Двигатель внутреннего сгорания дизель: Дизельный двигатель: особенности, преимущества, функции

Дизельный двигатель: особенности, преимущества, функции

Современные автолюбители обладают большими запросами к технической комплектации транспортного средства. Наряду с экономичностью и долгим сроком эксплуатации сегодня их интересует и наличие дизельного двигателя. Не секрет, что в последние годы на смену привычным бензиновым моторам пришли усовершенствованные дизельные приборы. Но что же представляет из себя дизельный двигатель, какие отличительные особенности и виды он имеет? Об этом мы и поговорим детальнее в данном материале.

Дизельный двигатель – это мотор внутреннего сгорания, который работает в режиме самостоятельного воспламенения при контакте со средой. Первый дизель появился на свет еще в 1897 году. Тогда процесс его функционирования зависел от применения на практике большого количества сжатого воздуха. В отличие от своего предшественника современный агрегат представляет собой компактный прибор, оказывающий влияние на многие показатели работы автомобиля. От качества и вида выбранного вами прибора зависит как мощность машины, так и ее потенциальный ресурс.

 

Виды современных двигателей: HDI, TDI и SDI моторы

 

Дизельные двигатели классифицируются по нескольким признакам. Для начала разберем, что означает аббревиатура в их названиях:

1. Дизельный двигатель HDI – это собственная разработка крупной автомобильной компанией Peugeot, которая была запатентована еще несколько лет назад. Суть данной технологии сводится к минимизации затрат на техническое обслуживание транспортного средства. Владелец такого мотора может не опасаться возникновения неполадок и проверять состояние своего мотора один раз за 25000-35000 километров пробега. Также при наличии двигателя HDI автолюбитель может не беспокоиться о замене ремней ГРМ. Мотор в состоянии работать даже на холостых оборотах. Сегодня двигатели данной марки пользуются небывалым спросом на рынках многих европейских стран.
2. Дизельный двигатель TDI – устройство, которое впервые было разработано и внедрено на территории всемирно известного концерна Volkswagen.
   Двигатель изготовлен с учетом механизма равномерного впрыска и системы турбунаддува. Такие показатели позволяют машине достичь еще большей мощности, имея достаточно высокий коэффициент воздействия. Главной особенностью работы мотора является экологичность и полная чистота выхлопа. Изделия легки в ежедневной эксплуатации: они могут работать в различных климатических условиях.
3. Дизельный двигатель SDI считается наиболее экономичным вариантом. Современные системы common rail работают по тому же принципу. Они управляются блоком электронного управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как Fiat разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для разработки массового продукта. Это оказалось большим просчетом Fiat, поскольку новая технология стала очень выгодна, но в то время итальянский концерн не имел финансовых ресурсов для завершения работ. Тем не менее, итальянцы первые применили систему common rail в 1997 году на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI
   

 

Виды дизельных двигателей: особенности конструкции камеры сгорания

 

Также дизельный двигатель можно классифицировать в зависимости от того, какую комплектацию имеет камера внутреннего сгорания. К первому типу можно отнести двигатели, которые имеют совместную камеру. В них приятно заливать топливо через небольшой резервуар, расположенный возле поршня. На сегодняшний день они подверглись процессу усовершенствования за счет открытия двухступенчатого впрыска и внедрения электронного управления работой. Сейчас моторы с одной камерой могут функционировать с мощностью в 4500 и более оборотов в одну минуту.

Второй вид включает такое понятие, как вихрекамерные дизельные двигатели. Они встречаются в комплектации легковых авто, а их особенность заключается в наличии разделенной на несколько частей камеры сгорания. В данном случае процесс подачи топлива разнится. Сначала он поступает во вспомогательную камеру, а потом – в цилиндр.

И, наконец, последний вид двигателей – это предкамерные устройства. Их популярность довольно низка из-за наличия форкамеры – прибора, который соединяет цилиндры с каналами.

 

Виды двигателей: необходимость использования насосов

 

После разработки первого насоса, работающего на топливе, специалисты ввели в обиход еще одну классификацию. Исходя из нее, дизельный двигатель бывает двух типов: тот, который использует насосный механизм (ТНВД), и тот, который использует аккумуляторный механизм. Первый вид агрегатов работает за счет соединения отдельно взятой секции насоса с одной форсункой. Второй предполагает отсутствие соединения, как такового. В этом случае топливо передается благодаря насосу во встроенный аккумуляторный блок, который затем обеспечивает полную наполняемость форсунок.

Двигатели (двигатели внутреннего сгорания – ДВС, дизели ЧТЗ)

Первый трактор С-60 был оснащен карбюраторным низкооборотным двигателем. Для трактора С-65 был сконструирован и освоен в производстве четырехцилиндровый дизельный двигатель М-17 с предкамерным смесеобразованием. Послевоенный трактор С-80 оснащался двигателем КДМ-46, также имеющим предкамерное смесеобразование, с увеличенной частотой вращения коленчатого вала. В последующем, начиная с двигателя Д-108, на тракторных дизелях применяется непосредственный впрыск топлива с камерой сгорания в поршне (типа ЦНИДИ), а начиная с двигателя Д-130, дизели оснащаются турбонаддувом. На дизелях Д-180 тракторов семейства Т10 применяется охлаждение наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры. Расширение работ по малогабаритным тракторам потребовало создание дизелей для этого типа машин, на первые образцы которых устанавливались карбюраторные двигатели. Для трактора «Уралец», а также др. малогабаритных машин создан двухцилиндровый двигатель В2Ч 8,2/7,8 мощностью 12–16 л. с. Разработаны 2-, 4- и 6-цилиндровые двигатели жидкостного охлаждения. Работы ЧТЗ по дизелям для спецтехники начаты в 1941, когда здесь было организовано серийное производство дизелей типа В2. За время Великой Отечественной войны завод изготовил более 48000 дизелей типа В2, которые устанавливались на танки, самоходные артиллерийские установки и другие боевые машины, выпускавшиеся ЧТЗ и другими заводами. На ЧТЗ создано свыше 100 модификаций двигателей типа В2, используемых для оборонной и народнохозяйственной техники. Наряду с совершенствованием двигателей В2 создано семейство дизелей типа 2В мощностью до 1500 л.с. Новое семейство двигателей серии Т имеет в 1,5 раза большую частоту вращения коленчатого вала, нежели их предшественники. Диапазон мощности двигателей серии Т от 100 до 700 л.с. Наиболее массовыми двигателями ЧТЗ являются: Д-180 (с 2001). Четырехтактный дизель с турбонаддувом и камерой сгорания типа ЦНИДИ, многотопливный. Мощность – 180 л. с. Удельный расход топлива – 160 г/л. с.*ч. Топливо – дизельное, газовый конденсат, керосин. Пусковой четырехтактный бензиновый двигатель П-23У или электростартер. Устанавливается на трактор Т-10 и его модификации. В-92С2 (с 2001). Четырехтактный, V-образный дизель с непосредственным впрыском топлива, многотопливный, с турбо наддувом, мощность – 1000 л.с., удельный расход топлива – 156 г/л.с.*ч, топливо – дизельное, керосин, бензин, пуск – воздушный, турбокомпрессор с радиальной турбиной. Устанавливается в танк Т-90С, инженерные машины. 2В-06-2 (с 1990). Четырехтактный, оппозитный дизель с непосредственным впрыском топлива, многотопливный, с турбо наддувом, мощность – 455 л.с., удельный расход топлива – 160 г/л.с.*ч, топливо – дизельное, керосин, бензин, пуск – воздушный, стартерный, турбокомпрессоры – ТКР-11. Устанавливается в боевую машину десанта БМД-3, бронетраспортеры и др. машины. Среди разработчиков большинство выпускники АТ-факультета, в т.ч.: гл. конструкторы СКБД «Трансдизель». В. И. Гордеев, В. С. Мурзин; гл. конструктор по тракторным моторам В. Д. Лукин и др. Лит.ДВС / Б. А. Шароглазов, М. Ф. Фарафонтов, В. В. Клементьев. – Издание ЮУрГУ, 2006 / Учебник по курсу «Теория, моделирование и расчет процессов». Книга вышла под ред. д.т.н., проф. Б. А. Шароглазова и допущена УМО по образованию в обл. энергетики и электротехники в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по направлению 651200 – «Энергомашиностроение», специальности 101200 – «ДВС». Учебник включен в программу курса «Теория рабочего процесса и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». Рассматриваются методы моделирования и расчета процессов, составляющих рабочий цикл поршневой тепловой машины (ДВС). Приводятся методы определения индикаторных и эффективных показателей рабочего цикла, а также основных конструктивных параметров. Использован научно-техн. материал, который был получен в течение многолетних исследований процессов в лабораториях кафедры «ДВС» под рук. И. И. Вибе, Б. А. Шароглазова и М. Ф. Фарафонтова.

Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы — требования к двигателю внутреннего сгорания (ДВС)

• Вы здесь: 
• декабря /
• воздух /
• АНПМС /
• дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы /
• Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы — требования к двигателю внутреннего сгорания (ДВС)
• Поправки к нормам выбросов для поршневых двигателей внутреннего сгорания (PDF)
• Новое определение сельской Аляски (PDF)
• Сводка дат и федеральных правил по стационарным двигателям внутреннего сгорания для сельских и городских районов Аляски как для крупных, так и для территориальных источников (PDF)

Стационарные двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (CI) для городских районов Аляски:

• Владельцы и операторы стационарных двигателей CI с рабочим объемом менее 30 литров на цилиндр, подпадающих под действие стандарта New Source Performance Standard (NSPS), должны приобретать топливо, соответствующее требованиям. 40 CFR 80.510(b) для внедорожного дизельного топлива, для которого требуется максимальное содержание серы 15 частей на миллион.
• Владельцы и операторы стационарных двигателей CI с рабочим объемом 30 литров на цилиндр или более должны начать использовать серы с содержанием серы 1000 частей на миллион с 1 июня 2012 года.

Городские районы Аляски должны следовать Стандартам производительности новых источников (NSPS) для стационарных двигателей, как это требуется для остальных 48 штатов, хотя некоторые положения были предоставлены отдаленным районам Аляски.

Стационарные двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (CI) для сельских районов Аляски:

В первоначальном NSPS EPA согласилось отложить введение требований по сере для дизельного топлива, предназначенного для стационарных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в отдаленных районах Аляски, недоступных для Федеральной системы автомобильных дорог помощи, до 1 декабря 2010 г. , с Стационарные двигатели CI 2011 модельного года и более поздние, работавшие в сельской местности Аляски до 1 декабря 2010 г. Модели 2011 г. и более поздних моделей должны были соответствовать требованиям по содержанию серы 15 ppm для дизельного топлива.

В первоначальных окончательных правилах EPA разрешил штату Аляска представить альтернативный план выполнения требований для коммунальных предприятий электроснабжения, расположенных в отдаленных районах Аляски, недоступных для FAHS. Штату Аляска было предоставлено продление для предоставления альтернативного плана. 31 октября 2008 г. штат Аляска подал запрос на внесение нескольких изменений в NSPS, касающихся двигателей, расположенных в отдаленных районах.

Штат Аляска потребовал:

• разрешить применение требований владельца/оператора NSPS только к двигателям 2011 модельного года и позже;
• сохранить крайний срок 1 декабря 2010 г. для перехода регулируемых двигателей на ULSD;
• разрешает дальнейшее использование судовых дизельных двигателей с одноконтурной водяной рубашкой в ​​основных силовых установках;
• снять ограничения на использование топлива, смешанного с отработанным смазочным маслом, которое не соответствует топливным требованиям 40 CFR, часть 60, подраздел III;
• рассматривает требования к конструкции контроля выбросов, необходимые для соответствия новым стандартам выбросов NSPS в отношении усовершенствованной последующей обработки выбросов выхлопных газов.

EPA , признавая обстоятельства на удаленной Аляске, обнародовал несколько поправок для двигателей, используемых на удаленной Аляске для небольших объектов (местные источники).

Законодательство EPA :

• освободило все двигатели до 2014 модельного года от требований по содержанию серы в дизельном топливе;
• разрешил владельцам и операторам стационарных двигателей CI, расположенных в отдаленных районах Аляски, использовать двигатели, сертифицированные по стандартам судовых двигателей, а не по стандартам наземных внедорожных двигателей; и
• сняты требования по использованию устройств доочистки NOx, в частности, СКВ, для двигателей, эксплуатируемых на удаленной Аляске;
• сняты требования по использованию устройств доочистки БДМ до 2014 модельного года;
• и допускала смешивание отработанного смазочного масла в объеме до 1,75% от общего количества топлива, при содержании серы в отработанном топливе менее 200 ppm и отработанном смазочном масле «on-spec», т. е. — уровни спецификации и свойства 40 CFR 279.11.

↑

Указывает на внешний сайт.

Cummins представляет стратегию двигателей внутреннего сгорания, не зависящих от топлива

Путь к цели с нулевым уровнем выбросов в грузовых автомобилях временный и основан на вариантах, которые подходят для определенных рабочих циклов парка. Имея это в виду, Cummins расширяет свои платформы силовых агрегатов и предоставляет OEM-производителям грузовиков и конечным пользователям автопарка доступ к ряду типов топлива с низким содержанием углерода.

Являясь первыми в отрасли «унифицированными, независимыми от топлива» двигателями, платформы Cummins будут использовать блоки двигателей и основные компоненты, имеющие общую архитектуру. Новый подход к проектированию Cummins будет применяться во всех портфелях двигателей компании B, L и X-Series, которые будут доступны для чистого дизельного топлива, природного газа и водорода.

«Мы с самого начала разрабатываем эти продукты, чтобы удовлетворить все потребности в топливе, которые нам понадобятся в будущем», — сказал Джонатон Уайт, вице-президент Cummins по проектированию двигателей, во время пресс-конференции 14 февраля. «Для нас это уникальная ситуация. В прошлом мы адаптировали дизельные продукты для работы на природном газе. В этом случае мы с самого начала проектируем все эти платформы, чтобы они могли работать на дизельном топливе, природном газе, в некоторых случаях бензине, а в будущем — на водородном топливе».

См. также: Cummins приобретает Jacobs Vehicle Systems за 325 млн долл. США

Эти новые платформы, не зависящие от топлива, будут оснащены рядом версий двигателей, которые являются производными от общего базового двигателя, что означает, что они имеют высокую степень унификации деталей. . Под прокладкой головки каждого двигателя будут в основном аналогичные компоненты. Над прокладкой головки будут разные компоненты для разных видов топлива. Каждая версия двигателя будет работать на отдельном топливе.

Бретт Мерритт, вице-президент Cummins по дорожному бизнесу, отметил, что эти технологии нельзя будет модернизировать, и существующие продукты останутся на рынке.

«Хотя я думаю, что есть некоторые области цифровых предложений, которые будут доступны с точки зрения ретроспективы наших текущих предложений, мы ожидаем, что это действительно будет новое семейство двигателей», — сообщил Мерритт. «Ключ в том, что мы проектируем это заранее, поэтому вместо того, чтобы модернизировать двигатели, которые затрагивают эти другие области топлива с точки зрения сгорания, мы проектируем это с самого начала. Мы считаем, что есть огромные преимущества с точки зрения производительности, которые не применимы к другим нашим двигателям».

Продукты начнут выпускаться — хотя не все они будут доступны одновременно — в 2024 году, отметила Эми Бергер, вице-президент Cummins по шоссейным дорогам Северной Америки.

«Мы тесно сотрудничаем со всеми OEM-производителями, чтобы обеспечить их широкую доступность», — сказала она. «Сроки также зависят от того, какая платформа».

Например, рассматривая платформу серии B, Cummins сначала планирует запустить бензиновую трансмиссию, а затем поэтапно запустить другие типы топлива, сказал Бургер. В 2024 году первоначальный продукт, который Cummins запускает, — это бензиновая версия двигателя B6.7, которая имеет некоторое сходство с европейским продуктом, над которым Cummins работала в течение многих лет, добавил Уайт. Пропан также будет вариантом топлива в предложении B6.7.

«Это портфолио платформ с точки зрения общности и возможностей, которые мы планируем предоставить клиентам», — сказал Уайт. «Каждая трансмиссия должна быть сертифицирована в зависимости от топлива, которое будет использоваться, и автомобиля, на котором она будет установлена. Отдельный двигатель не может быть переоборудован; это должно быть указано в точке продажи и установки для работы на этом топливе».

По данным Cummins, 80% унифицированных деталей на всех платформах обеспечивают аналогичные размеры двигателя, диагностику и интервалы обслуживания. Эти общие черты призваны упростить OEM-производителям интеграцию различных типов топлива в одно и то же шасси грузовых автомобилей, тем самым сводя к минимуму затраты на обучение техников и переоснащение сервисных центров.

«Нулевой пункт назначения»

Эти новые продукты являются важным элементом стратегии Cummins, направленной на дальнейшее снижение выбросов парниковых газов (ПГ) и воздействия ее продуктов на качество воздуха и достижение нулевого уровня выбросов к 2050 году. Это обязательство требует внесения изменений в Продукция Cummins и источники энергии, питающие ее.

Две из целей компании в области экологической устойчивости на 2030 год включают сокращение выбросов парниковых газов в течение всего срока службы от новых продаваемых продуктов на 25% и партнерство с клиентами для сокращения выбросов парниковых газов от продуктов в полевых условиях на 55 миллионов метрических тонн.

См. также: Какой источник топлива будет доминировать в грузоперевозках в 2030 году?

«Cummins заявила, что к 2050 году мы станем нейтральными в отношении выбросов углерода», — сказал Шрикант Падманабхан, президент подразделения двигателей. «Между сейчас и потом, я вижу, есть три разных этапа: первое десятилетие — между настоящим и 2030 годом, а затем с 2030 по 2040 год и с 2040 по 2050 год.

должен стать лучше с точки зрения экологичности, а также того факта, что нам нужны разные технологии для аккумуляторных батарей и топливных элементов», — добавил он. «Мы думаем, что в течение следующих 40 лет или около того двигатели внутреннего сгорания по-прежнему будут быть там в качестве переходной технологии, прежде чем мы доберемся до конечного нуля».0033

Когда Падманабхана спросили о плюсах и минусах сравнения предложений водородных двигателей внутреннего сгорания с силовыми агрегатами на водородных топливных элементах, он сказал, что это всего лишь вопрос времени.

«Водородный ДВС, по крайней мере, в течение следующих 15 лет или около того, будет хорошей переходной технологией», — подчеркнул он. «Те же резервуары для природного газа, которые мы используем, будут теми же резервуарами, которые мы используем для водородного двигателя внутреннего сгорания. Это значительно облегчает флотилиям замену и делает то, что им нужно».

Выбор типов топлива

На пути к нулевой цели компания Cummins выбрала переходные типы топлива, которые, по ее мнению, наиболее подходят для грузовых перевозок.

«Легче всего говорить о том, как мы выбрали водород», — сказал Падманабхан. «Когда вы думаете о водороде, в конечном итоге он пойдет на топливные элементы, а это означает, что вам нужно создать инфраструктуру, которая требуется для водорода. Мы думаем о нагрузках и рабочих циклах, а также о том, что нам будет очень сложно перейти на дальнобойный тяжелый транспорт на электрическую батарею, а это означает, что он будет электрическим на топливных элементах. Итак, мы задались вопросом: «Какая переходная технология нужна нам сегодня, чтобы помочь нам перейти к топливным элементам?» Вот как мы выбрали».

Что касается природного газа, компания Cummins недавно выпустила на рынок Северной Америки свой 15-литровый газовый двигатель для магистральных перевозок. Cummins также предлагает свой двигатель X12 2021 года, предназначенный для рынка средней грузоподъемности.

«Мы работаем с бензином более 20 лет, — сказал Падманабхан. «И это всегда был вариант курицы или яйца [сценарий]. Когда появились нормативные требования CARB, на самом деле казалось, что нет другого продукта, который соответствовал бы требованиям, предъявляемым к Калифорнии».

В целом, отметил Падманабхан, эти предложения внутреннего сгорания на дизельном, природном газе и водороде станут набором технологий, которые в конечном итоге попадут в электрические силовые агрегаты на батареях и топливных элементах.

«Там, где технология готова и общая стоимость владения высока, мы должны пойти и сделать это раньше с точки зрения электрического аккумулятора», — сказал Падманабхан.

Инфраструктура является еще одной важной частью головоломки, и поскольку правительства помогают с инфраструктурой, связанной с зарядкой, это заставит отрасль переходить на батареи и топливные элементы, отметил Падманабхан.