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.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания: дизель, бензин


Несмотря на постоянно появляющуюся информацию об изобретении новых, современных, более экономичных и экологичных, видов силовых агрегатов, двигатель внутреннего сгорания еще долго не сдаст свои позиции основной «рабочей лошадки» мирового автопрома.  Вот уже более сотни лет именно двигатель внутреннего сгорания работает, приводя в движение миллионы как легковых, так и грузовых автомобилей по всему миру


Уникальное изобретение


Если задать в поисковик вопрос о том, кто является изобретателем ДВС, можно получить добрый десяток имен. Действительно, на заре автомобилестроение над созданием практичного мотора бились десятки пытливых умов. И не столь важно, кто оформил патент первым, а кто опоздал на пару месяцев. Главное – результат вышел на славу.


Компактный, простой в конструкции но в то же время обладающий хорошим КПД, ДВС оставил далеко позади остальных «конкурентов»  в праве именоваться двигателем прогресса нового столетия.


Что такое двигатель внутреннего сгорания


Предназначение любого теплового силового агрегата – превратить энергию топлива в полезную механическую работу. В ДВС сгорают жидкие или газообразные углеводороды: бензин, дизельное топливо или природный газ.  


Как это происходит? В специальных «отверстиях» в корпусе (цилиндрах) расположены поршни – металлические «стаканы». Днище детали ориентировано вверх, а снизу, через кривошипно-шатунный механизм, она соединена с коленвалом.


Герметичность достигается поршневыми кольцами, не допускающими проникновение газов между стенками цилиндра и поршнем.


Все двигатели внутреннего сгорания имеют одинаковые этапы работы:


  • впуска;


  • сжатия;


  • горение;


  • расширения;


  • выпуска.


Для того, чтобы разобраться в процессе, стоит рассмотреть  как работает бензиновый двигатель – самый распространенный в автомобилях.


Как работает бензиновый двигатель


Перемещение поршня в цилиндре ограничивается двумя крайними положениями – верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ).


Первый такт начинается с того, что при движении поршня вниз открывается впускной клапан, в который подается приготовленная карбюратором (вариант – в инжекторе) воздушно-бензиновая смесь.


Во время обратного хода  топливо сжимается, а когда снова начинается движение вниз, смесь зажигается высоковольтной искрой. Взрыв отталкивает поршень вниз, в результате чего проворачивается коленвал.  


Во время последнего такта отработавшиеся газы удаляются через открывшийся выпускной клапан.


Такой двигатель называют четырехтактных – по числу перемещений. Автомобильный двигатель работает непрерывно, поэтому содержит как минимум четыре цилиндра. Вспомогательные ходы в одних обеспечиваются рабочими тактами в других.  


Как открываются клапаны


Для обеспечения процесса важно точное открывание и закрывание впускных и выпускных клапанов. За эту работу отвечает газораспределительный механизм.


Через шкив ГРМ «синхронизирован» с  коленвалом, что позволяет открывать каналы в нужные такты (при определенном положении поршней).


При вращении кулачок распредвала давит на коромысло, которое открывает клапан. Когда кулачок проворачивается, отверстие закрывается с помощью пружины.


Особенности дизеля


Аналогичные такты имеет и дизельный двигатель, единственное различие которого в том, как работает воспламенение. Здесь топливо и воздух подаются отдельно. Именно последний при сжатии выделяет тепло, воспламеняющее горючее. 


Все для ремонта и обслуживаия бензиновых и дизельных двигателей ищитена страницах fortunaavto.com.ua!

Читайте также:
Взаимозаменяемость свечей зажигания: как подобрать правильно?
Какой фирмы ремни ГРМ лучше? Обзор
Белый дым из выхлопной трубы: основные причины
Шаровая опора: устройство, принцип работы
Кроссовер Kodiaq – первая семиместная Skoda

Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы — требования к двигателю внутреннего сгорания (ДВС)

  • Вы здесь: 
  • декабря /
  • воздух /
  • АНПМС /
  • дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы /
  • Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы — требования к двигателю внутреннего сгорания (ДВС)
  • Поправки к нормам выбросов для поршневых двигателей внутреннего сгорания (PDF)
  • Новое определение сельской Аляски (PDF)
  • Сводка дат и федеральных правил по стационарным двигателям внутреннего сгорания для сельских и городских районов Аляски как для крупных, так и для территориальных источников (PDF)

Стационарные двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (CI) для городских районов Аляски:

  • Владельцы и операторы стационарных двигателей CI с рабочим объемом менее 30 литров на цилиндр, подпадающих под действие стандарта New Source Performance Standard (NSPS), должны приобретать топливо, соответствующее требованиям. 40 CFR 80.510(b) для внедорожного дизельного топлива, для которого требуется максимальное содержание серы 15 частей на миллион.
  • Владельцы и операторы стационарных двигателей CI с рабочим объемом 30 литров на цилиндр или более должны начать использовать серы с содержанием серы 1000 частей на миллион с 1 июня 2012 года.

Городские районы Аляски должны следовать Стандартам производительности новых источников (NSPS) для стационарных двигателей, как это требуется для остальных 48 штатов, хотя некоторые положения были предоставлены отдаленным районам Аляски.

Стационарные двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (CI) для сельских районов Аляски:

В первоначальном NSPS EPA согласилось отложить введение требований по сере для дизельного топлива, предназначенного для стационарных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в отдаленных районах Аляски, недоступных для Федеральной системы автомобильных дорог помощи, до 1 декабря 2010 г. , с Стационарные двигатели CI 2011 модельного года и более поздние, работавшие в сельской местности Аляски до 1 декабря 2010 г. Модели 2011 г. и более поздних моделей должны были соответствовать требованиям по содержанию серы 15 ppm для дизельного топлива.

В первоначальных окончательных правилах EPA разрешил штату Аляска представить альтернативный план выполнения требований для коммунальных предприятий электроснабжения, расположенных в отдаленных районах Аляски, недоступных для FAHS. Штату Аляска было предоставлено продление для предоставления альтернативного плана. 31 октября 2008 г. штат Аляска подал запрос на внесение нескольких изменений в NSPS, касающихся двигателей, расположенных в отдаленных районах.

Штат Аляска потребовал:

  • разрешить применение требований владельца/оператора NSPS только к двигателям 2011 модельного года и позже;
  • сохранить крайний срок 1 декабря 2010 г. для перехода регулируемых двигателей на ULSD;
  • разрешает дальнейшее использование судовых дизельных двигателей с одноконтурной водяной рубашкой в ​​основных силовых установках;
  • снять ограничения на использование топлива, смешанного с отработанным смазочным маслом, которое не соответствует топливным требованиям 40 CFR, часть 60, подраздел III;
  • рассматривает требования к конструкции контроля выбросов, необходимые для соответствия новым стандартам выбросов NSPS в отношении усовершенствованной дополнительной обработки выбросов выхлопных газов.

EPA , признавая обстоятельства на удаленной Аляске, обнародовал несколько поправок для двигателей, используемых на удаленной Аляске для небольших объектов (местные источники).

Законодательство EPA :

  • освободило все двигатели до 2014 модельного года от требований по содержанию серы в дизельном топливе;
  • разрешил владельцам и операторам стационарных двигателей CI, расположенных в отдаленных районах Аляски, использовать двигатели, сертифицированные по стандартам судовых двигателей, а не по стандартам наземных внедорожных двигателей; и
  • сняты требования по использованию устройств доочистки NOx, в частности, СКВ, для двигателей, эксплуатируемых на удаленной Аляске;
  • сняты требования по использованию устройств доочистки БДМ до 2014 модельного года;
  • и допускала смешивание отработанного смазочного масла в объеме до 1,75% от общего количества топлива, при содержании серы в отработанном топливе менее 200 ppm и отработанном смазочном масле «on-spec», т. е. -Уровни спецификации и свойства 40 CFR 279.11.

↑

Указывает на внешний сайт.

Двигатели внутреннего сгорания | IFPEN

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля обычно состоит из нескольких камер сгорания . Каждая из них ограничена головкой блока цилиндров, цилиндром и поршнем.

Конструкция двигателя также основана на системе коленчатого вала позволяющая преобразовать возвратно-поступательное движение (движение поршня) во вращательное движение (вращение коленчатого вала).

Во время каждого цикла сгорание топливной смеси (воздушно-топливной смеси) в камере приводит к увеличению давления газа, приводящего в движение поршень и систему коленчатого вала. Поскольку коленчатый вал соединен с механическими компонентами трансмиссии (коробки передач, приводные валы и т. д.), его движение приводит в движение колеса автомобиля.

Коробка передач позволяет адаптировать скорость вращения колеса к скорости вращения двигателя.

Производительность двигателя зависит в первую очередь от количества энергии, вырабатываемой при сгорании, следовательно, от количества топливной смеси, присутствующей в камере сгорания. Таким образом, он напрямую связан с объемом камеры (единичный рабочий объем), количеством камер или цилиндров в двигателе (общий рабочий объем) и количеством впрыскиваемого топлива.
 

 

Почему «4-тактный»?

Термин относится к тому факту, что для преобразования химической энергии, содержащейся в топливе, в механическую энергию требуется 4 отдельных хода . Каждый ход соответствует половине оборота коленчатого вала (одно движение поршня вверх или вниз). Такты 1 и 4 предназначены для переноса газа (впуск свежего газа и выброс выхлопных газов), а такты 2 и 3 необходимы для подготовки к горению, за которым следует само горение и его преобразование в механическую энергию.

Для двигателя с искровым зажиганием и непрямым впрыском используются следующие 4 такта:
 

  • 1 st такт : Впуск (Заполнение цилиндра и опускание)
    топливно-воздушная смесь.
  • 2 nd  ход :  Сжатие
    Поршень снова поднимается, сжимая воздушно-топливную смесь. Образуется искра, воспламеняющая смесь.
  • 3 р-д такт :  Сгорание — расширение
    Этот такт соответствует развитию сгорания и расширению отработавших газов: поршень опускается и химическая энергия преобразуется в механическую.
  • 4 -й  ход : Выхлоп (Отработанные газы выводятся из цилиндра)
    Поршень снова поднимается и выталкивает отработавшие газы.

 

 

Для дизельного двигателя с воспламенением от сжатия и непосредственным впрыском , 4 такта работают одинаково, с двумя отличиями:
 

  • Чистый воздух всасывается и сжимается во время тактов 1 и 2 , затем топливо вводится непосредственно в цилиндр (путем впрыска) в конце сжатия.
  • Смесь воспламеняется самопроизвольно , без искры, из-за высокой температуры воздуха в результате его сжатия.

     

Цетановое число/октановое число

Цетановое число указывает на способность дизельного топлива к самовозгоранию.

Октановое число является показателем способности бензина сопротивляться самовозгоранию и избегать неконтролируемого сгорания из-за электрической искры (аномальное сгорание, детонация).

 

Что такое горение?

Теоретически для полного сгорания 1 г обычного топлива (бензина или дизельного топлива) требуется около 14,6 г воздуха. Эта идеальная смесь называется стехиометрической смесью.

Бензиновые двигатели с непрямым впрыском в основном работают на стехиометрической смеси . После подачи в двигатель однородной смеси воздуха и бензина горение (воспламенение смеси) инициируется искрой (искровым зажиганием). Горение вызывает распространение фронта пламени, проходящего через камеру.

Текущие бензиновые двигатели с непосредственным впрыском : воздух поступает через впуск, а топливо, как и в дизельном двигателе, поступает непосредственно в камеру сгорания, что позволяет более точно управлять впрыском. Вместо премикса воздух-топливо двигатель работает с так называемым послойным зарядом. Горение по-прежнему инициируется искрой (искровое зажигание).

Дизельные двигатели работают с избытком воздуха . Дизель впрыскивается под давлением в предварительно сжатую массу воздуха. Горение инициируется самовозгоранием (воспламенение от сжатия). Сгорание называют послойным или неоднородным, поскольку оно происходит как в богатой топливом (расположенной вблизи форсунки), так и в бедной топливом (ближе к стенке цилиндра) зоне.

 

Топливо 

В Европе используются бензиновые или дизельные двигатели с искровым зажиганием. Бензин и дизельное топливо являются двумя основными конечными продуктами, получаемыми в результате переработки сырой нефти, и их состав меняется в зависимости от требований к двигателю и, что более важно, экологических норм, связанных с качеством воздуха и сокращением выбросов парниковых газов.

 

Биотопливо можно смешивать непосредственно с бензином и дизельным топливом в различных пропорциях без необходимости адаптации двигателей, тем самым используя преимущества существующих распределительных сетей. Во Франции дизель B7, продаваемый на заправке, обычно содержит до 7% (по объему) биотоплива, а бензин E10 — до 10%.

Двигатель преобразует химическую энергию в механическую. КПД двигателя относится к соотношению между энергией, подводимой к двигателю (химическая энергия, содержащаяся в топливе), и вырабатываемой механической энергией . Важно оптимизировать эту эффективность, чтобы избежать потерь энергии, особенно в контексте устойчивого развития.

В оптимальных условиях эксплуатации современные бензиновые двигатели обеспечивают максимальный КПД около 36%, а дизельные двигатели — 42% .

Другими словами, в наиболее благоприятных условиях эксплуатации немногим более одной трети энергии, обеспечиваемой топливом, преобразуется в полезную энергию для движения транспортного средства, а оставшаяся часть теряется в виде тепла в атмосферу. Однако эти оптимальные условия соответствуют использованию двигателя с высоким крутящим моментом.

Максимальная мощность, которую должен обеспечить двигатель, определяется: 
 

  • весом автомобиля,
  • его максимальная скорость,
  • и его ходовые качества (преодоление инерции, связанной с массой, сопротивлением воздуха, разгонным потенциалом).

Обычно автомобили используются для коротких городских поездок, требующих низкого крутящего момента двигателя. В таких условиях КПД двигателя падает максимум до 15%.

В этой области ведутся серьезные исследования и разработки, направленные на повышение эффективности двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

В городах КПД двигателя падает максимум до 15%.

 

 

Очистка выхлопных газов

Этот этап заключается в преобразовании выхлопных газов между двигателем и выхлопной трубой для получения менее загрязняющих выбросов газов.

В настоящее время существует два основных решения для доочистки выбросов:
 

  • каталитический преобразователь , который в первую очередь преобразует CO, HC и NOx, а также позволяет уменьшить количество частиц сажи (растворимая органическая фракция, присутствующая на частицах ),
  • фильтр частиц , который накапливает частицы, а затем периодически (примерно каждые 500 км) сжигает их в идеально контролируемых условиях.

Внедрены другие технологии для дальнейшего улучшения очистки выбросов. К ним относятся ловушки оксида азота и селективное каталитическое восстановление или СКВ (с введением специального восстановителя, мочевины).

 

Снижение загрязнения у источника

Загрязнение обрабатывается у источника в камере сгорания. Возможны два пути:
 

  • оптимизация традиционных процессов сгорания за счет внедрения новых технологий (впрыск, турбонаддув и др. )
  • внедрение новых гомогенных режимов горения   <=(lien à mettre vers "Что такое Горение?"

Двигатели, работающие на природном газе, часто являются результатом преобразования существующих дизельных или бензиновых двигателей. Но также разрабатываются двигатели, специально предназначенные для природного газа.

 

Топливо на природном газе: NGV 

Это топливо хранится и используется в виде газа . Он распространяется на специализированных сервисных станциях или через компрессор, подключенный к сети в доме человека.

Как насчет биоГНВ?

В то время как NGV получают из ископаемых источников , биоNGV получают путем метанизации органических отходов : бытовых отходов, осадка водоочистных сооружений, сельскохозяйственной продукции и скошенной травы, отходов пищевой промышленности и общественного питания и т. д.

Меньше выбросов CO 2       

Эти специальные двигатели позволяют сократить выбросы CO 2 на 5–10 % по сравнению с дизельным двигателем .
Кроме того, выхлопные газы не содержат оксидов серы и содержат мало частиц.

Парк газомоторных автомобилей

Около 1 9 миллионов автомобилей на газомоторном топливе, т. е. 2% парка, в настоящее время находятся в эксплуатации по всему миру . Вообще говоря, топливный газ имеет наибольший успех в странах, где ресурсы природного газа и заправочные станции наиболее развиты. Не говоря уже о цене на заправке, которая является решающим фактором в выборе потребителей.

В мире лидирует Иран с более чем 3,5 миллионами автомобилей на природном газе, за ним следуют Китай и Пакистан. В Латинской Америке Аргентина и Бразилия занимают четвертое и пятое места. Европейская столица газомоторного топлива Италия занимает 7-е место в мире.

Проблема хранения и снабжения

У газомоторного топлива остается ряд практических недостатков. Танки тяжелые и громоздкие. Этот недостаток в сочетании с потерей мощности по сравнению с бензином может быть преодолен в будущем благодаря инновациям, которые в настоящее время разрабатываются.

Posted inДвигатель