Не разогретый дизельный двигатель

Сообщества › Diesel Power (Дизельные ДВС) › Блог › Разрушители легенд. Смесеобразование и сгорание в дизельном двигателе. Часть №2. Турбулизация.

В первой части мы закончили тем, что из-за врождённых проблем со смесеобразованием литровая МАКСИМАЛЬНАЯ мощность дизеля заметно уступает бензинке. Естественно разработчики не хотели с этим мириться и, пытаясь улучшить смесеобразование, нарожали довольно большое количество разнообразных вариантов типов дизельных двигателей. Не знаю как так получается, но 100 лет назад в гараже на коленке средней руки инженер мог выпилить напильником двигатель с нуля, да не один, а с десяток разных конструкций, проверить мощность, расход, ресурс, тепловыделение… а сегодня целые корпорации выдают за свои чужие идеи столетней давности…
Ну не будем о грустном.

Я не буду делать экскурс в историю и описывать все конструкции дизельных двигателей — их было слишком много.
На сегодняшний день в строю осталась только версия дизеля с объёмным смесеобразованием и с камерой сгорания в поршне. Но даже такой конструкции реализаций слишком много:

Реально же наиболее массово производится вариант б).

Почему же все остальные варианты медленно отмирают?

Потому что конструкция б) обеспечивает МАКСИМАЛЬНУЮ ТУРБУЛИЗАЦИЮ(перемешивание) воздушного заряда при МИНИМУМЕ ЗАТРАТ на этот процесс, обеспечивая в итоге МАКСИМАЛЬНО возможную литровую мощность для дизеля:

Форму камеры сгорания в поршне оптимизируют для формирования МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ тороидального вихря, который образуется в поршне при сжатии воздуха в ходе подъёма поршня в ВМТ. Непосредственно в ВМТ практически ВЕСЬ воздух вращается в камере сгорания:

На подходе к ВМТ и начинается впрыск топлива. Направление воздушного потока противоположно направлению факела топлива — потому скорость топлива относительно воздуха максимальна и топливные капли ускоренно прогреваются и испаряются.

Но тороидальный вихрь гоняет воздух по кругу. Если время впрыска топлива больше времени оборота воздушного вихря — то часть топлива будет впрыскиваться в зону с уже выработанным кислородом, а это очень плохо.

Угол конусности при цилиндрической форме соплового отверстия распылителя составляет 15—20°.
Топливо, впрыснутое в камеру сгорания в виде факелов, распределяется в воздушном заряде неравномерно, так как число факелов, определяемое конструкцией распылителя, ограничено.

Даже если у распылителя 6 отверстий — то 6*20=120градусов.
360-120=240градусов
ДВЕ ТРЕТИ воздуха в камере сгорания располагается вне зоны доступности топливных факелов.
Пусть даже половина. Это очень большой недостаток.
Опять натыкаемся на родовое проклятие дизеля. При наличии В СРЕДНЕМ большого количества избыточного кислорода в камере сгорания — непосредственно в ФАКЕЛЕ сгорающего топлива кислорода катастрофически не хватает.
Разработать эффективный распылитель с сектором равномерного распыла в 360 градусов так и не получилось.
И потому проблему попытались уменьшать следующей хитростью:

Впускной клапан выполнили такой конструкции, что воздух при его прохождении отбрасывается в одну сторону и потому начинает вращаться в цилиндре:

Хотя осевое вращение воздуха в цилиндре замедляется и в процессе наполнения цилиндра и в процессе сжатия — но даже после упихивания всего воздуха в камеру сгорания получившийся тороидальный вихрь вращается и в осевой плоскости тоже. Потому воздух в нём движется по спирали. Потому и топливный факел будет напоминать спираль — впрыск можно продлить в два-три раза прежде чем отработанный воздух одного факела начнёт поступать в зону впрыска соседнего факела:

Правда при такой конструкции впускного клапана заметно снижается наполнение цилиндра. Потому появились варианты закручивания воздуха в цилиндре за счёт формы впускных каналов:

Посмотреть как происходит осевое завихрение можно в этом ролике после 70-ой секунды:

К сожалению, в этом ролике тороидального завихрения практически не наблюдается. А ведь именно оно намного сильнее и важнее для двигателя, чем осевое. Очередная полуправда-полуложь.
Если мне попадётся видеоролик, показывающий как на самом деле завихряется воздух в цилиндре прямовпрыскового дизеля — обязательно выложу именно его.
.
.
.
.
Ну и напоследок пара слов про аналогичную систему на нашем любимом ZD30. Чтобы, так сказать, от теории перейти к практике. Кусок из букваря по ZD30DDTI:

Вот читаю я все эти умные современные книжки и не сходится у меня в голове «дебет и кредит».
Либо их специально пишут так, «чтоб никто не догадался» как оно на самом деле фунциклирует, либо пишущий сам мало понимает в том, чего он описывает…

Читайте также:  Самый мощный асинхронный двигатель

На холостом ходу и малых нагрузках цикловая подача топлива настолько мала, что никакие осевые завихрители нафиг не нужны — воздуха полно, а топлива впрыскивается мизер — потому всё топливо замечательно сгорит и так.
Единственно что приходит в голову — при перекрытии одного канала в цилиндр будет поступать намного меньший объём свежего воздуха. Если ещё и горячих выхлопных газов на впуск через ЕГР набурындить побольше — то и совсем замечательно будет. Воздух горячий — его плотность мала. Топливо-воздушная смесь загораться будет быстрее, а сгорать медленнее… Окислов азота образуется меньше, а сажи больше. Но именно на холостом ходу заслонка тангенциального канала и не закрывается никогда, судя по документации… Короче тёмный лес. На тех оборотах, на которых заслонка завихрителя реально закрывается, двигатель ZD30 практически и не работает никогда. Особенно если авто с АКПП. На фактические характеристики двигателя влияние заслонки настолько мало, что никто из заглушивших ЕГР и ампутировавших заслонку тангенциального канала никакой разницы так и не заметил.

Завихрители нужны при больших цикловых, когда кислород воздуха почти весь выгорает и только повышенная турбулентность помогает соединить топливо с окислителем! Потому на нормально спроектированных дизелях заслонка тангециального канала ЗАКРЫТА на ХХ и ОТКРЫВАЕТСЯ шаговым двигателем — постепенно по мере повышения нагрузки и оборотов двигателя — вплоть до 2700 оборотов. При том, что завихрение нужно именно на высоких нагрузках — более важно обеспечить максимальное наполнение цилиндра свежим воздухом. Вот здесь хорошо описано как на самом деле должна работать вихревая заслонка — dieselok.md/about/articles/inlet-flaps-off/
ZD30 и в этом вопросе — упрощенная дешевка. Вопрос у меня лично только один — нахрена вообще делать узел, если нормальное его функционирование и не планируется?!

Забавно, но на самых последних разработках CR-дизельных двигателей нет ни всех этих завихрителей, ни облегчённых поршней, ни 4 клапанов на цилиндр… Смешно, но преподносится это как очередной прогресс и инновации.

Дурят нашего брата по полной.

Я же для демонстрации откровенного отсутствия осевого завихрения на ZD30 приведу фотографии разрушенного поршня от ZD30:

Вот ещё более наглядное «пособие» по РЕАЛЬНОМУ впрыску на дизелях:

На этом поршне замечательно видны следы побежалости(перегрева) от форсуночных факелов.
Эти следы абсолютно симметричны и буквально вопиют о двух явных фактах:
1). Никакого выраженного осевого вихря при работе прямовпрыскового дизеля с нагрузкой нет и в помине.
2). Впрыск топлива в современных дизелях затянут настолько, что значительная часть топлива фигачит не в камеру сгорания в поршне(как это должно быть и и как утверждается везде), а и на кромку камеры сгорания в поршне(перегревая некоторые её участки), а и на огневое днище поршня, а и на стенки цилиндра… Всё это безобразие никак не освещено литературой, но именно из-за этого и происходит перегрев и разрушение поршневой прямовпрысковых дизелей при мало-мальски серьёзных нагрузках. Но это тема следующих статей.

Источник

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Слабые стороны дизельных моторов: частые неполадки происходят именно в этих местах

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Приобретение автомобиля с дизельным двигателем – это взвешенный выбор, который приносит реальную выгоду. Однако что же делает дизельные двигатели более дорогими в ремонте и потенциально более аварийными? Такие моторы способны наматывать огромный километраж без каких-либо поломок, но они также часто выходят из строя. Что ломается в дизелях, какие поломки характерны для этих моторов?

Система впрыска

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

В отличие от бензиновых двигателей, система впрыска дизельного агрегата подвергается более высоким нагрузкам и отличается высокой точностью. Поэтому такой мотор работает в более сложных технических условиях. В современном двигателе выполняется несколько впрысков топлива за один рабочий цикл. Следовательно, инжекторы должны быть выполнены с высочайшей точностью и работать в соответствии с технологическим регламентом, чтобы двигатель достиг желаемых параметров. Любые неисправности в системе впрыска отражаются на состоянии других компонентов двигателя.

Зачастую владельцы автомобиля самостоятельно провоцируют появление неисправностей. Наиболее распространенная причина – использование топлива низкого качества. Поломки провоцируют не крупные частицы загрязнения (они оседают в фильтре), а мельчайшие, которые проходят через систему фильтрации, повреждают инжектор. Чрезвычайно важно в автомобиле с дизельным двигателем регулярно менять фильтры. Рекомендуется это делать минимум один раз в год, независимо от пробега.

Стоимость восстановления форсунок зависит от типа и производителя. Если есть ремкомплекты, ремонт обойдется дешевле, если нет – прийдется купить новые форсунки. Цены на них сильно отличаются, но замена обойдется дороже, чем ремонт.

Читайте также:  Новый двигатель из казахстана

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Система впрыска – это не только сами форсунки, но и насос высокого давления. Он также подвержен разрушающему воздействию загрязнения. Кроме того агрегат является источником мельчайших частиц сторонних веществ и материалов (продуктов износа) в инжектор. Поэтому часто бывает так, что неисправность насоса влечет поломку инжекторов. Их замена также стоит дорого.

Чтобы избежать непредвиденных поломок и дорогостоящего ремонта, перед покупкой автомобиля с дизельным двигателем следует провести его диагностику. Это сэкономит время и деньги, обеспечит длительную эксплуатацию транспортного средства без неисправностей и простоев, связанных с ними.

Турбонаддув

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Турбокомпрессор – это обязательный элемент современного дизельного двигателя. Он в значительной степени отвечает за мощность, генерируемую двигателем, поэтому любой сбой в его работе связан с серьезным падением производительности. Решается проблема с помощью ремонта. Турбонаддув не причиняет много хлопот, но его восстановление стоит денег.

Турбокомпрессор меняется или ремонтируется. Второй вариант вызывает у владельцев автомобилей и экспертов споры — дело в том, что теоретически при восстановлении агрегата невозможно восстановить изначальную балансировку, правильно установить крыльчатку. Но фактически, это выполняется мастерами автосервисов. Правда, гарантию длительной эксплуатации с прежними техническими характеристиками никто не даст.

Существует много причин, приводящих к поломке турбокомпрессора, но часто виноват сам владелец автомобиля. Наибольшим кощунством является динамичный старт на холодном двигателе и редкая замена масла. Неверно, что самое главное — охлаждать турбокомпрессор после вождения. Это стоит делать после длительной езды на высокой скорости.

Сам процесс предельно прост – автомобиль остается на стоянке, заправке, обочине дороги, водитель идет по своим делам. Тут наиболее важен прогрев, так как технический потенциал турбокомпрессора используется на 100% без ущерба самому агрегату только при хорошо прогретом масле.

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Перед ремонтом или заменой турбокомпрессора следует провести комплексную диагностику, выявить причины поломки. Рекомендуется заменить промежуточный охладитель на турбонагнетатель вместе с маслопроводящими магистралями. При смене смазки следует промыть систему.

Также стоит сопоставить стоимость ремонта с покупкой нового турбокомпрессора. Восстановление включает цену комплектующих (это не маленькие цифры) и плату за их установку (от 50 до 100% от цены запчастей). Затраты также связаны с потерей времени на восстановление, отсутствием гарантии возвращения начальных характеристик агрегата. Установка нового турбокомпрессора обеспечивает значительную экономию.

Сажевые фильтры

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Для снижения уровня выбросов в атмосферу твердых частиц на автомобили с дизельными моторами устанавливают сажевые фильтры. Они задерживают абразивные частицы, содержащиеся в отработанных газах.

Теоретически этот элемент должен выдерживать от 200 000 до 300 000 км пробега, но практически его ресурс значительно меньше. Сокращается он при езде по городу на короткие дистанции. В таком режиме абразивные частицы не сгорают, а оседают, снижая технические характеристики силового агрегата.

Если сажевый фильтр оборудован системой самоочистки, то для удаления накопившейся сажи водителю нужно просто набрать скорость и проехать в таком режиме определенное расстояние. Это обеспечит сгорание собравшейся сажи. Второй вариант очистки – промывка сажевого фильтра специальными составами.

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

О том, что элемент засорился, свидетельствует падение динамики, плавающие холостые обороты, увеличение расхода топлива. Так, решение экологических проблем полностью легло на плечи владельцев авто, а производители сажевых фильтров и средств для их промывки получают прибыль.

Двухмассовый маховик

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Еще один «монстр» современных дизельных двигателей, хотя он долгое время использовался в бензиновых агрегатах, особенно в мощных или турбированных модификациях.

Двухмассовый маховик – почти обязательный элемент современных дизелей с системой впрыска Common Rail. Но он не устанавливается на маломощные версии двигателей с простой конструкцией. Они также редко комплектуются автоматической коробкой передач и гидротрансформатором, хотя ситуация медленно меняется.

Двухмассовый маховик используется в качестве элемента сцепления эксплуатации, он устойчив к физическим повреждениям. Этот элемент возможно уничтожить за один день, но только при эксплуатации на неисправной технике. Но есть одно слабое место двухмассового маховика – это чиптюнинг. Он вреден для этого элемента.

Также ускоряют износ сбои в работе двигателя, неисправности сцепления и подвески. Но эти факторы не оказывают критического влияния на состояние двухмассового маховика. Нагрузка значительно увеличивается при движении по бездорожью и во время буксировки прицепов. Чем чаще используется сцепление, тем больше износ. Поэтому в городских условиях элемент проходит в среднем 50 000 км, а при движении по трассам сможет выдержать 200 000 км.

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Стоимость двухмассовых маховиков зависит от модели автомобиля, модификации силового агрегата, но она сравнительно невысока. Но вместе с покупкой запчасти водитель заплатит за ее установку и замену сцепления. Результат – достаточно дорогостоящий ремонт.

Читайте также:  Ремонт автомобилей официальные сайт

Двухмассовые маховики восстанавливаются, хотя теоретически это невозможно. На работы в среднем дается гарантия 6, реже 12 месяцев. Можно заменить этот элемент сцеплением с другими демпферными конструкциями, но пока это решение рационально только для маломощных дизельных моторов с простым конструктивным устройством.

Привод ГРМ и оборудование двигателя

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Вибрация и крутящий момент определяют срок эксплуатации привода ГРМ. Для снижения влияния на эксплуатационный ресурс этих факторов применяется сложная система натяжителей, демпферные элементы подвижных соединений силового агрегата.

На современных моторах используются легкие, тонкие цепи. Они подвергаются огромным нагрузкам, из-за чего растягиваются, что негативно сказывается на работе двигателя. При этом в ряде случаев к такому дефекту приводит износ натяжителей, нехватка смазочного материала. Именно это и приводит к растяжению цепи.

Отчасти в подобной неисправности виноват сам водитель. Движение по городу на короткие расстояния изнашивает цепной привод ГРМ. Следует помнить, что в холодном двигателе цепь слегка ослаблена, а натяжители работают правильно только когда прогреты. Поэтому следует избегать динамичной езды в течение нескольких минут после запуска двигателя.

Перед тем, как трогаться, стоит подождать не менее минуты, чтобы прогреть двигатель.

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Стоимость смены цепи и взаимодействующих с ней элементов варьируется. Сумма зависит не только от типа двигателя, но и от расположения привода. В двигателях большой мощности, и особенно в системах вилочных погрузчиков, множество элементов (даже устанавливается несколько цепей), поэтому цена растет вместе с характеристиками силового агрегата.

В некоторых двигателях доступ к оборудованию настолько затруднен, что только стоимость обслуживания заставит удивиться, не говоря уже о ремонте. Есть также агрегаты, которые в результате неправильной эксплуатации привода ГРМ получают критические повреждения, и их ремонт требует внушительных вложений.

Несколько дешевле обойдется замена шкива генератора, коленвала. Чтобы избежать дорогостоящего ремонта, следует выполнять полную замену комплектующих каждые 100 000 км пробега. Для обеспечения эксплуатации оборудования без проблем рекомендуется устанавливать оригинальные комплектующие одного производителя.

Клапан EGR и датчики

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Клапан рециркуляции отработанных газов – еще один элемент, который увеличивает расходы владельца автомобиля с дизельным двигателем. В старых моделях комплектующая очень проста с точки зрения конструктивного устройства, поэтому ее замена стоит дешево. Некоторые просто демонтируют эти клапаны. Но в современных двигателях они чрезвычайно сложны, громоздки, управляются электроникой и стоят дорого.

От водителя практически не зависит срок эксплуатации этого элемента. Клапаны изнашиваются из-за накопления углеродистых отложений, к чему приводит движения с непрогретым двигателем. Эти элементы не ремонтируются, а очистка не очень помогает в восстановлении работоспособности. Регенерированные клапаны уже не способны выполнять свои функции на прежнем уровне.

Помимо EGR, есть и другие датчики, отвечающие за работу двигателя, и их гораздо больше, чем в бензиновых аналогах. Речь идет о многочисленных датчиках, регулирующих процесс наддува, очистки выхлопных газов, подачи топлива, прогрева двигателя. При выходе из строя они только меняются на новые, а цена этих элементов находится на среднем уровне.

Клапаны впускной системы

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

В двигателях с переменной длиной впускных каналов используются контрольные демпферы. Их эксплуатационный ресурс в среднем составляет 200 000–300 000 км. После выработки ресурса выполняется замена элементов. Конструктивные особенности обуславливают демонтаж всего впускного коллектора с последующей установкой нового.

Закрылки, как и в случае с клапаном рециркуляции отработавших газов, изнашиваются в результате скопления отложений в системе впуска.

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

В некоторых двигателях закрытые закрылки приводят к снижению мощности или неравномерной работе, но бывают случаи, когда это приводит к серьезным техническим повреждениям двигателя.

Свечи накаливания

8 самых распространенных поломок в дизельных двигателях

Сами запчасти стоят копейки, но их замена требует серьезных затрат. Зачастую владелец обращает внимание на поломку, когда она провоцирует серьезные проблемы. В случае со свечами накаливания, их замена выполняется после поломки, к чему приводит проворот. Для установки нового элемента требуется частичная разборка мотора. Существуют технологии, позволяющие избежать этого, но их стоимость находится в топовом ценовом сегменте.

Поломку свечей накаливания невозможно предупредить или предусмотреть — это своего рода рулетка. Проблемы могут начаться через несколько тысяч или сотен километров пробега.

Вместо вывода

Перечисленные проблемные элементы формируют большой ремонтный бюджет. Поэтому не стоит покупать подержанный автомобиль с дизельным силовым агрегатом без проведения комплексной диагностики. Практика показывает, что перед продажей моторы проходят поверхностную подготовку, а при интенсивной эксплуатации начинают сыпаться. В этом случае надежность превращается в миф.

В среднем, за восстановление такого агрегата придется выложить более 200 000 рублей. И это при том, что приглашение специалиста для проведения диагностики будет стоить в разы дешевле, избавит от аварий, затрат и простоев.

Источник

Adblock
detector