Дизель мотор: Дизельные двигатели — цена на 150 моделей от 3,5 до 30 лс

Содержание

Судовой дизельный двигатель — Оборудование, услуги, материалы

Каждый год огромные контейнерные суда, совершают более 100 000 рейсов в мировом океане, перевозя всевозможные грузы — от бананов до мотоциклов. Но чтобы привезти в движение такой огромный корабль, необходим столь же грандиозный двигатель, а именно судовой дизельный двигатель.

В городе Киль, расположенным в Германии, производится строительство нового грузового судна. Огромный корабль длиной свыше 210 м и весом 34 000 т будет ходить по морям и океанам в течение 30 лет.

Но пока он не может отправиться в плавание, так как у него нет мотора. Его мотор производится на другом заводе, который может быть за 1500 км отсюда.

Этот гигант более 10 м в длину, 6 метром в высоту и весом в 640 т. Этот механизм размеров с дом. С виду он поход на огромный автомобильный мотор. Но только с виду, потому что когда этот двигатель будет собран, его мощность составит 29 000 лошадиных сил. Сборка такого мотора — это 50 000 часов напряженной работы. 400 человек трудятся, завинчивают болты и сваривают швы.

Они торопятся, чтобы успеть в срок. В отличие от мотора обычного автомобиля с 4 цилиндрами и объемом 1.5 литра, у этого монстра 7 цилиндров, а объем — 7500 литров. С таким характеристиками о расходах над топливом лучше и не думать.

Сначала надо сделать все детали, а их немного, немало — 10000. Жизнь большинства его основных компонентов начинается в зале патентной документации.

Первый этап — изготовление точных деревянных копий каждой детали. Затем эти формы передают в литейный цех, где детали отливают из расплавленного металла при температуре 1350 градусов. В каждой такой емкости — 5 т расплавленного металла. Поэтому близко лучше не подходить. По этой самой причине все рабочие используют огнеупорную рабочую одежду.

По деревянным моделям отливаются только самые большие детали. Остальные вырезаются из листового металла на компьютеризованных станках или вручную.

Затем детали свариваются в отдельные крупные узлы. Каждая деталь изготавливается прецизионно: в отличие от обычного бензинового мотора, в котором топливо поджигается свечой зажигания, дизель воспламеняется под действием давления в цилиндре. Пои таких размерах двигателя это означает, что его части подвергаются огромным нагрузкам. Когда большие узлы собраны, можно планировать дальнейшую работу.

Как и при строительстве дома, сборка двигателя идет снизу вверх, так что первая деталь, которую собирают на полу, фундаментная рама.

Одна из проблем заключается в том, что для манипуляции из проблем такого размера нужны мощные механизмы. На фабрике есть 60 125-тонных кранов, управляющиеся дистанционно. Они строят сеть направляющих. Когда фундаментная рама собрана, можно устанавливать огромный коленвал, который должен приводить в движение огромные, 72 см поршни. Затем аккуратно опускают и закрепляют прокладку двигателя весом 65 000 кг. Вся сборка занимает более 55 дней, но одна небольшая задержка может сорвать тщательно спланированный график.

Поэтому все рабочие находятся в постоянном напряжении.

Наконец после 55 000 часов работы можно впервые запустить двигатель. На строй площадке все затаили дыхание Строители ждут, когда раздастся рев мотора мощностью 30 000 лошадиных сил.

Если все в полном порядке, то двигатель стоимостью 6 млн долларов собран точно в срок.

Но не все сложности позади. Эту гору металла весом 640 тонн надо каким-то образом вывести с завода доставить на другой завод, где идет производство самого судна. В этом процессе задействованы мощнейшие подъемные краны и прочные морские тросы. Тросы натягиваются, мотор медленно отрывается от пола и движется из цеха к кораблю, которая пройдя по морю 6 000 км доставит его в Киль.

Когда мотор наконец опустят на палубу, его закрепляют После этого двигатель доставляют к месту назначения и начинается самое сложное — надо поднять огромный двигатель с палубы корабля, который его доставил и перенести на палубу, стоящего на готове судна. Эту операцию выполняет кран грузоподъемностью 900 т и 12 человек. Двигатель надо переместить на расстояние чуть больше, чем его собственные габариты и опустить на 12 м в машинное отделение, где он должен встать точно по оси с гребным валом. Это делается медленно и осторожно.

Подъемные механизмы работают на пределе — одно неверное движение грозит катастрофой. Наконец через несколько часов мотор медленно опускают на монтажную стойку и надежно закрепляю. Еще несколько дней и он будет окончательно подключен, подсоединен к гребному валу и будет вращать 7-и метровый кабельный винт.

В ближайшие 30 лет судно будет курсировать по океану по 6000 часов в год, сжигая за час почти 1500 литров дизельного топлива. Но без этого огромного мотора судно не сможет отойти от берега и привезти на рынок товаром и услуг необходимую продукцию.

Как работает дизельный двигатель автомобиля

Согласно сложившимся представлениям, дизельные двигатели производят много шума, неприятно пахнут и не дают нужной мощности. Считается, что они пригодны лишь для грузовых автомобилей, фургонов и такси. Возможно, в 1980-х гг. все было так, однако с тех пор ситуация в корне поменялась. Дизельные двигатели и органы управления системами впрыска топлива стали гораздо более совершенными. В 1985г. в Великобритании было продано почти 65 000 автомобилей с дизельными двигателями (примерно 3,5% от общего количества проданных автомобилей). Для сравнения, в 1985г. было продано всего 5380. (данные, вероятно, для рынка США).

Основные части дизельного двигателя должны быть прочнее, чем части двигателя, работающего на бензине.

Зажигание. Для зажигания не требуются искры, т.к. смесь воспламеняется под действием компрессии.

Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.

Многие дизельные двигатели были созданы на основе бензиновых двигателей, однако их основные детали обладают повышенной прочностью и способны выдерживать высокое давление.

Топливо попадает в двигатель за счет нагнетательного насоса с дозатором, который обычно прикреплен к боку блока цилиндров.   В системе не используется электрическое зажигание.

Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми является снижение эксплуатационных расходов. Дизельные двигатели обладают большей эффективностью за счет сильной компрессии и низкой стоимости топлива. Разумеется, цены на дизель могут варьироваться, поэтому автомобиль с дизельным двигателем обойдется вам дорого, если вы живете в регионе с высокими ценами на дизельное топливо. Кроме того, таким автомобилям реже требуется техобслуживание, однако замена масла для них организуется чаще, чем для автомобилей, которые работают на бензине.

Повышение мощности

Основным недостатком дизельных двигателей является их малая мощность по сравнению с бензиновыми двигателями равного объема.

Эту проблему можно решить, просто увеличив объем двигателя, однако зачастую это приводит к значительному утяжелению автомобиля.

Некоторые производители снабжают свои двигатели турбонагнетателями, чтобы повысить их конкурентоспособность. К примеру, производством турбодизелей занимаются Rover, Mercedes, Audi и VW.

Как работают дизельные двигатели

Впуск

При движении поршня вниз по цилиндру открывается впускной клапан, впускающий воздух.

Компрессия

Когда поршень доходит до нижнего основания цилиндра, впускной клапан закрывается. Поршень поднимается, сжимая воздух.

Зажигание

Топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень доходит до верхнего основания. При этом топливо воспламеняется и снова приводит поршень в движение.

Выпуск

На обратном пути поршень открывает клапан выпуска, и отработанный газ выходит из цилиндра.

Четырехтактные дизельный и бензиновый двигатели работают по-разному, несмотря на то, что в их состав входят одинаковые компоненты. Основное отличие заключается в способе зажигания топлива и управления получаемой в результате энергией.

В двигателе, работающем на бензине, смесь воздуха и топлива зажигается от искры. В дизельном двигателе топливо воспламеняется под действием сжатого воздуха. В дизельных двигателях воздух сжимается в среднем в соотношении 1/20, в то время для бензиновых двигателей — это соотношение в среднем равно 1/9. Такое сжатие сильно нагревает воздух до температуры, достаточной для мгновенного воспламенения топлива, поэтому при использовании дизельного двигателя нет нужды в искрах или других способах зажигания.

Бензиновые двигатели поглощают очень много воздуха за один такт поршня (конкретный объем зависит от степени открытия отверстия дросселя). Дизельные двигатели всегда поглощают один и тот же объем, который зависит от скорости, при этом воздухопровод не оснащен дросселем. Его перекрывает один впускной клапан, а в двигателе отсутствует карбюратор и дисковый затвор.

Когда поршень достигает нижнего основания цилиндра, впускной клапан открывается. Под действием энергии от других поршней и импульса от махового колеса поршень отправляется к верхнему основанию цилиндра, сжимая воздух примерно в двадцать раз.

Как только поршень достигает верхнего основания, в камеру сгорания впрыскивается тщательно отмеренный объем дизельного топлива. Нагретый при сжатии воздух мгновенно воспламеняет топливо, которое расширяется при сгорании и снова отправляет поршень вниз, поворачивая коленчатый вал.

Когда поршень двигается вверх по цилиндру на такте выпуска, выпускной клапан открывается, позволяя отработанным и расширившимся газам выйти в выхлопную трубу. В конце такта выпуска цилиндр снова готов к новой порции свежего воздуха.

Конструкция дизельного двигателя

Дизельный и бензиновый двигатель состоят из одинаковых частей, которые выполняют одни и те же функции. Тем не менее, части дизельного двигателя обладают повышенной прочностью, т.к. они призваны выдерживать большую нагрузку.

Стенки блока дизельного двигателя обычно намного толще стенок блока бензинового двигателя. Они укреплены дополнительными решетками, которые блокируют импульсы. Помимо этого, блок дизельного двигателя эффективно поглощает шумы.

Поршни, шатуны, валы и крышки корпуса подшипников изготавливаются из самых прочных материалов. Головка цилиндра дизельного двигателя имеет особый вид, связанный с формой форсунок, а также формами камеры сгорания и вихрекамеры.

Впрыск

Для плавной и эффективной работы любого двигателя внутреннего сгорания требуется правильная смесь воздуха и топлива. Для дизельных двигателей эта проблема особенно актуальна, т.к. воздух и топливо подаются в разное время, смешиваясь внутри цилиндров.

Впрыск топлива в двигатель может быть прямым и непрямым. По сложившейся традиции чаще используется непрямой впрыск, т.к. он позволяет создавать вихревые потоки, которые смешивают топливо и сжатый воздух в камере сгорания.

Прямой впрыск

При прямом впрыске топливо опадает прямо в камеру сгорания, расположенную в головке поршня. Такая форма камеры не позволяет смешивать воздух с топливом и поджигать получившуюся смесь без жесткого стука, характерного для дизельных двигателей.

В двигателе с непрямым впрыском обычно присутствует небольшая спиральная вихрекамера (форкамера). Перед попаданием в камеру сгорания топливо проходит через вихрекамеру, и в нем образуются вихревые потоки, обеспечивающие лучшее смешивание с воздухом.

Недостатком такого подхода является то, что вихрекамера становится частью камеры сгорания, а значит, вся конструкция приобретает неправильную форму, вызывает проблемы при сгорании и негативно влияет на эффективность работы двигателя.

Непрямой впрыск

При непрямом впрыскивании топливо попадает в небольшую форкамеру, а оттуда — в камеру сгорания. В результате конструкция приобретает неправильную форму.

Двигатель с прямым впрыском не оборудован вихрекамерой, и топливо прямиком попадает в камеру сгорания. При проектировании камер сгорания в головке поршня инженеры должны уделять особое внимание их форме, чтобы обеспечить достаточную силу вихрей.

Запальные свечи

Чтобы разогреть головку блока цилиндров и блок цилиндров перед холодным стартом, в дизельных двигателях используются запальные свечи. Короткие и широкие свечи являются составной частью электросистемы автомобиля. При включении питания элементы в свечах очень быстро нагреваются.

Запальные свечи включаются при особом повороте колонки рулевого управления или с помощью отдельного переключателя. В последних моделях свечи выключаются автоматически, как только двигатель разогревается и разгоняется до скорости, превышающей скорость холостого хода.

Управление скоростью

В отличие от бензиновых двигателей, в дизельных двигателях отсутствует дроссель, поэтому объем потребляемого ими воздуха остается неизменным. Частота вращения двигателя определяется только объемами топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Чем больше топлива, тем больше энергии выделяется при сгорании.

Педаль газа подключена к датчику в система зажигания, а не к дросселю, как в автомобилях, которые работают на бензине.

Для остановки дизельного двигателя по-прежнему необходимо повернуть ключ зажигания. В бензиновом двигателе при этом исчезает искра, а в дизельном — отключается соленоид, отвечающий за подачу топлива в насос. После этого двигатель расходует оставшееся в нем топливо и останавливается. По факту, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые, потому что высокое давление сильно замедляет ход.

Как заводится дизельный двигатель

Дизельные двигатели, подобно бензиновым, заводятся при включении электромотора, запускающего цикл сжатия и воспламенения. Тем не менее, при низкой температуре дизельные двигатели заводятся с трудом, потому что сжатый воздух не разогревается до температуры, необходимой для воспламенения топлива.

Для решения этой проблемы производители изготавливают запальные свечи. Запальные свечи представляют собой питаемые от батареи электроотопители, которые включаются за несколько секунд до запуска двигателя.

Дизельное топливо

Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. Оно не проходит очистку, а потому представляет собой вязкую тяжелую жидкость, которая испаряется довольно медленно. Благодаря этим физическим свойствам дизельное топливо иногда называют дизельным маслом или мазутом.   В сервисных центрах и на заправках автомобили, работающие на дизельном топливе, часто называют дервами (от diesel-engined road vehicles).

В холодную погоду дизельное топливо быстро густеет или даже замерзает. Кроме того, в нем содержится небольшое количество воды, которая также может замерзнуть. Все виды топлива поглощают из атмосферы воду. Более того, она нередко проникает в подземные резервуары. Допустимое содержание воды в дизельном топливе — 0,00005-0,00006%, т.е. четверть стакана воды на 40 литров топлива.

Лед или водяная пробка может заблокировать топливопроводы и форсунки, что делает невозможной работу двигателя. Именно поэтому в холодную погоду можно увидеть водителей, которые пытаются подогреть топливопровод с помощью паяльника.

В качестве превентивной меры можно возить с собой дополнительный бак, однако современные производители уже добавляют в топливо примеси, которые позволяют использовать его при температуре выше -12-15°C.

Дизельные двигатели

Французский ученый С.  Карно в 1824 году создал основы термодинамики. В этой работе он, в числе многого другого, утверждал, что заставить тепловую машину работать наиболее экономично можно, доводя рабочее тело до температуры вспышки топлива сжатием. Фактически он сформулировал принцип, на котором работают дизельные двигатели. Оставалось только взять и сделать такой двигатель. Но этого пришлось ждать еще несколько десятков лет.

В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель получает патент на первый двигатель (показан на рисунке), работающий на сжатии воздуха до температуры вспышки. В 1987 году первый «дизель-мотор» (так немцы называют двигатель с воспламенением от сжатия) заработал и доказал свою эффективность.

По сравнению с «отто-мотором» (бензиновый двигатель со свечами зажигания) новый двигатель был более тяжелым и поначалу не внушал большого энтузиазма. Но только поначалу. Устройство дизельного двигателя первых образцов включало воздушный компрессор для впрыскивания топлива.

Сам Дизель вначале предполагал применить совсем уж экзотический вариант: угольная пыль. Смесь угольной пыли и воздуха, конечно, способна работать в двигателе, но за сколько часов абразивные частицы съедят кольца, поршни, седла и тарелки клапанов, об этом как-то не подумали. Да и саму угольную пыль получить не так просто.

Из-за тяжелого компрессора двигатель оказывалось невозможно применить на наземном транспорте. Но в работе он расходовал так мало горючего и работа его была настолько устойчивой, что отказаться от него было уже невозможно. Расчеты показывали, что от двигателя можно ожидать значительно большую мощность, если решить проблему с подачей топлива.

У инженеров возникла идея заменить компрессор плунжерным насосом. Качать топливо в жидком виде было чрезвычайно выгодно, на это уходит гораздо меньше энергии, а насос можно сделать совсем небольшим. Однако, изготовить плунжерную пару было не так просто. Дело в особой точности изготовления — расстояние между деталями составляет 2-3 микрона.

Все же дизелям нашлась работа. Впервые они были установлены на немецких подводных лодках еще при кайзере Вильгельме. (Возможно, с этим как раз связано темная история исчезновения самого изобретателя, утонувшего в Ла-Манше по дороге в Англию.)

В 1920 году Роберт Бош наконец, получает качественный плунжерный насос. В цилиндры двигателя научились подавать больше топлива. Теперь обороты дизельного двигателя и его удельная мощность, становятся достаточными для установки на автотранспорте. Вместе с насосом Бош разрабатывает и очень удачную форсунку для топлива.

Сгорание топлива в дизельном двигателе

Проще всего понять, как работает дизельный двигатель, если посмотреть на сгорание топлива в нем. В дизелях используется тяжелое топливо. Это означает, что двигатель внутреннего сгорания такого типа может работать на керосине (известном как солярка), мазуте, сырой нефти, и даже на некоторых растительных маслах.

Все эти виды топлива более калорийны, чем бензин. Так что, рабочая температура дизельного двигателя заметно выше, чем у бензинового. Но тяжелые виды топлива горят хуже, чем бензин, медленнее и трудно поджигаются.

Для их воспламенения требуется большая степень сжатия, воздушно-топливная смесь должна нагреваться до 700-800°С.

Вязкость любого из дизельных видов топлива, даже в подогретом состоянии, выше бензиновой, а распылять его необходимо до мельчайшего состояния, особенно в быстроходных дизелях. Еще экспериментальный двигатель Дизеля работал при впрыске топлива под давлением не менее 50 бар (атм), а практический двигатель требует 100-200 бар.

Однако, у тяжелых калорийных топлив есть свое преимущество перед бензином. Давление в цилиндре дизеля практически постоянно на всем такте расширения, поэтому крутящий момент у них весьма значителен и стабилен. Благодаря постоянному давлению, угол опережения зажигания также остается постоянным и регулировки не требует. Ресурс дизельного двигателя больше, чем у бензинового. Есть области, где дизель практически незаменим, например в сельскохозяйственном тракторе.

Разновидности дизельных двигателей

Принцип действия дизельного двигателя для всех из них одинаков: сначала производится сжатие свежего заряда рабочего тела (воздуха), затем впрыскивается топливо. От высокой температуры смесь воспламеняется и сгорает, поднимая давление. Под его действием поршень двигается обратно и в нижней точке выпускной клапан цилиндра открывается, выпуская отработанный газ. В основном, это углекислый газ, дизельные двигатели экологически чище бензиновых.

Камеры сгорания дизелей могут выполняться непосредственно в днище поршня — там делается выемка особой формы — или в ряде случаев используют предкамеры (или форкамеры, как это говорят на родине двигателя). Первый вариант — самый экономичный, второй считался оптимальным в прежние годы. Сейчас, когда экономичность, во многих случаях, считается решающей, от предкамерных вариантов снова отказываются.

Рабочий процесс в дизеле может протекать, как и в бензиновом двигателе, в два или четыре такта. Подавляющее большинство дизелей — четырехтактные. Двухтактные проще реверсировать, поэтому они распространены на морских судах, где применяется жесткая связь с гребным валом. Камеры сгорания в двухтактных дизелях не разделяются из-за очевидных проблем с продувкой форкамеры.

Конструкция дизельного двигателя зависит от его мощности и назначения. Наиболее мощные двигатели, применяемые на судах и некоторых электростанциях, имеют крейцкопф — устройство для снижения боковых сил на поршень. Все мощные дизели имеют сложно устроенное дно, потому, что подвергаются высокой температуре.

Часть, обращенная в цилиндр, делается стальной, а остальная часть поршня (юбка) — алюминиевой. Кроме того, в поршне сделаны канавки для системы масляного охлаждения.

Типы дизельных двигателей различаются и по расположению цилиндров. Бывает рядовое, V-образное и даже такое, при котором цилиндры располагаются с разворотом на 180 градусов. Это зависит от тех условий, которые имеются на месте установки двигателя. Например, на современном грузовике или автобусе, скорее всего, будет применен двухрядный дизель, установленный под полом кабины водителя. Как устроен дизельный двигатель, будет зависеть и от наличия наддува.

Турбонаддув дизелей

Мощность дизельного двигателя, без увеличения расхода топлива, можно повысить при помощи турбокомпрессора. Тогда можно использовать еще неплохой кусочек диаграммы цикла Карно. Эксплуатация дизельного двигателя с турбокомпрессором имеет то преимущество, что используя энергию выхлопных газов можно раскрутить турбину, и на том же валу установить другую турбину — компрессор.

Этот компрессор будет нагнетать воздух, поступающий через впускной коллектор, увеличится заряд воздуха в цилиндрах, и, таким образом, мощность двигателя заметно возрастет. (Работу таких двигателей легко узнать по характерному свисту в момент раскручивания турбины.)

Плюсы и минусы дизелей

Преимущества дизельного двигателя — это высокий и постоянный крутящий момент в сочетании с высокой экологичностью выхлопных газов (это относится, правда, только к современным двигателям). Также вне конкуренции их высокий КПД, самый высокий среди ДВС. Известны дизели (MAN) дающие свыше 50%, (что считалось «теоретическим» максимумом). Там использован максимум всех современных достижений. Экономичность достигает до 40%, если провести сравнение с бензиновыми.

Проблемы дизельных двигателей, а без них техники не бывает, заключаются в тяжелом пуске, из-за высокой степени сжатия (до 25 в современных двигателях), на автомобилях приходится ставить мощный стартер и аккумулятор. Большая точность изготовления деталей насосов высокого давления и форсунок затрудняет обслуживание.

Дизели крайне чувствительны к механическим загрязнениям топлива, для очистки которого приходится применять даже центрифугу в составе топливной аппаратуры. При равном объеме в литрах, дизельный двигатель уступает бензиновому по мощности, при равной мощности дизель тяжелее. Дизельный двигатель требует более качественных сплавов для своего изготовления и заметно дороже бензинового.

И все же, сравнивая преимущества и недостатки дизельного двигателя, можно сделать выбор в пользу дизеля. Особенно этому способствует технический прогресс в области электроники и блоков управления двигателями. Система «общая магистраль» (common rail) и электромагнитные форсунки позволяет сильно упростить ТВНД, а блок управления доводит экономию топлива до максимума, поскольку работает на любых переходных режимах и успевает все отследить.

Принцип работы дизельного двигателя – мотор в разрезе. Как работает дизельный двигатель? Как устроен дизельный двигатель

Принцип работы дизельного двигателя выглядит как самовоспламенение подающегося распыленного топлива при взаимодействии с разогретым при сжатии воздухом. В двух словах не совсем понятно, о чем идет речь, поэтому данную статью посвятим полностью дизельному двигателю.

