Aklaypart.ru

Авто Журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем суть дизельного двигателя

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.

Читать еще:  Двигатель 5а200м6 технические характеристики

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.

В чем заключаются главные отличия?

Особенности функционирования требуют рассмотрения в первую очередь, чтобы сравнение было правильным:

  • В дизельных движках топливовоздушная смесь формируется гораздо быстрее, если сравнивать с агрегатом, работающим на бензине. В цилиндрах таких двигателей сдавливается только воздух, температура которого соответствует примерно 900 градусам. Бензин подается отдельно в отделение для последующего сгорания. Мелкие фрагменты солярки испаряются в ускоренном режиме и соединяются с воздушной массой. Благодаря достаточно высокому температурному воздействию, образовавшаяся смесь легко воспламеняется без необходимости поджога при помощи искры. Такие моторы расходуют значительно меньше масла.
  • Воздух и горючее в бензиновых движках комбинируется в специально разработанном спускном коллекторе, после чего топливо попадает в отсек для дальнейшего сжигания. Когда завершается такт сжатия, выполняется финальный этап образования топливовоздушного состава и ее последующее распространение по всем отсекам цилиндра. После сдавливания полученная смесь достигает температуры примерно 500 градусов, а затем выполняется процедура ее воспламенения с использованием свечи.

Что за средство для удаление царапин?

Нам постоянно поступают вопросы в комментарии что это за такие средства «жидкое стекло», и вообще что за куча рекламы по авто тематики сейчас на рынке. В итоге решили проверить на практике, на сколько это правда. Скажем так, использовали 3 средства. Одно средство зарекомендовало себя так себе, после нанесения осталось на этом месте выгорелое пятно. Второе средство, при нанесении не показало вовсе никакого эффекта.

Третье средство SILANE GUARD, по началу так же ощущалось что не будет эффекта. но тем не менее после того как раствор побыл на поверхности несколько минут, эффект был прекрасным. Конечно, не так все красиво как рекламируют.

Вели дискуссию на местном СТО, сказали что средства да, действенные, но их нужно применять только согласно инструкции. А не как кому вздумается.

О дизельном топливе Евро-5/6

Евро-5 чище, экологичнее, эффективнее воспламеняется. Но он же ложка дёгтя для большинства Евро-3 и более старых моторов.

Везде ли в России дизельное топливо Евро-5?

Цетановое число и индекс стали выше

Повысилось требование к цетановому числу и индексу. Данное требование положительно сказывается на самых современных дизельных двигателях. Но для двигателей Евро-3 и ниже, высокое цетановое число либо никакого эффекта не даёт, или наблюдается ухудшение работы.

Не забывайте об остатках старого обычного топлива в баке, при смешивании с новым снижается его эффективность.

51 ЦЧ — минимальное цетановое число для летнего дизельного топлива*
47 ЦЧ – минимальное для зимнего топлива
45 ЦЧ – для арктического топлива
* — в Европейском Союзе минимальное требование ЦЧ 52.

Серы, воды и других загрязнений должно быть меньше

В дизельном топливе Евро-5 и 6 серы должно быть менее 10 мг/кг, что в 5 раз меньше требований Евро-4. Другие показатели также стали жестче.

Благодаря ужесточению, дизельное топливо стало более светлым как бензин и с менее выраженным запахом. Выбросы вредных веществ также существенно снизилось, в городе меньше смога. Даже если в машине вырезан катализатор и отключен EGR выброс вредных веществ существенно улучшился.

Теперь двигатель, топливная система, системы экологии (EGR, катализаторы, сажевый фильтр и т.д.) существенно меньше подвержены загрязнению, износу и реже требуют обслуживания и ремонта, особенно в двигателях Евро-4. Также моторное масло медленнее стареет.

В отдельных городах Европы на АЗС доставляют ЕВРО-6+, с содержанием серы менее 5 мг/кг.

Уменьшение серы стало проблемой для старых дизельных двигателей

Изначально сера в дизеле была естественной смазкой для топливной системы. Резкое снижение серы ухудшило смазку насоса и форсунок старых автомобилей, рассчитанных на Евро-3 и старее.

Читать еще:  Все тюнинг двигателя змз 409

Проблемы начинались ещё с переходом на топливо Евро-4. Первыми стали ломаться топливные системы на американских дизельных машинах. Также наблюдается износ у азиатских моделей, рассчитанных изначально для американского рынка.

Старые европейские и японские дизельные машины меньше всего страдают, так как производители были готовы в будущем к переходу на более экологичный класс. Но повышенный износ все же наблюдается.

Для моторов Евро-4/5/6 нет проблем со смазкой топливной системы?

Современные дизельные моторы, созданные под Евро-4 и 5 учитывают недостаток смазки, а также заложен ресурс и на будущий класс Евро-6+. Поэтому можно не беспокоиться о смазке.

Турбо дизель Евро-5/6 любит обороты и высокое ЦЧ

Повысив цетановое число и индекс у дизельного топлива Евро-5, производители новых дизельных моторов смогли увеличить мощность и обороты, уменьшить вибрации. Тем самым и сами моторы становятся все меньше

Если раньше дизельные двигатели легковых машин крутились не более 3000 оборотов и потом сильно теряли мощность, то теперь современный турбо дизельный мотор уверенно держит мощность до 4000 оборотов. Зачастую для активной езды теперь рекомендуются обороты не ниже 2200. Обусловлено это также требованием экологов, на более высоких оборотах достигается высокая температура сгорания в катализаторе, а значит лучше сгорает топливо и чище выхлоп.

Цетановое число (ЦЧ) стало чувствительным для динамики и экономичности современного двигателя. Особенно для Европейских моторов, французские и немецкие производители рекомендуют топливо с ЦЧ не менее 52, если ЦЧ будет ниже, то мощность мотора ухудшится и расход повысится. А использование топлива с ЦЧ выше 52, например 55 скажется положительно на расходе топлива и динамике при обгонах.

Не превышайте цетановое число более 60!

ЦЧ имеет полезный предел до 60 единиц. Выше этого показателя будет наблюдаться отрицательная работа двигателя.

Учитывайте данный факт, если вы собираетесь дополнительно добавлять цетано повышающую присадку.

Как влияет высокое цетановое число на старых дизельных моторах?

Для большинства двигателей Евро-4 и старее, цетановое число не является таким важным показателем, для них достаточно 51 ЦЧ.

Заправив дизель Евро-3 с ЦЧ 55-59 водитель не заметит разницы, а может даже подняться расход топлива. Фактически ЦЧ выше 55 является уже спортивным ДТ и многие, особенно старые двигатели, не рассчитаны на его использование и не могут нормально регулировать рабочую смесь.

Для старых моторов важным параметром является плотность топлива, чем оно выше тем будет ниже расход и уверенная работа двигателя на низких оборотах. А при производстве дизеля с высоким ЦЧ зачастую плотность снижается.

Как определить качество дизельного топлива?

Без лабораторного анализа не определить на 100%, настоящий ли Евро-5 вы заправляете или нет. Но есть некоторые симптомы, которые могут вызывать подозрения в качестве топлива:

— Сине-зелёный налет на выхлопной трубе. Говорит о превышении серы в летнем топливе, но его налёт допускается в зимнем ДТ из-за присадок;
— Частая регенерация сажевого фильтра (прожиг) и при этом сильно дымит;
— Проявляются заметные вибрации в работе двигателя. Скорее всего это говорит о низком цетановом числе;
— EGR клапан сильно загрязнен. Легкое загрязнение является нормой. При использовании хорошего ДТ Евро-5, не потребуется отключение/чистка EGR на протяжении 200 тыс.км. и более;
— В топливном фильтре или отделителе часто появляется вода;
— Резкий запах дизельного топлива. Дизель действительно сильно пахнет, особенно если сравнивать с бензином. Но опытные дизелисты отметят, что Евро-3 из-за изобилия серы сильнее пах.

Есть ли риск залить подделку (суррогат) или откровенно плохого качества ДТ?

Брендовые АЗС стараются не рисковать репутацией, максимум занимаются недоливом.

Но контрафакт дизельного топлива иногда ещё встречается на окраинах городов или вдоль крупных трасс, но и внешний вид самой АЗС намекает каким может быть топливо.

При этом паспорт качества топлива может быть нормальным, поставка свежей, но никто не мешает заправить половину хранилища АЗС нормальным дизелем для чистоты истории и потом разбавить её дизелем судового или кустарного производства. При этом виновником такой бодяги может быть поставщик, а не владельцы АЗС. Разовая заправка не нанесет ощутимого ущерба авто, но при регулярной заправке могут быть серьёзные последствия, особенно у современных турбо дизельных двигателей.

Если топливо на исходе, а заправиться нужно, то постарайтесь залить как можно меньше топлива. Если часто путешествуете, то возите с собой специальные присадки для дизельного топлива, которые повышают цетановое число, улучшают смазку и полноту сгорания. На рынке выбор большой: Wynns, Liqui-Moly, Ravenol, Тотек.

Сколько может храниться дизельное топливо?

Срок хранения дизельного топлива – 5 лет со дня изготовления.

При соблюдении условий хранений: герметичная ёмкость, в которой разрешено хранить дизельное топливо, и правильная температура помещения (без резких перепадов).

Будет ли ЕВРО-7 дизель?

Скорее всего нет, разработка этого требования для дизельного топлива остановлена (по информации 2019 года). т.к. большинство Европейских стран попросту запрещают продажи дизельных автомобилей уже с 2025 года и сам класс дизельных автомобилей просто со временем вымрет.
Во многих крупных городах Европы уже введены ограничения на въезд дизельных авто. Учитывайте это если собираетесь в Европу на дизельном автомобиле.

Перепутал масло

Если залить дизельное масло в бензиновый мотор, то оно тоже будет работать. Однако его присадки начнут очищать его от нагара более активно, чем бензиновые сорта. Для некоторых моделей это даже полезно, а вот для старых агрегатов, привыкших ездить только на минеральных маслах, подобная промывка может вызвать засорение фильтра.

Читать еще:  Алгоритм работы инжекторного двигателя

В общем, если машина новая, то дизельное масло вреда не нанесет, но долго ездить на нем все же не рекомендуется. Лучше через несколько тысяч километров поменять его на бензиновое.

А вот если в дизельный внедорожник залить старое минеральное масло для бензиновой «копейки», то здесь вреда будет больше. Оно не сможет работать в дизеле с высокой степенью сжатия и не обеспечит его безопасную работоспособность, что приведет к снижению ресурса силового агрегата.

eponim2008

Короткие истории о вещах и о людях, давших им свое имя

Рейка в ТНДВ — в чем ее предназначение?

Приходилось ли Вам замечать, что работа со сложными механизмами изменяет характер человека? Особенно, характер мужчины. Мне не встречались женщины, занимавшиеся обслуживанием дизельных установок. Но вот мужчины, холившие и лелеявшие эти могучие создания, были все, как на подбор, крепки и весьма экономны. Как обслуживаемый ими двигатель. И уж конечно, не глупы. Потому что дизельный двигатель – штука достаточно хитро устроенная. В чем читатели сейчас же убедятся.

Дизельный двигатель придумал – угадайте кто? Правильно, Рудольф Дизель (1858 — 1913), гениальный немецкий механик, родившийся в Париже и пропавший без вести на борту парохода, переплывавшего Ла-Манш. К джинсам «Diesel», кстати, Рудольф Дизель не имеет никакого отношения.

Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания. То есть топливо в нем сгорает внутри цилиндров, двигая поршни и вращая маховик. Почти как в бензиновом двигателе. Но если в бензиновом двигателе легко воспламеняющиеся бензиновые пары поджигает электрическая искра, то в дизеле горючая смесь зажигается сама от сильного сжатия, которое нагревает воздух в цилиндре до температуры воспламенения горючей смеси. Этот принцип позволяет использовать в качестве топлива для дизельного двигателя более тяжелые и более дешевые фракции перегонки нефти: соляр и мазут. В отличие от легко воспламеняющегося бензина, и мазут, и соляр при нормальных условиях поджечь совсем не просто. Рудольф Дизель вообще начал свои работы, желая придумать двигатель, сжигавший угольную пыль. Угля в его родной Германии было достаточно, а вот нефтью – Бог обделил.

Приготовление горючей смеси в дизельном двигателе происходит прямо в цилиндре, куда через специальные разбрызгиватели-форсунки под большим давлением впрыскивается дизельное топливо. Давление создается топливным насосом высокого давления (ТНВД). ТНВД – одна из главных частей дизельного двигателя и наиболее сложная его часть.

В верхней части двигателя, в цилиндрах, горячие газы, образующиеся при сгорании горючей смеси, расширяясь, толкают поршни. Возвратно-поступательное движение поршней через систему кривошипов и шатунов передается в нижнюю часть двигателя, где преобразуется во вращение коленчатого вала. На коленчатом валу находится маховик, вращение которого через сцепление и коробку передач передается либо на колеса автомобиля, либо на катки трактора или танка, либо на гребной винт, либо на электрический генератор. Все зависит от того, где работает дизельный двигатель: в автомобиле, на тракторе, в танке, на судне или же на передвижной электростанции.

Часть механической энергии работающего дизельного двигателя отнимается для того, чтобы подкачивать топливо в цилиндры. В некотором смысле топливный насос – это двигатель наоборот. У него тоже две части, верхняя и нижняя. В нижней части находится кулачковый вал, который механически связан с маховиком. Вращается маховик – вращается и кулачковый вал. Кулачковым он называется потому, что на него насажены эксцентричные кулачки, к которым прижаты толкатели. Эта система превращает вращение кулачкового вала в возвратно-поступательное движение толкателей, которое передается в верхнюю часть топливного насоса. Здесь в цилиндрических каналах вверх-вниз движутся цилиндрические же плунжеры, заканчивающиеся специальным поршнем. Именно поршень сжимает дизельное горючее до давления 0.07 – 0.12 МПа (что соответствует 0.7 – 1.2 атмосфер). При этом давлении открывается перепускной клапан, и сжатое топливо уходит в цилиндр двигателя, где незамедлительно сгорает.

В рассказе обо всем этом механическом великолепии, ни разу не упоминалась рейка. Возникает вопрос, а она-то для чего?

Рейка с помощью системы рычагов и тяг соединена с педалью газа (в автомобиле, в тракторе, в танке) или с рукояткой газа (на судне или на передвижной электростанции). Один конец рейки, тот что соединяется с тягой, плоский, а противоположный – зубчатый. Зубчатая часть рейки входит в зацепление с зубчатыми венцами, которые связаны с плунжерами топливного насоса так, что при перемещении рейки плунжеры немного проворачиваются.

Вы еще не забыли, чем заняты плунжеры? Они скользят вверх-вниз создавая давление в потоке дизельного топлива. Плунжеры, как уже говорилось, имеют цилиндрическую форму. В каждом плунжере выточена фигурная канавка, благодаря которой дозируется количество топлива, которое сжимается поршнями (они находятся в верхней части плунжера). При повороте плунжера в одну сторону объем впрыскиваемого в двигатель топлива увеличивается, при повороте в другую сторону – уменьшается. А поворот плунжера обеспечивается зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с рейкой ТНВД. Таким образом, движение рейки определяет количество дизельного топлива, сгорающего в цилиндрах двигателя, а значит, мощность, развиваемую двигателем в данный момент. Как уже было сказано, рейка связана либо с педалью, либо с ручкой газа, которой управляет бравый механик-водитель, тракторист или моторист.

Ну что, девушки, поняли, как работает дизельный двигатель? Не-а? А вот моторист во всем этом ужасе разбирается, и двигатель у него работает, как игрушка. Потому что сам он умный, крепкий и в меру экономный. Любите его! Я не про двигатель, я про моториста, тракториста и героя-танкиста.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector