Что воспламеняется в дизельном двигателе - Автомобильный журнал
Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что воспламеняется в дизельном двигателе

Подготовка дизеля к зиме

Многие знают, что дизельные двигатели более чувствительны к низкой температуре зимой, чем бензиновые. Так почему все больше людей отдает предпочтение дизелю и с какими проблемами сталкиваются? Рассмотрим подробнее основные проблемы и возможности их решения.

Преимущества дизельных двигателей

Дизельные двигатели набирают популярность у водителей легковых автомобилей. Дизели, изначально работавшие для тяжелой дорожной, строительной, военной и сельскохозяйственной техники, на современных машинах проявляют себя как наиболее экономичные и выгодные с эксплуатационной точки зрения двигатели.

Почему потребители покупают дизельные автомобили?
  1. Экономичность. КПД дизеля на 15-20 пунктов выше, чем бензинового двигателя. Для дизельных двигателей — это 45-50% энергии, полученной от преобразования топлива, для бензиновых — от 20 до 30%. Это говорит об экономичном расходе ресурса.
  2. Надежность. Дизель работает по циклу «впрыск топлива — сжатие — расширение — выпуск отработанных газов», запускаюсь от ТНВД или поступившего к компьютеру сигнала датчика в системах Common Rail. У бензиновых двигателей запуск осуществляет система зажигания, которая при скачкообразном поступлении высокого напряжения создает влияющие на электронику помехи. Разница в способе воспламенения топлива даёт большую нагрузку на дизельный двигатель, поэтому детали изначально имеют повышенную прочность материала внутренних компонентов. Повышенная стойкость деталей двигателя значительно увеличивает его общий ресурс и срок эксплуатации.
  3. ГСМ. При современном уровне почти сравнявшихся цен на бензин и дизельное топливо, благодаря высокому КПД, расход у дизельных автомобилей меньше на 15-20%. С финансовой точки зрения дизели более выгодны.
  4. ТО и ремонт. Надежность дизеля реже приводит к серьезным поломкам, которые требуют больших финансовых вложений для их устранения.
  5. Цена автомобиля. При одинаковых ценах на модели дизельных и бензиновых машин через пять лет эксплуатации в одинаковых режимах потеря в цене на первые не превысит 5-7%. На вторые — упадет на 35-40%.
  6. Экологичность и безопасность. Устройство двигателей дизельных автомобилей и принцип воспламенения топлива в разы снижают концентрацию вредных веществ в выхлопных газах. А сам мотор мало подвержен нагреву до критических температур.
  7. Автомобили, использующие ДТ, могут без внесения конструктивных изменений в ДВС работать на альтернативном топливе.



Поведение дизельного мотора зимой

Дизельный двигатель запускается при сильном сжатии впрыснутого топлива. Сама сила сжатия остается неизменной и зависит от максимально близкого расположения поршня и верхней стенки камеры сгорания. Также существует такое понятие, как компрессия.

Компрессия — показатель того, насколько увеличилось в большую сторону от нормального расстояние между этими деталями в процессе эксплуатации. Иначе – это уровень давления в цилиндрах, которые обеспечивают оптимальное давление для силы сжатия. Иначе — износ указанных деталей двигателя.

Чем лучше состояние цилиндров и поршневых колец, тем выше компрессия. При большем давлении воспламенение топлива наступает быстрее и двигатель запускается. При недостаточном — температуры в камерах на запуск не хватает, и двигатель не заводится.

В нормальном состоянии топливо воспламеняется в температурном диапазоне от 230°С до 345 °С. При похолодании дизельное топливо обычно мутнеет, густеет, становится вязким и замерзает.

Летнее ДТ начинает процесс преобразования при -5°С, зимнее при -25°С. При низкой компрессии поршню не хватает мощности, чтобы «продавить» ДТ через топливные фильтры и добрать необходимую для воспламенения температуру в камере сгорания. Как и любое давление, измерить компрессию можно в атмосферах.

