Дизельный двигатель: устройство и схема работы

Положительные и отрицательные стороны дизельных двигателей

В конце 90-х годов прошлого века дизельные силовые установки устанавливались только в 15% транспортных средств. В то время они не составляли особую конкуренцию для бензиновых ДВС, т.к. не имели отличительных качеств и достоинств. Но к 2015 году такие двигатели заняли практически половину всего автомобильного рынка, что объяснялось выпуском мощных, надежных и экономичных агрегатов.

В настоящее время доля дизелей в международном автопроме немного снизилось, чему поспособствовал скандал с Volkswagen из-за ошибочной информации о вредных выбросах в атмосферу. Но дизельные двигатели продолжают пользоваться спросом, являясь востребованным решением для тех условий эксплуатации, где бензиновые аналоги не способны обеспечить нужную мощность при небольшом расходе топлива.

К положительным особенностям дизельных моторов относят следующие пункты:

1. Экономичный расход топлива. Процент экономии в сравнении с бензиновыми аналогами может достигать 40%. Это делает эксплуатацию авто более доступной и выгодной.
2. Большой эксплуатационный ресурс. Еще несколько десятилетий назад дизельные двигатели не выделялись долговечностью. Но современные выпуски без особых проблем накатывают по 500-600 тыс. пробега.
3. Простое конструктивное исполнение. Устройство моторов, которые работают на дизельном топливе, выглядит намного проще, чем бензиновых вариантов. Они не имеют сложной системы зажигания и других узлов, которые приводят к ряду проблем с автомобилем.
4. Водостойкость. Даже при воздействии повышенной влаги двигатель сохраняет свои эксплуатационные свойства.
5. Повышенный процент КПД. 36% затрачиваемого топлива превращается в полезную энергию. Для сравнения, КПД бензиновых двигателей не превышает 26%.
6. Минимальный риск возгорания.
7. Не менее важным преимуществом является невысокая стоимость дизельного топлива. Вместе небольшим потреблением этот фактор делает авто экономным.

Однако, кроме плюсов, у дизельных двигателей есть ряд недостатков. Среди них:

1. Высокие требования к качеству топливной смеси. Использование недостаточно хорошей солярки может привести к выходу из строя форсунок и другим проблемам.
2. Шумность агрегата. Дизельный мотор работает намного громче, чем бензиновый, а прогрев машины занимает много времени.
3. Дороговизна обслуживания. В случае выхода из строя мотора, его ремонт будет на 20-25% дороже в сравнении с бензиновым аналогом.
4. Стандартное дизельное топливо не подходит для эксплуатации на морозе, поэтому водителям приходится заправлять транспортное средство специальными холодостойкими составами.

Компановка двигателя

4-хтактные дизельные двигатели отличаются не только строением камеры сгорания, но и количеством цилиндров и их взаимным расположением. Понятно, что чем больше цилиндров, тем мощнее двигатель и тем он больше по размерам. Разные варианты компоновки позволяют уменьшить его габариты. В зависимости от расположения цилиндров двигатели могут быть:

1. Рядный.

Все цилиндры располагаются в ряд. Такая конструкция двигателей самая простая, детали к ним имеют несложную технологию производства.

2. V- образный двигатель.
Цилиндры в таком двигателе расставлены в форме буквы V, в двух плоскостях, двумя рядами под углом 600 или 900. Образовавшийся между ними угол – это угол развала. Плюсом такого двигателя является мощность. Его габариты могут быть уменьшены за счет смещения в развал других важных компонентов. Его длина меньше, а ширина больше. Но из-за сложности таких конструкций бывает непросто определить центр их тяжести.

3. Оппозитные двигатели (маркировка В).
Они относительно уравновешены, для уменьшения вибрации все элементы располагают симметрично. Их конструктивная особенность – центральное крепление вала на жестком блоке. Это так же влияет на степень вибрации. Угол развала составляет 1800.

4. Рядно-смещенные агрегаты (маркировки VR).
Данную компоновку отличает малый угол развала (150) V-образного двигателя в содружестве с рядным аналогом. Это позволяет уменьшить размеры продольного и поперечного агрегатов. Маркировка VR расшифровывается как V – образный, R — рядный.

5. W (или дубль V) — образный.
Самый сложный двигатель. Известен двумя видами компоновки.
1) Три ряда, угол развала большой.
2) Две компоновки VR. Они компактны, несмотря на большое количество цилиндров.

6. Радиальный (звездообразный) поршневой двигатель.
Имеет небольшой размер длины с плотным размещение нескольких штук цилиндров. Они располагаются вокруг коленчатого вала радиальными лучами с равными углами. Ее отличает от других наличие кривошипно-шатунного механизма. В данной конструкции один цилиндр выступает главным, остальные – прицепные – крепятся к первому по периферии. Недостаток: в состоянии покоя нижние цилиндры могут пострадать от протекания масла. Рекомендуют до начала запуска двигателя проверить, что в нижних цилиндрах масло отсутствует. В противном случае возможны гидроудар и поломка. Чтобы увеличить размер и мощность двигателя, достаточно удлинить коленчатый вал образованием нескольких рядов – звезд.

Ремонт дизельных моторов Мерседес, Опель, Пежо

В городском цикле мини-Мерседес, Смарт Фортво с 799-кубовым двигателем CDI, расходует около 4 л на 100 км (по сервисной книжке – 3,4 л на 100 км). В качестве трансмиссии используется 5-ступенчатый «робот» Softouch. Объем масла в двигателе – всего 3 литра. Удивительно, но такой «малыш» при корректном обслуживании, ходит около 200 тыс. км. Но экземпляр, прошедший капитальный ремонт, вряд ли набегает более 100 тыс. км. Хотя все зависит от того, делалась ли проточка, замена поршней, колец, ремонт турбины и т. д.

Смарт Фортво, так же как Опель Корса 1,3 CDTI и Пежо 207 HDi, страдает из-за сильных специфических и температурных нагрузок, высокого давления внутри цилиндров. Процесс усугубляется, если постоянно перегружать автомобиль.

Чтобы улучшить динамические характеристики, производители используют турбонагнетатели и увеличивают подачу воздуха. Вместе с этим растет объем сгораемого топлива, что негативно сказывается на ресурсе. Прибавьте сюда низкосортную солярку, интенсивную эксплуатацию и нарушения в проведении ТО – и ремонт не заставит себя долго ждать.

Патент

История изобретения началась — на основании собственных расчетов Дизель написал небольшую брошюру о принципе работы предлагаемого им двигателя и принес в патентное ведомство заявку на свою идею. Через год заявка была удовлетворена.

С патентом и брошюрой в руках Дизель принялся искать предприятие для реализации своих замыслов. Наиболее благоприятные условия предложило предприятие Машиненфабрик Аугсбург-Мюнхен, или сокращенно MAN.

Рудольф Дизель

Предприятие обязалось нести все расходы по реализации патента, да еще платить Дизелю чрезвычайно высокую зарплату, пока он проводит испытания, — 800 марок в месяц. MAN приобрел права на производство, но без права переуступать другим.

ТУРБОДИЗЕЛЬ

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув.

Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность.

Электронный тюнинг двигателя

Современные дизельные двигатели все чаще оснащаются электроникой. Датчики, которые следят за нагрузкой, контролируют количество подаваемого топлива и состав топливного заряда, подают сигналы на центральный блок управления, который подбирает наиболее эффективный и экономичный режим работы. При аккуратном влиянии на эту систему с помощью дополнительного оборудования можно повышать мощность мотора в определенных пределах – это называется чип-тюнинг. Сразу нужно отметить, что чип-тюнинг не всесилен, он может улучшить работу двигателя в пределах заложенного запаса прочности и частенько приводит к преждевременному износу систем.

Для повышения мощности дизельного двигателя могут использоваться специальные модули или блоки:
— блок, изменяющий импульсы управления форсунками;
— блок замещения режимов топливного насоса высокого давления (ТНВД);
— блок, изменяющий показания датчика давления топливного аккумулятора;
— модуль оптимизации режимов.

Первый вариант – наиболее известный среди любителей автотюнинга. Принцип работы такого блока заключается в том, что он блокирует кратковременные импульсы предварительного и последующего открытия иглы форсунки, что снижает расход топлива. Блок можно установить практически на любой модели, но его работа снижает ресурс мотора и сказывается на качестве сгорания топливного заряда.

Второй вариант можно использовать только на определенных моделях двигателей. Принцип действия этого блока заключается в том, что он подает сигнал с заниженными показателями давления в системе, что приводить к его повышению. В этом случае «страдает» ТНВД и форсунки, но мощность двигателя действительно увеличивается, а расход топлива уменьшается.

Третий вариант предусматривает подключение блока, который подает на ЭБУ сигнал о допустимо пониженном значении давления в топливном аккумуляторе. В результате давление автоматически повышается и по-новому определяется время и интенсивность впрыска топлива. При этом повышается мощность и экономится топливо, но снижается ресурс ТНВД и сажевого фильтра, на стенках цилиндра образуется нагар, двигатель начинает «дымиться».

Наиболее безопасным и эффективным является четвертый вариант. Модуль, подключаемый к системе питания, не подменяет нужными цифрами истинные значения рабочих параметров, а посылает сигнал на ЭБУ о необходимости изменения длительности впрыскивания топлива. В отличие от предыдущих блоков, данный модуль не приносит никакого вреда ни двигателю, ни ТНВД, так что ресурс систем и механизмов не уменьшится. Недостатком данного способа повышения мощности является его высокая стоимость, ограниченность в применении и сложность конструкции. Он не дает моментального эффекта – его действие можно почувствовать только через некоторое время.

Есть и другие способы, в том числе и использование оборудования, которое меняет истинное значение стехиометрических величин, но их применение может привести к серьезным проблемам с двигателем.

Одной из серьезных проблем, возникающих у дизельных двигателей — это так называемый «разнос двигателя». Это нештатный режим работы дизельного двигателя, при котором происходит неуправляемое повышение частоты вращения вала двигателя. Такой режим обычно наблюдается после запуска или при резком сбросе нагрузки. Основных причин разноса две: неисправность топливного насоса высокого давления и попадание большого количества моторного масла в камеру сгорания.

Главные эксплуатационные характеристики дизтоплива

Устойчивость к низким температурам — это основной параметр дизельного топлива, которым определяются условия его использования и особенности хранения.

Другим основным показателем качества ДТ является вышеупомянутое цетановое число. Чем выше его значение, тем увереннее можно судить о более продолжительном ресурсе ДВС. Двигатель равномерно работает, исключена детонация, повышена динамика машины.

По показателю температуры воспламенения определяется степень безопасности использования дизтоплива в ДВС. По фрикционному составу в ДТ определяется, полностью ли будет в цилиндрах сгорать смесь, уровень дымности и степень токсичности выхлопов.

От плотности ДТ зависит, насколько эффективной будет подача горючего по каналам топливной системы, его фильтрация и распыление в форсунках.

Содержание серы. Ее отсутствие в составе делает горючее слишком «пресным» — возникает нехватка в смазке элементов топливной аппаратуры. Однако повышенное содержание серы приводит к преждевременному появлению коррозии на деталях ДВС, быстрому накоплению нагара, повышенному уровню износа ТНВД.

В число основных характеристик ДТ, особенно в современных условиях, вошел показатель чистоты продукта. Это не только продление ресурса узлов и элементов транспортных средств, но и поддержание в норме экологии в местах промышленного производства.

Интеркуллер

Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.

После всасывания воздуха он проходит через радиатор, и в охлажденном состоянии попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой можно подробно ознакомиться со схемой работы интеркуллера.

Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.

Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

Мне нравится2Не нравится

Ремонт дизельных моторов Фольксваген

Немецкая компания использует для своих малолитражек несколько дизельных двигателей: 1,2, 1,4, 1,6 и 1,9 TDI. Их же можно встретить на Шкода Фабиа. Самый экономичный в линейке – 1,2 TDI: австрийский гонщик установил рекорд на Фабиа с таким мотором, проехав на одном баке порядка 2000 км, итоговый расход – 2,21 л на сотню.

Так чего ждать от дизельного 75-сильного мотора на 1,2 л? Он комплектуется сажевым фильтром, который из-за низкого качества нашего топлива, быстро забивается. Если самоочистка не срабатывает, включается аварийный режим – двигатель не развивает более 2000 оборотов в минуту. Приходится ехать в техцентр для замены или полного удаления фильтра. Если вы решитесь на удаление сажевого фильтра, нормы токсичности ухудшатся.

Общий ресурс 1,2 TDI зависит от стандартных параметров: качество топлива и масла, периодичность ТО, нагрузки. При правильной обкатке, эксплуатации и обслуживании мотор ходит 200 тысяч и даже больше. Перед каждой поездкой, особенно при минусовых температурах, желательно прогревать машину в течение 5–10 минут.

Перейдем к старшему «собрату» – 1,4 TDI. Это трехцилиндровый агрегат, и этим все сказано. Силы инерции не уравновешивают друг друга, из-за чего возникают вибрации. Где-то к 200–250 тыс. км появляются эксплуатационные дисбалансы. Из-за сильной вибронагруженности может выйти из строя коленчатый вал. Неприятные сюрпризы часто преподносят турбокомпрессор и клапан EGR. Дизельный двигатель Фольксваген чувствителен к качеству масла, поэтому нужно строго придерживаться заводского регламента.

Среди популярных дизельных малолитражек Фольксваген почетное место отводится Гольфу. В период с 2003-го по 2007-й модель комплектовалась двухлитровым турбированным дизелем с огромным списком слабых мест: ГБЦ, маслонасос, двухмассовый маховик, привод ГРМ.

Как показывает практика, компактные дизельные моторы Фольксваген требуют частой замены масла, которое быстро «стареет» из-за малого объема масляной системы, наличия парафина, примесей, смол в топливе. При солидном пробеге наблюдается повышенная дымность, что свидетельствует о неполном сгорании топлива.

Чтобы очистить камеру сгорания и газоотводящий тракт от сажи, рекомендуем использовать каталитическую добавку FuelEXx. Она увеличит скорость горения, что приводит к повышению температуры и процессу окисления. В итоге повысится КПД двигателя и нормализуется расход топлива. А благодаря повышению цетанового показателя, топливной аппаратуре станет легче «переваривать» отечественное топливо.

Присадке FuelEXx не под силу устранить износ с поверхностей трения, снизить шумность и нормализовать компрессию. Для этого используются методики безразборного ремонта – геомодификатор трения RVS-Master. Он восстанавливает и модифицирует рабочие поверхности. Прочность новообразованного слоя в 2 раза выше, чем у гальванопокрытий хромом.

Конструктивные особенности дизеля

Конструктивно основа дизеля не отличается от бензинового двигателя. Такой же блок цилиндров, поршневая группа, шатуны и головка блока с клапанами. Клапаны, в отличие от бензинового двигателя изготовлены из жаропрочной стали, более массивные, выдерживающие температурные и ударные нагрузки. Дизель по массе намного тяжелее и по габаритам больше бензинового двигателя. Разница в технологических принципах действия бензинового и дизельного двигателей вносит конструктивные различия в детали по массе, а также по габаритам. Принципиальные отличия, связанные моделью преобразования топлива и воздуха в топливовоздушную смесь с условиями воспламенения, характеризуют основу работы дизеля.

В отличие от бензинового двигателя, подача воздуха в цилиндры дизеля и дизельного топлива осуществляется раздельно:

• воздух, поступивший в цилиндр, под воздействием давления поршня сжимается, нагреваясь до высоких температур (600 — 900 градусов);
• в необходимый момент, по заданной программе или настройке топливного насоса высокого давления (ТНВД) из форсунки под давлением 180 атм происходит впрыск топлива, в результате которого смесь самовоспламеняется.

Главным в дизельном двигателе является смесеобразование в очень короткий промежуток времени.

Дизельные двигатели делятся на два класса по типу камеры сгорания:

• раздельная (форкамерная);
• неразделенная (непосредственный впрыск).

В настоящее время, большая часть легковых автомобилей оснащается дизелями с раздельной камерой сгорания. Использование раздельной камеры сгорания позволяет снизить скорость нарастания компрессии в цилиндрах, а это, в свою очередь, уменьшает шум и вибрацию двигателя. Раздельная камера сгорания представляет собой камеру, дополнительно оснащенную вихревой и являющейся промежуточным звеном между цилиндром и топливной системой. Благодаря работе вихревой камеры, в которой начинается воспламенение смеси и происходит снижение темпа нарастания компрессии.

На рисунках:

а) вихревая камера фирмы Перкинс (разделенная камера сгорания);

б) дельтовидная, применяемая на двигателях Д-245 (неразделенная камера сгорания);

в) тороидальная, применяемая на двигателях КамАЗ (неразделенная камера сгорания);

1 – вставка вихревой камеры;

2 – головка блока цилиндров;

3 – форсунка;

А – полость вихревой камеры;

Б – полость камеры в поршне.

Возможно, холодное отношение к дизелю потенциальных покупателей автомобилей связано с громким шумом его, напоминающего работу трактора, а также низкими скоростными показателями. Это было справедливо в то время, когда основу дизельных двигателей составляли ТНВД с плунжерными парами и впрыск осуществлялся непосредственно в камеру сгорания с применением механических узлов. Двигатели с непосредственным впрыском (нераздельной камерой сгорания) ещё существуют и наиболее часто встречаются на коммерческом дизельном транспорте. В нераздельной камере сгорания впрыск топлива происходит в надпоршневое пространство, а камера сгорания расположена в углублении поршня. Устаревшая технология непосредственного впрыска для двигателей с большим объемом в настоящее время актуальна, несмотря на применение двухступенчатой системы впрыска, управляемых электроникой ТНВД и форсунок, снижения шумов и получения стабильных высоких оборотов коленчатого вала.

На рисунке — неразделенная камера сгорания и свеча накаливания. В поршне предусмотрена канавка, в которой происходит горение смеси.

Мировой кризис

Крупнейшие машиностроительные компании Европы и Соединённых Штатов Америки стояли в очереди на приобретение лицензий по производству дизельных двигателей. Мировая пресса постоянно подогревала интерес к изобретению Рудольфа Дизеля, давая лестные характеристики преимуществам нового агрегата над другими силовыми установками.

Р. Дизель стал очень богат. Альфонс Буш, американский магнат по производству пива, предложил конструктору один миллион долларов за право производства двигателей в США. Но всё закончилось в одночасье.

В 1913 году грянул мировой кризис. Неумелое распределение финансовых потоков приводило к постепенному банкротству предприятий Дизеля.

Рудольф Дизель: биография будущего изобретателя

Перед отъездом Рудольф твёрдо пообещал родителям, что после окончания учёбы он вернётся домой, чтобы помогать отцу. Однако вслед за сыном через два года в Аугсбург переехали и его родители.

По прибытии племянника в Германию профессор Барнекель устраивает мальчика в реальное училище, которое Рудольф Дизель оканчивает как лучший ученик. После начального образования юное дарование в 1873 году поступает в Аугсбургскую политехническую школу, которую оканчивает через два с половиной года с наивысшими показателями. Следующим шагом молодого учёного становится поступление в Мюнхенскую Высшую техническую школу, которая была успешно окончена в 1880 году.

Мюнхенский технический университет в Баварии (Германия) до сих пор хранит в своём музее результаты выпускных экзаменов студента Рудольфа Дизеля, превзойти которые не может ни один студент за всю почти полуторавековую историю вуза.

Принцип работы

На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового – те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте.

В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.

Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре – отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля.

Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.

Дизельный двигатель: первый рабочий экземпляр

Помимо основной работы Рудольф Дизель проводил научные исследования по созданию эффективного теплового устройства, которое превращало бы тепловую энергию в механическую. В своих лабораторных экспериментах Рудольф изначально использовал аммиак как рабочее тело установки. В качестве топлива применялся порошок из каменного угля.

По теоретическим расчётам, двигатель Рудольфа Дизеля должен был работать от сжатия в рабочей камере тела, которое при соединении с топливом создавало бы критическую температуру для воспламенения.

Уже в ходе экспериментов было установлено, что опытные образцы дизельного двигателя имели небольшое преимущество над паровыми установками. Это вдохновляло изобретателя на дальнейшую работу и эксперименты.

В один из дней работа по созданию дизельного двигателя чуть не стала фатальной для его изобретателя. Взрыв машины едва не привёл к гибели Рудольфа Дизеля. Немецкий инженер был госпитализирован в одну из парижских клиник. Во время взрыва Рудольф получил повреждение глазного яблока. До конца жизни эта проблема сопровождала изобретателя.

Особенности, плюсы и минусы

Генератор электрического тока, работающий за счет сжигания дизельного горючего, работает по примерно той же принципиальной схеме, что и автомобильный или тракторный мотор. С той лишь разницей, что двигатель тут приводит в движение не колеса, а динамо-машину. Но может возникнуть вопрос, действительно ли дизельный генератор лучше, чем бензиновый, или нет. Ответить на этот вопрос в общем виде невозможно.

Сразу стоит сказать, что подобная техника изначально создавалась для военных и для экстренных, аварийных служб. Здесь и содержится часть ответа: дизель надежен и неприхотлив. Его можно смело использовать для частного дома, не опасаясь особо, что что-то поломается или сработает не так. Дизельные системы далеко опережают любой бензиновый аналог по КПД, а значит, и по эффективности использования топлива.

Это важно как по соображениям собственной безопасности, так и для окружающей среды

Так как дизельное топливо образует пары куда медленнее, чем бензин, вероятность пожара несколько уменьшается. Хотя это не означает, конечно, что хранить само горючее и пользоваться им можно произвольным образом.

Из отрицательных сторон можно назвать:

• повышенную чувствительность к низкокачественному топливу;

• заметную громкость работы (которую пока не удалось преодолеть инженерам);

• повышенную цену (по сравнению с бензиновыми электростанциями идентичной мощности);

• существенный износ, если нагрузка превышает 70% от номинальной мощности долгое время;

• невозможность использовать топливо, применяемое в большинстве автомобилей (горючее придется закупать и хранить отдельно).

Принцип действия дизельного двигателя

Принцип действия дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, которое попадает в камеру сгорания и смешивается с горячей воздушной массой. Рабочий процесс дизеля зависит исключительно от неоднородности ТВС (топливно-воздушной смеси). Подача ТВС в таком типе двигателя происходит раздельно.

Вначале подается воздух, который в процессе сжатия нагревается до высоких температур (около 800 градусов по Цельсию) , затем в камеру сгорания под высоким давлением (10-30 МПа) подается топливо, после чего происходит его самовоспламенение.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени 🙂 ) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку.

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями. 

Турбодизель

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы является турбонаддув двигателя. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала – “турбоямы”. Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором.

На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха – интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения “высотности” двигателя – в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности.

В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.

Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.

Двигатель ГАЗ 560

Русский «Штаер» появился на Горьковском автозаводе в 1998 году, когда австрийская компания продала лицензию россиянам. По испытаниям среди всех дизелей австрийский мотор оказался лучшим:

Готовый к установке подержанный мотор ГАЗ 560

• Был нетребователен к топливу;
• Хорошо запускался при минусовых температурах;
• Имел хорошую динамику и высокий КПД;
• Экономно расходовал солярку.

Первые экземпляры моторов собирались горьковчанами в основном из импортных деталей, поэтому и качество было отменным. Было запланировано производить 250 тыс. экземпляров в год с учетом, что продукция будет поставляться и на другие предприятия России.

Основное отличие ДВС ГАЗ 560 – моноблочная конструкция. Блок и головка блока цилиндров были неотделимые друг от друга и представляли собой единое целое. Преимущества такой конструкции:

• нет прокладки головки блока, и замена ее при перегреве не требуется;
• охлаждающая жидкость не попадает в масло, потому что прокладка не прогорает;

• головка блока не может ослабнуть, так как она является монолитной частью блока.

Следует отметить, что в теории всегда все лучше, чем на практике, а опытные образцы – это еще не показатель. В дальнейшем с российским «Штаейером» возникало немало проблем, и виной тому чисто российские факторы. Качество топлива порой оказывалось таким, что не выдерживал даже самый адаптированный российский дизель. А после того, как детали для мотора стали изготавливаться в России, моторы из строя стали выходить гораздо чаще.

Моноблочная конструкция не позволяет произвести ремонт блока цилиндров или головки блока:

• нельзя расточить блок под ремонтные размеры поршней;
• перегильзовать блок цилиндров;
• проблема возникает даже с прогоревшим клапаном.

Турбины ГАЗ 560 очень требовательны к качеству моторного масла. Поэтому у автовладельцев, которые привыкли лить в мотор любое масло, часто с турбиной возникали проблемы.

Так выглядит турбина двигателя ГАЗ 560

Технические характеристики ГАЗ 560

4-цилиндровый турбодизель ГАЗ 560 выпускался в нескольких модификациях:

• ГАЗ 560 мощностью 95 л. с.;
• ГАЗ 5601 с интеркулером мощностью 110 л. с.;
• ГАЗ 5601 с интеркулером и модернизированным блоком управления мощностью 125 л. с.

Самым распространенным на «Газели» стал 110-сильный мотор.

Процесс сборки двигателя для Газели

• Число цилиндров – четыре;
• Наличие турбонаддува – есть;
• Расположение цилиндров – в один ряд;
• Объем мотора – 2,1 л;
• Диаметр поршня – 85 мм;
• Ход поршня – 94 мм;
• Максимальные обороты – 4750;
• Степень сжатия – 20,5;
• Расход топлива – 11, 5 л на 100 км пробега.

Расход топлива может меняться в зависимости от нагрузки и условий эксплуатации. Следует отметить, у автомобилей марки «Соболь» он меньше. По отзывам на форумах, «Соболь» с «Штайером» на трассе может потреблять солярки 8 литров на 100 км пробега, что является просто отличным показателем.