Дизельный двигатель: особенности, преимущества, функции

Современные автолюбители обладают большими запросами к технической комплектации транспортного средства. Наряду с экономичностью и долгим сроком эксплуатации сегодня их интересует и наличие дизельного двигателя. Не секрет, что в последние годы на смену привычным бензиновым моторам пришли усовершенствованные дизельные приборы. Но что же представляет из себя дизельный двигатель, какие отличительные особенности и виды он имеет? Об этом мы и поговорим детальнее в данном материале.

Дизельный двигатель – это мотор внутреннего сгорания, который работает в режиме самостоятельного воспламенения при контакте со средой. Первый дизель появился на свет еще в 1897 году. Тогда процесс его функционирования зависел от применения на практике большого количества сжатого воздуха. В отличие от своего предшественника современный агрегат представляет собой компактный прибор, оказывающий влияние на многие показатели работы автомобиля. От качества и вида выбранного вами прибора зависит как мощность машины, так и ее потенциальный ресурс.

Виды современных двигателей: HDI, TDI и SDI моторы

Дизельные двигатели классифицируются по нескольким признакам. Для начала разберем, что означает аббревиатура в их названиях:

1. Дизельный двигатель HDI – это собственная разработка крупной автомобильной компанией Peugeot, которая была запатентована еще несколько лет назад. Суть данной технологии сводится к минимизации затрат на техническое обслуживание транспортного средства. Владелец такого мотора может не опасаться возникновения неполадок и проверять состояние своего мотора один раз за 25000-35000 километров пробега. Также при наличии двигателя HDI автолюбитель может не беспокоиться о замене ремней ГРМ. Мотор в состоянии работать даже на холостых оборотах. Сегодня двигатели данной марки пользуются небывалым спросом на рынках многих европейских стран.
2. Дизельный двигатель TDI – устройство, которое впервые было разработано и внедрено на территории всемирно известного концерна Volkswagen. Двигатель изготовлен с учетом механизма равномерного впрыска и системы турбунаддува. Такие показатели позволяют машине достичь еще большей мощности, имея достаточно высокий коэффициент воздействия. Главной особенностью работы мотора является экологичность и полная чистота выхлопа. Изделия легки в ежедневной эксплуатации: они могут работать в различных климатических условиях.
3. Дизельный двигатель SDI считается наиболее экономичным вариантом. Современные системы common rail работают по тому же принципу. Они управляются блоком электронного управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как Fiat разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для разработки массового продукта. Это оказалось большим просчетом Fiat, поскольку новая технология стала очень выгодна, но в то время итальянский концерн не имел финансовых ресурсов для завершения работ. Тем не менее, итальянцы первые применили систему common rail в 1997 году на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI

Виды дизельных двигателей: особенности конструкции камеры сгорания

Также дизельный двигатель можно классифицировать в зависимости от того, какую комплектацию имеет камера внутреннего сгорания. К первому типу можно отнести двигатели, которые имеют совместную камеру. В них приятно заливать топливо через небольшой резервуар, расположенный возле поршня. На сегодняшний день они подверглись процессу усовершенствования за счет открытия двухступенчатого впрыска и внедрения электронного управления работой. Сейчас моторы с одной камерой могут функционировать с мощностью в 4500 и более оборотов в одну минуту.

Второй вид включает такое понятие, как вихрекамерные дизельные двигатели. Они встречаются в комплектации легковых авто, а их особенность заключается в наличии разделенной на несколько частей камеры сгорания. В данном случае процесс подачи топлива разнится. Сначала он поступает во вспомогательную камеру, а потом – в цилиндр.

И, наконец, последний вид двигателей – это предкамерные устройства. Их популярность довольно низка из-за наличия форкамеры – прибора, который соединяет цилиндры с каналами.

Виды двигателей: необходимость использования насосов

После разработки первого насоса, работающего на топливе, специалисты ввели в обиход еще одну классификацию. Исходя из нее, дизельный двигатель бывает двух типов: тот, который использует насосный механизм (ТНВД), и тот, который использует аккумуляторный механизм. Первый вид агрегатов работает за счет соединения отдельно взятой секции насоса с одной форсункой. Второй предполагает отсутствие соединения, как такового. В этом случае топливо передается благодаря насосу во встроенный аккумуляторный блок, который затем обеспечивает полную наполняемость форсунок.

Дизельные двигатели

Французский ученый С.  Карно в 1824 году создал основы термодинамики. В этой работе он, в числе многого другого, утверждал, что заставить тепловую машину работать наиболее экономично можно, доводя рабочее тело до температуры вспышки топлива сжатием. Фактически он сформулировал принцип, на котором работают дизельные двигатели. Оставалось только взять и сделать такой двигатель. Но этого пришлось ждать еще несколько десятков лет.

В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель получает патент на первый двигатель (показан на рисунке), работающий на сжатии воздуха до температуры вспышки. В 1987 году первый «дизель-мотор» (так немцы называют двигатель с воспламенением от сжатия) заработал и доказал свою эффективность.

По сравнению с «отто-мотором» (бензиновый двигатель со свечами зажигания) новый двигатель был более тяжелым и поначалу не внушал большого энтузиазма. Но только поначалу. Устройство дизельного двигателя первых образцов включало воздушный компрессор для впрыскивания топлива.

Сам Дизель вначале предполагал применить совсем уж экзотический вариант: угольная пыль. Смесь угольной пыли и воздуха, конечно, способна работать в двигателе, но за сколько часов абразивные частицы съедят кольца, поршни, седла и тарелки клапанов, об этом как-то не подумали. Да и саму угольную пыль получить не так просто.

Из-за тяжелого компрессора двигатель оказывалось невозможно применить на наземном транспорте. Но в работе он расходовал так мало горючего и работа его была настолько устойчивой, что отказаться от него было уже невозможно. Расчеты показывали, что от двигателя можно ожидать значительно большую мощность, если решить проблему с подачей топлива.

У инженеров возникла идея заменить компрессор плунжерным насосом. Качать топливо в жидком виде было чрезвычайно выгодно, на это уходит гораздо меньше энергии, а насос можно сделать совсем небольшим. Однако, изготовить плунжерную пару было не так просто. Дело в особой точности изготовления — расстояние между деталями составляет 2-3 микрона.

Все же дизелям нашлась работа. Впервые они были установлены на немецких подводных лодках еще при кайзере Вильгельме. (Возможно, с этим как раз связано темная история исчезновения самого изобретателя, утонувшего в Ла-Манше по дороге в Англию.)

В 1920 году Роберт Бош наконец, получает качественный плунжерный насос. В цилиндры двигателя научились подавать больше топлива. Теперь обороты дизельного двигателя и его удельная мощность, становятся достаточными для установки на автотранспорте. Вместе с насосом Бош разрабатывает и очень удачную форсунку для топлива.

Сгорание топлива в дизельном двигателе

Проще всего понять, как работает дизельный двигатель, если посмотреть на сгорание топлива в нем. В дизелях используется тяжелое топливо. Это означает, что двигатель внутреннего сгорания такого типа может работать на керосине (известном как солярка), мазуте, сырой нефти, и даже на некоторых растительных маслах.

Все эти виды топлива более калорийны, чем бензин. Так что, рабочая температура дизельного двигателя заметно выше, чем у бензинового. Но тяжелые виды топлива горят хуже, чем бензин, медленнее и трудно поджигаются. Для их воспламенения требуется большая степень сжатия, воздушно-топливная смесь должна нагреваться до 700-800°С.

Вязкость любого из дизельных видов топлива, даже в подогретом состоянии, выше бензиновой, а распылять его необходимо до мельчайшего состояния, особенно в быстроходных дизелях. Еще экспериментальный двигатель Дизеля работал при впрыске топлива под давлением не менее 50 бар (атм), а практический двигатель требует 100-200 бар.

Однако, у тяжелых калорийных топлив есть свое преимущество перед бензином. Давление в цилиндре дизеля практически постоянно на всем такте расширения, поэтому крутящий момент у них весьма значителен и стабилен. Благодаря постоянному давлению, угол опережения зажигания также остается постоянным и регулировки не требует. Ресурс дизельного двигателя больше, чем у бензинового. Есть области, где дизель практически незаменим, например в сельскохозяйственном тракторе.

Разновидности дизельных двигателей

Принцип действия дизельного двигателя для всех из них одинаков: сначала производится сжатие свежего заряда рабочего тела (воздуха), затем впрыскивается топливо. От высокой температуры смесь воспламеняется и сгорает, поднимая давление. Под его действием поршень двигается обратно и в нижней точке выпускной клапан цилиндра открывается, выпуская отработанный газ. В основном, это углекислый газ, дизельные двигатели экологически чище бензиновых.

Камеры сгорания дизелей могут выполняться непосредственно в днище поршня — там делается выемка особой формы — или в ряде случаев используют предкамеры (или форкамеры, как это говорят на родине двигателя). Первый вариант — самый экономичный, второй считался оптимальным в прежние годы. Сейчас, когда экономичность, во многих случаях, считается решающей, от предкамерных вариантов снова отказываются.

Рабочий процесс в дизеле может протекать, как и в бензиновом двигателе, в два или четыре такта. Подавляющее большинство дизелей — четырехтактные. Двухтактные проще реверсировать, поэтому они распространены на морских судах, где применяется жесткая связь с гребным валом. Камеры сгорания в двухтактных дизелях не разделяются из-за очевидных проблем с продувкой форкамеры.

Конструкция дизельного двигателя зависит от его мощности и назначения. Наиболее мощные двигатели, применяемые на судах и некоторых электростанциях, имеют крейцкопф — устройство для снижения боковых сил на поршень. Все мощные дизели имеют сложно устроенное дно, потому, что подвергаются высокой температуре.

Часть, обращенная в цилиндр, делается стальной, а остальная часть поршня (юбка) — алюминиевой. Кроме того, в поршне сделаны канавки для системы масляного охлаждения.

Типы дизельных двигателей различаются и по расположению цилиндров. Бывает рядовое, V-образное и даже такое, при котором цилиндры располагаются с разворотом на 180 градусов. Это зависит от тех условий, которые имеются на месте установки двигателя. Например, на современном грузовике или автобусе, скорее всего, будет применен двухрядный дизель, установленный под полом кабины водителя. Как устроен дизельный двигатель, будет зависеть и от наличия наддува.

Турбонаддув дизелей

Мощность дизельного двигателя, без увеличения расхода топлива, можно повысить при помощи турбокомпрессора. Тогда можно использовать еще неплохой кусочек диаграммы цикла Карно. Эксплуатация дизельного двигателя с турбокомпрессором имеет то преимущество, что используя энергию выхлопных газов можно раскрутить турбину, и на том же валу установить другую турбину — компрессор.

Этот компрессор будет нагнетать воздух, поступающий через впускной коллектор, увеличится заряд воздуха в цилиндрах, и, таким образом, мощность двигателя заметно возрастет. (Работу таких двигателей легко узнать по характерному свисту в момент раскручивания турбины.)

Плюсы и минусы дизелей

Преимущества дизельного двигателя — это высокий и постоянный крутящий момент в сочетании с высокой экологичностью выхлопных газов (это относится, правда, только к современным двигателям). Также вне конкуренции их высокий КПД, самый высокий среди ДВС. Известны дизели (MAN) дающие свыше 50%, (что считалось «теоретическим» максимумом). Там использован максимум всех современных достижений. Экономичность достигает до 40%, если провести сравнение с бензиновыми.

Проблемы дизельных двигателей, а без них техники не бывает, заключаются в тяжелом пуске, из-за высокой степени сжатия (до 25 в современных двигателях), на автомобилях приходится ставить мощный стартер и аккумулятор. Большая точность изготовления деталей насосов высокого давления и форсунок затрудняет обслуживание.

Дизели крайне чувствительны к механическим загрязнениям топлива, для очистки которого приходится применять даже центрифугу в составе топливной аппаратуры. При равном объеме в литрах, дизельный двигатель уступает бензиновому по мощности, при равной мощности дизель тяжелее. Дизельный двигатель требует более качественных сплавов для своего изготовления и заметно дороже бензинового.

И все же, сравнивая преимущества и недостатки дизельного двигателя, можно сделать выбор в пользу дизеля. Особенно этому способствует технический прогресс в области электроники и блоков управления двигателями. Система «общая магистраль» (common rail) и электромагнитные форсунки позволяет сильно упростить ТВНД, а блок управления доводит экономию топлива до максимума, поскольку работает на любых переходных режимах и успевает все отследить.

Руководство для начинающих по работе с дизельным двигателем

Учебный центр

Руководство для начинающих по работе с дизельными двигателями

Майк МакГлотлин

Не секрет, что большинство американцев больше привыкли к бензиновым двигателям, чем к дизелям. Статистические данные, собранные Р. Л. Полком, подтверждают это, поскольку в 2013 году всего 2,8 процента всех зарегистрированных легковых автомобилей (легковые автомобили, внедорожники, пикапы и фургоны) работали на дизельном топливе номер 2. Безусловно, большинство людей в США ожидают найти искру. заглушки или пакеты катушек, когда они открываются капотом, а не турбокомпрессоры и ТНВД (два очень важных элемента почти на каждом дизельном двигателе, с которым вы столкнетесь, отсюда и термин «турбодизель»).

Чтобы лучше понять различия между дизельными и бензиновыми двигателями, мы начнем со всего общего между ними. Тип топлива, сжигаемого любой силовой установкой, ничего не меняет в отношении общего устройства двигателя (например, вращение коленчатого вала, движение шатунов и поршней вверх и вниз, всасывание воздуха и выпуск выхлопных газов). На самом деле, та же базовая архитектура очень похожа. Но то, что происходит в цилиндре дизеля, сильно отличается от того, что вы найдете в его бензиновых аналогах.

Проще всего объяснить разницу между бензиновыми и дизельными двигателями с помощью «воздуха» и «топлива». В бензиновом двигателе поток воздуха решает все. Вы дросселируете воздух. Дизельная мельница — полная противоположность. Он работает на предпосылке дросселирования количества впрыскиваемого топлива — воздух просто следует его примеру. Поэтому нет необходимости дросселировать поступающий воздух. С этой целью в дизельном двигателе также не создается вакуум.

Воздухозаборник

Для наших целей мы будем использовать четырехтактный дизельный двигатель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением, чтобы проиллюстрировать поток воздуха и топлива в современной дизельной электростанции. Свежий воздух поступает в корпус компрессора (со стороны впуска) турбонагнетателя и сжимается в крыльчатке компрессора, где создается наддув. Это делает воздух более плотным, но и намного теплее.

Чтобы охладить сжатый воздух перед тем, как он попадет в головку(и) цилиндра, он направляется через охладитель наддувочного воздуха (также известный как промежуточный охладитель). Наиболее часто используемый тип промежуточного охладителя относится к типу воздух-воздух и представляет собой, по сути, простой теплообменник. Интеркулер значительно снижает температуру всасываемого воздуха на пути к двигателю и делает это с минимальной потерей наддува.

Зажигание от сжатия

Все становится интереснее, когда сжатый воздух нагнетается в цилиндр. Во время такта впуска, когда поршень опускается до нижнего предела своего диапазона, впускной клапан (клапаны) открывается, позволяя «недросселированному» воздуху заполнить цилиндр. Он отличается от бензинового двигателя двумя способами: 1) газовые двигатели вводят смесь топлива и воздуха во время такта впуска и 2) в дизеле воздух всасывается только во время такта впуска. Затем впускной клапан (клапаны) закрывается, и начинается такт сжатия. Когда поршень движется вверх, воздух, который когда-то заполнял цилиндр, теперь занимает всего 6% площади, которую он занимал раньше. Этот воздух под огромным давлением мгновенно нагревается до более чем 400 градусов, что более чем достаточно для того, чтобы дизельное топливо воспламенилось само по себе. И именно это и происходит в верхней части хода поршня. Ранее упомянутый перегретый воздух встречается с порцией дизельного топлива (выпускаемой в цилиндр соответствующей топливной форсункой) в течение идеального промежутка времени до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, и произойдет сгорание. Поскольку дизельный двигатель использует теплоту сжатия для воспламенения топлива, для запуска процесса сгорания не требуется вспомогательных средств (например, свечи зажигания, например, в бензиновом двигателе).

Турбокомпрессоры делают дизели такими, какие они есть: великолепными

Последним этапом работы является такт выпуска, при котором отработавшие газы сгорания вытесняются из выпускных клапанов через выпускной коллектор в турбинную (выпускную) сторону турбонагнетателя. В обычном бензиновом двигателе нет турбонагнетателя, а это означает, что выхлопные газы сразу же направляются в выхлопную трубу. Это не так в дизеле, так как турбонагнетатель, который отвечает за нагнетание свежего воздуха в двигатель, фактически использует выхлопные газы, позволяя ему работать самостоятельно. Поскольку турбокомпрессор состоит из турбинного (выпускного) колеса, имеющего общий вал с компрессорным (впускным) колесом, выхлопные газы всегда требуются для подачи воздуха в двигатель. Одно зависит от другого. Мы разберем важность турбонагнетателя следующим образом: вы дросселируете топливо (направляя дизельное топливо в двигатель), происходит сгорание, выхлопные газы покидают двигатель, вращая колесо турбины на выходе, которое вращает колесо компрессора, вводя воздух. в двигатель. Бесконечный цикл, если хотите. Термический КПД дизельного двигателя улучшается за счет турбонагнетателя, так как он увеличивает объем поступающего в него воздуха, что закладывает основу для сжигания большего количества топлива.

Различия в сгорании

Одно из основных различий между дизельными и газовыми двигателями заключается в типе сгорания, который каждый из них использует. Как обсуждалось выше, в дизеле, когда топливо наконец встречается со сжатым воздухом в цилиндре, происходит сгорание. В бензиновом двигателе топливо и воздух смешиваются еще до того, как произойдет сгорание. Но вдобавок ко всему, камера сгорания каждого двигателя имеет различное расположение. В типичном бензиновом двигателе камера сгорания утоплена в головку(и) блока цилиндров. В дизельном двигателе с непосредственным впрыском камера сгорания фактически находится внутри поршня. Эта камера сгорания чаще всего имеет конструкцию «мексиканской шляпы», которая состоит из углубленного отверстия в центре поршня. На дне этого углубления имеется конусообразный выступ. Когда топливная форсунка расположена прямо над ним, именно этот выступ обеспечивает оптимальное распыление топлива и совершенный процесс сгорания. Более 9В 9 процентах всех дизельных двигателей используется конструкция мексиканской шляпы из-за того, что центр поршня получает основную тяжесть взрыва при сгорании, а не головка поршня. Это придает поршню исключительную надежность.

Прямой впрыск

Проще говоря, прямой впрыск означает, что форсунки системы выступают и распыляют непосредственно на верхнюю часть поршня. Здесь нет форкамеры или вихревой камеры, и топливу не нужно проходить через впускной коллектор, прежде чем попасть в цилиндр. При непосредственном впрыске весь процесс сгорания происходит быстрее, проще и намного эффективнее, чем в типичном бензиновом двигателе с многоточечным впрыском топлива. Дизели с непосредственным впрыском топлива также работают при очень бедном соотношении воздух/топливо по сравнению с бензиновыми двигателями. Типичное соотношение воздух/топливо от 25:1 до 40:1 (дизель) по сравнению с 12:1 до 15:1 (бензин) дает некоторое представление о том, почему дизели настолько консервативны в расходе топлива. Эффективность дополнительно подтверждается тем фактом, что современные дизельные двигатели с непосредственным впрыском впрыскивают топливо при давлении, приближающемся (или, в некоторых случаях, превышающем) 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Это обеспечивает наилучшее возможное распыление не только для эффективного сжигания, но и для сжигания с низким уровнем отходящего тепла.

Зависимость начала впрыска от времени

Хотя термин «синхронизация» часто можно услышать как в бензиновом, так и в дизельном мире, это одно слово означает две совершенно разные вещи в зависимости от того, с каким типом двигателя вы имеете дело. Излишне говорить, что важно различать их. В бензиновом двигателе синхронизация относится к началу сгорания. В дизеле синхронизация — это начало впрыска или SOI (когда форсунка начинает впрыскивать топливо в цилиндр). Опять же, все сводится к тому, что топливо (и система впрыска) является ключевым аспектом дизельного двигателя.

Крутящий момент. Много этого.

Кто-то, кто не знаком с дизельными двигателями, часто задается вопросом, почему и как они создают такой впечатляющий крутящий момент. Отношение крутящего момента к мощности в дизельных двигателях редко бывает ниже 2:1, а в двигателях тяжелой промышленности обычно наблюдается соотношение 3:1 и даже 4:1. Бензиновые двигатели гораздо ближе к соотношению 1:1. Причина, по которой дизельные двигатели производят такой большой крутящий момент, связана с тремя ключевыми моментами: 1) наддув, создаваемый турбокомпрессором, 2) ход поршня и 3) давление в цилиндре.

В настоящее время серийные дизельные двигатели имеют наддув от 25 до 35 фунтов на квадратный дюйм прямо с завода. Для сравнения, наддув в 10 фунтов на квадратный дюйм в бензиновых двигателях часто считается чрезмерным. Самое лучшее в сжатом впускном воздухе (т. е. наддуве) в дизельном двигателе заключается в том, что он снижает насосные потери двигателя на такте впуска и увеличивает давление в цилиндре на рабочем такте (сгорание).

Коленчатые валы с длинным ходом всегда способствовали созданию крутящего момента, будь то бензиновый или дизельный двигатель. Но почему? Посмотрите на это так, как будто вы используете длинный гаечный ключ, чтобы ослабить чрезвычайно тугой болт, а не более короткий гаечный ключ, который не мог выполнить эту работу с самого начала. Вы можете применить больший крутящий момент с большим рычагом, верно? Конечно вы можете. В длинноходном двигателе шатун может прикладывать большее усилие при вращении коленчатого вала (в то время как поршень опускается во время рабочего такта): следовательно, больше крутящий момент.

Как вы, возможно, уже поняли, тип давления в цилиндре, создающий крутящий момент, создается во время рабочего такта. Увеличение времени впрыска, которое происходит в цилиндре с более ранним началом впрыска (SOI), эффективно создает большее давление на верхнюю часть поршня. При большем давлении, создаваемом в верхней части поршня, создается больший крутящий момент.

Перестроенный

Экстремальное давление в цилиндре, длинный ход поршня и высокий уровень наддува не только объясняют, почему дизели создают крутящий момент, но также и то, почему дизельные электростанции строятся с такими сверхмощными компонентами. Чтобы противостоять огромным нагрузкам, производители используют такие вещи, как чугунные блоки с глубокой юбкой (и даже железо с уплотненным графитом), коленчатые валы и шатуны из кованой стали, а также обычно используют головки цилиндров с не менее чем 6 головками болтов на цилиндр. Цельностальные поршни даже получили признание во многих двигателях тяжелой промышленности и класса 8. В целях долговечности дизельные двигатели перестраиваются. В дизелях малого объема нередко можно обнаружить заводскую штриховку, все еще присутствующую в цилиндрах после 300 000 миль использования. И вполне естественно, что внедорожный двигатель класса 8 проходит от 750 000 до 1 000 000 миль между капитальными ремонтами.

Дизель здесь, чтобы остаться

Метод сгорания, впрыска топлива и зажигания, используемый в дизельном двигателе, определенно отличает его от бензинового аналога. Преимущество дизеля в экономии топлива перед бензиновыми электростанциями — это то, что выдвинуло его на передний план сегодняшнего разговора об экономии топлива. Поскольку стандарты CAFE (средняя корпоративная экономия топлива) быстро приближаются, шумиха вокруг гибридных автомобилей кажется плоской, а электромобили не могут предложить достаточный запас хода, в ближайшие годы все больше производителей обратятся к дизельным электростанциям, чем когда-либо прежде. Будьте уверены, дизельные двигатели не просто никуда не денутся — они вполне могут стать двигателем будущего.

Источники:

Журнал Diesel Power
Выпуск за апрель 2009 г., стр. 50

The Diesel Forum (данные Р.Л. Полка)
http://www.dieselforum.org/resources/top-10-states-of-diesel-drivers

TTS Power Systems (Начало впрыска)

Книга: « Современные дизельные технологии: дизельные двигатели »
Шон Беннетт

Как это работает: дизельные двигатели
https://www.motortrend.com/features/1208dp-how-it-works-diesel-engines/

Дизельные двигатели – как они работают и дизельное топливо

Дизельные двигатели являются неотъемлемой частью транспорта и промышленности – вот как они работают

Дизельные двигатели являются примером двигателя внутреннего сгорания и используются в бесчисленных областях применения. Эти типы двигателей отличаются от бензиновых двигателей тем, что они являются примером двигателя с воспламенением от сжатия, т. е. они используют высокое давление для сжигания топлива, а не источник воспламенения (такой как искра, которая запускает бензиновые двигатели)

В то время как дизельные двигатели в основном связаны с дизельными автомобилями и коммерческим автомобильным транспортом, они используются для выполнения целого ряда работ во всех отраслях промышленности, от выработки тепла до производства электроэнергии, а также для движущихся транспортных средств. Эксперты по топливу Crown Oil объясняют, как работают эти двигатели и где вы можете увидеть их в действии.

Общая информация: дизельное топливо названо в честь двигателя, для которого оно изготовлено, а не наоборот. Это потому, что дизельный двигатель был изобретен Рудольфом Дизелем. Вот почему вы иногда будете видеть дизель с заглавной буквы, хотя мы будем придерживаться общепринятого способа его написания.

Преимущества дизельных двигателей по сравнению с недостатками

Зависимость мира от ископаемого топлива возникла по необходимости, и топливо, которое мы используем, всегда было лучшим, которое промышленность могла найти из того, что было доступно в то время.

В 19 веке масляные лампы работали на китовом жире, который имел ужасающие последствия для жизни в океане. Только в 1854 году, когда канадский геолог Абрахам Пинео Геснер создал более чистую, более обильную и простую в производстве альтернативу путем перегонки сырой нефти, потребление топлива смогло переключиться на что-то более безопасное для окружающей среды. В то время этим топливом был керосин. Оттуда было произведено больше нефтепродуктов, таких как дизельное топливо, бензин, смазочные материалы, для обслуживания промышленности, а остальное уже история.

С первых дней существования дизельных двигателей дизельное топливо было предпочтительным топливом по нескольким причинам. Мы рассмотрим их ниже:

Выгоды и газойль

• Доступное топливо соответствует спросу
• Относительно эффективное выделение энергии (по сравнению с бензином)
• Чистое горение (по сравнению с бензином)
• Безопасно хранится – стабилен при естественных температурах
• Дизельные двигатели для тяжелых условий эксплуатации по необходимости
• Двигатели могут оставаться работоспособными при большинстве температур, наблюдаемых в течение года

Преимущества дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми

Причина такого длинного списка в том, что дизельные двигатели обычно предпочтительнее бензиновых, поскольку они обеспечивают больший крутящий момент и улучшенную эффективность горения, хотя бензин обеспечивает большую мощность, чем дизельное топливо. Однако это происходит за счет более быстрого сгорания, что приводит к меньшему пробегу, чем у их дизельных аналогов.

Более высокая эффективность дизельных двигателей обусловлена ​​более высоким давлением, создаваемым этими двигателями при сгорании топлива, по сравнению с бензиновыми.

Благодаря высокому давлению внутри дизельного двигателя они имеют прочную конструкцию, а это означает, что их можно использовать в тяжелонагруженном оборудовании, таком как сельскохозяйственная техника и т. д.

Недостатки дизельного топлива и газойля

Хотя дизельные двигатели остаются чрезвычайно популярными, у них есть много недостатков, особенно в отношении высокого уровня выбросов, которые производит дизельное топливо, работающее на ископаемом топливе. В последние годы это привело к росту популярности электромобилей (EV), но даже у них есть свои компромиссы.

• Невозобновляемые (смешивание и возобновляемые добавки уменьшают или устраняют эту проблему)
• Бурение нефтяных скважин наносит ущерб окружающей среде (современные возобновляемые добавки устраняют эту проблему)
• Содержание NOx (стандарты Euro VI и AdBlue системы значительно уменьшают эту проблему)
• Содержание серы присутствует в некоторых классах топлива (ULSD является наиболее распространенным дизельным топливом, а содержание серы намного ниже)
• Дизельное топливо на нефтяной основе токсично для окружающей среды при разливе (возобновляемые ins устранить эту проблему)
• Гелеобразование при низких температурах (высокопроизводительные альтернативы работают в более широком диапазоне температур)
• Содержание МЭЖК означает, что дизельное топливо гигроскопично (поэтому притягивает воду) и приводит к засорению фильтров и поломке двигателя (альтернативы, не содержащие МЭЖК, не имеют этой проблемы). )
• Высокий уровень выбросов CO2 (возобновляемые альтернативы сокращают выбросы парниковых газов до 90%)
• Загрязнение воздуха и угроза здоровью человека (возобновляемые виды топлива смягчают это)

Использование дизельных двигателей

Хотя дизельный двигатель чаще всего ассоциируется с дизельными легковыми автомобилями и коммерческими транспортными средствами, работающими на дорожном дизеле/DERV (дизель ULSD/EN 590 в Великобритании), он не ограничивается транспортом. Дизельные двигатели (а в случае применения на бездорожье, газойль или красное дизельное топливо) являются предпочтительным источником энергии для многих типов оборудования:

• Легковые автомобили
• Фургоны
• Грузовые автомобили
• Городские и междугородные автобусы
• Тракторы
• Харвестеры
• Many utility vehicles and ATVs
• Leisure boats

• Larger sea vessels
• Diesel power generators
• Cranes
• Bulldozers
• Diggers
• Rail transport
• Diesel-powered forklifts

Of course, the above список не является исчерпывающим. На самом деле дизельное топливо не ограничивается дизельным двигателем — печи и коммерческие котлы в Великобритании регулярно используют газойль в качестве мазута. Тем не менее, промышленное печное топливо (IHO) является гораздо более чистой и экономичной альтернативой для отопительных предприятий.

Топливо, которое можно использовать в дизельных двигателях

По этой причине существуют различные типы дизельного топлива, разрешенные для использования в дизельных двигателях.

• Нефтяное дизельное топливо (ДЭРВ или красное дизельное топливо (газойль))
• Парафиновое дизельное топливо (например, топливо HVO или GTL)
• Биодизельное топливо

Каждый вид топлива производится в соответствии со спецификациями, топливо. У нас есть специальный объяснитель спецификаций, который более подробно объяснит эти три вида топлива для дизельных двигателей.

Прежде чем перейти на альтернативное топливо, проверьте гарантию на свой двигатель, чтобы убедиться, что она распространяется на выбранный вами альтернативный вид топлива, или, в качестве альтернативы, позвоните нам сегодня по телефону 0330 123 1444, чтобы поговорить с членом нашей команды по возобновляемым видам топлива.

Основным свойством, которым должно обладать топливо, если его предполагается использовать в дизельном двигателе, является определенное цетановое число. Цетановое число количественно из 100 показывает, насколько легко масло воспламеняется под давлением (чем выше, тем легче).

Дизельное топливо на минеральной основе имеет цетановое число около 40, в то время как более эффективные альтернативы, такие как топливо HVO или GTL, имеют цетановое число 70 или выше. более полное сгорание, что само по себе обеспечивает более чистые выбросы.

Для использования в дизельном двигателе топливо должно иметь соответствующую плотность и вязкость. Для нефтяного дизельного топлива это значение составляет от 0,82 до 0,835 г/мл, а его вязкость составляет от 2,0 до 4,5. Для альтернатив чистого горения требуется такая же плотность, как и для дизельного топлива, однако для парафинового дизельного топлива требуется вязкость до 5,0, чтобы обеспечить его соответствие требуемым нормам.

Выбор топлива для дизельного двигателя зависит от того, для чего будет использоваться двигатель. В то время как большинство дизельных двигателей предназначены для работы на среднедистиллятном нефтяном топливе, более крупные и мощные двигатели будут предназначены для использования с более тяжелым дизельным топливом.

Существует несколько неофициальных способов питания дизельных двигателей, например, смешивание купленного в магазине растительного масла с реагентами для создания самодельного биодизельного топлива с целью экономии топлива на заправочных станциях. В то время как пошлина должна быть оплачена при годовом производстве 2500 литров и выше, если это делается дома, это топливо производится исключительно на ваш страх и риск.

Гарантия на ваш автомобиль, скорее всего, не распространяется на самодельное топливо, и, если оно будет произведено ненадлежащим образом, это может привести к повреждению вашего двигателя или, что еще хуже, к повреждению вашего собственного имущества и имущества поблизости.

Если ваша цель — помочь окружающей среде, лучше всего приобретать возобновляемое топливо у специализированных поставщиков.

Система дизельного двигателя

Несмотря на то, что существует множество применений дизельных двигателей, система в целом одинакова, поскольку большинство из них являются четырехтактными двигателями. Это означает, что мощность используется в четыре этапа (цикла хода), которые мы рассмотрим ниже.

Прежде чем что-либо произойдет в двигателе, топливо перекачивается из бака в двигатель. Топливо проходит через топливный фильтр, который удаляет любые частицы, которые могут повредить двигатель или заблокировать форсунки топливных форсунок, такие как дизельное топливо, грязь или в холодных условиях вощеное биодизельное топливо FAME, которое вызывает много проблем в холодную зиму, до такой степени, что 7-процентное содержание биодизеля в красном дизельном топливе, используемом в сельском хозяйстве, иногда сокращается нефтеперерабатывающими заводами, чтобы помочь фермерам

Ход 1

Такт впуска – соответствующее количество топлива поступает через систему впрыска топлива и смешивается с воздухом в поршнях, где они сжимаются.

Такт 2

Такт сжатия – впускной клапан закрывается и начинается сжатие, в результате чего образуется сжатый воздух и топливо.

Такт 4

Такт выпуска – отработавшие газы выбрасываются из выпускных клапанов через выпускной коллектор в турбинную (выпускную) сторону турбонагнетателя.

Турбокомпрессор

После такта выпуска любые оставшиеся пары топлива направляются в турбонагнетатель. Турбокомпрессор нагнетает воздух в цилиндр, что увеличивает содержание кислорода, что приводит к лучшему сгоранию. На самом деле, процесс турбонаддува может увеличить мощность дизельного автомобиля на 50 % при одновременном снижении расхода топлива двигателем примерно на 25 %.

Снижение выбросов в дизельных двигателях

С 2015 года дизельные двигатели должны соответствовать стандартам Евро 6, чтобы обеспечить минимальное воздействие на окружающую среду. Для этого в двигателях предусмотрено несколько систем:

Рециркуляция отработавших газов (EGR)

Система EGR предназначена для уменьшения выбросов загрязняющих веществ, особенно выбросов NOx, поступающих с выхлопными газами.

Катализатор окисления дизельного топлива (DOC)

Катализатор DOC окисляет несгоревшее топливо до CO2. Благодаря этой системе углеводороды, присутствующие в топливе, не выбрасываются из выхлопных газов.

Дизельный сажевый фильтр (DPF)

Дизельный сажевый фильтр снижает содержание твердых частиц (дыма) в выхлопных газах, обеспечивая чистоту выхлопных газов и оказывая минимальное воздействие на окружающую среду в соответствии со стандартами Евро-6.

Селективная каталитическая нейтрализация (SCR)

Если вы используете современный дизельный двигатель стандарта Евро 6, выхлопные газы направляются в систему SCR для удаления вредных выбросов с использованием жидкости для выхлопных газов (AUS 32, обычно называемой AdBlue ).

В системе SCR катализатор SCR смешивает выхлопные газы с жидкостью для дизельных двигателей AdBlue, в результате чего частицы NOx восстанавливаются до Nh4 (аммиака), а вода удаляется из выпускного клапана.

Поскольку жидкость для отработавших газов добавляется внутрь дизельной системы, важно использовать AdBlue, соответствующую спецификациям ISO 22241, чтобы не повредить двигатель нежелательными частицами.

Дизельные электрогенераторы

Электрогенераторы, работающие на дизельном топливе, имеют двигатель, аналогичный автомобильному, с той ключевой разницей, что двигатель подключен к генератору переменного тока, который вырабатывает электроэнергию.

Дизельные печи и котлы

Принцип работы котлов, работающих на дизельном топливе (газойле или товарном мазуте), отличается от дизельных двигателей – топливо распыляется под давлением, и искра сжигает топливо. Сгоревшее топливо нагревает воду в трубах, а оттуда нагретая вода проходит через систему центрального отопления, сохраняя тепло и обеспечивая горячую водопроводную воду.

Техническое обслуживание дизельных двигателей

Дизельные двигатели имеют долгую службу, если их правильно обслуживать. Чтобы продлить срок службы дизельного двигателя, требуется техническое обслуживание, а это означает регулярное обслуживание оборудования; замена моторных жидкостей и масел для дизельных двигателей, обеспечивающих смазку и охлаждение двигателя, а также использование высокоэффективного топлива.