Устройство двигателя дизеля: Дизельный двигатель: устройство, принцип работы, преимущества — Autodromo

Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы

Принцип работы дизельных двигателей

Может показаться, что в конструкции дизельные и бензиновые двигатели имеют много общего: цилиндры, поршни. Из-за очень высокой степени сжатия детали клапана в дизеле значительно массивнее. Крупные детали обуславливают больший вес и общие размеры дизельного двигателя.

Главное отличие дизеля состоит в принципе воспламенения топливно-воздушной смеси и методе ее формирования. Двигатель, работающий на бензине, получает в камеру сгорания готовую смесь воздуха и топлива. Где она и воспламеняется от свечи зажигания. В камеры дизельного двигателя поступают топливо и воздух по отдельности.

Первым в цилиндр подается воздух, там он сжимается, вследствие чего происходит его нагрев до 700–800 °C. После завершения сжатия топливо в камеру сгорания поступает под большим давлением — до 30 МПа. Попадая в область высокой температуры, оно воспламеняется.

Сгорание топлива носит взрывообразный характер, это и вызывает сильный шум во время работы. Положительной стороной такого способа сжигания топлива является возможность использования дешевого топлива и обедненной смеси. Это объясняет экономичность двигателя. По мнению экологов, дизельные двигатели использовать предпочтительнее. Ведь сжигание обедненных смесей существенно снижает выброс в атмосферу продуктов сгорания.

Слабые стороны дизельных двигателей вытекают из вышеперечисленных особенностей. Это и довольно сильный шум, и ощутимая вибрация во время работы. Хотя эта проблема успешно решается на новых моделях. Еще существует трудность холодного запуска.

Различия дизельных двигателей

Типы дизелей различаются по способу устройства камеры сгорания. При непосредственном впрыске топливо поступает выше поршня, а сама камера устроена внутри него. Такой принцип задействован в двигателях с большим объемом и пониженными оборотами ведущего вала. Применение топливных насосов высокого давления, управляемых электроникой, и двух ступеней подачи топлива позволяет уменьшить шум и степень вибрации. А также повысить скорость вращения вала до 4500 оборотов в минуту.

Наибольшее распространение получили двигатели с раздельными камерами сгорания. Возгорание и образование топливной смеси осуществляется в дополнительной камере — вихревой. Она располагается в головке блока цилиндров. В процессе сжатия воздух поступает из основной камеры в вихревую через специальный канал, обеспечивающий закручивание потока.

Самовоспламенение смеси происходит в вихревой камере, потом передается в цилиндр. Скорость нарастания давления уменьшается, снижается шум и повышаются обороты. Такими двигателями оборудовано большинство легковых автомобилей и внедорожников.

Топливная система и запуск дизельного двигателя

Топливо в дизеле проходит через фильтр, где очищается от излишков воды. Затем оно с помощью насоса высокого давления передается на форсунки, регулирующие дозы топлива, поступающие в камеру сгорания. Управление топливным насосом, а также форсунками осуществляется электронным регулятором. Нажимая на педаль акселератора, водитель меняет режимы его работы.

Холодный пуск облегчается использованием свечей накаливания, которые разогревают воздух в камере. По мере прогрева двигателя напряжение на свечи перестает подаваться и в дальнейшем воспламенение топлива происходит уже без их участия.

Принцип работы дизельного двигателя: рабочая температура, схема мотора

Содержание статьи:

1. Немножко предыстории
2. Особенности конструкции
3. Принцип работы
4. Дополнительное оборудование
5. Топливная система
6. Турбонаддув
7. Форсунки и интеркулер
8. Рабочая температура дизеля

Приветствую вас друзья! Дизельный силовой агрегат уже давно завоевал любовь и уважение в кругу автолюбителей! Он экономичнее, надежнее, да и общее КПД на порядок выше нежели у бензинового собрата. Однако, более сложное устройство и принцип работы дизельного двигателя не дают многим отечественным шоферам решиться на покупку автомобиля такого типа. Оно и не странно, выбор автомобиля заставляет обратить внимание на стоимость обслуживания автотехники и это правильно! Но все же, дабы развеять опасения коллег, сегодня я попытаюсь в понятной форме описать вам все особенности такого агрегата. Но обо всем, как обычно по порядку…

Содержание

• Немножко предыстории
• Особенности конструкции
• Принцип работы
• Дополнительное оборудование
• Топливная система
• Турбонаддув
• Форсунки и интеркулер
• Рабочая температура дизеля

Немножко предыстории

Первый мотор такого типа был создан французским инженером Рудольфом Дизелем, который жил в эпоху XIX века. Как вы сами понимаете, мастер не долго думал над названием своего изобретения и пошел по стопах великих изобретателей, прозвав его своей фамилией. Функционировал двигатель на керосине, а использовался исключительно среди кораблей и стационарных станков. Почему? Все очень просто, огромный вес и повышенный шум движка, не позволял увеличить спектр его применения.

И так было вплоть до 1920 года, когда первые экземпляры уже существенно модернизированного дизеля, начали применять в общественном и грузовом транспорте. Правда только спустя 15 лет, появились первые модели легковых автомобилей, работающих на солярке, но наличие все тех же минусов не позволяли использовать силовой агрегат повсеместно. Лишь в 70-х годах, свет увидели действительно компактные дизели, к слову говоря, многие эксперты привязывают это событие к резкому скачку цен на нефть. Как бы там ни было, дизельный силовой агрегат за время своего становления на чем только не работал. Экспериментаторы лили в него все что под руку попадется: рапсовое масло, сырая нефть, мазут, керосин и наконец солярка.  В наши дни, мы все видим к чему это привело – на фоне дорогого бензина, дизель покоряет не только Европу, но и весь мир!

Особенности конструкции

Устройство дизельного двигателя, по большому счету имеет не так уж много отличий в сравнении с бензиновым аналогом. Это все тот же поршневой мотор внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива осуществляется не посредством искры, а за счет сжатия или нагрева. В его конструкции можно выделить несколько основных элементов:

• Поршни;
• Цилиндры;
• Топливные форсунки;
• Свечи накаливания;
• Клапан впускной и выпускной;
• Турбина;
• Интеркулер.

Для сравнения: КПД бензинового мотора в среднем составляет порядка 30%, в случае с дизельным вариантом этот показатель увеличивается до 40%, а с турбонаддувом и во все до 50%!

Более того, схемы функционирования также очень похожи между собой. Отличаются лишь процессы создания топливовоздушной смеси и ее сгорания. Ну и еще одно глобальное отличие – это прочность деталей. Обуславливается такой момент значительно большим уровнем степени сжатия, ведь если в «зажигалках» допускается небольшой люфт между деталями, то в дизеле все должно быть максимально плотно.

Принцип работы

Давайте наконец разберемся, как работает дизельный двигатель. Если говорить о четырехтактном варианте, то здесь можно наблюдать отдельную от цилиндра камеру сгорания, которая тем не менее связана с ним специальным каналом. Данный тип моторов, продвинули в массы намного раньше нежели модификацию с двумя тактами, в связи с тем, что они были тише и имели повышенный диапазон оборотов. Если следовать логике, то становится понятно, если 4 такта, то соответственно рабочий цикл состоит из 4 фаз, рассмотрим их.

1. Впуск – при повороте коленчатого вала в районе 0-180 градусов, воздух попадает в цилиндр сквозь впускной клапан, который открывается на 345-355 градусов. Одновременно с впускным открывается и выпускной клапан, при повороте коленвала на 10-15 градусов.
2. Сжатие – двигаясь вверх при 180-360 градусах, поршень сжимает воздух в 16-25 раз, в свою очередь в начале такта при 190-210 градусах, закрывается впускной клапан.
3. Рабочий ход – когда такт только начинается, топливо смешивается с горячим воздухом и воспламеняется, естественно происходит это все до достижения поршнем мертвой точки. При этом выделяются продукты сгорания, которые оказывают давление на поршень и тот двигается вниз. Обратите внимание, что давление газов постоянно, так сгорание топлива длится ровно столько же, сколько форсунка дизельного двигателя подает жидкость. Именно благодаря этому, развивается больший крутящий момент в сравнении с бензиновыми агрегатами. Осуществляется все это действие при 360-540 градусах.
4. Выпуск – когда коленчатый вал поворачивается на 540-720 градусов, поршень двигаясь вверх выдавливает выхлопные газы через открытый выпускной клапан.

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя отличается более быстрыми фазами, единым процессом газообмена и непосредственным впрыском. Для тех, кто не в теме напомню: в таких конструкциях камера сгорания находится непосредственно в поршне, а топливо поступает в пространство над ним. Когда поршень движется вниз, продукты горения покидают цилиндр через выпускные клапана. Далее, отворяются впускные клапана и поступает свежий воздух. При движении поршня вверх, все клапана закрыты, в это время происходит сжатие. Топливо впрыскивается распылителями и начинается его воспламенение до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Дополнительное оборудование

Если отбросить сам ДВС в сторону, на общий план выходит целый ряд вполне себе подготовленных помощников. Рассмотрим главных профессионалов!

Топливная система

Устройство топливной системы дизельного двигателя намного сложнее нежели в бензиновых модификациях. Объясняется данный нюанс легко и просто – требования к давлению подаваемого топлива, количеству и точности – очень высоки, сами понимаете почему. ТНВД дизельного двигателя, топливный фильтр, форсунки их распылители – все это основные элементы системы. Отдельной статьи заслуживает не только аппаратура, но и устройство топливного фильтра. Возможно, вскоре разберем под микроскопом и их.

Турбонаддув

Турбина на дизельном двигателе существенно увеличивает его производительность за счет того, что топливо подается под высоким давлением и соответственно полностью выгорает. Конструкция данного агрегата в принципе не такая уж сложная, состоит она всего из двух кожухов, подшипников и защитной сетки из металла. Принцип работы турбины дизельного двигателя выглядит следующим образом:

• Компрессор, к которому подсоединен один кожух всасывает воздух внутрь турбонагнетателя.
• Далее, активируется ротор.
• После, настает время охладить воздух, с этой задачей справляется интеркулер.
• Пройдя несколько фильтров на своем пути, воздух через впускной коллектор попадает в двигатель, после чего клапан закрывается, а последующее его открытие происходит на завершающей стадии рабочего хода.
• Как раз тогда через турбину, мотор покидают отработанные газы, которые еще и оказывают определенное давление на ротор.
• В этот момент скорость вращения турбины может достигать 1500 оборотов в секунду, а посредством вала вращается и ротор.

Цикл турбины работающего силового агрегата повторяется раз за разом и именно благодаря вот такой стабильности, мощность мотора растет!

Форсунки и интеркулер

Принцип работы интеркулера, а также форсунки, да и вообще их предназначение, разумеется кардинально отличаются. Первый, путем теплообмена снижает температуру воздуха, который в горячем состоянии сильно влияет на долговечность двигателя. На форсунку же, ложиться задача в дозировке и распылении топлива.

Функционирует она в импульсном режиме за счет кулачка, отходящего от распредвала и собственно распылителей.

Рабочая температура дизеля

Не стоит пугаться если на панели приборов отсутствуют привычные 90 градусов. Дело в том, что рабочая температура дизельного двигателя довольно специфическая и зависит от конкретной марки автомобиля, собственно самого мотора и термостата. Так, если для «Фольксвагена» нормальным значением будет отметка в пределах 90-100 градусов, то рядовой «Мерседес» функционирует при 80-100, а «Опель» вообще в районе 104-111 градусов. Отечественный грузовик «КАМАЗ», например, работает при 95-98 градусах.

Какая бы рабочая температура, не была у вашего силового агрегата, одно очевидно – моторы на солярке сегодня актуальны, как никогда. Не верите мне? Оглянитесь по сторонам, сегодня можно встретить даже дизельный двигатель на «Ниву» и это я вам скажу, случай не единичный. Уже из этого можно сделать вывод – такой мотор во много лучше бензинового.

Да в скоростных качествах сравниться с бензиновыми ему вряд ли удастся, хотя современные модели с турбинами определенно создать конкуренцию могут.

Если же менять машину, а тем более двигатель желание нет, рекомендую собственными руками помыть мотор, ведь мы делаем это не так уж часто, как выглядит процедура я описал здесь. В общем свое мнение я высказал, жду ваше в комментариях! Всего доброго!

Системы безопасности дизельных двигателей | АМОТ

Хотя дизельные двигатели более безопасны, чем бензиновые, при работе в средах, богатых углеводородами, в определенных ситуациях они могут стать источником воспламенения. Скорость дизельного двигателя контролируется внутренним регулятором скорости, который измеряет количество топлива, подаваемого в двигатель. Если в атмосфере присутствуют легковоспламеняющиеся пары, они втягиваются во впускную систему вместе с чистым воздухом, а дополнительное топливо заставляет двигатель разгоняться.

При быстром увеличении оборотов двигателя он всасывает больше воздуха и паров. Цикл продолжается до тех пор, пока двигатель не перейдет на использование неизмеренных паров в качестве источника топлива. Если этот цикл не остановлен, это может привести к превышению скорости двигателя или его разгону, что сделает его потенциальным источником воспламенения взрывоопасных паров и приведет к:

• Подпрыгивание клапана

• Пламя, выходящее из впускной и выпускной труб

• Температура поверхности (автоматическое зажигание)

• Искры

• Катастрофические травмы или смерть

На протяжении более 45 лет AMOT способствует повышению безопасности на опасных производствах, повышая осведомленность о рисках эксплуатации дизельных двигателей в этих условиях и обучая специалистов отрасли способам защиты своего оборудования и людей. Мы продолжаем инвестировать в исследования и технологии продуктов, поскольку дизельные двигатели развиваются, чтобы соответствовать современным стандартам производительности.

Мы работаем с производителями двигателей, нефтегазовыми сервисными компаниями, компаниями, предоставляющими услуги поддержки, и операторами для разработки комплексных систем, защищающих от разгона дизельного двигателя и рисков, связанных с тем, что дизельный двигатель может стать источником воспламенения на рабочих площадках.

 

ИНЖЕНЕРНЫЕ ЕДИНИЦЫ

ИМПЕРИАЛ МЕТРИЧЕСКАЯ

Запорные клапаны воздухозаборника

В то время как некоторые компании внедряют протоколы безопасности для предотвращения разгона дизельного двигателя, автоматические запорные клапаны принудительного впуска воздуха являются единственным надежным методом остановки двигателя, когда он начал работать с превышением скорости. Эти устройства работают, полностью блокируя систему впуска воздуха двигателя, отключая внешний источник топлива и воздух, необходимый для поддержания работы двигателя.

Узнать больше

Переключатели и датчики скорости вращения

Реле скорости используются для контроля оборотов двигателя в автоматических системах защиты от превышения скорости дизельного двигателя. В случае превышения скорости двигателя переключатель скорости немедленно отключит дизельный двигатель. Имеются электрические, электрические и гидромеханические выключатели для опасных зон.

Магазин

Искрогаситель

Искрогасители

предназначены для предотвращения риска возгорания из-за искр, выбрасываемых из выхлопных систем дизельных двигателей.

Они обычно используются в морской, нефтегазовой, горнодобывающей, лесной и других опасных зонах.

Магазин

Аксессуары

Комплекты для установки клапана

содержат все компоненты, необходимые для установки клапана в воздухозаборную линию двигателя большинства дизельных двигателей.

Узнать больше

Главное защитное устройство отключения

Главное устройство защитного отключения контролирует давление или температуру вращающихся механизмов в опасных и промышленных условиях. При потере или падении давления ниже заданного значения устройство немедленно отключится.

Магазин

Взрывозащищенный генератор

Стандартные автомобильные генераторы переменного тока являются постоянным потенциальным источником воспламенения при эксплуатации в опасных атмосферах, где могут существовать горючие концентрации газа, паров или пыли.

Магазин

Отключение дизельного топлива

Клапаны отсечки топлива дизельных двигателей

предназначены для применения в тех случаях, когда требуется отключение подачи топлива в составе систем автоматического отключения двигателя. Клапаны отсечки топлива гидромеханических двигателей предназначены для использования в качестве предохранительных клапанов в гидромеханических системах, работающих под давлением масла. Запорный клапан подачи топлива в двигатель разрежения предназначен для работы совместно с запорным клапаном подачи воздуха в дизельный двигатель.

Shop

Обслуживание дизельных двигателей, инструменты и оборудование – UnderhoodService

Дизельные двигатели являются популярной альтернативой бензиновым двигателям из-за их хорошей экономии топлива и крутящего момента. Более 55% большегрузных пикапов в настоящее время оснащены дизельными двигателями, как и 85% грузовиков средней грузоподъемности класса 5-7. Двигатели GM Duramax, Ford Powerstroke и Dodge Cummins Turbo Diesel представляют большую часть возможностей обслуживания. Что касается легковых автомобилей, то дизельные двигатели доступны только в нескольких моделях (хотя это изменится в ближайшие годы, поскольку автопроизводители планируют представить новые высокотехнологичные дизельные двигатели с общей топливной рампой и низким уровнем выбросов). У Jeep есть 2,8-литровый дизельный вариант для своего внедорожника Liberty, а VW предлагает турбодизельные четверки для Toureg, Passat и Golf. У Mercedes также есть дизельный E320.

Основное отличие дизельных двигателей от бензиновых состоит в том, что у дизелей нет системы зажигания. Там нет свечей зажигания или катушек зажигания, но у них есть системы запуска свечей накаливания, которые помогают воспламенению топлива при первом запуске холодного двигателя. Дизели также используют топливную систему с непосредственным впрыском под высоким давлением и не имеют дроссельной заслонки. Скорость двигателя регулируется подачей топлива, а не открытием дроссельной заслонки. В дизельных двигателях последнего поколения также используются системы впрыска под сверхвысоким давлением Common Rail, которые работают при давлении до 24 000 фунтов на квадратный дюйм. Форсунки имеют электронное управление и обеспечивают многократный впрыск для максимальной мощности и минимизации выбросов, дыма и шума. Итак, как и бензиновые двигатели, сегодняшние дизели имеют компьютерные системы управления двигателем.

Вам нужен сканирующий прибор
Диагностика проблем с производительностью и управляемостью дизельного двигателя очень похожа на диагностику бензинового двигателя. Вам нужен сканер для доступа к встроенной диагностике и информации о потоке данных. Сканер отобразит все диагностические коды неисправностей, которые могут присутствовать, чтобы вы могли продолжить диагностику. Глядя на данные о производительности двигателя (PID) на сканирующем приборе, вы сканируете, чтобы увидеть, находятся ли давление топлива, ширина импульса форсунки, давление наддува, температура топлива, температура охлаждающей жидкости двигателя, давление в коллекторе и т. д. в пределах спецификаций. Заводские инструменты сканирования дороги, но включают в себя большинство функций. Для сканирующих приборов послепродажного обслуживания может потребоваться специальное программное обеспечение для дизельных двигателей, и они могут не включать в себя все функции самотестирования и PID, доступные в заводском диагностическом приборе.

Инструменты для программирования производительности
Одними из самых горячих новинок для дизельных двигателей сегодня являются инструменты для программирования производительности, которые позволяют перезаписывать стандартные программы в компьютере двигателя для увеличения мощности, оборотов двигателя, скорости автомобиля, точек переключения трансмиссии и т.

д. производительность, буксировка или экономия топлива. Многие из этих инструментов поставляются с различными «настройками мощности», которые позволяют вам изменять время впрыска топлива и ширину импульса, увеличивать давление наддува и отключать ограничитель скорости автомобиля. У них также есть функция «сохранения», которая позволяет сбросить бортовой компьютер обратно к стандартной калибровке. Некоторые также предоставляют базовые функции сканирующего прибора и отображают коды неисправностей и PID.

Однако большинство этих инструментов предназначены для конкретного автомобиля (GM Duramax, Ford Powerstroke или Dodge Cummins). Кроме того, инструменты позволяют вносить изменения только в одно транспортное средство за раз и действительно предназначены больше для владельцев транспортных средств, чем для специалистов по обслуживанию. Инструменты также дороги, обычно они стоят от 500 до 650 долларов и более. Тем не менее, они открывают дверь для индивидуальной настройки, которую вы не можете сделать с помощью обычного сканера.

Поставщики инструментов для программистов включают Bully Dog, Hypertech, Quadzilla, Predator, Xcelerator/PPE и Smarty/MAD.

Устранение неполадок, связанных с температурой
Еще один полезный инструмент при работе с дизелями — портативный инфракрасный пирометр (термометр). Пирометр отображает цифровое показание температуры, когда он направлен на горячую поверхность. Многие модели оснащены лазерным целеуказателем, который помогает вам точно видеть, куда вы направляете инструмент. Цены варьируются от 50 долларов до нескольких сотен долларов в зависимости от характеристик и температурного диапазона инструмента.

Инфракрасный пирометр можно использовать для быстрого обнаружения неработающего цилиндра дизельного двигателя путем проверки температуры выхлопных газов в каждом отверстии цилиндра на выпускном коллекторе. Выхлоп из мертвого цилиндра будет намного холоднее, чем из исправного цилиндра. Использование этого метода часто является самым быстрым способом локализации цилиндра с пропусками зажигания. Затем можно проверить топливо и компрессию, чтобы определить, связана ли проблема с прогоревшей прокладкой головки блока цилиндров, сгоревшим выпускным клапаном или неисправной топливной форсункой.

Этот же инструмент можно также использовать для устранения проблем с охлаждением двигателя путем проверки температуры охлаждающей жидкости при ее протекании через шланги радиатора и сам радиатор. Низкое значение на выходе из термостата на горячем двигателе говорит о том, что термостат, вероятно, заклинило в закрытом состоянии.

Компрессометр
Для проверки компрессии в дизельных двигателях вам потребуется дизельный компрессометр высокого давления с набором адаптеров для различных дизельных двигателей. К сожалению, на дизельных двигателях нет удобного отверстия для свечи зажигания для проверки компрессии, поэтому вам придется снимать свечу накаливания или топливную форсунку. Кроме того, дизельные двигатели имеют гораздо более высокие показатели компрессии при проворачивании коленчатого вала, чем бензиновые двигатели (обычно от 350 до 400 фунтов на квадратный дюйм или выше).

Инструменты для топливных форсунок
Для снятия форсунок на дизельном двигателе обычно также требуются специальные инструменты. Для этой задачи вам понадобится скользящий молоток и различные адаптеры, предназначенные для конкретных форсунок и двигателей. Например, если вы работаете с двигателями Cummins серий «B» и «C» объемом 3,9 л, 5,9 л и 8,3 л в грузовиках Dodge, вам может понадобиться 8-мм переходник для отсоединения форсунок на двигателе 1998-1/2. , переходник на 12 мм для форсунок до 1994 года и переходник на 14 мм для двигателей с 1994 по 1998 год. Инструменты и переходники для форсунок обычно продаются в наборах, предназначенных для различных двигателей.

Инструменты для ТНВД
Для механических ТНВД также требуются специальные инструменты для регулировки момента впрыска. Для ослабления стопорной гайки ТНВД может понадобиться изогнутый гаечный ключ. На двигателях Cummins серии B 5,9 л специальный ключ на 10 мм с углом 90° значительно упрощает снятие и установку болтов крепления насоса.

Для большинства ТНВД Bosch требуется специальная шлицевая головка с 32 зубьями для снятия нагнетательного клапана.

На более старых автомобилях VW с дизельными двигателями без TDI для насосов высокого давления Bosch VE требуется инструмент для измерения фаз газораспределения и манометр. Также требуется специальный инструмент для снятия трехстороннего болта со стороны насосов-форсунок Bosch VE.

Наборы датчиков времени также доступны для других дизелей, таких как Cummins. В наборы обычно входят крепежные детали и циферблатный индикатор для установки хода плунжера форсунки. Стоимость комплекта датчиков Cummins составляет около 280 долларов.

Внутренний ремонт двигателя
Некоторые дизельные двигатели имеют блок цилиндров с «мокрой» гильзой. Это экономит деньги при капитальном ремонте блока, поскольку старые изношенные гильзы цилиндров можно заменить новыми. Но чтобы вытащить старые гильзы, вам понадобится какой-нибудь съемник гильз.