Конструктивные особенности дизельного двигателя

Достоинства и недостатки дизелей

Главный плюс силового агрегата – мощное тяговое усилие во всем диапазоне оборотов коленчатого вала. Поскольку дизельное топливо воспламеняется от большого сжатия и сгорает внутри малого объема камеры, расширяющиеся газы гораздо сильнее толкают поршень независимо от частоты оборотов. Поэтому мотор хорошо «тянет» даже на холостом ходу.

Остальные преимущества дизелей заключаются в следующем:

  • более высокая эффективность сжигания горючего;
  • экономичность до 20% в сравнении с бензиновыми «собратьями»;
  • благодаря отсутствию системы зажигания повышается надежность эксплуатации;
  • по той же причине автомобиль способен преодолевать глубокие броды, не боясь попадания воды на свечи;
  • солярка дешевле бензина.

Двигатели, использующие дизельное топливо, устанавливаются на все коммерческие и грузовые транспортные средства. Также они незаменимы на настоящих внедорожниках, эксплуатируемых в тяжелых условиях.

В странах Западной Европы дизели приобрели большую популярность благодаря экономичности. Производители начали оснащать подобными моторами автомобили всех классов, в том числе малолитражки. Внедрение новых технических решений позволило избавиться от характерного «тракторного» звука, присущего старым иномаркам, хотя по уровню шума силовой агрегат все равно проигрывает бензиновому мотору.

Основные минусы дизельного двигателя выглядят следующим образом:

  • агрегат нельзя постоянно эксплуатировать на высоких оборотах;
  • чувствительность к солярке низкого качества;
  • шумность при работе;
  • дорогостоящий ремонт форсунок и ТНВД;
  • затрудненный пуск во время сильных морозов;
  • большое количество вредных выбросов.

Новый дизель, изготовленный после 2000 года, действительно работает тихо. Но по мере износа деталей ГРМ, клапанов и цилиндропоршневой группы звук усиливается, появляется знакомое тарахтение. А чтобы не терять мощность, водители стран бывшего СССР зачастую выбрасывают сажевые фильтры.

Устройство топливной системы

История создания дизельного двигателя началась в XIX веке. Именно тогда инженер Рудольф Дизель создал агрегат с воспламенением от сжатия. Первый дизельный двигатель работал на обычном керосине.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

  • Фейсбук
  • Гугл+
  • ЖЖ
  • Blogger

Ученые использовали различные виды топлива, для получения лучших результатов. Мотор работал на пальмовом и рапсовом масле, на сырой нефти, позже стали использовать мазут и солярку.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Однако система вспрыска была несовершенна, что не позволяло применять дизельный ДВС на авто, которые работали на больших оборотах. Мощность первого дизельного двигателя была не очень высокой, но постепенно проблема была решена.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

  • Фейсбук
  • Гугл+
  • ЖЖ
  • Blogger

Первые машины с дизелем появились только в 20 гг. XX ст. Это были грузовики и общественный транспорт. Еще через 15 лет появились первые легковые, но они не были широко распространены. История дизельного двигателя начала меняться только с 70 –х гг. В это время как раз и появился компактный ДВС.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

  • Фейсбук
  • Гугл+
  • ЖЖ
  • Blogger

ТНВД. Устройство и принцип работы

Топливный насос высокого давления 5 предназначен для точного дозирования топлива и его подачи в форсунки 4 под необходимым давлением и в определенный момент. В рядных двигателях такой насос помещают сбоку от двигателя, на верхней половине его картера. У V-образных двигателей его устанавливают в развале цилиндров. Существует множество типов ТНВД. В частности, на дизели сравнительно небольшой мощности, предназначенные для легковых автомобилей, как правило, устанавливают ТНВД распределительного типа с одним нагнетающим плунжером-распределителем. Однако мощные многоцилиндровые дизели чаще всего оборудованы многоплунжерными насосами. Пример такого ТНВД для шестицилиндрового V-образного дизеля представлен на рисунке.

Насос состоит из корпуса 5 с крышками, шести насосных секций, механизма привода насосных секций и механизма поворота плунжеров. Каждая насосная секция включает в себя плунжер 8, возвратную пружину 11 с опорными шайбами, нагнетательный клапан 3 с седлом, пружиной и упором, а также штуцер 2 и другие вспомогательные направляющие и крепежные детали. Механизм привода насосных секций состоит из кулачкового вала 7 и роликовых толкателей 6 с регулировочными болтами. В механизм поворота плунжеров входят поворотные втулки 10 с зубчатыми венцами и зубчатая рейка 9 с втулками и ограничительным винтом. Вдоль секций в корпусе насоса высверлены два продольных канала 1 и 4, соединенных друг с другом поперечными каналами. Каждый плунжер очень точно подогнан к своей гильзе, что обеспечивает достижение высокого давления с наименьшей утечкой топлива через зазоры.

Насос работает следующим образом. Кулачковый вал приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи (угловая скорость кулачкового вала в 2 раза меньше скорости коленчатого). Вращаясь, кулачковый вал перемещает своими кулачками роликовые толкатели 6, которые поднимают плунжеры вверх.

Обратный ход толкателей и плунжеров обеспечивается возвратными пружинами. К каналу 4 подводится топливо от топливоподкачивающего насоса, предварительно очищенное в фильтре тонкой очистки.

Когда плунжер находится в нижнем положении, топливо из канала 4 попадает в образовавшуюся надплунжерную полость. При движении плунжера вверх входное отверстие закрывается, и топливо под большим давлением проходит через нагнетательный клапан, штуцер и топливопровод высокого давления к форсунке.

Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока надплунжерная полость не соединится со сливным каналом 1 с помощью осевых, радиальных и винтовых проточек в плунжере. При постоянном ходе плунжера, определяемом высотой выступа кулачка, количество подаваемого к форсунке топлива регулируется поворотом плунжера с помощью зубчатой рейки и поворотной втулки с зубчатым венцом. Винтовая проточка в плунжере выполнена так, что по мере его поворота изменяется расстояние от края перепускного отверстия, связанного с каналом 7, до края отсечной кромки винтовой проточки. При этом длина рабочего хода плунжера, во время которого происходит нагнетание топлива, также изменяется.

Популярные статьи  Очистка поршней от нагара

Для того чтобы топливо, подаваемое в цилиндры, успевало своевременно сгорать, и двигатель развивал наибольшую мощность, необходимо при росте частоты вращения коленчатого вала несколько увеличивать угол опережения впрыскивания топлива.

Регулирование этого угла у насосов с механическим управлением обеспечивается специальной центробежной муфтой, которая устанавливается в корпусе ТНВД и пропорционально частоте вращения коленчатого вала смещает на некоторый угол кулачковый вал насоса в направлении его вращения.

Элементы питания и их функции

Конструктивно сложилось так, что существует стандартный набор элементов топливной системы бензинового силового агрегата. Разницу составляет непосредственно система впрыска топлива в коллектор или цилиндры. Рассмотрим, все элементы инжекторного и карбюраторного моторов.

Топливный бак

Неотъемлемый элемент любого транспортного средства. Именно в нём храниться горючее, которое поступает в камеры сгорания. В зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, объём топливного резервуара может быть разный. Изготавливается данный элемент из стали, нержавейки, алюминия или пластика.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

Трубопроводы

Топливопроводы служат транспортной системой между топливным баком и системой впрыска. Обычно они изготавливаются из пластика или металла. На старых автомобилях можно встретить их медными. Для соединения с остальными элементами топливной системы могут использоваться переходники, соединители или прочие элементы.

