Особенности дизельного двигателя — устройство и работа

Прежде чем купить транспортное средство, автовладелец, задается вопросом, будет ли лучшим решением выбрать авто с бензиновым двигателем или дизелем? Тип двигателя определяет, какое топливо вы будете использовать, и какой ремонт вам понадобится в будущем. Дизельный вариант часто оказывается более предпочтительным на основе экономичности и показателей крутящего момента. Современные дизельные моторы славятся надежностью и низким уровнем шума.

Конструкционные особенности дизельного двигателя

Больших отличий от бензинового аналога не наблюдается. Но, клапанные элементы выпускаются в усиленном варианте, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Сила сжатия дизельного мотора намного больше, чем у бензинового двигателя.

Дизельный двигатель, как и бензиновый, нуждается в топливовоздушной смеси. Но разница в том, что дизельным агрегатам не требуется искра для зажигания – поэтому их называют двигателями с воспламенением от сжатия.

В упрощенном виде дизельный двигатель работает следующим образом:

• всасываемый воздух сжимается в цилиндре;
• воздух нагревается до 700-900 градусов по Цельсию;
• высокая температура вызывает воспламенение после впрыска дизельного топлива.

Образование смеси требует короткого периода. Чтобы горючая смесь мгновенно сгорала в полном объеме, ее необходимо распылить на мельчайшие элементы. При этом в смеси должно присутствовать надлежащее количество воздуха. Поэтому топливо попадает в цилиндр через впрыск форсунки. Создается необходимое давление. Оно служит основой шумности и жесткости работы.  В результате получается работа с высокой экономичностью и минимальными выбросами вредных веществ в атмосферу.

Виды дизельных двигателей

Ключевые различия заключаются в конструкционных особенностях различных камер сгорания.

Рассмотрим принцип действия каждого образца:

1. Дизель с неразделенной камерой. Другое название – двигатель с непосредственным впрыском. Топливо попадает в пространство над поршнем. Сама камера расположена в поршне. Такой тип впрыска рекомендуется для работы на низких оборотах двигателям солидного объема. Шум и вибрация сопровождают процесс сгорания. На основе инновационного внедрения насосов с высоким давлением, которые характеризуются электронным управлением и впрыском топлива в два этапа, стало возможным повысить экономичность при одновременном снижении показателей шума и вибрации. Двигатель отлично работает на 4 500 оборотах в минуту.

2. Дизель с разделенной камерой. Более распространенный вариант. Впрыск происходит не в пространство над поршнем, а в специальную камеру. В конструкции это вихревой тип камеры, изготовленный по подобию головки блока. Соединение с камерой через специальный канал позволяет воздуху закручиваться, улучшая при этом степень самовоспламенения смеси.

Раздельная камера гарантирует акустический комфорт и способствует увеличению максимальных оборотов.

Устройство топливной системы

Основные компоненты:

1. Топливный насос. Обеспечивает доставку топлива к форсункам согласно заданному алгоритму. Поставлен в зависимость от действий водителя и скоростного режима роботы авто. Насос высокого давления при нажатии педали газа не повышает степень подачи топлива, а изменяет действия регуляторов. Они, в свою очередь изменят подачу на основе зависимости от количества оборотов, показателей давления и положения коробки передач.
2. Форсунки. Отвечают за дозу попадания горючего в камеру сгорания. Благодаря их работе регулируется давление в системе и изменяется форма факела. Существует два вида форсунок. Разница в распределителе – шрифтовый или многодырчатый. Работа в экстремальных условиях мотивирует создание форсунки из жароустойчивых материалов.
3. Топливные фильтры. Характеризуются тонкостью процесса фильтрации и пропускной способностью. Отмеченные параметры должны соответствовать конкретному виду двигателя. Дополнительной функцией является удаление жидкости. Можно встретить системы с наличием электроподогрева узла для облегчения запуска в сильные морозы.

Каждый элемент является ключевым и обеспечивает надежное функционирование всего двигателя.

Процесс запуска

Алгоритм действий:

1. Предварительно проводится предпусковой подогрев.
2. В камерах расположены свечи накаливания. Они за несколько мгновений разогреваются до 850 градусов Цельсия, подогревая воздух в камере и обеспечивая механизм самовоспламенения топлива.
3. Сигнал или погашение лампы на приборной панели отслеживает готовность запуска.
4. Через 20 секунд отключается электропитание свечи.
5. Двигатель легко запускается при достижении температурных показателей в 30 градусов Цельсия.

Продвинутые автовладельцы пользуются системой Common-Rail. С помощью компьютерного управления топливо подается точно рассчитанными дозами. В результате – давление плавно нарастает, двигатель мягко функционирует, практически отсутствует шум.

 

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Принцип работы и устройство дизельного двигателя

Авторамблер

591214+03:00″>04 марта 2019, 07:57

Конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики предопределили страсть или отторжение автомобилистов по отношению к агрегатам на «тяжелом топливе». Так как же работает дизельный двигатель, каково его устройство, принцип работы и преимущества?

© Авторамблер

Времена, когда автомобиль с дизельными моторами ассоциировались с чадящими и тихоходными, давно остались за поворотом. Каждый автомобилист знает, что транспортное средство с агрегатом на «тяжелом топливе» издает характерные тарахтящие звуки, его выхлоп странно пахнет. Современные моторы награждают своих владельцев умеренным расходом топлива, впечатляющей эластичностью (крутящим моментом, доступным в относительно широком диапазоне оборотов) и иногда ошеломительной динамикой на зависть некоторым бензиновым автомобилям. Но при этом они требовательны к качеству солярки, а ремонт компонентов топливной системы может быть весьма дорогим.

Видео дня

Особенности конструкции

Дизельные двигатели, разумеется, не имеют таких колоссальных отличий как роторно-поршневой двигатель Ванкеля, устройство которого абсолютно не похоже на «анатомию» традиционного ДВС, но у него имеется ряд особенностей, которые проводят между ним и бензиновыми моторами черту.

У дизеля также есть кривошипно-шатунный механизм, но его степень сжатия существенно выше – 19-24 единицы против 9-11 единиц соответственно. Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как формируется, воспламеняется и сгорает топливно-воздушная смесь.

У дизельного ДВС отсутствуют свечи зажигания и, соответственно, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит от сжатия. При этом, воздух и солярка подаются раздельно. Также следует отметить, что практически ни один современный дизель не обходится без системы наддува, которая используется для повышения рабочих характеристик агрегата. Для оптимизации наддува в максимально широком диапазоне оборотов используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией. Дизельный агрегат имеет более высокий коэффициент полезного действия, но он тяжелее, не имеет дроссельную заслонку и выдает больший крутящий момент при низких оборотах, нежели бензиновый ДВС.

Принцип работы дизельного двигателя

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания? Сперва воздух поступает в цилиндры. В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Они представляет собой спираль (бывают с металлической и керамические), могут быть установлены в вихревой камере или в форкамере (если речь идет об агрегатах с раздельной камерой сгорания) или непосредственно в камере сгорания (если она нераздельная). При включении зажигания свечи накаливания практически мгновенно, за считанные секунды они раскаляются до температур в районе тысячи градусов и нагревают воздух в камере сгорания, облегчая процесс самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Типы дизельных двигателей

Широко распространены моторы с раздельной камерой сгорания – топливо впрыскивается в специальную камеру в головке блока над цилиндром и соединенную с ним каналом, а процесс горения происходит не совсем так как у бензиновых ДВС. В этой вихревой камере поток воздуха интенсивнее закручивается, что способствует более эффективному смесеобразованию и самовоспламенению, которое продолжается в основной камере сгорания. Кстати, дизельные моторы с раздельной камерой сгорания менее шумные из-за того, что применение вихревой камеры снижает интенсивность нарастания давления при самовоспламенении.

У дизелей с неразделенной камерой сгорания процесс самовоспламенения происходит непосредственно в надпоршневом пространстве. Агрегаты данного типа несколько шумнее.

Что такое Common Rail

Common Rail – современная система впрыска топлива, разработанная компанией Bosch и использующая принцип подачи солярки к форсункам от топливной рампы, являющейся аккумулятором высокого давления. Common Rail позволяет сделать агрегат тише, при этом более экономичным и экологичным. Еще одним преимуществом использования общей топливной рампы являются широкие возможности регулировки давления топлива и момента его впрыска, поскольку эти процессы разделены.

Система включает в себя ТНВД (топливный насос высокого давления), пьезоэлектрические форсунки, топливную рампу, регулятор давления топлива и клапан дозирования топлива. Интересно, что на заре своей эволюции дизельные агрегаты имели не в пример более простую топливную аппаратуру с механическими форсунками и несопоставимо более низким давлением солярки на фоне современных систем.

Дитя прогресса

Не так давно дизельные моторы были экологически «грязными» и достаточно слабыми, но с некоторых пор агрегаты данного типа кардинально изменились, а отдельные представители племени достойны спорткаров. К таковым относится рядный шестицилиндровый мотор BMW объемом 3,0 л с четырьмя турбонагнетателями.

Кстати, конструкция этого мотора наглядно демонстрирует собой прогресс агрегатов на «тяжелом топливе». Техношедевр оснащен двумя малоинерционными турбонагнетателями низкого давления и еще двумя высокого, причем один из них вступает в дело за пределами 2500 об/мин. Пьезофорсунки впрыскивают топливо под колоссальным давлением в 2500 бар. На выходе – 400 л.с. и 760 Нм. Интересно, что 450 Нм доступны уже при 1000 об/мин! Вот такие они, современные дизельные двигатели.

Тест-драйвы, Автоновости, Автоэксперт, BMW

Factbox: Дизельные двигатели и как работало «устройство поражения» VW автомобилей с дизельным двигателем в Соединенных Штатах, и власти США заявили в понедельник, что они расширят свое расследование на других автопроизводителей.

Автомобиль Volkswagen во время испытаний в техническом и испытательном центре в Зенице, Босния и Герцеговина, 23 сентября 2015 года. Главному исполнительному директору Volkswagen Мартину Винтеркорну в среду предстоит расплата с советом директоров, вызванным для объяснения фальсификации данных о выбросах в США. испытаний в крупнейшем скандале за 78-летнюю историю крупнейшего в мире автопроизводителя. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) заявило в пятницу, что Volkswagen может быть оштрафован на сумму до 18 миллиардов долларов за мошенничество в тестах на выбросы некоторых дизельных автомобилей. REUTERS/Дадо Рувич

Ниже приведены некоторые факты о дизельных двигателях автомобилей, выхлопных газах, которые они выбрасывают, и о программном обеспечении «устройства защиты», которое, по словам федеральных регулирующих органов, использовалось VW для обхода норм выбросов, установленных Агентством по охране окружающей среды США (EPA) и штатом Калифорния.

ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ — Они имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые двигатели, и не требуют свечей зажигания для зажигания. Они, как правило, более долговечны и менее подвержены дорогостоящему раннему ремонту. Однако они требуют более частой замены масляного, воздушного и топливного фильтров, чтобы предотвратить повреждение топливных форсунок.

ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО. Менее очищенное и более энергоемкое, чем бензин, более эффективно преобразует тепло в энергию и выделяет меньше тепла через выхлопную трубу, чем транспортные средства, работающие на газе. Раньше он был дешевле на заправке, чем бензин, который был точкой продажи дизельных автомобилей, но в Соединенных Штатах его цена в настоящее время выше цены на газ.

ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА. Дизели могут проехать на 30% больше миль на галлоне топлива, чем аналогичные автомобили, работающие на бензине, и могут быть более экономичными, чем бензиново-электрические гибриды.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ. Многие дизельные двигатели развивают больший крутящий момент, чем бензиновые двигатели, при заданном рабочем объеме из-за более высокой степени сжатия. Хотя они могут быстро разгоняться и обладают хорошей тяговой силой, дизельные автомобили когда-то имели репутацию шумных и медленных. Более поздние дизели от VW и других производителей устранили эти недостатки с помощью турбонагнетателей, более точного сгорания и дополнительного оборудования для ограничения выбросов.

ВЫБРОСЫ. Поскольку дизельное топливо тяжелее и маслянистее бензина, оно может быть более загрязняющим окружающую среду, заработав репутацию сажистого вещества, когда оно стало широко использоваться в автомобилях США в 1919 г.Нефтяной кризис 70-х. Но загрязнения от дизельных двигателей в основном представляют собой соединения азота. Они выделяют меньшее количество окиси углерода, углеводородов и двуокиси углерода, чем бензин.

КОНТРОЛЬ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ — Самой большой проблемой для автопроизводителей является контроль выбросов оксидов азота или NOX. Многие автопроизводители используют системы контроля загрязнения, которые вводят производное мочевины в процесс очистки выхлопных газов, чтобы соответствовать строгим стандартам США и Европы.

СТОИМОСТЬ. Из-за дополнительного оборудования и процессов, необходимых для очистки дизельных выхлопных газов, дизельные автомобили стоят дороже, чем их бензиновые аналоги.

VW’S DEFEAT DEVICE — Программное обеспечение включалось, когда автомобили проверялись на соответствие стандартам EPA, и отключалось во время обычного вождения, чтобы обеспечить максимальную производительность двигателя. Алгоритм использовал информацию о том, как управляется автомобиль, как долго работает двигатель и атмосферное давление, чтобы «точно отслеживать» условия, соответствующие федеральному тесту на выбросы, согласно EPA.

Источники: CarandDriver.com; Carsdirect.com; Dummies.com, Ремонт автомобилей для чайников, 2-е издание; Википедия

Составил Олден Бентли; Под редакцией Джозефа Уайта и Кристиана Пламба

Пришло время для Европы раз и навсегда решить вопрос с устройствами отключения дизельных двигателей

Прошло более семи лет с тех пор, как впервые разразился скандал с «Дизельгейтом», выявив широкое использование устройств отключения или предназначенных стратегий калибровки. отключать или снижать эффективность систем контроля выбросов в дизельных автомобилях. Веские доказательства показали, что дизельные автомобили разных производителей выделяют высокие уровни оксидов азота (NOx) в реальных условиях эксплуатации. Тем не менее, из-за ограниченных мер по исправлению положения эти автомобили продолжают эксплуатироваться по всей Европе и сегодня, нанося вред здоровью всех, кто подвергается воздействию загрязнения воздуха, создаваемого этими выбросами.

В 2016 году Джон Герман из ICCT написал, что использование устройств отключения распространяется не только на Volkswagen, и пришел к выводу, что правила ЕС должны установить четкое и четкое определение устройств отключения, чтобы полностью решить эту проблему.

Недавно Судебный судья Европейского Союза (CJEU) так и сделал, разъяснив в четырех постановлениях, что представляет собой запрещенное устройство поражения. Многие из этих запрещенных стратегий были распространены среди производителей дизельных автомобилей до того, как была введена процедура тестирования реальных выбросов при вождении (RDE), что дало основание для повторного исследования дизельных автомобилей с высокими выбросами NOx.

В новом отчете ICCT повторно оцениваются результаты испытаний на выбросы, чтобы оценить распространенность запрещенных устройств отключения в дизельных автомобилях до RDE, проданных с 2009 по 2019 год в Европе, с учетом данных официальной государственной лаборатории и реальных испытаний, независимых испытаний и обширная база данных дистанционных измерений. Анализ показал, что «подозрительные» уровни выбросов NOx были выявлены не менее чем в 77% официальных государственных испытаний и до 100% транспортных средств в ходе независимых испытаний и данных дистанционного зондирования, что указывает на вероятное использование запрещенного устройства поражения.

Из 219протестированы уникальные модели транспортных средств, 209 показали подозрительные выбросы как минимум в одном испытании. Более двух третей протестированных моделей автомобилей показали «экстремальные» выбросы, что указывает на то, что почти наверняка присутствует устройство отключения.

Более 200 уникальных моделей автомобилей, демонстрирующих признаки вероятного использования запрещенного устройства поражения, — это много, но что это означает с точки зрения количества проданных автомобилей и тех, которые все еще работают сегодня? Используя рыночную статистику, собранную ICCT, мы подсчитали, что в ЕС и Великобритании было продано около 53 миллионов дизельных автомобилей, сертифицированных по стандартам Euro 5 и pre-RDE Euro 6. По консервативной оценке и с учетом только автомобилей, протестированных официальными государственными органами, около 24 миллионов проданных дизельных автомобилей показывают подозрительные выбросы, из них 16,3 миллиона проданных дизельных автомобилей демонстрируют экстремальные выбросы.

Разбивка по странам показана ниже на Рисунке 1. Эти цифры были бы выше, если бы государственные органы расширили свои испытания, чтобы исследовать больше моделей транспортных средств, например, 60 дополнительных моделей транспортных средств, показавших подозрительные выбросы в ходе независимых испытаний и дистанционного зондирования.

Подавляющее большинство этих транспортных средств ездят и по сей день. Используя методы модели ROADMAP ICCT для определения вероятной текучести автопарка, мы подсчитали, что в настоящее время используется 19,1 миллиона автомобилей с подозрительными выбросами, из них 13,0 миллионов автомобилей демонстрируют экстремальные выбросы.

Рисунок 1. Общее количество проданных и оставшихся автомобилей с дизельным двигателем Евро 5 и Евро 6 до RDE с подозрительными и экстремальными выбросами по странам-членам ЕС + Великобритания

Наш обзор показывает, что проблема высоких выбросов NOx распространена среди производителей, поскольку показано на рисунке 2 ниже. Будучи крупнейшим производителем дизельных автомобилей в Европе, Volkswagen Group произвела наибольшее количество автомобилей с подозрительными выбросами. Однако несколько других производителей продали миллионы автомобилей с подозрительными и экстремальными выбросами. Например, Renault-Nissan продала более 4 миллионов автомобилей с экстремальными выбросами. В процентном отношении к общему объему продаж почти все группы производителей продали более высокие доли автомобилей с экстремальными выбросами по сравнению с Volkswagen Group.

Рисунок 2. Общий объем продаж дизельных автомобилей Евро-5 и автомобилей Евро-6 до RDE с подозрительными и экстремальными выбросами по группам производителей, 2009–2019 гг. примерно 4,5 миллиона продаж (рис. 3). Почти все эти модели также показывают экстремальные выбросы в ходе независимых реальных испытаний или дистанционного зондирования. Три из десяти лучших моделей с экстремальными выбросами произведены Volkswagen Group и используют EA189.двигатели, которые подлежали обязательному обновлению программного обеспечения, но по-прежнему показали выбросы намного выше нормативного предела после отзыва.