История создания дизельного двигателя
Двигатели внутреннего сгорания бензинового типа постоянно модифицируются. Конструкторы добиваются улучшения эксплуатационных технических характеристик. Даже с новым прямым впрыском бензиновый ДВС выдает 30%!КПД, а дизельный ДВС без турбонаддвува выдает 40%!КПД, с турбонаддувом — около 50%!
Поэтому дизельные моторы становятся все более популярными и в Европе, и, вообще, по миру. Бензин дорожает чаще, чем дизтопливо. Все больше людей перед покупкой автомобиля оценивают, какой расход у этого авто. Основной существенный минус дизельных моторов — это большие габариты и большой вес. Поэтому они устанавливались только на грузовики.
Изготовление и обслуживание диз двигателя сложнее, потому что конструкция должна быть такой, чтобы все детали были сделаны с высокой точностью.
История создания
Дизельный двигатель, он же дизель — это поршневой двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива, распыляющегося сжатым и горячим воздухом. До конца 20 века такой тип ДВС устанавливался на корабли, тепловозы, автобусы, грузовые машины, трактора. С конца 20 века после успешных испытаний начал массово устанавливаться на легковые авто.
Название этого двигателя соответствует фамилии изобретателя Дизеля. Рудольф Дизель создал ДВС в 1897 году. Ему удалось создать устройство, где топливо возгорает от сжатия, а не от подачи искры.
По информации из википедии, в 1824 году Сади Карно придумал и сформулировал идею цикла Карно, суть которого заключалось возможности доводить топливо до температуры самовоспламенения резким сжатием.
Спустя 66 лет, Рудольф Дизель в 1890 году предложил реализовать эту идею на практике. 23 февраля 1892 года получил патент (разрешение) на свой двигатель, а в на следующий год выпустил брошюру по своего агрегату. Он запатентовал несколько вариантов.
Успешное испытание дизель-мотора удалось сделать только 28 января 1987 года (до этого попытки были неудачными). После этого Р.Дизель начал продавать лицензии на свое изобретение.
Хоть и КПД, и удобство использования нового двигателя было на высоко уровне по сравнению с паровыми агрегатами, новые дизель-устройства были большими по габаритам и тяжелыми (они были больше и тяжелее паровых машин тех времен).
Первоначальной задумкой было то, что топливом должна была быть каменноугольная пыль. Но после испытаний такого вида топлива, оказалось, что каменноугольная пыль очень быстро изнашивает детали двигателя из-за своих абразивных свойств и из-за золы, которая получалась в результате сгорания этой пыли.
Далее, в качестве топлива было использовалось растительное масло и легкие нефтепродукты. Именно на этих видах топлива, испытания ДВС Дизеля прошли успешно.
Инженер Экрой Стюард построил в 1896 году работающий двигатель — полудизель. В этой варианте конструкции ДВС было решено, чтобы воздух втягивался в цилиндр, после чего сжимался поршнем и нагнетался в конце такта сжатия в емкость, в которую распылялось топливо. Чтобы запустить такой мотор, емкость нагревалась лампой снаружи и после запуска двигатель работал сам. Экрой Стюард экспериментировал со сжатием топлива и воздуха в цилиндре. Он хотел исключить свечи зажигания.
Основное отличие бензиновых моторов от дизельных двигателей в системе питания.
Русские в изобретениях не отставали. Вне зависимости от успехов создания ДВС Дизелем, в 1989 году в Петербурге на Путиловском заводе инженер Густав Тринклер придумал и создал первый в мире бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления, то есть это был двигатель с форкамерой (форкамера — это предварительная камера сгорания, которая по объему составляет 30%!от общего объема камеры сгорания). Такой двигатель получил название «Тринклер-мотор».
Рекомендуем: Почему двигатель не держит обороты на холостом ходу?
После сравнения немецкого варианта Дизель-мотора и русского Тринклер-мотора, русский вариант оказался более эффективным. В Тринклер-моторе использовалась гидросистема для нагнетания и распыления топлива — это позволило отказаться от установки дополнительного воздушного компрессора и позволило увеличить число оборотов вала двигателя. В русском варианте в конструкции двигателя не устанавливался воздушный компрессор. Тепло подводилось медленно и дольше, по сравнению с немецким мотором Рудольфа Дизеля. Тринклер-мотор был проще и эффективнее. Но, теми, у кого были лицензии на Дизель-двигатели Рудольфа и Нобелями были вставлены «палки в колеса», чтобы остановить распространение конкурентного варианта мотора. В 1902 году работы по созданию Тринклер-мотора были остановлены.
В 1989 году Эммануил Нобель получил лицензию на двигатель Рудольфа Дизеля. Двигатель был доработан и теперь он мог работать на нефти, а не на керосине. В 1899 году Механический , расположенный в Петербурге, начал массовый выпуск таких моторов. В 1900 году в Париже на Всемирной выставке дизельный ДВС получил ГРАН-ПРИ. Перед Всемирной выставкой в Париже, появилась новость, что Нобелевский завод в Петербурге выпускает ДВС, которые работают на сырой нефти. Такой ДВС в Европе начали называть «Русский дизель». Русский инженер по фамилии Аршаулов первым сконструировал и внедрил в систему топливный насос высокого давления (ТНВД). Приводом для ТНВД служил сжимаемый поршнем воздух. ТНВД работал с бескомпрессроной форсункой.
В 20-е годы ХХ века, Роберт Бош доработал встроенный ТНВД. Это устройство используется и в наши дни. Бош также усовершенствовал бескомпрессорную форсунку.
С 50-60 годов 20 века дизельный моторы успешно устанавливаются на грузовые машины и автофургоны.
С 70-х годов из-за удорожания бензинового топлива, на дизельные моторы стали обращать внимание производители легковых автомобилей.
В настоящее время, почти каждая марка авто имеет модификацию с дизельным аппаратом под своим капотом.
Заправка и сервис
Каждый владелец дизельного автомобиля должен тщательно выбрать заправочную станцию. Дело касается не только известности бренда, но и качестве дизтоплива. Эти два параметра совпадают далеко не всегда. Проверить топливо можно самостоятельно с учетом советов профессионалов. Для этого используются нехитрые тесты. Недопустимо замерзание или помутнение солярки – она должна сохранять чистоту вне зависимости от условий. Среди рекомендаций по сервису необходимо отметить:
Если автовладелец использует неправильное масло, после пробега 10-20 тыс. км мотор может отказать. Особое внимание следует уделить покупке фильтров – они должны отличаться непревзойденным качеством и быть оригинальными. Регулярная диагностика авто позволит вовремя обнаружить неполадки ТНВД и избежать дорогостоящего ремонта.
То же касается и головки блока. При обнаружении поломок или проблем ремонт дизель-мотора следует выполнять безотлагательно, чтобы не произошел износ других важнейших деталей. Обращаться за обслуживанием и ремонтом следует в проверенный сервис-центр с персоналом, хорошо разбирающемся в дизельных системах. Чаще всего отказывают следующие детали:
Следовательно, их необходимо контролировать и проверять в первую очередь. Поломка любой из перечисленных деталей может вызывать полный отказ силового дизельного мотора.
Устройство топливной системы
История создания дизельного двигателя началась в XIX веке. Именно тогда инженер Рудольф Дизель создал агрегат с воспламенением от сжатия. Первый дизельный двигатель работал на обычном керосине.
Ученые использовали различные виды топлива, для получения лучших результатов. Мотор работал на пальмовом и рапсовом масле, на сырой нефти, позже стали использовать мазут и солярку.
ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО
Однако система вспрыска была несовершенна, что не позволяло применять дизельный ДВС на авто, которые работали на больших оборотах. Мощность первого дизельного двигателя была не очень высокой, но постепенно проблема была решена.
Первые машины с дизелем появились только в 20 гг. XX ст. Это были грузовики и общественный транспорт. Еще через 15 лет появились первые легковые, но они не были широко распространены. История дизельного двигателя начала меняться только с 70 –х гг. В это время как раз и появился компактный ДВС.
Эксплуатационные требования
Среди минусов дизель-двигателей необходимо выделить повышенную требовательность к топливным носителям. Чаще всего владельцы таких авто жалуются над сложностями топливной системы. Особенно обостряются проблемы с наступлением морозов.
Обусловлены они наличием в составе дизтоплива парафина. Это инертное вещество даже в теплое время года отличается густой кондицией. А под воздействием минусовых температур образуются так называемые парафиновые нити, застревающие в фильтрах. Также они мешают работе топливных форсунок. Это и является причиной отказа систему пуска дизель-мотора в морозные дни. Заводятся они с трудом и отнимают много времени.
Чтобы избежать поломки ДВС дизельного типа, необходимо придерживаться рекомендаций, прописанных производителем транспортного средства. Кроме качества солярки, нужно следить за моторным маслом. Менять его нужно максимально часто. А выбирать марку следует в соответствии с рекомендациями производителя.
Особой чувствительностью к смазке отличаются турбины, которыми сегодня оснащают дизельные модели. Профессионалы считают, что для продления эксплуатационного срока автотранспортного средства лучше выбирать японские ТНВД. Также нельзя глушить ДВС в течение нескольких минут до полного остывания турбины.
Топливную аппаратуру владельцы дизель-моделей должны контролировать регулярно, ей нужен своевременный уход. Даже незначительное повреждение одного из элементов топливной системы может потребовать дорогостоящий ремонт. Регулярно нужно менять топливные фильтры и следить за их состоянием. Отдельно придется следить за отстойником и регулярно сливать жидкость. Все это поможет избежать отказа системы и лишних трат на ремонтные работы.
Агрессивной езды дизельные двигатели не любят. Передачи следует включать плавно, без резких скачков. Бережное отношение продлит эксплуатационный срок мотора и сохранит дорогостоящие детали топливной системы в рабочем состоянии.
Принцип работы дизельного мотора
Основная особенность дизельного ДВС в том, что он воспламенение топливно-воздушной смеси в камерах сгорания происходит за счет сжатия и нагрева. Распыление диз топлива осуществляется через форсунки.
Подача солярки осуществляется только в момент, при котором воздух максимально сжат и имеет максимальную температуру.
Когда воздух горячий, дизельное топливо легко воспламеняется. Перед попаданием топлива в камеры сгорания цилиндров ДВС, оно проходит очищающие фильтры, которые очищают от механических примесей, которые быстро нанесли бы ущерб всему устройству.
Порядок работы дизельной системы:
- Воздух подается через впускной клапан при движении поршня вниз.
- Далее поршень поднимается вверх и сжимает воздух в 20 раз. Давление в этот момент составляет 40 килограмм на 1 сантиметр. Температура воздуха в этот момент достигает 500 градусов по Цельсию.
- Когда воздух сжат и нагрет, форсунки этого цилиндра впрыскивают и распыляют топливо. За счет очень сильно нагретого воздуха дизтопливо воспламеняется. Такой способ работы исключает присутствие в системе свечей зажигания. Также в дизельных агрегатах отсутствует система зажигания.
Процесс самовоспламенения солярки с воздухом от свечи накаливания.Также, в устройстве нет дроссельной заслонки, благодаря чему обеспечивается большой крутящий момент. Но, число оборотов в это время находится на низком уровне.За один цикл работы дизеля форсунки могут подавать топливо несколько раз.
- При воспламенении горючей смеси, взрывная волна толкает поршень вниз. Поршень, который соединен с коленвалом посредством шатуна и вращает коленвал.
- Далее, от нижней мертвой точки (НМТ) поршень движется вверх и выталкивает отработанные газы через выпускные клапана.
Такой процесс в работе двигателя называют циклом.
Особенности дизель-моторов
Отличительной особенностью дизельных двигателей является отсутствие свечей зажигания. Возгорание происходит путем всасывания/сжатия воздуха после впрыскивания в камеру дизельного топлива. Этим и обусловлена прекрасная работа данных агрегатов при низких оборотах.
Однако подобная топливная система считается наиболее дорогой и сложной. При этом она требует пристального внимания автовладельца. Особенно важным элементом считается топливная форсунка. Именно она отвечает за высокоточное распределение горючего. На форсунку происходит воздействие высоких температур и внутрицилиндрового давления. Следовательно, она нуждается в помощи для более качественного выполнения своих функций. Для этого дополнительно используются:
В последних происходит закручивание поступающих воздушных масс. Это улучшает и ускоряет процесс зажигания. Подавляющее большинство современных дизель-моторов комплектуется свечами накаливания. При низких температурах дизтопливо сильно охлаждается. А свечи, работающие на электричестве, обеспечивают прогрев топливной массы. Это способствует более быстрому и легкому запуску двигателя.
Неисправности и диагностика ТНВД
Топливный насос можно назвать «сердцем» агрегата. Благодаря ему происходит поступление горючего в камеры. Основные неисправности связаны с плохим качеством горючего, а также использованием старого масла.
Темный дым из выхлопной трубы
Это говорит о том, что в цилиндрах плохое смесеобразование, которое связано с поздним вспрыском. Дополнительно следует обследовать форсунки и зазоры в клапанах.
