В последние годы растет интерес автомобилестроителей к дизельным двигателям. Сейчас почти все крупные фирмы оснащают ими часть своих легковых моделей.
О грузовых машинах, автобусах, фургонах и говорить не приходится: на подавляющем большинстве западноевропейских, японских американских стоят дизели. Все значительнее их доля и в производстве наших грузовиков и автобусов.
В ряде стран практически не встретишь такси с бензиновым двигателем, хотя автомобиль с дизелем дороже и тяжелее, более дымен и шумен, у него хуже скоростные и динамически качества.
Но все эти недостатки дизеля «искупаются» тем, что он потребляет меньше топлива, которое вдобавок часто стоит дешевле бензина. Так не идет ли дело к постепенному вытеснению бензинового мотора? Нет.
При выборе типа двигателя решающее значение имеют условия эксплуатации, в первую очередь годовой пробег: чем он больше — тем быстрее покрывается разница в цене автомобилей с дизелем и бензиновым мотором.
Так, в некоторых странах более высокие затраты на приобретение автомобиля с дизелем компенсируются уже за 20 тысяч километров: после этого эксплуатация дизельного автомобиля становится выгоднее. Отсюда и предпочтение дизелям для такси, грузовиков, автобусов, фургонов: все они имеют большие годовые пробеги.
Конечно, в разных странах величина «компенсирующего» пробега колеблется. Она зависит от разницы цен на дизельное топливо и бензин, а также от налоговой политики. Поэтому и доля легковых автомобилей с дизелями в разных странах неодинакова.
Предкамерный дизель. Объем предкамеры — 20-40% от общего объема камеры сгорания; степень сжатия — 20-21.
Чтобы разобраться, почему дизельный двигатель экономичнее бензинового, надо сравнить особенности их конструкции и рабочие процессы. Как известно, в двигателях обоих типов после такта сжатия сгорает смесь топлива с воздухом. В бензиновом эта смесь приготавливается в карбюраторе или во впускной трубе, куда топливо впрыскивается форсункой, и воспламеняется в камере сгорания от искры.
Таким образом, в цилиндр бензинового двигателя всасывается смесь топлива с воздухом. В дизеле всасывается чистый воздух, а в конце такта сжатия, когда температура сжатого воздуха становится достаточно высокой, в камеру сгорания впрыскивается топливо.
Здесь оно должно успеть распылиться, смешаться с воздухом и воспламениться. На эти процессы в дизеле отведен очень короткий промежуток времени: он соответствует повороту коленчатого вала на 20-40° против почти 360° в бензиновом.
При этом надо учесть, что вал вращается с частотой 4500-4800 об/мин: на таких оборотах работают современные дизели легковых автомобилей. Становится ясно, что их топливная аппаратура должна удовлетворять весьма высоким требованиям.
Здесь мы подошли к самому сложному этапу создания дизельного двигателя — к организации его рабочего процесса.
Итак, за очень короткий отрезок времени топливо необходимо впрыснуть в камеру сгорания и смешать с воздухом, а для этого — тонко распылить. Если капли топлива будут слишком крупными, они не успеют сгореть за отводимое им для этого время.
Несгоревшее топливо вылетит в выхлопную трубу в виде темного дыма, а также напомнит о себе повышенным расходом. Но недостаточно хорошо распылить топливо: его, как уже говорилось, нужно тщательно перемешать с воздухом, чтобы обеспечить полное сгорание. Для этого используют разные методы.
В основном они сводятся к завихрению воздуха, в который и подают топливо. Организовать интенсивное движение воздуха в цилиндре оказывается не так просто. В современных двигателях для этого, например, камеру сгорания разделяют на несколько частей, обычно на две. Такие камеры называют двухполостными.
При этом одна часть является основной, а другая — дополнительной. В последней и происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и его воспламенение.
Вихрекамерный дизель. Объем вихревой камеры — 50-80% от общего объема камеры сгорания; степень сжатия — 20-23.
Дело в том, что при сжатии давление воздуха в основной камере сгорания нарастает быстрее, чем в дополнительной, поэтому воздух перетекает из основной в дополнительную камеру. В автомобильных двигателях в основном применяют два варианта дополнительных камер. В первом она представляет собой тело вращения. Воздух подается в нее вдоль оси вращения, а топливо впрыскивается навстречу воздуху.
При этом происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и воспламенение. Такие двигатели называют предкамерными (форкамерными). Камеры другого типа имеют форму сферы, куда воздух подводится по каналу (или каналам), направление которого касательно к сферической поверхности.
При этом в дополнительной камере происходит интенсивное вращательное движение воздуха, а топливо впрыскивается (в большинстве случаев) перпендикулярно к направлению движения воздуха. При этом также происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и воспламенение. Эти двигатели называют вихрекамерными.
В результате воспламенения резко повышается давление в дополнительной камере, и горящие газы перетекают в основную, где и происходит их догорание и расширение, то есть рабочий ход. Как вихрекамерные так и предкамерные двигатели надежны в работе, обладают неплохой экономичностью и требуют сравнительно невысокого (120-150 кгс/см2/12-15 МПа) давления впрыска.
Это очень важно: создаются условия для использования сравнительно простой топливной аппаратуры, в частности, одно дырчатых форсунок. Практически все выпускаемые в настоящее время дизели легковых автомобилей являются вихрекамерными или предкамерными.
Другой тип дизелей — с камерой сгорания, образованной полостью между днищем поршня и головкой цилиндра (при положении поршня в верхней мертвой точке).
Такие камеры называют однополостными, поскольку они представляют собой единый объем, в который и впрыскивают топливо, и вот почему сами дизели именуют также двигателями с непосредственным впрыском топлива.
Основной объем камеры сгорания здесь образует, как правило, выемка в днище поршня.
Дизель непосредственным впрыском топлива. Степень сжатия — 13-18.
У однополостных камер при одинаковом с двухполостными объеме меньше площадь поверхности, через которую тепло, образовавшееся в процессе сгорания, уходит в охлаждающую среду. У них не теряется энергия на перекачивание газа из одной полости в другую.
Благодаря этому дизели с непосредственным впрыском имеют более высокий КПД и, следовательно, лучшую (примерно на 15%) экономичность, чем вихрекамерные и предкамерные.
Для организации рабочего процесса с непосредственным впрыском необходимо решить уже известные нам задачи подать топливо в камеру сгорания достаточно тонко его распылить и хорошо перемешать с воздухом.
Качество распыливания и «дальнобойность» топливного факела обеспечивают более высоким, чем при разделенных камерах, давлением впрыска (200—1500 кгс/см2 /20—150 МПа), а для равномерного распределения топлива по объему форсунки делают с несколькими (пятью—семью) отверстиями. Аппаратура, рассчитанная на большее давление, несколько сложнее и дороже, чем для предкамерных и вихрекамерных дизелей.
Дизель с пленочным смесеобразованием. Степень сжатия — 13-18.
Но процесс, давно освоенный на двигателях среднего и большого литража (грузовиков, тракторов, судов), оказывается непросто осуществить на моторе со сравнительно малым объемом камеры сгорания и цилиндра.
В однополостной камере одновременно воспламеняется больший объем смеси, чем в разделенной, быстрее нарастает давление газов, а значит, и нагрузки на детали шатунно-поршневой группы. Такую работу двигателя называют жесткой. Она сопровождается повышенным шумом.
Из-за высоких нагрузок поршни, шатуны коленчатый вал приходится делать более массивными, поэтому двигатель получается тяжелее. Из-за этих недостатков он неприемлем для легкового автомобиля.
Разработаны такие однополостные камеры, где перемешивание топлива с воздухом и его воспламенение происходит не во всем объеме одновременно. Часть топлива направляется на стенку камеры и растягивается воздухом в тонкую пленку.
По мере испарения оно подхватывается воздушными вихрями и последовательно вводится в очаг сгорания. Вначале воспламеняется небольшое количество топлива; благодаря этому давление нарастает постепенно и дизель работает мягче.
Если на стенки направляется почти все впрыскиваемое топливо, смесеобразование называют пленочным, если часть его — объемно-пленочным.
Но для легковых автомобилей достигнутая таким путем экономичность еще недостаточна.
Поэтому ищут новые способы организовать турбулентное движение воздуха в камере: устанавливают по два впускных клапана на цилиндр, создают новые типы форсунок и распылителей — специально для малолитражных дизелей.
Вместо четырехцилиндровых двигателей предлагают трехцилиндровые: у них больше объем одного цилиндра (при равном суммарном) значит, легче организовать рабочий процесс Задача создания малолитражного двигателя с непосредственным впрыском, конечно, будет решена, но потребует немалых усилий.
Познакомившись с особенностями конструкции дизелей, вернемся к вопросу о том, почему они более экономичны, чем бензиновые двигатели. Тут несколько причин. Основные — различия в системах регулирования и величинах степени сжатия.
Сравнение топливной экономичности легковых автомобилей с различными двигателями: 1 — типичный бензиновый; 2 — бензиновый с улучшенным рабочим процессом; 3 — вихрекамерный дизель; 4 — дизель с непосредственным впрыском.
Регулирование работы дизеля (изменение его мощности) осуществляется увеличением или уменьшением подачи топлива в цилиндр. Работа бензинового двигателя регулируется прикрытием или открытием дроссельной заслонки карбюратора.
3десь необходимо напомнить, что сжатие воздуха в цилиндре дизеля или рабочей смеси в бензиновом двигателе начинается при давлении ниже атмосферного, то есть при некотором разрежении. Оно возникает в результате того, что во время всасывания впускной клапан и впускной тракт оказывают значительное сопротивление потоку смеси или воздуха.
Поэтому когда поршень находится в нижней мертвой точке перед тактом сжатия в цилиндре — разрежение. В итоге фактическая степень сжатия всегда ниже геометрической (той, которая должна быть, если бы сопротивление впускного тракта равнялось нулю и сжатие начиналось с давления, равного атмосферному). У бензинового двигателя очень большое сопротивление создает дроссельная заслонка.
Когда она прикрыта, то есть водителю не нужна полная мощность двигателя, разрежение в цилиндре достаточно велико, оно даже используется например, для работы усилителя тормозов. При этом действительная степень сжатия намного ниже геометрической, указанной в технической характеристике. А именно от степени сжатия прежде всего зависят мощность и экономичность двигателя.
Вот на этих, так называемых частичных режимах и выигрывает дизель: у него нет дроссельной заслонки и фактическая степень сжатия меньше отличает от геометрической. Вдобавок у дизеля она выше по условиям сгорания — 18—23, тогда как у бензинового не превышает, как правило, 10.
Чтобы получить практически такие высокие степени сжатия, необходимо изготовлять детали кривошипно-шатунного механизма, полости в поршне и головку блока дизеля с большой точностью, а это требует дополнительных производственных затрат, что сказывается на стоимости двигателя. На нее оказывает влияние и топливная аппаратура она сложнее, требует очень высокой точности изготовления и потому дорога.
Таким образом, дизельные двигатели более экономичны, но и более дороги, чем бензиновые.
Существенно и то, что регулировка и ремонт дизельной аппаратуры (насосов, форсунок) требуют большой точности и трудовых затрат и возможны только в специально оборудованных мастерских и СТО.
Целесообразность применения дизелей зависит от условий эксплуатации автомобилей, на которых они установлены. И выбор того или иного типа двигателя диктуется в основном экономическими расчетами.
Разумеется, мы смогли коснуться лишь основных проблем, связанных с этим выбором. Более подробно конструктивные особенности различных двигателей освещены в специальной литературе.
Ю. Пташкин, инженер. («За рулем», 1983, №11)
Литература
П. Белов, В. Бурячко, Е Акатов. Двигатели армейских машин. Ч. 1. М., Воениздат, 1971.
Двигатели внутреннего сгорания Теория поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А. Орлина, М. Круглова, 4-е изд. М., Машиностроение, 1983.
И. Ленин, К. Попык, О. Малашкин и др. Автомобильные и тракторные двигатели (теория, системы питания, конструкции и расчет). М., Высшая школа, 1969.
А. Орлин, В. Алексеев, Н. Костыгов и др. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. 2-е изд. М., Машиностроение, 1970.
авточтиво, «В мире моторов»
Дизель против бензина. Пять дизельных моторов, которые намного лучше бензиновых собратьев
Дизельные автомобили выбирают прежде всего ради топливной экономичности. Но в некоторых случаях их рекомендуется брать просто потому, что бензиновые аналоги не столь хороши.
BMW 3.0d (M57/N47): вместо «квеста» с бензиновыми моторами N-серии
Одним из лучших баварских моторов 2000-х принято считать 3,0-литровый дизель М57 еще с чугунным блоком и долговечной цепью ГРМ.
Конечно, «по молодости лет» он имел свои недостатки: не очень долговечные заслонки во впускном коллекторе, трескающийся выпускной коллектор, проблемы с системой управления турбиной.
Тем не менее он считается очень выносливым, а при соответствующем обслуживании еще и довольно надежным.
Наследник в лице N57 хоть и получил алюминиевый блок, все равно остался крепким малым, пусть даже пьезофорсунки чувствительны к топливу. Неплохо пока выглядит и новейший мотор В57, однако статистики по нему крайне мало в силу небольшого возраста. Но в любом случае 3,0-литровый дизель – это хороший выбор, главное – не ошибиться с конкретным экземпляром.
С бензиновыми моторами, выпускаемыми компанией с середины 2000-х, все намного сложнее. Например, представители семейства N52 объемом 2,5 и 3,0 л подвергаются критике из-за залегающих маслосъемных колец, неисправностей Vanos, проблем с системой вентиляции картерных газов.
А двигатели N43 и N53 с системой непосредственного впрыска помимо того, что тоже термонагружены, еще очень чувствительны к качеству бензина. Ну а наименее удачным считается 2,0-литровый N46, который имеет недолговечный цепной привод ГРМ, а еще может «порадовать» масложором.
Можно вспомнить и 4,4-литровый V8 S63 в различных модификациях.
Здесь многие слабые места связаны с компоновкой двигателя, а точнее – с тем, что турбины находятся в развале блока, из-за чего электрика и многие детали систем наддува, смазки и охлаждения страдают от высоких температур, что сказывается на сроке их службы.
Рассыхаются маслосъемные колпачки, что ведет к расходу масла. Также считается недолговечным цепной привод ГРМ. В общем, отыскать среди доступных для той или иной относительно свежей модели BMW удачный бензиновый мотор еще надо постараться. С дизелем все гораздо проще!
PSA 1.6 HDI: куда надежнее, чем 1.6 Prince
Под этим индексом скрываются разные моторы, но для нас актуален DV6, который с 2009 года ставится на модели Citroёn, Peugeot и Ford.
Его конструктивные особенности – алюминиевый блок со стальными гильзами, кованые легкосплавные поршни с дополнительным охлаждением днища через масляные форсунки, 8-клапанная ГБЦ, ременный привод ГРМ.
Двигатель оказался достаточно простым, но главное – демонстрирует отличную надежность, хоть и небезгрешен (основные проблемы – утечки масла, зарастание EGR отложениями, неисправности турбонаддува, маслоотделитель бросает масло на турбину).
Дизельный Peugeot или Citroёn из 2010-х имеет смысл брать, даже если не планируете больших пробегов. Просто потому, что бензиновые версии компактных моделей готовы подкидывать куда больше проблем. Так, 1,6-литровый EP6 («тот самый» Prince) даже после модернизации требует к себе внимания, а старые модификации до 2013 г.в.
и вовсе не радуют надежностью (растягивание цепи ГРМ, отложения во впуске, неисправности системы изменения фаз газораспределения, повышенный расход масла, а в случае с турбомотором THP еще и проблемы с ТНВД и системой наддува. Правда, в линейке имеется 1,2-литровый Puretech, который не так уж плох в плане надежности.
Но у нас он встречается редко и мало изучен нашими сервисменами.
Mercedes OM642: сама надежность на фоне М272
С середины 2000-х покупатели Mercedes могли выбирать между бензиновым и дизельным V6 под капотом. Как показала практика, разница между ними была существенной не только в топливной экономичности.
3,0-литровый дизельный OM642, конечно, не избежал недостатков: со временем ломались пластиковые тяги управления заслонками, относительно недолговечным оказался сервопривод геометрии турбины.
Впрочем, была проблема и посерьезнее: выпускной коллектор на этом двигателе выполнен из высокоуглеродистой стали, в местах сварки небольшие частицы могут откалываться и попадать в горячее колесо турбины, выводя ее из строя. Зато в остальном двигатель оказался и надежным, и ресурсным, даже цепной привод ГРМ «живет» долго, особенно на фоне бензинового аналога.
Да, одна из проблем двигателя 3.5 V6 (М272), равно как и 5.5 V8 (М273), как раз ресурс привода ГРМ: замена цепи и ее натяжителей, а также изношенного балансирного вала или его шестерни (в зависимости от двигателя) может потребоваться уже после пробега 150 тыс. км. Но это еще полбеды. Уже после 150-200 тыс.
может значительно увеличиться расход масла. Причина – возникновение задиров на стенках цилиндров. Чтобы решить вопрос, потребуется недешевый ремонт, включающий гильзовку блока.
На этом фоне прохудившийся теплообменник, приводящий к смешиванию антифриза с маслом, или сломанный привод вихревых заслонок – сущие мелочи, хоть и неприятные.
Renault 1.5 dCi: против малолитражных TCe
Дизель К9К – основной мотор для пригоняемых из Европы автомобилей Renault. Но довольно часто он встречается и на компактных моделях Nissan.
Помимо «проходного» объема и приличной экономичности этот двигатель сейчас считается вполне надежным – проблемы с топливной системой и прогаром поршней давно позади. Впрочем, ресурс вкладышей при больших межсервисных интервалах по-прежнему под вопросом.
Собственно говоря, «здоровье» мотора сильно зависит от его обслуживания и эксплуатации в предыдущей жизни, так что при правильном выборе дизельный Renault будет неплохой покупкой.
Ну а главное – с точки зрения ресурса и ремонтопригодности бензиновые версии последних лет выпуска уже не так интересны, как раньше. Ведь простые «атмосферники» на европейские модели Renault уже не ставят, вместо них – куда более сложные турбомоторы семейства TСe объемом 0,9, 1,0 и 1,2 л. И про них в наших краях почти никто ничего не слышал.
3-цилиндровые 0.9 TСe (H4Bt) и 1.0 SCe (H4D) – с цепным приводом ГРМ, ресурс которого якобы неограничен, а на деле замена требуется через 100-150 тыс. км.
Примерно после 100 тысяч требуется и регулировка тепловых толкателей клапанов, а она производится путем подбора стаканов-толкателей. При этом сам ресурс двигателя оценивается примерно в 200 тыс.
км, но здесь уже многое зависит от обслуживания и межсервисных интервалов: увеличенные европейские могут негативно сказаться на сроке службы вкладышей. Также в линейку входит 4-цилиндровый 1.2 TCe (H5Ft).
Здесь ресурс цепи будет чуть больше, но все равно оценивается в 140-150 тыс. км, на все тех же 100 тысячах потребуется трудоемкая регулировка тепловых зазоров клапанов путем подбора толкателей. К тому же ранние версии этого двигателя отметились заметным масложором.
Volkswagen 2.0 TDI: лучше, чем 2.0 TSI
Под данным обозначением скрываются различные двигатели семейств EA188, ЕА189 и ЕА288 с 8- и 16-клапанной ГБЦ, насос-форсунками и Common Rail. Но сейчас логично рассматривать все же моторы двух последних поколений с топливной системой CR – те, что ставились на модели VW, Audi, Seat и Skoda со второй половины 2000-х.
Они радуют хорошим ресурсом и приличной надежностью, с возрастом возникают проблемы с системой турбонаддува, возможен повышенный расход масла, также не стоит забывать про дорогие и чувствительные пьезофорсунки.
Ну а если пробеги небольшие, то основные вопросы обычно связаны лишь с функционированием системы рециркуляции отработавших газов и сажевым фильтром.
Несмотря на конструктивную сложность и требовательность к качеству применяемых материалов и обслуживанию, с точки зрения надежности и беспроблемности 2,0-литровый дизель оказывается предпочтительнее близких по объему бензиновых моторов, по крайней мере если говорим о машинах, выпущенных в начале 2010-х.
Да, мы имеем в виду пресловутые 1.8 TSI и 2.0 TSI семейства EA888. Они куда менее сдержаны в потреблении не только топлива, но и масла, особенно если речь идет про версии до 2012 года. Другие претензии – не очень долговечный цепной привод ГРМ, топливные форсунки и катушки зажигания.
В итоге, если есть возможность, мастера рекомендуют отдавать предпочтение дизелю.
Особенности дизельного двигателя, плюсы и недостатки
- Давно уже прошли времена, когда в индустрии гражданских автомобилей дизельный двигатель считался во многом компромиссным «меньшим братом» бензиновых моторов.
- Благодаря особенностям дизельного топлива, такой тип ДВС имеет ряд очевидных преимуществ.
- Сильные стороны настолько явны, что даже отечественные конструкторы ломали голову по внедрению этой технологии.
Сейчас такие моторы имеют Газель Next, УАЗ Патриот. Более того, были попытки установки дизельного двигателя на Ниву. К сожалению, выпуск ограничился небольшими экспортными партиями.
Позитивные факторы позволили дизельному двигателю завоевать популярность в каждом из автомобильных сегментов. Речь идёт о четырехтактной конфигурации, поскольку двухтактный дизельный двигатель не получил широкого применения.
Конструкция
Принцип работы дизельного двигателя заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма в механическую работу.
Способ приготовления и воспламенения топливной смеси – это то, чем отличается дизельный двигатель от бензинового. В камерах сгорания бензиновых моторов, приготовленная заранее топливно-воздушная смесь воспламеняется с помощью подаваемой свечой зажигания искры.
Особенность дизельного двигателя заключается в том, что смесеобразование происходит непосредственно в камере сгорания. Рабочий такт осуществляется путем впрыскивания под огромным давлением дозированной порции топлива. В конце такта сжатия реакция нагретого воздуха с дизтопливом приводит к воспламенению рабочей смеси.
Двухтактный дизельный двигатель имеет более узкую сферу применения.
Использование одноцилиндрового и многоцилиндрового дизелей такого типа имеет ряд конструктивных недостатков:
- неэффективную продувку цилиндров;
- повышенный расход масла при активном использовании;
- залегание поршневых колец в условиях высокотемпературной эксплуатации и прочие.
Двухтактный дизельный двигатель с противоположным размещением поршневой группы имеет высокую первоначальную стоимость и очень сложен в обслуживании. Установка такого агрегата целесообразна лишь на морских судах. В таких условиях, благодаря небольшим габаритам, малой массе и большей мощности при идентичных оборотах и рабочем объеме, двухтактный дизельный двигатель более предпочтителен.
Одноцилиндровый агрегат внутреннего сгорания широко применяется в домашнем хозяйстве в качестве электрогенератора, двигателя для мотоблоков и самоходных шасси.
Такой тип получения энергии налагает определённые условия на устройство дизельного двигателя. Он не нуждается в бензонасосе, свечах, катушке зажигания, высоковольтных проводах и прочих узлах, жизненно необходимых для нормальной работы бензинового ДВС.
В нагнетании и подачи дизтоплива участвуют: топливный насос высокого давления и форсунки.
Для облегчения холодного пуска современные моторы используют свечи накала, которые предварительно подогревают воздух в камере сгорания.
Во многих автомобилях в баке устанавливается вспомогательный насос. Задача топливного насоса низкого давления в том, чтобы прокачать топливо от бака к топливной аппаратуре.
Пути развития
Инновации дизельного двигателя заключаются в эволюции топливной аппаратуры. Усилия конструкторов направлены на то, чтобы добиться точного момента впрыска и максимального распыления топлива.
Создание топливного «тумана» и деление процесса впрыска на фазы позволило достигнуть большей экономичности и повышения мощности.
Наиболее архаичные экземпляры имели механический ТНВД и отдельную топливную магистраль к каждой форсунке. Устройство двигателя и ТА такого типа обладали большой надежностью и ремонтопригодностью.
Дальнейший путь развития заключался в усложнении ТНВД дизельного двигателя. В нем появились изменяемые моменты впрыска, множество датчиков и электронное управление процессами. При этом использовались все те же механические форсунки. В таком типе конструкции давление впрыскиваемого топлива было от 100 до 200 кг/см².
Следующим шагом было внедрение системы Common raіl. В дизельном двигателе появилась топливная рампа, где может поддерживаться давление до 2 тыс. кг/см². ТНВД таких моторов стали значительно проще.
Основная конструктивная сложность заключается в форсунках. Именно с их помощью регулируется момент, давление и количество ступеней впрыска. Форсунки системы аккумуляторного типа очень требовательны к качеству топлива.
Завоздушивание такой системы приводит к быстрому выходу из строя ее основных элементов. Дизельный двигатель с Common rail работает тихо, потребляет меньше топлива и имеет большую мощность.
За все это приходится платить меньшим ресурсом и более высокой стоимостью ремонта.
Еще более высокотехнологичной является система с применением насос-форсунок. В ТА такого типа форсунка соединяет в себе функции нагнетания давления и распыления топлива. Параметры дизельного двигателя с насос-форсунками на порядок выше аналоговых систем. Впрочем, как и стоимость обслуживания и требования к качеству топлива.
Важность комплектации турбинами
Большинство современных дизелей комплектуются турбинами.
Турбонаддув – это эффективный способ повысить мощностные характеристики автомобиля.
Благодаря повышенному давлению выхлопных газов, использование турбин в паре с дизельным ДВС заметно повышает приёмистость и уменьшает расход топлива.
Турбина – далеко не самый надёжный агрегат автомобиля. Больше 150 тыс. км они зачастую не ходят. Это, пожалуй, её единственный минус.
Благодаря электронному блоку управления двигателем (ЭБУ), дизельному двигателю доступен чип тюнинг.
Преимущества и недостатки
Существует ряд факторов, которые выгодно отличают дизельные двигатели:
- экономичность. КПД в 40% (до 50% с применением турбонаддува) просто недосягаемый показатель для бензинового собрата;
- мощность. Практически весь крутящий момент доступен на самых низких оборотах. Турбированный дизельный двигатель не имеет ярко выраженной турбоямы. Такая приёмистость позволяет получить настоящее удовольствие от вождения;
- надежность. Пробег самых надежных дизельных двигателей доходит до 700 тыс. км. И все это без ощутимых негативных последствий. Благодаря своей безотказности, дизельные ДВС ставят на спецтехнику и грузовики;
- экологичность. В борьбе за сохранность окружающей среды дизельный двигатель превосходит бензиновые моторы. Меньшее количество выбрасываемого СО и использование технологии рециркуляции выхлопных газов (EGR) приносят минимум вреда.
Недостатки:
- стоимость. Комплектация, оснащённая дизельным двигателем, будет стоить на 10% больше, чем такая же модель с бензиновым агрегатом;
- сложность и дороговизна обслуживания. Узлы ДВС выполнены из более прочных материалов. Сложность устройства двигателя и топливной аппаратуры требует качественных материалов, новейших технологий и большого профессионализма в их изготовлении;
- плохая теплоотдача. Большой процент КПД значит то, что при сгорании топлива происходят меньшие потери энергии. Другими словами, выделяется меньше тепла. В зимнее время года эксплуатация дизельного двигателя на короткие расстояния будет негативно сказываться на его ресурсности.
Рассмотренные минусы и плюсы не всегда уравновешивают друг друга. Поэтому вопрос о том, какой из двигателей лучше, будет стоять всегда. Если вы собираетесь стать владельцем такого автомобиля, учтите все особенности его выбора. Именно ваши требования к силовой установке будут тем фактором, который решит что лучше: бензиновый или дизельный двигатель.
Стоит ли покупать
Новые дизельные автомобили – это тот вид приобретения, который будет приносить только радость. Заправляя автомобиль качественным топливом и делая ТО согласно нормативным предписаниям, вы 100% не пожалеете о покупке.
Но стоит учитывать тот факт, что дизельные авто на порядок дороже своих бензиновых аналогов. Вы сможете компенсировать эту разницу и в последующем экономить только тогда, когда будете преодолевать большой километраж. Переплачивать с целью проезжать в год до 10 тыс. км. попросту не целесообразно.
Ситуация с б/у автомобилями немного иная. Несмотря на то, что дизельные двигатели отличаются большим запасом прочности, со временем сложная топливная аппаратура требует к себе повышенного внимания. Цены на запчасти к дизельному двигателю возрастом свыше 10 лет действительно удручающие.
Стоимость ТНВД на бюджетный автомобиль Б класса возрастом 15 лет может повергнуть в шок некоторых автолюбителей. К выбору авто с пробегом свыше 150 тыс. нужно относиться очень серьезно. Перед покупкой лучше сделать комплексную диагностику в специализированном сервисе. Так как низкое качество отечественного дизтоплива очень пагубно сказывается на ресурсе дизельного двигателя.
В этом случаи решить, какому двигателю лучше отдать предпочтение, поможет репутация производителя. К примеру, модель Mercedes-Benz OM602 по праву считается одним из самых надёжных дизельных двигателей в мире. Покупка автомобиля с подобным силовым агрегатом станет выгодным вложением на долгие годы. Многие производители имеют подобные «удачные» модели силовых установок.
Мифы и заблуждения
Несмотря на распространенность автомобилей с дизельным двигателем, в народе до сих пор существуют предрассудки и непонимание.
«Тарахтит, зимой не греет, а в большой мороз не заведёшь, летом не едет, а если что-то поломается, так ещё поискать нужно мастера, который за космические деньги отремонтирует всё», – примерно такие слова можно услышать иногда от «опытных» автолюбителей. Всё это отголоски прошлого!
- Благодаря современным технологиям, только рокот холостого хода позволяет отличить дизельные двигатели от бензиновых. В движении, когда шум дороги нарастает, разница не ощутима.
- Для улучшения запуска и прогрева в холодное время года в современных автомобилях используются различные вспомогательные системы. Ввиду нарастающей популярности, количество сервисов, специализированных на обслуживании дизельного двигателя, постоянно увеличивается.
- Бытует мнение, что ДВС работающий на дизеле сложно форсировать. Это верно, если мы говорим о модификациях цилиндропоршневой группы. В то же время чип тюнинг дизельного двигателя – это хороший способ повысить его мощностные характеристики без ухудшения ресурсности.
Стоит помнить о том, что принцип работы дизельного двигателя всецело направлен на достижения экономичности и надёжности. Не стоит требовать от таких ДВС заоблачных динамических показателей.
Симптомы и причины неисправностей
- Плохой запуск дизельного двигателя на холодную, и после длительного простоя – означает плохо работающие свечи накала, воздух в системе, обратный клапан стравливает давление топлива, плохая компрессия, разряженный аккумулятор;
- повышенная шумность, увеличенный расход и чёрный дым из выхлопной трубы – означает засорение или износ распылителей и форсунок, неправильные углы опережения впрыска, грязный фильтр очистки воздуха;
- пропала мощность дизельного двигателя – означает отсутствие компрессии, выход из строя турбины, засорение топливного и воздушного фильтров, некорректные углы опережения впрыска, загрязненный клапан ЕГР;
- серый или белый дым из выхлопной, повышенный расход масла – означает трещину ГБЦ или пробитую прокладку ГБЦ (уходит охлаждающая жидкость, а в масле появляется эмульсия), неисправность турбонагнетателя.
Правильная эксплуатация
Неправильная эксплуатация может погубить даже самый надежный мотор.
Продлить ресурс дизельного двигателя, и получать удовольствие от владения автомобилем вам поможет выполнение несложных правил:
- дизельные двигатели с турбонаддувом очень требовательны к качеству масла и топлива. Заливайте только то масло, которое соответствует требованиям, установленным для вашего ДВС. Заправляйтесь только на проверенных АЗС;
- проводите ТО топливной аппаратуры и системы предпускового подогрева в соответствии с заявленными производителем нормами. В этом случае у вас не возникнет проблем с запуском дизельного двигателя в холодное время года. Эксплуатация агрегата с неправильно работающей форсункой впоследствии может привести к дорогостоящему ремонту ДВС;
- после активных поездок турбина нуждается в охлаждении. Не глушите мотор сразу же. Дайте ему поработать некоторое время на холостых оборотах;
- избегайте запуска «с толкача». Такой способ оживления мотора может причинить большой вред кривошипно-шатунному механизму вашего ДВС.
Оба типа двигателей имеют не только плюсы, но и минусы. Главная цель автомобиля – соответствовать вашим требованиям, неважно, установлен в нем бензиновый или дизельный двигатель. Что лучше подойдёт вам, зависит только от индивидуальных предпочтений.
Современные инновационные технологии и прогрессивный маркетинг позволяют людям выбирать из автомобилей, которые они могут себе позволить. Нам всё меньше приходится идти на компромисс и жертвовать отдельными параметрами. Особенно эта тенденция заметна в процессе эволюции дизельных автомобилей.
12 преимуществ дизельного двигателя
Задумывались ли вы почему экономные Европейцы чаще всего приобретают дизельные автомобили? Ведь уровень жизни и доходы населения в Европе позволяет людям не задумываться о топливе. Но несмотря на благосостояние, население Европы все равно чаще покупает автомобили с дизельными моторами. И причина здесь не только в экономии топлива.
Европейцы из-за одной только экономии никогда бы не стали массово скупать дизельные автомобили. На самом деле популярность дизельных двигателей в Евросоюзе связана с рядом преимуществ, которые имеют дизельные транспортные средства по сравнению с их бензиновыми аналогами.
Давайте узнаем какие-же, помимо экономии топлива, есть преимущества у дизельных двигателей.
1. Дизельные двигатели более экономичные
Как уже известно самое главное и существенное преимущество любого дизельного мотора по сравнению с бензиновыми аналогами это значительно меньший расход топлива. Низкий расход дизельного мотора связан с особенностью преобразования дизельного топлива в энергию. Так, например, дизельный силовой агрегат более эффективно сжигает топливо, что позволяет ему получать от одного объема соженного топлива около 45-50 процентов энергии. Бензиновый же мотор получает приблизительно 30 процентов энергии. То есть 70 процентов бензина сгорает впустую!!!
Кроме того, дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия чем бензиновые. Так как на степень сжатия влияет время воспламенения топлива, то соответственно, чем выше степень сжатия, тем двигатель имеет больший КПД.
Это интересно: На чем мы будем ездить в будущем
Также современные дизельные моторы более эффективны из-за отсутствия дроссельной заслонки на впускном коллекторе, которая как правило используется в бензиновых автомобилях. Это позволяет дизелям избегать потери энергии связанной с всасыванием воздуха, который необходим для воспламенения топлива в бензиновых двигателях.
2. Дизельные двигатели надежнее чем бензиновые
За последние более чем 50 лет дизельные моторы зарекомендовали себя надежнее чем их бензиновые конкуренты.
Главной особенностью дизельного мотора является отсутствие в дизельной машине системы зажигания, работающей от высокого напряжения.
В итоге в дизельной машине отсутствуют радиочастотные помехи от линии высокого напряжения, которые часто становятся виновниками проблем с электроникой автомобиля.
Также считается что большинство внутренних компонентов дизельного двигателя имеют более долгий срок службы. И это действительно так, поскольку из-за более высокой степени сжатия компоненты дизельного силового агрегата изначально более долговечны.
Именно поэтому в мире очень много дизельных автомобилей с пробегом около 1 млн. километров и немного бензиновых с таким же пробегом.
Есть правда один минус дизельных моторов, который раньше не давал покоя поклонникам мощных автомобилей. Дело в том, что у дизельных двигателей старых поколений на каждый литр объема мотора была очень маленькая мощность. Но к счастью инженеры решили эту проблему с появлением на рынке турбин.
В итоге почти все современные дизельные моторы оснащаются турбинами, которые позволили им сравняться по мощности (а порой даже превзойти) с бензиновыми аналогами.
В том числе с развитием технологий в современных дизелях удалось минимизировать практически все недостатки, которые преследовали дизельные моторы долгое время.
3. Дизельный двигатель автоматически сжигает топливо
Еще одно главное преимущество дизельных моторов в том, что дизельные автомобили автоматически сжигают топливо, фактически не затрачивая энергии для этого. Напомним, что несмотря на то что дизельный двигатель использует четырехтактный цикл (впуск, сжатие, сгорание и выхлоп) сжигание дизельного топлива происходит самопроизвольно внутри двигателя от большой степени сжатия. В бензиновых моторах для сжигания топлива нужны свечи зажигания, которые постоянно находятся под высоким напряжением чтобы выдавать искру воспламеняющая бензин в камере сгорания.
В итоге в дизельных двигателях нет необходимости в свечах зажигания, в высоковольтных проводах и т.п. В итоге затраты на содержания автомобиля значительно снижаются по сравнению с бензиновыми автомобилями, в которых нужно периодически менять свечи зажигания, высоковольтные провода и связанные с ними компоненты.
4. Стоимость дизельного топлива сопоставима со стоимостью бензина или даже ниже
Несмотря на то что в нашей стране стоимость дизельного топлива находится на том же уровне, что и бензин, нужно отметить что во многих странах мира (в том числе и в странах Европы) стоимость дизельного топлива ниже, чем бензин. То есть помимо низкого расхода топлива владельцы дизельных автомобилей во многих странах тратят на топливо гораздо меньше чем владельцы бензиновых транспортных средств.
Дизельный двигатель: устройство и схема работы
Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Рудольфом Дизелем в 1897 году. Устройство дизельного двигателя тех лет позволяло использовать в качестве топлива нефть, рапсовое масло, и твердые виды горючих веществ. Например, каменноугольную пыль.
Принцип работы дизельного двигателя современности не изменился. Однако моторы стали более технологичными и требовательными к качеству топлива. Сегодня в дизелях используется только высококачественное ДТ.
Моторы дизельного типа отличаются топливной экономичностью и хорошей тягой при низких оборотах коленвала, поэтому получили широкое распространение на грузовых автомобилях, кораблях и поездах.
С момента решения проблемы высоких скоростей (старые дизели при частом использовании на высоких скоростях быстро выходили из строя) рассматриваемые моторы стали часто устанавливаться на легковые авто. Дизели, предназначенные для скоростной езды, получили систему турбонаддува.
Принцип работы двигателя Дизеля
Принцип действия мотора дизельного типа отличается от бензиновых моторов. Здесь отсутствуют свечи зажигания, а топливо подается в цилиндры отдельно от воздуха.
Цикл работы такого силового агрегата можно представить в следующем виде:
- в камеру сгорания дизеля подается порция воздуха;
- поршень поднимается, сжимая воздух;
- от сжатия воздух нагревается до температуры около 800˚C;
- в цилиндр впрыскивается топливо;
- ДТ воспламеняется, что приводит к опусканию поршня и выполнению рабочего хода;
- продукты горения удаляются с помощью продувки через выпускные окна.
От того, как работает дизельный двигатель, зависит его экономичность. В исправном агрегате используется бедная смесь, что позволяет сэкономить количество топлива в баке.
Как устроен дизельный двигатель
Основным отличием конструкции дизеля от бензиновых моторов является наличие топливного насоса высокого давления, дизельных форсунок и отсутствие свечей зажигания.
Общее устройство этих двух разновидностей силового агрегата не различается. И в том, и в другом имеются коленчатый вал, шатуны, поршни. При этом у дизельного мотора все элементы усилены, так как нагрузки на них более высокие.
На заметку: некоторые движки дизельного типа имеют свечи накаливания, которые ошибочно принимаются автолюбителями за аналог свечей зажигания. На самом деле, это не так. Свечи накаливания используются для нагрева воздуха в цилиндрах в мороз.
При этом дизель легче заводится. Свечи зажигания в бензиновых моторах применяются для воспламенения топливовоздушной смеси в процессе работы двигателя.
Систему впрыска на дизелях делают прямой, когда топливо поступает непосредственно в камеру, или непрямой, когда воспламенение происходит в предкамере (вихревая камера, фор-камера).
Это небольшая полость над камерой сгорания, с одним или несколькими отверстиями, через которые туда поступает воздух.
Такая система способствует лучшему смесеобразованию, равномерному нарастанию давления в цилиндрах. Зачастую именно в вихревых камерах применяются калильные свечи, призванные облегчить холодный пуск. При повороте замка зажигания, автоматически запускается процесс нагрева свечей.
Плюсы и минусы дизельного мотора
Как и любой другой тип силового агрегата, дизельный мотор имеет положительные и отрицательные черты. К «плюсам» современного дизеля относят:
- экономичность;
- хорошую тягу в широком диапазоне оборотов;
- больший, чем у бензинового аналога, ресурс;
- меньшее количество вредных выбросов.
Дизель не лишен и недостатков:
- моторы, не оснащенные свечами накаливания, плохо заводятся в мороз;
- дизель дороже и сложнее в обслуживании;
- высокие требования к качеству и своевременности обслуживания;
- высокие требования к качеству расходных материалов;
- большая, чем у бензиновых движков, шумность работы.
Дизельный двигатель с турбонаддувом
Принцип работы турбины на дизельном двигателе практически не отличается от такового на бензиновых моторах. Суть заключается в нагнетании в цилиндры дополнительного воздуха, что закономерно увеличивает количество поступающего топлива. За счет этого отмечается серьезный прирост мощности мотора.
Устройство турбины дизельного двигателя также не имеет существенных отличий от бензинового аналога. Устройство состоит из двух крыльчаток, жестко связанных между собой, и корпуса, внешне напоминающего улитку. На корпусе турбокомпрессоров имеется 2 входных и 2 выходных отверстия. Одна часть механизма встраивается в выпускной коллектор, вторая во впускной.
Схема работы проста: газы, выходящие из работающего мотора, раскручивают первую крыльчатку, которая вращает вторую. Вторая крыльчатка, вмонтированная во впускной коллектор, нагнетает атмосферный воздух в цилиндры. Увеличение подачи воздуха приводит к увеличению подачи топлива и росту мощности. Это позволяет мотору быстрее набирать скорость даже на низких оборотах.
Турбояма
В процессе работы турбина может совершать до 200 тысяч оборотов в минуту. Раскрутить ее до необходимой скорости вращения моментально невозможно. Это приводит к появлению т.н. турбоямы, когда с момента нажатия на педаль газа до начала интенсивного разгона проходит некоторое время (1-2 секунды).
Проблема решается доработкой турбинного механизма и установкой нескольких крыльчаток разного размера. При этом маленькие крыльчатки раскручиваются моментально, после чего их догоняют элементы большого размера. Такой подход позволяет практически полностью ликвидировать турбояму.
Также производятся турбины с изменяемой геометрией, VNT (Variable Nozzle Turbine), призванные решать те же проблемы. В настоящий момент существует большое количество модификаций подобного типа турбин. Коррекция геометрии успешно справляется и с обратной ситуацией, когда оборотов и воздуха становится слишком много и необходимо притормозить обороты крыльчатки.
Интеркуллер
Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.
После всасывания воздуха он проходит через радиатор, и в охлажденном состоянии попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой можно подробно ознакомиться со схемой работы интеркуллера.
За турбиной современного автомобиля необходимо должным образом ухаживать. Механизм крайне чувствителен к качеству моторного масла и перегреву. Поэтому смазочный материал рекомендуется менять не реже, чем через 5-7 тысяч километров пробега.
Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.
На заметку: оптимальным решением проблемы перегрева турбины на дизельных моторах является установка турботаймера. Устройство оставляет двигатель запущенным на протяжении необходимого времени после выключения зажигания. После окончания необходимого периода электроника сама выключает силовой агрегат.
Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.
Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.
Загрузка...
