Дизельный двигатель – это… Что такое Дизельный двигатель?

Пишет kadetvital32 в своём блоге, конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики предопределили страсть или отторжение автомобилистов по отношению к агрегатам на

Что такое дизельный автомобиль?

Дизельный автотранспорт использует двигатель, у которого цикл сгорания не такой как у бензинового мотора.

Сравнение дизельного и бензинового двигателей
Сравнение дизельного и бензинового двигателей

В бензиновом двигателе, топливо смешивается с воздухом, поступает в цилиндр и воспламеняется свечой зажигания. В дизельном же, воздух нагнетается в цилиндр и сжимается сначала без топлива. Эта компрессия нагревает воздух до такой высокой температуры, что, когда топливо затем впрыскивается в цилиндр, оно воспламеняется.

Используя более высокий уровень компрессии и более высокие температуры сгорания, дизели работают более энергоэффективно. В результате этого, автомобили с дизельным двигателем достигают лучшей экономии топлива, чем их бензиновые аналоги. Кроме того, в литре дизельного топлива примерно на 10 % больше энергии, чем в литре бензина. Эти два фактора помогают современным дизелям достичь примерно на 50 % лучшей топливной экономичности, чем у их бензиновых аналогов. В настоящее время на дизельные транспортные средства приходится почти половина всех продаж новых автомобилей в Европе, и небольшая, но растущая доля рынка в США. В России же в 2009 году доля рынка новых автомобилей занятого дизелем составила всего 5,6 % по данным агентства «Автостат».

Что такое дизельный двигатель автомобиля

Вначале – небольшая теория. Под дизельным мотором подразумевается вид поршневого силового агрегата, который внешне будет выглядеть так же, как бензиновый двигатель. Его будова тоже практически не будет отличаться.

Дизельные двигатели: особенности работы

В основном он будет состоять из:

  • Блока цилиндров. Это корпус агрегата. В нем сделаны необходимые для его работы отверстия и полости. Наружная стенка имеет охлаждающую рубашку (полость, которая в собранном моторе заполняется жидкостью для охлаждения корпуса). В центральной части сделаны основные отверстия, которые называются цилиндрами. В них происходит сгорание топлива. Также в конструкции блока предусмотрены отверстия для соединения при помощи шпилек самого блока и его головки, в которой располагается газораспределительный механизм.
  • Поршней с шатунами. Эти элементы имеют конструкцию, идентичную таких же деталей бензинового мотора. Единственное отличие заключается в том, что поршень и шатун изготавливаются более прочными, чтобы выдержать большие механические нагрузки.
  • Коленчатого вала. Дизель оснащается коленвалом, имеющим похожую конструкцию, что и у ДВС, работающего от бензина. Разница состоит только в том, какую конструкцию этой детали использует производитель для конкретной модификации мотора.
  • Балансировочный вал. На небольших электрических генераторах часто используется одноцилиндровый дизель. Он работает по двухтактному принципу. Так как в нем один поршень, то при сжигании ВТС он создает сильную вибрацию. Чтобы мотор плавно работал, в устройство одноцилиндрового агрегата входит балансировочный вал, который компенсирует резкие скачки механической энергии.

Дизельные двигатели: особенности работы

Сегодня дизельные машины набирают большую популярность за счет внедрения инновационных технологий, которые позволяют транспорту соответствовать экологическим стандартам и запросам искушенного автомобилиста. Если раньше дизельный агрегат в основном получал грузовой транспорт, то сегодня таким мотором часто оснащается и легковая машина.

Согласно некоторым подсчетам, почти каждое сотое проданное авто в Соединенных Штатах будет работать на тяжелом горючем. Что касается Европы, то дизели на этом рынке имеют еще большую популярность. Почти половина продаваемых машин под капотом имеют именно этот тип мотора.

В дизельный двс нельзя заправлять бензин. Для него полагается свое топливо. Солярка это маслянистая горючая жидкость, состав которой похож на керосин и на печное топливо. По сравнению с бензином это горючее имеет меньшее октановое число (о том, что это за параметр, подробно рассказывается в другом обзоре), поэтому его воспламенение происходит по другому принципу, отличающемуся от сгорания бензина.

Современные агрегаты совершенствуются так, чтобы они потребляли меньше топлива, во время работы создавали меньший шум, выхлопные газы содержали меньше вредных веществ, а эксплуатация была максимально упрощенной. Для этого управление большинства систем происходит за счет электроники, а не разных механизмов.

Дизельные двигатели: особенности работы

Чтобы легковой транспорт с дизельным агрегатом соответствовал высокому экологическому стандарту, он оснащается дополнительными системами, которые обеспечивают более качественное горение воздушно-топливной смеси и использование всей высвобождающейся при этом энергии.

Последнее поколение некоторых моделей авто получают так называемый чистый дизель. Это понятие описывает транспорт, у которого выхлопные газы практически идентичны продуктам сгорания бензина.

В список таких систем входят:

  1. Впускная система. В зависимости от конструкции агрегата она может состоять из нескольких впускных заслонок. Их назначение – обеспечивать подачу воздуха и образование правильного завихрения потока, что позволяет более качественно смешивать солярку с воздухом на разных режимах функционирования ДВС. Когда происходит запуск мотора, и он работает на низких оборотах, эти заслонки будут закрыты. Как только обороты повышаются, эти элементы открываются. Такой механизм позволяет снизить содержание оксида углерода и углеводородов, которые не успели сгореть, что часто бывает на пониженных оборотах.
  2. Система повышения мощности. Один из самых эффективных способов увеличить мощность ДВС, это установить на впускной тракт турбонаддув. В некоторых моделях современного транспорта устанавливается турбина, способная изменять геометрию внутреннего тракта. Также существует система турбокомпаунда, о которой рассказывается здесь.Дизельные двигатели: особенности работы
  3. Система оптимизации запуска. По сравнению с бензиновым аналогом данные моторы более капризные к условиям эксплуатации. Например, холодный двс в зимний период хуже заводится, а старые модификации при сильном морозе вообще без предварительного нагрева не запускаются. Чтобы запуск в таких условиях был возможным или максимально быстрым, машина получает предпусковой подогрев. Для этой цели в каждый цилиндр (или во впускной коллектор) устанавливается свеча накаливания, нагревающая внутренний объем воздуха, благодаря чему его температура при сжатии полностью достигает показателя, при котором дизтопливо способно самостоятельно воспламениться. В некоторых автомобилях может устанавливаться система, которая подогревает топливо, прежде чем оно попадет в цилиндры.Дизельные двигатели: особенности работы
  4. Система выпуска. Она разработана так, чтобы снизить количество вредных веществ в выхлопе. Например, выхлопной поток проходит через сажевый фильтр, который нейтрализует несгоревшие углеводороды и оксиды азота. Глушение выхлопных газов происходит в резонаторе и основном глушителе, но в современных моторах поток отработанных газов уже изначально идет равномерно, поэтому некоторые автомобилисты приобретают автомобильный активный выхлоп (докладно об устройстве рассказывается здесь)
  5. Система газораспределения. Она необходима для той же цели, что и в бензиновом варианте. Когда поршень выполняет соответствующий такт, впускной или выпускной клапан должен своевременно отрыться/закрыться. В устройство ГРМ входит распределительный вал и другие важные детали, обеспечивающие своевременное выполнение фаз в моторе (впуска или выпуска). Клапаны в дизеле усиленные, так как на них оказывается увеличенная механическая и термическая нагрузка.Дизельные двигатели: особенности работы
  6. Рециркуляция отработанных газов. Эта система обеспечивает полное удаление оксида азота за счет охлаждения некоторой части выхлопных газов и возвращения их во впускной коллектор. Схема работы этого устройства может отличаться в зависимости от конструкции агрегата.
  7. Топливная система. В зависимости от конструкции ДВС эта система может в незначительной степени отличаться. Основным элементом является ТНВД, который обеспечивает увеличение напора топлива, чтобы при высокой компрессии форсунка была способна выполнить впрыск солярки в цилиндре. Одна из последних разработок топливных систем для дизелей это рейка CommonRail. Немного позже мы подробней рассмотрим ее устройство. Ее особенность в том, что она позволяет скопить некоторый объем горючего в специальном резервуаре для его стабильного и плавного распределения по форсункам. Электронный тип управления позволяет использовать разные режимы впрыска для достижения максимального КПД на разных оборотах мотора.Дизельные двигатели: особенности работы
  8. Турбонагнетатель. В стандартном моторе на выпускном коллекторе устанавливается специальный механизм с вращающимися лопастями, расположенными в двух разных полостях. Основная крыльчатка приводится в движение потоком выхлопных газов. Вращающийся вал одновременно активирует вторую крыльчатку, которая относится к впускному тракту. В процессе вращения второго элемента во впускной системе увеличивается давление свежего воздуха. В результате в цилиндр поступает больший объем, что увеличивает мощность ДВС. Вместо классической турбины на некоторых автомобилях устанавливается турбокомпрессор, который работает уже от электроники и позволяет увеличить поток воздуха, независимо от оборотов агрегата.

В техническом плане дизель отличается от бензинового агрегата способом сгорания воздушно-топливной смеси. В случае со стандартным мотором, работающем от бензина, топливо зачастую смешивается во впускном коллекторе (некоторые современные модификации имеют непосредственный впрыск). Дизели работают исключительно при распылении солярки непосредственно в цилиндры. Чтобы при сжатии ВТС не воспламенилась раньше времени, ее нужно смешать в тот момент, когда поршень уже готов начинать выполнить такт рабочего хода.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель (дизель) представляет собой поршневой ДВС, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизеля в целом мало чем отличается от бензинового двигателя, за исключением того, что в дизеле отсутствует как таковая система зажигания, поскольку воспламенение топлива происходит по другому принципу. Не от искры, как в бензиновом двигателе, а от высокого давления, с помощью которого сжимается воздух, из-за чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания накладывает особые требования к изготовлению деталей клапанов, которые предназначены для восприятия более серьезных нагрузок (от 20 до 24 единиц).

Дизельные двигатели применяются не только на грузовых, но и на многих моделях легковых автомобилей. Дизели могут работать на различных типах топлива – на рапсовом и пальмовом масле, на фракционных веществах и на чистой нефти.

Дизельный двигатель

Важность комплектации турбинами

Большинство современных дизелей комплектуются турбинами.

Турбонаддув – это эффективный способ повысить мощностные характеристики автомобиля.

Благодаря повышенному давлению выхлопных газов, использование турбин в паре с дизельным ДВС заметно повышает приёмистость и уменьшает расход топлива.

Турбина – далеко не самый надёжный агрегат автомобиля. Больше 150 тыс. км они зачастую не ходят. Это, пожалуй, её единственный минус.

Благодаря электронному блоку управления двигателем (ЭБУ), дизельному двигателю доступен чип тюнинг.

Реверсивные двигатели

Большинство ДВС рассчитаны на вращение только в одну сторону; если требуется получить на выходе вращение в разные стороны, то используют передачу заднего хода в коробке перемены передач или отдельный реверс-редуктор. Электрическая передача также позволяет менять направление вращения на выходе.

Однако на судах с жёстким соединением двигателя с гребным винтом фиксированного шага приходится применять реверсивные двигатели, чтобы иметь возможность двигаться задним ходом. Для этого нужно изменять фазы открытия клапанов и впрыска топлива. Обычно распределительные валы снабжаются двойным количеством кулачков; при остановленном двигателе специальное устройство приподнимает толкатели клапанов, что даёт возможность передвинуть распредвалы в новое положение. Встречаются также конструкции с реверсивным приводом распределительного вала — здесь при изменении направления вращения коленчатого вала сохраняется направление вращения распределительного вала. Двухтактные двигатели с контурной продувкой, когда газораспределение осуществляется поршнем, не нуждаются в специальных реверсивных устройствах (однако в них всё же требуется корректировка момента впрыска топлива).

Реверсивные двигатели также применялись на ранних тепловозах с жёстким соединением вала двигателя с колёсами.

Недостатки дизеля

  • В России дизтопливо очень низкого качества.
  • Ассортимент моделей с дизельным двигателем невелик.
  • Дизтопливо доступно не на всех автозаправочных станциях.
  • Дизельные транспортные средства, как правило, дороже.
  • Выбросов выхлопных газов оксидов азота и твердых частиц, как правило, больше.
  • Рассматривая преимущества и недостатки дизеля, можно сделать вывод, что последние не являются существенными и могут быть преодолены.

Дизельные двигатели больше вредят окружающей среде. Правда на 30%

Несмотря на дизельгейты, современный дизель очень хорош с точки зрения экологии. Взгляните на эту таблицу.

Состав отработавших газов бензинового двигателя и дизеля:

Компонент

Содержание в выхлопных газах, % об

Вредность

Дизель

Двигатель с искровым зажиганием

N₂

74–78

74–77

Безвредный

O₂

2,0–20,0

0,3–10,0

Безвредный

H₂O

05–11,0

3,0–5,5

Безвредный

CO₂

1,0–16,0

5,0–12,0

Вызывает парниковый эффект

CO

0,005–0,4

0,5–12,0

Токсичный

NOx

0,004–0,5

0,01–0,8

Токсичный

CnHm

0,005–0,3

0,2–3,0

Токсичный

Альдегиды

0,001–0,009

0–0,2

Токсичный

Сажа

0,01–1,1 г/м³

0–0,04 г/м³

Токсичный

Бенз(а)пирен

0,05–1,0 мкг/м³

0–20 мкг/м³

Канцероген

«Фильтры задерживают до 99% мельчайших частиц, так что для современных дизелей этой проблемы больше не существует», — утверждает глава независимого исследовательского центра Emissions Analytics Ник Молден.

Но даже у нового дизеля есть функция очистки сажевого фильтра, которая включается на трассовых режимах. При достаточно высокой температуре отработавших газов происходит прожиг отложений на поверхности сот сажевого фильтра. Количество выбросов можно оценить по величинам теоретической массы твердых частиц,которые принимает в расчет ЭБУ двигателем Audi Q7. При 40 г необходима активная регенерация, а при 68 г режим близок к аварийному — не запустится даже принудительный прожиг. Как вы думаете, куда эти вещества полетят? Правильно — в трубу. Поэтому, если впереди вас на трассе автомобиль начал интенсивно коптить белым дымом, то знайте — включился режим прожига. Либо пропустите вперед, либо обгоните машину, которая на ходу сама себе делает ТО.

Материалы по теме

А еще, когда дизельная машина стареет, то нейтрализаторы и сажевые фильтры многие владельцы не восстанавливают. Попросту вырезают. Тогда дизель и становится по-настоящему вредным. Он выбрасывает в атмосферу мельчайшие частицы сажи, которые будут выносить на себе канцерогенные (накапливающиеся в организме человека) вещества.

Впрочем, бензиновым моторам некоторые владельцы тоже вырезают каталитические нейтрализаторы, при том, что можно подобрать ремонтный, и он не так дорог. По этому пути идут многие владельцы машин В-класса.

Сферы применения

Дизельные двигатели применяются для привода стационарных силовых установок, на рельсовых (тепловозы, дизелевозы, дизель-поезда, автодрезины) и безрельсовых (автомобили, автобусы, грузовики) транспортных средствах, самоходных машинах и механизмах (тракторы, асфальтовые катки, скреперы и т. д.), а также в судостроении в качестве главных и вспомогательных двигателей.

Рекордсмены

Самый большой/мощный дизельный двигатель

Судовой, 14 цилиндровый — Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, созданный финской компанией Wärtsilä в 2002 году, для установки на крупные морские контейнеровозы и танкеры, является самым большим дизелем в мире[9].

Конфигурация — 14 цилиндров в ряд

Рабочий объём — 25 480 литров

Диаметр цилиндра — 960 мм

Ход поршня — 2500 мм

Среднее эффективное давление — 1,96 МПа (19,2 кгс/см²)

Мощность — 108 920 л.с. при 102 об/мин. (отдача с литра 4,3 л.с.)

Крутящий момент — 7 571 221 Н·м

Расход топлива — 13 724 литров в час

Сухая масса — 2300 тонн

Габариты — длина 27 метров, высота 13 метров

Самый большой дизельный двигатель для грузового автомобиля[источник не указан 1275 дней]

MTU 20V400 предназначен, для установки на карьерный самосвал БелАЗ-7561.

Мощность — 3807 л.с. при 1800 об/мин. (Удельный расход топлива при номинальной мощности 198 г/кВт*ч)

Крутящий момент — 15728 Н·м

Самый большой/мощный серийный дизельный двигатель для серийного легкового автомобиля[источник не указан 1275 дней]

Audi 6.0 V12 TDI с 2008 года устанавливается на автомобиль Audi Q7.

Конфигурация — 12 цилиндров V-образно, угол развала 60 градусов.

Рабочий объём — 5934 см³

Диаметр цилиндра — 83 мм

Ход поршня — 91,4 мм

Степень сжатия — 16

Мощность — 500 л.с. при 3750 об/мин. (отдача с литра — 84,3 л.с.)

Крутящий момент — 1000 Нм в диапазоне 1750-3250 об/мин.

См. также

  • Выхлопные газы
  • Дизельное топливо
  • Common Rail
  • Роторный двигатель: конструкции и классификация
  • Двигатель Ванкеля
  • Разнос двигателя

Источники:

  • Drive2.ru
  • Авторамблер
  • autostuk.ru
  • dvigatels.ru
  • SYL.ru
  • vodi.su
  • Мой Внедорожник.ру
  • Пикабу!
  • FB.ru
  • АвтоНоватор
  • avto-kul.ru
  • DRIVE2
  • carsmotion.ru
  • e-fee.ru
  • Устройство автомобиля
  • AG
  • automanya.ru
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Ссылки

  • Пять лет на дизелизацию
  • Нефтяной двигатель Дизеля // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • В.Тучков. Сильнее пара и угля. История Дизеля — человека и двигателя
  • Термодинамические циклы разных двигателей
  • Зачем дизельным двигателям система Bluetec
  • Описания, продольные и поперечные разрезы, фотографии дизелей СССР.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...