Особенности дизельного двигателя, плюсы и недостатки

Содержание

Устройство дизеля

Дизельный мотор имеет степень сжатия практически в два раза больше бензинового. Поэтому это требует усиления его элементов, так как они требую больших нагрузок. Устройство дизельного двигателя предполагает отсутствие стандартной системы зажигания, так как используется принцип самовоспламенения от сжатия. При этом есть модели, где также применяются свечи

Они используются, чтобы прогревать воздух, что особенно важно зимой, когда пуск затруднителен

Поршень дизельного двигателя имеет форму, которая зависит во многом от типа камеры сгорания. При этом его днище выступает за блоки цилиндров в момент нахождения в верхней точке. Поэтому экологичность и технические параметры зависят в большей степени от системы впрыска, а также типа камеры сгорания.

Дизельный двигатель: устройство и схема работы

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.

Холодный запуск

Можно найти множество отзывов о том, что при отрицательных температурах не заводится дизель. Сложность запуска таких моторов в холодных условиях обусловлена тем, что для этого требуется больше энергии. Для облегчения процесса их оснащают предпусковым подогревателем. Данное устройство представлено свечами накаливания, размещенными в камерах сгорания, которые при включении зажигания подогревают воздух в них и работают еще в течение 15-25 секунд после запуска для обеспечения стабильности работы непрогретого мотора. Благодаря этому дизели заводятся при температурах -30…-25 °С.

Сжатие

Пример HTML-страницы

Зная рабочий объем Vh и объем камеры сгорания Vc можно определить степень сжатия ε

ε = (Vh + Vc)/Vc

Величина степени сжатия в двигателе оказывает решающее влияние на:

  • Процесс холодного пуска;
  • Развиваемый крутящий момент;
  • Расход топлива;
  • Шумность работы дизеля;
  • Эмиссию отработавших газов.

Рис. 3

В зависимости от конструкции двига­теля и типа смесеобразования степень сжатия дизелей для легковых и грузовых автомобилей составляет ε = 16-24. Эта величина значительно выше, чем у бензи­нового мотора ε = 7-13. Из-за ограни­ченных антидетонационных свойств бен­зина топливовоздушная смесь при высо­ком давлении сжатия в камере сгорания и возникающей при этом высокой темпе­ратуре самовоспламенялась бы неконт­ролируемым образом. Воздух в дизелях сжимается до 30-50 бар в двигателях без наддува и до 70-130 бар в двигателях с наддувом. Температура при этом дости­гает 700-900°С (рис. 3 «Диаграмма повышения температуры при сжатии«). Температура вос­пламенения для легковоспламеняющихся компонентов дизельного топлива состав­ляет около 250°С.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных моторов

По показателям экономичности первенство дизеля неоспоримо, поэтому львиная доля среднетоннажных грузовиков и мощных тягачей для автопоездов комплектуется дизельными моторами.Легкие грузовики с бензиновым мотором мощностью в 100 – 150 лошадиных сил находят применение на внутригородских и внутриобластных маршрутах. При наличии небольших габаритов и грузоподъемности такой грузовик не нуждается в большом крутящем моменте для того, чтобы тронуться с места с грузом. Важными моментами становятся облегченный запуск двигателя в морозы и маневренность машины. Не нужен длительный прогрев двигателя, что влияет на скорость доставки при многочисленных разгрузках товара.Теоретически оба двигателя внутреннего сгорания построены на едином принципе и используют одинаковые рабочие циклы:

  • впрыск топлива (прямой или распределенный);
  • сжатие (топливо-воздушной смеси или воздуха);
  • воспламенение горючего и отработка поршней;
  • удаление отработанных газов.

Для дизеля не нужно пропорционально вводить в цилиндры воздушно-топливную смесь, при этом необходима высокая степень сжатия воздуха для самостоятельного воспламенения топлива (без свечей зажигания).Высокое давление в цилиндрах потребовало увеличения механической прочности всех деталей мотора (блока цилиндров, поршней, клапанов), поэтому дизель гораздо тяжелее бензинового двигателя и не может работать на высоких оборотах.  Традиционно считается, что дизели сложнее в производстве и ремонте. Действительно, прецизионной точности сборки требуют дизельные форсунки и топливный насос высокого давления, нагнетающий в мотор солярку с давлением до 20 атмосфер. Чтобы набрать соизмеримые с дизельными двигателями мощность и крутящий момент, конструкторам бензиновых моторов приходится применять множество новых технологий. К ним относятся дорогие легкие сплавы для цилиндров, электронные регулировки фаз газораспределения.В результате более легкий бензиновый мотор стоит гораздо дороже дизеля. Для ремонта сложной конструкции нужна высокая квалификация автомехаников и дорогие запчасти.