Топливный фильтр

В связи с не особо качественным топливом, для фильтрации используется фильтр горючего. Располагаться этот элемент может в топливном баке, подкапотном пространстве или под автомобилем, вмонтированным в топливопроводы. Для каждой группы автомобилей используется разный элемент.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

Каждый производитель автомобилей использует свои фильтры. Они бывают разные за формою и материалом. Наиболее распространенными считаются волокнистые или хлопчатобумажные. Эти элементы наиболее лучше задерживают сторонние элементы и воду, которые засоряют цилиндры и форсунки.

Бензонасос

Бензонасос — это насос прогоняющий топливо по всей системе. Так, они бывают двух типов — электрический и механический. Многие бывалые автолюбители помнят, что на старых «Жигулях» и «Волгах» устанавливались бензонасосы механического действия с лапкой, которой можно было подкачать недостающее топливо для запуска. Располагался этот элемент на блоке цилиндров, зачастую с левой стороны.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

Все современные бензиновые силовые агрегаты оснащаются электрическими бензиновыми насосами. Располагаются элементы, зачастую, непосредственно в топливном баке, но бывает и такое, что данный элемент находится в подкапотном пространстве.

Карбюратор

На старых транспортных средствах устанавливались карбюраторы. Это элемент, который при помощи механических действий подавал топливо в камеры сгорания. Для каждого производителя, они имели разную структуру и строение, но принцип работы оставался не сменным.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

Форсунки

Форсунки — часть топливной системы инжекторного бензинового силового агрегата, который выполняет функцию дозированной подачи бензина в камеры сгорания. По форме и видам, форсунки бывают разные, это индивидуально для каждого автомобиля.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

Располагаются эти элементы на топливной рампе. Обслуживание форсунок стоит проводить регулярно, поскольку если они слишком засоряться, их уже вычистить может, не представится возможным и придётся менять детали полностью.

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.
Бензиновый же мотор получает приблизительно 30 процентов энергии. То есть 70 процентов бензина сгорает впустую!!!

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. 

Четырехтактный процесс в дизеле

В четырехтактном дизеле (рис. 2 «Рабочий цикл четырехтактного дизеля«) клапа­ны механизма газораспределения управ­ляют впуском воздуха и выпуском ОГ. Они открывают или закрывают впуск­ные и выпускные каналы головки цилин­дров. Каждый впускной и выпускной ка­нал может иметь один, два или три кла­пана.

Рис. 2 : а — впуск; b — сжатие; с — рабочий ход; d — выпуск.  1. Впускной распределительный вал. 2. Форсунка. 3. Впускной клапан. 4. Выпускной клапан. 5. Выемка в днище поршня. 6. Поршень. 7. Стенка цилиндра. 8. Шатун. 9. Коленчатый вал. 10. Выпускной распределительный вал. а — угол поворота коленчатого вала. d — диаметр цилиндра. М — крутящий момент. s — ход поршня. Vc — объем камеры сгорания. Vh — рабочий объем. ВМТ — верхняя мертвая точка поршня. НМТ — нижняя мертвая точна поршня.

Первый такт — впуск (а)

Поршень 6, находящийся в верхней мер­твой точке (ВМТ), движется вниз и уве­личивает объем цилиндра. Дроссельная заслонка отсутствует, и воздух через от­крытый впускной клапан 3 поступает не­посредственно в цилиндр. В нижней мертвой точке (НМТ) поршня объем ци­линдра достигает своего максимального значения (Vh + Vc).

Второй такт — сжатие (Ь)

Клапаны механизма газораспределения закрыты. Движущийся поршень сжима­ет заключенный в цилиндре воздух, ко­торый, сообразно степени сжатия (от 6 у больших двигателей до 24 у двигателей легковых автомобилей), нагревается до высокой температуры, максимально до­ходящей до 900°С. В конце процесса сжа­тия форсунка впрыскивает топливо в ра­зогретый воздух под высоким давлением (в настоящее время приблизительно до 2000 бар).