В новом автомобиле компрессия в цилиндрах составляет примерно 36-40 атмосфер: машина спокойно заведется в -30-35°С. Условно-общие значения компрессии для запуска мотора в холодное время года:

  • 30-36 атмосфер: запуск мотора возможен при понижении температуры до -30°С;
  • 28-30 атмосфер: диапазон допустимых значений температуры воздуха от -15 до -30°С, или многодневная парковка на улице при температуре не ниже -15°С;
  • 25-28 атмосфер: авто способно выдержать продолжительное время на стоянке под открытым небом и завестись, если за этот период температура не опускалась ниже -10°С;
  • 20-25 атмосфер: автомобилю необходим отапливаемый гараж или теплый паркинг для запуска двигателя;
  • До 20 атмосфер: машина не заведется даже при положительной температуре.

Тем, кто взял новый автомобиль, волноваться не о чем ближайшие 2-3 года. А тем, у кого постгарантийное ТС, лучше подготовиться к зимним холодам и холодной осени.

Компрессия в дизельном двигателе

Замер компрессии в дизельном двигателе — это ряд несложных операций, в ходе которых измеряют процент сжатия поршнем воздуха. По результатам проверки можно сделать выводы о состоянии поршневой группы, цилиндра, прокладок, и головки этого блока. Для измерений используют специальный прибор — компрессометр или компрессограф. Компрессометр — простая конструкция, которая в основном состоит из манометра. Он, в свою очередь, соединен с переходником, на котором расточена такая же резьба, как и на стандартной свече и имеет похожий вид.

Помимо компрессии в цилиндрах существует ещё и другая величина — степень сжатия. Степень сжатия — это геометрическая величина, которая отображает соотношение камеры сгорания между головкой и поршнем при его положениях в верхней и нижней мертвой точке.

Часто эти понятия путают, хотя компрессия — это физическая величина, которая измеряется в кг/см2, pci или барах и является давлением, которое создается в цилиндрах двигателя при работе поршня. Величина компрессии всегда больше, чем степень сжатия.

Измерение компрессии дизельного двигателя выполнятся в несколько этапов. Для начала нужно учесть некоторые аспекты:

  • Измерения проводятся исключительно на прогретом дизельном двигателе, его температура должна быть приблизительно около 70-90 С.
  • Необходимо отключить подачу топлива (отключить бензонасос или форсунки).
  • Стоит вывернуть абсолютно все свечи, так как они будут создавать компрессию в других цилиндрах, из-за этого у двигателя при прокрутке стартером упадут обороты и будет возникать сопротивление вращению.
  • Аккумулятор должен быть полностью заряжен или подключено пусковое устройство. Стартер также должен быть исправен.


Рассмотрим этапы замера компрессии в дизельном двигателе:

  1. Необходимо перекрыть подачу топлива для того, чтобы в цилиндре помимо масла больше ничего не создавало излишнюю компрессию. Лучше всего — отсоединить клеммы с топливного насоса.
  2. Выкручиваем все свечи и присоединяем компрессометр. Его установка выполняется так же, как и установка обычной свечи. Закручиваем измерительный прибор по резьбе.
  3. Подключаем заряженный аккумулятор и прокручиваем стартером поршни до тех пор, пока стрелка на компрессометре не остановится в максимальном значении (пока не перестанет возрастать давление). Во время выполнения этой операции нужно поставить нейтральную передачу и ручник.
  4. Повторяем замер со всеми цилиндрами, устанавливая прибор вместо каждой из свеч.
  5. Записываем результаты каждого теста, чтобы сравнить их с нормальными показаниями.
  6. Вкручиваем обратно все свечи, восстанавливаем работу бензонасоса (подачу топлива). Присоединяем клеммы на место.
Подготовка дизеля к зиме

Комплекс мероприятий по подготовке автомобиля к зимнему сезону входят:

  1. Проверка компрессии и устранение причин.
  2. Замена масла. Масло обеспечивает нужный уровень скольжения подшипникам и качение турбокомпрессору, увеличивая продолжительность их службы. Зимнее масло имеет меньший коэффициент вязкости, тем самым облегчая запуск. Для турбированных двигателей масла имеют улучшенный состав.
  3. Замена фильтров. Дизельные двигатели чаще нуждаются в смене расходников, из-за того, что нагрузка на них больше. Поэтому желательно проверить и заменить фильтры.
  4. Чистка форсунок. ДТ не всегда бывает хорошего качества. Некачественное топливо может привести к засорению топливной системы, что скажется на потере мощности турбины и увеличит вероятность выхода её строя. Форсунки склонны к высокому нагреву, поэтому часть топлива запекается, образуя нагар. Этот запекшийся слой уменьшает сечение пропускного канала, снижая работоспособность форсунки и объем подачи ДТ в камеру сгорания для запуска на 20%.
  5. Корректировка работы ТНВД.
  6. Зарядка АКБ.
  7. Проверка свечей накала, если установлен предпусковой подогреватель. Свечи разогревают камеру сгорания топливной смеси в холодное время года, обеспечивая запуск мотора. Зимой проблема актуальна, ведь с пуском могут возникнуть сложности. Летом система не используется.
  8. Утепление двигателя. Не обязательная, но популярная процедура – укрыть двигатель одеялом.
  9. Установка предпускового зажигания. Разнообразие жидкостных, электрических и автономных подогревателей позволяет выбрать необходимый вариант для конкретного случая.


Что делать, если наступило резкое похолодание?

Основные проблемы, с которыми может столкнуться хозяин дизеля на неподготовленной к сезону машине, и методы их решения:

  1. В баке было летнее ДТ, и оно стало вязким. В таком случае в бак заливают депрессорные присадки, но если их нет — подойдет бензин или керосин (не более 15% от объема бака). Долив производится в отогретый автомобиль, поэтому лучше заранее позаботиться о свечах накаливания. Можно попробовать сменить топливный фильтр — возможно, его наглухо забило соляркой и парафинизировало, из-за чего он потерял пропускную способность и топливо не попадает в камеру сгорания.
  2. На улице резко похолодало, и мотор остыл. При кратковременных заморозках стоит утеплить двигатель одеялом или вспененным гофрированным полиэтиленом — это поможет ему быстро отогреться, но не спасет в сильный мороз.
  3. Неисправны свечи накала, а компрессии не хватает. Можно несколько раз включить-отключить зажигание для прогрева свечей накаливания. Также есть старый метод — эфиросодержащий спрей впрыскивают в воздушный фильтр. С помощью него и газовой горелки можно попробовать разогреть воздух в цилиндрах.
  4. Сел аккумулятор. Нужно подзарядить АКБ и попросить «прикурить». Важно помнить, что донор должен заглушить двигатель, иначе мощный дизель может спалить или серьезно повредить электронику прикуривающего авто. Провода должны быть с сечением не менее 1-1,5 квадрата. Предпусковые подогреватели лучше включить.

Во всех остальных случаях поможет только эвакуация ТС в теплый бокс.

Понять, почему дизельный двигатель не заводится на морозе довольно трудно. Есть множество причин и способов их устранения. Поэтому лучше обезопасить себя от возможных проблем и заранее провести подготовку к зимнему сезону.

Дизельный двигатель — принцип работы . . . .

На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте. В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.
Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.
КОНСТРУКЦИЯ.

Как уже отмечалось, конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля существенно усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки — ведь степень сжатия у него намного выше (16-24 единиц против 9-11 у бензинового). Характерная деталь в конструкции дизелей — это поршень. Форма днища поршней у дизелей определяется типом камеры сгорания, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Во многих случаях днище поршня содержит в себе камеру сгорания. Днища поршней находятся выше верхней плоскости блока цилиндров, когда поршень находится в верхней точке своего хода. Так как воспламенение рабочей смеси осуществляется от сжатия, в дизелях отсутствует система зажигания, хотя свечи могут применяться и на дизеле. Но это не свечи зажигания, а свечи накаливания, которые предназначены для подогрева воздуха в камере сгорания при холодном пуске двигателя.
Поршни и свечи дизеля
Технические и экологические показатели автомобильного дизельного двигателя в первую очередь зависят от типа камеры сгорания и системы впрыскивания топлива.

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ.

Форма камеры сгорания значительно влияет на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные.
Несколько лет назад на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным) и вихрекамерный.
Камеры сгорания дизелей
При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью.
Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом.
Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества.
Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.
Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском.

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Система питания дизеля.

Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.
Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название — рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала.
Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам. Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.
Ужесточение в начале 90-х законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей интенсивно совершенствовать топливоподачу. Сразу же стало ясно, что с устаревшей механической системой питания эту задачу не решить. Традиционные механические системы впрыска топлива имеют существенный недостаток: давление впрыска зависит от частоты вращения двигателя и нагрузочного режима. Это значит, что при низкой нагрузке давление впрыска падает, в результате топливо при впрыске плохо распыляется, попадая в камеру сгорания слишком крупными каплями, которые оседают на ее внутренних поверхностях. Из-за этого уменьшается КПД сгорания топлива и повышается уровень токсичности отработанных газов.
Кардинально изменить ситуацию могла только оптимизация процесса горения топливо — воздушной смеси. Для чего надо заставить весь её объём воспламениться в максимально короткое время. А здесь необходима высокая точность дозы и точность момента впрыскивания. Сделать это можно, только подняв давление впрыска топлива и применив электронное управление процессом топливоподачи. Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это способствует более полному сгоранию топливо-воздушной смеси, а значит и уменьшению вредных веществ в выхлопе. Хорошо, спросите вы, а почему бы не сделать такое же повышенное давление в обычном ТНВД и всей этой системе? Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как «волновое гидравлическое давление». При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, «бегающие» по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов. Ну, а о точности дозирования механической системы впрыска даже и говорить не приходится.
Насос-форсунка
В результате были разработаны два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел (насос-форсунка), а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.
Насос-форсунка устанавливается в головку блока двигателя для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала с помощью толкателя. Магистрали подачи и слива топлива выполнены в виде каналов в головке блока. За счет этого насос-форсунка может развить давление до 2200 бар. Дозированием топлива, сжатого до такой степени и управлением угла опережения впрыска занимается электронный блок управления, выдавая сигналы на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насос-форсунок. Насос-форсунки могут работать в многоимпульсном режиме (2-4 впрыска за цикл). Это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, что смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Недостаток насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии.

Система Common Rail.

Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска. Система Common Rail состоит из резервуара – аккумулятора высокого давления (иногда его называют рампой), топливного насоса, электронного блока управления (ЭБУ) и комплекта форсунок, соединенных с рампой. В рампе блок управления поддерживает, меняя производительность насоса, постоянное давление на уровне 1600-2000 бар при различных режимах работы двигателя и при любой последовательности впрыска по цилиндрам. Открытием-закрытием форсунок управляет ЭБУ, который рассчитывает оптимальный момент и длительность впрыска, на основании данных целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. Форсунки могуть быть электромагнитными, либо более современными- пьезоэлектрическими. Главные преимущества пьезоэлектрических форсунок — высокая скорость срабатывания и точность дозирования. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы». Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха — интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения «высотности» двигателя — в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.
Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.

Газ на дизельный двигатель

Газ устанавливался на бензиновые двигатели и очень редко на дизельные. Все дело в том, что бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

  • Газобаллонная система и дизель
  • Сложности эксплуатации ГБО на дизеле
  • Два принципа работы
  • Целесообразность установки

Для владельцев коммерческого транспорта газ приносит ощутимую пользу. Водитель маршрутного такси или фургона с морозильником при пробеге 300 километров в день окупит ГБО уже после трех месяцев работы. А дальше будет приносить прибыль. Ведь метан и пропан в два раза дешевле бензина и дизеля. А современные системы ГБО позволяют расходовать столько же газа сколько и жидкого топлива, разница в процентах.

Принцип работы, плюсы и минусы перевода дизельного двигателя на газ. Просто о сложном

Газобаллонная система и дизель

Газ устанавливался на дизельные двигатели очень редко в отличии от бензиновых. Бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

Бензиновый — поджигает топливо при помощи свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1.

Дизельный — поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она 18:1 и у него отсутствуют свечи зажигания.

Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей, так как газ поджигается свечами аналогично бензину, а октановое число газа корректируется ЭБУ (электронным блоком управления). В дизеле смесь загорается от давления. Зажечь газ давлением не получается и такой подход не подходит для ГБО.

Сложности эксплуатации ГБО на дизеле

Причин всего три:

  • Температура самовоспламенения дизеля 385 градусов Цельсия, а пропана и метана 700 градусов.
  • Соответственно газообразное топливо нужно поджигать. Но в дизеле нет свечей!
  • Октановое чисто дизеля 60 против 120 единиц у газа. Чтобы мотор не пошел в «разнос», нужно снизить либо октановое число, либо степень сжатия.

Как видите реализация достаточно сложная, однако найдено два решения использования газа на дизельном агрегате.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Двигатель полностью переделывается с дизеля на газ. Минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля.

Агрегат модернизируют, чтобы он не вышел из строя, степень сжатия снижают до 12:1. Делается это для того, чтобы двигатель смог переварить октановое число в 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работы Dual Fuel. Легкореализуемый и недорогой вариант. Здесь нет полного отказа от дизельного топлива. В цилиндры подается как дизель так и газ попеременно.

Чтобы газ поджегся используется дизельное топливо. Ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы:

  • двигатель запускается на дизельном топливе;
  • активируется газовая система, дизель сжимается—воспламеняется и в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива;
  • открываются клапана и сгоревшая смесь отводится;
  • цикл повторяется.

Такая система работает и на пропане, и на метане. Пропан замещает 40…50% топливной смеси, а метан до 60%. Однако оборудование на метане дороже из-за высокого давления в баке. Можно применять как 4 поколение с метановым оборудованием, так и 5 с пропановым.

Как становится понятно дизель здесь также расходуется, но на 50…60% меньше от заявленного производителем.

Целесообразность установки

Как мы знаем дизельные агрегаты и так достаточно экономичные, стоит ли отдавать сорок пять тысяч рублей, чтобы ставить Dual Fuel?

Выгода есть, но не такая большая как с бензиновым вариантом. Допустим, что расход дизеля 10 литров на 100 км. Если взять цену дизеля 35 рублей за литр, то получается 350 рублей за 100 км без газа.

Стоимость пропана 16 рублей. Он заместит 50% дизеля. Получается 16×5=80 и 35×5=175 итого 255 рублей. Разница 95 рублей за 100 км, то есть с тысячи километров получим экономию 950 рублей.

Если вы передвигаетесь много, то целесообразность есть. Однако для легкового частного автомобиля с пробегом 1000 км в месяц окупаемость оборудования наступит через 40 месяцев.

Сертифицированный мультибрендовый центр по установке, обслуживанию и ремонту газового оборудования:

Дизельные двигатели

Конструкционные особенности дизельных двигателей

Дизельный двигательный агрегат – одна из разновидностей поршневых силовых установок. По своему исполнению он почти ничем не отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. Там имеются те же цилиндры, поршни, шатуны, коленвал и прочие элементы.

Действие «дизеля» основано на свойстве самовоспламенения дизтоплива, распыляемого в пространстве цилиндра. Клапаны в таком моторе значительно усилены — это необходимо было сделать для того, чтобы агрегат был устойчив к повышенным нагрузкам в течение длительного времени. Из-за этого вес и размеры «дизеля» больше, чем у аналогичной бензиновой установки.

Есть и существенное отличие между дизельными и бензиновыми механизмами. Оно заключается в том, как именно образуется топливовоздушная смесь, каков принцип ее воспламенения и горения. Первоначально в работающие цилиндры направляется обычный чистый воздушный поток. По мере сжатия воздуха он прогревается до температуры около 700 градусов, после чего форсунки впрыскивают горючее в камеру сгорания. Высокая температура способствует моментальному самовозгоранию топлива. Горение сопровождается быстрым нагнетанием высокого давления в цилиндре, поэтому дизельный агрегат издает характерный шум в процессе работы.

Запуск дизельного двигателя

Пуск «дизеля» в холодном состоянии осуществляется благодаря свечам накаливания. Это нагревательные электроэлементы, интегрированные в каждую из камер сгорания. При включении зажигания свечи накаливания нагреваются до сверхвысоких температур = около 800 градусов. При этом разогревается воздух в камерах сгорания. Весь процесс занимает несколько секунд, а о готовности дизеля к запуску водителя оповещает сигнальный индикатор в панели приборов.

Подача электричества на свечи накаливания снимается автоматически примерно через 20 секунд после запуска. Это необходимо для обеспечения устойчивой работы холодного двигателя.

Устройство топливной системы дизельного мотора

Одной из самых важных систем двигателя, работающего на дизельном топливе, считается система подачи горючего. Ее главная задача – подача дизтоплива в цилиндр в жестко ограниченном количестве и только в заданный момент.

Основные компоненты топливной системы:

  • топливный насос высокого давления (ТНВД);
  • форсунки подачи горючего;
  • фильтрующий элемент.

Основное назначение ТНВД — подача горючего на форсунки. Он работает по заданной программе в соответствии с тем режимом, в котором функционирует мотор, и действиями водителя. Фактически, современные топливные насосы являются высокотехнологичными механизмами, которые автоматически управляют работой дизельного мотора на основании управляющих воздействий водителя.

В тот момент, когда водитель выжимает газовую педаль, он не меняет количество подачи горючего, а вносит изменения в работу регуляторов в зависимости от силы нажатия на педаль. Именно регуляторы изменяют количество оборотов двигателя и, соответственно, скорость машины.

Как отмечают специалисты ГК Favorit Motors, на легковых авто, кроссоверах и внедорожниках чаще всего устанавливают ТНВД распределительной конструкции. Они имеют компактные размеры, равномерно подают топливо в цилиндры и качественно работают на высоких оборотах.

Форсунка получает топливо от насоса и регулирует его количество перед тем, как перенаправить горючее в камеру для сгорания. На дизельные агрегаты устанавливают форсунки с распределителем одного из двух видов: шрифтовым либо многодырчатым. Иглы распределителей изготавливаются из высокопрочных жаростойких материалов, поскольку они работают в условиях высоких температур.

Топливный фильтр — это простой и, одновременно, один из важнейших компонентов дизельного агрегата. Его рабочие параметры должны в точности соответствовать конкретному типу двигателя. Назначение фильтра — отделение конденсата (для этого предназначено нижнее сливное отверстие с пробкой) и устранение лишнего воздуха из системы (используется верхний насос подкачки). На некоторых моделях авто предусмотрена функция электрического подогрева топливного фильтра — это позволяет упростить запуск дизеля в зимний период.

Виды дизельных агрегатов

В современном автомобилестроении используются два типа дизельных силовых установок:

  • двигатели с прямым впрыском;
  • дизели с раздельной камерой сгорания.

У дизельных агрегатов с прямым впрыском камера сгорания интегрирована в поршень. Горючее впрыскивается в пространство над поршнем, после чего направляется в камеру. Прямой впрыск топлива обычно используется на низкооборотных силовых установках с большим рабочим объемом, где имеются сложности с процессом воспламенения.

Более распространены сегодня дизельные моторы с раздельной камерой. Впрыск горючей смеси производится не в пространство над поршнем, а в дополнительную полость, которая имеется в головке цилиндра. Такой способ оптимизирует процесс самовоспламенения. К тому же такой тип дизеля работает с меньшим шумом даже на самых высоких оборотах. Именно такие двигатели сегодня устанавливают на легковых автомобилях, кроссоверах и внедорожниках.

