Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность и высокий крутящий момент, делают его предпочтительным вариантом. Современные дизели близки к бензиновым моторам по шумности, сохраняя преимущества в экономичности и надежности.
Конструкция и строение
По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки - ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Именно этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым.Принципиально отличие заключается в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно . Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800 о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка, которое почти мгновенно самовоспламеняется.
Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы и чтобы каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания .
В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3
и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1
, выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.
Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.
Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления - отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше - при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.
К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность, трудности холодного пуска, проблемы с зимней соляркой. У современных дизелей эти проблемы не столь очевидны.
Дизельное топливо должно отвечать определенным требованиям. Главные показатели качества топлива - чистота, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не ниже 40). Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения после момента впрыска его в цилиндр и двигатель работает мягче (без стуков).
Типы дизельных двигателей
Существует несколько типов дизельных моторов, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания - их называю дизелями с непосредственным впрыском - топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.
Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.
Наиболее распространенным является другой тип дизеля - с раздельной камерой сгорания . Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.
При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.
Устройство топливной системы
Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция - подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.Главными элементами являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.
ТНВД
ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.
На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.
Форсунки.
Другим важным элементом топливной системы является форсунка. Она вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а тип распылителя определяет форму факела топлива, которая имеет важное значение для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.
Топливные фильтры.
Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды , для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.
Как происходит запуск?
Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы - свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900 о С, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа.Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30 о С, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.
Турбонаддув и Common-Rail
Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала - "турбоямы".
Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля - двигателя с воспламенением топлива от сжатия - это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.
В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива сокращается на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора.
Машиностроительное предприятие по выпуску различных типов дизелей и дизель-генераторов для комплектации судов, тепловозов, применения в малой энергетике.
Источник: http://sinara-group.com/about/structure/stm/UDMZ/
Скворцов Петр Петрович – генеральный директор ООО «Уральский дизель-моторный завод».
История Уральского дизельно-моторного завода
Предприятие образовано в 2003 году при разделении дизель-моторного комплекса ОАО «Турбомоторный завод». В Группу завод вошел в 2008 году, в состав холдинга СТМ - в феврале 2010 года.
Госконтракты
В феврале 2012 года Уральский дизель-моторный завод выиграл конкурс Минпромторга РФ на участие в федеральной целевой программе «Национальная технологическая база».
Став участником подпрограммы «Создание и организация производства в Российской Федерации в 2011-2015 годах дизельных двигателей и их компонентов нового поколения» УДМЗ получил право на финансирование научно-исследовательских и опытно конструкторских работ (НИОКР) для разработки базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей и испытательных стендов. Проект по разработке нового семейства дизельных двигателей мощностью 1000-3000 кВт получил название «Энергодизель», проект по разработке испытательных стендов - проект «Дизельстрой».
Для реализации поставленных задач УДМЗ заключил два контракта с государственным заказчиком работ - Минпромторгом РФ на выполнение НИОКР. Первый госконтракт направлен на разработку базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей для дизель-генераторных установок магистральных тепловозов, пропульсивных комплексов морских и океанских судов, транспортно-технологических средств, контейнерных электростанций малой энергетики - в диапазоне мощностей 1000-3000 кВт.
Второй - на создание конструкций специализированных экспериментальных стендов для высокооборотных дизельных двигателей с частотой вращения от 1500 до 3000 оборотов в минуту для дизелестроительных производств. В результате выполнения НИОКР завод должен представить научно-технические отчеты, конструкторско-технологическую документацию и опытные образцы продукции, полностью соответствующие техническому заданию заказчика и не уступающие по своим техническим характеристикам передовым зарубежным аналогам.
В декабре 2012 года Уральский дизель-моторный завод завершил выполнение первого этапа государственных контрактов по проектам «Энергодизель» и «Дизельстрой».
Итоги госпроектов
В ходе реализации проекта «Энергодизель» УДМЗ провел аналитические и патентные исследования международного опыта по созданию и проектированию высокооборотных дизельных двигателей мощностью от 1 до 3 МВт и дизель-генераторов для магистральных тепловозов, морских, океанских судов и малой энергетики. Подготовил девять эскизных проектов на дизели и семь эскизных проектов на дизель-генераторы. Проведена сборка, изготовление и испытание двух макетных образцов.
В ходе выполнения проекта «Дизельстрой» проведены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы (НИОКР) по созданию специализированных экспериментальных стендов для высокооборотных дизельных двигателей с частотой вращения от 1500 до 3000 оборотов в минуту. Планируется, что на трех стендах разного назначения будут проводиться испытания одноцилиндрового отсека дизельных двигателей и дизель-генераторных установок. Для выполнения этого этапа госконтракта специалистами УДМЗ были проведены аналитические и патентные исследования по разработке испытательных стендов среди ведущих дизелестроительных компаний как в России, так и за рубежом, разработаны эскизные, технические проекты, конструкторская документация, создана технология изготовления компонентов стендового оборудования, часть которого будет изготовлена на УДМЗ.
Продукция УДМЗ
- Модернизированные дизели: 6ДМ-21Л, 8ДМ-21Л, 12ДМ-21Л и дизель-генераторы для маневровых тепловозов: ДГ-500, ДГ-880Л, ДГ-882Л, ДГ-1400Л, ДГ-630Л
- Судовые автоматизированные дизель-генераторы: АДГ-630, АДГ-1000, АДГ-1000НК, АДГ-1600
В сентябре 1913 года среди пассажиров парома «Дрезден», следующего в Англию, был Рудольф Дизель. Известно, что он поднялся на борт судна, и… больше его никто не видел. Таинственное исчезновение знаменитого немецкого инженера до сих пор остаётся одной из самых интригующих и загадочных историй XX века.
Рождение и детство гения
18 марта 1858 года в семье эмигрантов из Германии родился будущий великий немецкий инженер. Человек, чьё изобретение поставило его в один ряд с известнейшими людьми конца XIX и начала XX века. Именно в Париж из Аугсбурга (Германия) перебрались Теодор Дизель и Элиз Штробель.
Отец Рудольфа был потомственным переплётчиком, одним из его страстных увлечений, являлось изобретение игрушек. Так, с раннего детства Рудольф Дизель начинает приобщаться к труду, развозя по французской столице переплетённые отцом книги заказчикам. Возможно, что первое знакомство Рудольфа Дизеля с миром техники произошло в техническом музее, который находился недалеко от его дома.
Каждые выходные отец водил мальчика в музейный зал, где находились паровые машины, история появления которых начинается с 1770 года. Жизнь шла своим чередом, размеренно и спокойно. Семья трудолюбивых немцев не имела большого достатка, но и не бедствовала.
Вынужденный отъезд
Всё закончилось в 1870 году с началом франко-прусской войны. Этническим немцам в Париже становится жить небезопасно. Теодор Дизель был вынужден оставить всё своё имущество, и вместе с женой и 12-летним сыном Рудольфом перебраться в Лондон. Немецкие войска на тот период полностью оккупировали столицу Франции. Столица Великой Британии неприветливо встретила новых жителей.
Семья Дизелей испытывала большую нужду. Работы не было, приходилось перебиваться случайными заказами на переплёт книг. Тогда, в 1871 году, семьёй было принято решение для продолжения учёбы отправить юного Рудольфа Дизеля в Аугсбург, к брату матери, профессору математики Кристофу Барнекелю.
Рудольф Дизель: биография будущего изобретателя
Перед отъездом Рудольф твёрдо пообещал родителям, что после окончания учёбы он вернётся домой, чтобы помогать отцу. Однако вслед за сыном через два года в Аугсбург переехали и его родители.
Семья профессора Барнекеля встретила племянника с теплотой, мальчик был окружён заботой и вниманием. Способности Рудольфа очаровали профессора, за что дядя разрешил ему пользоваться своей обширной библиотекой. Первым занятием Рудольфа в семье профессора стало переплетение всех старых книг, искусство, которому обучил его отец. Общение с образованным родственником, несомненно, пошло на пользу молодому человеку. Сегодня весь мир знает, кто изобрёл дизельный двигатель. А тогда всё только начиналось.
По прибытии племянника в Германию профессор Барнекель устраивает мальчика в реальное училище, которое Рудольф Дизель оканчивает как лучший ученик. После начального образования юное дарование в 1873 году поступает в Аугсбургскую политехническую школу, которую оканчивает через два с половиной года с наивысшими показателями. Следующим шагом молодого учёного становится поступление в Мюнхенскую Высшую техническую школу, которая была успешно окончена в 1880 году.
Мюнхенский технический университет в Баварии (Германия) до сих пор хранит в своём музее результаты выпускных экзаменов студента Рудольфа Дизеля, превзойти которые не может ни один студент за всю почти полуторавековую историю вуза.
Встреча, которая перевернула его жизнь
Во время учёбы Рудольф Дизель познакомился с известным немецким инженером, разработчиком холодильного оборудования, профессором Карлом фон Линде. Так случилось, что из-за заболевания брюшным тифом студенту Дизелю не удалось вовремя сдать экзамены профессору. Рудольф был вынужден на время покинуть университет и отправиться на практику в Швейцарию, устроившись в машиностроительную компанию братьев Шульцер.
Спустя год Дизель возвращается в Германию, где успешно завершает учебный процесс, сдав выпускные экзамены профессору Карлу фон Линде. К тому времени наставник решает оставить преподавательскую деятельность и вплотную заняться прикладными исследованиями в организованной им же компании «Хладогенераторы Линде». Рудольф Дизель получает место в парижском филиале компании в качестве управляющего.
На протяжении десяти лет Рудольф Дизель усовершенствовал свои знания в области термодинамики. Механический холодильник - вот над чем работали всё это время немецкие изобретатели в компании Карла Линде. Принципом работы холодильной установки было испарение и конденсат аммиака при помощи механического насоса.
Ещё при обучении в университете Р. Дизеля волновала проблема автономного источника питания для производства. Индустриальная революция основывалась на неэффективных и громоздких паровых двигателях, чей 10-процентный коэффициент полезного действия (КПД) явно не отвечал растущим потребностям в энергетической области. Миру нужны были компактные и дешёвые источники энергии.
Дизельный двигатель: первый рабочий экземпляр
Помимо основной работы Рудольф Дизель проводил научные исследования по созданию эффективного теплового устройства, которое превращало бы тепловую энергию в механическую. В своих лабораторных экспериментах Рудольф изначально использовал аммиак как рабочее тело установки. В качестве топлива применялся порошок из каменного угля.
По теоретическим расчётам, двигатель Рудольфа Дизеля должен был работать от сжатия в рабочей камере тела, которое при соединении с топливом создавало бы критическую температуру для воспламенения.
Уже в ходе экспериментов было установлено, что опытные образцы дизельного двигателя имели небольшое преимущество над паровыми установками. Это вдохновляло изобретателя на дальнейшую работу и эксперименты.
В один из дней работа по созданию дизельного двигателя чуть не стала фатальной для его изобретателя. Взрыв машины едва не привёл к гибели Рудольфа Дизеля. Немецкий инженер был госпитализирован в одну из парижских клиник. Во время взрыва Рудольф получил повреждение глазного яблока. До конца жизни эта проблема сопровождала изобретателя.
Забегая вперёд, следует отметить, что в 1896 году Рудольф Дизель изобрёл свой первый рабочий экземпляр, который представил на всеобщее обозрение. При финансовой поддержке братьев Щульцер и Фридриха Круппа мир увидел двигатель мощностью 20 лошадиных сил с КПД 26% при весе механического агрегата пять тонн. Сегодня это чудо технического прогресса можно созерцать среди экспонатов Машиностроительного музея в городе Аугсбурге (Германия).
Берлинский филиал
После частичного восстановления зрения в парижской клинике Рудольф по приглашению своего учителя Карла фон Линда возглавил Берлинский филиал компании. Окрылённый успехом Рудольф Дизель создаёт промышленный образец двигателя, который имел коммерческий успех. Новую силовую установку изобретатель назвал атмосферным газовым двигателем.
Однако такое название надолго не прижилось, и изобретение стали называть просто "дизель" в честь создателя агрегата. Многочисленные контракты, финансовые потоки и устойчивый спрос на новое изобретение заставляют Дизеля покинуть филиал Карла фон Линда и открыть свой собственный завод по производству дизельных двигателей.
Финансовый успех
Могли ли предположить родители, отправляя своего сына на обучение к дяде, что уже к 40 годам он станет известен всему миру? Осенью 1900 года в Лондоне появляется новая компания по промышленному производству дизельных двигателей.
Дальнейшая хронология событий разворачивается очень стремительно:
- В 1903 году мир увидел первый корабль с двигателем Рудольфа Дизеля.
- В 1908 году автомобильная промышленность получила компактный дизельный двигатель для грузового транспорта.
- В 1910 году с железнодорожного депо в Англии вышел первый локомотив с дизельным двигателем.
- Немецкая компания «Мерседес» стала выпускать свои автомобили исключительно с дизельными двигателями.
К тому времени Рудольф Дизель достиг успехов не только в работе. Личная жизнь изобретателя сложилась довольно успешно. Любящая жена и трое детей вдохновляли его на дальнейшую работу.
Мировой кризис
Крупнейшие машиностроительные компании Европы и Соединённых Штатов Америки стояли в очереди на приобретение лицензий по производству дизельных двигателей. Мировая пресса постоянно подогревала интерес к изобретению Рудольфа Дизеля, давая лестные характеристики преимуществам нового агрегата над другими силовыми установками.
Р. Дизель стал очень богат. Альфонс Буш, американский магнат по производству пива, предложил конструктору один миллион долларов за право производства двигателей в США. Но всё закончилось в одночасье.
В 1913 году грянул мировой кризис. Неумелое распределение финансовых потоков приводило к постепенному банкротству предприятий Дизеля.
Тайна исчезновения
29 сентября 1913 года из Антверпена в Лондон отправлялся пароход «Дрезден». Среди пассажиров находился и Рудольф Дизель. Как погиб великий промышленник и изобретатель двигателя, до сих пор остаётся тайной.
Известно, что Р. Дизель отправился в Англию на открытие нового завода компании Consolidated Diesel Manufacturing, где должны были производиться его двигатели. Однако в конечном пункте назначения пассажира с фамилией Дизель не оказалось...
Начать стоит с того, что КПД дизельного двигателя гораздо выше, чем у бензинового аналога. Проще говоря, этот мотор расходует гораздо меньше топлива. Подобного результата конструкторам удалось добиться за счёт создания уникальной конструкции.
Важно! Принцип работы дизельного двигателя сильно отличается от бензинового.
Безусловно, современные бензиновые двигатели обладают множеством разнообразных технологических инноваций. Достаточно вспомнить прямой впрыск. Несмотря на это, показатель полезного действия бензинового мотора составляет порядка 30 процентов. У дизеля этот же параметр достигает 40. Если же вспомнить турбонаддув, то цифра может дойти до 50%.
Неудивительно, что дизельные моторы постепенно завоёвывают Европу. Дорогой бензин стимулирует покупателей к покупке более экономичных машин. Производители в режиме реального времени отслеживают изменения в потребительских предпочтениях, внедряя соответственные коррективы в производственный процесс.
К сожалению, конструкция дизельного двигателя не лишена недостатков. Одним из самых существенных является большой вес. Безусловно, инженеры проделали огромный путь, постепенно уменьшая вес мотора, но у всего есть предел.
Дело в том, что в устройстве дизельного двигателя все детали должны быть подогнаны друг к другу максимально точно. Если в бензиновых аналогах допускается возможность небольшого люфта, то здесь всё по-другому. Как результат в самом начале внедрения технологии дизельные агрегаты устанавливали только на большие машины. Достаточно вспомнить те же грузовики начала прошлого века.
История создания
Тяжело себе представить, но первый работоспособный дизельный двигатель сконструировал инженер Рудольф Дизель ещё в XIX веке. Тогда в качестве топлива использовался обычный керосин.
С развитием технологии учёные стали экспериментировать. В результате, какие только виды топлива не использовались, чтобы достичь лучших результатов. К примеру, некоторое время моторы заправлялись рапсовым маслом и даже сырой нефтью. Безусловно, подобный подход не мог дать по-настоящему серьёзных достижений.
Многолетние изыскания привели учёных к идее использования мазута и солярки. Их низкая себестоимость и неплохая воспламеняемость позволили составить серьёзную конкуренцию бензиновым аналогам.
Внимание! Мазут и солярка делаются без применения сложных технологических процессов. Именно это является залогом их низкой цены. Фактически они представляют собой побочный продукт от переработки нефти.
Изначально системы впрыска топлива в устройстве дизельных двигателей были крайне несовершенны. Это не позволяло использовать агрегаты в машинах, которые работали на высоких оборотах.
Первые образцы автомобилей, оснащённых дизельными двигателями, появились в 20-х годах прошлого века. Это был грузовой и общественный транспорт. До этого моторы такого класса применялись только на стационарных станках или кораблях.
Лишь спустя 15 лет появились первые машины, которые работали за счёт дизельного двигателя. Несмотря на это ещё очень долго дизель, будучи мощным и имеющим иммунитет к детонации, не имел широкого распространения в автомобилестроении. Дело в том, что при наличии весомых преимуществ у агрегата был целый ряд недостатков, таких как повышенный шум при работе и большой вес.
Лишь в 70-х годах, когда начали расти цены на нефть, всё кардинально изменилось. Автомобилестроители и потребители устремили свои взоры к автомобилям, в своём устройстве, имеющим дизельные двигатели. Именно тогда впервые появились компактные дизели.
Дизельный двигатель
Устройство дизельного двигателя
Устройство дизельного двигателя состоит из четырёх основных элементов:
- цилиндров,
- поршней,
- топливной форсунки,
- впускного и выпускного клапана.
Каждый элемент конструкции выполняет свою задачу и имеет свои конструкционные особенности. В процессе развития данная технология дополнилась многими деталями, которые позволили добиться гораздо большей производительности, вот основные из них:
- топливная форсунка,
- интеркуллер.
Каждая из этих деталей позволила значительно увеличить КПД дизельного двигателя.
Принцип работы
Дизельный двигатель работает за счёт сжатия. Благодаря этому процессу жидкость под давлением попадает в камеру сгорания. Пропускными элементами служат форсунки инжектора.
Важно! Топливо попадает внутрь только тогда, когда воздух имеет нужную силу сжатия и высокую температуру.
Воздух должен быть достаточно горячим, чтобы топливо воспламенилось . Перед тем как попасть внутрь жидкость проходит через ряд фильтров, которые задерживают чужеродные частички, способные навредить системе.
Чтобы понять принцип работы дизельного двигателя нужно рассмотреть весь процесс подачи и воспламенения топлива от начала и до конца. На начальном этапе воздух подаётся через впускной клапан. При этом поршень движется вниз.
Некоторые впускные системы дополнительно обустраиваются заслонками. Благодаря им в конструкции создаётся два канала, через которые воздух попадает внутрь. В результате данного процесса происходит завихрение воздушных масс.
Внимание! Впускные заслонки могут быть открыты только при высокой частоте вращения коленвала.
Когда поршень достигает верхней точки, воздух сжимается в 20 раз. Предельное давление составляет порядка 40 килограмм на квадратный сантиметр. При этом температура доходит до 500 градусов.
Форсунка впрыскивает топливо внутрь камеры в строго заданном количестве. Воспламенение происходит исключительно из-за высокой температуры. Именно этот факт объясняет то, что в устройстве дизельного двигателя нет свечей. Мало того, система зажигания отсутствует как таковая.
Отсутствие в конструкции дроссельной заслонки позволяет развить большой крутящий момент. Но число оборотов при этом находится на стабильно низкой отметке. За один цикл может осуществляться несколько впрыскиваний жидкости.
Вниз поршень толкает давление расширяющихся газов. Результатом данного процесса является то, что поворачивается коленвал. Связующим звеном в данном микропроцессе является шатун.
Дойдя до нижней точки, поршень вновь поднимается вверх, тем самым выталкивая уже отработанные газы. Они выходят наружу посредством выпускного клапана. Такой рабочий цикл повторяется раз за разом в дизельном двигателе.
Чтобы снизить процент сажи в газах, которые выходят через выхлопную систему существует специальный фильтр. Он позволяет в значительной мере уменьшить вред, наносимый экологии.
Дополнительные узлы
Как работает турбина
Турбина в устройстве дизельного двигателя позволяет в значительной мере увеличить общую производительность системы. Тем не менее автомобильные инженеры не сразу пришли к этому решению.
Толчком к созданию турбины и внедрению её в общее устройство дизельного двигателя стало то, что топливо не успевает полностью сгореть, пока поршень движется к мёртвой точке.
Принцип работы турбины на дизельном двигателе заключается в том, что данный конструкционный элемент позволяет добиться полного сгорания топлива. Как результат мощность мотора существенно возрастает.
Устройство турбонагнетателя состоит из таких элементов:
- Два кожуха — один крепится на турбину, второй на компрессор.
- Подшипники представляют собой опору узла.
- Защитную функцию выполняет стальная сетка.
Весь цикл работы турбины дизельного двигателя состоит из следующих этапов:
- Воздух всасывается внутрь при помощи компрессора.
- Подключается ротор, приходящий в движение за счёт ротора турбины.
- Интеркуллер охлаждает воздух.
- Воздух проходит несколько фильтров и попадает внутрь через впускной коллектор. В конце данного действия клапан закрывается. Открытие происходит при завершении рабочего хода.
- Через турбину дизельного двигателя проходят отработанные газы, тем самым оказывая давление на ротор.
- На данном этапе скорость вращения турбины дизельного двигателя может достигать около 1500 оборотов в секунду. Это заставляет вращаться ротор компрессора посредством вала.
Этот цикл повторяется раз за разом. Благодаря использованию турбины мощность дизельного двигателя растёт.
Важно! За счёт охлаждения плотность воздуха возрастает.
Увеличение плотности воздуха позволяет подавать его в значительно большем количестве внутрь двигателя. Увеличение потока способствует тому, что топливо внутри системы полностью сгорает.
Интеркуллер и форсунка
Во время сжатия увеличивается не только плотность воздуха, но и его температура. К сожалению, это сильно влияет на долговечность дизельного двигателя. Поэтому учёными было придумано такое устройство, как интеркуллер. Он эффективно снижает температуру воздушного потока.
Важно! Интеркуллер работает при помощи охлаждения воздуха путём теплообмена.
В устройстве может быть одна или две форсунки. Их задача заключается в том, чтобы распылять и дозировать топливо. Принцип работы форсунки дизельного двигателя реализуется за счёт кулачка, который отходит от распределительного вала.
Внимание! Форсунки дизельного двигателя работают в импульсном режиме.
Итоги
За счёт использования новых технологий и дополнительных узлов дизельный двигатель позволяет добиться поразительного показателя полезного действия от сгорания топлива. Данный показатель достигает 40—50 процентов. Что почти в два раза больше, чем в бензиновом аналоге.
Ищите лучшие дизельные двигатели легковых автомобилей? Из данной статьи вы узнаете о лучших дизельных двигателях и какой дизельный двигатель самый надежный.
Дизельные моторы более ста лет верно служат автовладельцам. Современные образцы моторов, работающих на солярке, уверенно занимают свою нишу, вытесняя бензиновые движки с авторынка.
Отличительной чертой является способность данных силовых агрегатов выдавать большие мощности при меньших объемах в сравнении с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Автолюбители отдают предпочтение легковым автомобилям с дизельным типом моторов благодаря простоте их устройства и редким поломкам.
Преимущества и недостатки дизельных моторов
К достоинствам движков относятся следующие факторы:
- повышенная мощность;
- способность развивать большие тяговые усилия;
- высокая экономичность;
- низкая цена горючего;
- простота устройства;
- продолжительный срок эксплуатации.
К существенным минусам можно отнести:
- возникновение сложностей запуска при низких температурах;
- необходимость частой замены моторного масла;
- высокая стоимость ремонтных работ;
- токсичность выхлопных газов;
- повышенные требования к качеству топливной жидкости.
Каждый тип движка, потребляющего солярку, имеет плюсы и минусы, только тщательно изучив их, можно прийти к правильному выбору подходящей модели.
Лучшие дизельные двигатели легковых автомобилей Volkswagen
Моторы, потребляющие солярное топливо, пользуются популярностью среди владельцев авто. Многих автолюбителей интересуют только лучшие дизельные двигатели легковых автомобилей.
Специалистами компании Volkswagen было изучено, как влияет уменьшенный расход горючего на производительность и качество управления автомобилем.
Учитывая данные, полученные в ходе исследований, был выбран двигатель 1,6 TDI, параметры которого заняли золотую середину.
Volkswagen TDI 1.6
Именно эта модель пришла на замену силовому агрегату объемом 1,9 литра, использовавшемуся ранее на большинстве машин концерна.
Увеличив давление в топливных цилиндрах, удалось уменьшить потребление топлива, оставив прежние показатели мощности. Многие модификации с данным мотором способны развить от 90 до 120 лошадиных сил.
По мнению специалистов корпорации, авто с дизелем 1,6 TDI являются наиболее экономичными бизнес-седанами в мире с заявленным расходом солярки 3,3 литра на 100 км.
Этот дизель успешно применяется на таких моделях, как хэтчбек Golf, кроссовер Tiguan. Дочерние предприятия концерна – Skoda, SEAT, Audi также используют этот силовой агрегат.
Описание дизелей BMW
Инженеры компании BMW вели работы по созданию мощного ДВС с умеренным расходом топливных смесей. В результате был разработан надежный силовой агрегат на основе модульной конструкции новых двигателей BMW.
Дизели марки BMW, имеющие объем два литра, развивают мощность до 190 л. с., что является высоким уровнем для автомобилей этого класса.
Эти моторы установлены на компактных кроссоверах Х3 и Х1, обычных седанах и купе пяти первых серий.
Современные силовые агрегаты корпорации оснащены двумя турбинами, что позволяет повысить производительность, сохранив небольшие рабочие объемы цилиндров.
Роскошные кабриолеты BMW 6 укомплектованы двухлитровыми агрегатами с двумя турбинами, способными выдавать 313 лошадиных сил.
Новые модели 750d х Drive и 750 Ld x Drive устанавливаются на седаны BMW 7-Series.
Автомобили имеют 3-литровый мотор с турбинами высокого и низкого давления. Специалисты компании уверены, что современный силовой агрегат – самый мощный дизель в мире.
Благодаря впрыску топливной жидкости системы Common Rail, движки BMW развивают до 406 лошадиных сил.
Скорость, которую могут развить новые седаны, равна 250 км в час. Автомобили с новыми дизелями расходуют топливо 5,7–5,9 л/ 100 км.
Дизельные двигатели компании FIAT
Дизели, разработанные специалистами фирмы FIAT, установлены на седанах Maserati Ghibli.
Силовой агрегат отличается следующими характеристиками:
- Мощность равна 275 л. с.
- Средний расход топлива равен 8,5 л/ 100 км (у основных конкурентов этот показатель на 30% больше).
- Материалом для головки цилиндров служит сплав, применяемый в аэрокосмической отрасли.
- Блок цилиндров изготовлен из высокоуглеродистого чугуна.
- Высокие показатели экологической безопасности.
- Топливная система подготовлена к биологическому топливу.
- Применение фильтров для плазменной очистки нефтепродуктов.
Данные модели ДВС используются также при изготовлении спортивных болидов и пикапов Dodge Ram.
Использование лучших дизелей для корейских автомобилей
Работниками корпорации Hyundai создан новый двигатель 1,7 литра при развиваемой мощности от 110 до 136 лошадиных сил.
Малая производительность компенсируется большим крутящим моментом, благодаря чему машина имеет хорошую динамику.
Hyundai i30 1.6 CRDi
Дизель установлен на седан i40, который способен развить скорость до 220 км в час. Расход топлива равен 5,5 л/100 км. Этот ДВС используют также при изготовлении кроссовера ix 35.
Экономичные дизельные двигатели
Компания Toyota выпускает компактный автомобиль Urban Cruiser с полным приводом, оснастив его силовым агрегатом 1,36 л, имеющим мощность 90 л. с. Расход топлива этим мотором составляет 4,5 л /100 км.
Концерн Volkswagen занимается выпуском ультраэкономичного хетчбека SEAT Ibiza Ecomotive. Мощность трехцилиндрового движка, равная 75 л. с., позволяет машине разгоняться до 175 км в час, затрачивая топливо в количестве 3,1 л/ 100 км.
Какой дизельный двигатель самый надежный
Надежность двигателя зависит от целого ряда факторов, даже манера вождения играет немаловажную роль. При покупке автомобиля, особое внимание уделяется характеристикам дизельного движка.
Первое место по надежности мотора занимает американский Cummins, на котором установлен движок Dodge .
Лучший дизельный двигатель Dodge
При определении, какой дизельный двигатель самый надежный, оцениваются не мощность и не расход топлива. Основное внимание уделяется материалам, которые используются при производстве деталей и узлов дизельных двигателей.
Блоки цилиндров движков Dodge изготовлены из чугуна с высоким содержанием углерода, они выдерживают повышенное давление и температуру.
Для изготовления поршней используется алюминиевый сплав, идущий на производство элементов, применяемых в космической промышленности. Такие поршни могут длительно работать в трудных условиях, при повышенных нагрузках, при переключении скоростей.
Топливная система дизеля Dodge имеет оригинальный впрыск Common Rail, способный экономить расход топлива и снижает шумовые эффекты мотора.
Эти дизельные двигатели устанавливаются на спортивные образцы и легковые автомобили, обладающие повышенной проходимостью. Их эксплуатируют в сложных условиях, нагружая и требуя безупречную надежность.
Определяя, какой дизельный двигатель самый надежный для использования в отечественных условиях, наиболее часто выбирают японские модели.
Помимо легковых автомобилей с движками фирмы Toyota, отдают предпочтение следующим маркам: Mazda, Honda, Nissan, Subaru, Datsun.
Судя по многочисленным отзывам автовладельцев японские авто реже, чем образцы других марок подвержены поломкам.
Представители перечисленных моделей оснащены многочисленными устройствами, производящими очистку солярки низкого качества и встроенным предпусковым подогревателем, препятствующим повышению вязкости топлива при низких температурах.