Устройство дизельного двигателя – основные детали

Такие движки обладают как рядом преимуществ, так и рядом недостатков. К первым можно отнести: принцип его работы идеально подходит для тяжелых грузовиков; он более экономичен по сравнению с бензиновым силовым агрегатом. Недостатки: сам процесс сгорания топлива равносилен взрыву, что уже само по себе не может быть достоинством; топливная аппаратура имеет достаточно сложную конструкцию, поэтому, если она выйдет из строя, вам хорошенько придется повозиться; развиваемая скорость будет меньше, чем при работе на бензиновых моторах.

Устройство дизельного двигателя представлено следующим образом. Начинается все с впускного клапана, посредством которого воздух может попасть в рабочие цилиндры. Поршень создает необходимое давление, чтобы попадаемый воздух нагрелся до требуемой температуры, а коленчатый вал воспринимает усилие, поступающее от поршня, и преобразует его в крутящий момент. Вот вкратце так и выглядит работа дизельного двигателя.

Принцип работы дизельного двигателя – выбираем тип камеры сгорания

Области для воспламенения топлива бывают двух типов, в зависимости от вида самого . Неразделенная камера сгорания находится в поршне, топливо же в этом случае впрыскивается в надпоршневое пространство. В этом случае вы можете рассчитывать на экономичность, так как расход горючей смеси будет минимальным, однако отрицательным моментом послужит повышенный шум, особенно во время холостого хода.

В разделенных камерах сгорания подача топлива осуществляется в отдельную камеру, которая посредством специального канала связана с цилиндром. Обеспечивается отличное перемешивание топлива с воздухом, только после этого оно уже подается в рабочее пространство, что способствует более качественному сгоранию смеси. Это повышает чистоту выбросов, долговечность мотора и мощность авто.

Как работает дизельный двигатель – тактность мотора

Схема работы дизельного двигателя бывает двухтактной и четырехтактной . В первом случае работа происходит следующим образом: во время рабочего хода поршень передвигается вниз, при этом открываются выпускные отверстия в цилиндре и из него выходят выхлопные газы. В это же время (иногда чуть позже) открывают ход впускные окна, осуществляется продувка воздухом. Далее поршень начинает движение вверх, все окна закрываются, и происходит процесс сжатия воздуха. Перед тем, как поршень достиг ВМТ (высшая мертвая точка), топливо распыляется из форсунки, происходит взрыв, и весь процесс повторяется заново.

Важно знать, как работает дизельный двигатель и по четырехтактной схеме. В первый такт делается впуск воздуха, в это же время открыт и выхлопной клапан. Второй такт соответствует сжатию воздуха, чтобы он достиг необходимой температуры. На третьем такте впрыскивается горючая смесь в камеру сгорании, и в результате взаимодействия с разогретым воздухом происходит взрыв. Во время четвертого такта осуществляется вывод выхлопных газов из тела цилиндра.

Четырехтактный мотор при прочих равных параметрах имеет меньшую мощность, чем двухтактный, но обладает большим КПД и более эффективной степенью сжигания топлива.

Как устроен дизельный двигатель – современные реалии

Устройство современного дизельного двигателя оснащено компьютерным управлением подачи топлива. Эта система позволяет осуществлять впрыскивание горючей смеси в цилиндры дозированными порциями. Данный момент является весьма важным для дизельных силовых агрегатов, так как при такой подаче давление, возникающее в камере сгорания, нарастает плавно без возникновения разного рода «рывков», а это как нельзя лучше способствует мягкой и бесшумной работе силового агрегата.

Каждый водитель имеет свои соображения по поводу того, какой силовой агрегат на самом деле лучше. Одни считают, что малый объем приносит большое преимущество и дает экономию топлива. Другие полагают, что стоит покупать только бензиновый двигатель из-за его неприхотливости и универсальной эксплуатации. Третьи выбирают только объемистые дизели с турбиной для получения громадного удовольствия от прекрасной тяги. Давайте разберемся с тем, как стоит эксплуатировать дизельный силовой агрегат, который имеет ряд особенностей использования. Правильная эксплуатация может значительно продлить срок жизни агрегата и предоставить немало важных преимуществ. Если же вы пересядете с бензинового внедорожника на дизельный без смены привычек, то вашего силовому агрегату придется непросто.

Использования двигателей — это тема, которую можно обсуждать бесконечно. Основываясь на том, какие особенности поездки нарушают владельцы техники в сравнении с заводскими рекомендациями, можно очень просто подыскать целый ряд важных рекомендаций. Вопрос этот касается заправки определенного топлива и заливания масла, сервисного обслуживания, а также ремонта. Есть определенные советы по практичной эксплуатации для понижения расхода и износа дизельного двигателя. Можно также вспомнить зимнее использование дизельного двигателя, которое должно быть очень аккуратным. Учитывая все представленные категории, мы можем сформировать несколько важных советов для владельцев дизельных силовых агрегатов. Стоит только сказать, что все сказанное ниже относится к современным турбированным дизелям, которые устанавливаются на массовые легковые машины.

Заправка и обслуживание — два важнейших момента использования

В первую очередь при покупке дизельного силового агрегата нужно выбрать нормальное место заправки. Речь идет не только о качественном бренде заправочной станции, но и о качестве солярки, что не всегда совпадает. Воспользуйтесь рекомендациями специалистов и проверьте солярку на качество с помощью нехитрых тестов. Топливо не должно замерзать, мутнеть и должно быть чистым в любых условиях. Также стоит соблюдать рекомендации по обслуживанию:

  • для дизельного силового агрегата многие производители ставят несколько меньший межсервисный интервал, чем для бензиновых двигателей, но это не всегда именно так;
  • нужно на сто процентов соблюдать все условия обслуживания, которые выставлены производителем автомобиля, использовать только оригинальные материалы на сервисе;
  • при покупке неизвестного масла можно попрощаться с двигателем уже через 10-20 тысяч километров, фильтры также стоит покупать оригинальные и очень качественные;
  • особое внимание нужно уделить диагностике оборудования во время проведения сервиса — это поможет избежать самых неприятных неполадок, связанных с ТНВД, и головкой блока;
  • выполнять ремонт дизельного двигателя нужно сразу после того, как автомобиль показал неполадку, это поможет сохранить определенное качество и нужные свойства установки.

Если бензиновый двигатель иногда эксплуатируют успешно и с неполадками, то в дизельных силовых агрегатах такая идея не пройдет. Нужно использовать услуги профессионального сервиса для обслуживания Common Rail, турбины, ТНВД и головки блока цилиндров. Именно эти детали наиболее часто выходят из строя и доставляют определенные неприятности в процессе эксплуатации. Поломка может полностью вывести агрегат из строя.

Как ездить на дизельном двигателе с турбиной современного типа?

Актуальные силовые агрегаты на тяжелом топливе не слишком сильно отличаются от бензиновых двигателей. Вопрос качества поездки может оказаться весьма серьезным, поскольку неправильная эксплуатация приводит к ряду проблем. Нужно помнить основные рекомендации, а также почитать особенности и индивидуальные советы в инструкции по эксплуатации вашего автомобиля. Базовые рекомендации для таких двигателей следующие:

  • используйте высокий крутящий момент при низком показателе оборотов — не раскручивайте дизельный двигатель до высоких показателей оборотов силового агрегата;
  • воспользуйтесь удобным ранним переключением передач и прекрасными тяговыми характеристиками автомобиля с дизельным двигателем, это поможет получить комфорт;
  • не перегревайте агрегат, длительная работа на повышенных оборотах или эксплуатация на бездорожье в срединном режиме выводит из строя ТНВД и прочие важные модули;
  • не стоит гонять на дизельной машине — вы покупаете автомобиль для комфорта и низкого расхода, поэтому используйте все важные преимущества транспорта с такими чертами;
  • в городе вполне возможна поездка на скорости 60-70 километров в час с использованием последней передачи — это один из любимых режимов работы дизельного агрегата.

Нужно понимать, что дизель имеет совершенно иную структуру, нежели привычный нам бензиновый двигатель. Есть ряд преимуществ, но и недостатки имеются. Поэтому всегда нужно изучать рекомендации производителя по использованию автомобиля, иначе можно попасть в неприятную ситуацию. Используйте наиболее качественные решения поездки и всегда стремитесь соблюдать рекомендации завода. Это поможет сохранит работоспособность вашей машины.

В чем важные преимущества дизельного двигателя?

Силовой агрегат дизельного типа известен тем, что кушает меньше топлива, чем бензиновый собрат с подобными характеристиками мощности. Это действительно так, но силовой агрегат дизельного типа является одним из растратчиков бюджета на сервисе, он требует большего количества денег для выполнения всех поставленных задач. Поэтому стоит выделить такие чистые и неоспоримые преимущества силового агрегата на тяжелом топливе:

  • возможность раннего переключения передач, очень хороший крутящий момент, который подхватывает КПП в любом режиме и прекрасно едет даже в неудачно выбранном положении;
  • очень высокие показатели тяги непосредственно в процессе разгона, то есть на низких оборотах возникает самый высокий показатель оптимальной полезной мощности агрегата;
  • сниженный расход топлива в сравнении с бензином выравнивает стоимость эксплуатации силового агрегата на тяжелом топливе, так что он не обойдется вам намного дороже;
  • срок эксплуатации дизеля при соблюдении всех важных рекомендаций будет достаточно высоким, с аппаратом не возникает никаких проблем, многие доезжают до 500 000 км;
  • экологическая чистота выбросов намного лучше, чем у бензиновых вариантов, отсутствие угарный газ, а вот твердые частицы есть, и часто они превышают норму для авто такого класса.

Современные разработки силовых агрегатов становятся все более утонченными и требовательными. Поэтому стоит внимательно следить за каждым обновлением и перед покупкой изучать двигатель, информацию и отзывы о нем. Один и тот самый агрегат в разных поколениях автомобилей от производителя может иметь совершенно разные варианты эксплуатации. И в данном случае можно получить действительно разочарование при покупке.

Как эксплуатировать дизельный двигатель зимой?

Зимняя эксплуатация силового агрегата с дизельным топливом происходит несколько сложнее. Если бензин не застывает вообще в принципе, то температура помутнения дизельного топлива составляет -25 градусов Цельсия. Температура замерзания уже при -35 градусах исключает эксплуатацию авто в таких условия. Впрочем, сегодня есть солярка с присадками, которая без проблем используется в любых условиях. Есть ряд осторожных моментов:

  • зимой в дизельном двигателе неплохо было бы установить турботаймер, который продолжал бы медленно снижать температуру двигателя после поездки, когда вы уже вышли из авто;
  • также следует выбирать зимнее топливо на заправке, выбрав изначально нормальную заправочную станцию, на которой вы не зальете в бак некачественную жидкость;
  • можно также использовать ряд присадок для снижения температуру кристаллизации топлива, когда залитое в бак горючее превращается в гелеобразную массу;
  • после превращения солярки в гель придется везти машину на сервис, причем на эвакуаторе, чтобы вычистить топливные элементы и шланги для дальнейшего использования.

По этим причинам дизельные машины в северных условиях — это не самый удачный вариант. В средней полосе России такие авто вполне приемлемы и могут выполнять свои функции прекрасно. На юге вообще не возникает проблем с их эксплуатацией. Тем не менее, нужно учитывать ряд особенностей по использованию топлива и качеству сервисного обслуживания вашего авто. Предлагаем посмотреть небольшое видео про особенности дизельного автомобиля:

Подводим итоги

Есть ли смысл покупки дизельного автомобиля? В экономическом плане этого смысла практически нет. Но в плане поездки, ваши условия действительно серьезно поменяются. Вы познакомитесь с новой технологией, которая полностью открывает новое восприятие автомобильного транспорта. Есть ряд положительных и ряд отрицательных факторов использования такого транспорта. Но зачастую любители дизелей утверждают, что плюсы значительно превосходят минусы. Конечно, все это очень условно. Вы можете приобрести дизель и остаться крайне недовольным ситуацией при первой поломке зимой. Но помните, что качество эксплуатации напрямую зависит от вас.

Также следует помнить о заправке, которая может быт нормальной и ужасной. Если бензиновый агрегат от плохой заправки просто повысит расход, то дизельное топливо может уничтожить ряд дорогостоящих элементов в машине. Поэтому в Европе, к примеру, эксплуатировать дизельные агрегаты непроблематично. С другой стороны, всегда есть ряд сложностей во владении автомобилем с таким агрегатом. Так что если вы боитесь этих сложностей, лучше выбирайте бензиновую машину. Если же хотите попробовать нечто новое, смело покупайте турбодизель. А какой двигатель вы бы предпочли для личной эксплуатации?

Доброго времени суток. Думаю многим будет интересна данная тема. Преимущества и недостатки…Всё ниже.
В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893. Первый функционирующий образец был построен Дизелем к началу 1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан.
Интересно то, что Дизель в своей книге вместо привычной нам с Вами солярки, в роли идеального топлива описывал каменноугольную пыль. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли как топлива — в первую очередь из-за высоких абразивных свойств.

Но теорию дизельного двигателя рассматривал и Экройд Стюарт. Он не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, т. е. он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность. Возможно, это и было причиной того, что в настоящее время используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», т. к. теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей с воспламенением от сжатия. В дальнейшем около 20-30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива не позволяли применять дизели в высоко-оборотистых агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работы системы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизелей на автотранспорте.
В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным дальнейшее увеличение скорости вращения. Востребованный в таком виде высокооборотный дизель стал пользоваться все большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу двигателей с электрическим зажиганием (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях, В 50 — 60-е годы дизель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на топливо, на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.

Принципы работы:
Четырёхтактный цикл.
При первом такте (такт впуска, поршень идет вниз) свежая порция воздуха втягивается в цилиндр через открытый впускной клапан.
При втором такте (такт сжатия, поршень идет вверх) впускной и выпускной клапаны закрытывоздух сжимается в объёме примерно в 17 раз (от 14:1 до 24:1), т. е. объём становится меньше в 17 раз по сравнению с общим объёмом цилиндра, и воздух становится очень горячим.
Непосредственно перед началом третьего такта (такт рабочего хода, поршень идет вниз) топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсун. При впрыске топливо распыляется на мелкие частицы, которые равномерно перемешиваются со сжатым воздухом для создания самовоспламеняющейся смеси. Энергия высвобождается при сгорании, когда поршень начинает свое движение в такте рабочего хода.
Выпускной клапан открывается, когда начинается четвёртый такт (такт выпуска, поршень идет вверх), и выхлопные газы проходят через выпускной клапан.

Двухтактный цикл.
Поршень находится в нижней мёртвой точке и цилиндр наполнен воздухом. Во время хода поршня вверх воздух сжимается; вблизи верхней мёртвой точки происходит впрыск топлива, которое самовоспламеняется. Затем происходит рабочий ход — продукты сгорания расширяются и передают энергию поршню, который движется вниз. Вблизи нижней мёртвой точки происходит продувка — продукты сгорания замещаются свежим воздухом. Цикл завершается.
Для осуществления продувки в нижней части цилиндра устраиваются продувочные окна. Когда поршень находится внизу, окна открыты. Когда поршень поднимается, он перекрывает окна.

Поскольку в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще, то можно ожидать двукратного повышения мощности по сравнению с четырёхтактным циклом. На практике же это не удаётся реализовать, и двухтактный дизель мощнее такого же по объёму четырёхтактного максимум в 1,6 — 1,7 раз.
В настоящее время двухтактные дизели широко применяются только на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта. При невозможности повышения частоты вращения двухтактный цикл оказывается выгодным; такие тихоходные дизели имеют мощность до 100.000 л.с.

Плюсы и минусы.
Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50 % (например, MAN S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт, 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.
Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты — смесь не успевает догореть в цилиндрах. Это приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1 л объёма, а значит, и к снижению удельной мощности на 1 кг массы двигателя.
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 крутящий 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.
Явными недостатками дизельных двигателей являются необходимость использования стартера большой мощности, помутнение и застывание летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте топливной аппаратуры, 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 турбонагнетателя, 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.

Ну и на последок самое интересное. МИФЫ о дизельных двигателях.

Дизельный двигатель слишком медленный.
Современные дизельные двигатели с системой турбонаддува гораздо эффективнее своих предшественников, а иногда и превосходят своих бензиновых атмосферных (без турбонаддува) собратьев с таким же объёмом двигателя. Об этом говорит дизельный прототип Audi R10, выигравший 24-х часовую гонку в Ле-Мане, и новые двигатели BMW, которые не уступают по мощности атмосферным (без турбонаддува) бензиновым и при этом обладают огромным крутящим моментом.

Дизельный двигатель слишком громкий.
Правильно настроенный дизель лишь немного «громче» бензинового, что заметно лишь на холостых оборотах. В рабочих режимах разницы практически нет. Громко работающий двигатель свидетельствует о неправильной эксплуатации и возможных неисправностях. На самом деле старые дизели с механическим впрыском действительно отличаются весьма жесткой работой. Только с появлением аккумуляторных топливных систем высокого давления («Common-rail») у дизельных двигателей удалось значительно снизить шум, прежде всего за счет разделения одного импульса впрыска на несколько (типично — от 2-х до 5-ти импульсов).

Дизельный двигатель гораздо экономичнее.
Времена, когда дизельное топливо стоило в три раза дешевле бензина, давно прошли. Сейчас разница составляет лишь порядка 10-30 % по цене топлива. Несмотря на то, что удельная теплота сгорания дизельного топлива (42,7 МДж/кг) меньше чем у бензина (44-47 МДж/кг), основная экономичность обусловлена более высоким КПД дизельного двигателя. В среднем современный дизель расходует топлива до 30 % меньше. Срок службы дизельного двигателя действительно гораздо больше бензинового и может достигать 400-600 тысяч километров.[источник не указан 211 дней] Запчасти для дизельных двигателей также несколько дороже, как и стоимость ремонта. Несмотря на все вышеперечисленные причины, затраты на эксплуатацию дизельного двигателя при правильной эксплуатации будут не намного меньше, чем у бензинового.[источник не указан 211 дней]

Дизельный двигатель плохо заводится в мороз.
При правильной эксплуатации и подготовке к зиме проблем с двигателем не возникнет. Например дизельный двигатель VW-Audi 1,9 TDI (77 кВт/105 л.с.) оснащён системой быстрого запуска: нагрев свечей накаливания до 1000 градусов осуществляется за 2 с. Система позволяет заводить двигатель в любых климатических условиях без предпускового разогрева.

Дизельный двигатель нельзя переоборудовать под использование в качестве топлива более дешевого газа.
Первыми примерами работы дизельных двигателей на более дешевом топливе — газе порадовали ещё в 2005 году итальянские тюнинговые фирмы, которые использовали в качестве топлива метан. В настоящее время успешно зарекомендовали себя варианты применения газодизелей на пропане, а также — кардинальные решения по переоборудованию дизеля в газовый двигатель, который имеет преимущество перед аналогичным мотором, переоборудованным из бензинового, за счет изначально более высокой степени сжатия.

А что вы скажете про дизельный двигатель?)

История дизеля начинается почти с изобретения бензинового двигателя. Николаус Август Отто изобрел и запатентовал бензиновый двигатель в 1876 году, который использовал принцип четырёхтактного сгорания, также известный на западе как «цикл Отто «, и это основная предпосылка для большинства автомобильных двигателей сегодня. В своей ранней стадии, однако, бензиновый двигатель был крайне неэффективным в своей работе, поэтому в те времена ещё долгое время широко использовался паровой двигатель для транспортировки всего, что было нужно транспортировать. Главным недостатком в работе обоих двигателей было то, что они эффективно использовали только около 10 процентов топлива из всего поступающего топлива в эти типы двигателей. Остальная часть просто превращалась в бесполезное тепло, а бензин выходил с выхлопом не сгоревшим.


Дизельный двигатель Porsche Cayenne S 2013 модельного года

Уже через 2 года — в 1878 году — Рудольф Дизель во время посещения политехнической средней школы в Германии (эквивалент инженерного университета в России) узнал о низкой эффективности работы бензиновых и паровых двигателей. Эта тревожная информация вдохновила его на создание двигателя, который мог бы работать с более высокой эффективностью, и он посвятил бóльшую часть своего времени на развитие такой технологии, которая бы позволила расходовать природные ресурсы нашей планеты гораздо эффективнее. И вот, наконец, только к 1892 году Дизель получил патент за то, что мы сегодня называем дизельным двигателем.


Рудольф Дизель и изобретённый им дизельный двигатель

Но если дизельные двигатели работают настолько эффективно, почему бы нам не использовать их чаще? Почему бы нам, в конце концов, не использовать только их? Вы можете увидеть слова «дизель», «солярка» и подумать о здоровенных грузовых автомобилях, извергающих из длинной выхлопной трубы чёрный, закопчённый дым при работе двигателями и создавая при этом довольно громкий гремящий шум. Этот негативный образ дизельных грузовиков сделал дизель менее привлекательным для обычных водителей в нашей стране, хотя дизель отлично подходит для перевозки крупных партий на большие расстояния, он практически никогда не был лучшим выбором для легковых автомобилей. Тем не менее, на сегодняшний день ситуация начинает меняться, и дизелем комплектуются даже заряженные версии легковых авто и изредка даже спортивные машины , так как современные технологии значительно улучшили дизельный двигатель, сделав его намного чище (экологичнее) и менее шумным.


А это дизельный двигатель большого теплохода мощностью около 10 000 лошадиных сил

Объясняя, как работает дизельный двигатель, мы будем опираться на то, что Вы уже знаете, как работает бензиновый четырёхтактный двигатель. Поэтому, если Вы ещё не сделали этого, Вам, вероятно, будет лучше прочитать сначала , чтобы получить ряд знаний и азов по основам двигателя внутреннего сгорания.

Дизель против бензина

В теории дизельный и бензиновый двигатели очень похожи. Они оба являются двигателями внутреннего сгорания, предназначенными для преобразования химической энергии топлива в доступную для дальнейшего движения автомобиля механическую энергию. Эта механическая энергия получается за счёт движения поршней вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом через шатуны, а сам коленвал имеет форму зигзага — получается, что линейное движение поршней создаёт вращательное движение коленвала, необходимое, чтобы повернуть колёса автомобиля и привести его (авто) в движение.

При этом, и дизельный, и бензиновый двигатели превращают топливо в механическую энергию через серию небольших взрывов, которые выталкивают поршни, заставляя их двигаться. Основное различие между дизелем и бензиновым «движком» заключается в том, что провоцирует эти взрывы. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и возгорается от искры, которая появляется от свечей зажигания. В дизельном двигателе, однако, сначала поршнем сжимается воздух, и только затем топливо впрыскивается. Так как воздух нагревается, когда он сжимается, топливо воспламеняется.

Как работает дизельный двигатель?

Анимация ниже показывает, как работает дизельный двигатель, в действии — также 4 цикла работы. Вы можете сравнить его с анимацией работы бензинового двигателя и увидеть различия.

Дизельный двигатель использует четырёхтактный цикл сгорания:

  1. Такт впуска — когда открывается впускной клапан, впуская воздух. В это время поршень движется вниз, засасывая воздух.
  2. Такт сжатия — поршень движется вверх и сжимает воздух, которому некуда деваться, так как впускной клапан закрылся.
  3. Такт воспламенения — когда поршень достигает вершины (верхней мёртвой точки, ВМТ), топливо впрыскивается в нужное время и воспламеняется, сильно толкая поршень вниз.
  4. Такт выпуска отработавших газов — поршень снова движется вверх, выталкивая выхлопные газы, созданные при сгорании топливо-воздушной смеси, из выпускного клапана.

Вот все 4 цикла работы дизельного двигателя, но ещё проще:

Следует помнить, что дизельный двигатель, в отличие от бензинового, не имеет свеч зажигания, а также впускает в цилиндры сначала воздух, а затем солярку (в цилиндры бензинового двигателя топливо-воздушная смесь поступает уже готовой). Именно тепло сжатого воздуха зажигает топливо в дизельном двигателе.

Интересный момент: при своей работе топливо-воздушная смесь в дизельном двигателе сжимается гораздо сильнее, чем в бензиновом — если бензиновый двигатель сжимает топливо и воздух в соотношении от 8:1 до 12:1, то дизельный двигатель сжимает воздух в соотношении от 14:1 до более, чем 25:1.

Инжектор (форсунки) в дизеле

Одна большая разница между дизельным двигателем и бензиновым двигателем заключается в процессе впрыска топлива. Большинство автомобильных двигателей используют инжектор для этого (или в редких уже на сегодняшний день случаях карбюратор). Инжектор впрыскивает топливо непосредственно перед тактом впуска (вне цилиндра). Карбюратор смешивает воздух и топливо задолго до того, как воздух поступает в цилиндр. В двигателе автомобиля, таким образом, все топливо загружается в цилиндр во время такта впуска, а затем сжимается поршнем. Сжатие топливо-воздушной смеси ограничивает степень сжатия двигателя — если сжать слишком много воздуха, то смесь топлива и воздуха спонтанно воспламенится и испортит двигатель, так как такт воспламенения начнётся раньше того момента, когда поршень достигнет верхней точки.

Дизельные двигатели используют непосредственный впрыск топлива — дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр уже после того, как туда попадёт воздух. Инжектор или, как правильнее, топливные форсунки в дизельном двигателе является наиболее сложным компонентом и, нужно отметить, предметом большой доли экспериментов — в каждом конкретном двигателе инжектор может быть расположен в самых различных, а иногда и неожиданных местах. Инжектор должен быть способен выдерживать температуру и давление, которое создаётся внутри цилиндра, а ещё он должен смочь доставить топливо в виде мелкодисперсного тумана. Сделать так, чтобы этот туман, попадая в цилиндр, равномерно распределялся по нему, является большой проблемой, вот почему ряд дизельных двигателей используют специальные индукционные клапаны, камеры предварительного сгорания или другие устройства, чтобы создать завихрение воздуха в камере сгорания или иначе улучшить процесс зажигания и горения.


Работа топливной форсунки

Некоторые дизельные двигатели всё же содержат свечу. Когда дизельный двигатель холодный, процесс сжатия может не поднять до достаточно высокой температуры для воспламенения топлива сжатый воздух. Специальная свеча накаливания в дизеле по сути является проводом для электрического подогрева (представьте горячие проводки, которые Вы видели в тостере), который нагревает камеру сгорания и повышает, тем самым, температуру воздуха, когда двигатель холодный, так чтобы двигатель мог завестись.

Все функции в современном дизельном двигателе контролируются компьютером и продуманным набором датчиков, измеряющих практически всё: от оборотов коленчатого вала до системы охлаждения двигателя и температуры масла и даже положение двигателя относительно горизонта. Свечи накаливания используются редко сегодня на более мощных двигателях. Вместо них используются другие технологии, самая распространённая из которых — это более сильное сжатие воздуха (для большего нагрева) и более поздний впрыск топлива.

Тем не менее, в ряде дизельных двигателей не представляется возможным решить проблему запуска в холодную погоду указанным выше способом. Кроме того, есть двигатели, которые не имеют такие продвинутые технологии управления компьютером. Потому использование свечей накаливания для двух случаев выше решает проблему холодного запуска.

Дизельное топливо

Любое нефтяное топливо берёт своё начало из сырой нефти, которая, естественно, добывается из земли. Далее сырая нефть перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах и может быть разделена на несколько разных видов топлива, в том числе бензин, реактивное топливо, керосин и, конечно же, дизельное топливо (солярку).

Если Вы хоть раз пытались сравнить дизельное топливо и бензин, то Вы знаете, что они сильно разные. Даже их запах сильно отличается. Дизельное топливо тяжелее и более жирное. Оно испаряется значительно медленнее, чем бензин, а температура его кипения на самом деле выше, чем температура кипения воды. Вы, вероятно, часто слышали, что дизельное топливо называют «соляркой» — это потому что оно такое жирное (есть такое вещество — соляровое масло, и его раньше часто сравнивали с дизельным топливом).

Дизельное топливо испаряется медленнее, потому что оно тяжелее. Оно содержит больше углеродоатомов в длинных цепочках, чем бензин (бензин, как правило, имеет химическую формулу C9h30 (но может иметь и другую в зависимости от марки, октанового числа и т.п.), в то время как дизельное топливо, как правило, характеризуется формулой C14h40 ). Требуется меньшее время и количество этапов переработки для создания дизельного топлива, и поэтому оно как бы должно быть дешевле, чем бензин. Но в последние годы, однако, спрос на дизель поднялся по нескольким разным причинам, в том числе из-за повышенной индустриализации и строительства в нашей стране, и потому на сегодняшний день дизельное топливо стоит дороже бензина.

Дизельное топливо имеет более высокую так называемую плотность энергии , чем бензин. В среднем, 1 галлон (3,8 л) дизельного топлива содержит около 155×10 6 джоулей энергии, в то время как 1 галлон бензина содержит 132×10 6 джоулей. Это, в сочетании с повышенной эффективностью дизельных двигателей за счёт большей степени сжатия, объясняет, почему дизельные двигатели расходуют намного меньше топлива, нежели эквивалентные им бензиновые двигатели.

Дизельное топливо используется для питания широкого спектра транспортных средств и другой техники. Сюда, прежде всего, нужно включить, конечно же, дизельные грузовики, которые Вы видите крейсерящими по шоссе, но также дизель помогает двигаться лодкам, школьным автобусам, поездам, кранам, сельскохозяйственному оборудованию и тракторам, генераторам электричества и многой-многой другой технике. Подумайте о том, насколько важен дизель в экономике — без высокой эффективности дизельного топлива строительная индустрия и сельскохозяйственные предприятия страдали бы от требуемых инвестиций в топлива с низким энергопотреблением и эффективностью. Около 94 процентов грузов во всём мире — будь то отправленные грузовиками, поездами или кораблями — доставляются в конечные точки именно за счёт дизельного топлива.

Улучшение дизельного двигателя и дизельного топлива

С точки зрения окружающей среды дизель имеет и плюсы, и минусы. Плюс — дизель испускает очень небольшое количество угарного газа, углеводородов и углекислого газа — выбросов, более всего приводящих к глобальному потеплению. Минус — большие количества соединений азота и твёрдых частиц (сажи) высвобождаются во время сжигания дизельного топлива, что приводит к выпадению кислотных дождей, смогу и неудовлетворительному состоянию здоровья.

Во время большого нефтяного кризиса в 1970-х годах, европейские автомобильные компании начали рекламировать дизельные двигатели для коммерческого использования в качестве альтернативы бензину. Однако, те, кто попробовал их, были разочарованы — двигатели были очень громкими, и, когда потребители дизеля осматривали свои машины, то могли обнаружить их покрытыми чёрной копотью — той же сажи, ответственной за смог в больших городах.

За последние 30 до 40 лет, однако, огромные улучшения были сделаны в работе дизельного двигателя и чистоты дизельного топлива. Прямые впрыскивающие устройства в настоящее время контролируются передовыми компьютерами, которые контролируют сгорание топлива, повышение эффективности сокращения выбросов. Гораздо лучше рафинированные виды дизельного топлива, такие как дизтопливо с ультра низким содержанием серы в топливе (ULSD) снижает количество вредных выбросов. А модернизации двигателей, чтобы сделать их совместимыми с чистым топливом, становятся простой задачей. Другие технологии, такие как фильтры твёрдых частиц и каталитические нейтрализаторы, сжигают сажу и сокращают выбросы твёрдых частиц, оксида углерода и углеводородов на целых 90 процентов. Постоянно совершенствуя стандарты для экологически чистого топлива, Европейский Союз также будет толкать автоотрасль работать усерднее над снижением выбросов.


Вы может также слышали такой термин как «биодизель «. Это то же самое, что дизельное топливо? Биодизель является альтернативой или добавкой к дизельному топливу, которая может использоваться в дизельных двигателях практически без модернизации самих двигателей. При этом, как видно из названия, биодизель изготавливается не из нефти, вместо этого он приходит к нам из растительных масел или животных жиров, которые были химически изменены. Интересный факт: сам Рудольф Дизель изначально рассматривал растительное масло в качестве топлива для своего изобретения.


Биодизель может быть использован либо в сочетании с обычным дизельным топливом, либо полностью самостоятельно. Вы можете прочитать больше об альтернативных видах топлива

Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Рудольфом Дизелем в 1897 году. Устройство дизельного двигателя тех лет позволяло использовать в качестве топлива нефть, рапсовое масло, и твердые виды горючих веществ. Например, каменноугольную пыль.

Принцип работы дизельного двигателя современности не изменился. Однако моторы стали более технологичными и требовательными к качеству топлива. Сегодня в дизелях используется только высококачественное ДТ.

Моторы дизельного типа отличаются топливной экономичностью и хорошей тягой при низких оборотах коленвала, поэтому получили широкое распространение на грузовых автомобилях, кораблях и поездах.

С момента решения проблемы высоких скоростей (старые дизели при частом использовании на высоких скоростях быстро выходили из строя) рассматриваемые моторы стали часто устанавливаться на легковые авто. Дизели, предназначенные для скоростной езды, получили систему турбонаддува.

Принцип работы двигателя Дизеля

Принцип действия мотора дизельного типа отличается от бензиновых моторов. Здесь отсутствуют свечи зажигания, а топливо подается в цилиндры отдельно от воздуха.

Цикл работы такого силового агрегата можно представить в следующем виде:

  • в камеру сгорания дизеля подается порция воздуха;
  • поршень поднимается, сжимая воздух;
  • от сжатия воздух нагревается до температуры около 800˚C;
  • в цилиндр впрыскивается топливо;
  • ДТ воспламеняется, что приводит к опусканию поршня и выполнению рабочего хода;
  • продукты горения удаляются с помощью продувки через выпускные окна.

От того, как работает дизельный двигатель, зависит его экономичность. В исправном агрегате используется бедная смесь, что позволяет сэкономить количество топлива в баке.

Как устроен дизельный двигатель

Основным отличием конструкции дизеля от бензиновых моторов является наличие топливного насоса высокого давления , дизельных форсунок и отсутствие свечей зажигания.

Общее устройство этих двух разновидностей силового агрегата не различается. И в том, и в другом имеются коленчатый вал, шатуны, поршни. При этом у дизельного мотора все элементы усилены, так как нагрузки на них более высокие.

На заметку: некоторые движки дизельного типа имеют свечи накаливания, которые ошибочно принимаются автолюбителями за аналог свечей зажигания. На самом деле, это не так. Свечи накаливания используются для нагрева воздуха в цилиндрах в мороз.

При этом дизель легче заводится. Свечи зажигания в бензиновых моторах применяются для воспламенения топливовоздушной смеси в процессе работы двигателя.

Систему впрыска на дизелях делают прямой, когда топливо поступает непосредственно в камеру, или непрямой, когда воспламенение происходит в предкамере (вихревая камера, фор-камера). Это небольшая полость над камерой сгорания, с одним или несколькими отверстиями, через которые туда поступает воздух.

Такая система способствует лучшему смесеобразованию, равномерному нарастанию давления в цилиндрах. Зачастую именно в вихревых камерах применяются калильные свечи, призванные облегчить холодный пуск. При повороте замка зажигания, автоматически запускается процесс нагрева свечей.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Как и любой другой тип силового агрегата, дизельный мотор имеет положительные и отрицательные черты. К «плюсам» современного дизеля относят:

  • экономичность;
  • хорошую тягу в широком диапазоне оборотов;
  • больший, чем у бензинового аналога, ресурс;
  • меньшее количество вредных выбросов.

Дизель не лишен и недостатков:

  • моторы, не оснащенные свечами накаливания, плохо заводятся в мороз;
  • дизель дороже и сложнее в обслуживании;
  • высокие требования к качеству и своевременности обслуживания;
  • высокие требования к качеству расходных материалов;
  • большая, чем у бензиновых движков, шумность работы.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

Принцип работы турбины на дизельном двигателе практически не отличается от такового на бензиновых моторах. Суть заключается в нагнетании в цилиндры дополнительного воздуха, что закономерно увеличивает количество поступающего топлива. За счет этого отмечается серьезный прирост мощности мотора.

Устройство турбины дизельного двигателя также не имеет существенных отличий от бензинового аналога. Устройство состоит из двух крыльчаток, жестко связанных между собой, и корпуса, внешне напоминающего улитку. На корпусе турбокомпрессоров имеется 2 входных и 2 выходных отверстия. Одна часть механизма встраивается в выпускной коллектор, вторая во впускной.

Схема работы проста: газы, выходящие из работающего мотора, раскручивают первую крыльчатку, которая вращает вторую. Вторая крыльчатка, вмонтированная во впускной коллектор, нагнетает атмосферный воздух в цилиндры. Увеличение подачи воздуха приводит к увеличению подачи топлива и росту мощности. Это позволяет мотору быстрее набирать скорость даже на низких оборотах.

Турбояма

В процессе работы турбина может совершать до 200 тысяч оборотов в минуту. Раскрутить ее до необходимой скорости вращения моментально невозможно. Это приводит к появлению т.н. турбоямы, когда с момента нажатия на педаль газа до начала интенсивного разгона проходит некоторое время (1-2 секунды).

Проблема решается доработкой турбинного механизма и установкой нескольких крыльчаток разного размера. При этом маленькие крыльчатки раскручиваются моментально, после чего их догоняют элементы большого размера. Такой подход позволяет практически полностью ликвидировать турбояму .

Также производятся турбины с изменяемой геометрией, VNT (Variable Nozzle Turbine), призванные решать те же проблемы. В настоящий момент существует большое количество модификаций подобного типа турбин. Коррекция геометрии успешно справляется и с обратной ситуацией, когда оборотов и воздуха становится слишком много и необходимо притормозить обороты крыльчатки.

Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.

За турбиной современного автомобиля необходимо должным образом ухаживать. Механизм крайне чувствителен к качеству моторного масла и перегреву. Поэтому смазочный материал рекомендуется менять не реже, чем через 5-7 тысяч километров пробега.

Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

На заметку: оптимальным решением проблемы перегрева турбины на дизельных моторах является установка турботаймера. Устройство оставляет двигатель запущенным на протяжении необходимого времени после выключения зажигания. После окончания необходимого периода электроника сама выключает силовой агрегат.

Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.

Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

Дизельный двигатель

Главное и основное преимущество дизельного двигателя — экономичность. Чтобы понять, почему дизельный мотор расходует меньше топлива, достаточно знать, что его КПД выше бензинового. Причина — в особенностях конструкции и принципе работе мотора.

Бензиновый двигатель, несмотря на все новейшие разработки, улучшающие его характеристики (например, система прямого впрыска), по-прежнему уступает дизельному: в полезную работу преобразовывается около 30% энергии сгоревшего топлива. У дизеля этот показатель, в среднем, 40%, а с турбонаддувом и промежуточным охлаждением — свыше 50%.

Первый работоспособный двигатель, в котором топливо воспламеняется от сжатия, разработал в конце XIX века немецкий инженер Рудольф Дизель

Именно поэтому экономичные в пересчете на «стоимость километра» и более «эластичные» при смене режимов работы моторы уже завоевали Европу, где стоимость литра топлива значительно выше, чем в России. Единственным препяствием остается конструктивная невозможность без конца снижать веса и уменьшать размеры мотора — при производстве дизелей точность подгонки деталей должна быть на порядок выше, а это недостижимо при слишком миниатюрных деталях. Поэтому до настоящего времени относительно массивные и тяжелые дизельные двигатели все еще ставят в основном на внедорожники и крупные легковые автомобили. 

История дизельного двигателя

Первый работоспособный двигатель, в котором топливо воспламеняется от сжатия, разработал в конце XIX века немецкий инженер Рудольф Дизель. В качестве топлива для опытных образцов Дизеля использовался керосин, в дальнейшем, в ходе развития дизелестроения применялись различные виды горючих жидкостей от рапсового масла до сырой нефти. В результате пришли к более простым в производстве, то есть более дешевым, чем бензин, мазуту и солярке. Их низкая себестоимость объясняется тем, что эти классы топлива можно вырабатывать без применения сложных процессов, за счет прямой перегонки нефти.

Основное применение дизели, которые поначалу были очень большими, получили на кораблях и в стационарных механизмах. Несовершенные системы впрыска топлива не позволяли использовать их в автомобилях, требующих высокооборотистых силовых агрегатов.

Лишь в 20-е годы XX века появились первые образцы грузового и общественного транспорта с дизельными двигателями. Еще через 15 лет моторы этого типа начали применять в легковом автомобилестроении, но все равно долгое время дизель – мощный, не страдающий от детонации при любом объеме цилиндров, но тяжелый и шумный, был основным двигателем «тяжеловозов» — грузовой и сельскохозяйственной техники, железнодорожного транспорта, судов.

Основное отличие дизеля от бензинового двигателя – в принципе воспламенения смеси

Только в 70-е годы рост цен на нефть в сочетании с развитием технологий стимулировал разработку небольших дизелей, вскоре составивших конкуренцию бензиновым моторам.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя

По конструкции дизельный двигатель мало отличается от бензинового. Та же система цилиндр-поршень-шатун-коленвал, трансформирующая расширение сгорающей топливно-воздушной смеси в крутящий момент.

Основное отличие дизеля – в принципе воспламенения смеси. Если в бензиновых моторах топливо смешивается с воздухом до попадания в цилиндры и поджигается принудительно электрической искрой, то в дизелях топливо и воздух поступают в цилиндры раздельно. Фазу сжатия проходит только воздух, при уплотнении нагревающийся до 700-900 градусов. В точке максимального сжатия в цилиндр под большим давлением через специальные форсунки впрыскивается топливо. Из-за высокой температуры происходит его самовозгорание, после чего следуют циклы, идентичные для всех двигателей внутреннего сгорания – расширения и выпуска отработавших газов.

Плюсы и минусы дизельного двигателя

К главным достоинствам дизеля, помимо уже упомянутого высокого крутящего момента и экономичности, можно отнести и простоту конструкции. Дизелю не нужна система зажигания и дроссель. Как следствие – устройство двигателя проще, а значит, он более неприхотлив в эксплуатации, чем бензиновый.

С другой стороны, по причине высокой нагрузки стенки цилиндров должны быть толще, а находящиеся под нагрузкой детали — массивнее. Отсюда соответствующие вес и габариты. В конце восьмидесятых эту проблему начали решать за счет применения алюминия, но дизели с алюминиевыми головками были не слишком надежными — при перегреве алюминиевые детали неминуемо «вело». Двигатели с алюминиевой головкой блока требовали еще большей точности при сборке и затяжке болтов, крепящих головку к блоку.

Проблемой дизелей до недавнего времени был и уровень шума при работе. Дело здесь в том, что взрывной характер воспламенения смеси, который в бензиновых двигателях называется детонацией, — нормальная история для дизеля. Впрочем, в последние годы большинство автопроизводителей успешно с этим недостатком справляются, повышая уровень шумоизоляции салона автомобиля.

Дизели очень требовательны к чистоте топлива, которое не только сгорает в камере двигателя, но и смазывает насос

Есть и еще одно конструктивное «слабое место» дизельного агрегата. Для подачи топлива в камеру сгорания используется топливный насос высокого давления. Это сложный механизм, поэтому дизели очень требовательны к чистоте топлива, которое не только сгорает в камере двигателя, но и смазывает насос. Абразивные частицы и вода могут быстро вывести из строя точный механизм насоса.

Повышенные требования предъявляет дизель и к моторному маслу, смазывающему точно подогнанные детали кривошипно-шатунного механизма. Масло должно быть чистым, а при сгорании дизельного топлива выделяется много сажи, и ее частицы, проникая в масло, быстро делают его негодным. Мельчайшие посторонние частицы работают как абразив, резко увеличивая износ, поэтому масло в дизельных двигателях следует менять чуть ли не вдвое чаще.

Одним из факторов, тормозящих рост популярности дизельных автомобилей, остается одно из свойств дизельного топлива. Дело в том, что при снижении температуры до нуля градусов оно заметно густеет. Поэтому на заправках в холодный сезон топливо меняют на зимнее, которое отличается от летнего только тем, что в него добавлены присадки, препятствующие загустению. И тем не менее, дизельные автомобили нередко беспокоят свих владельцев проблемами «холодного» запуска – инертность отягощенного парафинами топлива прямо пропорциональна понижению температуры воздуха. В особо холодных регионах этот недостаток решается сегодня путем установки предпускового подогрева как самого двигателя, так и различных частей топливной системы, в зависимости от конфигурации. Установка подогрева, заводского или от стороннего производителя, естественно, делает автомобиль дороже.

Справедливости ради, стоит сказать, что вязкость и нелетучесть дизельного топлива — одновременно и положительная черта дизеля. За счет этих качеств двигатели этого семейства менее пожароопасны.

Вопросы эксплуатации дизельного двигателя

В теории, более толстостенный и сконструированный в расчете на интенсивные нагрузки дизель долговечнее бензинового мотора. Он обладает специфическими особенностями — максимальный крутящий момент достигается при относительно низких оборотах. Для дизеля характерна стабильная, но плавная динамика, поэтому автомобили с двигателем этого типа скорее для спокойных водителей (если, конечно, дизель небольшого объема). Зато манипулировать педалями и ручкой КПП приходится реже (стартовать можно и со второй передачи), однако, раз «рванув» со светофора, можно сразу «списывать» изрядный запас моторесурса. 

быстро, мощно, бесшумно! — Журнал «4х4 Club»

На пути, который пришлось пройти инженерам, чтобы свести разницу между бензиновыми и дизельными силовыми агрегатами к минимуму, были годы исследований и множество технических новшеств. Я расскажу о самых интересных и полезных из них.

 

 

 

Первый дизельный двигатель.
Выглядит неказисто из-за огромного маховика.

 

НЕ РЫЧИ!

Первое, за что мы с вами так долго недолюбливали машины на дизельной тяге – непрерывно сопровождающее их тарахтение. Таков уж принцип работы этого мотора. Горючая смесь в нем приготавливается непосредственно в камере сгорания, куда, в уже сжатый и нагретый воздух впрыскивается порция дизтоплива. Температура сжатого воздуха настолько высока, что топливо самовоспламеняется. Поэтому в дизеле, в отличие от бензиновых моторов, работающих по циклу Отто, нет свечей зажигания, а есть лишь калильные свечи, нагревающие воздух перед пуском в морозы.

Стуки и металлическое бряцание исходит вовсе не от соприкосновения металлических частей мотора, как может показаться, а прямо из центра камеры сгорания. Кардинально изменить ситуацию можно только при помощи оптимизации процесса горения солярно-воздушной смеси. А именно – заставить весь ее объем воспламениться в максимально короткое время. Для этого нужна высокая точность дозы и момента впрыска. Сделать это можно в первую очередь, подняв давление топлива. Тогда все то, что должно воспламениться попадет в цилиндр предельно быстро, и задержка вспышки будет минимальной, а звук работы — тихим.

 

 

Пионер в области автостроения компания Mercedes-Benz первая освоила и дизельные моторы.
Четырехцилиндровый рядный дизель этого грузовика составлен из двух одинаковых блоков.
Все трубки охлаждения и подачи топлива, равно как и привод клапанов, «на улице»,
от чего дизель становится больше похож на паровую машину.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

Поднять давление в привычном для дизеля устройстве подачи солярки – топливном насосе высокого давления (ТНВД) — на высоких оборотах работы мотора выше двухсот атмосфер, без ущерба для его ресурса, оказалось очень сложно технически. И главное – слишком дорого для технологии, претендующей на массовость. Кроме этого, искать принципиально новые решения конструкторов вынудили жесткие условия экологических норм.

Выход был найден. Так появились насос–форсунки, поместившиеся рядом с клапанами и приводящиеся не от отдельного вала, как ТНВД, а вместе с клапанами — распредвалом. Заодно, на один навесной агрегат (а ТНВД – довольно громоздкая штуковина) у двигателя стало меньше.

Своего конструкторы добились – давление было повышено относительно простым способом, но усложнилась задача регулировки длительности фазы впрыска. Точное управление количеством топлива требовало совершенно нового подхода к конструкции топливной аппаратуры, которая в конце концов повторила по сути обычный, бензиновый впрыск c общей топливной рампой и электронно управляемыми форсунками, но на качественно ином уровне.

Дизель, в отличие от бензинового мотора, работает при втрое большей степени сжатия, а потому и давление впрыска у систем Common Rail, по сравнению с бензиновыми аналогами, выглядит едва ли не фантастическим. В 2008 году лидер и пионер выпуска впрысковых топливных систем компания Bosch создала систему с рабочим давлением 2000 бар!

 

 

Форсунка дизельного двигателя (к которой на рисунке подходит трубка)
впрыскивает порцию дизтоплива прямо в сжатый объем камеры сгорания.
В этот момент рождается характерный дизельный стук.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

Само собой, такое давление потребовало повышения качества топлива, и в первую очередь – его очистки от сернистых примесей. Большинство топливных компаний мгновенно отреагировали на новые требования и, по этой причине, мир стремительно забывает о дешевой солярке. Как говорится – красота требует жертв!

Рабочее давление подобных систем, как и многие другие процессы, влияющие на характер горения топлива и, в конечном итоге, на КПД мотора, очень разнятся от производителя к производителю. Именно поэтому некоторые бренды до сих пор опасаются выводить на отечественный рынок версии машин с дизельными двигателями. По их представлениям, качество топлива на наших просторах ниже того, которое требуется для производимых ими моторов.

 

ТРЯСКЕ — НЕТ!

Вибрация – второй вечный спутник дизеля. Длинный ход цилиндра и высокая энергия вспышки топлива заставляют мотор трястись, особенно в области холостых оборотов.

Руководствуясь принципом «клин клином вышибают», конструкторы оснастили самые передовые дизели балансирными валами, которые создают точно такие же ускорения, но направленные в противоположную сторону. Не смотря на громоздкость этих валов, которых внутри блока может быть два, сложность их привода, дополнительный вес и шум от работы, принцип активного подавления вибраций оказался единственно приемлемым для дизельного мотора.

В разных моторах балансирные валы приводят и шестернями, и специальной цепью, и зубчатым ремнем. Их располагают в самых разных местах двигателя, но все они делают моторы менее дрожащими, и работу – плавной.

 

ПАРОВОЗАМ ТУТ НЕ МЕСТО

О том, что дизельный выхлоп токсичен, знали еще во времена первых, самых несовершенных агрегатов. Черный дым из выхлопной трубы и сегодня частый спутник автомобиля с шильдиком «D» на корме. Копоть – самый трудноустранимый спутник моторов на топливе тяжелее бензина. Даже в почти прозрачном, на вид, дизельном выхлопе содержится сажи на порядок больше, чем в отработанной смеси бензинового мотора. Массовое применение дизельной техники в Европе, и последовавшее вслед за ним резкое повышение концентрации углеводородов в атмосфере поставило проблему снижения дымности выхлопа перед европейскими производителями в полный рост. Поскольку большое количество сажи — врожденная черта дизельного мотора, в борьбу с «паровозным» шлейфом из трубы, помимо передовых топливных систем, о которых я уже рассказал, вступили разнообразные сажеуловители. Противосажевые фильтры стали обязательными для всех автомобилей, продающихся в Европе. Наиболее продвинутые конструкторы, озабоченные чистотой природы, соорудили целую систему, помогающую углеродистым соединениям догорать в устройстве, аналогичном бензиновому катализатору. Mercedes-Benz предлагает на модели Е320 с этой целью добавлять в продукты горения мочевину, для которой предусмотрена отдельная емкость. В его двигателе Bluetec в выхлопные газы впрыскивается восстановитель AdBlue, на 80% сокращающий объем угарного газа. Кроме того, в моторе предусмотрены сажевый фильтр и катализатор-накопитель. Инженеры Mercedes считают силовую установку Bluetec самым чистым дизельным двигателем в мире.

 

 

С первых серийных дизельных двигателей начала века и по сегодняшний день
обычный дизельный двигатель питает свои цилиндры при помощи топливного
насоса высокого давления (ТНВД, на фото — серебристого цвета). Турбодизели Common Rail
внешне отличаются отсутствием ТНВД. Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

САМЫЕ САМЫЕ

Так, постепенно, дизель избавился от трех своих заклятых врагов – вибрации, черного дыма и шума. Последнему, помимо оптимизации процесса горения топлива, отлично противостоит специальная, дизельная шумоизоляция подкапотного пространства. Толстенный многослойный пластиковый колпак, закрепленный поверх большинства дизельных двигателей, который первым бросается в глаза любому, поднявшему крышку капота – не только украшение. Его основная функция – не пропустить звук в салон. Дополнительная звукоизоляция моторного щита и пола под ногами пассажиров способна поставить полностью непроницаемый барьер любой дизельной трескотне.

Благодаря всем перечисленным ухищрениям, дизель не только оказался на одном пользовательском уровне с лучшими бензиновыми моторами, но и превзошел многих из них. Отмечу, что для уверенного наступления на абсолютное большинство бензиновых моторов, дизелям нужно было научится легко «раскручиваться» до значительно больших оборотов, чем их тарахтящие предки.

Тут конструкторы столкнулись с самыми большими трудностями. А все из-за той же высокой степени сжатия, обуславливающей большой (по сравнению с бензиновыми конструкциями) ход поршня. Кроме того, что испытывающий несравнимо большие ударные нагрузки, дизельный поршень сам по себе тяжел, он передает усилия на коленвал при помощи более прочного, и тоже тяжелого шатуна, да и сам коленвал дизеля больше по размеру и тяжелее.

Развить большие обороты — значит заставить все это хозяйство прыгать, качаться и крутиться с большими ускорениями. И тут двигательные технологии уперлись в проблему создания качественно иных материалов, способных выдержать высокие температуры и тяжелые нагрузки без прироста веса. Иными словами, чтобы построить дизельный мотор, способный достигать в длительном режиме частоты вращения хотя бы пять с половиной тысяч оборотов, нужно применить специально для таких целей созданные чугун, стальные и алюминиевые сплавы и, кроме того, изготовить все детали с точностью, в несколько раз превышающую требования к деталям для бензиновых моторов. Оно и понятно – вершина технологии невозможна без соответствия всех ее составляющих идее совершенства.

Именно дороговизна производства, подгонки и сборки становятся основной причиной большей стоимости высокооборотного легкового дизеля, хотя и его топливная аппаратура тоже откровенно недешева. Пришедшие на смену обычным ТНВД системы с общей рампой Common Rail или с насос–форсунками, конечно, ощутимо дороже. В мире устройств высокого давления действует простой закон. По мере линейного увеличения расчетного давления, цена любого механизма вырастает практически в квадратической зависимости.

 

 

Катализатор-сажеуловитель дизельного двигателя устроен сложнее, чем бензинового.
Поскольку сажа в выхлопе полностью не сгорает, часть ее можно
просто задержать своеобразным фильтром.
Очищенный от копоти выхлоп проникает сквозь фильтр и попадает в атмосферу.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

ДУЕМ БОЛЬШЕ

Дизель и турбонаддув – близнецы–братья. Безнаддувные, так называемые атмосферные, дизели сегодня – большая редкость. Не случайно их называют «тракторными» за узкий диапазон характеристик и областей применения. Возможность кардинально и почти задаром улучшить характеристики дизеля при помощи турбины была использована конструкторами моторов еще на заре прошлого столетия. Еще бы! Для работы турбонагнетателя не требуется дополнительной энергии. Достаточно только силы улетающих в никуда выхлопных газов, а полученный прирост мощности около сорока процентов с лихвой окупает и сложность самой турбины, и еще более высокие требования ко все тем же железкам внутри мотора: поршням, цилиндрам и клапанам.

Сама по себе турбина — тоже маленькое инженерное чудо, сочетающее в себе массу противоречивых качеств. Одни только максимальные обороты около двадцати тысяч в минуту чего стоят!

Как ни странно, в доли стоимости современного дизеля турбина не столь весома, как пару десятилетий назад. Еще и поэтому ее можно считать самым простым и экономически наиболее выгодным способом превратить тракторный дизель в передовой мотор.

В паре с турбонагнетателем почти всегда работает радиатор, в котором наддуваемый воздух охлаждается набегающим спереди атмосферным потоком. Охлаждать воздух для работы двигателя надо по одной причине – масса холодной смеси больше, и значит, больше сила заряда и КПД мотора. Называемый интеркулером, такой радиатор прост, легок и дешев, а потому применяется почти повсеместно.

 


Двухцилиндровый дизельный двигатель Mercedes был установлен на тракторе.
Тракторный мотор был накрыт весьма символическим капотом.
Тряска, грохот и черная копоть были не в счет.
Главное — машина могла двигаться сама и тащить за собой солидный плуг.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

А ПОТРЕБЛЯЕМ МЕНЬШЕ

То, ради чего и был задуман дизельный двигатель, работающий по циклу Тринклера-Сабатэ – высокая экономичность при огромном (в сравнении с бензиновыми моторами такого же литража или мощности) крутящем моменте, было и остается главным достоинством дизеля. Для примера приведу разработанный заводом Volkswagen двухлитровый дизельный мотор, который устанавливают на Volkswagen Jetta с 2009 года.

Помимо этого, большинство разработчиков экологически чистых силовых установок пристально смотрят на переспективные дизели, которые в паре с электромоторами и генераторами по экономичности и экологичности выходят на лидируюшие позиции среди всех гибридных агрегатов.
Дизельный цикл работы мотора проник даже туда, куда, казалось, ему заказана дорога самой теорией двигателестроения. Компания Mercedes-Benz создала бензиновый агрегат c переменной степенью сжатия, который в некоторых режимах, как и дизель, обходится без свечей зажигания, сжимая смесь воздуха и бензина до температуры самовоспламенения. Отдавая дань обоим принципам двигателей внутреннего сгорания, маркетологи Mercedes-Benz назвали этот мотор Dies-Otto.

Ну и на последок вспомним о дизелях, работающих на смеси дизтоплива и природного газа. Несмотря на то, что газ – тоже органическое топливо природного происхождения, подобные силовые установки позволяют заметно снизить уровень токсичных и сажевых выбросов дизеля без применения дорогостоящих катализаторов и сажеуловителей. Единственный минус газодизельного транспорта – привязанность к специализированным газовым заправкам. Тем не менее, автобусы с газобаллонной аппаратурой на крыше можно увидеть на улицах многих городов мира и России уже сегодня.

 

 

     

 

Этот довоенный грузовик середины 1930-х был разработан компанией Mercedes.
Комплектовался как дизельными, так и бензиновыми моторами.
Армейские интересы заставили выпускать его аналог еще и под маркой Opel.
Его полноприводный дизельный вариант отличался фантастической проходимостью.
Благодаря отсутствию электрооборудования, влияющего на работу дизеля,
машина могла преодолевать брод глубиной ровно по нижнюю кромку боковых окон.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

ClearFlame сотрудничает с крупнейшим в Северной Америке производителем дизельных двигателей

Автор Тодд Нили , Штатный репортер DTN

Связаться с Тоддом:

@toddneeleyDTN

ClearFlame Engine Technologies объявила о партнерстве, чтобы приблизить технологию дизельных двигателей на этаноле к коммерциализации. (Фото предоставлено ClearFlame)

ЛИНКОЛЬН, Небраска (DTN) — Компания ClearFlame Engine Technologies объявила во вторник о нескольких партнерских отношениях, которые, по словам компании, являются ключевыми, чтобы помочь компании достичь своей цели по коммерциализации своей технологии дизельных двигателей на этаноле к концу 2023 года.

ClearFlame подписали меморандумы о взаимопонимании с Reviva и Vander Haag’s, Inc., чтобы интегрировать технологию в грузовик Class-8, согласно пресс-релизу. Кроме того, ClearFlame запустила свой первый экспериментальный парк с Beck’s, крупнейшей семейной розничной компанией по производству семян в США и третьим по величине брендом семян.

Кроме того, коалиция, включающая Central Indiana Ethanol, CountryMark и Co-Alliance Cooperative Inc., объединилась для продажи E98, смеси 98% этанола, компании Beck’s для заправки пилота. Двигатель ClearFlame может работать на 98% этаноле прямо с завода или даже на E85, если топливо близко к 85% этанолу.

В рамках соглашения ClearFlame по модификации двигателя компания Reviva из Миннеаполиса будет интегрировать комплект ClearFlame в существующие двигатели Cummins X15, на которые распространяется двухлетняя гарантия.

Reviva является крупнейшим частным производителем дизельных двигателей в Северной Америке, и ее двигатели доступны у большинства поставщиков запчастей для грузовиков и у крупных дилеров грузовиков в США и Канаде. Компания Vander Haag’s, Inc., имеющая девять офисов на Среднем Западе, будет переустанавливать двигатели ClearFlame на грузовики класса 8.

Во время пилотного проекта компания ClearFlame заявила, что грузовик накапливает мили и преодолевает большие расстояния в различных условиях эксплуатации. Сюда входят ближнемагистральные маршруты между офисами компании в Индиане с различными типами загрузки.

ClearFlame заявила, что проведет «несколько других пилотных проектов» до конца года.

P[L1] D[0x0] M[300x250] OOP[F] ADUNIT[] T[]
 

ClearFlame рассчитывает добиться коммерциализации своей технологии модификации двигателей к концу 2023 года. В настоящее время компания работает с EPA над получением всех экологических разрешений; грузовики в настоящее время работают под освобождением EPA.

«Как показывают эти межотраслевые партнерские отношения, наша инновационная технология обезуглероживания двигателей большой мощности может быть эффективно интегрирована и быстро масштабирована в Соединенных Штатах в краткосрочной перспективе, а не через годы», — сказал генеральный директор ClearFlame Б. Дж. Джонсон. в выпуске новостей.

«Это очень важно, особенно в таких отраслях, как большегрузные перевозки. Используя уже существующую экосистему и инфраструктуру, решение ClearFlame не только позволяет нам быстрее достичь наших климатических целей, но и может сделать это с меньшими затратами — экономя деньги автопарков, без каких-либо зеленый премиум».

В октябре 2020 года ClearFlame объявила, что технология обеспечивает мощность 500 лошадиных сил и крутящий момент более 2500 фут-фунтов, «при этом устраняя необходимость в дополнительной дополнительной обработке, такой как селективное каталитическое восстановление или системы дизельного сажевого фильтра».

Во время Национальной конференции по этанолу 2020 года Джонсон сообщил представителям этаноловой промышленности, что технология может создать большой рынок этанола. Он сказал, что даже оптимистично настроенное 20-процентное проникновение на рынок дизельного топлива для тяжелых условий эксплуатации стоимостью 231 миллиард долларов создаст спрос на этанол на 15 миллиардов галлонов в год.

Причина, по которой этанол не применяется в дизельных двигателях, заключается в том, что производительность и простота дизельного двигателя связаны с его грязными выбросами, сказал Джонсон.

Преимуществом технологии ClearFlame является то, что она может заменить нефтяное топливо этанолом, чтобы уменьшить выбросы парниковых газов, а также твердых частиц и смога, в то же время снижая общую стоимость двигателя.

Дизельный сектор ежегодно тратит около 3,3 миллиарда долларов на доочистку. По словам Джонсона, использование этанола в дизельном двигателе может сэкономить сектору 2,5 миллиарда долларов на затратах на доочистку.

В октябре 2021 года ClearFlame объявила, что John Deere входит в число компаний, инвестирующих 17 миллионов долларов в начинающую компанию, разрабатывающую двигатель для тяжелых грузовиков, способный работать на чистом этаноле.

Ожидается, что финансирование позволит коммерциализировать технологию двигателей компании для дальнемагистральных грузовых автомобилей, сельского хозяйства и производства электроэнергии. Финансирование возглавила компания Breakthrough Energy Ventures при участии John Deere, товарного трейдера Mercuria и Clean Energy Ventures.

Подробнее о DTN:

«Генеральный директор компании ClearFlame, занимающейся разработкой этаноловых и дизельных двигателей, нацеливается на рынок сельскохозяйственного оборудования и портативных генераторов», https://www.dtnpf.com/…

«Deere инвестирует в этаноловые дизельные двигатели ,» https://www.dtnpf.com/…

«Этаноловый дизельный двигатель прошел дорожные испытания», https://www.dtnpf.com/…

С Тоддом Нили можно связаться по адресу [email protected]

. Copyright 2022 ООО «ДТН». Все права защищены.

Замена двигателя моего Volkswagen Jetta Diesel 2015 года почти победила меня

Моя настоящая вечная любовь Volkswagen — это на самом деле моя Jetta TDI S 2015 года, а не мой VW GTI, странно приятного серого цвета и без дополнительных опций. После 247 000 миль верной службы и неудачного эпизода, когда моя мама едва не оказалась в затруднительном положении с грохочущим двигателем, он стоял рядом с моим домом с перегоревшим двигателем. Я должен был купить новую машину, но романтика и дурацкие цены на подержанные автомобили заставили меня заменить двигатель в этом современном чуде техники.

Технически это машина моей мамы, но я выбрал ее для нее. Мои родители подписали документы на платиново-серый металлик Jetta, а карикатура мистера Роджерса в берете на продавца Volkswagen попрощалась с нами милой демонстрацией ключа VW с выкидным ножом. Такова глубина апатии моей мамы к автомобилям, что я получил настоящую привилегию управлять Jetta с дождливой стоянки у дилера и ехать домой.

Крис Росалес

Мне сразу понравилось. 2,0-литровый дизельный двигатель Common-Rail EA288 имеет крутящий момент от 1000 об/мин и обороты до 4000 об/мин, что необычно для дизеля. Двойное сцепление мгновенно переключает передачи, а бесшумная кабина и отличные ходовые качества делают его потрясающим дорожным автомобилем. В каньонах весело с дешевыми шинами эконом-класса. Его преувеличенные качки и качки во время интенсивного вождения подобают лучшим автомобилям, сдаваемым в аренду. Также этот автомобиль имеет подлинную редкость. EA288 был двигателем только один год для Jetta TDI 2015 года, до того, как в сентябре 2015 года произошло событие The Obvious.0005

Эти качества все еще существуют даже после почти четверти миллиона миль пробега, почти все из которых были безотказными, даже с чрезвычайно сложным дизельным двигателем. Для непосвященных: этот двигатель имеет три комбинированных контура жидкостного охлаждения, три насоса охлаждающей жидкости, турбонагнетатель с изменяемой геометрией, двухступенчатый масляный насос для переменного давления масла, регулируемые фазы газораспределения, впрыск мочевины, охлаждаемую рециркуляцию отработавших газов и систему водяного охлаждения. -воздушный интеркулер. Он представлял собой вершину дизельных технологий VW до семи месяцев после того, как мы купили автомобиль. Вот тогда и случился Дизельгейт.

Хотя я знал лучше, чем верить, что «чистое дизельное топливо» TDI действительно чище бензина, я все же был чем-то вроде шока, когда Dieselgate сообщил эту новость. У нас вдруг появился автомобиль, который был активным участником автомобильной истории. Предложение о выкупе поступило несколько месяцев спустя, но моим родителям так понравилась машина, что они оставили ее себе и взяли компенсацию. Мы никогда не оглядывались назад, поэтому у нас есть Jetta TDI с наддувным двигателем.

Я заменил двигатель на подъездной дорожке с помощью своих инструментов среднего уровня без подъемника. Почему? Что ж, я мог бы починить эту машину за меньшие деньги, чем те новые машины, которые пришли бы на смену ей, и эта машина на самом деле является самым надежным резервным загонщиком. Это также сентиментально особенное для меня. За рулем этой машины я пережил странную часть своей жизни, в том числе множество свиданий, тусовки с друзьями, созерцательные поздние ночи и опыт взросления. Для меня это особый дерьмобокс.

Месяца три назад моя мама сообщила, что машина гремела, у нее была сильная нехватка мощности, и она заглохла, как только она доковыляла до подъездной дорожки. Я принялся выяснять, почему двигатель взорвался. Грохот был самой неприятной частью, но я все же сначала осмотрел топливную систему и не обнаружил никаких проблем. Иногда топливный насос высокого давления может выходить из строя на двигателях TDI более раннего поколения, но для EA288 проблемы были решены.

Слон в комнате был в том, что автомобиль имеет интервал ремня ГРМ в 130 000 миль. Другим слоном было то, что этот автомобиль на самом деле имеет второй двигатель после того, как странная ошибка дилера на 47 000 миль привела к забастовке шатуна. Таким образом, нынешний двигатель имеет пробег 200 000 миль, из которых последние 60 000 миль пришлись на интервал ремня ГРМ. Все просто, мои родители не поверили мне, когда я сказал им, что двигатель взорвется, если они не заменят ремень. Они этого не сделали, и паровоз выразил свое неудовольствие самым худшим образом.

Разрушение под клапанной крышкой. Chris Rosales

Я снял клапанную крышку и быстро нашел остатки клапанного механизма. Это была ужасная сцена — куски клапанных коромысел, толкатели и роликовые подшипники лежали в головке блока цилиндров до тошноты. Это был полный провал. Ясно, что ремень ГРМ вышел из строя. После очередной разборки натяжитель ремня ГРМ сдался.

Цены на подержанные запчасти зависят от спроса и предложения. Самые надежные запчасти покупают редко, поэтому стоят они дешево. Детали, которые имеют свойство ломаться, стоят дороже. Двигатель EA288 оказался надежным и очень дешевым, поэтому моему отцу удалось найти двигатель с пробегом 76 000 миль за 1000 долларов с доставкой к нашей двери. Совершенно новая, полностью зачищенная головка блока цилиндров стоила бы 1200 долларов, и мне все равно пришлось бы снимать двигатель из-за сложной выхлопной системы, и у меня все еще был бы пробег в 200 000 миль.

Мой план игры, чтобы свести к минимуму ошибки, состоял в том, чтобы сначала снять сгоревший двигатель и поставить два двигателя рядом, собирая все вместе на новом двигателе, пока я разбирал сгоревший. Обычно я не был бы так осторожен, но фотографии должны говорить сами за себя; этот двигатель интенсивный. Повсюду есть соединения шлангов охлаждающей жидкости и жесткие линии, заросли проводки и множество воздуховодов, которые либо подают наддувочный воздух, либо EGR, либо вакуум. Это что-то вроде инженерного чуда.

Процесс снятия двигателя. Крис Росалес

Снятие двигателя тоже было процессом. Трансмиссия широкая и весит более 600 фунтов, поэтому было бы трудно выловить рыбу сверху. Лифта у меня нет, так что снять его снизу не вариант. Мне пришлось снять его спереди, разобрав передний зажим и переместив прямо вперед с помощью подъемника двигателя.

Это было не так уж плохо, так как главные жгуты двигателя заканчиваются у фары со стороны водителя, а также имеется три опоры двигателя: по одной на каждом конце двигателя и коробки передач, а также крепление на собачьей стойке в нижней части двигателя. V-образный хомут крепит выхлопную трубу к приемной трубе, а тонкий хомут удерживает трос DSG на коробке передач. Большинство линий охлаждающей жидкости автономны, за исключением линий к бачку и радиатору, которые удерживаются зажимами и зажимами соответственно.

Электрические разъемы, как правило, определенным образом индексируются друг к другу, поэтому перепутать разъемы практически невозможно. Взгляд в прошлое делает вещи очень ясными, и если бы мне пришлось делать это снова, я бы нашел время, чтобы четко обозначить каждый разъем. Я этого не делал и верил, что каждый разъем будет уникальным, что создавало трудности, когда новый двигатель был одет и готов к установке. Подробнее об этом позже.

Трубопроводы охлаждающей жидкости, турбонаддув, каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр и охлаждаемый EGR от Jetta. Крис Росалес

Полностью переоборудовать новый двигатель было утомительной задачей, учитывая огромную площадь трубопроводов охлаждения, турбонагнетателя, выхлопа, жгута проводов и замены тяжелой коробки передач с двойным сцеплением. Я снял все со старого двигателя таким образом, чтобы его было легко пересадить на новый, но нужно было подсоединить еще дюжину шлангов охлаждающей жидкости. После того, как я собрал все вместе с новым ремнем ГРМ и водяным насосом, задача вернуть двигатель и коробку передач обратно в автомобиль казалась немного более сложной, но все получилось хорошо.

Сборка машины прошла быстрее, чем я мог надеяться. Все встало на свои места до первого запуска. У меня была мигающая лампочка свечи накаливания и долгая заводная рукоятка до тяжелого запуска. Моя основная проблема заключалась в том, что датчик положения коленчатого вала не кодировал сигнал. Я несколько недель корпел над заводским руководством по обслуживанию в поисках решения. Я заменил датчик коленчатого вала и жгут проводов к датчику с потерей 300 долларов без решения. Последним шансом, который у меня был, был гремлин с электропроводкой, но даже за шесть недель поисков по несколько ночей в неделю я так и не смог решить проблему. Все разъемы казались вполне счастливыми там, где они были.

Полностью собранный двигатель возвращается в машину. Обратите внимание на сложность выхлопной системы. Крис Росалес

Я знал, что пришло время сдаться. Выпил скромный чай и отправил в независимую ремонтную мастерскую.

Отказали в течение дня. Техник был ошеломлен моей проблемой, поэтому отправился в дилерский центр, потеряв большую часть моей надежды. Но техники дилера показали себя невероятно компетентными. Они нашли проблему за несколько часов: после всего этого проблема была связана с перепутанными электрическими разъемами. Иди разберись.

Оказывается, это поколение Jetta имеет идентичные 10-контактные разъемы для фары со стороны пассажира и разветвление для ЭБУ. Я их перепутал. Также оказалось, что разъем для водяного насоса интеркулера и датчика положения коленчатого вала был такого же типа разъема, еще одна путаница с моей стороны. Я могу только винить себя за то, что не маркировал каждый разъем. Я мог бы избежать много боли и сэкономить много времени и денег, если бы я потратил немного больше времени, чтобы подготовить себя к будущему.

Все сказано и сделано, мы потратили чуть больше 2000 долларов на замену двигателя новым комплектом ремня ГРМ и диагностику у дилера. Было интересно разобрать современную машину и узнать, как она работает. Хотя это сложно, я вполне уверен в его надежности. Он хорошо спроектирован, и детали довольно высокого качества. Шокирует то, что Volkswagen продал этот автомобиль за 22 460 долларов в 2015 году с таким большим количеством технических сложностей.

Мой грязный дизель снова в пути с хорошо изношенным двигателем по гораздо меньшей наценке, чем средняя дилерская наценка. Он по-прежнему проезжает 600 миль из примерно 14 галлонов, он по-прежнему очень тихий и удобный, а также это мой любимый Volkswagen в моем автопарке. Навсегда — это долго, но это то, что у меня нет причин продавать.

247 000 миль и горд. Chris Rosales

Это мой постоянный и самый лучший венчик, и я никогда больше не куплю его новую версию.

Дизельные и бензиновые двигатели: что подходит именно вам?

Альтернатива газовому двигателю

От полуприцепов и тяжелой техники до легковых и грузовых автомобилей — миллионы автомобилей с дизельным двигателем делят дорогу с традиционными бензиновыми двигателями. С момента своего изобретения в 1892 году Рудольфом Дизелем дизельный двигатель стал прекрасной альтернативой бензиновому двигателю.

Что вы знаете о дизельных двигателях? Если ваши знания начинаются и заканчиваются знанием того, что дизельное топливо продается на заправке, мы вас обеспечим. Читайте дальше, чтобы узнать, чем дизельные двигатели отличаются от бензиновых, их преимущества и недостатки, а также как определить, подходит ли вам дизельный двигатель.

Как работает дизельный двигатель

Подобно газовому двигателю, дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который использует серию небольших взрывов (сгораний) для приведения автомобиля в движение. Что отличает дизельный двигатель, так это то, как происходит сгорание. В дизельном двигателе воздух сжимается, после чего в цилиндр впрыскивается топливо. Поскольку воздух такой горячий, топливо воспламеняется без использования свечи зажигания, как в случае бензинового двигателя.

Вот как выглядит четырехтактный процесс в дизельном двигателе:

  • Такт 1 — впуск : Впускной клапан открывается для подачи воздуха при опускании поршня.
  • Такт 2 – Сжатие : Впускной клапан закрывается, и поршень движется назад, сжимая воздух, нагревая его.
  • Такт 3 — Сгорание (мощность): Когда поршень находится в верхней части, впрыскивается топливо и воспламеняется. Сгорание толкает поршень обратно вниз.
  • Такт 4 — Выхлоп : Выпускной клапан открывается, и поршень возвращается вверх, выталкивая выхлоп из цилиндра.

Цикл повторяется в каждом цилиндре сотни раз в минуту, обеспечивая питание автомобиля.

Дизели на дорогах США

В 2014 году в США на автомобили с дизельным двигателем приходилось всего 3% от общего объема продаж легковых автомобилей. Большая часть продаж приходится на грузовики средней и большой грузоподъемности, в то время как на легковые автомобили, внедорожники и минивэны приходится всего 1,5%. % продаж 1 . Поскольку дизельное топливо стоит на 50 центов дороже за галлон, большинство американцев довольны своим автомобилем, работающим на газу.

Хотя большинство американцев не перешли на дизельное топливо для своих личных транспортных средств, дизельный двигатель является предпочтительным двигателем для полуприцепов, строительной техники и автобусов благодаря способности дизельного топлива эффективно перемещать большие грузы на низких скоростях.

Дизель гораздо более популярен в Европе, где почти половина (49,5%) всех проданных автомобилей была оснащена дизельным двигателем в 2016 году. В некоторых странах, таких как Италия, Португалия и Франция, этот процент еще выше 2 . Благодаря лучшей экономии топлива и более низким выбросам CO 2 дизельные двигатели уже давно пользуются популярностью в Европе.

Преимущества дизеля

Увеличенный пробег – Увеличенная экономия топлива является важным преимуществом дизельных двигателей. Дизели могут достигать пробега на 25-30% больше, чем бензиновый двигатель, из-за более высокой эффективности дизельного топлива, в то время как непосредственный впрыск топлива в процессе сгорания тратит мало топлива.

Больше мощности — Увеличенный крутящий момент и лучшее соотношение мощности к весу позволяют дизельным двигателям справляться с большими нагрузками, что объясняет, почему он используется в больших буровых установках и тяжелом оборудовании. Улучшенная тяговая мощность — вот почему некоторые покупатели грузовиков обращают внимание на дизель.

Низкий уровень выбросов – Современные дизельные двигатели выделяют меньше CO 2 2 и угарного газа, чем газовые двигатели.

Меньше обслуживания – Без свечей зажигания и меньше нагрузки, дизельные двигатели могут работать дольше, прежде чем потребуется техническое обслуживание.

Долговечность – Благодаря более высокому сжатию детали дизельного двигателя изнашиваются меньше, чем в бензиновом двигателе. Нередко можно услышать о дизельных двигателях, преодолевающих отметку в 500 000 миль.

Безопаснее – Дизельное топливо менее летучее, а пары не такие взрывоопасные, как бензин. Это снижает вероятность воспламенения топлива и возгорания автомобиля.

Недостатки дизельного топлива

Более высокая стоимость топлива – Более высокая стоимость дизельного топлива стала препятствием для широкого распространения дизельных автомобилей. Дизельное топливо может быть на 50 центов дороже за галлон, чем обычное неэтилированное топливо.

Более высокая цена покупки – Автомобиль с дизельным двигателем, как правило, дороже, чем его бензиновый аналог. Созданные для того, чтобы выдерживать более тяжелые нагрузки, сверхпрочные детали добавляют к прейскуранту.

Шумнее – Хотя современные дизели не являются шумными двигателями прошлых лет, они по-прежнему более шумны, чем бензиновые двигатели. Послушайте оба автомобиля бок о бок, чтобы убедиться, что уровень шума не является для вас препятствием.

Загрязнение – Несмотря на достижения, дизельное топливо по-прежнему производит некоторые вредные выбросы, такие как закись азота и сажа. Однако сегодняшнее дизельное топливо с низким содержанием серы значительно сократило эти выбросы.

Холодный пуск – Дизельные двигатели могут с трудом запускаться при низких температурах, так как у них нет свечей зажигания, и вместо этого они самовозгораются. Когда холодно, воздух может быть недостаточно горячим, чтобы воспламенить топливо. Для решения этой проблемы используются такие устройства, как нагревательные элементы и блочные нагреватели.

Подходит ли мне дизель?

Делиться

Я принимаю Отправить Отправить


Чтобы определить, подходит ли вам автомобиль с дизельным двигателем, вам необходимо изучить свои привычки вождения. Если вы проезжаете много миль по шоссе, дизель может помочь вам сэкономить деньги на топливе. Дизели обычно обеспечивают лучший пробег по шоссе, чем при езде по городу. Однако, если вы не проедете на своем автомобиле много миль, вам будет сложно компенсировать более высокую покупную цену дизельного топлива за счет экономии бензина.

Если вам приходится регулярно буксировать лодку, кемпер или прицеп, вам может подойти дизель низкой мощности. Дополнительный крутящий момент может помочь вам эффективно перевозить больший груз. Обязательно присмотритесь к дизелю, если вы будете много ездить в горах. Опять же, низкая мощность дизеля очень помогает на крутых подъемах.

Узнайте больше о качественных автозапчастях, найдите автомобильную запчасть или найдите местную автомастерскую уже сегодня.

Дополнительные источники: 1 Продажа дизельного топлива в США, 2 Продажа дизельного топлива в Европе

Содержание этой статьи предназначено только для развлекательных и информационных целей и не должно использоваться вместо получения профессиональной консультации от сертифицированного техника или механика. Мы рекомендуем вам проконсультироваться с сертифицированным техническим специалистом или механиком, если у вас есть конкретные вопросы или проблемы, связанные с любой из тем, затронутых в этом документе. Ни при каких обстоятельствах мы не несем ответственности за любые убытки или ущерб, вызванные тем, что вы полагаетесь на какой-либо контент.

НазадВернуться к По цифрам

Делиться

Я принимаю Отправить Отправить

Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир

Тим Харфорд
50 вещей, которые создали современную экономику, Всемирная служба Би-би-си

  • Опубликовано

Источник изображения, Shutterstock

Рудольф Дизель умер при загадочных обстоятельствах, прежде чем смог извлечь выгоду из своего гениального изобретения.

Было 22:00. Рудольф Дизель удалился в свою каюту на борту парохода «Дрезден», следовавшего из Бельгии через Ла-Манш. Его ночная рубашка была разложена на кровати, но Дизель в нее не переодевался.

Изобретатель двигателя, носящего его имя, думал о своих больших долгах и выплате процентов, которые он не мог себе позволить. В его дневнике эта дата — 29Сентябрь 1913 г. — отмечен зловещим крестиком.

Перед поездкой Дизель собрал все наличные, какие смог, и сунул их в сумку вместе с документами, раскрывающими его финансовые неурядицы. Он отдал сумку ничего не подозревающей жене с указанием не открывать ее, пока не пройдет неделя.

Дизель вышел из своей каюты, снял пальто, аккуратно положил его на палубу корабля, посмотрел через перила и прыгнул.

Или он? Теоретики заговора предполагают, что Дизелю помогли за борт. Но кто мог быть заинтересован в кончине нищего изобретателя? Были выявлены два возможных кандидата.

Узнать больше

В книге «50 вещей, которые создали современную экономику» рассказывается об изобретениях, идеях и инновациях, которые помогли создать экономический мир, в котором мы живем. Вы можете слушать онлайн и найти информацию об источниках программы или подписаться на подкаст программы.

Для контекста отмотайте на 40 лет назад, в 1872 год. Пар снабжал электроэнергией поезда и фабрики, но городской транспорт зависел от лошадей. Той осенью конский грипп привел к застою в городах США. Полки продуктовых магазинов были пусты, а на улицах валялись груды мусора.

В городе с полумиллионным населением может быть 100 000 лошадей. Каждый день обильно посыпал улицы 15 кг навоза и 4 литра мочи. Доступный, надежный, мелкосерийный двигатель, который мог бы заменить лошадь, был бы настоящей находкой.

Одним из кандидатов был паровой двигатель: паровые машины неплохо развивались. Другим был двигатель внутреннего сгорания, ранние версии которого работали на бензине, газе или даже на порохе. Но когда Рудольф Дизель был студентом, оба типа двигателей были ужасно неэффективными, превращая лишь около 10% тепла в полезную работу.

Жизнь молодого Дизеля изменила лекция по термодинамике в Королевском баварском политехническом институте в Мюнхене, где он узнал, что теоретически возможно создать двигатель внутреннего сгорания, преобразующий всю теплоту в работу.

Источник изображения, Alamy

Image caption,

План двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Рудольфом Дизелем в 1897 году

Дизель поставил перед собой задачу воплотить теорию в практику. Он потерпел неудачу. Его первый работающий двигатель имел КПД чуть более 25%. Сегодня лучшие дизельные двигатели превышают 50%. Но даже при этом 25% были более чем в два раза лучше, чем у конкурентов.

Двигатель Дизеля более эффективен отчасти из-за способа воспламенения топлива. Бензиновые двигатели сжимают топливо и воздух вместе, а затем воспламеняют их свечой зажигания.

Но слишком сильно сжать смесь, и она может самовоспламениться, что вызывает дестабилизирующий стук в двигателе. Изобретение Дизеля сжимает только воздух и делает его достаточно горячим, чтобы воспламенить топливо при его впрыске.

И чем выше степень сжатия, тем меньше требуется топлива. Любой, кто исследовал вопрос о покупке автомобиля, знаком с основным недостатком дизельных двигателей — они, как правило, дороже при покупке, но более экономичны в эксплуатации.

К несчастью для Рудольфа, в ранних версиях этот прирост эффективности перевешивался проблемами надежности. Он столкнулся с постоянным потоком требований о возврате средств от недовольных клиентов. Это загнало изобретателя в финансовую яму, из которой он уже не мог выбраться.

Тем не менее, он продолжал работать над своим двигателем, и он продолжал улучшаться.

Стали очевидны и другие преимущества. Дизельные двигатели могут использовать более тяжелое топливо, чем бензиновые двигатели, в частности, более тяжелое топливо, известное как «дизель». Помимо того, что дизельное топливо дешевле, чем бензин для очистки от сырой нефти, оно также выделяет меньше паров, поэтому вероятность взрыва меньше.

Это делало его особенно привлекательным для военного транспорта. К 1904 году Дизель установил свои двигатели на французские подводные лодки.

Источник изображения, Getty Images

Подпись к изображению,

Дизельные автомобили, как правило, дороже покупать, но дешевле эксплуатировать

Это подводит нас к первой теории заговора вокруг смерти Рудольфа Дизеля. В 1913 году в Европе барабанный бой надвигающейся войны становился все громче, и безденежный немец направлялся в Лондон. Заголовок одной газеты зловеще размышлял: «Изобретатель брошен в море, чтобы остановить продажу патентов британскому правительству».

Только после Первой мировой войны изобретение Дизеля начало реализовывать свой коммерческий потенциал. Первые дизельные грузовики появились в 1920-х годах, поезда — в 1930-х. К 1939 году четверть мировой морской торговли приходилось на дизельное топливо.

После Второй мировой войны все более мощные и эффективные дизельные двигатели привели к созданию еще более огромных кораблей. Топливо составляет около 70% стоимости доставки товаров по всему миру. Ученый Вацлав Смил утверждает, что паровая глобализация росла бы гораздо медленнее, чем это позволяли дизельные двигатели.

Экономист Брайан Артур не так уверен. Он описывает распространение двигателей внутреннего сгорания в прошлом столетии как «зависимость от пути»: самоусиливающийся цикл, в котором существующие инвестиции и инфраструктура означают, что мы продолжаем делать что-то определенным образом, даже если бы мы делали это по-другому, если бы только мы могли бы начать с нуля.

Еще в 1914 году, утверждает Артур, пар был по крайней мере столь же жизнеспособным, как и сырая нефть для приведения в движение автомобилей, но растущее влияние нефтяной промышленности привело к тому, что гораздо больше денег было потрачено на улучшение двигателя внутреннего сгорания, чем на паровой двигатель.

При равных инвестициях в исследования и разработки, возможно, сегодня мы будем управлять паровыми автомобилями нового поколения.

Источник изображения, Getty Images

Image caption,

Работа Дизеля над арахисовым маслом предвосхитила растущую популярность современного биодизеля.

Имя Дизеля стало синонимом производного сырой нефти, но он разработал свой двигатель для использования различных видов топлива, от угольной пыли до растительных масел. В 1900, на Парижской всемирной выставке он продемонстрировал модель на основе арахисового масла.

Он стал чем-то вроде евангелиста, и в 1912 году — за год до своей смерти — Дизель предсказал, что растительные масла станут таким же важным источником топлива, как и нефтепродукты.

Более привлекательное видение для владельцев ферм по выращиванию арахиса, чем для владельцев нефтяных месторождений, импульс к осуществлению которого в значительной степени рассеялся со смертью Дизеля. Отсюда и вторая теория заговора, вдохновившая спекулятивно-сенсационный заголовок в современной газете: «Убит агентами крупных нефтяных трестов».

В последнее время наблюдается возрождение интереса к биодизелю. Это меньше загрязняет окружающую среду, чем мазут, но вызывает споры — оно конкурирует за землю с сельским хозяйством, что приводит к росту цен на продукты питания.

Во времена Рудольфа это не было проблемой: население было намного меньше, а климат более предсказуем.

Дизель был в восторге от мысли, что его двигатель может помочь развитию бедной сельскохозяйственной экономики. Насколько другим мог бы выглядеть мир сегодня, если бы самой ценной землей за последние сто лет было не место, где можно бурить добычу нефти, а место, где можно выращивать арахис?

Мы можем только догадываться, как никогда не узнаем наверняка, что случилось с Рудольфом Дизелем. К тому времени, когда его тело снова появилось 10 дней спустя, оно было слишком разложившимся для вскрытия или даже для того, чтобы команда вообще захотела взять его на борт.

Бумажник, перочинный нож и футляр для очков Дизеля были найдены и позже опознаны его сыном. Его тело унесло волнами.

Тим Харфорд, тайный экономист FT. «50 вещей, которые создали современную экономику» транслировались на Всемирной службе Би-би-си. Вы можете слушать онлайн и найти информацию об источниках программы или подписаться на подкаст программы.

Как работают дизельные двигатели?

BY: Deanna SCLAR и

Обновлен: 05-24-2021

Из книги: Auto Repair для Dummies

Auto Repair для Dummies

Explore Book Book Amais Amais. между дизельным двигателем и бензиновым двигателем заключается в том, что в дизельном двигателе топливо впрыскивается в камеры сгорания через топливные форсунки как раз тогда, когда воздух в каждой камере находится под таким большим давлением, что он достаточно горячий, чтобы самовозгорание топлива .

Ниже приводится пошаговое описание того, что происходит при запуске автомобиля с дизельным двигателем.
  1. Вы поворачиваете ключ в замке зажигания.

    Затем вы ждете, пока двигатель не нагреется до достаточного количества тепла в цилиндрах для удовлетворительного запуска. (Большинство автомобилей имеют небольшую лампочку, которая говорит «Подождите», но знойный компьютерный голос может выполнять ту же работу на некоторых автомобилях.) Поворот ключа запускает процесс, при котором топливо впрыскивается в цилиндры под таким высоким давлением, что оно нагревает цилиндры. воздух в цилиндрах сам по себе. Время, необходимое для прогрева, резко сократилось — вероятно, не более 1,5 секунд в умеренную погоду.

    Дизельное топливо менее летучее, чем бензин, и его легче запустить, если камера сгорания предварительно прогрета, поэтому производители изначально устанавливали маленькие свечи накаливания, которые работали от аккумулятора для предварительного нагрева воздуха в цилиндрах при первом запуске двигателя. Усовершенствованные методы управления подачей топлива и более высокое давление впрыска теперь создают достаточно тепла, чтобы достать топливо без свечей накаливания, но свечи по-прежнему используются для контроля выбросов: дополнительное тепло, которое они обеспечивают, помогает сжигать топливо более эффективно. В некоторых автомобилях эти камеры все еще есть, в других нет, но результаты все те же.

    Свечи накаливания обеспечивают дополнительное тепло для более эффективного сжигания топлива.

  2. Загорается индикатор «Старт».

    Когда вы его видите, вы нажимаете на педаль газа и поворачиваете ключ зажигания в положение «Старт».

  3. Топливные насосы подают топливо из топливного бака в двигатель.

    По пути топливо проходит через пару топливных фильтров, которые очищают его, прежде чем оно попадет к форсункам топливных форсунок. Надлежащее обслуживание фильтров особенно важно для дизельных двигателей, поскольку загрязнение топливом может засорить крошечные отверстия в форсунках форсунок.

    Фильтр дизельного топлива

  4. Топливный насос высокого давления нагнетает топливо в подающую трубку.

    Эта нагнетательная трубка называется направляющей и держит ее там под постоянным высоким давлением 23 500 фунтов на квадратный дюйм (psi) или даже выше, пока она подает топливо в каждый цилиндр в нужное время. (Давление впрыска бензинового топлива может составлять всего от 10 до 50 фунтов на квадратный дюйм!) Топливные форсунки подают топливо в виде тонкого распыления в камеры сгорания цилиндров через форсунки, управляемые блоком управления двигателем (ECU), который определяет давление, когда происходит распыление топлива, как долго оно длится и другие функции.

    Устройство топливной форсунки

    Другие дизельные топливные системы используют гидравлику, кристаллические пластины и другие методы управления впрыском топлива, и разрабатываются новые дизельные двигатели, которые еще более мощные и отзывчивые.

    Система впрыска топлива Common Rail

  5. Топливо, воздух и «огонь» встречаются в цилиндрах.

    В то время как предыдущие шаги доставляют топливо туда, где оно должно быть, одновременно выполняется другой процесс, чтобы доставить воздух туда, где он должен быть для финальной, огненной игры мощности.

    В обычных дизелях воздух поступает через воздухоочиститель, очень похожий на фильтры в автомобилях с газовым двигателем. Однако современные турбонагнетатели могут нагнетать в цилиндры больший объем воздуха и могут обеспечивать большую мощность и экономию топлива при оптимальных условиях. Турбокомпрессор может увеличить мощность дизельного автомобиля на 50 процентов, при этом снизив расход топлива на 20-25 процентов.

  6. Горение распространяется от меньшего количества топлива, помещенного под давлением в камеру предварительного сгорания, на топливо и воздух в самой камере сгорания.

Эта статья взята из книги:

  • Ремонт автомобилей для чайников,

Об авторе книги:

Дина Склар — признанный эксперт по ремонту автомобилей. Она появлялась в сотнях радио- и телешоу, включая шоу NBC Today и NBC Nightly News . Склар читает лекции на международном уровне об экологическом воздействии транспортных средств и активно продвигает программы солнечной энергии в жилых домах. Склар также является автором Покупка машины для чайников.

Эту статью можно найти в категории:

  • Общий ремонт и техническое обслуживание автомобилей,

Дизельный двигатель — New World Encyclopedia

Дизельный двигатель, построенный MAN AG в 1906 году. представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором используется воспламенение от сжатия , в котором топливо воспламеняется, когда оно впрыскивается в воздух в камере сгорания, сжатый до температуры, достаточно высокой, чтобы вызвать воспламенение. Напротив, в бензиновых двигателях используется цикл Отто, в котором топливо и воздух обычно смешиваются перед поступлением в камеру сгорания и воспламеняются от свечи зажигания, что делает воспламенение от сжатия нежелательным (детонация двигателя). Двигатель работает по циклу Дизеля, названному в честь немецкого инженера Рудольфа Дизеля, который изобрел его в 189 г.2, основанный на двигателе с горячей лампой, на который он получил патент 23 февраля 1893 года.

Содержание

  • 1 Принцип работы дизельных двигателей
  • 2 Хронология ранней истории
  • 3 Впрыск топлива в дизельных двигателях
    • 3.1 Системы раннего впрыска топлива
    • 3.2 Механический и электронный впрыск
    • 3.3 Непрямой впрыск
    • 3.4 Прямой впрыск
      • 3.4.1 Распределительный насос прямого впрыска
      • 3.4.2 Прямой впрыск Common Rail
      • 3.4.3 Агрегат прямого впрыска
      • 3.4.4 Опасность травм при подкожной инъекции
  • 4 Типы дизельных двигателей
    • 4.1 Ранние дизельные двигатели
    • 4.2 Современные дизельные двигатели
  • 5 Карбюраторные модели двигателей с воспламенением от сжатия
  • 6 Преимущества и недостатки по сравнению с двигателями с искровым зажиганием
    • 6. 1 Мощность и экономия топлива
    • 6.2 Выбросы
    • 6.3 Мощность и крутящий момент
    • 6.4 Надежность
    • 6.5 Качество и разнообразие топлива
  • 7 Дизель в двигателях с искровым зажиганием
  • 8 Характеристики топлива и жидкостей
  • 9 Применение дизельного топлива
    • 9.1 Нестандартные применения
      • 9.1.1 Самолет
      • 9.1.2 Автомобильные гонки
      • 9.1.3 Мотоциклы
  • 10 Текущие и будущие разработки
  • 11 Современные дизельные факты
  • 12 История дизельных автомобилей
  • 13 См. также
  • 14 Примечания
  • 15 Каталожные номера
  • 16 Внешние ссылки
  • 17 кредитов

Дизель предназначен для работы двигателя на различных видах топлива, включая угольную пыль и арахисовое масло. Он продемонстрировал это на выставке Exposition Universelle (Всемирная выставка) 1900 года с использованием арахисового масла.

Патент Рудольфа Дизеля 1893 года на конструкцию двигателя.

Как работают дизельные двигатели

Сжатие любого газа повышает его температуру — метод воспламенения топлива в дизельных двигателях. Воздух всасывается в цилиндры и сжимается поршнями со степенью сжатия до 25:1, что намного выше, чем в двигателях с искровым зажиганием. Ближе к концу такта сжатия дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания через форсунку (или распылитель). Топливо воспламеняется от контакта с воздухом, нагретым за счет сжатия до температуры около 700–900 по Цельсию (°C) (1300–1650 по Фаренгейту (°F)). Возникающее в результате сгорание вызывает повышенный нагрев и расширение в цилиндре, что увеличивает давление и перемещает поршень вниз. Шатун передает это движение на коленчатый вал для преобразования линейного движения во вращательное движение для использования в качестве мощности в различных приложениях. Подача воздуха в двигатель обычно регулируется механическими клапанами в головке блока цилиндров. Для увеличения выходной мощности большинство современных дизельных двигателей оснащены турбокомпрессором, а в некоторых производных — нагнетателем для увеличения объема всасываемого воздуха. Использование доохладителя/промежуточного охладителя для охлаждения всасываемого воздуха, который был сжат и, таким образом, нагрет турбонагнетателем, увеличивает плотность воздуха и обычно приводит к повышению мощности и эффективности.

В холодную погоду запуск дизельных двигателей может быть затруднен, так как холодный металл блока цилиндров и головки отводит тепло, образующееся в цилиндре во время такта сжатия, что препятствует воспламенению. В некоторых дизельных двигателях используются небольшие электрические нагреватели, называемые свечами накаливания внутри цилиндра, которые помогают воспламенять топливо при запуске. Некоторые даже используют резистивные сетчатые нагреватели во впускном коллекторе для нагрева впускного воздуха до тех пор, пока двигатель не достигнет рабочей температуры. Нагреватели блока цилиндров (электрические резистивные нагреватели в блоке цилиндров), подключенные к коммунальной сети, часто используются, когда двигатель выключен на длительное время (более часа) в холодную погоду, чтобы сократить время запуска и износ двигателя. Дизельное топливо также склонно к «парафинизации» в холодную погоду, что означает затвердевание дизельного топлива до кристаллического состояния. Кристаллы накапливаются в топливе (особенно в топливных фильтрах), что в конечном итоге приводит к нехватке топлива в двигателе. Для решения этой проблемы используются маломощные электронагреватели в топливных баках и вокруг топливопроводов. Кроме того, большинство двигателей имеют систему «проливного возврата», с помощью которой любое избыточное топливо из топливного насоса и форсунок возвращается в топливный бак. После прогрева двигателя возврат теплого топлива предотвращает образование парафина в баке. В последнее время топливная технология улучшилась, так что благодаря специальным присадкам образование парафина больше не происходит во всех климатических условиях, кроме самых холодных.

Важным компонентом всех дизельных двигателей является механический или электронный регулятор, который ограничивает скорость двигателя, контролируя скорость подачи топлива. В отличие от двигателей с циклом Отто, поступающий воздух не дросселируется, и дизельный двигатель без регулятора скорости может легко превысить скорость. Системы впрыска топлива с механическим управлением приводятся в действие зубчатой ​​передачей двигателя. В этих системах используется комбинация пружин и грузов для управления подачей топлива в зависимости от нагрузки и скорости. Современные дизельные двигатели с электронным управлением контролируют подачу топлива и ограничивают максимальное число оборотов в минуту (об/мин) с помощью электронного модуля управления (ECM) или электронного блока управления (ECU). ECM/ECU получает сигнал частоты вращения двигателя от датчика и управляет количеством топлива и моментом начала впрыска с помощью электрических или гидравлических приводов.

Контроль времени начала впрыска топлива в цилиндр является ключом к минимизации выбросов и максимальной экономии топлива (эффективности) двигателя. Время обычно измеряется в единицах угла поворота коленчатого вала поршня до верхней мертвой точки (ВМТ). Например, если ECM/ECU инициирует впрыск топлива, когда поршень находится на 10 градусов перед ВМТ, считается, что начало впрыска или момент времени соответствует 10 градусам до ВМТ. Оптимальное время будет зависеть от конструкции двигателя, а также от его скорости и нагрузки.

Опережение начала впрыска (впрыск до того, как поршень достигнет ВМТ) приводит к более высокому давлению и температуре в цилиндре и более высокому КПД, но также приводит к более высоким выбросам оксидов азота NOx из-за более высоких температур сгорания. С другой стороны, задержка начала впрыска приводит к неполному сгоранию и выделению видимого черного дыма из твердых частиц (PM) и несгоревших углеводородов (HC).

Хронология ранней истории

  • 1862: Николаус Отто разрабатывает свой угольный двигатель, похожий на современный бензиновый двигатель.
  • 1891: Герберт Акройд Стюарт из Блечли совершенствует свой масляный двигатель и сдает в аренду Хорнсби из Англии права на производство двигателей. Они строят первые двигатели с холодным пуском и воспламенением от сжатия.
  • 1892: Двигатель Hornsby № 101 построен и установлен на гидроузле. Сейчас он находится в музее грузовиков MAN в Северной Англии.
  • 1892: Рудольф Дизель разрабатывает свой двигатель типа тепловой машины Карно, который сжигает порошкообразную угольную пыль. Его нанял гений холодильного дела Карл фон Линде, затем мюнхенский производитель чугуна MAN AG, а затем швейцарская компания Sulzer по производству двигателей. Он заимствует у них идеи и оставляет наследство всем фирмам.
  • 1892: Джон Фрёлих строит свой первый сельскохозяйственный трактор с масляным двигателем.
  • 1894 г.: Витте, Рид и Фэрбенкс начинают производство масляных двигателей с различными системами зажигания.
  • 1896: Hornsby производит дизельные тракторы и железнодорожные двигатели.
  • 1897: Winton производит и управляет первым построенным в США газовым автомобилем; позже он строит дизельные заводы.
  • 1897: Миррлис, Уотсон и Ярян построили первый британский дизельный двигатель по лицензии Рудольфа Дизеля. Сейчас он выставлен в Музее науки в Южном Кенсингтоне, Лондон.
  • 1898: Буш устанавливает двигатель типа Rudolf Diesel на своей пивоварне в Сент-Луисе. Это первое в Соединенных Штатах. Рудольф Дизель совершенствует свой двигатель с запуском от сжатия, патентует и лицензирует его. Этот двигатель, изображенный выше, находится в немецком музее.
  • 1899: Дизель передает лицензию на свой двигатель строителям Burmeister & Wain, Krupp и Sulzer, которые становятся известными строителями.
  • 1902 г.: Ф. Рундлоф изобретает двухтактный картер двигателя с продувкой и горячим термометром.
  • 1902: Компания Forest City начала производство дизельных генераторов.
  • 19:03: Корабль Gjoa пересекает заполненный льдом Северо-Западный проход с помощью керосинового двигателя Dan.
  • 1904: Франция построила первую дизельную подводную лодку Z.
  • 1908: Bolinder-Munktell начинает производство двухтактных двигателей с термометром.
  • 1912: Построен первый дизельный корабль MS Selandia. SS Fram, флагман полярного исследователя Амундсена, переоборудован под дизель AB Atlas.
  • 1913: Fairbanks Morse начинает производство полудизельного двигателя модели Y. Подводные лодки ВМС США используют блоки NELSECO.
  • 1914: Немецкие подводные лодки оснащены дизелями MAN. Военная служба подтверждает надежность двигателя.
  • 1920-е годы: рыболовный флот переходит на масляные двигатели. Появляются дизели Atlas-Imperial of Oakland, Union и Lister.
  • 1924: Появляются первые дизельные грузовики.
  • 1928: Канадские национальные железные дороги используют маневровый дизель на своих складах.
  • 1930-е: Клесси Камминс начинает с голландских дизельных двигателей, а затем строит свои собственные грузовики и роскошный автомобиль Duesenberg на гоночной трассе Дейтона.
  • 1930-е годы: Caterpillar начинает производство дизельных двигателей для своих тракторов.
  • 1933: Citroën представил Rosalie, легковой автомобиль с первым в мире коммерчески доступным дизельным двигателем, разработанным совместно с Гарри Рикардо.
  • 1934: General Motors запускает исследовательский центр GM по производству дизельных двигателей. Компания производит дизельные железнодорожные двигатели — Pioneer Zephyr — и основывает General Motors Electro-Motive Division, которая становится важным производителем двигателей для десантных кораблей и танков во время Второй мировой войны. Затем GM применяет эти знания для контроля над рынком с помощью своей знаменитой Green Leakers для автобусов и железнодорожных двигателей.
  • 1936: Mercedes-Benz выпускает дизельный автомобиль 260D. ATSF открывает дизельный поезд Super Chief.
  • 1936: Дирижабль «Гинденбург» оснащен дизельными двигателями.

Впрыск топлива в дизельных двигателях

Ранние системы впрыска топлива

Современный дизельный двигатель представляет собой комбинацию творений двух изобретателей. Во всех основных аспектах он соответствует оригинальной конструкции Diesel, в которой топливо воспламеняется при сжатии при чрезвычайно высоком давлении внутри цилиндра. Однако почти во всех современных дизельных двигателях используется так называемая система впрыска твердого топлива, изобретенная Гербертом Акройдом Стюартом для его двигателя с горячим термометром (двигатель с воспламенением от сжатия, который предшествует дизельному двигателю и работает немного иначе). Твердый впрыск — это когда топливо поднимается до экстремального давления с помощью механических насосов и доставляется в камеру сгорания с помощью форсунок, активируемых давлением, в почти твердой струе. Оригинальный двигатель Дизеля впрыскивал топливо с помощью сжатого воздуха, который распылял топливо и нагнетал его в двигатель через сопло. Это называется инъекцией воздушной струи. Размер газового компрессора, необходимого для питания такой системы, делал ранние дизельные двигатели очень тяжелыми и большими для их выходной мощности, а необходимость привода компрессора еще больше снижала выходную мощность. Ранние морские дизели часто имели вспомогательные двигатели меньшего размера, единственной целью которых было приводить в действие компрессоры для подачи воздуха в инжекторную систему главного двигателя. Такая система была слишком громоздкой и неэффективной для использования в дорожных автомобилях.

Твердотопливные системы впрыска легче, проще и допускают гораздо более высокие обороты, поэтому повсеместно используются в автомобильных дизельных двигателях. Системы воздушного дутья обеспечивают очень эффективное сгорание в условиях низкой скорости и высокой нагрузки, особенно при работе на некачественном топливе, поэтому в некоторых крупных судовых двигателях используется этот метод впрыска. Воздушный впрыск также повышает температуру топлива в процессе впрыска, поэтому его иногда называют впрыском горячего топлива. Напротив, впрыск твердого топлива иногда называют впрыском холодного топлива.

Поскольку в подавляющем большинстве современных дизельных двигателей используется впрыск твердого топлива, приведенная ниже информация относится к этой системе.

Механический и электронный впрыск

В старых двигателях используется механический топливный насос и узел клапана, который приводится в движение коленчатым валом двигателя, обычно от ремня ГРМ или цепи. В этих двигателях используются простые форсунки, которые в основном представляют собой очень точные подпружиненные клапаны, которые открываются и закрываются при определенном давлении топлива. Узел насоса состоит из насоса, который нагнетает топливо, и дискового клапана, который вращается со скоростью, равной половине частоты вращения коленчатого вала. Клапан имеет одно отверстие для подачи топлива под давлением с одной стороны и по одному отверстию для каждой форсунки с другой. Когда двигатель вращается, тарелки клапанов выстраиваются в линию и подают порцию топлива под давлением к форсунке в цилиндре, который вот-вот войдет в рабочий такт. Клапан форсунки принудительно открывается под давлением топлива, и дизель впрыскивается до тех пор, пока клапан не сместится, и давление топлива в этой форсунке не прекратится. Скорость двигателя контролируется третьим диском, который поворачивается всего на несколько градусов и управляется рычагом дроссельной заслонки. Этот диск изменяет ширину отверстия, через которое проходит топливо, и, следовательно, как долго форсунки остаются открытыми до прекращения подачи топлива, что контролирует количество впрыскиваемого топлива.

В более современном методе используется отдельный топливный насос, который постоянно подает топливо под высоким давлением к каждой форсунке. Затем каждая форсунка имеет соленоид, который управляется электронным блоком управления, что позволяет более точно контролировать время открытия форсунки, которое зависит от других условий управления, таких как частота вращения двигателя и нагрузка, что приводит к повышению производительности двигателя и экономии топлива. Эта конструкция также механически проще, чем комбинированная конструкция насоса и клапана, что делает ее в целом более надежной и менее шумной, чем ее механический аналог.

Как механические, так и электронные системы впрыска могут использоваться как с прямым, так и с непрямым впрыском.

Непрямой впрыск

Дизельный двигатель с непрямым впрыском подает топливо в камеру вне камеры сгорания, называемую форкамерой, где начинается сгорание, а затем распространяется в основную камеру сгорания, чему способствует турбулентность, создаваемая в камере. Эта система обеспечивает более плавную и тихую работу, а поскольку сгоранию способствует турбулентность, давление в форсунках может быть ниже, что во времена систем механического впрыска позволяло работать на высоких скоростях, подходящих для дорожных транспортных средств (обычно до скорости около 4000 об / мин). При разработке высокооборотного дизеля в 19 в.В 30-х годах различные производители двигателей разработали собственный тип предкамеры сгорания. Некоторые, такие как Mercedes-Benz, имели сложную внутреннюю конструкцию. Другие, такие как камера предварительного сгорания Lanova, использовали механическую систему для регулировки формы камеры в зависимости от условий запуска и работы. Однако наиболее часто используемой конструкцией оказалась серия вихревых камер «Комета», разработанная Гарри Рикардо, в которой использовалась сферическая камера, состоящая из двух частей, с узким «горлом» для создания турбулентности. Большинство европейских производителей высокоскоростных дизельных двигателей использовали камеры типа Comet или разработали свои собственные версии (Mercedes много лет оставался с собственной конструкцией), и эта тенденция продолжается с нынешними двигателями с непрямым впрыском.

Непосредственный впрыск

В современных дизельных двигателях используется один из следующих методов прямого впрыска:

Распределительный насос с непосредственным впрыском

Первые воплощения дизелей с непосредственным впрыском использовали роторный насос, очень похожий на дизель с непрямым впрыском; однако форсунки были установлены в верхней части камеры сгорания, а не в отдельной камере предварительного сгорания. Примерами являются такие автомобили, как Ford Transit, Austin Rover Maestro и Montego с их двигателем Perkins Prima. Проблема с этими транспортными средствами заключалась в резком шуме, который они издавали, и выбросах твердых частиц (дыма). Это причина того, что в основном этот тип двигателя был ограничен коммерческими автомобилями, за исключением легковых автомобилей Maestro, Montego и Fiat Croma. Расход топлива был примерно на 15–20 процентов ниже, чем у дизелей с непрямым впрыском топлива, чего для некоторых покупателей было достаточно, чтобы компенсировать дополнительный шум.

Непосредственный впрыск Common Rail

В более старых дизельных двигателях ТНВД распределительного типа, регулируемый двигателем, подает порции топлива к форсункам, которые представляют собой просто форсунки, через которые дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя.

В системах Common Rail отсутствует ТНВД-распределитель. Вместо этого насос сверхвысокого давления хранит резервуар с топливом под высоким давлением — до 1800 бар (180 МПа, 26 000 фунтов на кв. Дюйм) — в «общей топливной рампе», по сути, в трубке, которая, в свою очередь, разветвляется на управляемые компьютером клапаны форсунок, каждый из которых из которых содержит прецизионно обработанное сопло и поршень, приводимые в действие соленоидом или даже пьезоэлектрическими приводами (в настоящее время используются, например, Mercedes в их высокомощном 3,0-литровом дизельном топливе V6 с общей топливной рампой).

Большинство европейских автопроизводителей имеют дизельные двигатели Common Rail в своих модельных рядах, даже для коммерческих автомобилей. Некоторые японские производители, такие как Toyota, Nissan и недавно Honda, также разработали дизельные двигатели с системой Common Rail.

Агрегат прямого впрыска

Агрегат прямого впрыска также впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр двигателя. Однако в этой системе форсунка и насос объединены в один блок, расположенный над каждым цилиндром. Таким образом, каждый цилиндр имеет свой собственный насос, питающий собственную форсунку, что предотвращает колебания давления и обеспечивает более равномерный впрыск. Этот тип системы впрыска, также разработанный Bosch, используется Volkswagen AG в автомобилях (где она называется «Pumpe-Düse System», буквально «система насос-форсунка»), Mercedes Benz (PLD) и большинством крупных компаний. производители дизельных двигателей для больших коммерческих двигателей (CAT, Cummins, Detroit Diesel). Благодаря последним усовершенствованиям давление насоса было увеличено до 2050 бар (205 МПа), что обеспечивает параметры впрыска, аналогичные системам Common Rail.

Опасность травмы при подкожном впрыскивании

Поскольку многие системы впрыска топлива дизельных двигателей работают при чрезвычайно высоком давлении, существует риск получения травмы при подкожном впрыскивании топлива, если топливную форсунку снять со своего места и эксплуатировать на открытом воздухе.

Типы дизельных двигателей

Ранние дизельные двигатели

Рудольф Дизель задумал свой двигатель заменить паровой двигатель в качестве основного источника энергии для промышленности. Как такие дизеля в конце 19В 19-м и начале 20-го веков использовалась та же базовая компоновка и форма, что и в промышленных паровых двигателях, с длинными цилиндрами, внешним клапанным механизмом, крестообразными подшипниками и открытым коленчатым валом, соединенным с большим маховиком. Меньшие двигатели будут построены с вертикальными цилиндрами, в то время как большинство промышленных двигателей среднего и большого размера будут построены с горизонтальными цилиндрами, как и паровые двигатели. В обоих случаях двигатели могли быть построены с более чем одним цилиндром. Самые большие ранние дизели напоминали паровой двигатель с поршневым двигателем тройного расширения, имея высоту в десятки футов с вертикальными цилиндрами, расположенными в линию. Эти ранние двигатели работали на очень низких скоростях — отчасти из-за ограничений их инжекторного оборудования с воздушным дутьем, а отчасти из-за того, что они были совместимы с большей частью промышленного оборудования, предназначенного для паровых двигателей — диапазоны скоростей от 100 до 300 об / мин были обычным явлением. Двигатели обычно запускались путем подачи сжатого воздуха в цилиндры для вращения двигателя, хотя двигатели меньшего размера можно было запустить вручную.

В первые десятилетия двадцатого века, когда большие дизельные двигатели впервые устанавливались на корабли, двигатели имели форму, аналогичную распространенным в то время составным паровым двигателям, с поршнем, соединенным с шатуном через крейцкопф. несущий. Следуя практике паровых двигателей, были сконструированы четырехтактные дизельные двигатели двойного действия для увеличения выходной мощности, с сгоранием, происходящим с обеих сторон поршня, с двумя комплектами клапанного механизма и впрыском топлива. Эта система также означала, что направление вращения двигателя можно было изменить на противоположное, изменив синхронизацию форсунок. Это означало, что двигатель можно было соединить напрямую с гребным винтом без коробки передач. Несмотря на то, что дизельный двигатель двойного действия производил большую мощность и был очень эффективным, основная проблема заключалась в обеспечении хорошего уплотнения в месте, где шток поршня проходил через дно нижней камеры сгорания к подшипнику крейцкопфа. К 1930-х годов оказалось, что устанавливать турбокомпрессоры на двигатели проще и надежнее, хотя крейцкопфы по-прежнему используются для уменьшения нагрузки на подшипники коленчатого вала и износа цилиндров в больших длинноходных соборных двигателях.

Современные дизельные двигатели

Существует два класса дизельных и бензиновых двигателей: двухтактные и четырехтактные. Большинство дизелей обычно используют четырехтактный цикл, а некоторые более крупные дизели работают по двухтактному циклу, в основном огромные двигатели на кораблях. В большинстве современных локомотивов используется двухтактный дизель, соединенный с генератором, который вырабатывает ток для привода электродвигателей, что устраняет необходимость в трансмиссии. Для достижения рабочего давления в цилиндрах двухтактные дизели должны использовать наддув от турбокомпрессора или нагнетателя. Двухтактные дизельные двигатели идеально подходят для таких применений из-за их высокой удельной мощности — с вдвое большим количеством рабочих ходов на один оборот коленчатого вала по сравнению с четырехтактными двигателями они способны производить гораздо большую мощность на рабочий объем.

Обычно ряды цилиндров используются в количестве, кратном двум, хотя может использоваться любое количество цилиндров, если нагрузка на коленчатый вал уравновешена для предотвращения чрезмерной вибрации. Рядный 6-цилиндровый двигатель наиболее распространен в двигателях средней и большой мощности, хотя также распространены V8 и рядный 4-цилиндровый двигатель. Двигатели малой мощности (обычно считаются двигателями объемом менее 5 литров) обычно являются 4- или 6-цилиндровыми, причем 4-цилиндровый тип является наиболее распространенным типом, используемым в автомобилях. Также были произведены 5-цилиндровые дизельные двигатели, представляет собой компромисс между плавностью хода 6-цилиндрового двигателя и компактными размерами 4-цилиндрового двигателя Дизельные двигатели для небольших заводских машин, лодок, тракторов, генераторов и насосов могут быть 4-, 3-, 2-цилиндровыми. , с одноцилиндровым дизельным двигателем, оставшимся для легкой стационарной работы.

Стремление улучшить удельную мощность дизельного двигателя привело к созданию нескольких новых цилиндров, позволяющих извлекать больше мощности из заданной мощности. Двигатель Napier Deltic с тремя цилиндрами, расположенными в форме треугольника, каждый из которых содержит два поршня противоположного действия, а весь двигатель имеет три коленчатых вала, является одним из наиболее известных. Компания Commer van из Соединенного Королевства разработала аналогичную конструкцию для дорожных транспортных средств. Двигатель Commer имел три горизонтальных рядных цилиндра, каждый с двумя поршнями противоположного действия, и двигатель имел два коленчатых вала. Хотя обе эти конструкции преуспели в производстве большей мощности при заданной мощности, они были сложными и дорогими в производстве и эксплуатации, и когда технология турбонагнетателя улучшилась в 1919 г.В 60-х годах это оказалось гораздо более надежным и простым способом извлечения большей мощности.

В качестве примечания: до 1949 года компания Sulzer начала экспериментировать с двухтактными двигателями с давлением наддува до шести атмосфер, в которых вся выходная мощность отнималась от выхлопной турбины. Двухтактные поршни приводили в движение поршни воздушного компрессора, образуя объемный газогенератор. Противоположные поршни были соединены рычагами вместо коленчатых валов. Несколько таких агрегатов можно было бы соединить вместе для подачи энергетического газа на одну большую выходную турбину. Общий тепловой КПД был примерно в два раза выше, чем у простой газовой турбины. (Источник Modern High-Speed ​​Oil Engines Volume II C.W. Chapman, опубликовано The Caxton Publishing Co. Ltd., переиздано в июле 1949 г.)

Модельные двигатели с воспламенением от сжатия с карбюратором

Простые двигатели с воспламенением от сжатия предназначены для модельных двигателей. Это очень похоже на типичный двигатель со свечами накаливания, который работает на смеси метанола (метилового спирта) и смазки (обычно касторового масла) (и иногда нитрометана для улучшения характеристик) с нитью накаливания для обеспечения воспламенения. Вместо свечи накаливания головка имеет регулируемый контрпоршень над поршнем, образуя верхнюю поверхность камеры сгорания. Этот контрпоршень удерживается регулировочным винтом, управляемым внешним рычагом (или иногда съемным шестигранным ключом). Используемое топливо содержит эфир, который является очень летучим и имеет чрезвычайно низкую температуру воспламенения, в сочетании с керосином и смазкой, а также очень небольшой долей (обычно 2 процента) присадки, улучшающей воспламенение, такой как амилнитрат или предпочтительно изопропилнитрат в настоящее время. Двигатель запускается путем снижения компрессии и настройки обогащения смеси в распылителе с помощью регулируемого игольчатого клапана, постепенно увеличивая компрессию при прокручивании двигателя. Компрессия увеличивается до тех пор, пока двигатель не заработает. Затем смесь можно обеднить и увеличить компрессию. По сравнению с двигателями со свечами накаливания, модельные дизельные двигатели демонстрируют гораздо более высокую топливную экономичность, что увеличивает выносливость в зависимости от количества перевозимого топлива. Они также обладают более высоким крутящим моментом, что позволяет вращать гребной винт большего или большего шага на более низкой скорости. Поскольку сгорание происходит задолго до того, как открывается выпускное отверстие, эти двигатели также значительно тише (без глушителя), чем двигатели со свечами накаливания аналогичного объема. По сравнению с двигателями со свечами накаливания, модельные дизели сложнее дросселировать в широком диапазоне мощностей, что делает их менее подходящими для моделей с радиоуправлением, чем двух- или четырехтактные двигатели со свечами накаливания, хотя эта разница считается менее заметной при использование современных двигателей с портами Шнерле.

Преимущества и недостатки по сравнению с двигателями с искровым зажиганием

Мощность и экономия топлива

Дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые (бензиновые) двигатели той же мощности, что приводит к меньшему расходу топлива. Обычный запас составляет на 40 процентов больше миль на галлон для эффективного турбодизеля. Например, текущая модель _koda Octavia, использующая двигатели Volkswagen Group, имеет комбинированный рейтинг в евро 38 миль на галлон США (6,2 литра на 100 км (л/100 км)) для 102 базовых лошадиных сил (л. с.) (76 киловатт). (кВт)) бензиновый двигатель и 54 мили на галлон (4,4 л/100 км) для дизельного двигателя мощностью 105 л.с. (75 кВт). Однако такое сравнение не учитывает, что дизельное топливо более плотное и содержит примерно на 15 процентов больше энергии. Скорректировав цифры для Octavia, можно обнаружить, что общая энергоэффективность дизельной версии все еще примерно на 20 процентов выше, несмотря на снижение веса дизельного двигателя. При сравнении двигателей относительно малой мощности для веса автомобиля (таких как двигатели мощностью 75 лошадиных сил (л.с.) для Volkswagen Golf) общее преимущество дизельного двигателя в энергоэффективности снижается еще больше, но все же составляет от 10 до 15 процентов.

Хотя более высокая степень сжатия способствует повышению эффективности, дизельные двигатели намного экономичнее бензиновых (бензиновых) двигателей при малой мощности и холостом ходу двигателя. В отличие от бензинового двигателя, у дизеля отсутствует дроссельная заслонка во впускной системе, которая закрывается на холостом ходу. Это создает паразитное сопротивление поступающему воздуху, снижая эффективность бензиновых/бензиновых двигателей на холостом ходу. Из-за более низких тепловых потерь дизельные двигатели имеют меньший риск постепенного перегрева при длительной работе на холостом ходу. Например, во многих приложениях, таких как судостроение, сельское хозяйство и железные дороги, дизели остаются без присмотра в течение многих часов, а иногда и дней. Эти преимущества особенно привлекательны в локомотивах.

Дизельные двигатели без наддува тяжелее бензиновых двигателей той же мощности по двум причинам. Во-первых, требуется дизельный двигатель большего рабочего объема, чтобы производить ту же мощность, что и бензиновый двигатель. По сути, это связано с тем, что дизель должен работать на более низких оборотах двигателя. Дизельное топливо впрыскивается непосредственно перед воспламенением, поэтому у топлива остается мало времени, чтобы найти весь кислород в цилиндре. В бензиновом двигателе воздух и топливо смешиваются на протяжении всего такта сжатия, что обеспечивает полное смешивание даже при более высоких оборотах двигателя. Вторая причина большего веса дизельного двигателя заключается в том, что он должен быть прочнее, чтобы выдерживать более высокие давления сгорания, необходимые для воспламенения, и ударную нагрузку от детонации воспламеняющей смеси. В результате совершающая возвратно-поступательное движение масса (поршень и шатун) и результирующие силы, ускоряющие и замедляющие эти массы, тем больше, чем тяжелее, крупнее и прочнее деталь, и действуют законы убывающей отдачи прочности компонентов. , масса компонента и инерция — все это вступает в игру для создания баланса смещения, оптимальной средней выходной мощности, веса и долговечности.

Тем не менее, именно такое качество сборки позволило некоторым энтузиастам добиться значительного увеличения мощности двигателей с турбонаддувом за счет довольно простых и недорогих модификаций. Бензиновый двигатель аналогичного размера не может обеспечить сравнимое увеличение мощности без значительных изменений, потому что стандартные компоненты не смогут выдерживать более высокие нагрузки, воздействующие на них. Поскольку дизельный двигатель уже создан, чтобы выдерживать более высокие уровни нагрузки, он является идеальным кандидатом для настройки производительности с небольшими затратами. Однако следует отметить, что любая модификация, которая увеличивает количество топлива и воздуха, проходящего через дизельный двигатель, повысит его рабочую температуру, что сократит срок его службы и увеличит требования к интервалу обслуживания. Это проблемы с более новыми, более легкими, высокопроизводительными дизельными двигателями, которые не «перестроены» в степени старых двигателей и вынуждены обеспечивать большую мощность в двигателях меньшего размера.

Добавление турбокомпрессора или нагнетателя к двигателю в значительной степени способствует увеличению экономии топлива и выходной мощности, уменьшая упомянутое выше ограничение скорости впуска топлива и воздуха для данного объема двигателя. Давление наддува у дизелей может быть выше, чем у бензиновых двигателей, а более высокая степень сжатия позволяет дизельному двигателю быть более эффективным, чем сопоставимый двигатель с искровым зажиганием. Хотя теплотворная способность топлива немного ниже (45,3 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм) по сравнению с бензином (45,8 МДж/кг), дизельное топливо намного плотнее, и топливо продается по объему, поэтому дизельное топливо содержит больше энергии на литр или галлон. Повышенная экономия топлива дизельного двигателя по сравнению с бензиновым двигателем означает, что дизель производит меньше углекислого газа (CO2) на единицу расстояния. В последнее время прогресс в производстве и изменения в политическом климате увеличили доступность и осведомленность о биодизеле, альтернативе дизельному топливу, полученному из нефти, с гораздо более низким чистым суммарным выбросом CO2 из-за поглощения CO2 растениями, используемыми для производства. топливо.

Выбросы

Дизельные двигатели производят очень мало угарного газа, так как они сжигают топливо в избытке воздуха даже при полной нагрузке, при которой количество впрыскиваемого топлива за цикл все еще составляет около 50 процентов от стехиометрического. Однако они могут выделять черную сажу (или, точнее, твердые частицы дизельного топлива) из своих выхлопных газов, которые состоят из несгоревших углеродных соединений. Это часто вызвано изношенными форсунками, которые недостаточно распыляют топливо, или неисправной системой управления двигателем, которая позволяет впрыскивать больше топлива, чем может быть полностью сожжено за отведенное время.

Предел полной нагрузки дизельного двигателя при нормальной эксплуатации определяется «пределом черного дыма», за пределами которого топливо не может полностью сгорать; поскольку «предел черного дыма» все еще значительно беднее стехиометрического, можно получить больше мощности, превысив его, но в результате неэффективное сгорание означает, что дополнительная мощность достигается за счет снижения эффективности сгорания, высокого расхода топлива и плотных облаков дыма. дым, так что это делается только в специализированных приложениях (таких как буксировка трактора), где эти недостатки не имеют большого значения.

Аналогичным образом, при запуске из холодного состояния эффективность сгорания двигателя снижается, поскольку холодный блок двигателя отбирает тепло из цилиндра в такте сжатия. В результате топливо не сгорает полностью, что приводит к сине-белому дыму и снижению выходной мощности до тех пор, пока двигатель не прогреется. Это особенно касается двигателей с непосредственным впрыском, которые менее термически эффективны. При электронном впрыске время и продолжительность последовательности впрыска можно изменить, чтобы компенсировать это. Старые двигатели с механическим впрыском могут иметь ручное управление для изменения времени или многофазные свечи накаливания с электронным управлением, которые остаются включенными в течение периода времени после запуска, чтобы обеспечить чистое сгорание — свечи автоматически переключаются на более низкую мощность, чтобы предотвратить они выгорают.

Частицы размером, обычно называемым PM10 (частицы размером 10 микрометров или меньше), вызывают проблемы со здоровьем, особенно в городах. Некоторые современные дизельные двигатели оснащены сажевыми фильтрами, которые улавливают черную сажу и при насыщении автоматически регенерируются путем сжигания частиц. Другие проблемы, связанные с выхлопными газами (оксиды азота, оксиды серы), можно уменьшить за счет дополнительных инвестиций и оборудования; некоторые дизельные автомобили теперь имеют каталитические нейтрализаторы в выхлопе.

Мощность и крутящий момент

Для коммерческого использования, требующего буксировки, перевозки грузов и других тяговых задач, дизельные двигатели, как правило, имеют более желательные характеристики крутящего момента. Дизельные двигатели, как правило, имеют довольно низкий пик крутящего момента в своем диапазоне скоростей (обычно между 1600–2000 об/мин для двигателя небольшой мощности и ниже для более крупного двигателя, используемого в грузовике). Это обеспечивает более плавный контроль над большими нагрузками при запуске из состояния покоя и, что особенно важно, позволяет дизельному двигателю работать с более высокими нагрузками на низких скоростях, чем бензиновый / бензиновый двигатель, что делает их намного более экономичными для этих приложений. Эта характеристика не столь желательна в частных автомобилях, поэтому в большинстве современных дизелей, используемых в таких автомобилях, используется электронное управление, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией и более короткий ход поршня для достижения более широкого распределения крутящего момента в диапазоне оборотов двигателя, обычно достигая пика около 2500–3000 об/мин. .

Надежность

Отсутствие системы электрического зажигания значительно повышает надежность. Высокая долговечность дизельного двигателя также обусловлена ​​его перестроением (см. выше), а также циклом сгорания дизеля, который создает менее резкие изменения давления по сравнению с двигателем с искровым зажиганием, преимущество, которое усиливается за счет более низкие скорости вращения в дизелях. Дизельное топливо является лучшей смазкой, чем бензин, поэтому оно менее вредно для масляной пленки на поршневых кольцах и каналах цилиндров; дизельные двигатели обычно проходят 250 000 миль (400 000 км) или более без ремонта.

Качество и разнообразие топлива

В дизельных двигателях топливо испаряется с помощью механической системы форсунок (вместо струи Вентури в карбюраторе, как в бензиновом двигателе). Это принудительное испарение означает, что можно использовать менее летучие виды топлива. Что еще более важно, поскольку в дизельном двигателе в цилиндр вводится только воздух, степень сжатия может быть намного выше, поскольку отсутствует риск преждевременного зажигания при условии точного времени процесса впрыска. Это означает, что температура цилиндров дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового двигателя, что позволяет использовать менее горючее топливо.

Дизельное топливо представляет собой форму легкого жидкого топлива, очень похожего на керосин, но дизельные двигатели, особенно старые или простые конструкции, в которых отсутствуют точные электронные системы впрыска, могут работать на большом количестве других видов топлива. Одной из наиболее распространенных альтернатив является растительное масло из самых разных растений. Некоторые двигатели могут работать на растительном масле без модификаций, а для большинства других требуются довольно простые модификации. Биодизель — это чистое дизельное топливо, очищенное от растительного масла, и его можно использовать почти во всех дизельных двигателях. Единственными ограничениями для топлива, используемого в дизельных двигателях, являются способность топлива течь по топливопроводам и способность топлива надлежащим образом смазывать топливный насос и форсунки.

Дизель в двигателях с искровым зажиганием

Бензиновый двигатель (с искровым зажиганием) иногда может работать как двигатель с воспламенением от сжатия при нештатных обстоятельствах, явление, обычно описываемое как детонация или детонация (во время нормальной работы) или дизельная работа (когда двигатель продолжает работать после отключения электрической системы зажигания). Обычно это вызвано горячими отложениями углерода в камере сгорания, которые действуют так же, как и свеча накаливания 9. 0263 в дизельном двигателе или авиационном двигателе. Чрезмерный нагрев также может быть вызван неправильным опережением зажигания и/или соотношением топливо/воздух, что, в свою очередь, приводит к перегреву открытых частей свечи зажигания в камере сгорания. Наконец, двигатели с высокой степенью сжатия, требующие высокооктанового топлива, могут стучать при использовании низкооктанового топлива.

Характеристики топлива и жидкостей

Дизельные двигатели могут работать на различных видах топлива в зависимости от конфигурации, хотя наиболее распространено одноименное дизельное топливо, получаемое из сырой нефти. Дизельное топливо хорошего качества можно синтезировать из растительного масла и спирта. Популярность биодизеля растет, поскольку его часто можно использовать в немодифицированных двигателях, хотя производство остается ограниченным. В последнее время биодизель из кокоса, который может производить очень многообещающий метиловый эфир кокоса (CME), обладает характеристиками, которые улучшают смазывающую способность и сгорание, что дает обычному дизельному двигателю без каких-либо модификаций большую мощность, меньше твердых частиц или черного дыма и более плавную работу двигателя. Филиппины являются пионерами в исследованиях CME на основе кокоса с помощью немецких и американских ученых. Нефтяное дизельное топливо часто называют петродизель если необходимо отличить источник топлива.

Двигатели могут работать с полным спектром дистиллятов сырой нефти, от компримированного природного газа, спиртов, бензина, до мазута, от дизельного топлива до мазута. Тип используемого топлива представляет собой сочетание эксплуатационных требований и затрат на топливо.

Остаточное топливо представляет собой «отбросы» процесса дистилляции и представляет собой более густую, тяжелую нефть или нефть с более высокой вязкостью, которая настолько густая, что ее трудно перекачивать, если ее не нагреть. Остаточные мазуты дешевле чистого, очищенного дизельного топлива, хотя и грязнее. Их основные соображения касаются использования на кораблях и очень больших генераторных установках из-за стоимости большого объема потребляемого топлива, часто составляющего многие метрические тонны в час. В эту категорию можно отнести низкоочищенное биотопливо, чистое растительное масло (SVO) и отработанное растительное масло (WVO). Кроме того, использование низкокачественного топлива может привести к серьезным проблемам с техническим обслуживанием. Большинство дизельных двигателей, которыми питаются такие корабли, как супертанкеры, сконструированы таким образом, что двигатель может безопасно использовать топливо низкого качества.

Обычное дизельное топливо воспламеняется труднее, чем бензин, из-за его более высокой температуры воспламенения, но после возгорания дизельное топливо может быть очень сильным.

Применение дизельных двигателей

Использование дизельных двигателей во всем мире во многом зависит от местных условий и конкретного применения. Области применения, требующие надежности дизеля и высокого крутящего момента (такие как тракторы, грузовые автомобили, тяжелая техника, большинство автобусов и т. д.), встречаются практически во всем мире (очевидно, что эти применения также выигрывают от улучшенной топливной экономичности дизеля). Местные условия, такие как цены на топливо, играют большую роль в принятии дизельных двигателей — например, в Европе к концу XIX века большинство тракторов были дизельными.50-х годов, в то время как в Соединенных Штатах дизельное топливо не доминировало на рынке до 1970-х годов. Точно так же около половины всех автомобилей, продаваемых в Европе (где цены на топливо высоки), имеют дизельный двигатель, в то время как частные автомобили в Северной Америке практически не имеют дизельных двигателей из-за гораздо более низкой стоимости топлива и плохой репутации.

Помимо их использования на торговых судах и катерах, дизельное топливо также имеет военно-морское преимущество в относительной безопасности в дополнение к увеличению запаса хода по сравнению с бензиновым двигателем. Немецкие «карманные линкоры» были самыми большими дизельными боевыми кораблями, но немецкие торпедные катера, известные как E-boats (Schnellboot) времен Второй мировой войны тоже были дизельными катерами. Обычные подводные лодки использовали их еще до Первой мировой войны. Преимуществом американских дизель-электрических подводных лодок было то, что они работали по двухтактному циклу, в отличие от четырехтактного, который использовали другие военно-морские силы.

Mercedes-Benz в сотрудничестве с Robert Bosch GmbH с 1936 года успешно выпускает легковые автомобили с дизельным двигателем, которые продаются во многих частях мира, а другие производители присоединились к 1970-х и 1980-х годов. Затем последовали другие производители автомобилей: Borgward в 1952 году, Fiat в 1953 году и Peugeot в 1958 году.

В США дизель не так популярен в легковых автомобилях, как в Европе. Такие автомобили традиционно воспринимались как более тяжелые, более шумные, имеющие эксплуатационные характеристики, из-за которых они медленнее разгоняются, более закопченные, вонючие и более дорогие, чем аналогичные автомобили с бензиновым двигателем. С конца 1970-х до середины 1980-х подразделения General Motors Oldsmobile, Cadillac и Chevrolet производили маломощные и ненадежные дизельные версии своих бензиновых двигателей V8, что является одной из очень веских причин такой репутации. Dodge с его знаменитыми рядными шестицилиндровыми дизельными двигателями Cummins, устанавливаемыми в пикапах (примерно с конца 1980-х годов) действительно возродил привлекательность дизельных двигателей в легковых автомобилях среди американских потребителей, но превосходный и широко распространенный американский легковой автомобиль с дизельным двигателем так и не был реализован. Попытка преобразовать бензиновый двигатель в дизельный двигатель оказалась безрассудной со стороны GM. В 1980-х компания Ford Motor пробовала устанавливать дизельные двигатели на некоторые легковые автомобили, но без особого успеха. Кроме того, до введения дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы 15 частей на миллион, которое началось 15 октября 2006 г. в США (1 июня 2006 г. в Канаде), дизельное топливо, используемое в Северной Америке, по-прежнему имело более высокое содержание серы, чем дизельное топливо, используемое в Северной Америке. топлива, используемого в Европе, фактически ограничивая использование дизельного топлива промышленными транспортными средствами, что еще больше усугубило негативный имидж. Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы не является обязательным до 2010 года в Соединенных Штатах. Это изображение не отражает последние разработки, особенно когда речь идет об очень высоком крутящем моменте современных дизелей на низких оборотах, характеристики которых аналогичны большим бензиновым двигателям V8, популярным в Соединенных Штатах. Легкие и тяжелые грузовики в Соединенных Штатах годами оснащались дизельными двигателями. После внедрения дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы Mercedes-Benz начал продавать легковые автомобили под брендом BlueTec. Кроме того, другие производители, такие как Ford, General Motors, Honda, планировали продавать дизельные автомобили в США в 2008-2009 гг., предназначенный для удовлетворения более жестких требований по выбросам в 2010 году.

В Европе, где налоговые ставки во многих странах делают дизельное топливо намного дешевле бензина, автомобили с дизельным двигателем очень популярны (более половины продаваемых новых автомобилей оснащены дизельными двигателями), а новые конструкции значительно сузили разницу между бензиновыми и дизельными автомобилями в упомянутые области. Часто среди моделей с аналогичным обозначением турбодизели превосходят своих родственных автомобилей с бензиновым двигателем без наддува. В одном анекдоте рассказывается о гонщике Формулы-1 Дженсоне Баттоне, который был арестован за рулем дизельного купе BMW 330cd на скорости 230 километров в час (км/ч) (около 140 миль в час (миль/ч)) во Франции, где он был слишком молод. арендовать для него автомобиль с бензиновым двигателем. Баттон сухо заметил в последующих интервью, что фактически оказал BMW услугу по связям с общественностью, поскольку никто не верил, что дизель может ездить так быстро. Тем не менее, BMW уже выиграла гонку «24 часа Нюрбургринга» в общем зачете за 19 лет.98 с дизелем 3-й серии. Дизельная лаборатория BMW в Штайре, Австрия, возглавляемая Ференцем Аниситсом, занимается разработкой инновационных дизельных двигателей.

Компания Mercedes-Benz, предлагающая легковые автомобили с дизельным двигателем с 1936 года, сделала упор на дизельные автомобили с высокими эксплуатационными характеристиками в своем новом модельном ряду, как и Volkswagen со своими брендами. Citroën продает больше автомобилей с дизельными двигателями, чем с бензиновыми, поскольку французские бренды (также Peugeot) впервые представили бездымные конструкции HDI с фильтрами. Даже итальянская марка Alfa Romeo, известная своим дизайном и успешной историей в гонках, делает упор на дизели, которые также участвуют в гонках.

Несколько мотоциклов были построены с использованием дизельных двигателей, но недостатки веса и стоимости обычно перевешивают повышение эффективности в этом приложении.

В отрасли дизельных двигателей двигатели часто делятся по скорости на три неофициальные группы:

Высокоскоростной
Высокоскоростные (приблизительно 1200 об/мин и более) двигатели используются для питания грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, автомобилей, яхт, компрессоров, насосов и небольших электрических генераторов.
Среднескоростной
Большие электрические генераторы часто приводятся в движение среднескоростными двигателями (примерно от 300 до 1200 об/мин), которые оптимизированы для работы на заданной (синхронной) скорости в зависимости от частоты генерации (50 или 60 Гц) и обеспечивают быструю реакцию на изменения нагрузки. . Среднеоборотные двигатели также используются для судовых двигателей и механических приводов, таких как большие компрессоры или насосы. Самые большие среднеоборотные двигатели, производимые сегодня (2007 г.), имеют мощность примерно до 22 400 кВт (30 000 л.с.). Среднеоборотные двигатели, производимые сегодня, в основном четырехтактные, однако некоторые двухтактные двигатели все еще производятся.
Тихоходный
(также известный как «Медленноскоростной») Самые большие дизельные двигатели в основном используются для питания кораблей, хотя наземных электростанций также очень мало. Эти чрезвычайно большие двухтактные двигатели имеют выходную мощность до 80 МВт, работают в диапазоне примерно от 60 до 120 об/мин, имеют высоту до 15 м и вес более 2000 тонн. Обычно они работают на дешевом низкокачественном «тяжелом топливе», также известном как «бункерное» топливо, которое требует нагрева на корабле для заправки и перед впрыском из-за высокой вязкости топлива. Такие крупные низкоскоростные двигатели разрабатывают такие компании, как MAN B&W Diesel (ранее Burmeister & Wain) и Wärtsilä (которая приобрела Sulzer Diesel). Они необычайно узкие и высокие из-за добавления крейцкопфа. Сегодня (2007 г.) 14-цилиндровый Wärtsilä RT-flex 9Двухтактный дизельный двигатель 6C с турбонаддувом, построенный лицензиатом Wärtsilä Doosan в Корее, является самым мощным дизельным двигателем, введенным в эксплуатацию, с диаметром цилиндра 960 мм и мощностью 80,08 МВт (108 920 л.с.). Он был введен в эксплуатацию в сентябре 2006 года на борту крупнейшего в мире контейнеровоза Emma Maersk, принадлежащего группе AP Moller-Maersk.

Необычные применения

Самолеты

Цеппелины Graf Zeppelin II и Hindenburg приводились в движение реверсивные дизеля . Направление работы менялось переключением шестерен на распределительном валу. С полной мощности вперед двигатели можно было остановить, переключить и вывести на полную мощность задним ходом менее чем за 60 секунд.

Дизельные двигатели были впервые испытаны на самолетах в 1930-х годах. Ряд производителей построили двигатели, наиболее известными из которых, вероятно, были радиальные двигатели Packard с воздушным охлаждением и Junkers Jumo 205, который был умеренно успешным, но оказался непригодным для боевого применения во время Второй мировой войны. Еще одним интересным послевоенным предложением стал комплекс Napier Nomad. Однако в целом более низкая удельная мощность дизелей, особенно по сравнению с турбовинтовыми двигателями, работающими на керосине, не позволяет использовать их в этом приложении.

Очень высокая стоимость авиационного газа в Европе и достижения в области автомобильных дизельных технологий привели к возрождению интереса к этой концепции. Новые сертифицированные легкие самолеты с дизельным двигателем уже доступны, и ряд других компаний также разрабатывают для этой цели новые конструкции двигателей и самолетов. Многие из них работают на легкодоступном реактивном топливе или могут работать как на реактивном топливе, так и на обычном автомобильном дизельном топливе. Чтобы получить высокое соотношение мощности и веса, необходимое для авиадвигателя, эти новые «авиадизели» обычно являются двухтактными, а некоторые, например, британский двигатель «Даир», используют поршни противоположного действия для увеличения мощности.

Автомобильные гонки

Несмотря на то, что вес и меньшая мощность дизельных двигателей, как правило, не позволяют им использоваться в автомобильных гонках, многие дизели участвуют в гонках в классах, где они требуются, в основном в гонках на грузовиках и буксировке тракторов, а также в типы гонок, в которых эти недостатки менее серьезны, например, гонки на рекордную скорость или гонки на выносливость. Существуют даже драгстеры с дизельным двигателем, несмотря на такие недостатки дизеля, как вес и низкие пиковые обороты.

В 1931-го года Клесси Камминс установил свой дизель в гоночный автомобиль, разогнавшись до 162 км/ч в Дайтоне и 138 км/ч в гонке Indianapolis 500, где Дэйв Эванс довел его до тринадцатого места, закончив всю гонку без пит-стопа, полагаясь на крутящий момент и эффективность использования топлива для преодоления веса и низкой пиковой мощности.

В 1933 году Bentley 1925 года выпуска с двигателем Gardner 4LW стал первым автомобилем с дизельным двигателем, принявшим участие в ралли Монте-Карло под управлением лорда Говарда де Клиффорда. Это был лучший британский автомобиль, занявший пятое место в общем зачете.

В 1952 году Фред Агабашян выиграл поул-позицию в гонке Indianapolis 500 на 6,6-литровом дизельном автомобиле Cummins с турбонаддувом, установив рекорд скорости круга с поул-позицией — 222,108 км/ч или 138,010 миль/ч. Хотя Агабашян оказался на восьмом месте до того, как дошел до первого поворота, он поднялся на пятое место за несколько кругов и бежал конкурентоспособно, пока плохо расположенный воздухозаборник автомобиля не проглотил достаточно мусора с трассы, чтобы вывести из строя турбонагнетатель на 71-м круге; он финишировал 27-м.

Поскольку дизельные автомобили с турбонаддувом стали сильнее в 1990-х годах, они также участвовали в гонках кузовных автомобилей, а BMW даже выиграла 24 часа Нюрбургринга в 1998 году с 320d против других заводских дизельных соревнований Volkswagen и около 200 автомобилей с обычным двигателем. . Alfa Romeo даже организовала гоночную серию со своими моделями Alfa Romeo 147 1. 9 JTD.

Участники ралли VW Dakar 2005 и 2006 годов оснащены собственной линейкой двигателей TDI, чтобы побороться за первую общую победу на дизеле. Между тем, пятикратный победитель гонки «24 часа Ле-Мана» Audi R8 был заменен Audi R10 в 2006 году, который оснащен двигателем V12 TDI с системой Common Rail мощностью 650 л.с. (485 кВт) и крутящим моментом 1100 Н•м (810 фунт-сила-фут). дизельный двигатель, соединенный с 5-ступенчатой ​​коробкой передач вместо 6-ступенчатой, используемой в R8, чтобы справиться с дополнительным крутящим моментом. Коробка передач считается главной проблемой, так как более ранние попытки других потерпели неудачу из-за отсутствия подходящих трансмиссий, которые могли бы достаточно долго выдерживать крутящий момент.

После победы в гонке «12 часов Себринга» в 2006 году на своем дизельном R10 компания Audi также одержала победу в гонке «24 часа Ле-Мана» 2006 года. Это первый раз, когда спортивный автомобиль может соревноваться за общие победы на дизельном топливе с автомобилями, работающими на обычном топливе или на метаноле и биоэтаноле. Однако значение этого немного уменьшается из-за того, что правила гонок ACO / ALMS поощряют использование альтернативных видов топлива, таких как дизельное топливо.

В 2007 году Audi снова одержала победу в Себринге. У нее было преимущество как в скорости, так и в экономии топлива, по сравнению со всеми остальными, включая Porsche RS Spyder, которые представляют собой специально построенные гоночные автомобили с бензиновым двигателем. После победы в Себринге можно с уверенностью сказать, что в этом году дизельные автомобили Audi снова выиграют гонку «24 часа Ле-Мана» 2007 года. Единственным конкурентом является дизельный двигатель Peugeot 9.08 гонщик. Но эта машина не крутила колеса в гонках.

В 2006 году JCB Dieselmax побил рекорд наземной скорости для дизельных автомобилей, разогнавшись до средней скорости более 328 миль в час. В автомобиле использовались «два дизельных двигателя общей мощностью 1500 лошадиных сил (1120 киловатт). Каждый из них представляет собой 4-цилиндровый двигатель объемом 4,4 литра, используемый в коммерческих целях в качестве экскаватора-погрузчика». [1]

В 2007 году SEAT — с SEAT León Mk2 на арене Oschersleben Motorsport Arena в Германии — стал первым производителем, выигравшим этап серии WTCC на дизельном автомобиле, всего через месяц после объявления о своем участии. Чемпионат мира по кузовным гонкам FIA с Leon TDI. Успех SEAT с León TDI был продолжен и привел к победе в 2009 году.Чемпионские титулы FIA WTCC (как для гонщиков, так и для производителей).

В 2007 году Уэс Андерсон управлял дизельным пикапом Chevrolet S-10 мощностью 1250 л. [2]

Мотоциклы

Дизельные двигатели с традиционно плохим отношением мощности к массе обычно не подходят для использования в мотоциклах, для которых требуется высокая мощность, малый вес и высокая скорость вращения двигателя. Однако в 19В 80-х годах силы НАТО в Европе стандартизировали все свои машины для работы на дизельном топливе. У некоторых был парк мотоциклов, поэтому для них проводились испытания дизельных двигателей. Использовались одноцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением, построенные Ломбардини из Италии, и они имели некоторый успех, достигая производительности, аналогичной бензиновым мотоциклам, и расхода топлива почти 200 миль на галлон. Это привело к тому, что некоторые страны переоборудовали свои велосипеды дизельными двигателями.

Разработка, проведенная Университетом Крэнфилда и калифорнийской компанией Hayes Diversified Technologies, привела к производству дизельного внедорожного мотоцикла на основе ходовой части трейлового мотоцикла Kawasaki KLR650 с бензиновым двигателем для использования в военных целях. Двигатель дизельного мотоцикла представляет собой одноцилиндровый четырехтактный двигатель с жидкостным охлаждением, рабочим объемом 584 см_ и мощностью 21 кВт (28 л.с.) с максимальной скоростью 85 миль в час (136 км/ч). Hayes Diversified Technologies обсуждала, но впоследствии отложила поставку гражданской версии примерно за 19 долларов США.,000. Дорого по сравнению с аналогичными моделями.

В 2005 году Корпус морской пехоты США принял на вооружение M1030M1, мотоцикл для бездорожья, основанный на Kawasaki KLR650 и модифицированный двигателем, предназначенным для работы на дизельном топливе или реактивном топливе JP8. Поскольку другие тактические машины США, такие как внедорожник Humvee и танк M1 Abrams, используют JP8, использование мотоцикла-разведчика, работающего на том же топливе, имело смысл с логистической точки зрения.

В Индии мотоциклы производства Royal Enfield можно купить с одноцилиндровыми дизельными двигателями объемом 650 см_ на базе аналогичных используемых бензиновых двигателей, поскольку дизель намного дешевле бензина и более надежен. Эти двигатели шумные и нерафинированные, но очень популярные благодаря своей надежности и экономичности.

Текущие и будущие разработки

Многие системы впрыска Common Rail и насос-форсунки уже используют новые форсунки, в которых вместо соленоида используются многослойные пьезоэлектрические кристаллы, что обеспечивает более точное управление процессом впрыска.

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией имеют гибкие лопатки, которые перемещаются и пропускают в двигатель больше воздуха в зависимости от нагрузки. Эта технология повышает как производительность, так и экономию топлива. Задержка наддува уменьшается, поскольку компенсируется инерция крыльчатки турбокомпрессора.

Акселерометр пилотного управления (APC) использует акселерометр для обеспечения обратной связи об уровне шума и вибрации двигателя и, таким образом, дает указание ECU впрыскивать минимальное количество топлива, которое обеспечивает тихое сгорание и по-прежнему обеспечивает требуемую мощность (особенно на холостом ходу). )

Ожидается, что следующее поколение дизельных двигателей с системой впрыска Common Rail будет использовать изменяемую геометрию впрыска, которая позволяет изменять количество впрыскиваемого топлива в более широком диапазоне, а также изменяемые фазы газораспределения, аналогичные тем, которые используются в бензиновых двигателях.

В частности, в Соединенных Штатах ужесточение норм выбросов ставит перед производителями дизельных двигателей серьезную проблему. Изучаются другие методы достижения еще более эффективного сгорания, такие как HCCI (воспламенение от сжатия гомогенного заряда).

Факты о современных дизельных двигателях

(Источник: Robert Bosch GmbH)

Топливо проходит через форсунки со скоростью около 1500 миль в час (2400 км/ч)

Топливо впрыскивается в камеру сгорания менее чем за 1,5 мс — примерно столько времени, сколько вспыхивает камера.

Наименьшее количество впрыскиваемого топлива составляет один кубический миллиметр — примерно такой же объем, как головка булавки. Самый большой объем впрыска на данный момент для автомобильных дизельных двигателей составляет около 70 кубических миллиметров.

Если коленчатый вал шестицилиндрового двигателя вращается со скоростью 4500 об/мин, система впрыска должна контролировать и обеспечивать 225 циклов впрыска в секунду.

Во время демонстрационной поездки автомобиль Volkswagen с 1-литровым дизельным двигателем израсходовал всего 0,89 литра топлива на 100 километров (112,36 км/л, 264 мили на галлон {США}, 317 миль на галлон {британский/английский язык}) — вероятно, самый экономичный автомобиль в мире. Система впрыска топлива Bosch под высоким давлением была одним из основных факторов чрезвычайно низкого расхода топлива прототипа. Производственными рекордсменами по экономии топлива являются Volkswagen Lupo 3 L TDI и Audi A2 3 L 1.2 TDI со стандартными показателями расхода топлива 3 литра на 100 километров (33,3 км / л, 78 миль на галлон {US}, 9).4 мили на галлон {имперский}). Их системы впрыска дизельного топлива под высоким давлением также поставляются Bosch.

В 2001 году почти 36 процентов новых автомобилей, зарегистрированных в Западной Европе, имели дизельные двигатели. Для сравнения: в 1996 году автомобили с дизельным двигателем составляли лишь 15% новых автомобилей, зарегистрированных в Германии. Австрия лидирует в рейтинге регистраций автомобилей с дизельным двигателем с 66 процентами, за ней следуют Бельгия с 63 процентами и Люксембург с 58 процентами. Германия с 34,6% в 2001 году находилась в середине турнирной таблицы. Швеция отстает, в 2004 году только 8 процентов новых автомобилей имели дизельный двигатель (в Швеции дизельные автомобили облагаются гораздо более высокими налогами, чем эквивалентные бензиновые автомобили).

История автомобилей с дизельными двигателями

Первыми серийными автомобилями с дизельными двигателями были Mercedes-Benz 260D и Hanomag Rekord, выпущенные в 1936 году. Citroën Rosalie также выпускался в период с 1935 по 1937 год с чрезвычайно редким дизельным двигателем (1766 куб.см 11UD). двигатель) только в версии Familiale (универсал или универсал). [3]

После нефтяного кризиса 1970-х турбодизели были испытаны (например, на экспериментальных и рекордных автомобилях Mercedes-Benz C111). Первый серийный турбодизельный автомобиль был выпущен в 1919 г.78, 5-цилиндровый 3,0-литровый Mercedes 300 SD мощностью 115 л.с. (86 кВт), доступный только в Северной Америке. В Европе в 1979 году был представлен Peugeot 604 с турбодизелем объемом 2,3 л, а затем и Mercedes 300 TD с турбонаддувом.

Многие энтузиасты Audi утверждают, что Audi 100 TDI был первым дизельным двигателем с турбонаддувом и непосредственным впрыском, проданным в 1989 году, но это неверно, поскольку Fiat Croma TD-i. d. был продан с турбонаддувом и непосредственным впрыском в 1986 году, а два года спустя Austin Rover Montego.

Новаторским в Audi 100, однако, было использование электронного управления двигателем, поскольку у Fiat и Austin был чисто механически управляемый впрыск. Электронное управление непосредственным впрыском существенно повлияло на выбросы, плавность хода и мощность.

Интересно отметить, что крупными игроками на рынке автомобилей с дизельными двигателями являются те же самые компании, которые первыми разработали различные разработки (Mercedes-Benz, BMW, Peugeot/Citroën, Fiat, Alfa Romeo, Volkswagen Group), за исключением Austin Rover. — хотя предок Остина Ровера, компания The Rover Motor Company, производила дизельные двигатели малой мощности с 1956 года, когда она представила 4-цилиндровый дизельный двигатель объемом 2051 см_ для своего Land Rover 4 _ 4.

В 1998 году, впервые в истории гонок, в легендарной гонке «24 часа Нюрбургринга» абсолютным победителем стал автомобиль с дизельным двигателем: заводская команда BMW 320d, BMW E36, оснащенный современным дизельным двигателем высокого давления. технология впрыска от Robert Bosch GmbH. Низкий расход топлива и большой запас хода, позволяющие участвовать в гонках сразу 4 часа, сделали его победителем, поскольку сопоставимые автомобили с бензиновым двигателем тратили больше времени на дозаправку.

В 2006 году новый Audi R10 TDI LMP1, представленный Joest Racing, стал первым автомобилем с дизельным двигателем, выигравшим «24 часа Ле-Мана». Автомобиль-победитель также улучшил рекорд конфигурации трассы после 1990 года на 1 круг, составив 380. Однако это не дотянуло до рекордного расстояния, установленного в 1971 году, более чем на 200 км.

См. также

  • Автомобиль
  • Нефть

Примечания

  1. ↑ Автомобиль JCB бьет рекорд скорости на дизельном топливе, BBC. Проверено 3 февраля 2009 г..
  2. ↑ Национальная ассоциация Hot Rod Diesel Дата обращения 30 декабря 2014 г.
  3. ↑ Citroën Traction Avant 7., J. Cats. Проверено 3 февраля 2009 г.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Чаллен, Бернард и Родика Баранесеу. Справочник по дизельным двигателям. 2-е изд. Бистин, Массачусетс: Баттерворт-Хайнеманн, 1999. ISBN 0750621761
  • Демпси, Пол. Как ремонтировать дизельные двигатели. 2-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: TAB Books, 1990. ISBN 0830661670
  • Макарчук Андрей. Инженерия дизельных двигателей: термодинамика, динамика, проектирование и машиностроение управления. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2002. ISBN 0824707028

Внешние ссылки

Все ссылки получены 28 июля 2022 г.

  • Патент США 608845 (PDF)
  • Как работают дизельные двигатели. HowStuffWorks .

Авторы

Энциклопедия Нового Света автора и редактора переписали и дополнили Википедия статья в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.