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

Устройство и особенности работы дизельного двигателя

На сайте вы найдете информацию о том как сделать качественный ремонт автомобиля своими руками, подробные фото отчеты по ремонту ауди с4, а также много полезной информации о диагностике и профилактике неисправностей.

Top menu

  • Главная
  • Карта сайта
  • Шинный калькулятор
  • Форум
  • Новости
  • Обратная связь

поиск google

Breadcrumbs

Меню сайта:

  • Техническое обслуживание
  • Устройство и принцип действия
  • Диагностика и устранение неисправностей
  • Фото отчеты ауди с4
  • Cоветы автомобилистам

Последние публикации

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 3)

В первой и второй частях мы снимали обшивку потолка, сегодня же мы займемся самой перетяжкой.

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 2)

Продолжим снятие обшивки потолка. В первой части мы сняли обшивку люка и накладки передних стоек. Сегодня мы все-таки снимем потолок.

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 1)

В уже не молодых автомобилях, не редко можно столкнуться с проблемой провисания потолка. Происходит это, как правило, по двум причинам:

Устройство дизельного двигателя, особенности конструкции.

Дизельные двигатели уже давно вошли в автоиндустрию, и в нынешнее время все чаше устанавливаются в автомобилях не только среднего, но и даже малого класса.

Почему же дизельные двигатели стали столь популярны в наше время? Ответ на этот вопрос очень прост. Одним и самых больших плюсов в эксплуатации дизельного двигателя, является его экономное потребление топлива, к тому же цена на дизельное топливо существенно ниже. Согласитесь, это немаловажный фактор при выборе авто для повседневной эксплуатации, особенно когда цены на топливо растут с каждым днем все больше и больше. Еще одним немаловажным и положительным фактором является то, что высокий крутящий момент полого изменяется с увеличением оборотов.

К сожалению, кроме положительных моментов при эксплуатации, водители имеющие автомобиль с дизельным мотором, могут столкнуться с рядом отрицательных моментов, а именно:

  • проблемы с запуском двигателя в условиях низких температур;
  • повышенной шумностью в работе;
  • вследствие повышенных нагрузок на узлы ЦПГ и КШМ значительно меньшим ресурсом, особенно при постоянной эксплуатации в городских условиях;
  • а в силу его сложности, ремонт его владельцу обойдется дороже, чем бензинового двигателя.

К тому же дизельные двигатели обладают меньшей литровой мощностью, приблизительно 25-30 кВт/л.

На рисунке вы можете увидеть основные камеры сгорания, применяемые на дизельных двигателях. На легковых автомобилях в основном устанавливаются раздельные камеры сгорания. Применение данной разновидности камер особенно на легковых авто не случайно, так как используя их, легче всего добиться от двигателя быстроходности и максимальной частоты вращения 4000 -5000.

Теперь более детально рассмотрим вихревые камеры сгорания. На такте впуска в отличие от бензинового двигателя, камера сгорания наполняется не топливной смесью, а воздухом. За тактом впуска следует такт сжатия, здесь также есть существенное отличие, оно заключается в том, что степень сжатия в дизельном двигателе значительно выше и достигает отметки 20-22.

Поршень, поднимаясь в верхнюю мертвую точку, практически подходит в плотную к ГБЦ (головке блока цилиндров), вытесняя тем самым из цилиндра 40-60% воздуха в вихревую камеру. Воздух, вытесненный из цилиндра в вихревую камеру, пройдя через специальный канал, образует вихревой поток. В самой вихревой камере располагается свеча накаливания и топливная форсунка, которая впрыскивает дозированное количество топлива перед приходом поршня в ВМТ, это происходит примерно за 5-10 градусов поворота коленчатого вала, не доходя до ВМТ. Так как в дизельном моторе компрессия на порядок выше, чем у бензинового, чтобы обеспечить стабильную подачу топлива в камеру сгорания, давление топлива должно превосходить давление в цилиндре создаваемое поршнем, поэтому давление на выходе топливной форсунке составляет 12-15 МПа (120-150 атмосфер).

Сильно разогретый от высокого давления воздушный поток благодаря геометрической форме вихревой камеры достаточно хорошо перемешивается с впрыснутым топливом и происходит воспламенение топливной смеси. Для стабильно устойчивого испарения и воспламенения топливной смеси, в вихревой камере расположена свеча накаливания, которая в момент запуска двигателя разогревается до 800° с помощью электрической спирали, а в процессе работы уже от продуктов сгорания.

Процессы горения, происходящие в дизельном и бензиновом двигателе сами по себе очень разные, в дизеле процесс горения можно разбить на несколько стадий. В вихревой камере воспламенение и горение смеси идет при коэффициенте избытка воздуха равным примерно 1 (λ = 1), затем горение плавно перемещается в надпоршневое пространство, где процентное отношение воздуха гораздо выше. В итоге такая система организации горения топлива позволяет работать двигателю на очень бедных смесях (λ = 3-4), что значительно сказывается на расходе топлива.

Еще одно яркое отличие дизельного двигателя от бензинового состоит в том, что для управления оборотами двигателя, дроссельная заслонка совсем не обязательна, она может даже совсем отсутствовать. Для управления двигателем достаточно регулировать количество подачи топлива.

Еще одним типом дизелей с разделенной камерой сгорания являются предкамерные. Но они не получили большого распространения так как имеют меньшую литровую мощность, но зато у них более широкие пределы регулирования по составу смеси, что определено сказывается на их высокой экономичности.

Теперь настало время поговорить о дизелях с не разделенной камерой сгорания, двигателях с непосредственным впрыскиванием топлива (такая система, кстати, применима и к бензиновым двигателям), то есть у них отсутствует отдельная камера сгорания, а топливо сразу впрыскивается в цилиндр в надпоршневое пространство. Отличительной особенностью данной системы в сравнении рассмотренных выше лежит в самом поршне. Поршень в системе с непосредственным впрыском имеет углубление в своем днище, в которое и происходит впрыскивания топлива форсункой. Давление подачи топлива форсункой в данной системе значительно выше, чем в дизелях с разделенной камерой и составляет 35МПа (350 атмосфер). В основе развития данной системы лежит их более высокая экономичность и крутящий момент, поэтому на дорогах мы будем встречать все больше легковых автомобилей с дизельными двигателями, оснащенными не разделенной камерой сгорания.

Читать еще:  Вариаторный двигатель что это такое

Почему же дизельный двигатель всегда можно отличить от бензинового по шумности? Все дело в том, что в дизельном двигателе создается более высокое давление и нагрузку на все его детали, что вызывает своеобразный характерный шум. Особенно отчетливо шум дизеля слышим на холостых оборотах, с увеличением же частоты вращения шум становится значительно тише. Чем больше опережение впрыска, тем выше максимальное давление при сгорании и тем выше шум дизеля (так называемая «жесткость» сгорания).

Если мы сравним поршни дизельного и бензинового двигателя одного или приближенного рабочего объема, то не вооруженным глазом видно, что поршень дизельного двигателя выглядит более массивным. Во-первых, он выше, его стенки и днище существенно толще, канавки под кольца шире, все это связано с тем, что дизельный двигатель подвержен более сильным нагрузкам, чем бензиновый. Так же более массивно и прочнее выполнены все остальные элементы КШМ (кривошипно-шатунный механизм).

Принцип работы дизельного двигателя

Стоимость бензина сегодня постоянно растет, несмотря на то, что стоимость нефти падает. Поэтому многие автомобилисты рассматривают варианты приобретения машин с дизельным мотором. Дизельный двигатель – это хорошая альтернатива бензиновому мотору, в особенности с учетом того, что дизельные технологии далеко ушли вперед за последнее десятилетие, а стоимость топлива ниже.

Сегодня 50% новых машин в европейских странах работают именно на дизеле. Вызвано это тем, что современный двигатель автомобиля, работающего на дизеле, стал более экологичным и тихим. В то же время черный дым, а также громкий звук «трактора» ушли в прошлое. А преимуществами такого двигателя стали значительная мощность, экономия и отличная динамика автомобиля. В чем же причина подобного успеха этого мотора?

Особенности дизеля

Принцип работы дизельного двигателя несколько отличается от бензинового, что кроется в схеме создания рабочей смеси, а также последующего воспламенения. В движке, работающем на бензине, смесь в большинстве случаев готовится во впускном тракте. Лишь в части моделей смесь создается прямо в цилиндрах. В то же время смесь воспламеняется в определенный момент от искры вследствие электрического пробоя. Дизельный мотор же создает воспламенение посредством создания значительной температуры воздушных масс в цилиндре.

Работа дизельного двигателя будет выглядеть так:

  1. во время движения поршня в нижнее положение осуществляется приток чистых воздушных масс в цилиндры;
  2. при движении поршня вверх происходит нагрев этого воздуха;
  3. в высочайшей точке создается большая степень сжатия, вследствие чего температура может доходить до 800-900 градусов Цельсия;
  4. при прохождении самой верхней точки осуществляется впрыск топлива в камеры под сильнейшим давлением. В итоге оно соприкасается с раскаленными воздушными массами и происходит воспламенение.
  5. под действием горения происходит рост давления в цилиндре, передающего момент, что и создает шум такого двигателя.

Благодаря указанной схеме дизельному мотору вполне достаточно небогатой смеси топлива. Стоимость подобного топлива невероятно низка, что объясняет его неприхотливость, а также экономичность. К тому же коэффициент полезного действия, а также крутящий момент выше, чем у мотора на бензине. Но у дизеля есть и определенные минусы:

  1. вибрация и определенная шумность;
  2. определенные затруднения при холодном пуске;
  3. относительно невысокая мощность, но это вряд ли можно отнести к современным моделям.

Устройство дизеля

Дизельный мотор имеет степень сжатия практически в два раза больше бензинового. Поэтому это требует усиления его элементов, так как они требую больших нагрузок. Устройство дизельного двигателя предполагает отсутствие стандартной системы зажигания, так как используется принцип самовоспламенения от сжатия. При этом есть модели, где также применяются свечи. Они используются, чтобы прогревать воздух, что особенно важно зимой, когда пуск затруднителен.

Поршень дизельного двигателя имеет форму, которая зависит во многом от типа камеры сгорания. При этом его днище выступает за блоки цилиндров в момент нахождения в верхней точке. Поэтому экологичность и технические параметры зависят в большей степени от системы впрыска, а также типа камеры сгорания.

Как работает камера сгорания, типы

Камеры сгорания бывают следующих типов:

  1. разделенные;
  2. неразделенные.

Топливо при раздельном типе направляется в камеру, которая находится в головке блока цилиндров. К тому же у такого варианта разные конструкции, зависящие от создания смеси: вихрекамерный либо предкамерный.

Предкамерный впрыск выполняется в предварительную камеру, которая с цилиндром соединяется с помощью небольших отверстий либо каналов. После воспламенения смесь с высокой скоростью перемещается по отверстиям, создавая значительный перепад давления и отправляясь в главную камеру, где и сгорает.

Вихрекамерный вариант демонстрирует начало горения смеси в камере, в целом она похожа на полую сферу. При такте сжатия туда направляются воздушные массы, которые вихревым потоком закручиваются там, вследствие чего топливо хорошо перемешивается с воздухом.

Преимущества разделенной камеры заключается в том, что топливо сгорает за пару этапов, что обеспечивает стабильное и мягкое функционирование мотора.

Минусы разделенной камеры: значительный расход топлива вследствие определенных потерь из-за значительной поверхности подобной камеры, в том числе возникающих потерь при перетекании воздушных масс.

Читать еще:  Что такое клапан egr бензинового двигателя

В случае неразделенного варианта камера сгорания выполняется в днище поршня, непосредственный впрыск топлива осуществляется в цилиндр. Благодаря такому подходу обеспечивалась значительная экономия. Однако на легковых автомобилях эта схема применялась редко, так как были конструктивные проблемы, вибрационные и шумовые недостатки. Тем не менее, благодаря новым электронным системам управления по дозировке топлива, удалось провести оптимизацию сгорания рабочей смеси и устранению недостатков.

Топливоподающие системы

Указанные системы обеспечивают подачу необходимых объемов топлива в определенное время с необходимым давлением. Главнейшим элементом такой системы можно назвать ТНВД, то есть топливный насос высокого давления.

Насосы могут быть двух видов:

  1. рядные многоплунжерные;
  2. распределительного типа.

Следующим элементом можно назвать насос-форсунку, ее устанавливают на цилиндр с целью впрыска топлива. Необходимую дозировку вычисляет специальный электронный блок, который отправляет команды на запорные клапаны. Использование перечисленных устройств обеспечивает мягкую работу мотора, в том числе понижает токсичность выхлопа.

Турбонаддув

Использования турбонаддува дает возможность повысить мощность дизеля. Это достигается подачей дополнительной топливной смеси в цилиндры. Турбонаддув оптимизирует работу мотора там, где мало воздуха (в горах), сохраняя необходимую мощность.

Основные недостатки турбодизеля вызваны надежной работой турбокомпрессора, который демонстрирует меньший ресурс мотора вследствие существенных требований к моторным маслам.

История создания дизельного двигателя

Дизельный двигатель и его принцип действия

Рассмотрим историю создания, принцип работы дизельного двигателя, попытаемся разобраться в причинах популярности, его конструктивные особенности, преимущества, недостатки и область применения.

Немного истории

Рудольф Дизель собрал своё детище в 1897 году. Это был плавно работающий, предельно простой, удобный для эксплуатации механизм.

Техническая документация на изобретение поместилась на 13 страницах – Рудольф Дизель нарисовал и описал на них двигатель, названный затем его именем.

Так началась история, в результате которой теперь мы имеем миллионы грузовиков, легковых автомобилей и кораблей с дизельными моторами.

Принцип работы дизельного двигателя

И все-таки в чем принцип работы дизельного двигателя? Принцип работы дизеля состоит в компрессионном воспламенении топлива в камере сгорания при смешивании с разогретой воздушной смесью.

Подача смеси происходит раздельно ‒ сначала нагнетается воздух, затем поршень сжимает его и в верхней мертвой точке происходит впрыск топлива через форсунку

Воздух, в процессе сжатия разогревается до 800ºС , топливо поступает давлением до 30 МПа, происходит самовоспламенение.

Этот процесс сопровождается вибрациями и шумом. То есть дизель ‒ более шумный по сравнению с бензиновым движком.

Принцип работы дизельного двигателя позволяет быть двигателям как двух, так и четырехтактными, но основная масса автомобилей, все-таки, оснащены четырехтактными движками.

В двухтактном дизеле, по сравнению с четырёхтактным, ввиду другого принципа работы, совмещения двух тактов, впуска и выпуска (продувки).

Двухтактный вариант мощнее аналогичного по объёму четырёхтактного примерно в полтора раза.

Конструкция дизельного двигателя

Дизельный мотор почти не отличается от бензинового ‒ в нем лишь нет системы зажигания, а принцип действия дизельного двигателя ‒ поджиг топливной смеси не от свечи зажигания, а от нагретого высоким давлением воздуха.

Правда, высокое давление (до 30 атм.) в камере сгорания предполагает повышенные требования к деталям.


По конструкции камер сгорания дизели делятся на 3 типа:

  • Разделенная вихревая камера сгорания;
  • Неразделенная камера сгорания;
  • Разделенная форкамера.

Разделенная камера сгорания

В таком устройстве топливная смесь подается не в основную, а в дополнительную вихревую камеру.

Она расположена в головке блока цилиндров и соединена с цилиндром через специальный канал. Воспламенение происходит в вихревой камере, а распространяется в основную камеру.

Неразделенная камера сгорания

При такой конструкции камера находится в поршне, а топливная смесь поступает в полость над поршнем.

Этот вариант камеры позволяет снизить расход топлива, но повышает уровень шума в процессе работы двигателя.

Разделенная форкамера

Дизельный мотор оснащен вставной форкамерой, она соединена с цилиндром каналами малого сечения.

Размер и форма каналов влияют на скорость движения газов во время сгорания топлива, при этом снижается уровень шума и токсичность, увеличивается ресурс.

Любой дизельный мотор имеет особую топливную систему. Система под большим давлением подает нужное количество топливной смеси в цилиндры. Рассмотрим её элементы.

Главные элементы топливной системы

  • насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД);
  • топливный фильтр;
  • форсунки.

Насос осуществляет подачу топлива в форсунки в количестве, которое зависит от оборотов, положения регуляторного рычага и показателей давления турбонаддува.

В современных дизелях применяются две системы топливных насосов – рядные (плунжерные) или распределительные. Подробно о насосах здесь.

Несколько другие насосы применяются в современной системе впрыска Common Rail, их называют магистральные.

В системе Common Rail ТНВД закачивает топливо в рампу, где поддерживается давление во всех каналах до форсунок.

Специальные форсунки же управляются электроникой и в нужный момент открываются для впрыска топлива в камеру сгорания. Про эту систему вы можете прочитать здесь.

Топливный фильтр

Фильтр устанавливается исходя из модели движка. Его функция – выделение и удаление воды из солярки и излишнего воздуха из системы.

Форсунки

Для подачи топливной смеси в камеры сгорания применяют два типа форсунок – с многодырчатыми и шрифтовыми распределителями.

Распределителем форсунок определяется форма факела, необходимая для более эффективного процесса воспламенения.

Предпусковой подогрев

Для холодного пуска дизеля используется предпусковой подогрев. Он обеспечивается свечами накаливания, установленными в камере сгорания.

При запуске свечи накаливания разогреваются до 900ºС, подогревая воздушную смесь, которая поступает в камеру.

Система подогрева даёт возможность безопасно осуществить запуск даже при самых низких температурах.

Читать еще:  Быстрый запуск двигателя hi gear hg3319

Турбонаддув

С помощью турбонаддува в дизельных двигателях повышается мощность и эффективность работы.

С увеличением подачи воздуха, обеспечивается повышенное давление в цилиндрах, соответственно улучшается сгорание смеси, тем самым повышая мощность двигателя.

Чтобы получить оптимальное давление наддува на всех рабочих режимах используется турбонагнетатель (турбина).

Преимущества и недостатки дизеля

Преимущества

Главное преимущество дизеля – в его тяговитости . Он способен развивать большую мощность на низких оборотах, легко переносит перегрузки, резкие торможения и старты.

Второй плюс – экономичность . Литр солярки стоит немного дешевле, чем литр высокоактанового бензина, хотя продавцы топлива безсовестно уравнивают его с самым дорогим бензином.

Коэффициент полезного действия дизельного двигателя на средних оборотах доходит до 45 процентов, а с турбонаддувом и вовсе ‒ 50, для бензинового движка такие цифры вообще не реальны. К тому же дизель расходует меньше топлива.

Третий плюс – экологичность . У дизеля ниже токсичностью отработанных газов.

Следующее достоинство – долговечность и надёжность , так как дизтопливо одновременно и смазочный материал, предохраняющий от износа узлы двигателя.

Недостатки

Что касается недостатков, то один из самых существенных ‒ слабая морозоустойчивость. Летнее топливо становится густым при минус 5°С, зимнее ‒ при минус 35°С.

Ремонт дизеля и бензинового двигателя по стоимости примерно равноценны, если из строя не выйдет ТНВД. В таком случае владелец попадает на серьёзные деньги. А ломается ТНВД от отечественной солярки низкого качества. В свою очередь хорошее импортное горючее ‒ это уже несколько другая цена.

Дизельный двигатель хорош на малых и средних скоростях . Желание выжать из него максимум оборотов приносит быстрый износ узлов и деталей.

А ещё авто в дизельном варианте может стоить на треть дороже бензинового аналога.

У турбодизеля свои недостатки ‒ ресурс турбокомпрессора меньше ресурса самого двигателя. Обычно это не более 150.000 километров . К тому же турбина предъявляет повышенные требования по качеству моторного масла.

Ну и на счёт запаха выхлопов у дизельного движка. Возможно для кого-то это не критично, но запах есть, и при этом достаточно неприятный.

Области применения

В настоящее время дизельные двигатели используют:

  • на тяжелых грузовиках;
  • на стационарных силовых установках;
  • на легковых и грузовых машинах;
  • на тепловозах и судах;
  • на сельскохозяйственной, специальной и строительной технике.

Ну вот вы и узнали что такое дизельный мотор, сколько у него больших плюсов и маленьких минусов.

Теперь, зная как работакт дизельный мотор, вы задумаетесь какой следующий автомобиль покупать: бензиновый или дизельный.

2016-02-27 Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы

Непрекращающееся распространение дизельных двигателей связано с экономичным расходом горючего, которое дешевле бензина, более высоким, чем у бензиновых моторов, вращающим моментом. При этом шумность дизельного и бензинового двигателя уже практически одинакова.

Особенности конструкции дизеля

Устройство дизельного двигателя во многом сходна с бензиновым. В нем также имеются цилиндры, поршни, коленвал и шатуны, вот только все клапаны требуют значительного усиления, так как в дизельных двигателях степень сжатия горючей смеси в два раза сильнее, чем в бензиновых. Это влечет больший вес и габариты дизеля при одинаковом рабочем объеме.

Принципиальное различие между бензиновыми и дизельными ДВС состоит в способе образования и воспламенения горючей смеси. В дизельном ДВС в камеру сгорания сначала подается воздух, который сжимается, при этом его температура возрастает до 700 °С. Лишь затем через форсунки распыляется под высоким давлением дизельное топливо, которое сразу же воспламеняется из-за высокой температуры воздуха. Таким образом, в процессе воспламенения топливно-воздушной смеси свечи не участвуют.

Из-за такого самостоятельного возгорания горючего давление в рабочей камере мгновенно возрастает, что приводит к большей жесткости работы дизельного мотора и его повышенной шумности.

Зато при таком способе воспламенения можно использовать более бедное, а следовательно, более дешевое горючее, что и определяет экономичность дизельных двигателей. Применение бедных смесей приводит также и к образованию меньшего количества выхлопных газов.

Характерные недостатки дизельных ДВС — шум, жесткость работы, сложности с холодным запуском практически устранены в современных вариантах моторов.

Топливная система

Основным узлом дизельного ДВС выступает топливная система , в задачи которой входит подача строго рассчитанного количества горючего в камеры в определенные моменты. Такие задачи делают топливную систему дизеля дорогостоящей, а от ее работы напрямую зависит надежность и эффективность всего двигателя в целом. Состоит система подачи топлива дизеля из фильтров, форсунок и топливного насоса с высоким давлением ( ТНВД ).

Насос осуществляет доставку топлива к форсункам по установленным программам, выбор которых зависит от режима функционирования двигателя и нажатий на педаль газа. Таким образом, водитель нажатием на педаль не увеличивает поступление топлива в цилиндры, а лишь изменяет программу, по которой поступление топлива будет регулировать сам ТНВД.

В легковых современных автомобилях с дизельными двигателями основное применение получили ТНВД распределительного типа. Среди их положительных качеств можно отметить компактность, равномерность и точность в подаче топлива в цилиндры, отменное быстродействие регулирующих элементов, благодаря чему эффективность работы двигателя на больших оборотах не снижается.

Среди недостатков дизельных ДВС следует выделить высокие запросы к качеству топлива, так как смазка трущихся деталей происходит самим дизтопливом, без участия масла.

Подобрать организацию со специализацией » Ремонт дизельного двигателя » можно на нашем сайте. Один из ориентиров — отзывы автовладельцев. Также вы можете оставить свой отзыв и помочь в выборе другим автовладельцам.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector