Характеристика дизельных двигателей легковых автомобилей

Автомобили

Дизельный двигатель: устройство, принцип работы, преимущества

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель (дизель) представляет собой поршневой ДВС, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизеля в целом мало чем отличается от бензинового двигателя, за исключением того, что в дизеле отсутствует как таковая система зажигания, поскольку воспламенение топлива происходит по другому принципу. Не от искры, как в бензиновом двигателе, а от высокого давления, с помощью которого сжимается воздух, из-за чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания накладывает особые требования к изготовлению деталей клапанов, которые предназначены для восприятия более серьезных нагрузок (от 20 до 24 единиц).

Дизельные двигатели применяются не только на грузовых, но и на многих моделях легковых автомобилей. Дизели могут работать на различных типах топлива – на рапсовом и пальмовом масле, на фракционных веществах и на чистой нефти.

Принцип действия дизельного двигателя

Принцип действия дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, которое попадает в камеру сгорания и смешивается с горячей воздушной массой. Рабочий процесс дизеля зависит исключительно от неоднородности ТВС (топливно-воздушной смеси). Подача ТВС в таком типе двигателя происходит раздельно.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени 🙂 ) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку.

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями.

Типы дизельных двигателей

По конструкционным особенностям камер сгорания дизели можно разделить на три типа:

Топливная система в дизельном двигателе

Основой любого двигателя дизельного типа является его топливная система. Основной задачей топливной системы является своевременная подача нужного количества топливной смеси под заданным рабочим давлением.

Важными элементами топливной системы в дизельном двигателе являются:

Топливный насос

Насос отвечает за подачу топлива к форсункам по установленным параметрам (в зависимости от числа оборотов, рабочего положения регуляторного рычага и давления турбонаддува). В современных дизельных двигателях могут применяться два типа насосов для топлива – рядные (плунжерные) и распределительные.

Топливный фильтр

Фильтр является важной составляющей частью двигателя дизельного типа. Топливный фильтр подбирается строго в соответствии с типом двигателя. Фильтр предназначен для выделения и удаления из топлива воды, и лишнего воздуха из топливной системы.

Форсунки

Форсунки не менее важные элементы топливной системы в дизеле. Своевременная подача топливной смеси в камеру сгорания возможна только при взаимодействии топливного насоса и форсунок. В дизелях применяются два типа форсунок – с многодырчатым и шрифтовым распределителем. Распределитель форсунок определяет форму факела, обеспечивая более эффективный процесс самовоспламенения.

Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя

Холодный пуск отвечает за механизм предпускового подогрева. Это обеспечивается за счет электрических нагревательных элементов – свечей накаливания, которыми оснащена камера сгорания. При запуске двигателя свечи накаливания достигают температуры в 900 градусов, подогревая воздушную массу, которая попадает в камеру сгорания. Питание со свечи накаливания снимается через 15 секунд после запуска двигателя. Системы подогрева перед запуском двигателя обеспечивают его безопасный запуск даже при низких атмосферных температурах.

Турбонаддув отвечает за повышение мощности и эффективности работы дизеля. Он обеспечивает подачу большего количества воздуха для более эффективного процесса сгорания топливной смеси и увеличения рабочей мощности двигателя. Для обеспечения нужного давления наддува воздушной смеси во всех рабочих режимах двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Остается только сказать, что споры относительно того, что лучше выбрать рядовому автолюбителю в качестве силовой установки в свой автомобиль, бензин или дизель, не утихают до сих пор. Преимущества и недостатки есть у обоих типов двигателя и выбирать необходимо, исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.

Источник

Какой самый надежный дизельный двигатель для легковых автомобилей

В нынешнее время многие из автолюбителей отдают предпочтение именно дизельным двигателям. Консалтинговое агентство J.D. PowerAsiaPacific проводило исследование. По его результатам четверть всех новых автомобилей выпускается с дизельными моторами. И это еще не все, имеется тенденция к увеличению этой цифры.

Еще в 2000-х с дизельком ездил лишь один из 10 автомобилей. А в будущем, опираясь на мнение экспертов, эта цифра будет расти ежегодно на 1–2%. Причин для этого много: постоянно возрастающая цена на топливо и ужесточенный контроль экологических норм. Еще один плюс — возможность заправки биодизелем, который в свете сокращения запасов нефти является все более актуальным.

Плюсы и минусы дизельного двигателя

Давайте выделим, чем дизельный двигатель лучше своих бензиновых товарищей:

Коль назвали преимущества, то нужно сказать и о недостатках.

Большинство россиян, услышав слово дизель, вспоминают запах солярки в автобусе, а также джинсы и часы одноименного бренда. В Европе это слово ассоциируется с фамилией немецкого изобретателя. И оно является символом надежного, недорого автомобиля.

В нашей стране он не так популярен, наверное, из-за климата. И в последние годы о двигателях «миллионниках», которыми так славились 90-е годы, практически ничего не слышно. Скорее всего, это связано с тем, что большим корпорациям стало попросту невыгодно выпускать надежные, долгоживущие двигатели.

Любой рейтинг, где нет числового замысла, показывает лишь субъективное мнение автора. Приведенный ниже рейтинг — это лишь попытка систематизации данных.

Лучшие дизельные двигатели: рейтинг

Изучив рейтинги крупных автосалонов мира, можно прийти к выводу, что лучшие дизельные движки легковых авто это уже не уменьшенные копии агрегатов грузовиков, а полноценный продукт. Чего только стоит прочный двигатель 1.9 TDI от всем известного концерна Volkswagen.

В нынешнее время, по мнению экспертов, он считается наиболее сбалансированным и по мощности, и по динамике.

Он выходит в различных модификациях, не конфликтует с местным топливом, а в хороших руках пробегает около 500 тысяч километров. Конечно, многое зависит от правильного техобслуживания и условий эксплуатации, но все равно данная модель заслуживает внимания.

Не обойдем внимание и новенькие авто серии Passat. На них сейчас устанавливают движки комплектации BlueMotion. Инженеры потрудились на славу, им удалось уменьшить расход топлива притом что мощность не изменилась и варьируется от 90 до 120 (л. с.).

Теперь он тратит всего лишь 3.3 л. на 100 км. Этого они добились благодаря обновлению турбины и поднятию давления в камерах сгорания. А еще они стали намного меньше загрязнять окружающую среду, что в условиях нынешнего времени немаловажно.

Также не можем обойти своим внимание моторы фирмы Mercedes и Nissan — это двигатели самые надежные, чуть ниже в нашем рейтинге расположим моторы Subaru. Но хорошие дизели есть не только у японцев и немцев, к примеру, у американцев есть неплохой мотор от компании Ford. На следующую ступень поставим Opel. На этом и остановимся, поскольку на движки рено слишком много жалоб, а двигатели ВАЗ заслуживают отдельного разговора о них.

Самые надежные дизельные двигатели

Лучшие дизельные двигатели легковых автомобилей производят Япония, Германия и Америка. Самые надёжные двигатели в мире считаются:

Вторичный рынок дизелей

Надежные дизельные автомобили на вторичном рынке можно найти сегодня, и они в прекрасном состоянии. Знакомые всем Mitsubishi Pajero Sport и Toyota Land Cruiser Prado, которые обладают высокими техническими характеристиками. К лучшим можно также отнести: Renault Duster, Hyundai Santa Fe, Kia Sorento Prime, Volkswagen Touareg. Но, всё же лидером качества остаётся Toyota.

Самый надежный двигатель в мире, по мнению экспертов, автомобилистов и авторитетных изданий остаётся Toyota 2AR-FE, который выхаживает без капитального ремонта почти 1 млн. км.

Что может послужить причиной поломки двигателя

Как и все в нашем мире, надежность дизельного мотора — это относительное понятие. Стоит отметить, турбинно-дизельные двигатели не такие надежные, как атмосферные, потому что турбина имеет свойство часто ломаться. Очень много факторов, влияющих на работу помимо сборки. Один и тот же двигатель внутреннего сгорания в разных условиях будет вести себя по-разному.

Читайте также:  Shift 2 unleashed тюнинг авто

Как упоминалось выше, дизельные моторы очень зависят от качества топлива. Солярка сомнительного качества может знатно потрепать ваш движок уже после первой же заправки. Суть в том, что устаревшие советские моторы с легкостью справляются с таким топливом, а новым автополомка гарантируется. Особенно если каким-либо образом в топливе окажется немного воды.

Это связано с возникновением серной кислоты, которая негативно влияет на все детали автомобиля. Она возникает в результате реакции серы с водой, катализатором которой служит большая температура в двигателях внутреннего сгорания.

Хотя даже и без отсутствия воды превышенное содержание серы значительно сокращает срок службы масла. За счет попадания в него картерных газов. А также сера быстро испортит ваш сажевый фильтр. Следует запомнить, что если вы сомневаетесь в топливе, то для уверенности в работе автомобиля, масло придется менять в два раза чаще.

При соблюдении простых правил, даже не самый удачный мотор прослужит вам верой и правдой долгий срок. Нужно пользоваться только качественным моторным маслом, по возможности одной и той же торговой марки, замену делать в срок, и, конечно же, не перегревать ваш агрегат — не позволяйте мотору работать на повышенных нагрузках.

«Вечные» двигатели

Вернемся к уже упомянутым выше легендарным моторам-миллионникам. Бытует мнение, что раньше были движки, которые могли гонять до 1 миллиона километров, и это по тем дорогам, без капитального ремонта. Одним из таких был Мерседес-Бенц модели M102. Он пришел на замену М115. М102 стал легче, но в то же время мощнее.

Этого он добился за счет более тонких стен, что позволило опустить коленвал ниже. Цилиндрические головки выполнялись в перекрестной форме, на которой находятся подвесные V-образные клапаны, привод работает через центральное коромысло распределяющего вала.

Сам движок начали выпускать в 80-х годах прошлого столетия в двух сборках. Обе конфигурации устанавливали в семействе автомобилей W123.

Через 4 года появилось новое семейство — W124 и двигатель был усовершенствован. Гидроопоры заменили резиновые. На нем был установлен датчик давления масла, поликлиновый ремень, коленчатый вал и облегченные шатуны, также был заменен масляный фильтр.

Карбюраторный вариант стал последним в истории марки.

Также стоит упомянуть дизельный 2,5 л движок от тойоты. Этот двигатель считался очень хорошим и мог отбегать свой миллион. Но конечно же, с капитальным ремонтом, потому что цилиндры изнашиваются намного быстрее. Срок жизни цилиндров приблизительно 300— 400 тыс. км.

Что касается компании Рено, её моторы не характеризуются высокой надежностью — это дизели 1,5 л, 1,9 л и 2,2 л. С ними часто возникают проблемы. При нагрузках начинает стучать коленчатый вал, а когда то же самое начинает происходить и с шатунными вкладышами — это однозначно капремонт. Пробежать этот дизелек от Рено много не сможет, и капремонт придется делать уже через 130–150 тысяч километров.

Самый большой и самый маленький двигатели

Так же интересно, какой дизельный двигатель является самым лучшим? На сегодняшний день Wartsila-Sulzer RTA96 — самый мощный дизельный двигатель. Его размер сравним с трехэтажным домом.

Этот двухтактный двигатель весит 2300 тонн. Имеет две модификации — 6 и 14-цилиндровый и 108920 лошадиных сил. Этот двигатель предназначен для больших торговых судов. Последний вариант двигателя будет сжигать 6280 литров топлива в час.

А самый маленький дизельный двигатель поместится на одном пальце. В ближайшем будущем в Европе и США на подходе микроскопические двигатели, которые будут подпитываться углеводородным топливом и приводиться в движение крошечным генератором.

Вывод

С написанного выше, мы можем видеть, что проблем хватает. Понять автомобилиста, не желающего рисковать ради экономии, вполне можно. Но при грамотной эксплуатации мотор проработает очень долго.

Известны случаи, когда такие моторы служили по 1–1,2 млн км даже на топливе невысокого качества.

То есть, если вам нужен автомобиль, рассчитанный на долгий срок работы, то стоит хорошенько подумать про дизельный вариант. Также не забываем про экономичность. Каждые 100 километров дадут вам коло 30% экономии в топливе, что вполне оправдывает более высокую стоимость легковых автомобилей.

Источник

Переживут владельца: 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

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

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.

Читайте также:  Установить гбо на легковой автомобиль

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.

Источник

Дизельный двигатель

В последнее десятилетие дизельные технологии развиваются впечатляющими темпами. Модификации легковых авто с дизельными моторами составляют половину новых автомобилей, продаваемых в Европе. Густой черный дым из выхлопной трубы, громкое тарахтение и неприятный запах остались далеко в прошлом. Дизельные моторы сегодня – это не только экономичность, но также высокая мощность и достойные динамические характеристики.

Современный дизель стал тихим и экологически чистым. Как же удалось этому типу ДВС соответствовать постоянно ужесточающимся нормам токсичности и при этом не только не проигрывать в тяговитости и экономичности, но и улучшать эти показатели? Рассмотрим все по порядку…

Принцип работы

На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового – те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте.

В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.

Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре – отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля.

Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.

Конструкция

Особенности

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.

Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском.

Системы питания

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.

Читайте также:  Трудовой процесс водителя автомобиля

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 топливо – воздушной 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 топливо-воздушной 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. Ну, а о точности дозирования механической системы впрыска даже и говорить не приходится.

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 головке 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 могуть 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 милиграмма, 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, 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.

Турбодизель

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы является турбонаддув двигателя. 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. Наддув 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.

Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Расскажем обо всем понемногу