В зависимости от конструктивных особенностей дизельный силовой агрегат работает в четырехтактном и двухтактном циклах.

Четырехтактный цикл подразумевает следующие этапы работы силового агрегата:

  • Первый такт – это поворот коленвала на 180 градусов. Благодаря его движению открывается впускающий клапан, в результате чего воздух подается в полость цилиндра. После этого клапан резко закрывается. Одновременно с этим при определенном положении открывается и выхлопной (выпускающий) клапан. Момент одновременного открытия клапанов называют перекрытием.
  • Второй такт — это сжатие воздуха поршнем.
  • Третий такт — начало хода. Коленвал поворачивается на 540 градусов, топливно-воздушная смесь воспламеняется и сгорает при соприкосновении с форсунками. Выделяющаяся при горении энергия поступает в поршень и заставляет его двигаться.
  • Четвертый такт соответствует повороту коленвала до 720 градусов. Поршень поднимается вверх и выбрасывает через выпускной клапан отработавшие продукты горения.

Двухтактный цикл обычно используется при запуске дизельного агрегата. Суть его заключается в том, что такты сжатия воздуха и начало рабочего процесса у него укорочены. При этом поршень выпускает отработавшие газы через специальные впускные окна во время своей работы, а не после того, как опустится вниз. После принятия исходного положения осуществляется продувка поршня, чтобы удалить остаточные явления от горения.

Преимущества и недостатки использования дизельных двигателей

Силовые агрегаты на дизельном топливе характеризуются высокой мощностью и коэффициентом полезного действия. Специалисты ГК Favorit Motors отмечают, что автомобили с дизельными агрегатами с каждым годом становятся все более востребованными в нашей стране.

Во-первых, благодаря особенностям процесса горения топлива и постоянному выхлопу отработавших газов, дизель не предъявляет строгих требований к качеству топлива. Это делает их и более экономичными и доступными в обслуживании. Кроме того, расход топлива у дизельного мотора меньше, чем у бензинового агрегата аналогичного объема.

Во-вторых, самовозгорание топливно-воздушной смеси производится равномерно в момент впрыска. Поэтому дизельные двигательные аппараты могут работать на пониженных оборотах и, несмотря на это, выдавать очень высокий крутящий момент. Такое свойство позволяет сделать транспортное средство с дизельным агрегатом намного легче в управлении, нежели авто с потреблением бензинового топлива.

В-третьих, в использованных газовых выхлопах дизельного мотора содержится гораздо меньше окиси углерода, что делает эксплуатацию таких авто экологичной.

Несмотря на свою надежность и высокий моторесурс, дизельные силовые агрегаты со временем выходят из строя. Самостоятельно проводить ремонтные работы мастера ГК Favorit Motors не рекомендуют, ведь современные «дизели» — это высокотехнологичные установки. И для их ремонта необходимы специальные знания и оборудование.

Специалисты автосервиса Favorit Motors – это квалифицированные мастера, которые прошли стажировку и обучение в учебных центрах заводов-производителей. Они обладают доступом ко всей технологической документации и имеют многолетний опыт ремонта дизельных агрегатов любых модификаций. В нашем техцентре имеется все необходимое оборудование и узкопрофильные инструменты для диагностики и ремонта дизельных моторов. Кроме того, услуги по восстановлению и ремонту «дизелей», оказываемые в ГК Favorit Motors, являются необременительными для кошельков москвичей.

Мастера автосервиса отмечают, что долговечность работы «дизеля» напрямую зависит от того, насколько своевременно и качественно проводится сервисное обслуживание. В техцентре Favorit Motors регламентное ТО выполняется в строгом соответствии с технологическими картами производителя и с использованием только высококачественных сертифицированных запчастей.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Двигатель 4216 плавают обороты на газу
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector