ћосква +7 495 545 6936
E-mail: написать
YouTube Instagram
Ќаш опыт в двигател€х Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя

ƒизель на легковом автомобиле


√–»√ќ–»… ÷¬≈Ћ≈¬,
директор фирмы Ђћоторсервисї
јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬,
кандидат технических наук, директор фирмы ЂјЅ-»нжинирингї

ѕридуманный в конце прошлого века –удольфом ƒизелем двигатель, получивший им€ изобретател€, еще недавно считалс€ у нас атрибутом ну разве что большегрузных автомобилей типа ћј«ов и  амј«ов. ќтечественные разработки дизелей дл€ легковых автомобилей, к сожалению, так и не увидели свет. Ќо врем€ неумолимо идет вперед Ч сегодн€ на дорогах –оссии уже дес€тки тыс€ч дизельных легковых автомобилей и микроавтобусов. ј дл€ их грамотной эксплуатации, обслуживани€ и ремонта необходимо знать устройство дизельного двигател€.

ѕо конструкции дизель мало отличаетс€ от обычного бензинового мотора Ч те же коленчатый вал, шатуны, клапаныЕ ѕравда, детали усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки, возникающие при сгорании топлива Ч ведь степень сжати€ у дизел€ в два с лишним раза выше (около 19 Ч 24).

ѕринципиальное отличие дизел€ заключаетс€ в способах формировани€ топливно-воздушной смеси, ее воспламенени€ и сгорани€. ” бензинового двигател€, как известно, смесь образуетс€ во впускной системе, а в цилиндре воспламен€етс€ искрой свечи зажигани€. ” дизел€, напротив, в цилиндры поступает чистый воздух. ¬ конце сжати€, когда он нагреваетс€ до температуры самовоспламенени€ топлива (700 Ч 800∞—), оно впрыскиваетс€ в камеры сгорани€ форсунками под большим давлением (10 Ч 30 ћѕа). ƒл€ создани€ такого давлени€ примен€ютс€ специальные топливные насосы высокого давлени€ (“Ќ¬ƒ), приводимые от коленчатого вала двигател€. —вечи у дизел€ тоже есть, но они €вл€ютс€ свечами накаливани€ и разогревают воздух в камере сгорани€, чтобы облегчить запуск.

ѕодобна€ организаци€ рабочего процесса позвол€ет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смес€х, что определ€ет высокую экономичность дизельного двигател€. ”правление осуществл€етс€ не дроссельной заслонкой (ее может просто не быть), а только изменением подачи топлива.

ƒизель из-за особенностей своего рабочего процесса имеет высокий крут€щий момент в широком диапазоне частот вращени€, что делает его гибким в управлении, особенно при работе в т€желых дорожных услови€х. ƒа и в экологическом плане дизель лучше Ч при работе на бедных смес€х выбросы вредных веществ, особенно оксида углерода, заметно меньше, чем у бензиновых моторов.

–азумеетс€, дизель имеет и недостатки. √лавные Ч повышенные шум и вибраци€. ќни обусловлены высокой степенью сжати€ и быстрым нарастанием давлени€ в цилиндре при самовоспламенении смеси. ƒизель трудно запустить в холодное врем€ года. ћощность дизельного двигател€ ниже, чем бензинового того же рабочего объема, в основном, из-за пониженной максимальной частоты вращени€ (обычно она не превышает 4500-4800 об/мин.), а масса дизел€ больше . ¬прочем, применение многоклапанных головок, развитие систем топливоподачи, в том числе электронного управлени€ впрыском топлива, постепенно сглаживают эти недостатки.

—уществует несколько типов дизельных двигателей, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорани€. ¬ дизел€х с неразделенной камерой (рис.1а) Ч их также называют дизел€ми с непосредственным впрыском (Direct Injection), топливо впрыскиваетс€ в надпоршневое пространство, а камера сгорани€ выполнена в поршне. ƒо недавнего времени подобные решени€ примен€лись, в основном, на низкооборотных двигател€х большого рабочего объема. Ёто было св€зано с трудност€ми организации процесса сгорани€, а также с повышенным шумом, особенно на непрогретом двигателе.

¬ последние годы благодар€ применению “Ќ¬ƒ с электронным управлением и оптимизации процесса сгорани€ удалось добитьс€ устойчивой работы дизел€ с неразделенной камерой на частотах вращени€ до 4500 об/мин, улучшить на 15-20% его экономичность, существенно снизив шум и вибрацию. » теперь такие двигатели дл€ легковых автомобилей широко примен€ют фирмы AUDI, Ford, Toyota и даже известный своей осторожностью Mercedes. ¬ –оссии наиболее распространены следующие автомобили с такими дизел€ми: Ford Transit (2,5 л), AUDI 1,9 TDI (1,9 л) и Audi 100 (2,5 л).

¬ дизел€х с разделенной камерой подача топлива осуществл€етс€ не в цилиндр, а в дополнительную камеру. ¬ наиболее распространенных вихрекамерных дизел€х (рис.1б) така€ камера (она называетс€ вихревой) св€зана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попада€ в вихревую камеру, интенсивно закручивалс€. Ёто способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемых топлива и воздуха и самовоспламенению смеси. »менно така€ схема первоначально позволила без больших трудностей добитьс€ высокой частоты вращени€, необходимой дл€ двигателей легковых автомобилей. ѕоэтому вихрекамерные дизели пока составл€ют большинство (около 90%) среди устанавливаемых на легковые автомобили.

ƒругой тип дизел€ Ч предкамерный, имеет специальную вставную форкамеру (рис.1в), св€занную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверсти€ми. »х сечение подбираетс€ так, чтобы при ходе поршн€ вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давлени€, вызывающий течение газов через отверсти€ с большой скоростью. Ёто определ€ет целый р€д преимуществ предкамерного дизел€. —реди них большой ресурс, низкий шум, более полное сгорание топлива и низка€ токсичность выхлопных газов, а также малое изменение крут€щего момента по частоте вращени€.

ƒанна€ схема широко примен€етс€ фирмой Mercedes дл€ легковых автомобилей. ѕреимущества этой схемы, помноженные на традиционную надежность, фактически делают дизельные двигатели Mercedes лучшими. » это Ч несмотр€ на то, что по экономичности предкамерные дизели обычно несколько уступают вихрекамерным и с непосредственным впрыском, а их конструкци€, как правило, сложнее и дороже. ѕоследние модели дизелей Mercedes Ч ќћ 604, 605 и 606 Ч имеют четырехклапанные головки цилиндров и электронное управление впрыском топлива. Ёто позволило подн€ть их мощность на 25% и улучшить экономичность на 8 Ч 10%, приблизив эти параметры к лучшим образцам дизелей других типов.

’арактерна€ деталь в конструкции дизелей Ч это поршень. ќн существенно усилен по сравнению с бензиновым двигателем, его стенки значительно толще, поршневой палец имеет увеличенный диаметр, а поршневые кольца Ч высоту. ‘орма днища поршней у дизелей определ€етс€ типом камеры сгорани€, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. –азличи€ других узлов и деталей не столь существенны и обусловлены требовани€ми надежности, компоновочными соображени€ми и традици€ми фирмы. ѕравда, следует заметить, что наиболее надежны в эксплуатации те двигатели, у которых привод газораспределительного механизма и “Ќ¬ƒ осуществл€етс€ цепью или шестерн€ми (все двигатели Mercedes, BMW M51, Peugeot XD2, XD3, Nissan TD23, 25,27 и другие). –емень, как показывает практика, несмотр€ на определенные достоинства, снижает надежность дизел€, так как при его обрыве двигатель обычно выходит из стро€.

ќчень эффективен дл€ повышени€ мощности дизелей наддув. ¬ отличие от бензиновых двигателей у дизел€ турбонаддув работает во всем диапазоне частот вращени€ Ч ведь благодар€ высокой степени сжати€ давление отработавших газов здесь в 1,5 Ч 2 раза выше. ќсобенно высокое форсирование достигаетс€ промежуточным охлаждением воздуха, сжатого в компрессоре, перед его поступлением в двигатель. ƒл€ этого используют специальные радиаторы-охладители или интеркулеры (intercooler). “акие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорани€, и чтобы добитьс€ надежной работы поршн€, его приходитс€ охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.

ќсобое место в конструкции дизелей занимает система подачи топлива. ¬ысокие давлени€ впрыска делают ее достаточно сложной, от нее во многом завис€т мощность и экономичность двигател€, а также его экологические характеристики. ¬ эксплуатации с нарушени€ми в работе системы подачи топлива св€зано много различных неисправностей. ѕоэтому системам питани€ дизелей приходитс€ удел€ть большое внимание и в обслуживании, и в ремонте.

ќсновным узлом топливной системы дизел€ €вл€етс€ топливный насос высокого давлени€. ≈го главные функции Ч нагнетание топлива в форсунки в строго дозированном количестве и обеспечение необходимого момента начала впрыскивани€ (он определ€етс€ углом опережени€ впрыска по аналогии с углом опережени€ зажигани€ у бензиновых двигателей).

Ќа дизел€х легковых автомобилей примен€ютс€ три типа “Ќ¬ƒ. –ассмотрим их более подробно.

ѕлунжерные р€дные насосы типа ћ или MW фирмы Bosch примен€ютс€ сейчас, в основном, только фирмой Mercedes. Ёти насосы сложны по конструкции, но обладают, пожалуй, максимальными надежностью и долговечностью.  онструктивно плунжерные “Ќ¬ƒ имеют отдельные нагнетательные секции на форсунку каждого цилиндра с приводом от кулачкового вала насоса.  ажда€ секци€ состоит из двух прецизионных (т. е. сверхточно выполненных) элементов Ч плунжера и нагнетательного клапана. ѕлунжер служит дл€ нагнетани€ топлива в форсунку и установлен в корпусе насоса с очень малым зазором Ч менее 1 мкм.  роме того, плунжер управл€ет количеством топлива, подаваемого к форсунке. Ќагнетательный клапан необходим дл€ быстрого запирани€ топливопровода, соедин€ющего насос и форсунку, и поддержани€ небольшого остаточного давлени€ в топливопроводе между впрысками.

¬ распределительном насосе типа VE фирмы Bosch (подобные насосы производ€тс€ также €понской фирмой Diesel KiKi по лицензии Bosch) система нагнетани€ имеет только один плунжер-распределитель, который совершает поступательные движени€ дл€ нагнетани€ топлива и вращение дл€ распределени€ топлива по форсункам. ѕоступательно-вращательное движение плунжера обеспечиваетс€ за счет его контакта с шаговым диском через ролики, при этом плунжер выполн€ет за один оборот диска столько циклов нагнетани€, сколько цилиндров у двигател€.

¬ распределительных насосах типа DPC французской фирмы Lucas Rotodiesel и DPA, DPS английской фирмы Lucas-CAV систему нагнетани€ составл€ет пара противолежащих поршней, выполн€ющих поступательные движени€ навстречу друг другу. Ќагнетание топлива происходит здесь в результате действи€ на поршни роликовых толкателей, набегающих на кулачки обоймы подшипника ротора. –аспределение топлива по форсункам выполн€етс€ за счет разделител€, вращающегос€ вместе с поршнем и соедин€ющего или разъедин€ющего в определенных положени€х насос с форсунками.

„тобы “Ќ¬ƒ создавал необходимое давление впрыскивани€, топливо должно поступать к плунжерной паре под небольшим давлением. ƒл€ этого используют насосы предварительной подкачки (низкого давлени€). ¬ р€дных “Ќ¬ƒ такой насос вынесен наружу и приводитс€ от кулачкового вала двигател€, в то врем€ как в распределительных насосах он установлен внутри корпуса самого “Ќ¬ƒ.

 онечным элементом топливной системы дизел€ €вл€етс€ форсунка. ќна обычно заворачиваетс€ в головку блока цилиндров, но в некоторых дизел€х прижимаетс€ специальным зажимом. ѕоскольку со стороны распылител€ на форсунку воздействуют гор€чие газы, между ней и головкой устанавливают противопригарную шайбу, уплотн€ющую соединение и способствующую отводу тепла от форсунки.

–аспылитель €вл€етс€ основной деталью форсунки. ¬ дизел€х легковых автомобилей обычно примен€ют многоструйные или штифтовые распылители. ѕервый тип примен€етс€ в дизел€х с непосредственным впрыском, второй Ч в дизел€х с разделенной камерой сгорани€.

ƒавление впрыска определ€етс€ усилием пружины распылител€. ѕод действием давлени€ топлива в топливопроводе игла распылител€ поднимаетс€, и происходит впрыск. ¬ момент, когда плунжер “Ќ¬ƒ прекращает нагнетание, давление резко падает, и игла распылител€ садитс€ на седло, отсека€ подачу.

≈ще одна специфическа€ принадлежность дизел€ Ч система предпускового подогрева. ” большинства дизелей в камеры сгорани€ вставлены электрические нагревательные элементы Ч свечи накаливани€. ѕри включении зажигани€ свечи за несколько секунд разогреваютс€ до 800 Ч 900∞—, о чем водителю сигнализирует специальна€ контрольна€ лампа.  ак только лампа погаснет, двигатель готов к запуску. Ёлектропитание со свечей снимаетс€ автоматически после запуска. ¬ холодное врем€ года это происходит не сразу, а через 15-20 с, чтобы обеспечить устойчивость работы непрогретого двигател€.

Ќа некоторых дизел€х (например Ford Transit) в виде пускового устройства применен электрофакельный подогрев. ќн включает свечу накаливани€, объединенную со специальной форсункой. “опливо к пусковому устройству подаетс€ из отдельного поплавкового механизма. ѕосле запуска, как только снимаетс€ напр€жение со свечи, прекращаетс€ и подача топлива к форсунке.

—овременные системы предпускового подогрева в сочетании с усовершенствованной конструкцией двигателей обеспечивают устойчивый пуск исправного дизел€ при температуре до -25∞—, а иногда и до -30∞—.

¬ процессе эксплуатации в дизел€х возникает целый р€д неисправностей, характерных только дл€ этого типа двигателей. Ќе вдава€сь в подробности (это темы наших будущих материалов), отметим, что значительными ресурсом и надежностью обладают дизели Mercedes, причем всех категорий. ¬ то же врем€ в наших российских услови€х (а они €вл€ютс€, как известно, неплохим полигоном дл€ испытаний) заметно уступают многим фирмам дизели VW, хот€ при этом они имеют отличную ремонтопригодность. ¬ любом случае оценка качеств того или иного автомобил€ с дизельным двигателем всегда носит оттенок субъективности. “о же можно сказать о сравнении бензинового двигател€ с дизельным Ч каждый имеет собственные преимущества и недостатки.



ƒругие наши статьи...



ѕоршни дизелей (сверху вниз): с непосредственным впрыском; вихрекамерных; предкамерных со вставной форкамерой.




–€дный плунжерный насос.




‘орсунка вихрекамерного дизел€ Ч узел прецизионный и очень ответственный.





—ћ÷ "јЅ-»нжиниринг"© 2001. ¬се права защищены