Популярные статьи  Какие форсунки лучше ставить на ГБО

В ВМТ поршня объем цилиндра до­стигает минимального значения (объем камеры сгорания Vc )

Третий такт — рабочий ход (с)

После задержки воспламенения (не­сколько градусов угла поворота коленча­того вала) начинается рабочий ход. Тон­ко распыленное дизельное топливо вос­пламеняется в сильно сжатом горячем воздухе в камере сгорания и сгорает, вследствие этого заряд топливовоздуш­ной смеси в цилиндре продолжает разо­греваться дальше и давление в цилиндре поднимается еще выше. Освобожденная при сгорании энергия определяется ко­личеством впрыснутого топлива (каче­ственное регулирование). Под действием давления поршень движется вниз, при этом тепловая энергия преобразуется в кинетическую. Кривошипно-шатунный механизм преобразует кинетическую энергию поршня в энергию вращения коленчатого вала.

Четвертый такт — выпуск (d)

Рис. 4

Уже незадолго до нижней мертвой точки поршня открыва­ется выпускной клапан 4. Находящиеся под давлением горячие газы начинают выходить из цилиндра. Движущийся вверх поршень вытесняет остальные ОГ. После двух оборотов коленчатого вала новый рабочий цикл начинается с такта впуска.

Кулачки впуска и выпуска распреде­лительного вала служат для открытия и закрытия клапанов. У двигателей с од­ним распределительным валом движе­ние от кулачков чаще всего передается на клапаны с помощью коромысел. Фа­зы газораспределения включают н себя моменты открытия и закрытия клапа­нов по отношению к положению колен­чатого вала (рис. 4 «Диаграмма фаз распределения четырехтактного дизеля«), поэтому они указы­ваются в градусах угла поворота колен­чатого вала. Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатым ремнем, цепью или набором шестерен. При четы­рехтактном процессе рабочий цикл со­вершается за два оборота коленчатого ва­ла, поэтому распределительный вал вра­щается с вдвое меньшей частотой, чем коленчатый. Передаточное отношение между коленчатым и распределительным валами составляет, таким образом, 2:1.

При переходе от такта выпуска к так­ту впуска все клапаны некоторое время открыты одновременно — этот момент называется перекрытием клапанов. При этом оставшиеся в камере сгорания отработавшие газы вытесняются свежим зарядом воздуха в выпускной коллектор, одновременно охлаждая цилиндр.

История

По словам разработчика первого работающего дизельного двигателя Имануэля Лаустера , Дизель никогда не намеревался использовать двухтактный принцип для дизельного двигателя. Считается, что Хьюго Гюльднер изобрел двухтактный дизельный двигатель. Он спроектировал первый действующий двухтактный дизельный двигатель в 1899 году и убедил компании MAN , Krupp и Diesel профинансировать строительство этого двигателя по 10 000 фунтов стерлингов каждый. Двигатель Гюльднера имел рабочий цилиндр 175 мм и продувочный цилиндр 185 мм; у обоих был ход 210 мм. Указанная выходная мощность составляла 12 л.с. (9 кВт; 12 л.с.). В феврале 1900 года этот двигатель впервые заработал своим ходом. Однако с его фактической выходной мощностью всего 6,95 л.с. (5 кВт; 7 л.с.) и высоким расходом топлива 380 г · л.с. −1 · ч −1 (517 г · кВт −1 · ч −1 ), это не помогло. быть успешным; Проект двухтактного дизельного двигателя Гюльднера был заброшен в 1901 году.

