Дизель із чого складається. Принцип роботи дизельного двигуна – двигун у розрізі. Паливна система у дизельному двигуні

Чи замислювалися ви шановні автомобілісти над тим, чому економні Європейці найчастіше купують автомобілі з дизельними двигунами? Адже рівень життя та доходи на душу населення в Європі дозволяє людям не сильно замислюватись про вартість палива. Але не дивлячись на нормальний добробут громадян Європи вони, як і раніше, все одно продовжують найчастіше купувати автомобілі з дизельними моторами. І причина тут, між іншим, не тільки в економії палива. Через одну тільки економію педантичні Європейці ніколи не стали б масово скуповувати дизельні автомобілі. Насправді, у самому Євросоюзі пов'язана з низкою інших переваг, які мають ці дизельні автотранспортні засоби, якщо їх порівнювати з бензиновими аналогами. Давайте друзі разом з нами (вами) дізнаємося докладно, а які переваги крім економії палива є у дизельних двигунів.

1. Дизельні двигуни економічніші.

Як нам усім давно відомо найголовнішу і значну перевагу будь-якого дизельного мотора в порівнянні з бензиновими аналогами, є його меншим. Низька витрата дизельного агрегату пов'язана з його особливістю перетворення даного дизельного палива в енергію. Так, наприклад, такий дизельний силовий агрегат більш ефективно спалює паливо (паливо), що дозволяє йому отримувати від одного обсягу спаленого палива близько 45 - 50% усієї енергії. Бензиновий мотор отримує від того ж обсягу приблизно 30% енергії. Тобто, 70% бензину згоряє просто марно!

Крім того, дизельні двигуни мають вищий ступінь стиснення, ніж бензинові мотори. А оскільки на ступінь цього стиснення впливає час займання палива, то відповідно виходить, що вищий ступінь стиснення, тим більший ККД має двигун.

Також, всі сучасні дизельні мотори через відсутність у них дросельної заслінкина впускному колекторі більш ефективні, яка зазвичай використовувалася та й використовується сьогодні у всіх бензинових автомобілях. Це дозволяє дизелям (моторам) уникати втрати дорогоцінної енергії, пов'язаної з всмоктуванням повітря, яке необхідне для займання палива в бензинових двигунах.

2. Дизельні двигуни надійніші за бензинові.

За останні 50 років дизельні мотори зарекомендували себе як більш надійні, ніж їх бензинові соконкуренти. Головною особливістюцього дизельного агрегату є відсутність у самій машині системи запалення, яка працює від високої напруги. У результаті виходить, що в машині з дизельним двигуном відсутні радіочастотні перешкоди від лінії високої напруги, які часто стають винуватцями проблем з електронікою автомобіля.

Також вважається, що більшість внутрішніх компонентів дизельного двигунамають більш тривалий термін служби, і це дійсно так. А все через більш високий ступінь стиснення, де компоненти такого дизельного силового агрегату вже спочатку є довговічнішими.

Саме з цієї важливої ​​причини у світі існує дуже багато дизельних автомобілів з пробігом навколо і не так багато з таким же пробігом бензинових машин.

Є правда один істотний мінус дизельних моторів, який раніше не давав спокою всім шанувальникам потужних автомобілів. Справа в наступному, у дизельних двигунів старого покоління на кожен літр об'єму мотора була дуже маленька потужність. Але на наше щастя інженери вирішили цю проблему з появою на авторинку машин із турбінами. У результаті, майже всі сучасні дизельні мотори сьогодні оснащуються турбінами, які дозволяють їм зрівнятися за потужністю (а часом навіть перевершити) з бензиновими аналогами. У тому числі, з розвитком нових технологій у сучасних дизелях інженерам вдалося мінімізувати практично всі його недоліки, які довгий час переслідували ці дизельні мотори.

3. Дизельний двигун автоматично спалює паливо.

Ще одна головна перевага всіх дизельних моторів полягає в тому, що дизельні автомобілі автоматично самі по собі, спалюють у собі паливо не витрачаючи фактично для цього жодної зайвої енергії. Нагадаємо своїм читачам наступне, незважаючи на те, що дизельний двигун використовує для себе чотиритактний цикл (впуск, стиснення, згоряння та вихлоп), спалювання дизельного палива у нього відбувається ніби мимоволі прямо всередині двигуна від великого ступеня стиснення. для того ж спалювання палива потрібні (необхідні) свічки запалювання, які постійно знаходяться під високою напругоюі видають іскру, яка і спалахує бензин у камері згоряння.

У дизельних двигунах у свічках запалення необхідності немає, а також йому не потрібні і високовольтні дроти ну і т.п. складові. З цієї причини витрати на утримання автомобілів з дизельними агрегатамизначно знижуються, якщо їх порівнювати з тими ж бензиновими автомобілями, в яких періодично потрібно міняти свічки запалювання, високовольтні дроти та пов'язані з ними інші компоненти.

4. Вартість дизельного палива можна порівняти з вартістю того ж бензину, або навіть нижче.

Незважаючи на те, що в Росії вартість дизельного палива знаходиться на тому ж майже рівні, що й ціна бензину, слід зазначити, що вартість дизельного палива в багатьох країнах світу в тому числі і в країнах Європи в порівнянні з нашою країною, помітно нижче ніж той же бензин. Тобто виходить, що, крім зниженої витрати палива, власники даних дизельних автомобілів в інших країнах світу витрачають на диз-паливо набагато менше грошей, ніж решта власників бензинових авто. транспортних засобів.

Але навіть з тією умовою, що в нашій країні солярка коштує так само як і бензин (або навіть дорожче), то перевага за тією самою ефективністю цих дизельних автомобілів очевидна багатьом. Адже запас ходу машини на повному залитому баку диз-палива виходить набагато більше, ніж на тому самому автомобілі оснащеному бензиновим силовим агрегатом.

5. Нижча вартість володіння.

З такою перевагою (володінням автомобіля з бензиновим двигуном) посперечатися звичайно важко, так як у певних випадках сама вартість технічне обслуговуваннята ремонту дизельних автомобілів значно може перевищити вартість ТО (техобслуговування) бензинових машин. І це справді незаперечний і доведений факт. Але з іншого боку, якщо брати загальні витрати, то вартість володіння дизельним автомобілем у сукупності виходить значно менше, ніж того ж бензинового аналога. Особливо на тих світових авторинках, де спостерігається підвищений попит на дизельні автомашини. Пояснимо нашим читачам, річ у тому, що у вартості володіння машиною необхідно завжди враховувати на уживаному ринку та конкретну втрату ринкової ціни автомобіля та природний зносвсіх автозапчастин у процесі експлуатації ТЗ (транспортного засобу). Як правило, дизельні автомобілі втрачають в ціні набагато менше (і повільніше), ніж ті ж бензинові аналоги. Також, через більш високу довговічність деталей дизельного двигуна, дані автомобілі мають більш довгий термін своєї служби, що природно дозволяє витрачати значно менші суми. грошових коштівна .

Таким чином, можна сказати, що в довгостроковій перспективі (від 5 років і вище) володіння дизельною машиною вигідніше, ніж автомобілем з бензиновим агрегатом. Правда тут друзі необхідно помітити, що вартість дизельних автомоделей як правило буває значно вищою за бензинові. Але, якщо ви в перспективі довгий час володітим таким диз-автомобілем і проїжджатимете на ньому 20.000 - 30.000 тис. км на рік, то така переплата окупиться для вас за рахунок тієї ж економії палива.

6. Дизельні автомобілі безпечніші.

Протягом багатьох років було доведено наступне, що дизельне паливо значно безпечніше того самого бензину з кількох причин. По-перше, - солярка менше схильна до швидкого і легкого займання (займання) в порівнянні її з бензином. Наприклад, те дизельне паливо не займається як правило при впливі на нього високого джерела тепла.

По-друге, - дизельне паливо не виділяє небезпечних парів, як той-таки бензин. У результаті ймовірність займання парів салярки може викликати пожежу автомобіля, в дизельних автотранспортних засобахзначно нижче, ніж у тих же бензинових.

Всі ці фактори роблять дизельні автомобілі на дорогах по всьому світу набагато безпечнішими на відміну від бензинових машин. Наприклад, у разі виникнення ДТП.

7. У вихлопі дизельного автомобіля менше окису вуглецю, ніж у бензиновому.

З самого початку появи цих турбін інженери зіштовхнулися з певною проблемою, яка була пов'язана із живленням цих турбокомпресорів. Як правило, сама крильчатка турбіни обертається за рахунок енергії, що отримується від вихлопних газівавтомобіля. Якщо ж порівнювати бензинові та дизельні автомобілі між собою, то турбіни в дизельних моторах працюють куди більш ефективніше, тому що в дизельному автомобілі кількість вихлопних газів на об'єм, що виробляється набагато більше, ніж у бензиновому агрегаті. Саме з цієї причини турбокомпресор(и) дизельного мотора видає(ють) максимальну потужність набагато швидше і раніше за бензинові автомобілі. Тобто вже на низьких оборотахпочинають відчувати максимальну потужність машини та її крутний момент.

9. Дизельні двигуни без додаткових модифікацій можуть працювати на синтетичному паливі.

Ще одна головна перевага дизельних двигунів – це можливість їх роботи на синтетичному паливі без будь-яких істотних змін у конструкції силового агрегату. Бензинові двигуни теж по суті можуть працювати на альтернативному паливі. Але їм для цього потрібні значні зміни в самій конструкції силового агрегату. Інакше бензиновий двигун, що працює на альтернативному паливі, просто швидко вийде з ладу.

Зараз експериментує з біобутанолом (паливом), який чудово підходить у вигляді того синтетичного біопалива для всіх бензинових автомобілів. Цей вид палива можливо не завдаватиме бензиновим автомобілямнікого суттєвої шкоди без проведення будь-яких змін у конструкції двигуна.

Як відомо, дизельні мотори дорожчі в обслуговуванні і тим більше в ремонті, тому що їх вузли та деталі (ТНВД або паливний насос високого тиску, насос форсунка, турбокомпресор, форсунка) виготовлені з максимально високою точністю. При цьому вони, як правило, економічніші за бензинові і мають вищий ККД (коефіцієнт корисної дії) — на 10-14 відсотків. Крім того, сучасні дизелі мають велику потужністьі відмінну ємність. А для ще більшого збільшення потужних і тягових характеристик дизельні мотори оснащують турбонаддувом та інтеркулером.

Принцип роботи дизельного двигуна та його відмінність від бензинового побратима.

Принципи роботи дизельних і бензинових двигунів, як зазначалося вище, абсолютно різні.

У бензинових двигунах внутрішнього згоряння(карбюраторні, інжекторні) приготування суміші, як правило, відбувається у впускному тракті: в циліндр подається вже готова суміш, яка там загоряється за допомогою свічки запалювання в момент стиснення.

У дизельних моторах все не так, і сумішоутворення відбувається прямо в циліндрі. Запальником при цьому є повітря, яке при стисканні нагрівається і займається дизельним паливом. Саме це паливо подається в камеру згоряння форсункою та паливним насосом високого тиску (насосом-форсунки) під високим тиском.

Тепер познайомимося з цим процесом докладніше щодо тактів. До речі, кількість останніх у дизельних та бензинових двигунів дорівнює (чотирьом). Розглянемо кожен із тактів.

Першим тактом дизельного мотора є такт впуску.

У період проходження першого такту поршень рухається з мертвої верхньої точки (вмт) в нижню (нмт). на даному етапівпускний клапан відкритий, тоді як випускний, звичайно, закритий. Коли поршень рухається в нмт, створюється розрядження і циліндр двигуна заповнюється повітрям, яке перед тим, як потрапити циліндр, очищається від механічних домішок у повітряному фільтрі.

Другим тактом буде такт стиснення.

У цей момент часу клапани (впускний та впускний) закриті і поршень рухається з нмт у вмт. І оскільки клапани закриті, повітрі подітися нікуди, тому він стискається, створюючи високий тиск, і нагрівається - до 800 градусів Цельсія.

Третій такт – такт розширення (робочий хід).

Під час руху поршня у вмт дизельне паливо за допомогою форсунки подається в циліндр під високим тиском (від 150 до 300 Bar) і там розпорошується. У процесі розпилення палива відбувається його змішання з гарячим повітрям і, отже, його запалення. При горінні суміші температура в циліндрі швидко підвищується - до 1750 -1800 градусів Цельсія. Одночасно з цим зростає і тиск, що досягає 10-12 МПа. Утворюються гази, які штовхають поршень згори донизу. Переміщаючись донизу, поршень виконує запропоновану йому роботу. У нмт тиск знижується разом із температурою.

Четвертий такт завершальний, він же такт випуску.

Поршень рухається нагору. Випускний клапан відкривається і гази прагнуть залишити камеру згоряння через канали ГБЦ (головки блоку циліндрів) у випускний колектор. Далі гази потрапляють у глушник, де проходять очищення (у сучасних дизелях встановлені фільтри сажі) і в навколишнє середовище. У цей час в циліндрі температура зменшується до 450-540 градусів, і тиск падає - до 10-20 Bar.

Відео.

Історія дизеля починається майже з винаходу бензинового двигуна. Ніколаус Август Отто винайшов і запатентував бензиновий двигун у 1876 році, який використовував принцип чотиритактного згоряння, також відомий на заході як " цикл Отто", і це основна передумова для більшості автомобільних двигунівсьогодні. У своїй ранній стадії, однак, бензиновий двигун був вкрай неефективним у своїй роботі, тому в ті часи ще довгий час широко використовувався паровий двигун для транспортування всього, що потрібно транспортувати. Головним недоліком у роботі обох двигунів було те, що вони ефективно використовували лише близько 10 відсотків палива з усього палива, що надходить, в ці типи двигунів. Решта просто перетворювалася на марне тепло, а бензин виходив з вихлопом не згорілим.

Дизельний двигун Porsche Cayenne S 2013 модельного року

Вже через 2 роки – у 1878 році – Рудольф Дизель під час відвідування політехнічної середньої школи в Німеччині (еквівалент інженерного університету в Росії) дізнався про низьку ефективність роботи бензинових і парових двигунів. Ця тривожна інформація надихнула його на створення двигуна, який міг би працювати з більш високою ефективністю, і він присвятив більшу частину свого часу на розвиток такої технології, яка дозволила б витрачати природні ресурси нашої планети набагато ефективніше. І ось, нарешті, лише до 1892 року Дизель отримав патент за те, що ми сьогодні називаємо дизельним двигуном.

Рудольф Дизель та винайдений ним дизельний двигун

Але якщо дизельні двигуни працюють настільки ефективно, чому б нам не використовувати їх частіше? Чому б нам, зрештою, не використовувати лише їх? Ви можете побачити слова "дизель", "солярка" та подумати про здоровенних вантажних автомобілях, що вивергають з довгої вихлопної трубичорний, закопчений дим при роботі двигунами і створюючи при цьому досить гучний шум. Цей негативний образ дизельних вантажівок зробив дизель менш привабливим для звичайних водіїв у нашій країні, хоча дизель відмінно підходить для перевезення великих партій на великі відстані, він практично ніколи не був найкращим виборомдля легкових автомобілів. Тим не менш, на сьогоднішній день ситуація починає змінюватися, і дизелем комплектуються навіть заряджені версії легкових авто і навіть спортивні машини. сучасні технологіїзначно покращили дизельний двигун, зробивши його набагато чистішим (екологічнішим) і менш галасливим.

А це дизельний двигун великого теплохода потужністю близько 10 000 кінських сил

Пояснюючи, як працює дизельний двигун, ми спиратимемося на те, що Ви вже знаєте, як працює бензиновий чотиритактний двигун. Тому, якщо Ви ще не зробили цього, Вам, ймовірно, краще прочитати спочатку, щоб отримати ряд знань і азів з основ двигуна внутрішнього згоряння.

Дизель проти бензину

Теоретично дизельний і бензиновий двигуни дуже схожі. Вони обидва є двигунами внутрішнього згоряння, призначеними для перетворення хімічної енергії палива на доступну для подальшого руху автомобіля механічну енергію. Ця механічна енергія виходить рахунок руху поршнів вгору і вниз всередині циліндрів. Поршні з'єднані з колінчастим валомчерез шатуни, а сам колінвал має форму зигзагу - виходить, що лінійний рух поршнів створює обертальний рух колінвалу, необхідне, щоб повернути колеса автомобіля та привести його (авто) у рух.

При цьому і дизельний, і бензиновий двигуни перетворюють паливо на механічну енергію через серію невеликих вибухів, які виштовхують поршні, змушуючи їх рухатися. Основна відмінність між дизелем і бензиновим двигуном полягає в тому, що провокує ці вибухи. У бензиновому двигуні паливо змішується з повітрям, стискається поршнями і спалахує від іскри, яка з'являється від свічок запалювання. У дизельному двигуні, однак, спочатку поршнем стискається повітря, і потім паливо впорскується. Так як повітря нагрівається, коли воно стискається, паливо спалахує.

Як працює дизельний двигун?

Анімація нижче показує, як працює дизельний двигун, у дії – також 4 цикли роботи. Ви можете порівняти його з анімацією роботи бензинового двигуна та побачити відмінності.

Дизельний двигун використовує чотиритактний цикл згоряння:

1. Такт впуску- коли відкривається впускний клапан, впускаючи повітря. У цей час поршень рухається вниз, засмоктуючи повітря.
2. Такт стиснення- Поршень рухається вгору і стискає повітря, якому нікуди подітися, так як впускний клапан закрився.
3. Такт займання- коли поршень досягає вершини (верхній мертвої точки, ВМТ), паливо впорскується в потрібний час і займається, сильно штовхаючи поршень вниз.
4. Такт випуску відпрацьованих газів- Поршень знову рухається вгору, виштовхуючи вихлопні гази, створені при згорянні паливо-повітряної суміші, з випускного клапана.

Ось всі 4 цикли роботи дизельного двигуна, але ще простіше:

Слід пам'ятати, що дизельний двигун, на відміну від бензинового, не має свічок запалювання, а також впускає в циліндри спочатку повітря, а потім солярку (у циліндри бензинового двигуна паливо-повітряна суміш надходить вже готовою). Саме тепло стисненого повітря запалює паливо у дизельному двигуні.

Цікавий момент: при своїй роботі паливо-повітряна суміш у дизельному двигуні стискається набагато сильніше, ніж у бензиновому – якщо бензиновий двигун стискає паливо та повітря у співвідношенні від 8:1 до 12:1, то дизельний двигун стискає повітря у співвідношенні від 14:1 до більш ніж 25:1.

Інжектор (форсунки) у дизелі

Одна велика різниця між дизельним двигуном та бензиновим двигуном полягає в процесі упорскування палива. Більшість автомобільних двигунів використовують інжектор для цього (або в рідкісних вже на сьогоднішній день випадках карбюратор). Інжектор упорскує паливо безпосередньо перед тактом впуску (поза циліндром). Карбюратор змішує повітря та паливо задовго до того, як повітря надходить у циліндр. У двигуні автомобіля, таким чином, все паливо завантажується в циліндр під час такту впуску, а потім стискається поршнем. Стиснення паливо-повітряної суміші обмежує ступінь стиснення двигуна - якщо стиснути занадто багато повітря, то суміш палива і повітря спонтанно спалахне і зіпсує двигун, так як такт займання почнеться раніше того моменту, коли поршень досягне верхньої точки.

Дизельні двигуни використовують безпосереднє упорскуванняпалива- дизельне паливо впорскується безпосередньо в циліндр після того, як туди потрапить повітря. Інжектор або, як правильніше, паливні форсункиу дизельному двигуні є найскладнішим компонентом і, слід зазначити, предметом великої частки експериментів - у кожному конкретному двигуні інжектор може бути розташований у різних, котрий іноді несподіваних місцях. Інжектор повинен бути здатний витримувати температуру і тиск, що створюється всередині циліндра, а ще він повинен змогти доставити паливо у вигляді дрібнодисперсного туману. Зробити так, щоб цей туман, потрапляючи в циліндр, рівномірно розподілявся по ньому, є великою проблемою, тому ряд дизельних двигунів використовують спеціальні індукційні клапани, камери попереднього згоряння або інші пристрої, щоб створити завихрення повітря в камері згоряння або інакше покращити процес запалювання і горіння.

Робота паливної форсунки

Деякі дизельні двигуни все ж таки містять свічку. Коли дизельний двигун холодний, процес стиснення може не підняти достатньо високої температуридля запалення палива стиснене повітря. Спеціальна свічка розжарюванняв дизелі по суті є проводом для електричного підігріву (представте гарячі проводки, які Ви бачили в тостері), який нагріває камеру згоряння і підвищує, тим самим, температуру повітря, коли двигун холодний, щоб двигун міг завестися.

Всі функції в сучасному дизельному двигуні контролюються комп'ютером та продуманим набором датчиків, що вимірюють практично все: від оборотів колінчастого валудо системи охолодження двигуна та температури олії і навіть положення двигуна щодо горизонту. Свічки розжарювання використовуються рідко сьогодні на більш потужних двигунах. Замість них використовуються інші технології, найпоширеніша з яких - це сильніший стиск повітря (для більшого нагріву) і пізнє впорскування палива.

Тим не менш, у ряді дизельних двигунів неможливо вирішити проблему запуску в холодну погоду вказаним вище способом. Крім того, є двигуни, які не мають такі сучасні технології управління комп'ютером. Тому використання свічок розжарювання для двох випадків вище вирішує проблему холодного запуску.

Дизельне паливо

Будь-яке нафтове паливо бере свій початок із сирої нафти, яка, природно, видобувається із землі. Далі сира нафта переробляється на нафтопереробних заводах і може бути поділена на декілька різних видівпалива, у тому числі бензин, реактивне паливо, гас і, звичайно, дизельне паливо (солярку).

Якщо Ви хоч раз намагалися порівняти дизельне паливо та бензин, то Ви знаєте, що вони дуже різні. Навіть їхній запах сильно відрізняється. Дизельне паливо важче і жирніше. Воно випаровується значно повільніше, ніж бензин, а температура його кипіння насправді вища, ніж температура кипіння води. Ви, ймовірно, часто чули, що дизельне паливо називають "соляркою" - це тому, що воно таке жирне (є така речовина - солярове масло, і його раніше часто порівнювали з дизельним паливом).

Дизельне паливо випаровується повільніше, тому що воно важче. Воно містить більше вуглеродоатомів у довгих ланцюжках, ніж бензин (бензин, як правило, має хімічну формулу C9H20 (але може мати й іншу залежно від марки, октанового числа тощо), тоді як дизельне паливо, як правило, характеризується формулою C14H30). Потрібний менший час і кількість етапів переробки для створення дизельного палива, і тому воно має бути дешевше, ніж бензин. Але в останні роки, однак, попит на дизель піднявся за кількома різних причин, у тому числі через підвищену індустріалізацію та будівництво в нашій країні, і тому на сьогоднішній день дизельне паливо коштує дорожче за бензин.

Дизельне паливо має більш високу так звану щільність енергіїніж бензин. У середньому, 1 галон (3,8 л) дизельного палива містить близько 155x10 6 джоулів енергії, тоді як 1 галон бензину містить 132x10 6 джоулів. Це, у поєднанні з підвищеною ефективністю дизельних двигунів за рахунок більшої міри стиснення, пояснює, чому дизельні двигуни витрачають набагато менше палива, ніж еквівалентні бензинові двигуни.

Дизельне паливо використовується для харчування широкого спектру транспортних засобів та іншої техніки. Сюди, перш за все, потрібно включити, звичайно ж, дизельні вантажівки, які Ви бачите, що крейсерять по шосе, але також дизель допомагає рухатися човнам, шкільним автобусам, поїздам, кранам, сільськогосподарському устаткуванню та тракторам, генераторам електрики та багато-багато іншої техніки. Подумайте про те, наскільки важливим є дизель в економіці - без високої ефективності дизельного палива будівельна індустрія та сільськогосподарські підприємства страждали б від необхідних інвестицій у палива з низьким енергоспоживанням та ефективністю. Близько 94 відсотків вантажів у всьому світі - чи то відправлені вантажівками, поїздами чи кораблями - доставляються в кінцеві точки саме за рахунок дизельного палива.

Поліпшення дизельного двигуна та дизельного палива

З точки зору довкіллядизель має плюси, і мінуси. Плюс – дизель випускає дуже невелику кількість чадного газу, вуглеводнів та вуглекислого газу – викидів, що найбільше призводять до глобального потепління. Мінус - великі кількості сполук азоту та твердих частинок (сажі) вивільняються під час спалювання дизельного палива, що призводить до випадання кислотних дощів, змоги та незадовільного стану здоров'я.

Під час великої нафтової кризи у 1970-х роках, європейські автомобільні компаніїпочали рекламувати дизельні двигуни для комерційного використання як альтернативу бензину. Однак ті, хто спробував їх, були розчаровані - двигуни були дуже гучними, і коли споживачі дизеля оглядали свої машини, то могли виявити їх покритими чорною кіптявою - тієї ж сажі, відповідальної за зміг у великих містах.

За останні 30 до 40 років, однак, величезні покращення були зроблені в роботі дизельного двигуна та чистоти дизельного палива. Прямі впорскувачі зараз контролюються передовими комп'ютерами, які контролюють згоряння палива, підвищення ефективності скорочення викидів. Набагато кращі рафіновані види дизельного палива, такі як дизпаливо з ультра низьким вмістом сірки в паливі (ULSD), знижує кількість шкідливих викидів. А модернізації двигунів, щоб зробити їх сумісними із чистим паливом, стають простим завданням. Інші технології, такі як фільтри твердих частинок та каталітичні нейтралізатори, спалюють сажу та скорочують викиди твердих частинок, оксиду вуглецю та вуглеводнів на цілих 90 відсотків. Постійно удосконалюючи стандарти для екологічно чистого палива, Європейський Союз також штовхатиме автогалузь працювати старанніше над зниженням викидів.

Ви можете також чули такий термін як " біодизель". Це те саме, що дизельне паливо? Біодизель є альтернативою або добавкою до дизельного палива, яка може використовуватися в дизельних двигунах практично без модернізації самих двигунів. При цьому, як видно з назви, біодизель виготовляється не з нафти, натомість він приходить до нас із рослинних олій або тваринних жирів, які були хімічно змінені. Цікавий факт: сам Рудольф Дизель спочатку розглядав олію як паливо для свого винаходу.

Біодизель може бути використаний або у поєднанні із звичайним дизельним паливом, або повністю самостійно. Ви можете прочитати більше про альтернативні види палива

Дещо відрізняється від бензинових аналогів. Головною відмінністю можна вважати запалення паливно-повітряної суміші, яке походить не від зовнішнього джерела (іскри запалювання), а від сильного стиску та нагрівання.

Іншими словами, у дизельному двигуні відбувається самозаймання палива. При цьому пальне має подаватися під вкрай високим тиском, оскільки необхідно максимально ефективно розпорошити пальне в циліндрах дизельного двигуна. У цій статті ми поговоримо про те, які системи впорскування дизельних двигунів сьогодні активно використовуються, а також розглянемо їх будову та принцип роботи.

Читайте у цій статті

Як працює паливна система дизельного двигуна

Як вже було сказано вище, у дизельному двигуні відбувається самозаймання робочої суміші палива та повітря. При цьому спочатку в циліндр подається тільки повітря, потім це повітря стискається і нагрівається від стиснення. Щоб сталося спалах, потрібно подати ближче до кінця такту стиснення.

З огляду на те, що повітря сильно стискається, пальне також необхідно впорснути під високим тиском та ефективно розпорошити. У різних дизельних тиск упорскування може відрізнятися, починаючи, в середньому, з позначки в 100 атмосфер і закінчуючи вражаючим показником понад 2 тис. атмосфер.

Для найбільш ефективної подачі палива та забезпечення оптимальних умов самозаймання заряду з подальшим повноцінним згорянням суміші паливне упорскування реалізовано через дизельну форсунку.

Виходить, незалежно від того, який тип системи живлення використовується, у дизельних двигунах завжди присутні два основні елементи:

• пристрій для створення високого тиску палива;

Інакше кажучи, багатьох дизелях тиск створює (паливний насос високого тиску), а подача дизпалива в циліндри відбувається через форсунки. Що стосується відмінностей, у різних системах паливоподачі насос може мати ту чи іншу конструкцію, також за своїм пристроєм відрізняються й самі дизельні форсунки.

Ще системи живлення можуть відрізнятися розташування тих чи інших складових елементів, мають різні схеми управління тощо. Давайте розглянемо системи впорскування дизельних двигунів докладніше.

Системи живлення дизельних двигунів: огляд

Якщо розділити системи живлення дизельних двигунів, які отримали найбільшого поширення, Можна виділити такі рішення:

• Система живлення, основу якої лежить ТНВД рядного типу (рядний ТНВД);
• Система паливоподачі, яка має ТНВД розподільчого типу;
• Рішення із насос-форсунками;
• Паливне упорскування Common Rail(Акумулятор високого тиску у загальній магістралі).

Зазначені системи також мають велику кількість підвидів, причому в кожному випадку той чи інший тип є основним.

• Отже, почнемо з найпростішої схеми, яка передбачає наявність рядного паливного насоса. Рядний ТНВД є давно відомим і перевіреним рішенням, яке використовується на дизелях не один десяток років. Такий насос активно використовується на спецтехніці, вантажівках, автобусах тощо. Якщо порівнювати його з іншими системами, насос досить великий за своїми габаритами та вагою.

Двома словами, в основі рядного ТНВД лежать . Їхня кількість дорівнює кількості циліндрів двигуна. Плунжерна пара є циліндром, який рухається в «склянці» (гільзі). Під час руху вгору відбувається стиснення палива. Потім, коли тиск досягає необхідного показника відбувається відкриття спеціального клапана.

В результаті попередньо стиснене паливо надходить на форсунку, після чого відбувається упорскування. Після того, як плунжер почне рухатись назад вниз, відкривається канал для впуску палива. Через канал пальне заповнює місце над плунжером, далі цикл повторюється. Щоб солярка потрапляла в плунжерні пари, додатково в системі є окремий насос, що підкачує.

Самі плунжери працюють завдяки тому, що у пристрої насоса є кулачковий вал. Цей вал працює подібно до де кулачки «штовхають» клапана. Сам вал насоса наводиться від двигуна, оскільки ТНВД з'єднаний з мотором за допомогою муфти випередження упорскування. Вказана муфта дозволяє коригувати роботу та підлаштовувати ТНВД у процесі експлуатації двигуна.

• Система живлення з розподільним насосом не дуже відрізняється від схеми з рядним ТНВД. Розподільний ТНВД схожий на рядний за конструкцією, при цьому в ньому зменшено кількість плунжерних пар.

Іншими словами, якщо в рядному насосі пари необхідні на кожен циліндр, то в розподільчому достатньо 1 або 2 плунжерних пар. Справа в тому, що однієї пари в цьому випадку достатньо для подачі пального в 2, 3 або навіть 6 циліндрів.

Це стало можливим завдяки тому, що плунжер отримав можливість не тільки рухатися вгору (стиснення) та вниз (впуск), але й обертатися навколо осі. Таке обертання дозволило реалізувати послідовне відкриття випускних отворів, через які дизпаливо під високим тиском подається на форсунки.

Подальший розвиток цієї схеми призвело до появи сучаснішого роторного ТНВД. У такому насосі застосовано ротор, в якому встановлені плунжери. Зазначені плунжери рухаються назустріч один одному, а ротор здійснює обертання. Так відбувається стиск та розподіл солярки по циліндрах двигуна.

Головним плюсом розподільчого насоса та його різновидів є знижена вага та компактність. При цьому налаштовувати цей пристрій складніше. З цієї причини додатково використовуються схеми електронного управліннята регулювання.

• Система живлення типу «насос-форсунка» є схемою, де спочатку відсутній окремий ТНВД. Якщо точніше, форсунка та насосна секція були об'єднані в одному корпусі. В основі лежить вже знайома плунжерна пара.

Рішення має ряд переваг у порівнянні з системами, в яких використано ТНВД. Насамперед, можна легко відрегулювати подачу палива в окремі циліндри. Також у разі виходу однієї форсунки з ладу, решта працюватиме.

Також використання насос-форсунок дозволяє позбавитися окремого приводу ТНВД. Плунжери в насос-форсунці приводяться в дію від розподільного валу ГРМ, який встановлений в . Такі особливості дозволили дизельним моторам з насос-форсунками набути широкого поширення не тільки на вантажівках, а й на великих легкових автомобілях (наприклад, дизельні позашляховики).

• Система Сommon Rail є одним із найсучасніших рішень у галузі паливного впорскування. Також дана схема живлення дозволяє досягти максимальної економічності одночасно з високим. Паралельно знижується і токсичність газів, що відпрацювали.

Система була розроблена німецькою фірмою Bosch у 90-х роках. З урахуванням очевидних переваг за короткий час переважна більшість дизельних ДВЗ на легкових та вантажних авто почали оснащувати виключно Сommon Rail.

Загальна схема пристрою ґрунтується на так званому акумуляторі високого тиску. Якщо просто, пальне перебуває під постійним тиском, після чого подається до форсунок. Що стосується акумулятора тиску, даний акумуляторфактично є паливною магістраллю, куди пальне нагнітається з допомогою окремого ТНВД.

Система Сommon Rail частково нагадує бензиновий інжекторний двигунякий має паливну рампу з форсунками. Бензин у рампу (паливну рейку) нагнітається під невеликим тиском бензонасосом із бака. У дизелі тиск набагато вищий, пальне нагнітає ТНВД.

Завдяки тому, що тиск в акумуляторі постійний, стало можливим реалізувати швидке і «багатошарове» упорскування палива через форсунки. Сучасні системиу двигунах Common Rail дозволяють форсункам зробити до 9 дозованих упорскування.

В результаті дизельний двигун з такою системою живлення економічний, продуктивний, працює м'яко, тихо та еластично. Також використання акумулятора тиску дозволило зробити конструкцію ТНВД на дизельних моторах простішою.

Додамо, що високоточне упорскування на двигунах Common Rail є повністю електронним, тому що за роботою системи слідкує окремий блок керування. У системі використовується група датчиків, які дозволяють контролеру точно визначити, скільки дизпалива потрібно подати до циліндрів і в який момент.

Підведемо підсумки

Як видно, кожна з розглянутих систем живлення дизельного двигуна має свої переваги та недоліки. Якщо говорити про найпростіші рішення з рядним ТНВД, їх головним плюсом можна вважати можливість ремонту та доступність обслуговування.

У схемах з насос-форсунками потрібно пам'ятати про те, що дані елементи чутливі до якості палива та його чистоти. Попадання навіть найдрібніших частинок може вивести з ладу насос-форсунку, внаслідок чого дорогий елемент вимагатиме заміни.

Що стосується систем Common Rail, головним недоліком є ​​не тільки висока початкова вартість таких рішень, а й складність та дорожнеча подальшого ремонту та обслуговування. З цієї причини за якістю палива та станом паливних фільтрівНеобхідно постійно стежити, і навіть своєчасно проводити планове обслуговування.

Читайте також

Види дизельних форсунок у різних системах подачі палива під високим тиском. Принцип роботи, методи управління форсунками, конструктивні особливості.

Найчастіше асоціюються з важкими вантажівками, спецтехнікою, автобусами та комерційними автомобілями. Щодо легкових авто, дизель на таких машинах скоріше рідкість, ніж норма.

Цілком очевидно, що для цього є досить вагомі підстави, які схиляють розважливих іноземців до покупки дизельної машини. У цій статті ми розглянемо основні плюси та мінуси дизельного двигуна, а також поговоримо про те, у яких випадках такий тип двигуна можна або, навпаки, не можна вважати оптимальним вибором.

Читайте у цій статті

Еволюція дизельного двигуна

Як відомо, на початковому етапі силові агрегатиданого типу було неможливо гідно конкурувати з бензиновими аналогами. Справа в тому, що дизель довгий час залишався тягучим та економічним мотором, проте був тихохідним.

На практиці це означає, що такий ДВС впевнено тягнув із самих «низів», проте про високих оборотахі, відповідно, великих швидкостей не йшлося. При цьому головним плюсом залишався низька витратата високий на низьких оборотах. Для комерційного транспортутаке рішення було оптимальним, проте не підходило для легкових транспортних засобів.

Якщо до цього додати шум та підвищені вібрації, тоді стає зрозуміло, чому дизельні мотори не були потрібні на легкових авто. Проте за останні 30 років ситуація докорінно змінилася. З урахуванням скорочення запасів нафти, посилення екологічних стандартів та постійного зростання цін на пальне, на перший план вийшла витрата пального.

Автовиробники почали активно впроваджувати нові розробки, дизельний мотор отримав модернізовану систему паливного упорскування та . В результаті вдалося практично повністю позбутися шуму та вібрації, а також наблизити дизель по цілому ряду експлуатаційних показниківдо бензинових двигунів.

Плюси дизельного двигуна

• Отже, почнемо з очевидних переваг. Витрата пального на дизелі, як правило, на 30-35% менше, ніж у бензинових моторів.
• Також дизельний двигун відрізняється високим показником моменту, що крутить, на низьких оборотах, що дозволяє домогтися відмінної розгінної динаміки з місця і впевненої тяги.
• Дизельний агрегат більш екологічний, тому що повноцінніше та ефективніше спалює паливний заряд. В результаті токсичність вихлопу сучасного дизельного ДВЗ значно знижена.
• більше, ніж у бензинових двигунів. На практиці такий силовий агрегат за умови грамотного обслуговування здатний пройти близько 350-400 тис. км., тоді як мотору на бензині капремонт може знадобитися вже до 200 тис. км.
• Відсутність у конструкції дизеля виключає цілу низку проблем, які притаманні бензиновим силовим агрегатам ( , слабка , пробій і т.д.). Немає необхідності змінювати свічки, котушки запалення, високовольтні дроти та інші елементи.
• Конструктивні особливості та спосіб займання палива в циліндрах від стиснення забезпечують дизелю вищий. Іншими словами, в результаті спалювання палива більше енергії перетворюється на корисну роботу. Це означає, що потужність такого двигуна більша.

Недоліки дизельного двигуна

Здавалося б, сучасний дизель не тільки не поступається бензиновому, а й перевершує його за цілим рядом важливих показників. Однак на практиці дизельний ДВЗ також має кілька суттєвих недоліків. З цієї причини, особливо на території СНД, багато водіїв все одно обирають бензинові авто. Давайте розумітися.

• Насамперед, необхідно розпочати з вартості. Дизельний автомобіль, в середньому, спочатку коштує на 25-35% дорожче за аналоги на бензині (залежно від типу і класу авто).

Також варто розуміти, що при продажу дизельного авто старше 5-7 років ціна на вторинному ринкузначно падає. Іншими словами, продати дизель через кілька років на ті ж 25-30% дорожче в порівнянні з аналогічною моделлю на бензині досить складно.

• Навіть з урахуванням того, що дизельні ДВС стали більш спритними, машини з таким мотором все одно менш швидкісні. Ще потрібно додати, що дизельний мотор важчий за бензиновий, що впливає на розважування авто, його динамічні характеристикита керованість.

На дизелях із «механікою» потрібно частіше перемикати передачі. Якщо ж на дизельному авто встановлена ​​автоматична або роботизована КПП, ресурс коробки може бути меншим, ніж на такій самій бензиновій моделі. Причина — КПП необхідно витримувати значний момент, що крутить.

. Причиною є те, що ККД дизеля вища, тобто менша кількість енергії від згоряння дизпалива витрачається на тепло. В результаті мотор більш продуктивний, але менше тепловиділення також означає, що такий агрегат одночасно холодний.

Насправді це проявляється в такий спосіб, що марно. Цей двигун потрібно прогрівати в русі, тобто під навантаженням. Виходить, якщо машина з таким ДВС експлуатується для коротких поїздок містом, мотор просто не встигатиме вийти на . В результаті ресурс агрегату скорочується.

Що стосується комфорту, багато власників дизельних авто без спеціального додаткового підігріву салону відзначають повільний прогрів внутрішньосалонного простору. зимовий період.

• Проблема та утруднена експлуатація в зимовий період значною мірою стосується саме дизельних моторів. Насамперед, солярка має властивість замерзати та парафінізуватися на морозі. Щоб цього не відбувалося, з настанням холодів у пальне окремо додаються спеціальні присадки. Іншими словами, .

Власнику потрібно обов'язково враховувати цю особливість та заливати солярку, що підходить за сезоном. З огляду на те, що якість пального на АЗС у СНД не найвища, ризики очевидні. Також у регіонах, де температура значно знижується, дизельний автомобільмає бути обладнаний окремими системами передпускового підігріву. Додамо, що власникам дизельних машин необхідно стежити за станом та регулярно змінювати свічки розжарювання, які прогрівають камеру згоряння перед запуском ДВЗ.

• Дизельний двигун дорожче обслуговувати та ремонтувати. Такі мотори зазвичай вимагають більше олії, необхідно частіше змінювати мастило та фільтри. Як правило, з урахуванням якості палива в СНД та інших особливостей експлуатації, міжсервісний інтервалдля дизеля скорочено на 40-50%.

Навіть з урахуванням того, що дизельний двигун має більший термінслужби до капремонту, сам ремонт коштує набагато дорожче в порівнянні з бензиновими агрегатами.

• Всі сучасні дизелі, а також оснащуються складними високотехнологічними системами паливного упорскування. З цієї причини до якості мастила та палива, а також до загального стану ДВЗ висуваються підвищені вимоги. Важливо розуміти, що дорога пальним низької якості або невідповідним видом палива.

Задля справедливості зазначимо, що для жителів великих міст питання з паливом стоїть не так гостро. Однак цього не можна сказати про тих автолюбителів, які проживають у сільскої місцевостіабо регулярно заправляють дизельну машину на дрібні АЗС вздовж трас під час поїздок. Проблема знайти якісну солярку у разі залишається досить актуальною.

• Надійність турбіни на дизелі та окремих елементів системи живлення (наприклад, або насос-форсунки) далеко не така, як у самого двигуна. Ремонт чи заміна зазначених деталей є досить витратним заходом.

Також слід додати, що діагностики та ремонт сучасних дизельних двигунів потребують наявності дорогого обладнання та профільних фахівців. Як правило, не на кожному СТО є кваліфіковані майстри з дизелів, а сама вартість будь-яких маніпуляцій із таким мотором та його системами однозначно буде вищою.

• Підвищені шуми, а також більше високий рівеньвібрацій все одно можна відзначити навіть на сучасному дизельному двигуні, якщо порівнювати його з бензиновими аналогами. Хоча різниця не так критична, але все ж таки присутня.

Підведемо підсумки

Як видно, переваги дизельного двигуна на легковому автов умовах практичної експлуатації на вітчизняних дорогах можуть значною мірою перекриватися перерахованими вище недоліками.

Важливо розуміти, що придбання автомобіля з дизельним ДВЗдозволяє заощаджувати на паливі, проте вигода може бути частково або повністю нівельована вищими витратами на обслуговування та ремонт агрегату даного типу. Інакше кажучи, перед покупкою потрібно враховувати як переваги, а й мінуси дизельного двигуна.

Насамкінець хотілося б додати, що якщо дизельна машинакомерційна і здобувається новою, тоді подібне рішення себе цілком виправдовує. Якщо ж власник планує придбати легковий автомобільз дизельним мотором, особливо уживаний, тоді потрібно бути готовим до більш високих витрат, дорогим поломкам та жорстким вимогам щодо експлуатації такого транспортного засобу.

Читайте також

Список найнадійніших бензинових і дизельних моторів: 4-циліндрові силові агрегати, рядні 6-циліндрові ДВС і V-подібні. силові установки. Рейтинг.