Основными эксплуатационными преимуществами дизеля становятся:

  1. Экономичность. Стандартное дизельное топливо (солярка) в Украине стоит на 5-8% дешевле бензина (А92-95). Учитывая, что расход топлива у дизелей на 10 – 20% меньше, чем у бензиновых моторов, это важнейший показатель. При длинных рейсах в 1000 – 2000 км экономия получается внушительной. Улучшение экономических показателей снижает себестоимость грузоперевозок, увеличивает рентабельность грузовика. Владелец грузовика, который при выборе цен ориентируется на рекомендуемые транспортно-информационным сервисом Transportica расценки, имеет большие шансы получить выгодные заказы, может снижать цену при переговорах с заказчиком.
  2. Безопасность дизельного топлива. Солярка не относится к легковоспламеняемым видам горючего, поэтому не бывает самовозгорания топливных газов. Выхлоп дизтоплива менее токсичен, содержит низкое количество углекислого газа.
  3. Большой крутящий момент. Этот показатель важен, чтобы груженный грузовик легко трогался с места и набирал оптимальную скорость без максимального расхода горючего. Хорошие показатели крутящего момента позволяют водителю вовремя подавать тяжелый грузовик под погрузку и разгрузку.   
  4. Огромный ресурс силовой установки. Стандартный ресурс дизеля до капитального ремонта превышает 500 000 км. На импортные грузовики нередко устанавливаются дизели с гарантированным ресурсом в 1 млн. км.

Такие недостатки дизеля, как шумность, недостаточная динамика, украинские дальнобойщики не считают критичными. Действительно важными недостатками нужно признать сложность и высокую стоимость ремонта топливной системы (особенно – ТНВД). В приличную стоимость выльется и замена изношенных форсунок. К таким недостаткам дизельного мотора, как затрудненный запуск на морозе и необходимость длительного прогрева двигателя зимой, опытные водители давно привыкли.Такое достоинство бензинового мотора, как динамика (быстрый разгон, достижение максимальных скоростей) дальнобойщики не считают важным преимуществом. Гораздо важнее более длинные межсервисные циклы между плановыми техническими обслуживаниями, низкие цены ремонта и запасных частей для работ с двигателем.          

Газотурбинные установки

Но существуют, правда в небольших экземплярах, такие очень мощные локомотивы, как газотурбовозы (читайте в моих статьях на нашем сайте). В них силовая установка представлена газовой турбиной – газотурбинная установка (ГТУ).

Газотурбинные установки состоят из компрессора для сжатия воздуха, камеры сгорания и непосредственно газовой турбины. Так же как и поршневые двигатели внутреннего сгорания, ГТУ преобразовывают энергию топлива в механическую работу. Надо сказать, что ГТУ работают на всю свою мощь в авиации, для данной отрасли, это самый лучший двигатель.

Принцип работы ГТУ

Рассмотрим вкратце работу ГТУ: в компрессором засасывается воздух из атмосферы и сжимается в нем до рабочего давления. Далее сжатый воздух поступает в камеру сгорания, где происходит сгорание топлива (керосина). Нагреваясь до температуры 600 – 900 градусов Цельсия смесь сжатого воздуха с продуктами горения топлива поступает в газовую турбину. В турбине, расширяясь, горячий газ вращает рабочее колесо. Отработанный в турбине газ выбрасывается в атмосферу.

Часть мощности турбины (65 – 70%) расходуется на приведение в действие лопаточного компрессора, оставшаяся часть через муфты передается на потребителя или (как в турбореактивных ГТУ ) через сопло Лавваля горячий газ выбрасывается в атмосферу под большим давлением. Для нагревания воздуха в ГТУ, после сжатия его в компрессоре, установлены камеры сгорания. Разогрев производится путем сжигания топлива при постоянном давлении. В камере сгорания температура должна быть очень высокой, это необходимо для того, чтобы реакции окисления топлива происходили достаточно быстро и максимально полно. Для этого в камеру сгорания поступает только часть воздуха, нагнетаемого компрессором (назовем его – первичным). Температура газов в камере сгорания достигает 1800˚ – 2000˚ градусов Цельсия. Остальной воздух (вторичный), который не принимает участия в процессе горения топлива, поступает в смеситель. В нём температуры воздуха и продуктов сгорания доводятся до температуры газов перед турбиной (около 600˚ – 900˚ градусов Цельсия).

Процессы сжатия воздуха, сгорания топлива в ГТУ происходят непрерывно, поэтому средние температуры рабочих органов приближаются к максимальным. Так как эти температуры существенно ограничены жаропрочностью самих материалов, то их приходится снижать. В связи с этим КПД газотурбинных установок значительно ниже КПД дизельных двигателей и составляет 20 – 25 %.

Дополнительные компоненты двигателя

В конструкции дизельного двигателя присутствуют и другие детали. Например, турбина. Многие моторы оснащаются турбонаддувом для увеличения мощности. Обычные же атмосферники не имеют такого устройства.

Давайте рассмотрим, что такое турбонадув и из чего он состоит.

Принцип работы турбины

Большое количество воздуха подается в цилиндры через турбонаддув. Также увеличивается подача горючего во время рабочего цикла. Все это позволяет увеличить мощность мотора.

Так как давление насоса в дизельном двигателе выше и постоянное, то это помогает избежать турбоям, которые часто присутствуют на бензиновом моторе. Которыми также часто недовольны владельцы бензиновых турбодвигателей.

Принцип работы турбины таков:

  1. Отработанные газы проходят через компрессор.
  2. Они постепенно раскручивают колесо турбины.
  3. Затем вращение турбинного колеса передается компрессорному. Так происходит потому, что они оба установлены на одном валу.
  4. Под действием вращения турбокомпрессор сжимает воздух. Затем последний поступает в интеркулер.
  5. Здесь он начинает охлаждаться. Потом поступает снова в цилиндры силового агрегата.

Таким образом работает турбинное устройство. Дизельный двигатель запускается даже при отрицательных температурах внешней среды. Свечи накаливания разогревают воздушную смесь до 900 градусов. Именно поэтому сквозь турбины в цилиндры могут поступать холодные воздушные массы.

Турбонаддув он же турбонагнетатель состоит из

Турбонаддув дизельных двигателей состоит из следующих компонентов:

  • воздухозаборник;
  • компрессор;
  • клапан для регулировки отработанных газов;
  • заслонка для дросселя;
  • фильтрующее устройство;
  • интеркулер для охлаждения воздушных масс;
  • давления датчики;
  • коллектор впуска;
  • соединительные трубки.

В свою очередь в турбину входят элементы:

  • подшипники, которые создают вращение ее;
  • чехол на турбине;
  • чехол на компрессоре;
  • сталистая сетка.

Есть разные виды турбонаддувов и их особенности. Так, например, в турбине с изменяемой геометрией измененное сечение входного клапана регулирует поток отработанных газов. Два компрессора устанавливаются последовательно для того, чтобы за каждый режим работы отвечало одно из устройств, а не два за все или одно за все режимы работ.

Если же компрессоры в моторе установлены параллельно, то турбоямы становятся еле ощутимы. Механический и автоматический турбьонаддув, установленные вместе, способствуют увеличенную мощности. Например, первый включается при низких оборотах, а второй при высоких.

Цикл работы турбонаддува

Теперь вы знаете, что такое турбонаддув и как он работает. Давайте посмотрим, каков его цикл.

  1. Турбокомпрессор создает вакуум. Внутрь турбонаддува всасываются воздушные массы.
  2. Дальше в работу вступают роторы.
  3. Интеркулер охлаждает воздушные массы.
  4. Впускной коллектор пропускает через себя холодный воздух. Но перед тем, как он попадет в него, воздушные массы проходят очистку через воздушные фильтрующие устройства.
  5. Когда воздух будет набран до достаточного количества, клапан закроется.
  6. Уже отработанные воздушные массы проходят в турбину силового агрегата внутреннего сгорания и давят на ротор.
  7. Скорость вращения самой турбины и ее вала увеличивается до 1500 оборотов в секунду.

Таким образом за счет всех этих действий образовывается давление, которое и увеличивает мощность дизельного двигателя.

Интеркулер и форсунка

Интеркулер для двигателя на дизеле был создан, чтобы не подвергать каждодневному ремонту детали мотора. Детали двигателя при действии на них высоких температур подвергаются быстрому износу. Чтобы такого не происходило, были созданы интеркулера.

Топливо, подающееся через форсунки, правильно распределяется и в нужном количестве. Поэтому не происходит детонации при правильном расположении угла подачи.

Турбодизель

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы является турбонаддув двигателя. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала – “турбоямы”. Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором.

На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха – интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения “высотности” двигателя – в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности.

В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.

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

Неисправности и диагностика ТНВД

Топливный насос можно назвать «сердцем» агрегата. Благодаря ему происходит поступление горючего в камеры. Основные неисправности связаны с плохим качеством горючего, а также использованием старого масла.

Темный дым из выхлопной трубы

Это говорит о том, что в цилиндрах плохое смесеобразование, которое связано с поздним вспрыском. Дополнительно следует обследовать форсунки и зазоры в клапанах.

Плавающие обороты

Такая неисправность практически всегда указывает на износ плунжерной пары. Кроме того, необходимо проверить уплотнительные шайбы под форсунками.

https://youtube.com/watch?v=9wj-JSqgsuM

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Части системы дизельного двигателя, механизм его действия

Дизель состоит из:

  • бака для горючего,
  • насоса, подкачивающего дизтопливо,
  • фильтров,
  • топливного насоса, который подает горючее под высоким давлением,
  • свечи накаливания
  • основной части двигателя, которой является форсунка.

Подкачивающий насос отвечает за забор дизельного топлива из бака и отправляет его в топливный насос, а сам этот насос для подачи горючего под давлением – состоит из нескольких секций (их столько же, сколько двигатель ДВС имеет цилиндров – одна секция отвечает за обслуживание одного цилиндра).

Устройство насоса для подачи горючего под воздействием давления таково: внутри него по низу во всю длину располагается вал с кулачками, который совершает вращения от распредвала мотора. Кулачки воздействуют на толкатели, заставляющие функционировать плунжер (поршень). Поднимаясь, плунжер способствует давлению горючего в цилиндре. Таким образом и происходит выталкивание горючего посредством ТНВД в ту главную рабочую часть двигателя, которой и является форсунка.

Поступающему в магистраль дизельному топливу необходимо давление, чтобы продвинуться к форсунке для распыления через нее. Для этого и нужен поршень – он захватывает горючее внизу и продвигает к секционной верхушке. Поступающее под напором – горючее уже может качественно распыляться в камере сгорания. В этом насосе сила давления достигает 2000 атмосфер.

Одна из функций плунжера – контролировать объем подачи дизтоплива на форсунку своей двигающейся частью, открывающей и закрывающей канальца внутри него, эта часть соединяется с педалью, отвечающей за подачу газа в салоне машины. То, насколько открыты каналы подачи горючего и его объем – обусловлено углом, под которым повернут поршень. Его поворот осуществляет рейка, соединяющаяся с педалью газа.

Вверху насоса, подающего под давлением горючее, расположен клапан, он устроен так, чтобы открываться под давлением и захлопываться, если оно мало. Таким образом, когда поршень внизу, клапан – в захлопнутом положении, и горючее из шланга, к которому подсоединена форсунка, поступать в насос не может. Давление, образующееся в секции, достаточно для впрыскивания горючего в цилиндр, тогда топливо и доставляется по шлангу в форсунку, а она – производит распыление его в цилиндре.

Преимущества и недостатки дизельных моторов

Технологии не стоят на месте, и особенно наглядно это видно на примере автомобилестроительной отрасли. Современные легковые авто ежегодно обрастают десятками новых электронных компонентов, призванных повышать безопасность, надёжность, безотказность и комфортность транспортных средств. Совершенствуются все узлы и агрегаты, включая моторы. Дизельных двигателей это касается ровно в такой же мере, как и силовых агрегатов на электротяге или бензиновых моторов.

На данный момент они характеризуются следующими достоинствами:

  • по сравнению с бензиновыми оппонентами с таким же объёмом они потребляют в среднем на 30% меньше топлива;
  • дизельные агрегаты почти вдвое долговечнее, хотя эта цифра, скорее всего, несколько завышенная;
  • дизельное топливо намного дешевле бензина, и это для многих становится решающим фактором;
  • надёжность двигателей на солярке намного выше, в том числе из-за отсутствия сложной системы зажигания;
  • дизельные моторы экологичнее, в выбросах намного меньше углекислого газа.

Увы, но от всех недостатков избавиться не удалось. Самыми важными из них являются:

  • боязнь некачественного топлива, которое быстро убьёт форсунки;
  • дороговизна технического обслуживания (в среднем на 20% дороже бензиновых двигателей);
  • прогрев силового агрегата занимает намного больше времени;
  • в автомобиле с механической коробкой переключаться придётся чаще.

И хотя в числе достоинств таких моторов числится их высокая надёжность, нужно уяснить, что турбированные агрегаты по этому критерию сильно уступают атмосферникам, поскольку именно турбина является слабым звеном.

А теперь перейдём к рассмотрению топ-10 лучших дизельных двигателей, среди которых есть и самые экономичные, и самые мощные, и считающиеся самыми надёжными и безотказными.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

На режимах разгона автомобиля в силу инерционности системы возникает явление, получившее название “турбояма”. Сущность явления заключается в следующем:

  • Автомобиль движется с небольшой постоянной скоростью.
  • Турбина вращается в соответствующем режиме.
  • При резком нажатии на педаль ускорения в цилиндры двигателя подается больше топлива.
  • После его сгорания образуются отработавшие газы, которые с большей силой воздействуют на турбину и . Однако происходит это с некоторой временной задержкой.

Таким образом, между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля присутствует некоторая временная задержка – “турбояма”. Также данное явление проявляется в виде недостатка крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Виды систем турбонаддува

Производители разработали различные способы избавления от “турбоямы”:

  • Турбина с изменяемой геометрией. Конструкция предусматривает изменение сечения входного канала. За счет этого выполняется регулирование потока отработавших газов.
  • Два турбокомпрессора, установленных последовательно (). На каждый режим работы (обороты двигателя) предусматривается свой компрессор.
  • Два турбокомпрессора, установленных параллельно (Bi Turbo). Схема разбиения на две турбины снижает инерцию системы, и турбояма становится не так ощутима.
  • Комбинированный наддув. Устройство предусматривает и механический, и турбонаддув. Первый включается при низких оборотах, второй при высоких.

Что такое турботаймер и для чего он необходим

Турботаймер

Другой стороной инерционности системы с турбокомпрессором является необходимость снижать обороты постепенно. Нельзя резко выключать зажигание после того, как двигатель работал на высоких оборотах. Это обусловлено тем, что подшипники будут продолжать вращение, а поскольку масло не будет подаваться в систему – возникнет повышенное трение. Оно, в свою очередь, спровоцирует быстрый износ вала турбины.

Для решения этой проблемы применяется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается в цепь зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который глушит двигатель спустя некоторое время, давая возможность турбине снизить обороты до приемлемых значений.

Принцип работы

Действие дизельного ДВС основано на том же принципе расширения сгорающей в камере воздушно-топливной смеси, что и у бензинового агрегата. Единственное отличие в том, что зажигание смеси осуществляется не искрой от свечи (у дизеля вообще нет свечей зажигания), а за счет распыления порции топлива в горячую из-за сильного сжатия среду. Поршень настолько сильно сжимает воздух, что полость нагревается до около 700 градусов. Как только форсунка распыляет горючее, оно загорается, и выделяет необходимую энергию.

Подобно бензиновым агрегатам, у дизелей тоже есть два основных типа двухтактного и четырехтактного. Рассмотрим их строение и принцип действия.

Четырехтактный цикл

Четырехтактный автомобильный агрегат – самый распространенный. Вот в какой последовательности будет работать такой агрегат:

  1. Впуск. Когда коленчатый вал проворачивается (во время запуска мотора это происходит за счет работы стартера, а когда мотор работает, поршень выполняет этот такт за счет работы соседних цилиндров), поршень начинает движение вниз. В этот момент открывается впускной клапан (он может быть один или два). Через открытое отверстие в цилиндр поступает свежая порция воздуха. Пока поршень не займет нижнюю мертвую точку, впускной клапан остается открытым. На этом первый такт завершается.
  2. Сжатие. При дальнейшем повороте коленвала на 180 градусов поршень начинает движение вверх. В этот момент все клапаны закрыты. Весь воздух в цилиндре сжимается. Чтобы он не попадал в подпоршневое пространство, в каждом поршне имеется несколько уплотнительных колец (подробно об их устройстве рассказывается здесь). По мере продвижения к верхней мертвой точке из-за резко увеличивающегося давления температура воздуха повышается до нескольких сотен градусов. Такт заканчивается, когда поршень окажется в самом верхнем положении.
  3. Рабочий ход. При закрытых клапанах форсунка подает небольшую порцию топлива, которая от высокой температуры тут же загорается. Существуют такие топливные системы, которые делят эту небольшую порцию на несколько более мелких фракций. Электроника может активировать этот процесс (если это предусмотрено производителем), чтобы обеспечить повышение эффективности ДВС на разных режимах работы. По мере расширения газов поршень вытесняется к нижней мертвой точке. По достижении НМТ такт завершается.
  4. Выпуск. Последний поворот коленчатого вала снова поднимает поршень кверху. В этот момент открывается уже выпускной клапан. Через отверстие газовый поток удаляется в выпускной коллектор, а через него в выхлопную систему. На некоторых режимах работы мотора может также незначительно открываться и впускной клапан для лучшего проветривания цилиндра.

За один оборот коленвала в одном цилиндре выполняется два такта. По этой схеме функционирует любой поршневой движок, независимо от типа топлива.

Двухтактный цикл

Помимо четырехтактников существуют также двухтактные модификации. Они отличаются от предыдущего варианта тем, что два такта выполняется за один ход поршня. Эта модификация работает за счет конструктивных особенностей блока цилиндров двухтактника.

Вот чертеж 2-тактного мотора в разрезе:

Как видно из рисунка, когда поршень после воспламенения воздушно-топливной смеси движется к нижней мертвой точке, он сначала открывает выпускное отверстие, куда уходят выхлопные газы. Чуть позже открывается впускное отверстие, благодаря чему камера наполняется свежим воздухом, и происходит продувка цилиндра. Так как дизтопливо распыляется в сжатый воздух, оно не будет попадать в выпускную систему во время продувки полости.

По сравнению с предыдущей модификацией у двухтактника в 1.5-1.7 раза выше мощность. Однако у 4-тактного аналога повышенный крутящий момент. Несмотря на высокую мощность, у двухтактного ДВС есть один существенный минус. Его тюнинг имеет меньше эффекта в сравнении с 4-тактным агрегатом. По этой причине они намного реже встречаются в современных автомобилях. Форсирование этого типа моторов за счет увеличения оборотов коленвала – достаточно сложный и малоэффективный процесс.

Среди дизелей есть немало эффективных вариантов, которые применяются на разных типах транспорта. Один из современных двухтактных двигателей в форме боксера – мотор Хофбауэра. О нем можно прочитать отдельно.

Дизельный двигатель, принцип работы

Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как формируется, воспламеняется и сгорает топливно-воздушная смесь. У дизельного ДВС отсутствуют свечи зажигания и, соответственно, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит от сжатия. При этом, воздух и солярка подаются раздельно. Также следует отметить, что практически ни один современный дизель не обходится без системы наддува, которая используется для повышения рабочих характеристик агрегата. Для оптимизации наддува в максимально широком диапазоне оборотов используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией. Дизельный агрегат имеет более высокий коэффициент полезного действия, но он тяжелее и выдает больший крутящий момент при низких оборотах, нежели бензиновый ДВС.

Принцип работы дизельного двигателя:

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания? Сперва воздух поступает в цилиндры. В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Они представляет собой спираль (бывают с металлической и керамические), могут быть установлены в вихревой камере или в форкамере (если речь идет об агрегатах с раздельной камерой сгорания) или непосредственно в камере сгорания (если она нераздельная). При включении зажигания свечи накаливания практически мгновенно, за считанные секунды они раскаляются до температур в районе тысячи градусов и нагревают воздух в камере сгорания, облегчая процесс самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Типы дизельных двигателей:

Широко распространены моторы с раздельной камерой сгорания – топливо впрыскивается в специальную камеру в головке блока над цилиндром и соединенную с ним каналом, а процесс горения происходит не совсем так как у бензиновых ДВС. В этой вихревой камере поток воздуха интенсивнее закручивается, что способствует более эффективному смесеобразованию и самовоспламенению, которое продолжается в основной камере сгорания. Кстати, дизельные моторы с раздельной камерой сгорания менее шумные из-за того, что применение вихревой камеры снижает интенсивность нарастания давления при самовоспламенении.

Источник

ТУРБОДИЗЕЛЬ

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность.

Принцип работы дизельного мотора

Основная особенность дизельного ДВС в том, что он воспламенение топливно-воздушной смеси в камерах сгорания происходит за счет сжатия и нагрева. Распыление диз топлива осуществляется через форсунки.

Когда воздух горячий, дизельное топливо легко воспламеняется. Перед попаданием топлива в камеры сгорания цилиндров ДВС, оно проходит очищающие фильтры, которые очищают от механических примесей, которые быстро нанесли бы ущерб всему устройству.

    1. Воздух подается через впускной клапан при движении поршня вниз.
    2. Далее поршень поднимается вверх и сжимает воздух в 20 раз. Давление в этот момент составляет 40 килограмм на 1 сантиметр. Температура воздуха в этот момент достигает 500 градусов по Цельсию.
    3. Когда воздух сжат и нагрет, форсунки этого цилиндра впрыскивают и распыляют топливо. За счет очень сильно нагретого воздуха дизтопливо воспламеняется. Такой способ работы исключает присутствие в системе свечей зажигания. Также в дизельных агрегатах отсутствует система зажигания. Процесс самовоспламенения солярки с воздухом от свечи накаливания.

      Также, в устройстве нет дроссельной заслонки, благодаря чему обеспечивается большой крутящий момент. Но, число оборотов в это время находится на низком уровне.За один цикл работы дизеля форсунки могут подавать топливо несколько раз.

    4. При воспламенении горючей смеси, взрывная волна толкает поршень вниз. Поршень, который соединен с коленвалом посредством шатуна и вращает коленвал.
    5. Далее, от нижней мертвой точки (НМТ) поршень движется вверх и выталкивает отработанные газы через выпускные клапана.Такой процесс в работе двигателя называют циклом.

Fiat 1.9 JTD

Это
первые дизельные двигатели с системой впрыска топлива Common Rail.
Наиболее надёжными считаются двигатели с 8-клапанной головкой блока
цилиндров, однако 16-клапанные версии не на много хуже, просто со
временем требуют замены впускного коллектора. Эти двигатели
производились в период с 1997 по 2010 года и имеют около двадцати
модификаций, любая из которых способна без проблем преодолеть до 500 000
километров пробега.

Оснащались автомобили: Alfa Romeo 145, Alfa Romeo 146, Alfa Romeo 156, Alfa Romeo 159, Fiat Punto II, Fiat Grande Punto, Fiat Punto Evo, Fiat Bravo, Fiat Brava, Fiat Croma, Fiat Stilo, Fiat Sedici, Fiat Marea, Fiat Doblo, Lancia Delta III, Lancia Lybra, Opel Astra III, Opel Vectra C, Opel Signum, Opel Zafira B, Saab 9-3, Saab 9-5, Suzuki SX-4.

Типы дизельных двигателей

Помимо особенностей в использовании второстепенных систем дизельные моторы имеют конструктивные отличия. В основном эта разница наблюдается в строении камеры сгорания. Вот их основная классификация по геометрии этого отдела:

  1. Неразделенная камера. Другое название этого класса – с непосредственным впрыском. В этом случае распыление дизтоплива производится в надпоршневом пространстве. Для таких двигателей полагаются особенные поршни. В них сделаны специальные ямки, которые образуют камеру сгорания. Обычно такая модификация используется в агрегатах с большим рабочим объемом (как он высчитывается, читайте отдельно), и которые не развивают большие обороты. Чем выше обороты, тем сильнее будет шуметь, и вибрировать мотор. Более устойчивая работа таких агрегатов обеспечивается применением ТНВД с электронным управлением. Такие системы способны обеспечить двойной впрыск топлива, а также оптимизировать процесс горения ВТС. У этих моторов благодаря применению данной технологии наблюдается стабильная работа на режиме до 4.5 тыс. оборотов.
  2. Раздельная камера. Такая геометрия камеры сгорания используется в большинстве современных силовых агрегатах. В головке блока цилиндров сделана отдельная камера. У нее особенная геометрия, которая при выполнении такта сжатия образует вихрь. Благодаря этому топливо более эффективно смешивается с воздухом и лучше сгорает. В такой конструкции двигатель работает мягче и менее шумно, так как в цилиндре давление нарастает плавно, без резких толчков.
Добавить комментарий