Характеристика дизельного двигателя

Что такое дизель? Принцип работы, устройство и технические характеристики дизельного двигателя

Дизельные двигатели весьма распространены на легковых автомобилях. Многие модели имеют хотя бы один вариант в моторной гамме. И это без учета грузовиков, автобусов и строительной техники, где их применяют повсеместно. Далее рассмотрено, что такое дизель, конструкция, принцип работы, особенности.

Определение

Данный агрегат представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, функционирование которого основано на самовоспламенении распыленного топлива от нагрева либо сжатия.

Особенности конструкции

Бензиновый двигатель имеет те же конструктивные элементы, что и дизель. Схема функционирования в целом также аналогична. Отличие состоит в процессах формирования топливовоздушной смеси и ее сгорания. К тому же дизельные моторы отличаются более прочными деталями. Это обусловлено примерно вдвое более высокой степенью сжатия, чем у бензиновых двигателей (19-24 против 9-11).

Классификация

По конструкции камеры сгорания дизели подразделяют на варианты с раздельной камерой сгорания и с непосредственным впрыском.

В первом случае камера сгорания отделена от цилиндра и соединена с ним каналом. При сжатии поступающий в камеру вихревого типа воздух закручивается, что улучшает смесеобразование и самовоспламенение, которое начинается там и продолжается в основной камере. Дизельные двигатели данного типа ранее были распространены на легковых автомобилях в связи с тем, что они отличались пониженным уровнем шума и большим диапазоном оборотов от рассмотренных далее вариантов.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания находится в поршне, а топливо подается в надпоршневое пространство. Такая конструкция изначально использовалась на низкооборотных моторах большого объема. Они отличались высоким уровнем шума и вибраций и низким расходом топлива. Позднее, с появлением топливных насосов высокого давления с электронным управлением и оптимизацией процесса сгорания, конструкторы достигли стабильной работы при диапазоне до 4500 об./мин. К тому же возросла экономичность, снизилась шумность и уровень вибраций. Среди мер по уменьшению жесткости работы – многостадийный предвпрыск. Благодаря этому двигатели данного типа получили в последние два десятилетия обширное распространение.

По принципу функционирования дизели подразделяют на четырехтактные и двухтактные, как и бензиновые моторы. Их особенности рассмотрены далее.

Принцип функционирования

Чтобы понимать, что такое дизель и чем обусловлены его функциональные особенности, необходимо рассмотреть принцип работы. Приведенная выше классификация поршневых ДВС основана на количестве тактов, входящих в рабочий цикл, которые выделяют по величине угла поворота коленчатого вала.

• Впуск. Происходит при повороте коленвала от 0 до 180°. При этом воздух проходит в цилиндр через открытый на 345-355° впускной клапан. Одновременно с ним во время поворота коленвала на 10-15° открыт выпускной клапан, что называют перекрытием.
• Сжатие. Поршень, двигаясь вверх при 180-360°, сжимает воздух в 16-25 раз (степень сжатия), а впускной клапан закрывается в начале такта (при 190-210°).
• Рабочий ход, расширение. Происходит при 360-540°. В начале такта до достижения поршнем верхней мертвой точки топливо подается в горячий воздух и воспламеняется. Это особенность дизельных двигателей, отличающая их от бензиновых, где происходит опережение зажигания. Выделяющиеся при этом продукты горения толкают поршень вниз. При этом время сгорания топлива равно времени его подачи форсункой и длится не дольше продолжительности рабочего хода. То есть при рабочем процессе давление газов постоянно, вследствие чего дизели развивают больший крутящий момент. Также важной особенностью таких моторов является необходимость обеспечения избытка воздуха в цилиндре, так как пламя занимает небольшую часть камеры сгорания. То есть отличается пропорция топливовоздушной смеси.
• Выпуск. При 540-720° поворота коленвала открытый выпускной клапан поршень, двигаясь вверх, вытесняет выхлопные газы.

Двухтактный цикл отличается укороченными фазами и единым процессом газообмена в цилиндре (продувкой), происходящей между концом рабочего хода и началом сжатия. При движении поршня вниз продукты горения удаляются через выпускные клапаны или окна (в стенке цилиндра). Позже открываются впускные окна для поступления свежего воздуха. Когда поршень поднимается, все окна закрываются, и начинается сжатие. Чуть ранее достижения ВМТ впрыскивается и воспламеняется топливо, начинается расширение.

Из-за сложности обеспечения продувки вихревой камеры двухтактные моторы бывают только с непосредственным впрыском.

Производительность таких двигателей выше в 1,6-1,7 раз, чем характеристики дизеля четырехтактного типа. Ее прирост обеспечивается вдвое более частым осуществлением рабочих ходов, но частично сокращается из-за их меньшей величины и продувки. Вследствие удвоенного количества рабочих ходов двухтактный цикл особо актуален в случае невозможности увеличения частоты вращения.

Основной проблемой таких двигателей является продувка из-за ее непродолжительности, что невозможно компенсировать без снижения эффективности за счет укорочения рабочего хода. К тому же невозможно разделить выхлоп и свежий воздух, из-за чего часть последнего удаляется с отработанными газами. Данную проблему можно решить путем обеспечения опережения выпускных окон. В таком случае газы начинают удаляться до продувки, и после закрытия выпуска цилиндр дополняется свежим воздухом.

К тому же при использовании одного цилиндра возникают сложности с синхронностью открытия/закрытия окон, поэтому существуют двигатели (ПДП), в которых каждый цилиндр имеет два поршня, движущихся в одной плоскости. Один из них контролирует впуск, другой – выпуск.

По механизму осуществления продувку подразделяют на щелевую (оконную) и клапанно-щелевую. В первом случае окна служат и впускными и выпускными отверстиями. Второй вариант предполагает их использование в качестве впускных отверстий, а для выпуска служит клапан в головке цилиндра.

Обычно двухтактные дизели применяют на тяжелых транспортных средствах вроде кораблей, тепловозов, танков.

Топливная система

Топливная аппаратура дизельных двигателей существенно сложнее, чем у бензиновых. Это объясняется высокими требованиями к точности подачи топлива по времени, количеству и давлению. Основные компоненты топливной системы – ТНВД, форсунки, фильтр.

Широко применяется система подачи топлива с компьютерным управлением (Common-Rail). Она впрыскивает его двумя порциями. Первая из них маленькая, служащая для повышения температуры в камере сгорания (предвпрыск), что позволяет снизить шум и вибрации. К тому же данная система повышает на малых оборотах крутящий момент на 25%, снижает расход топлива на 20% и содержание сажи в выхлопных газах.

Турбонаддув

На дизельных двигателях очень широко применяют турбины. Это объясняется более высоким (в 1,5-2) раза давлением выхлопных газов, которые раскручивают турбину, что позволяет избежать турбоямы, обеспечив наддув с более низких оборотов.

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.

Особенности обслуживания

Для обеспечения долговечности при эксплуатации необходимо знать, что такое дизель и как его обслуживать. Относительно невысокая распространенность рассматриваемых двигателей в сравнении с бензиновыми объясняется в том числе более сложным обслуживанием.

Прежде всего это касается топливной системы высокой сложности. Из-за этого дизели крайне чувствительны к содержанию в топливе воды и механических частиц, а ее ремонт дороже, как и двигателя в целом в сравнении с бензиновым того же уровня.

В случае наличия турбины также высоки требования к качеству моторного масла. Ее ресурс обычно составляет 150 тыс. км, а стоимость высока.

В любом случае на дизельных двигателях менять масло следует чаще, чем на бензиновых (в 2 раза по европейским нормам).

Как было отмечено, у данных моторов встречаются проблемы холодного запуска, когда при низких температурах не заводится дизель. В некоторых случаях это вызвано использованием неподходящего топлива (в зависимости от сезона на таких двигателях применяют различные сорта, так как летнее топливо при низких температурах застывает).

Эксплуатационные качества

К тому же многим не по душе такие качества дизельных моторов, как меньшие мощность и диапазон рабочих оборотов, более высокий уровень шума и вибраций.

Бензиновый двигатель действительно обычно превосходит в производительности, в том числе и литровой мощности, аналогичный дизель. Мотор рассматриваемого типа при этом имеет более высокий и ровный график крутящего момента. Повышенная степень сжатия, обеспечивающая больший крутящий момент, вынуждает применять более прочные детали. Так как они тяжелее, снижается мощность. К тому же это сказывается на массе двигателя, а следовательно, и автомобиля.

Небольшой диапазон рабочих оборотов объясняется более длительным возгоранием топлива, вследствие чего на высоких оборотах оно не успевает догореть.

Повышенный уровень шума и вибраций вызывает резкое нарастание давления в цилиндре при воспламенении.

Основными достоинствами дизелей считают более высокую тяговитость, экономичность и экологичность.

Тяговитость, то есть высокий крутящий момент на малых оборотах, объясняется сгоранием топлива по мере впрыска. Это обеспечивает большую отзывчивость и облегчает эффективное использование мощности.

Экономичность обусловлена как низким расходом, так и тем, что топливо для дизеля дешевле. К тому же возможно использовать в качестве него низкосортные тяжелые масла благодаря отсутствию строгих требований к испаряемости. А чем топливо тяжелее, тем выше эффективность мотора. Наконец, дизели работают на бедных смесях в сравнении с бензиновыми моторами и при высокой степени сжатия. Последнее обеспечивает меньшие потери тепла с отработанными газами, то есть большую эффективность. Все данные меры снижают расход топлива. Дизель, благодаря этому, тратит его на 30-40% меньше.

Экологичность дизелей объясняется тем, что в их выхлопных газах ниже содержание окиси углерода. Это достигается применением сложных систем очистки, благодаря чему сейчас бензиновый двигатель соответствует тем же экологическим нормам, что и дизель. Мотор такого типа ранее значительно уступал бензиновому в данном отношении.

Применение

Как понятно из того, что такое дизель и каковы его характеристики, такие моторы наиболее подходят для тех случаев, когда необходима высокая тяга на низких оборотах. Поэтому ими оснащают почти все автобусы, грузовики и строительную технику. Что касается частных транспортных средств, среди них такие параметры наиболее важны для внедорожников. Благодаря высокой экономичности данными моторами оснащают и городские модели. К тому же они удобнее в управлении в таких условиях. Тест-драйвы дизелей свидетельствуют об этом.

Лучший турбодизель 20-летия? Плюсы и минусы мотора К9К

Renault Megane, Nissan Qashqai, Mercedes-Benz A-Classe — эти совершенно разные авто объединяет одно: все они оснащались турбодизелем Renault K9K. Однако хоть мотор и один, но проблемы у всех разные: у одних — топливная аппаратура, у других — вкладыши коленвала, у третьих — стружка в масле. О том, как правильно выбрать «правильную» версию мотора К9К, наш сегодняшний материал.

Несмотря на таможенные пошлины, белорусы продолжают ввозить подержанные машины из-за рубежа — кто-то из США, кто-то из Европы. Как утверждают в компании «АвтоСтронг-М», сложность и высокотехнологичность современных моделей заставляет заранее изучать возможные нюансы. Чтобы облегчить эту задачу, мы совместно со специалистами авторазборки запускаем цикл материалов о проблемах ДВС «проходных» авто. И первым гостем стал один из самых распространенных современных дизелей — Renault K9K. Для тех, кто предпочитает видеоконтент текстовому, есть видеоверсия данного материала — ее можно посмотреть на YouTube-канале компании.

Многоликий долгожитель

Турбодизель серии К9К дебютировал в 2001 году на модели Renault Clio 1.5 dCi и с тех пор стал одним из самых популярных моторов в линейке. Его устанавливали на модели Kangoo, Modus, Megane, Laguna, Sandero, Kaptur, Duster. Тяговитый и экономичный, он быстро распространился и на модели других брендов. В различных вариациях К9К можно встретить на Nissan Almera, Juke, Note, Qashqai, Tiida, NV200, турбодизельная версия Suzuki Jimny также оснащалась двигателем Renault. Но еще больше удивляет тот факт, что французы умудрились продать мотор одному из лидеров немецкого автопрома: К9К можно встретить под капотом Mercedes-Benz моделей А- и В-классов, четырехдверного купе CLA-класса, кроссовера GLA и даже на коммерческом Mercedes-Benz Citan. В этом же ряду — Dacia Lodgy и экзотический Infiniti Q30. В общей сложности К9К встречается более чем на 30 моделях. И для белорусских автомобилистов это имеет важное значение — благодаря «проходному» рабочему объему в 1461 куб. см размер таможенных платежей при ввозе на территорию ТС минимален.

Версии и модификации

Поскольку наиболее популярным К9К стал в Европе, мы приводим спецификации рынка ЕС, указанные для моделей Renault. В зависимости от региона и бренда характеристики могут незначительно отличаться.

Выпускавшийся с 2001 по 2004 год К9К предлагался в следующих версиях. Базовая версия с турбиной BorgWarner KP35 выдает 65 л. с. и 160 Н·м. Аналогичная версия, но с интеркулером, при чуть большем давлении выдавала 80 л. с. и 185 Н·м. А топ-версия оснащалась турбиной BorgWarner BV39 с изменяемой геометрией и выдавала 100 л. с. и 200 Н·м.

В 2004 году двигатель модернизировали — понизили степень сжатия, доработали впрыск и выпускную систему, экологический стандарт повысили до Евро-4. Отдача базовой версии не изменилась, а вот К9К с интеркулером выдавал уже 85 л. с. и 200 Н·м. Показатели топ-версии также улучшились — она обеспечивала 105 л. с. и 240 Н·м.

Третье поколение выпускали с 2008 года: здесь снижена степень сжатия, доработан EGR, появился сажевый фильтр, что позволило соответствовать нормам Евро-5. Однако несмотря на экологический «хомут», показатели снова улучшились. Базовая версия стала выдавать 75 л. с. и 160 Н·м, наличие интеркулера позволяло развивать уже 90 л. с. и 200 Н·м, а самый мощный К9К выдавал 110 л. с. и 240 Н·м.

В 2012 году появилась четвертая генерация мотора. У нее модернизированы EGR, сажевый фильтр, маслонасос, появилась система «старт-стоп». Мощность всех версий не изменилась, зато вырос крутящий момент: у базовой — со 160 до 200 Н·м, у версии с интеркулером — с 200 до 220 Н·м. Топовый же К9К стал выдавать 260 Н·м вместо прежних 240.

Всего за годы производства двигатель был представлен более чем в 30 версиях и модификациях. Также важно знать, что на К9К ставились топливные системы трех производителей. Изначально, до 2009 года, на все версии до 100 л. с. устанавливали аппаратуру Delphi, а на более мощные — Siemens. С 2009 года Delphi заменили на Bosch, а Siemens «превратился» в Continental (в связи с приобретением компании).

Плюсы

К достоинствам двигателя К9К эксперты компании «АвтоСтронг-М» относят его тяговитость и экономичность. Как понятно из предыдущего абзаца, даже базовые версии выдают неплохой крутящий момент, а топ-версии и вовсе соревнуются в динамичности с бензиновыми авто. При этом характеристики можно довольно легко улучшить — любой специалист по чип-тюнингу с радостью возьмет в работу К9К, поскольку его мощность и крутящий момент можно увеличить на 15—25% без вмешательства в «железо».

Про экономичность этого мотора также слагается множество легенд. Владельцы компактных легковушек оперируют цифрами порядка 3,5—4 литров в загородном цикле, городской цикл укладывается в 5—5,5 литра на 100 км. У кроссоверов, минивэнов и крупных легковушек расход немного выше, но чтобы заставить К9К «скушать» в городе 8 литров — это нужно хорошо постараться.

Третий плюс данного турбодизеля — это низкие эксплуатационные расходы. Ремень ГРМ на моторах с 2008 года рекомендуется менять раз в 160 тыс. км, регулировка зазоров клапанов — каждые 50 тыс., межсервисный интервал для европейского рынка — 30 тыс.

Следи за маслом!

Специалисты компании «АвтоСтронг-М» называют К9К «жертвой межсервисных интервалов». Рекомендованная в Европе замена масла один раз в 30 тыс. км породила множество проблем в начальных версиях двигателя. Выпущенные до 2009 года К9К имеют ярко выраженную особенность: из-за того, что масло на протяжении такого длительного срока (а некоторые не проезжают 30 тыс. и за год) не всегда способно сохранять свои смазывающие свойства, страдают шатунные вкладыши коленвала. Их ресурс на старом моторе составляет порядка 90 тыс. км, затем возможно проворачивание, повреждение шеек коленвала, а при заклинивании — и повреждение цилиндропоршневой группы. Поэтому специалисты при покупке подержанного авто до 2009 года выпуска с двигателем К9К рекомендуют произвести превентивную замену вкладышей коленвала. А поскольку большинство машин с таким мотором пригнаны как раз из Европы, к этим рекомендациям стоит прислушаться.

Заодно следует проверить пружину редукционного клапана масляного насоса и клапан масляного фильтра — из-за них на неработающем двигателе масло просто сливается в поддон, и при последующем запуске несколько секунд мотору приходится работать «на сухую». Поэтому специалисты рекомендуют уделить особое внимание системе смазки, а при замене масляного фильтра наполнять его свежим маслом, чтобы избежать масляного голодания при запуске обслуженного двигателя.

Делать это следует обязательно, поскольку возникающая при «сухой» работе стружка влияет на степень износа всех систем мотора. Распредвал, коленвал, турбина — если допускать масляное голодание, ресурс всех агрегатов резко уменьшается, и отсюда возникают самые дорогостоящие и распространенные проблемы. Поэтому специалисты рекомендуют снизить интервал замены масла до 8—10 тыс. км и тщательно следить за состоянием вышеуказанных узлов, связанных с системой смазки ДВС.

И за топливом тоже!

«По топливным системам расклад такой, — рассказывает Илья, эксперт компании „АвтоСтронг-М“. — Капризная Delphi очень чувствительна ко всем раздражителям: некачественное топливо, поддельный топливный фильтр или даже завоздушивание системы. Топливный насос может быстро начать гнать стружку, которая разносится по всей топливной системе, засоряя форсунки.

Кстати, в самих форсунках слабым местом считаются обратные клапаны, которые со временем начинают избыточно стравливать топливо, из-за чего возникают проблемы с запуском. Поэтому специалисты рекомендуют отправлять форсунки на чистку каждые 30 тыс. км, а ТНВД — каждые 60 тыс. Впрочем, даже если вам попался запущенный двигатель, это не повод для трагедии: цены на форсунки и ТНВД относительно низкие. К тому же форсунки адаптируются под свой естественный износ и их можно заменить без процедуры „привязки“ и адаптации».

С топливной системой Siemens/Continental проблем однозначно меньше, она более надежна и неприхотлива. Из особенностей специалисты отмечают неисправность подкачивающего насоса, встроенного в ТНВД. Из-за чрезмерного износа «подкачки» последний не получает достаточного количества топлива, что сразу отражается на его производительности. Вторая особенность — пьезоэлектрические форсунки стоят относительно дорого, но зато имеют достаточно большой ресурс.

Итого: брать или не брать?

Резюме по двигателю К9К получается следующее. Моторы до 2009 года выпуска имеют ряд характерных минусов, да к тому же на данный момент еще и огромные пробеги. Поэтому к их выбору стоит подходить особенно тщательно, а при покупке двигателя на вторичном рынке следует сразу проводить рекомендованные специалистами работы, чтобы избежать дальнейших проблем. Что касается более свежих версий К9К, в том числе на «проходных» авто, то здесь важен только один момент — пробег. Производитель заявлял ресурс около 250 тыс. км, но в продаже полно экземпляров с 400—500 тыс. на одометре, и ездят они еще довольно бодро. Поэтому важнее всего — убедиться, что пробег реальный, а не скрученный с того же полумиллиона километров. Тогда К9К будет радовать вас еще долгие годы — и тяговитостью, и экономичностью.

Благодарим компанию «АвтоСтронг-М» за помощь в подготовке материала.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЫЧНОГО ДИЗЕЛЯ

В зависимости от нагрузки на двигатель изменяются режимы его работы. Для выявления рабочих режимов используют характеристики двигателя: скоростные, регуляторные, нагрузочные и др. Наибольший интерес представляет внешняя регуляторная характеристика двигателя — это зависимость эффективной мощности N_e, крутящего момента М„ и удельного эффективного расхода топлива g_c от частоты вращения ко­ленчатого вала п. На рисунке 2.4 представлена внешняя регуляторная характеристика существующего дизеля.

Характеристика имеет три участка и четыре характерных режима работы дизеля:

п_хх — режим холостого хода, который достигается путем полного сня­тия нагрузки с двигателя и обеспечения максимальной подачи топлива.

п_H — номинальный режим, номинальная частота вращения коленча­того вала, достигается при максимальной подаче топлива путем загруз­ки двигателя.

Рис. 91. Внешняя скоростная характеристика существующего дизеля

птах — режим максимального крутящего момента, частота враще­ния коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящему мо­менту двигателя, достигается дальнейшей загрузкой двигателя.

п_тт — минимально устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой под действием значительной загрузки двигатель прекращает работу — "глохнет" ("заглохает").

I — регуляторный участок, на котором в результате возрастающей нагрузки и постепенного уменьшения частоты вращения коленчатого вала регулятор топливного насоса воздействует на его плунжер в сторо­ну увеличения цикловой подачи топлива, которое необходимо для уве­личения мощности N_e и крутящего момента М_о пропорционально воз­растающей нагрузке. Прямолинейный характер зависимости N_c и М„ от частоты вращения обусловлен линейной характеристикой пружины ре­гулятора топливного насоса.

II — корректорный (перегрузочный) участок, на котором работает корректор топливного насоса, воздействующий на его плунжер в сторо­ну дальнейшего увеличения цикловой подачи топлива в цилиндр, что способствует увеличению крутящего момента и преодолению возрас­тающей нагрузки на двигатель без его заглохания.

III — безрегуляторный участок, на котором вначале работает кор­ректор, а затем на заключительном участке двигатель заглохает.

На рисунке 91 видно, что существующий двигатель имеет один единственный наивыгоднейший режим работы — номинальный, при ко­тором двигатель развивает максимальную мощность и обеспечивает наибольшую производительность трактора. При этом расход топлива g_L, почти минимальный, что обеспечивает наибольшую экономичность трактора. Однако в этом режиме невозможно длительно обеспечивать работу двигателя: при малейшем изменении нагрузки режим двигателя на его характеристике смещается либо вправо (при уменьшении нагруз­ки), либо влево (при ее увеличении). На участке II длительно эксплуа­тировать не рекомендуется, т.к. это перегрузочный режим, сопровож­дающийся неполным сгоранием топлива, дымным выхлопом, быстрым закоксовыванием и осмолением двигателя, нарушением теплового ре­жима двигателя (перегрев) и в результате — снижением установочной мощности (двигатель не "тянет").

При смещении режима вправо двигатель работает легко, выхлоп серо-голубой и отсутствуют вышеназванные неисправности. Однако при этом резко уменьшается мощность и снижается производительность трактора. Вследствие этого приходится ограничивать степень снижения мощности до величины N_e. Таким образом определяются границы рабочей зоны: вправо — величиной N_{mm ()ип}, влево — величиной N_{c max} (ра­бочая зона на рис. 4 заштрихована). Из рисунка 2.4 видно, что рабочая зона у существующего дизельного двигателя крайне мала. Поэтому в современных тракторах в трансмиссии применяют большое количество ступеней — от 12 до 24, что обусловливает их громоздкость, большую металлоемкость. Трактористу приходится часто переключать передачи, что ухудшает условия его труда, приводит к его быстрой утомляемости и снижению производительности трактора.

Указанные недостатки вызывают необходимость применения спе­циальных мер. К числу таких относятся: применение автоматического переключения передач, применение автоматических бесступенчатых трансмиссий, применение двигателя постоянной мощности.

Весьма важным параметром, характеризующим способность двига­теля устойчиво преодолевать кратковременные перегрузки без "загло-хания" является коэффициент приспособляемости К, представляющий собой отношение максимального крутящего момента двигателя M_H:

В существующих дизельных двигателях коэффициент К находится в пределах 1,05. 1,25. Чем выше К, тем выше перегрузочные способности двигателя. При малых значениях К двигатель может заглохать на коррек­торном участке. В этом случае оператор не в состоянии предотвратить заглохание путем выключения фрикционного сцепления, т.е. путем от­ключения двигателя от трансмиссии и, следовательно, от нагрузки.

Выводы:

1. В процессе эксплуатации оператор должен обеспечивать работу двигателя в рабочей зоне, т.к., работая в этой зоне, двигатель развивает максимально возможную мощность и минимальный эффективный удельный расход топлива.

2. Рабочая зона существующего двигателя крайне мала, что делает затруднительным оператору обеспечивать выполнение п. 1 "Выводов". При этом следует иметь в виду, что приборов, показывающих, что двигатель эксплуатируется в рабочей зоне, нет и это определяется визуально по цвету выхлопных газов и напряженности работы двигателя (выхлоп должен быть серо-голубой или бездымный, а работа двигателя — легкой). Следовательно, оператор должен иметь высокую квалификацию.

3. Запрещается двигатель длительно эксплуатировать на корректорном участке, который определяется оператором визуально по черному выхлопу и напряженной (натуженной) работе двигателя. Корректорный участок применяется только для преодоления кратковременно действующих перегрузок без переключения передач с высшей на низшую.

4. Очевидно, что чем уже рабочая зона двигателя, тем большее количество передач необходимо устанавливать в трансмиссию и чаще приходится переключать передачи, что ухудшает условия труда тракториста.

На основании изложенного следует, что существующий дизельный двигатель имеет неудовлетворительную характеристику.

Дизельный двигатель – история и развитие.

Дизельный двигатель постепенно теряется на фоне современных разработок в мировом автопроме, сдавая позиции перед многочисленными запретами и ограничениями. А ведь именно дизельный двигатель стал настоящим прорывом в автомобильной промышленности, и заслуживает того, дабы мы еще раз вспомнили старого друга, благодаря которому огромные расстояния перестали быть проблемой для человечества.

История создания дизельного двигателя.

Для начала напомним, что дизельный двигатель – это уникальный механизм, направленный на получение энергии внутреннего сгорания. Спектр используемого топлива для дизелей очень широк, и включает в себя даже растительные варианты горючего (масла и жир).

Предпосылкой для создания дизельного двигателя стала идея цикла Карно (1824 г.), которая заключалась в процессе теплообмена с максимальным КПД на выходе. Более современный вид эта идея получила в 1890 году, когда знаменитый Рудольф Дизель создал практический образец реализации цикла Карно, а в 1892 году, он уже получил патент на создание данного вида двигателя. Первый действующий образец движка был создан Дизелем в начале 1897 года, а в конце января он уже подвергся испытаниям.

В начале своего пути, дизельный двигатель значительно уступал паровому в плане размеров, и не имел успеха в практическом применении. Первые образцы двигателей работали исключительно на легких нефтепродуктах и маслах. Но были попытки запускать двигатель и на угольном топливе, что повлекло за собой полный провал, из-за проблем с подачей угольной пыли в цилиндры.

В 1898 году, в Петербурге также был сконструирован двигатель, который по своему принципу был полностью схож с дизельным. В России данный тип механизма получил название «Тринклер-мотор», который по своим характеристикам, согласно испытаниям, был гораздо более совершенным, чем немецкий аналог. Преимуществом «Тринклер-мотора» стало использование гидравлики, которая значительно улучшала показатели по сравнению с воздушным компрессором. Плюс, сама конструкция была в разы проще и надежнее немецкой.

В том же 1898 году, Эммануил Нобель выкупил права на производство дизельного двигателя, который был усовершенствован, и работал уже на нефти. А на рубеже веков, гениальный российский инженер Аршаулов, изобрел уникальную систему – топливный насос высокого давления, что также стало прорывом в процессе усовершенствования дизельного двигателя.

В двадцатых годах 20-го века, немецкий ученый Роберт Бош провел еще одно усовершенствование топливного насоса высокого давления, а также создал уникальную конструкцию бескомпрессорной конструкции. С тех пор, дизельные двигатели начали получать массовое распространение, и использоваться в общественном транспорте и железной дороге, а 50-60-е годы, дизельные двигатели массово используются при сборке обычных пассажирских автомобилей.

Принцип работы дизельных двигателей.

Существуют два варианта работы дизелей:

• Двухтактный цикл;
• Четырехтактный цикл.

Наиболее популярен четырехтактный цикл работы дизельных двигателей: впуск (поступления воздуха в цилиндр), сжатие (в цилиндре сжимается воздух), рабочий ход (процесс сгорания топлива в цилиндре), выпуск (выход отработанных газов из цилиндра). Данный цикл является бесконечным, и постоянно повторяется с механической точностью в процессе работы двигателя.

Двухтактный цикл работы двигателя отличается укороченными процессами, где газообмен осуществляется в продувке, едином процессе работы механизма. Такие двигатели применяются в морских судах и железнодорожном транспорте. Двухтактные двигатели строятся исключительно с неразделенными камерами сгорания.

Преимущества и недостатки.

Мощность КПД современных дизелей составляет 40-45 %, а некоторых образцов – 50%. Несомненным плюсом таких двигателей являются низкие требования к качеству топлива, что позволяет использовать не самые дорогие нефтяные продукты для работы механизма.

При использовании дизелей в автомобилях, такой двигатель дает высокий вращающийся момент, при низких оборотах самого механизма, что делает авто комфортным в движении. Благодаря этому данный тип движка и популярен в промышленных автомобилях, где ценится мощь механизма.

Дизельные двигатели имеют гораздо меньшую вероятность возгорания, благодаря нелетучему топливу, что делает их максимально безопасными при эксплуатации. Именно дизельные двигатели стали залогом для прогресса военной бронированной техники, делая ее максимально безопасной для экипажа.

Недостатков у дизеля также хватает, и заключаются они в топливе, которое имеет свойство застаиваться в зимнее время, и выводит механизм из строя. Плюс ко всему, дизельные двигатели делают слишком много вредных выбросов в атмосферу, что и стало причиной борьбы экологов с данным типом механизма. Само изготовление дизельного двигателя обходится производителям дороже, чем бензинового, что заметно отображается на бюджетных затратах производства.

Эти основные моменты и послужили причиной того, что количество дизельных двигателей в мировом машиностроительстве будет уменьшаться и, с большой долей вероятности, ограничится лишь промышленным автопромом, где дизель является незаменимым агрегатом. Но, именно дизель оставил глубокий след в процессе создания автопромышленности, как таковой, и всегда будет оставаться важнейшим прорывом в мировой автомобильной инженерии.

Дизельное топливо: виды и характеристики

Казалось бы, зачем знать, что такое дизельное топливо. Приехали на заправку, заправились тем, что есть и поехали дальше. Однако, не разбираясь в том, что такое ДТ и какие его разновидности, можно серьёзно повредить двигатель автомобиля. Чтобы этого не допустить, необходимо знать характеристики дизеля. А ещё лучше хотя бы поверхностно понимать химический состав дизельного топлива. Так не придётся надеяться на честность АЗС. Вы будете самостоятельно контролировать, на чём работает ваша машина.

Итак, дизельное топливо — что это такое? Нефтепродукт. И этим уже многое сказано. То есть становится понятно, что дизель производится из нефти.

Способ получения довольно сложный, но если по-простому, то в процессе нагревания сырья, происходит разделение на разные фракции. Они различаются химическим составом, что ведёт за собой и отличия по визуальным и ощутимым характеристикам: цвету, запаху, маслянистости.

Так вот дизельное топливо — одна из получаемых фракций. Результат разделения нефти при нагревании.

Однако и это ещё не всё. Полученная жидкость остаётся сырьём, непригодным для использования. До нужного химического состава дизель доводится с помощью дальнейшей обработки. Это может быть добавление углеродов, присадок и изменение цетанового числа.

Виды дизельного топлива

Работа НПЗ над «сырым» ДТ доводит состав до нужного уровня. Причём из одного сырца получают несколько видов дизеля. Различаются они по химическому составу. Для водителя же важно понимать, что важное для него отличие — это цетановое число дизеля. В зависимости от показателя горючее будет пригодным к разным климатическим условиям.

Дизельное топливо может быть:

• летнее — имеет самый низкий показатель цетанового числа, от 40 до 45;
• зимнее — цетановое число выше и показатели могут варьироваться в промежутке от 45 до 51;
• арктическое — выпускается с самым высоким цетановым числом, насколько это вообще возможно без потери свойств дизеля, то есть 51–60.

Показатель цетанового числа ниже, чем у летнего топлива, то есть меньше 40, говорит о том, что дизель некачественный. Вернее, он не подходит для двигателя современных автомобилей. Возможно, его можно будет использовать для заправки старенького трактора или некоторых силовых установок.

Чем выше число, тем легче топливо воспламеняется, при условии подачи воздуха в камеру двигателя под давлением. Соответственно, тем быстрее дизель передаёт свою энергию и машина заводится.

Если на заправке есть ДТ с числом меньше 40, однозначно оно будет дешевле. Однако это не повод его купить, даже если очень хочется сэкономить. Итогом работы двигателя на таком дизеле может стать дорогостоящий ремонт.

Если говорить о ДТ, с высокими показателями цетанового числа, среди них самым дешёвым будет летнее. Так вот его тоже не стоит покупать в зимний период — сэкономить не получится по той причине, что машина просто не заведётся. А если каким-то чудом это и произойдёт, то работать двигатель будет неровно, что также может привести к поломке.

Заправлять машину зимним дизельным топливом в летний период, и надеяться, что двигатель выдаст больше мощности, не стоит. Заплатите больше за само горючее, а оно ещё, и сгорать будет быстрее. Заправляться будете чаще, а мощности большей не почувствуете.

Химический состав дизельного топлива

Основной состав дизельного топлива у всех видов одинаковый. Отличается только количественные показатели компонентов. Они как раз и отвечают за то, какой продукт будет на выходе: летний дизель, зимний или арктический.

То, что важно знать, так это, чем конкретно отличаются между собой виды ДТ. Так будет понятнее, почему не стоит заправляться неподходящим вариантом для погодных условий.

О разнице цетанового числа мы уже говорили, но в таблице ниже для наглядности ещё раз укажем его с другими важными показателями. Они напрямую влияют на работу двигателя при разных температурах.