует использовать системные модели, связанные с надежностью, распределения вероятностей и выходную статистику.2, 3.4 и 3.5, показанные на рис. 3.9 соответственно. Для сравнения элементы, связанные с изменчивостью, следует использовать на этапах 2.2, 2.4 и 2.5.

Описание работы двигателей с воспламенением от сжатия

Дизельные двигатели — это рабочие лошадки как в промышленности, так и в производительности. Но чтобы по-настоящему оценить их, важно понять, как они работают.

Дизельные двигатели

являются основными силовыми установками промышленности. Для тяжелых условий эксплуатации, требующих высокого крутящего момента, долговечности и превосходной топливной экономичности, повсеместно используются дизельные двигатели.Автомобильные, морские и железнодорожные перевозки в значительной степени зависят от дизельных двигателей, а не от двигателей, работающих на бензине. Даже многие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью больших дизельных двигателей. И, конечно же, почти вся тяжелая строительная, сельскохозяйственная и горнодобывающая техника работает на дизельном топливе. Мировая торговля эффективно работает на дизельном топливе. Несмотря на внешнее сходство, критические различия отличают дизельные и бензиновые двигатели друг от друга и определяют, какой тип двигателя лучше всего подходит для любого конкретного применения, включая грузовики и автомобили.

В отличие от обычного бензинового двигателя, дизель впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр во время рабочего такта, которое затем сгорает из-за высокой температуры цилиндра.

Дизельные и бензиновые двигатели являются двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Топливо и воздух объединяются и сжигаются внутри двигателя для получения энергии. Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель имеет цилиндры, коленчатый вал, шатуны и поршни для передачи энергии топлива от линейного движения к вращательному.Основное различие заключается в способе воспламенения топливно-воздушной смеси. Бензиновые двигатели относятся к двигателям с искровым зажиганием, а дизельные двигатели — к двигателям с воспламенением от сжатия.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания Циклы

  • Впуск
  • Сжатие
  • Горение (расширение)
  • Выхлоп

Эти циклы в основном одинаковы для обоих типов двигателей, за исключением цикла сгорания, когда бензиновый двигатель инициируется от искры, а дизельный двигатель от сжатия.Это различие играет ключевую роль в превосходстве дизельного двигателя в условиях, требующих высокой эффективности и высокого крутящего момента при хорошей экономии топлива.

ГОРЕНИЕ

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания всасывает предварительно смешанные топливо и воздух через систему впуска, сжимает их в каждом цилиндре с помощью поршня и воспламеняет смесь с помощью свечи зажигания. Топливо добавляется во время такта впуска, чтобы создать желаемую воздушно-топливную смесь, готовую к сгоранию. Последующий цикл сгорания расширяет горящую смесь и повышает давление в цилиндре, чтобы толкнуть поршень вниз и создать крутящий момент.

В дизельном двигателе воздух и топливо предварительно не смешиваются. Воздух подается в цилиндры и сжимается поршнем до гораздо более высокого давления, чем в бензиновом двигателе; до 25:1 в некоторых случаях. Это механическое или адиабатическое сжатие перегревает воздух до 400° и более. В этот момент топливо впрыскивается в горячий сжатый воздух, что приводит к мгновенному воспламенению. Создается более высокое давление в цилиндре, создавая больший крутящий момент для привода автомобиля.

Деталь, которой нет в дизельном двигателе.В отличие от бензиновых двигателей, которым требуется триггерное событие — сильный электрический разряд — для инициирования сгорания, дизельные двигатели полагаются исключительно на температуру сжатого воздуха в верхней мертвой точке.

КАЧЕСТВО СМЕСИ

Дизельные двигатели

обеспечивают более высокий уровень эффективности по нескольким причинам. Одна веская причина заключается в том, что более высокое давление в цилиндре во время впрыска топлива создает гораздо более плотную смесь, которая дает более сильный удар; плотность смеси имеет первостепенное значение для создания мощности.Более высокая степень сжатия также приводит к более полному сгоранию топлива, высвобождая больше энергии, поскольку дизельное топливо дает более высокую плотность энергии. Кроме того, уникальная способность дизеля впрыскивать топливо в течение более длинного такта рабочего хода помогает создать более высокое среднее давление в цилиндре, чем у сопоставимого бензинового двигателя. Дизельное топливо также содержит смазывающий компонент, который помогает уменьшить трение в цилиндрах.

Камера сгорания в головке поршня дизельного двигателя представляет собой неглубокую камеру с центральным конусом для облегчения распределения смеси из топлива под высоким давлением, впрыскиваемого непосредственно над ней.«В высокопроизводительных приложениях сочетание угла впрыска и конструкции тарелки имеет решающее значение», — отмечает Дж. Дж. Циммерман из Diamond Pistons. «Большая часть нашего инженерного времени уходит на эту конкретную арену, поскольку именно здесь выигрываются или проигрываются гонки».

Хотя инициирование сгорания отличается от типичного бензинового двигателя, принципиальное отличие также существует в конструкции камеры сгорания для оптимизации распыления топлива. Большинство бензиновых двигателей имеют камеру сгорания в головке блока цилиндров, но в дизельном двигателе камера сгорания находится в центре днища поршня.Поршень дизельного двигателя имеет контурное углубление или чашу в центре днища поршня, где происходит сгорание. В центре чаши конусообразный выступ находится прямо под топливной форсункой.

Конус и захваченная поршневая камера под головкой блока цилиндров способствуют оптимизированному распылению топлива в камере сгорания высокого давления. Эта форма камеры «конус в короне» обычно называется конструкцией «мексиканской шляпы» (сомбреро), и она почти универсальна для дизельных поршней.Высокоэффективная камера в центре поршня концентрирует большую часть силы, создаваемой циклом расширения (сгорания), и направляет ее прямо вниз по шатуну к коленчатому валу.

Сменные поршни Diamond Pistons из кованого сплава 2618 для двигателей Cummins, Duramax и Power Stroke (на фото) заполняют нишу для ремонтников, которым требуются высококачественные сменные поршни, соответствующие степени сжатия OEM, с полным покрытием поршня и штифтами из инструментальной стали DLC h23.

Еще одно отличие заключается в том, что дизельный двигатель дросселируется за счет подачи топлива, а бензиновый двигатель дросселируется за счет подачи воздуха. Поскольку поток воздуха не дросселируется, дизельный двигатель также не создает вакуум. Подача топлива осуществляется непосредственным впрыском в цилиндр, направленным прямо в верхнюю часть поршня. Это имеет большое значение для качества топливной смеси и последующей эффективности сгорания.

Непосредственный впрыск делает процесс сгорания более простым и эффективным.Дизельные двигатели работают при значительно более обедненной смеси воздух-топливо, чем бензиновые двигатели, обычно от 25:1 до 40:1 по сравнению с нормальным бензиновым диапазоном от 12:1 до 15:1. Современные дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива впрыскивают топливо под давлением, приближающимся (или, в некоторых случаях, превышающим) 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Это обеспечивает наилучшее возможное распыление не только для эффективного сжигания, но и для сжигания с низким уровнем отходящего тепла. А обедненные смеси являются ключевой причиной того, почему дизели настолько экономичны.

ВРЕМЯ

Еще одно интересное различие между дизельными и бензиновыми двигателями — синхронизация форсунок и синхронизация зажигания.В бензиновых двигателях синхронизация зажигания относится к моменту, когда сгорание инициируется свечой зажигания. В дизельном двигателе синхронизация относится к началу впрыска топлива, которое рассчитано на использование точки максимального сжатия смеси.

Несмотря на то, что дизельные двигатели в основном используются в грузовых автомобилях, они нашли широкое применение в дрэг-карах. 6,8-литровый двигатель Райана Милликена ’66 ​​Nova с двигателем Cummins — это автомобиль с радиальными шинами, который доказывает многогранность дизельного топлива. В двигателе используются алмазные поршни и турбонаддув Massive Garrett GTX5533R, что позволяет совершать дымные заезды на четверть мили.

ТУРБОНАДДУВ

Дизельные двигатели

требуют гораздо более прочных компонентов, в первую очередь из-за более высокого давления в цилиндрах и высокого крутящего момента. Давление в цилиндрах увеличивается до 3600 фунтов на квадратный дюйм в современных двигателях с турбонаддувом и более 8000 фунтов на квадратный дюйм в высокопроизводительных двигателях. Для 4-дюймового отверстия это может составлять 45 000 фунтов давления, толкающего поршень вниз. Следовательно, блок двигателя, коленчатый вал, шатуны, поршни, головки цилиндров и клапаны значительно прочнее, чем у бензинового двигателя.Поскольку они предназначены для работы под высоким давлением, большая часть дизельных двигателей оснащена турбонаддувом.