В 1908 году компания MAN Nürnberg предложила поршневые двухтактные дизельные двигатели одностороннего действия для использования на море, первый поршневой двигатель двустороннего действия от MAN Nürnberg был изготовлен в 1912 году для электростанции. В 1913/1914 году в сотрудничестве с Blohm + Voss в Гамбурге компания MAN Nürnberg построила первый поршневой двухтактный двигатель двустороннего действия для морского применения. Пол Генри Швейцер утверждает, что двухтактные дизельные двигатели с оппозитными поршнями были изобретены Хьюго Юнкерсом . Во время Первой мировой войны компания MAN Nürnberg построила шестицилиндровый поршневой двухтактный дизельный двигатель двустороннего действия номинальной мощностью 12400 л.с. (9 120 кВт; 12 230 л.с.). В 1919 году компания MAN перевела свой цех по производству двухтактных дизельных двигателей из Нюрнберга в Аугсбург.

К 1939 году несколько типов двухтактных дизелей получили широкое распространение, а другие разрабатывались для мощных двигателей.

Из нескольких концепций двухтактных авиационных дизельных двигателей Junkers Jumo 205 был единственным типом, который производился в значительных количествах, всего около 900 единиц. Представленная в 1939 году концепция дизайна была впервые предложена в 1914 году. Дизайн был произведен по лицензии в нескольких странах. Последующие достижения в технологии впрыска бензина сделали двухтактный авиационный двигатель устаревшим. Хотя Napier Culverin , лицензионная версия более крупного Jumo 204 , не был запущен в производство, более поздняя модель Napier Deltic включала переработанную треугольную конструкцию с тремя цилиндрами на ряд и успешно применялась в локомотивах и на морских судах в послевоенную эпоху. .

С 1923 по 1982 год компания MAN использовала продувку обратным потоком для своих морских двухтактных двигателей. С 1945 года был установлен золотниковый клапан для эффекта индукции поршня, а с 1954 года применялся наддув с постоянным потоком газа с промежуточным охлаждением. Нагнетание было достигнуто за счет комбинации четырех методов наддува: нагнетателя типа Рутса с приводом от коленчатого вала, турбонагнетателя, нижней стороны поршней двигателя и нагнетателя, приводимого в действие электродвигателем. Золотниковый клапан для эффекта индукции плунжера в конечном итоге оказался склонным к отказам и был признан устаревшим из-за увеличения скорости наддува в начале 1960-х годов. В начале 1980-х годов все основные производители двухтактных дизельных двигателей перешли с продувки с обратным потоком на продувку без обратного потока, поскольку последняя, ​​несмотря на свою сложность, позволяет повысить эффективность двигателя и, следовательно, снизить расход топлива.

Популярные статьи  Подойдут ли суппорта марки stellox 05-90052-sx на ауди 80 б3 (задние)

Чарльз Ф. Кеттеринг и его коллеги, работавшие в и дочерней компании GM Winton Engine Corporation в 1930-х годах, разработали двухтактные дизельные двигатели для дорожного использования с гораздо более высокими отношениями мощности к массе и диапазоном мощности, чем у современных четырех двигателей. -тактные дизели. Первым мобильным применением двухтактного дизельного двигателя стали дизельные обтекаемые модели середины 1930-х годов. Постоянные разработки привели к созданию улучшенных двухтактных дизелей для локомотивов и судов в конце 1930-х годов. Эта работа заложила основу для дизелизации железных дорог в 1940-х и 1950-х годах в Соединенных Штатах.

К концу двадцатого века интерес к авиационным дизельным двигателям возродился, и в 2015 году в разработке находились двухтактные модели, такие как Superior Air Parts Gemini Diesel 100 .

Турбонаддув как способ увеличения мощности

Турбированные агрегаты заслужили настоящее признание у водителей. Благодаря турбинам есть возможность увеличить объем топлива, поступающего в цилиндры, и, тем самым, отдачу движка. Сам по себе дизель характеризуется отсутствием дроссельной заслонки, что позволяет избежать проблем управления, которые возникают в работе турбокомпрессора.
Чтобы обеспечить надежность работы поршней, им необходимо качественное охлаждение маслом, которое для агрегатов на тяжелом топливе несколько отличается от ДВС на легком. Вам должно быть интересно не накроется ли  дизельный двигатель от масла для бензинового

Стоит обратить внимание, что турбокомпрессор не отличается длительным эксплуатационным ресурсом, которым может похвастаться дизельный движок. Подчеркну, что оснащение турбиной ведет к повышению мощности и снижению токсичности выхлопных газов

На турбированных авто есть еще одна интересная конструкционная деталь — это интеркулер. Он призван бороться с излишним повышением температуры воздуха, поскольку при нагревании плотность падает, а вместе с ним и давление наддува. С помощью такой штуки, как интеркулер, удается охладить его до 50–60 градусов, а это (по некоторым данным) добавляет в мощности до 20%.

Наряду с этим, у моторов, использующих в качестве топлива солярку, есть свои недостатки. Кратко их упомянем:

  • затруднения с пуском в холодную пору года (связаны с воспламенением рабочей смеси);
  • шумная работа мотора;
  • вибрации.

Несмотря на это, многие водители на сегодняшний день делают выбор в пользу дизеля. Это неудивительно, учитывая все возрастающую стоимость горючего, а также меньший его расход. Становитесь постоянным подписчиком моего блога и постоянно будете получать новые интересные материалы из мира автомобилей. С Вами, как и всегда, был Андрей Кульпанов. До новых встреч, дамы и господа!

Просмотры:2207

0Нравится

Форсунка – назначение и виды

Очень часто ремонт дизельных двигателей связан с диагностикой работы форсунок и их починкой или заменой.

Они бывают двух видов:

  • управляемые механически
  • электромагнитные

В управляемых механически – отверстие, которое распыляет горючее, открывается в зависимости от силы давления в шланге. Ее отверстие закрывает игла, соединенная с поршеньком на верхушке форсунки. Пока не возникло давления, игла не позволяет горючему выйти через распылитель. Когда горючее поступает под напором, плунжер поднимается и оттягивает иголку. Отверстия распылителя раскрываются, и горючее выбрызгивается в цилиндр.

В нем установлены свечи накаливания, воспламеняющие горючее с воздухом. Они раскаляют воздух в специализированном отсеке, прежде, чем он окажется в цилиндре. По сути, свечи только облегчают запуск мотора ДВС, поскольку перед попаданием в цилиндр воздух уже достаточной температуры. Именно поэтому, когда на улице тепло, или если мотор еще не остыл после выключения зажигания, его запуск происходит и без участия свечей, а когда холодно – это невозможно.

Оснащенный электромагнитными форсунками дизель – более современный вариант. В таком случае – в насосе, подающем горючее, отсутствуют для каждого цилиндра своя секция, а шланг – один на все форсунки, и обеспечивает нужное давление и впрыск горючего сразу во все форсунки цилиндров ДВС.

Конструктивные особенности дизельного двигателя

При данной системе ДВС – на форсунки воздействуют электрические импульсы, поступающие от блока управления автомобилем: их клапаны, открывающие и закрывающие выходы для впрыска горючего – электромагнитные. Сам блок управления мотором считывает информацию со специальных датчиков, а затем дает команду электромагнитному управлению форсунками.

Такая система подачи топлива в дизельный двигатель еще и намного экономичней.

Форсунки начали использовать в производстве моторов еще в тридцатых годах XX столетия, их устанавливали сначала на авиамоторы, затем стали применять в двигателях гоночных машин. А массовое применение в автомобилестроении они получили лишь в семидесятые-восьмидесятые годы прошлого века. Тому послужили топливный кризис и осознание необходимости сбережения природы: чтобы сделать авто более мощными – специально переобогащали воздушно-горючую смесь, но это приводило к увеличению расхода топлива и переизбытку продуктов сгорания в газовых выхлопах автомобилей. И в 1967-м проблема была решена – тогда и была изобретена электромагнитная форсунка, в которой впрыск осуществляется электронной командой. Вне всяких сомнений, электроника всегда лучше механики, поскольку имеет перед ней массу очевидных преимуществ.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: