Особенности дизельного двигателя

12 преимуществ дизельного двигателя

Почему дизельный мотор лучше: Сравнение дизельных двигателей с бензиновыми

Задумывались ли вы почему экономные Европейцы чаще всего приобретают дизельные автомобили? Ведь уровень жизни и доходы населения в Европе позволяет людям не задумываться о топливе. Но несмотря на благосостояние, население Европы все равно чаще покупает автомобили с дизельными моторами. И причина здесь не только в экономии топлива. Европейцы из-за одной только экономии никогда бы не стали массово скупать дизельные автомобили. На самом деле популярность дизельных двигателей в Евросоюзе связана с рядом преимуществ, которые имеют дизельные транспортные средства по сравнению с их бензиновыми аналогами. Давайте узнаем какие-же, помимо экономии топлива, есть преимущества у дизельных двигателей.

1. Дизельные двигатели более экономичные

Как уже известно самое главное и существенное преимущество любого дизельного мотора по сравнению с бензиновыми аналогами это значительно меньший расход топлива. Низкий расход дизельного мотора связан с особенностью преобразования дизельного топлива в энергию. Так, например, дизельный силовой агрегат более эффективно сжигает топливо, что позволяет ему получать от одного объема соженного топлива около 45-50 процентов энергии.

Кроме того, дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия чем бензиновые. Так как на степень сжатия влияет время воспламенения топлива, то соответственно, чем выше степень сжатия, тем двигатель имеет больший КПД.

Это интересно: На чем мы будем ездить в будущем

Также современные дизельные моторы более эффективны из-за отсутствия дроссельной заслонки на впускном коллекторе, которая как правило используется в бензиновых автомобилях. Это позволяет дизелям избегать потери энергии связанной с всасыванием воздуха, который необходим для воспламенения топлива в бензиновых двигателях.

2. Дизельные двигатели надежнее чем бензиновые

За последние более чем 50 лет дизельные моторы зарекомендовали себя надежнее чем их бензиновые конкуренты. Главной особенностью дизельного мотора является отсутствие в дизельной машине системы зажигания, работающей от высокого напряжения. В итоге в дизельной машине отсутствуют радиочастотные помехи от линии высокого напряжения, которые часто становятся виновниками проблем с электроникой автомобиля.

Также считается что большинство внутренних компонентов дизельного двигателя имеют более долгий срок службы. И это действительно так, поскольку из-за более высокой степени сжатия компоненты дизельного силового агрегата изначально более долговечны.

Именно поэтому в мире очень много дизельных автомобилей с пробегом около 1 млн. километров и немного бензиновых с таким же пробегом.

Есть правда один минус дизельных моторов, который раньше не давал покоя поклонникам мощных автомобилей. Дело в том, что у дизельных двигателей старых поколений на каждый литр объема мотора была очень маленькая мощность. Но к счастью инженеры решили эту проблему с появлением на рынке турбин. В итоге почти все современные дизельные моторы оснащаются турбинами, которые позволили им сравняться по мощности (а порой даже превзойти) с бензиновыми аналогами. В том числе с развитием технологий в современных дизелях удалось минимизировать практически все недостатки, которые преследовали дизельные моторы долгое время.

3. Дизельный двигатель автоматически сжигает топливо

Еще одно главное преимущество дизельных моторов в том, что дизельные автомобили автоматически сжигают топливо, фактически не затрачивая энергии для этого. Напомним, что несмотря на то что дизельный двигатель использует четырехтактный цикл (впуск, сжатие, сгорание и выхлоп) сжигание дизельного топлива происходит самопроизвольно внутри двигателя от большой степени сжатия. В бензиновых моторах для сжигания топлива нужны свечи зажигания, которые постоянно находятся под высоким напряжением чтобы выдавать искру воспламеняющая бензин в камере сгорания.

В итоге в дизельных двигателях нет необходимости в свечах зажигания, в высоковольтных проводах и т.п. В итоге затраты на содержания автомобиля значительно снижаются по сравнению с бензиновыми автомобилями, в которых нужно периодически менять свечи зажигания, высоковольтные провода и связанные с ними компоненты.

4. Стоимость дизельного топлива сопоставима со стоимостью бензина или даже ниже

Несмотря на то что в нашей стране стоимость дизельного топлива находится на том же уровне, что и бензин, нужно отметить что во многих странах мира (в том числе и в странах Европы) стоимость дизельного топлива ниже, чем бензин. То есть помимо низкого расхода топлива владельцы дизельных автомобилей во многих странах тратят на топливо гораздо меньше чем владельцы бензиновых транспортных средств.

Смотрите также: Десять самых легких и простых автомобилей для обслуживания

Но даже с учетом того что в нашей стране солярка стоит также как бензин (или даже дороже) преимущество по эффективности дизельных автомобилей очевидно. Ведь запас хода на полном баке дизельного топлива намного больше чем в том же автомобиле оснащенном бензиновым силовым агрегатом.

5. Более низкая стоимость владения

Кто-то может поспорить с этим преимуществом, так как в некоторых случаях стоимость технического обслуживания и ремонта дизельных автомобилей значительно превышает стоимость ТО бензиновых. И это действительно неоспоримый факт. Но в совокупности стоимость владения дизельным автомобилем значительно меньше бензинового аналога. Особенно на тех рынках где наблюдается повышенный спрос на дизельные машины. Дело в том, что в стоимости владения всегда нужно учитывать потерю рыночной стоимости автомобиля на подержанном рынке и естественный износ запчастей в процессе эксплуатации ТС. Как правило дизельные автомобили теряют в цене намного медленнее чем бензиновые аналоги. Также из-за более долговечных деталей двигателя дизельные автомобили имеют более долгий срок службы, что конечно позволяет тратить значительно меньше денег на ремонт автомобиля.

Так что в долгосрочном периоде (от 5 лет и выше) владение дизельной машиной более выгодное чем бензиновой. Правда стоит отметить, что стоимость дизельных моделей как правило значительно выше бензиновых. Но если вы будете долго владеть автомобилем и будете проезжать 20 000-30 000 км в год, то эта переплата окупиться за счет экономии топлива.

6. Дизельные автомобили более безопасные

На протяжении многих лет было доказано что дизельное топливо значительно безопаснее бензина по нескольким причинам. Во-первых, солярка меньше подвержена легкому воспламенению (возгоранию) по сравнению с бензином. Например, дизельное топливо как правило не воспламеняется при воздействии на него высокого источника тепла.

Смотрите также: Бензин или дизель: Что выгоднее

Во-вторых, дизельное топливо не выделяет опасных паров, как бензин. В итоге вероятность воспламенения паров, что может вызвать пожар автомобиля значительно ниже в дизельных транспортных средствах чем в бензиновых.

Все эти факторы делают дизельные автомобили намного безопаснее на дороге. Например, в случае ДТП.

7. В выхлопе дизельного автомобиля меньше окиси углерода

Дизельные моторы производят гораздо меньше окиси углерода чем бензиновые аналоги. Это преимущество особо очевидно в неавтомобильных силовых установках, таких как например дизель-генераторах. Бензиновые установки более опасны так как из-за большой концентрации окиси углерода существует опасность для человека, который может отравиться угарными газами. Вот почему в подводных лодках, подземных шахтах всегда используются только дизельные силовые установки. Ведь при применении бензиновых силовых агрегатов существовала бы опасность для людей.

Тем не менее это не говорит о том, что вы можете безопасно находится долгое время в закрытом помещение при работающем дизельном автомобиле. Помните, что дизельный выхлоп все равно содержит окись углерода. Правда в гораздо меньших количествах чем производят бензиновые моторы.

Не забывайте про эффект накопления концентрации газов в закрытом помещение. Иначе существует опасность отравления угарными газами дизельного автомобиля.

8. В дизельных двигателях турбина получает больше энергии

Мы живем в удивительное время, когда буквально на глазах в мире исчезают атмосферные двигатели. На их смену приходят турбо моторы, которые намного эффективней и мощней своих предшественников. Так что совсем скоро большинство автопроизводителей откажутся от обычных силовых агрегатов в пользу турбо технологий.

С самого начала появления турбин инженеры столкнулись с проблемой, связанной с питанием турбокомпрессора. Как правило крыльчатка турбины вращается за счет энергии получаемой от выхлопных газов автомобиля. Если же сравнивать бензиновые и дизельные автомобили, то турбины в дизельных моторах работают более эффективны, так как в дизельном автомобиле количество выхлопных газов гораздо больше. Именно поэтому турбокомпрессор дизельного мотора выдают максимальную мощность намного раньше бензиновых автомобилей. То есть уже на низких оборотах владельцы дизельных автомобилей начинают ощущать максимальную мощность и крутящий момент.

9. Дизельные моторы без дополнительных модификаций могут работать на синтетическом топливе

Еще одно главное преимущество дизельных двигателей- это возможность работать на синтетическом топливе, без каких-либо существенных изменений в конструкции силового агрегата. Бензиновые же двигатели также могут работать на альтернативном топливе. Но для этого необходимы значительные изменения в конструкции силового агрегата. Иначе бензиновый двигатель работающий на альтернативном топливе быстро выйдет из строя.

В настоящий момент мировая промышленность экспериментирует с биобутанолом, который отлично подходит в виде синтетического биотоплива для бензиновых автомобилей. Этот вид топлива возможно не будет причинять бензиновым автомобилям никого вреда без проведения каких-либо изменений в конструкции двигателя.

Смотрите также: Развенчание мифов об альтернативных видах топлива

Но несмотря на это дизельные моторы уже сегодня могут работать без доработок на многих видах альтернативного топлива. Так что преимущество очевидно.

10. Дизельные двигатели меньше нагреваются

Дизельные силовые агрегаты всегда работают на более низких температурах по сравнению со своими бензиновыми аналогами. Дело в том, что из-за более эффективного сжигания топлива дизельные моторы меньше вырабатывают тепла, получаемого при воспламенении топлива. Например, дизельный мотор использует примерно на 40 процентов меньше топлива, для того чтобы выработать ту же мощность, которую вырабатывает того же объема бензиновый двигатель. Именно поэтому дизельный мотор выделяет гораздо меньше тепла в результате воспламенения топлива.

Главная причина почему дизельному двигателю для производства энергии необходимо меньше топлива, это более высокая степень сжатия, а также особенность впрыска топлива в камеру сгорания.

В отличие от бензиновых двигателей в дизелях топливо не впрыскивается до тех пор, пока поршень не будет находится в верхней части такта сжатия.

Также из-за особенностей дизельного топлива которому требуется высокая степень сжатия для воспламенения, в дизельных моторах топливо меньше подвержено самопроизвольному воспламенению.

11. Дизельные двигатели более долговечны

Когда дизельные двигатели впервые появились в автомобилях они быстро продемонстрировали удивительную особенность. Так по сравнению с бензиновыми, дизельные моторы имеют большой срок службы эксплуатации. Как мы уже сказали из-за особенностей работы дизельные моторы при проектировании и сборке требуют использования более крепких деталей. Также дизельное топливо имеет превосходные смазывающие свойства по сравнению с бензином. В итоге ресурс дизельных моторов как правило в два раза превышает бензиновые. Правда для того чтобы дизельный силовой агрегат прошел ровно в два раза больше бензинового аналога, необходимо соответствующее регулярное техническое обслуживание, которое как правило стоит дороже чем для бензиновых автомобилей. Но если вы собираетесь использовать дизельную машину долгое время, то переплата за ТО окупится большим ресурсом силового агрегата.

12. В дизельных двигателях при низких оборотах крутящий момент больше чем в бензиновых

По сравнению с бензиновыми двигателями, дизели умеют производит гораздо больше крутящего момента на низких оборотах. Вот почему в грузовых автомобилях как правило используют дизельные моторы. Благодаря доступному максимальному крутящему моменту на низких оборотах автомобиля становится не только экономичным, но и способен на низких оборотах брать на себя большую нагрузку.

Из-за этого большинство сельскохозяйственной, строительной, коммунальной и т.п. техники как правило оснащаются дизельными моторами.

Бензиновые двигатели как правило имеют небольшой крутящий момент по сравнению с дизельными автомобилями. Правда бензиновые моторы имеют всегда больше мощность. Но современные технологии и использование в дизельных двигателях турбин позволило автопроизводителям фактически сравнять дизельные автомобили по мощности с бензиновыми конкурентами. В итоге в большинстве случаев современные дизельные автомобили стали более предпочтительнее чем бензиновые аналоги, даже для тех, кто любит мощные модели.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Как работает дизельный двигатель автомобиля

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

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

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

Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.

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

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

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

Повышение мощности

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

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

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

Как работают дизельные двигатели

Впуск

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

Компрессия

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

Зажигание

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

Выпуск

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция дизельного двигателя

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

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

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

Впрыск

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

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

Прямой впрыск

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

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

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

Непрямой впрыск

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

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

Запальные свечи

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

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

Управление скоростью

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

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

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

Как заводится дизельный двигатель

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

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

Дизельное топливо

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

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

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

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

Дизельные двигатели — устройство и принцип работы

Понедельник, 29 августа 2016

Ежегодно растет количество транспортных средств, характерный звук работающего силового агрегата которых, выдает его тип. Именно дизельным двигателям будет посвящена эта публикация, в которой постараемся максимально описать их особенности, некоторые рабочие характеристики и отличия от бензиновых моторов.

Отличительные черты дизельных агрегатов, такие как: экономичность, высокие рабочие показатели и топливо, которое стоит дешевле, делают этот вид моторов сегодня еще востребование. Последние модели дизелей по уровню своей шумности и экологическим показателям практически не отличаются от своих бензиновых собратьев , разве что они более экономичны и долговечны.

Особенности конструкции

Конструктивно работающие на солярке моторы ничем не отличаются от бензиновых, и имеют те же детали. За исключением того, что клапанные элементы дизелей производятся более усиленными, иначе они не выдержат всей нагрузки. Для сравнения: степень сжатия дизельного силового агрегата 19-24 единицы, а это в два раза выше, нежели у бензинового. По этой причине дизель имеет немного большие габариты и массу.

Шумная работа этого силового агрегата обусловлена одной его особенностью. Дело в том, что самовоспламенение смеси внутри его цилиндров происходит только в момент возрастания давления. Благодаря этому допускается использование в моторе дешевого топлива (не путать с некачественным), и его работа на необогащенных смесях. За счет этого и достигается экономия. Поскольку агрегат работает на необогащенных смесях, соответственно, его вредные выбросы в атмосферу значительно снижены.

Единственными минусами дизелей принято считать их шумную работу, сопровождаемую вибрацией, проблемы с пуском в холода и меньшую мощность в литраже. Но, подобные недостатки прерогатива исключительно старых моторов, у современных дизелей (ввиду их конструктивных особенностей) эти проблемы исключены.

Дизеля с прямым впрыском

Есть несколько конструкций дизельных моторов, которые отличаются друг от друга строением камеры сгорания. Агрегаты, в которых камера сгорания нераздельна, а впрыск топлива осуществляется непосредственно в пространство над поршнем, называются двигателями с прямым впрыском. Роль камеры сгорания у них играет поршень.

Не так давно непосредственный впрыск применялся исключительно на низкооборотистых дизелях с повышенным рабочим объемом. Подобная мера связывалась только с проблемами при сгорании топлива, постоянной вибрацией и шумной работой.

Однако ситуация изменилась с появлением топливного насоса высокого давления, управляемого при помощи электроники, инновационной системы двухуровневого впрыска и решением проблемы неполного сгорания топлива. Подобные мероприятия позволили получить стабильную работу агрегата уже на 4500 об/мин, сделали его более экономичным и малошумным.

Дизеля с раздельной камерой

Сегодня этот тип дизельных силовых агрегатов широко распространен на легковых транспортных средствах. Топливо в таком моторе впрыскивается в отдельную камеру, а не в цилиндр. Широко распространена модель вихревой камеры, которая располагается у основания блока цилиндров и через специальный канал соединяется с цилиндром таким образом, чтобы воздух, сжимаясь, попадал в нее, и уже далее закручивался внутри наподобие вихря. Это способствует хорошему насыщению смеси и повышает ее самовоспламенение, которое происходит в вихревой камере и уже далее переходит в основную.

При такой конструкции мотора давление в его цилиндрах нарастает постепенно, в результате чего уровень шума агрегата значительно снижается, а обороты – повышаются. Практически на 90% дизельного транспорта установлены двигатели с вихревой камерой.

Топливная система дизелей

Пожалуй, эта система является важнейшей составной частью дизельного мотора, большей частью характеризующая его эффективность. Ее работа заключается в дозированной подаче топлива под определенным давлением и в определенное время. Повышенные требования к точности ее работы, и наличие высокого давления внутри системы делают этот узел дизельного агрегата дорогостоящим и сложным.

Состоит система топливоподачи из:

1. Топливного насоса высокого давления (ТНВД) , который обеспечивает подачу солярки к форсункам двигателя по строго заданному циклу, который зависит от работы агрегата и прикладываемых водителем усилий к педали акселератора. Многорежимный ТНВД объединяет в себе работу главного исполнительного устройства, функция которого заключается в обработке команд водителя, и автоматическую систему управления силовым агрегатом.

Управляя педалью акселератора, шофер не уменьшает либо увеличивает подачу рабочей смеси, а всего лишь задает соответствующий режим регуляторам, которые самостоятельно корректируют топливоподачу в зависимости от давления, количества оборотов, положении регуляторов подачи и т. д. Отметим, что большинство выпускаемых сегодня дизельных внедорожников комплектуются распределительным типом ТНВД .

Распределительные ТНВД являются в основном прерогативой дизельных моторов установленных на легковом автотранспорте. Они отличаются правильно отрегулированной топливоподачей и повышенным быстродействием, за счет чего достигается их стабильная работа на высоких оборотах. Однако подобный тип топливных насосов слишком требователен к качеству солярке и ее чистоте, поскольку она смазывает рабочие поверхности их деталей.

1. Форсунки дизельного мотора являются не менее важным, чем ТНВД элементом системы топливоподачи, которые совместно с топливным насосом осуществляют бесперебойную дозированную подачу рабочей смеси в камеру сгорания. Давление в системе топливоподачи зависит от угла размещения форсунки , а форму топливному факелу, от которой зависит вся правильная последовательность самовоспламенения и сгорания топлива, придает распылитель. Встречается два вида форсунок: многодырчатые либо шрифтовые.

Работа форсунки в дизельном агрегате обусловлена слишком тяжелыми для нее условиями. Это связано с тем, что рабочее движение иглы распылителя в два раза меньше оборотов мотора, при этом распылитель форсунки подвергается постоянному воздействию высокой температуры и топливных взрывов при контакте с камерой сгорания. Соответственно, такой элемент должен быть изготовлен из прочных и теплостойких материалов.

1. Топливный фильтр, хотя и является простейшим элементом в системе топливоподачи дизеля, все же его отсутствие не сможет обеспечить полноценную работу мотору. Его характеристики (уровень фильтрации и пропускной возможности) обязательно должны быть подобраны в соответствии с типом и показателями мощности силового агрегата. Помимо фильтрации солярки, фильтр еще играет роль отделителя воды. Для этого в его конструкции предусмотрен нижний слив закрытый пробкой. Зачастую на топливный фильтр устанавливается ручная помпа, которая необходима для откачки воздуха из системы.

Редко, но все же бывают топливные фильтры с электроподогревом, который в разы облегчает запуск агрегата в холодное время.

Особенности запуска дизельных моторов

Благодаря предпусковому подогреву возможен холодный запуск двигателя работающего на солярке. Действует предпусковой подогреватель так: внутри камер сгорания располагаются специальные электрические нагреватели – свечи накаливания. В момент включения зажигания эти элементы обеспечивают мгновенный прогрев камер сгорания, облегчая при этом процесс самовоспламенения рабочей смеси. Соответствующий индикатор в салоне сигнализирует о работе системы.

Как только индикатор погас – силовой агрегат прогрелся и готов к пуску. После запуска мотора на нагревательный элемент, в течение 15-20 сек, еще продолжает поступать электропитание. Это позволяет стабилизировать работу еще холодного двигателя. Отметим, что предпусковой подогреватель способен обеспечить свободный пуск мотору (при условии его полной исправности и наличии соответствующего дизтоплива) при температуре до -30 градусов.

Турбированный дизель

Эффективно увеличить мощность дизельного двигателя возможно только с применением турбонаддува . Благодаря ему в цилиндры дизеля при помощи насоса подается больше воздуха, в результате чего возрастает подача смеси, улучшается ее горение и увеличивается мощность мотора. Поскольку выхлопные газы дизельного двигателя имеют большее в 1,5-2 раза давление в отличие от бензиновых агрегатов, их турбокомпрессор работает эффективнее даже на малых оборотах, что позволяет турбированному дизелю избежать провалов в работе (так называемых «турбоям»).

Однако турбодизель не лишен и недостатков, которые в основном заключаются в несовершенстве конструкции турбокомпрессора. Его рабочий ресурс редко превышает пробег в 150 тыс. км, что гораздо меньше ресурса самого агрегата.

Преимущества использования системы Common-Rail

Благодаря системе электронного управления топливоподачей предусмотрен впрыск солярки двумя последовательными дозами в камеру сгорания. Вначале подается небольшая порция, необходимая для разогрева камеры, а после нее – уже основная. Подобная система дозировки топлива очень важна для дизельных силовых агрегатов, поскольку она обеспечивает плавный рост давления внутри камер сгорания, которое обусловлено меньшей шумностью мотора и его стабильной работой.

Применение системы Common-Rail позволяет сократить потребление топлива на 20%, при этом на 25% повысить крутящий момент коленвала при работе двигателя на низких оборотах.

Видео покажет устройство и принцип работы дизельного двигателя:

Видео расскажет о эксплуатации современных дизельных двигателей:

Какой дизельный двигатель лучше?

Автор: Валерий Моторин Раздел: ДВИГАТЕЛЬ

Первым легковым автомобилем, оснащенным дизельным двигателем с непосредственным впрыском, стал в 1986 году Fiat Croma.

Переломным оказался период 1989-1990 года, когда в Ауди дебютировал 2.5 TDI. Подача топлива под высоким давлением была реализована с помощью электронно-управляемого распределительного насоса (роторного) с электронным управлением от Bosch. Двигатель сразу же завоевал популярность. Хотя он был довольно громким, но покорял хорошей динамикой и низким расходом топлива.

Другой важное событие произошло в 1997 году – появилась система питания Common Rail (Alfa Romeo 156 1.9 и 2.4 JTD). Эта система после многочисленных модернизаций используется и сегодня.

В 1998 году концерн VAG представил свой ответ на Common Rail – насос-форсунки (PD, от немецкого Pumpe-Düse). Технология позволила на несколько лет превзойти большинство дизелей с системой впрыска Common Rail. Хотя мотор с насос-форсунками работал громче и грубее, но обеспечивал лучшую динамику при той же мощности и был экономичен. Система PD исчезла примерно через 10 лет после введения последующих все более строгих норм выбросов выхлопных газов. Турбодизели с насос-форсунками не вписывалась в экологические рамки даже с DPF-фильтром.

Сегодня на вторичном рынке присутствуют все три типа систем питания. Попробуем разобраться, какая из них предпочтительней для повседневной эксплуатации. Очевидно, Common Rail будет иметь преимущество, так система до сих пор используется производителями, а, значит, дизельные автомобили с таким двигателем будут сравнительно молодыми и незаезженными. С остальными системами подачи топлива все гораздо сложнее, так как цифры на одометре, скорее всего, смотаны, а реальный пробег – космический.

Дизельные двигатели с роторным насосом

Первым рассмотрим роторный насос с электронным управлением (распределительный, VEP). Это решение использовалось на протяжении 90-х годов. Насос обычно приводился в действие зубчатым ремнем, а иногда отдельной цепью (реже).

На рынке доминируют автомобили с непосредственном впрыском топлива и роторным насосом Bosch типа VP (29/30, 36, 37, 44 и т.д.). Это 1.9 TDI (VAG) до 1998 года, 2.5 V6 TDI (VAG), 2.0 BMW (M47), 1.8 TDDi (Ford) и DI/DTI (Isuzu/Opel). Примечательно, что некоторые двигатели дебютировали с роторным насосом (2.0d BMW M47, 1.8 TDDi Ford), а во время производства переключились на Common Rail (M47TU BMW и 1.8 TDCi Ford).

Большинство агрегатов с распределительным насосом считаются довольно долговечными и надежными, несмотря на большие пробеги. Проблемы могут быть вызваны самим насосом. И дело тут не в плохой конструкции, а в возрасте. Автомобили с такими двигателями, очевидно, прошли уже ни одну сотню тысяч километров. А на продажу они обычно выставляются, когда появляются неполадки – проблемы с запуском, дымление, повышенный расход топлива.

Типичные неисправности: износ нагнетательных элементов, утечки, неисправности электроники. Двигатели с VEP чувствительны к слишком малому количеству топлива. В таком случае насос работает практически без «смазки». Езда на «парах» противопоказана. Если бак опустошен, то лучше вызвать эвакуатор или долить солярки из канистры.

Плохая новость заключается в том, что хороший ремонт по-прежнему стоит приличных денег (20-40 тыс. рублей), а новый насос довольно дорог (свыше 60 000 рублей). Учитывая небольшую стоимость уже немолодого автомобиля, ремонт кажется неоправданно затратным.

Некоторые пытаются отремонтировать насос заменой сгоревшего транзистора в блоке управления насосом. Обычно это помогает, но ненадолго. Транзистор сдается из-за повышенного внутреннего сопротивления изношенного насоса, поэтому новый транзистор вскоре тоже сгорит.

Приличный возраст означает и риск проблем с оборудованием (турбина, маховик) и различными датчиками. Но есть и хорошие новости. Двигатели с насосом VEP обычно имеют сравнительно простые и дешевые форсунки. Поэтому для их ремонта или замены много денег не понадобится.

Дизельные двигатели с Common Rail

В 1997 году на рынке появилась система впрыска Common Rail, а первым серийным автомобилем с CR стал Alfa Romeo 156. Давление впрыска в первом поколении Common Rail было значительно выше (1300 бар), чем в системе с распределительным насосом. Подача топлива под высоким давлением позволила заметно улучшить культуру работы и производительность дизельных моторов.

Со временем система Common Rail развивалась, и наряду с электромагнитными форсунками появились пьезоэлектрические, давление топлива, подаваемого в камеры сгорания, превысило 2000 бар. Сегодняшние системы Common Rail (4-го поколения) настолько точны, что впрыск можно разделить на 7-8 фаз. Благодаря этому в сочетании с мощными системами очистки выхлопных газов двигатели CR вписываются в последние жесткие нормы выбросов.

Другая сторона медали – это стоимость обслуживания и ремонта. Дизели с Common Rail являются более продвинутыми технически, чем питаемые роторным насосом. Это означает необходимость использования только топлива хорошего качества и более высокие затраты на ремонт насоса и форсунок. После 150-200 тыс. км распылители форсунок загрязняются или повреждаются, и топливо перестает дозироваться должным образом. Автомобиль становится вялым, увеличивается расход топлива и обороты, загораются индикаторы неисправности двигателя/свечей накала.

До недавнего времени неисправности пьезоэлектрических форсунок и электромагнитных некоторых производителей (например, Denso) были особенно проблематичными. Отсутствовали запасные части и технологии.

Сегодня затраты на ремонт немного снизились. Электромагнитные форсунки Bosch, Denso и Delphi восстанавливаются без каких-либо проблем. А вот ремонт пьезоэлектрических Denso и Bosch становится проблемой. Среди пьезоэлектрических сравнительно легко воскресить форсунки Siemense/Continental.

Стоимость ремонта? Все зависит от производителя и типа форсунок. За восстановление электромагнитных форсунок попросят от 4000 до 16 000 рублей, а пьезоэлектрических – от 8000 до 16 000 рублей.

Типичные неисправности: загрязнение или износ наконечников форсунок, утечки топлива из-под уплотнений форсунок (запах топлива в салоне), износ топливного насоса высокого давления (15-25 тысяч рублей).

Популярные версии двигателей Common Rail:

— BMW — 2.0d (M47TU, N47), 3.0d (M57, N57);

— Fiat — 1.6, 1.9, 2.0 JTD, JTD, Multijet;

— PSA – 1.6, 2.0 и 2.2 HDi;

— Renault/Nissan – 1.5, 1.9 и 2.0 dCi;

— Kia/Hyundai – 1.7 и 2.0 CRDi;

— Opel – 1.7 и 2.0 CDTI;

— Ford – 1.6 и 2.0 TDCi;

— VAG – 1.6 и 2.0 TDI

— Mercedes – 2.2 и 3.0 CDI;

— Toyota – 2.0, 2.2 D-4D, D-CAT;

— Honda – 1.6 и 2.2 i-CTDi, i-DTEC.

Дизельные двигатели с насос-форсунками

Однако не все пошли по пути «CR». В 1998 году VAG в противовес новой технологии представил 1.9 TDI, работающий с насос-форсунками (PD). Идея – блестящая. Каждая форсунка была объединена с насосом, приводящимся в действие от распределительного вала. Отказ от ТНВД не означал упрощение конструкции. Для работы насос-форсунок требовалась модифицированная головка блока и распределительный вал с дополнительными кулачками, которые и приводили в действие насосы форсунок.

Новая система на момент дебюта превзошла первое поколение CR по давлению впрыска – 2000 вместо 1350 бар. Несмотря на более низкую культуру работы, автомобили с двигателями PD характеризовались хорошей динамикой, податливостью тюнингу и низким расходом топлива. Стоимость производства таких дизелей была значительной, так как требовалась высокая точность изготовления.

«Золотое десятилетие» системы PD закончилось с вводом норм выбросов Евро-5. Но за это время было продано много автомобилей с насос-форсунками. Дизели PD экономичные и динамичные, но, безусловно, громче тех, что оснащены впрыском Common Rail.

Среди дизелей с PD лидируют 1.9 и 2.0 TDI. Но насос-форсунки можно найти в 1.2, 1.4, 2.5 (R5) и 5.0 (V10) TDI. Партия двигателей 2.0 TDI попала под «тихую» сервисную акцию, в процессе которой менялись форсунки. Помимо того, в 2.0 TDI PD встречалось растрескивание головки блока, а в 1.9 TDI BXE – проворачивание вкладышей.

Двигатели с насос-форсунками требуют специального моторного масла – стандарт 505.01 или 507 для DPF. Дизели уязвимы к проблемам с приводом ГРМ – ремень лучше менять вовремя (каждые 60 000 км). Сами насос-форсунки нуждаются в регулировке каждые 80-120 тыс. км (5000 рублей).

Типичные неисправности: заклинивание насоса, проблема с электромагнитом (нечасто), выработка посадочного места, износ уплотнительных колец и повреждение проводки. Симптомы: недостаток мощности, дымление, неравномерная работа двигателя.

Заключение

Дизельный двигатель с большим пробегом – это всегда риск. Будьте внимательны с заманчивыми предложениями из объявлений. Стоимость ремонта может превысить стоимость самого автомобиля.

Устройство и конструктивные особенности дизельного двигателя

Рассмотрим устройство дизельного двигателя и некоторые отличия от бензиновых ДВС.

Конструктивные особенности

Конструктивно агрегат представляет достаточно крупный по габаритам блок цилиндров из литого чугунного корпуса. В полости его расточенные под определенным углом гнезда с впрессованными гильзами (цилиндрами). В блоке имеют место многочисленные секции вокруг гильз, которые образуют водяную рубашку охлаждения. Постоянный круговорот охлаждающей жидкости в полостях головки блока упреждают двигатель от перегрева.

В своей нижней части блок имеет сферическую расточку (подушку) для установки, крепления коленчатого вала.

Крупным узлом считается головка блока с литыми гнездами под втулки клапанов.

Неотъемлемым элементом мотора остается клиновой привод водяной помпы, компрессора кондиционера, генератора.

К основным узлам следует отнести:

• механизм шатунно-поршневой группы;
• механизм газораспределения;
• картер двигателя и систему смазки.

Именно эти узлы, взаимодействуя между собой, определяют характеристику силового агрегата.

Если исключить ТНВД (топливный насос высокого давления), высокое давление форсунок, усиление отдельных деталей, например, клапанов и поршней, то конструктивные элементы современных дизельных и бензиновых двигателей не сильно разнятся.

Процесс работы

Принцип работы дизельного двигателя заключается в формировании и получении полезной работы от воспламенении топливной смеси. Здесь не происходит смешивание солярки с воздухом и подача ее в камеру сгорания с воспламенение от искры, как в случае с бензиновыми системами зажигания. Нет катушки зажигания, трамблера, свечей, карбюратора и прочих атрибутов бензинок.

Отвечая на вопрос, как работает дизельный двигатель, заметим, что в дизеле смешения горючего и воздуха осуществляется непосредственно в камере сгорания. То есть, под поршень нагнетается воздух, который на такте сжатия достигает температуры 700-800° C. Достигнув такового, топливным насосом посредством форсунок в камеру сгорания впрыскивается горючее. Впрыск под давлением, порой 30 атмосфер, привод к реакции с нагретым сжатием воздуха и моментальному самовоспламенению образовавшейся смеси. Процесс завершается давлением, толкающим поршень вниз к НМТ.

Система подает регламентированную дозу горючего посредством насоса высокого давления. Наличие форсунок и топливных фильтров предопределяет точность и бесперебойную работу топливной аппаратуры. Весь процесс зиждется на топливном насосе высокого давления, подающем горючее исходя из режима работы. Давление в системе нагнетается с помощью плунжерных пар. Привод ТНВД связан с коленчатым валом. Нажатием на акселератор выполняются функции регулирования нормы горючего, соответствующему обороту двигателя.

Форсунка, фильтр топливный

В паре с ТНВД исключительно важным узлом топливной системы являются форсунки. Функции их – подать конкретную дозу горючего в камеру сгорания. Давление, при котором открывается форсунка, равно величине, необходимой для максимального раздробления дизеля и создания топливного тумана.

На конце форсунок, в сложных температурных условиях работает игольчатый распылитель, формирующий контур факела. Контур впрыска принципиально важен для быстрого, полноценного сгорания. Тяжелый режим работы обусловлен постоянным нахождением их в зоне камеры сгорания. Исходя из этого, распылители форсунок выполняются из жаростойких материалов на станках высочайшей точности обработки. Для мягкой, бесшумной работы, в камеру сначала подается мизерная доза топлива. Она только разогревает воздух камеры. В заданный момент впрыскивается основная доза. Эти действия, посредством электроники, позволяют плавно наращивать давление, создавая условия для полного сгорания топливно-воздушной смеси.

В прерогативу топливного фильтра входит возможность тонкой очистки горючего. Но основная функция основывается на отделении воды из топлива. Поэтому фильтр нуждается в периодическом удалении отстоя воды через сливной краник.

Упредить критическое остывание с последующим запарафиниванием топлива помогает система электрического подогрева, что способствует быстрому запуску холодного двигателя.

Запуск, турбонаддув

Холодный запуск дизелю облегчает система предварительного разогрева, для чего в камере сгорания специально размещены свечи с функцией накала до 900° C. Информация о степени нагрева сообщается сигнальной лампой на приборной панели (закрученная спираль). По мере устойчивой работы двигателя свеча автоматически гаснет. В некоторых автомобилях свечи выключаются в момент подачи питания на стартер.

Система турбонаддува ориентирована повышать мощность и устойчивость на всех режимах работы ДВС. То есть турбинный компрессор подает под поршень избыточную порцию воздуха, увеличивая тем самым мощность мотора. Но длительный ресурс компрессора нужно поддерживать высоким качеством моторного масла.

Устройство системы турбонаддува

Система впрыска

Наиболее эффективной системой впрыска топлива считается Common Rail. Принцип работы системы заключается в том, что топливо накапливается в магистральной рампе, с которой поступает непосредственно в форсунку. А это путь к экономии солярки, низкому шуму от рабочего такта и выхлопных газов. За цикл работы, устройство выполняет два этапа впрыска. Самую малость топлива в начале и основную порцию для получения максимальной отдачи от сгорания.

Эти преимущества привели к использованию этой системы впрыска почти на каждом грузовом дизельном автомобиле и в большинстве гражданских моделях.

Система насос-форсунка предполагает установку форсунок по одной на каждый цилиндр. Устройство отличается от Common Rail высоким давлением впрыска. Отправной точкой считается высокая мощность транспорта до 20%, экономичность, низкая токсичность отработки. В обоих случаях, контрольные функции осуществляются системой управления двигателем через магнитные соленоиды.

Дополнительная система, используемая в паре с дизельными ДВС, предназначена для снижения показателей токсичности выхлопных газов. Каталитический нейтрализатор предназначен сжигать остатки частиц газов в сажевой сетке. Но это уже из области регенерации отработки, что повсеместно применяется и на бензиновых ДВС. Особенность лишь в том, что в паре с ДВС на дизельном топливе система особенно эффективна и позволяет добиться внушительных показателей экологичности дизельных ДВС.