Турбокомпрессоры

идеально подходят для дизелей, поскольку они перенаправляют отработанные выхлопные газы для эффективного наддува двигателя, который уже предназначен для работы при высоком давлении в цилиндрах. Термический КПД дизельного двигателя эффективно улучшается за счет турбонаддува, поскольку он существенно увеличивает объем воздуха, поступающего в двигатель, что позволяет впрыскивать больше топлива.Топливо создает энергию, но для ее разблокировки требуется воздух.

Отношение крутящего момента к мощности дизельных двигателей обычно составляет около 2:1, но многие промышленные двигатели достигают соотношения 3:1 или 4:1, в отличие от типичного отношения 1:1, генерируемого бензиновым двигателем. Дизели эффективны по крутящему моменту, потому что они создают высокое давление в цилиндре за счет очень эффективного сгорания и применяют его к длинному ходу коленчатого вала, что увеличивает рычаг. Турбокомпрессор добавляет совершенно новый фактор к уравнению крутящего момента, поскольку он снижает насосные потери во время такта впуска и резко увеличивает давление в цилиндре в такте рабочего хода.Дизели любят давление наддува. Давление наддува дизельных двигателей нередко в два, три или более раз превышает давление наддува, обычно используемое в бензиновых двигателях.

На внутреннем дизельном рынке доминируют двигатели GM Duramax, Dodge Cummins и Ford PowerStroke.

УПРАВЛЕНИЕ ВПРЫСКОМ

Среди других распространенных методов настройки удлинение события впрыска и его более раннее начало создает большее давление в цилиндре. Множественные события впрыска (пилотный впрыск) за цикл питания теперь также являются обычным явлением.Таким образом, сгорание инициируется и усиливается дополнительными впрысками во время каждого цикла. Это максимально использует преимущества более высоких уровней наддува с эффективностью сгорания для создания более высокого давления в цилиндрах.

По своей природе процесс сгорания в дизельном двигателе имеет тенденцию сопротивляться плавности и однородности, в первую очередь из-за колебаний нагрузки и температуры. Важнейшей целью ужесточения контроля над процессом впрыска является уменьшение колебаний сгорания от цикла к циклу. Современные датчики и система управления двигателем помогают сгладить ситуацию, а современные дизели работают тише и мощнее, чем когда-либо.Системы управления и система впрыска Common Rail под более высоким давлением теперь могут осуществлять до трех впрысков за один акт сгорания, и они могут варьировать каждый впрыск с большим или меньшим количеством топлива и более высоким или более низким давлением в зависимости от того, что необходимо для оптимального сгорания.

Diamond предлагает поршни для популярных дизелей в кованых конфигурациях 2618. Они также предлагают термическое покрытие и покрытие юбки и поршневые пальцы из инструментальной стали.

ДОСТИЖЕНИЯ ПОРШНЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Все это делает поршень ответственным за повышение давления сгорания.В то время как дизели обычно имеют очень надежную конструкцию, поршень — это игрок, которому необходимо постоянно усиливать свою игру.

Diamond Pistons представляет полную линейку сменных кованых алюминиевых поршней для всех распространенных дизельных платформ последних моделей. Из них основными игроками являются Dodge Cummins, GM Duramax и Ford Power Stroke. Эти поршни поддерживают рынок восстановления дизельных двигателей благодаря стандартным и увеличенным поршням из сплава 2618, которые имеют твердое анодирование и поставляются с DLC (алмазоподобным покрытием) поршневыми пальцами из инструментальной стали h23 — большой шаг в обеспечении высококачественных поршней для соревнований и гоночных дизельных двигателей. Приложения.

Рынок дизельного топлива стремительно развивается уже более десяти лет. OEM-производители и энтузиасты развивают эту технологию с бешеной скоростью. Diamond быстро реагирует на растущий рыночный спрос, чтобы убедиться, что они могут поставлять поршни, которые удовлетворят все потребности клиентов.

Газовые и дизельные двигатели: в чем разница?

Подъезжая к насосу, большинство из нас автоматически понимает, что выбрать: газ или дизель. В конце концов, это решение принимает за вас ваш автомобиль.Но задумывались ли вы когда-нибудь, в чем разница между работой бензинового и дизельного двигателей?

Понимание того, что происходит под капотом, является ключевой частью ухода за автомобилем. Чтобы помочь вам обрести уверенность как владельцу транспортного средства, вот наиболее важные сходства и различия между бензиновыми и дизельными двигателями.

Как работают бензиновые и дизельные двигатели
По своей сути бензиновые и дизельные двигатели работают по одним и тем же принципам.Оба преобразуют химическую энергию топлива в механическую энергию для создания движения. В каждом типе двигателя это преобразование происходит посредством процесса, называемого внутренним сгоранием, когда смесь топлива и воздуха сжимается внутри цилиндров двигателя для создания небольших взрывов, называемых сгоранием, которые производят энергию.

Независимо от того, управляете ли вы автомобилем с бензиновым или дизельным двигателем, общий процесс создания мощности одинаков. В обоих типах двигателей действие можно разбить на четыре этапа: впуск, сжатие, зажигание и выпуск.Однако разница между бензиновыми и дизельными двигателями заключается в том, как каждый двигатель выполняет эти шаги.

  • Впуск: Это первый этап процесса сгорания. На этом этапе содержимое попадает в цилиндры двигателя. В газовом двигателе это содержимое включает смесь воздуха и топлива. Однако дизельный двигатель пропускает воздух в цилиндры только на этом этапе и смешивает топливо позже.
  • Сжатие:  Прежде чем произойдет воспламенение, содержимое цилиндров необходимо сначала нагреть, сдавив их до небольшого пространства.Поскольку бензиновый двигатель с самого начала содержит в своих цилиндрах и воздух, и топливо, компрессия должна быть ниже, иначе температура внутри цилиндров может подняться слишком сильно и вызвать самовоспламенение топлива, что приведет к серьезному повреждению двигателя. Но поскольку дизельный двигатель в этот момент содержит в своих цилиндрах только воздух, он может создавать гораздо более высокую степень сжатия и, по сути, зависит от достижения цилиндрами температуры самовоспламенения на этом этапе.
  • Зажигание: Способ зажигания каждого двигателя является одним из самых больших различий между бензиновыми и дизельными автомобилями.В бензиновом двигателе свеча зажигания создает электрический разряд, который воспламеняет топливно-воздушную смесь внутри цилиндра. Однако в дизельном двигателе нет свечи зажигания. Поскольку цилиндры в дизельном двигателе сжимают воздух выше температуры самовоспламенения, топливо воспламеняется за счет сочетания тепла и давления при впрыске.
  • Выхлоп:  Этот последний шаг одинаков как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. После того, как топливо сгорает для производства энергии, образующиеся пары выпускаются через клапан, и весь процесс начинается сначала, повторяясь несколько раз в секунду.

Зачем использовать дизель? Преимущества и преимущества

Как работает дизельный двигатель? В современном мире, где цены на топливо растут из-за стремительного роста спроса и сокращения предложения, вам необходимо выбрать экономичное топливо, отвечающее вашим потребностям. Благодаря изобретению Рудольфа Дизеля дизельный двигатель оказался чрезвычайно эффективным и экономичным.

Цена на дизельное топливо несколько выше, чем на бензин, но дизель имеет более высокую плотность энергии, т.е.е. из дизельного топлива можно извлечь больше энергии, чем из того же объема бензина. Следовательно, дизельные двигатели в автомобилях обеспечивают больший пробег, что делает их очевидным выбором для большегрузного транспорта и оборудования. Дизельное топливо тяжелее и маслянистее бензина, а его температура кипения выше, чем у воды. А дизельные двигатели привлекают большее внимание из-за более высокого КПД и экономичности.

Различие заключается в типе зажигания. В то время как бензиновые двигатели работают на искровом зажигании, дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия для воспламенения топлива.В последнем воздух всасывается в двигатель и подвергается сильному сжатию, которое нагревает его.

Это приводит к очень высокой температуре двигателя, намного превышающей температуру, достигаемую в бензиновом двигателе. При максимальной температуре и давлении дизельное топливо, попадающее в двигатель, воспламеняется из-за экстремальной температуры.

В дизельном двигателе воздух и топливо вводятся в двигатель на разных этапах, в отличие от газового двигателя, где вводится смесь воздуха и газа.Топливо впрыскивается в дизельный двигатель с помощью форсунки, тогда как в бензиновом двигателе для этой цели используется карбюратор. В бензиновом двигателе топливо и воздух вместе подаются в двигатель, а затем сжимаются. Воздушно-топливная смесь ограничивает сжатие топлива и, следовательно, общий КПД.

Дизельный двигатель сжимает только воздух, и коэффициент может быть намного выше. В дизельном двигателе степень сжатия составляет от 14:1 до 25:1, тогда как в бензиновом двигателе степень сжатия составляет от 8:1 до 12:1.После сгорания продукты сгорания удаляются из двигателя через выхлоп.

Для запуска в холодные месяцы дополнительный нагрев обеспечивается за счет свечей накаливания. Дизельные двигатели могут быть двухтактными или четырехтактными и выбираются в зависимости от режима работы. Двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением — это варианты, которые следует выбирать соответствующим образом. Предпочтительно использовать генератор с жидкостным охлаждением, так как он работает тихо и равномерно регулирует температуру.

Преимущества дизельного двигателя Дизельный двигатель намного эффективнее и предпочтительнее бензинового по следующим причинам:
  • Современные дизельные двигатели избавлены от недостатков более ранних моделей, таких как более высокий уровень шума и затраты на техническое обслуживание.Теперь они тихие и требуют меньше обслуживания по сравнению с газовыми двигателями аналогичного размера
  • .
  • Они более прочные и надежные
  • Искра отсутствует, так как топливо самовоспламеняется. Отсутствие свечей зажигания или проводов зажигания снижает затраты на техническое обслуживание
  • Стоимость топлива в расчете на один произведенный киловатт на тридцать-пятьдесят процентов ниже, чем у газовых двигателей
  • .
  • Дизельный агрегат с водяным охлаждением на 1800 об/мин работает от 12 000 до 30 000 часов, прежде чем потребуется какое-либо серьезное техническое обслуживание.Газовый агрегат с водяным охлаждением на 1800 об/мин обычно работает от 6000 до 10 000 часов, прежде чем ему потребуется техническое обслуживание
  • Газовые агрегаты горят сильнее, чем дизельные агрегаты, и, следовательно, имеют значительно меньший срок службы по сравнению с дизельными агрегатами
  • .

Применение для дизельных двигателей Дизельные двигатели обычно используются в качестве механических двигателей, генераторов электроэнергии и мобильных приводов. Они находят широкое применение в локомотивах, строительной технике, автомобилях и бесчисленных промышленных применениях.Их сфера распространяется почти на все отрасли, и их можно наблюдать ежедневно, если вы заглянете под капот всего, что проходите мимо.

Промышленные дизельные двигатели и дизельные генераторы используются в строительстве, судостроении, горнодобывающей промышленности, больницах, лесном хозяйстве, телекоммуникациях, подземных работах и ​​сельском хозяйстве, и это лишь некоторые из них. Выработка электроэнергии для основного или резервного резервного питания является основным применением современных дизельных генераторов. Ознакомьтесь с нашей статьей о различных типах двигателей и генераторов и их распространенных областях применения, чтобы найти дополнительные примеры.

Электрогенераторы Дизельные генераторы или электрические генераторные установки используются в бесчисленных промышленных и коммерческих предприятиях. Генераторы можно использовать для небольших нагрузок, например, в домах, а также для больших нагрузок, таких как промышленные предприятия, больницы и коммерческие здания. Они могут быть либо основными источниками питания, либо резервными/резервными источниками питания.

Они доступны в различных спецификациях и размерах. Дизель-генераторные установки мощностью 5–30 кВт обычно используются в простых бытовых и личных целях, например в транспортных средствах для отдыха.Промышленные применения охватывают более широкий спектр номинальной мощности (от 30 кВт до 6 МВт) и используются во многих отраслях промышленности по всему миру. Для домашнего использования достаточно однофазных электрогенераторов. Трехфазные электрогенераторы в основном используются в промышленных целях.

>>Вернуться к статьям и информации<< .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *