Час і техніка йдуть вперед, і все більше з'являється на дорогах автомобілів, у яких лише характерне постукування з-під капота видає тип встановленого мотора.
У даній статті розберемо пристрій, принцип роботи і конструктивні особливості дизельних двигунів.
Особливості дизельного двигуна, такі як економічність, високий крутний момент у всьому діапазоні оборотів, роблять його кращим варіантом. Сучасні дизелі останніх поколінь впритул наблизилися до бензиновим моторам по гучності і питомими характеристиками, зберігаючи при цьому переваги в економічності і надійності.
Конструктивні особливості дизельних двигунів
За конструкцією дизельний двигун не відрізняється від звичайного бензинового - ті ж циліндри, поршні, шатуни. Правда, клапанні деталі істотно посилені, щоб сприймати більш високі навантаження - адже ступінь стиснення у нього набагато вище (19-24 одиниць проти 9-11 у бензинового двигуна). Саме цим пояснюється велика вага і габарити дизельного двигуна в порівнянні з бензиновим.
Принципово відмінність полягає в способах формування паливно-повітряної суміші, її займання і згорання. У бензинового мотора суміш утворюється у впускний системі, а в циліндрі запалюється іскрою свічки запалювання. У дизельному двигуні подача палива і повітря відбувається роздільно. Спочатку в циліндри надходить чисте повітря. В кінці стиснення, коли він нагрівається до температури 700-800 градусів Цельсія, в камеру згоряння форсунками, під великим тиском (10-30 МПа) впорскується паливо, яке майже миттєво самозаймається.
Самозаймання супроводжується різким наростанням тиску в циліндрі - звідси підвищена галасливість і жорсткість роботи дизеля. Така організація робочого процесу дозволяє використовувати менше палива і працювати на дуже бідних сумішах, що визначає більш високу економічність. Екологічні характеристики такого двигуна теж краще - при роботі на бідних сумішах викиди шкідливих речовин помітно менше, ніж у бензинових моторів.
До недоліків дизельних двигунів зазвичай відносять підвищену гучність і вібрацію, меншу літрову потужність і труднощі холодного пуску. Варто відзначити, що це стосується більшою мірою до старих конструкцій, а в сучасних ці проблеми вже не є настільки очевидними.
Дизельні двигуни з безпосереднім уприскуванням
Існує кілька типів дизельних двигунів, відмінність між якими укладено в конструкції камери згоряння. У дизелях з нерозділеного камерою згоряння - їх називаю дизелями з безпосереднім уприскуванням - паливо впорскується в надпоршневомупростір, а камера згоряння виконана в поршні.
До недавнього часу безпосереднє уприскування застосовувався в основному на низькооборотних двигунах великого робочого об'єму. Це було пов'язано з труднощами організації процесу згоряння, а також підвищеними шумом і вібрацією.
В останні роки завдяки впровадженню паливних насосів високого тиску (ТНВД) з електронним управлінням, двоступеневого впорскування палива і оптимізації процесу згоряння вдалося домогтися стійкої роботи дизеля з нерозділеного камерою згоряння на оборотах до 4500 об / хв, поліпшити його економічність, знизити шум і вібрацію.
Дизельні двигуни з роздільним камерою згоряння
Найбільш поширеним на легкових автомобілях поки є інший тип дизельного мотора - з роздільним камерою згоряння. У них впорскування палива здійснюється не в циліндр, а в додаткову камеру. Зазвичай застосовується вихрова камера, виконана в головці блоку циліндрів і поєднана з циліндром спеціальним каналом так, щоб при стисканні повітря, потрапляючи в вихрові камеру, інтенсивно закручується, що значно покращує процес самозаймання і сумішоутворення. Самозаймання в цьому випадку починається в вихровий камері, а потім продовжується в основній камері згоряння.
При роздільному камері згоряння знижується темп наростання тиску в циліндрі, що сприяє зниженню шумності і підвищенню максимальних обертів. Вихорокамерних двигуни складають переважну більшість серед встановлюваних на легкові автомобілі і джипи (близько 90%).
Пристрій паливної система дизельного двигуна
Найважливішою системою дизеля, що визначає надійність і ефективність його роботи, є система подачі палива. Основна її функція - подача строго певної кількості палива в заданий момент і з заданим тиском. Високий тиск палива і вимоги до точності роблять паливну систему складної і дорогої.
Головними елементами паливної системи дизеля є: паливний насос високого тиску (ТНВД), форсунки і паливний фільтр.
ТНВД - паливний насос високого тиску.
ТНВД призначений для подачі палива до форсунок за строго певною програмою, в залежності від режиму роботи двигуна і керуючих дій водія. За своєю суттю сучасний всережімний ТНВД поєднує в собі функції складної системи автоматичного управління двигуном і головного виконавчого механізму, що відпрацьовує команди шофера.
Натискаючи педаль газу, водій не збільшує безпосередньо подачу палива, а лише змінює програму роботи регуляторів, які вже самі змінюють подачу по строго певним залежностям від числа обертів, тиску наддуву, положення важеля регулятора і т.п. На сучасних позашляховиках зазвичай застосовуються ТНВД розподільного типу.
ТНВД розподільного типу. Насоси цього типу отримали широке поширення на легкових дизелях. Вони компактні, відрізняються високою рівномірністю подачі палива по циліндрах і відмінною роботою на високих оборотах завдяки швидкодії регуляторів. У той же час ці насоси пред'являють дуже високі вимоги до чистоти і якості дизпалива: адже всі їхні деталі змащуються паливом, а зазори в прецизійних елементах дуже малі.
Форсунки дизеля.
Іншим важливим елементом паливної системи є форсунка. Вона разом з ТНВД забезпечує подачу строго дозованої кількості палива в камеру згоряння. Регулювання тиску відкриття форсунки визначає робочий тиск в паливній системі, а тип розпилювача визначає форму факела палива, яка має важливе значення для процесу самозаймання і згоряння. Застосовуються зазвичай форсунки двох типів: з шрифтових або многодирчатий розподільником.
Форсунка на двигуні працює в дуже важких умовах: голка розпилювача здійснює зворотно-поступальні рухи з частотою в половину меншою, ніж обороти двигуна, і при цьому розпилювач безпосередньо контактує з камерою згоряння. Тому розпилювач форсунки виготовляється з жароміцних матеріалів з особливою точністю і є прецизійним елементом.
Паливні фільтри дизеля.
Паливний фільтр, незважаючи на його простоту, є найважливішим елементом дизельного мотора. Його параметри, такі, як тонкість фільтрації, пропускна здатність, повинні строго відповідати певному типу двигуна. Однією з його функцій є відділення і видалення води, для чого зазвичай служить нижня зливна пробка. На верхній частині корпусу фільтра часто встановлений насос ручної підкачки для видалення повітря з паливної системи.
Іноді встановлюється система електропідігріву паливного фільтра, що дозволяє дещо полегшити запуск двигуна, що запобігає забивання фільтра парафинами, що утворюються при кристалізації дизпалива в зимових умовах.
Як відбувається запуск дизельного двигуна?
Холодний пуск дизеля забезпечує система передпускового підігріву. Для цього в камери згоряння вставлені електричні нагрівальні елементи - свічки розжарювання. При включенні запалювання свічки за кілька секунд розігріваються до 800-900 ° С, забезпечуючи тим самим підігрів повітря в камері згоряння і полегшуючи самозаймання палива.
Електроживлення зі свічки знімається автоматично, але не відразу, а через 15-25 секунд після запуску, щоб забезпечити стійку роботу непрогрітого двигуна. Сучасні системи передпускового підігріву забезпечують легкий пуск справного дизеля до температури 25-30оС, зрозуміло, за умови відповідності сезону масла і дизпалива.
Наддувши дизельного двигуна
Ефективним засобом підвищення потужності і гнучкості роботи дизеля є турбонаддув. Він дозволяє подати в циліндри додаткову кількість повітря і відповідно збільшити подачу палива на робочому циклі, в результаті чого збільшується потужність двигуна. Тиск вихлопних газів дизеля в 1,5-2 рази вище, ніж у бензинового мотора, що дозволяє турбокомпресору забезпечити ефективний наддув з найнижчих оборотів, уникнувши властивого бензиновим турбомотором провалу - "турбоями".
Система Common-Rail
Приклад двигуна: Nissan YD22DDTi
Комп'ютерне управління подачею палива дозволило впорскувати його в камеру згоряння циліндра двома точно дозованими порціями. Спочатку надходить крихітна, всього близько міліграма, доза, яка при згорянні підвищує температуру в камері, а слідом йде головний «заряд». Для дизеля - двигуна із запалюванням палива від стиснення - це дуже важливо, тому що при цьому тиск в камері згоряння наростає більш плавно, без «ривка». Внаслідок цього мотор працює м'якше і менш шумно.
В результаті в дизелях з системою Common-Rail витрата палива двигуном скорочується приблизно на 20%, а крутний момент на малих обертах коленвала зростає на 25%. Також зменшується вміст у вихлопі сажі і знижується гучність роботи мотора.
Фахівці автотехцентру Nissan мають багатий досвід діагностики та ремонту дізельнийх двигунів і ТНВД.
Телефонуйте і приїжджайте - 8 (912) 220-85-27
Як відбувається запуск дизельного двигуна?