Дизельные двигатели

Дизельные двигатели. Общее устройство

Дизельные двигателиУ нашего обычного народа с одним выражением дизельные двигатели традиционно ассоциируется чадящий КамАЗ и шофер в телогрейке, пытающийся зимой паяльной лампой отогреть его бак. Однако время и техника неумолимо идут вперед, и все больше и больше возникает у нас на дорогах прекрасных и передовых автомобилей, у каких только своеобразное постукивание из-под капота выдает вид установленного двигателя.

Сначала дизельные двигатели устанавливались только на грузовые авто, суда и армейскую технику — то есть туда, в каком месте необходима надежность и экономичность, а габариты, вес и удобство позволительно принести в жертву.

Улучшение технологий в моторостроении привело к выходу в свет двигателей, которые стало возможно использовать и в легковых автомобилях. 1-ое такое серийное авто создали издавна — в 1935 году. Это было такси Mercedes-Benz 260 (W170). Быстрый подъем популярности дизельных двигателей пришелся на бензинный кризис 70-х годов, с данного периода дизель крепко захватил себе местечко под капотом легковых автомашин и джипов — от самых массовых по представительского класса.

Эталон для джипа

Эти особенности дизеля, как экономичность, высочайший крутящий момент во всем диапазоне оборотов, и в особенности на невысоких частотах вращения, а еще легкодоступное горючее, делают его желаемым вариантом для джипа, уготованного для работы в тяжких условиях. Потому в программе какой-либо компании, производящей внедорожники, находится дизельная модификация, и чаще всего всегда более 1.

С конца 90-х годов стартовал свежий подъем репутации дизельных двигателей, соединенный с совершенствованием их системы, введением электроники в системы топливопередачи и управления движком. Инновационные дизели последних поколений впритык приблизились к бензиновым моторам, что касается шума и удельных черт (вес, мощность на единицу объема), храня при данном достоинства в экономичности и прочности.

Согласно прогнозам экспертов и технологов, в XXI веке старая хорошая «бензиновая зажигалка» начнет покидать наше время, постепенно отдавая первенство дизелю. Какие ведь индивидуальности дизельного мотора разрешают ему вести настолько удачную борьбу за пространство под капотом?
Конструктивные особенности

По строению дизельные двигатели никак не отличаются от простого бензинового — те самые цилиндры, поршни, шатуны. Однако, клапанные детали значительно усилены, чтоб наиболее высочайшие нагрузки воспринимались без проблем — так как степень сжатия у него гораздо больше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового). Конкретно этим разъясняется большой вес и размеры дизельного мотора в сопоставлении с бензиновым.

Принципиально различие содержится в методах формирования топливно-воздушной смеси, ее воспламенения и сгорания. У бензинового двигателя смесь появляется во впускной системе, а в цилиндре загорается искрой свечки зажигания. В дизельном движке подача горючего и воздуха протекает отдельно. Сначала в цилиндры поступает чистый воздух. В конце сжатия, в то время когда он разогревается до температуры 700-800 град. С, в камеру сгорания форсунками, под огромным давлением (10-30 МПа) впрыскивается горючее, которое практически моментально самовоспламеняется.

Самовозгорание сопровождается внезапным поднятием давления в цилиндре — откуда появляются завышенная шумность и твердость работы дизеля. Таковая организация рабочего процесса разрешает применять наиболее доступное горючее и действовать на совсем скудных смесях, что определяет наиболее высшую экономичность.

Экологические свойства данного мотора также лучше — при работе на скудных смесях выбросы вредоносных веществ, в особенности оксида углерода, видно не в такой мере, нежели у бензиновых двигателей.

К своеобразным недочетам дизельных движков традиционно относят завышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и проблемы холодного пуска. Стоит подметить, что это относится в большей ступени к старым системам, а в новых данные трудности уже никак не считаются настолько очевидными.

Особенные дизельные двигатели

Вихрекамерные двигатели

Более часто встречающимся на легковых авто считается иной вид дизельного двигателя — с отдельной камерой сгорания. В них впрыск горючего исполняется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Традиционно используется вихревая камера, произведенная в головке блока цилиндров и объединенная с цилиндром особым каналом так, чтоб при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что существенно делает лучше процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовозгорание в данном случае наступает в вихревой камере, а потом длится в основной камере сгорания. При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что содействует понижению шумности и повышению максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели составляют подавляющее большинство среди устанавливаемых на легковые авто и джипы (возле 90 %). Наименее распространены предкамерные дизели, имеющие особую вставную форкамеру, соединенную с цилиндром несколькими маленькими каналами. Их форма и сечение подбирают так, чтобы между цилиндром и форкамерой появлялся перепад давления, который вызывает движение газов с немалой скоростью. Таковая система позволяет обеспечить большой ресурс, низкую степень шума и токсичности, а еще пологую характеристику вращающего момента.

Главные узлы

Важной системой дизеля, характеризующей надежность и эффективность его работы, считается система топливоподачи. Главная ее функция — подача строго определенного количества горючего в данный момент и с данным давлением. Высокое давление горючего и запросы к точности делают топливную систему дизеля трудной и недешевой. Основными ее составляющими являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр. ТНВД нужен для подачи горючего к форсункам по строго определенной системе, в зависимости от режима работы мотора и управляющих действий водителя.

Топливные насосы

По сути дела современный всережимный ТНВД имеет в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного приспособления, отрабатывающего команды водителя. Оказывая давление на педаль газа, водитель не увеличивает конкретно подачу горючего, а только заменяет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от количества оборотов, давления наддува, расположения рычага регулятора и т.п. На джипах нашего времени традиционно используются ТНВД 2-ух типов: рядные многоплунжерные и распределительного вида. Рядные насосы в данное время используются изредка, хотя по своей системе являются более надежными. Более распространены ТНВД распределительного типа. В данных ТНВД система нагнетания включает в себя один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания горючего и вращательное для распределения горючего по форсункам. Насосы данного вида нашли широкое применение на легковых дизелях. Они компактны, различаются высокой равномерностью подачи горючего по цилиндрам и хорошей работой на больших оборотах, благодаря быстродействию регуляторов. В то же время данные насосы предъявляют довольно высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: так как все их составляющие смазываются топливом, а зазоры в прецизионных деталях совсем малы. С начала 90-х годов стала внедряться электронная система управления дизельным двигателем, которая позволила улучшить подачу горючего на всех режимах и за счет этого улучшить экономичность, понизить численность вредоносных выбросов и шумность работы двигателей. Электроника позволяет сменить на всех перечисленных типах насосов сложные механические регуляторы наиболее простыми и точными. Нагнетательная часть ТНВД при этом остается неизменной.

Форсунки

Другой значительной составляющей топливной системы считается форсунка. Она совместно с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества горючего в камеру сгорания. Регулирование давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а вид распылителя определяет форму факела горючего, которая имеет важный смысл для самого процесса.

Фильтры

Топливный фильтр, невзирая на его простоту, считается важной составляющей дизельного двигателя. Его характеристики, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать конкретному типу мотора. Одной из его функций считается отделение и устранение воды, для чего имеется нижняя сливная пробка. На верху корпуса фильтра нередко установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы. Иногда устанавливают систему электроподогрева топливного фильтра, которая позволяет несколько упростить запуск двигателя, и предотвращает забивание фильтра парафинами, возникающими при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.
На старт!

Прохладный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставляют электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечки за несколько секунд нагреваются до 800-900 град. С, обеспечивая тем самым повышение температуры воздуха в камере сгорания и делая легче процесс самовозгорание горючего. О работе системы водителя в кабине информирует контрольная лампочка. Погасание контрольной лампы говорит о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматом, однако через 15-25 секунд после пуска, чтоб стабилизиловать работу непрогретого мотора. Инновационные системы предпускового подогрева гарантируют легкий пуск рабочего дизеля до температуры 25-30 град С, очевидно, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Наддув

Действенным средством увеличения силы и гибкости работы дизеля считается турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и поэтому увеличить подачу горючего на рабочем цикле, в итоге чего возрастает мощность мотора. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза больше, нежели у бензинового двигателя, что позволяет турбокомпрессору организовать действенный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы». Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить действенное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На почти всех авто устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха — интеркулер, который позволяет поднять общее наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Турбонаддув, кроме всего остального, работает для джипа средством повышения «высотности» мотора — в высокогорных районах, где атмосферному дизелю никак не хватает воздуха, наддув улучшает сгорание и позволяет убавить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недочеты, связанные прежде всего с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора значительно меньше ресурса мотора и не превышает 150 тыс. клм. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Повреждённая конструкция имеет возможность полностью вывести из строя сам движок. Не считая того, собственный ресурс турбодизеля ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования.

Новейшее слово в автомобилестроении. Система Common-Rail

Дизельные двигатели

В обыкновенном дизельном двигателе любая секция насоса высокого давления нагнетает солярку в «индивидуальный» топливопровод (ведущий к конкретной форсунке). Внутренний его диаметр чаще всего составляет 1,6—2 мм, а наружный — 6—7 мм, то есть стенки довольно толстые. Однако когда под высочайшим давлением в 1300—2000 атмосфер по нему «прогоняется» доля горючего, трубка раздувается. И сразу когда эта солярка уходит в форсунку, топливопровод опять сдавливается. Поэтому вслед заданной порции горючего к форсунке обязательно «подкачивается» крошечная излишняя величина. Эта капля, сгорая, усиливает расход горючего, увеличивает дымность двигателя, правда и процесс ее сжигания далеко не полноценный. Кроме того сами пульсации отдельных трубопроводов увеличивают шумность работы мотора. С ростом оборотистости передовых дизелей (по 4000—5000 о/мин) это стало привозить заметные неудобства.

Мыслящая рампа

Некоторое количество компаний со временем отыскали успешное инженерное решение задачи. По разработанной ими схеме, топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая выполняет роль ресивера. В данном промежуточном звене вмещается неизменный размер солярки, которая располагается не перед пульсирующим давлением, а перед постоянным — около 1300 атмосфер. Что же касается форсунок, то сегодня они раскрываются не гидромеханическим методом (от увеличения давления в трубопроводе), а электронным — от сигнала, подаваемого на соленоид форсунки. Датчики докладывают компьютеру, управляющему работой форсунок, информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме мотора, его перегрузке и т.д. На ее основе компьютер назначает необходимую для работы двигателя численность горючего и момент его подачи. Таковым образом «змея» не лихорадочно проталкивает по пищевому тракту «пищу», а действует в строгом согласовании с решениями, принимаемыми ее электронным мозгом.

Новые возможности

Дизельные двигатели так же перешли на новое поколение устройств. Компьютерное управление подачей горючего разрешило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра 2-мя точно дозированными порциями, что ранее сделать было нереально. Поначалу поступает крошечная, где-то около милиграмма, доза, которая при сгорании увеличивает температуру в камере, а вслед идет основной «заряд». Для дизеля — мотора с воспламенением горючего от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания увеличивается наиболее плавно, без «рывка». Вследствие этого двигатель действует мягче и не так громко. Однако главное — система «Common-Rail» полностью ликвидирует впрыск в камеру сгорания «досыльной» порции горючего. В итоге расход горючего движком сокращается приблизительно на 20%, а крутящий момент на небольших оборотах коленвала растет на 25%. Еще уменьшается количество в выхлопе сажи и снижается шумность работы двигателя. Современные изменения в системе подачи горючего к форсункам дизелей стали вероятны только благодаря развитию электроники.

Источник: //texnikworld.ru/dizelnie_dvigatelya

Оставить комментарий