Недостатки смесеобразования дизельного двигателя

Дизельный двигатель — достоинства и недостатки

Статья о главных плюсах и минусах дизельного двигателя. Важные особенности эксплуатации. В конце статьи — видео о том, какой мотор круче, бензиновый или дизель!

Дизельный двигатель — достоинства и недостатки

Какие бывают нюансы дизельного двигателя

Ещё совсем недавно благодаря тому, что дизельное топливо стоило почти вдвое дешевле бензина, на недостатки такого мотора смотрели сквозь пальцы, ведь дешевое топливо сочеталось с его малым расходом и великолепными тяговыми способностями автомобиля.

Сейчас ситуация изменилась в корне, и хорошее дизельное топливо, несмотря на то, что это фактически попутный продукт нефтепереработки, стоит дороже бензина. Помимо этого сам дизельный мотор ощутимо дороже и сложнее в эксплуатации и обслуживании, чем бензиновый.

При таком соотношении факторов выбор уже не ограничивается размеренной экономичной ездой или динамичной, но чуть более расходной. Под вопросом стоит сам факт целесообразности приобретения автомобиля на дизельном топливе, ведь несмотря на огромную работу, направленную на устранение его слабых мест, часть недостатков по-прежнему устранить не получилось.

Мы не будем рассматривать в данной статье грузовой автотранспорт, для которого важнейшим показателем является тяга при высокой нагрузке, а также экономичность, поскольку большинство коммерческого автопарка вообще не предлагает бензиновых версий. Это обусловлено тем, что дизельный двигатель большого объёма при высоких нагрузках гораздо предпочтительнее своего бензинового собрата в плане экономичности. Ведь когда речь идёт о расходе топлива в десятки литров на сто километров, даже незначительная экономия выглядит внушительно в денежном выражении.

Кроме того, для подобных машин езда на высоких оборотах вообще не нужна. Бензиновый двигатель при максимальной нагрузке склонен к существенному увеличению расхода топлива, дизель в этой ситуации отличается большей стабильностью.

Особенности конструкции дизельного двигателя

Использование тяжёлого топлива предполагает совершенно иные принципы работы дизельного двигателя, что находит своё отражение в его конструкции. Периодически появляются новости о том, что тот или иной завод освоил производство дизельных моторов на основе бензиновой версии, это в основном относится к устаревшему производству маломощных моторов, которые не славятся своей надёжностью. Как признают специалисты, желательно, чтобы дизельный и бензиновый моторы не имели общих деталей и создавались независимо друг от друга.

Прежде всего, дизельный двигатель производят из гораздо белее прочных сплавов, а его детали, такие как блок цилиндров, поршни, шатуны, коленвал рассчитаны на гораздо большие нагрузки. Это связано с тем, что степень сжатия дизельного мотора составляет 19-24 единицы, а у бензинового всего 9-12. Это приводит к увеличению массы и габаритов агрегата.

Ключевое же отличие кроется в системах питания и зажигания. В бензиновом моторе смесеобразование происходит во впускной системе, то есть в цилиндр поступает готовая смесь топлива и воздуха, которая воспламеняется свечой зажигания. В дизельном всё несколько сложнее — сначала в камеру сгорания поступает воздух, который нагревается до 800 градусов Цельсия, после чего под огромным давлением туда впрыскивается топливо, и полученная смесь воспламеняется свечой накаливания.

Огромное внимание при эксплуатации дизельного мотора следует уделять качеству топлива, поскольку применяемые топливные насосы высокого давления стоят гораздо дороже простого бензонасоса.

Данная система питания мотора сейчас получила наибольшее распространение, но существуют и более экзотичные варианты с насос-форсунками, в которых совмещены функции подачи и распыления топлива, что позволяет осуществлять замену только одного элемента при его выходе из строя, но делает дизельный двигатель ещё более требовательным. К тому же подобные узлы неремонтопригодны.

Высокая стоимость такого мотора обусловлена ещё и тем, что зачастую он оснащается рядом важных вспомогательных систем, таких как подогрев топливного бака и обратки, противосажевые фильтры и усиленные демпфирующие подушки.

Помимо этого, большинство современных дизелей оснащены турбонаддувом, что позволяет существенно улучшить динамические показатели и ускорить выход на максимальные обороты, экономичность при этом также немного улучшается. Основным негативным фактором при этом является цена как самого турбокомпрессора, так и его замены. Этот узел рассчитан на меньший срок эксплуатации, чем мотор, кроме того он очень чувствителен к качеству рабочих жидкостей и расходных материалов. В ряде случаев его ремонт не предусмотрен, компрессор меняется целиком.

Читайте также:  Сколько ходит двигатель skoda

Вопреки расхожему мнению, дизельные двигатели, так же как и бензиновые, могут подвергаться капитальному ремонту, технологии которого весьма сходны. Единственным моментом, который следует учитывать если вы приобретаете подержанный автомобиль или собираетесь его эксплуатировать долгие годы, является конструкция блока цилиндров.

Существуют дизельные моторы, в которых блок цилиндров и его головка объединены в единый неразборный элемент, что приводит к необходимости поиска специализированных мастерских, которые могли бы осуществить проточку подобной конструкции. Большинство сервисов попросту не имеют подобного оборудования.

Как правильно эксплуатировать дизельные двигателя

Дизельный двигатель — достоинства и недостатки

Что касается конечного потребителя, то ему важно помнить об основных нюансах дизеля, таких как использование разных его сортов в зимнее и летнее время. Дело в том, что соляр при отрицательных температурах густеет и полученная гелеобразная масса может попросту забить топливную систему и даже повредить её, поэтому до наступления холодов на АЗС завозят дизельное топливо со специальными присадками.

Это важно помнить тем, кто редко пользуется автомобилем, ведь заправившись в теплое время года, выехать зимой уже не получится. Для этого придётся приобретать присадки и доливать их в бак самостоятельно. Старая технология добавления в летний сорт соляра небольшого количества керосина может оказаться губительной для современного мотора.

Зимняя эксплуатация дизеля сопряжена ещё и с тем, что его крайне медленный прогрев не позволяет быстро добиться от штатной системы отопления нагрева салона. Для автомобилей с большим салоном, а также для внедорожников и универсалов это приводит к необходимости устанавливать автономный отопитель.

В отличие от старых моделей, современные дизельные двигатели крайне чувствительны к качеству топлива, а невнимательность к этому факту может привести к гораздо более дорогостоящему ремонту, нежели в случае с бензиновым.

На этом фоне самым малозначимым недостатком дизельного мотора является достаточно узкий рабочий диапазон, что фактически выливается в необходимость чаще переключать передачи. Конечно, в случае с «автоматом» этот факт становится незаметным, но потребность в большем количестве передач очевидна.

Современный дизельный двигатель буквально нашпигован различными электронными системами, поэтому обслуживание должно осуществляться только в авторизованном центре. Кроме того, для этих моторов замена рабочих жидкостей должна производиться почти вдвое чаще.

Для многих автовладельцев важным фактором является безопасность. Дизельное топливо крайне сложно воспламеняется и не склонно к самовозгоранию или взрыву, поэтому в случае протечки топливного бака в результате серьёзного ДТП риск возникновения пожара крайне мал.

Борьба с недостатками дизельного двигателя

Все вышеперечисленные недостатки дизельных моторов обусловлены объективными причинами и их конструктивными особенностями, поэтому в ряде случаев избавиться от них практически невозможно.

Например, повышенная вибрация связана с резким нарастанием давления в камере сгорания в середине рабочего цикла, поэтому борьба с этим явлением ведётся в двух направлениях – уменьшение последствий, то есть применение подушек двигателя, эффективно гасящих вибрации и корректировка режима работы. Что касается последнего, то современные дизельные моторы отличаются пониженной степенью сжатия, это несколько стабилизирует процесс, но постепенно лишает дизель его преимуществ – крутящего момента и экономичности.

Снижение степени сжатия положительно влияет и на уменьшение шумности, но, как уже было сказано, отрицательных факторов у такого решения предостаточно. Единственным рациональным выходом пока является применение эффективной шумоизоляции.

Более дорогостоящие решения в виде демпферов крутильных колебаний также позволяют уменьшить недостатки данного типа двигателей, но, помимо роста стоимости, приводят к ещё большему усложнению процесса обслуживания.

Серьёзные работы ведутся над совершенствованием камеры сгорания, чтобы обеспечить качественное смесеобразование путём создания в ней турбулентных завихрений. Для стабилизации процесса воспламенения и снижения детонации разработаны моторы с двумя форсунками на цилиндр, что, однако, приводит к существенному удорожанию конструкции.

Более того, для полноты сгорания топлива применяется система рециркуляции, которая направляет часть выхлопа обратно во впускной коллектор, что снижает температуру в камере сгорания и может привести к преждевременному износу, поскольку полностью очистить газы от твёрдых частиц сажи практически невозможно.

Читайте также:  Подключение двигателей на миксере

Достоинства дизельного агрегата в автомобиле

Единственным негативным фактором, который был полностью устранён, является возможность саморазрушения дизеля. Это явление получило название «пошёл вразнос» и заключалось в бесконтрольном наборе оборотов мотором вплоть до выхода из строя. Современная система питания и электроника исключают возможность возникновения подобной ситуации.

Заключение о дизельном двигателе

Таким образом, дизельный двигатель является оправданным решением при интенсивной езде, перевозке большого количества груза или полной загрузке пассажирами, при буксировке прицепа или езде по бездорожью.

В случае степенной езды по хорошим дорогам экономичность данного типа мотора попросту не успеет компенсировать его цену, а также сложность и стоимость обслуживания. Стоит помнить, что недостатки дизеля на современном техническом уровне удалось лишь минимизировать, но не устранить.

Видео о том, какой двигатель круче, бензиновый или дизельный:

Источник

Communities › Diesel Power (Дизельные ДВС) › Blog › Разрушители легенд. Смесеобразование и сгорание в дизельном двигателе. Часть №3. Совместить несовместимое.

Вам не показалось странным, что я до сих пор не упомянул ни слова про технологию CommonRail?
Дело в том, что ВСЕ рекламируемые якобы революционные преимущества CR влияют на дизельный процесс весьма скромно — основной плюс заключается только в более мелком распыле топлива, вызванном сверхвысоким давлением в распылителе форсунки. Но влияет это на мощность и топливную экономичность на сущие ПРОЦЕНТЫ по сравнению с известными механическими топливными системами…

Как ни странно, но основной прирост ЛИТРОВОЙ МОЩНОСТИ и снижения РАСХОДА современных дизелей вызван революцией не в топливных системах, а в ТУРБИНАХ. Революция эта так и осталась в тени — Боливар не вынесет двоих — и все лавры почему-то решили отдать CommonRail.

Сравнительное инфо для упёртых:
ZD30DDTi(обычная ZD`ха) Turbo, Intercooler, 150-170hp(3600rpm), 350Nm(1500-2800rpm)
ZD30CRD(CR-ZD`ха грузовика NT500) Turbo, Intercooler, 150hp(3400rpm), 350Nm(1200-2800rpm)
ZD30CRD(CR-ZD`ха грузовика NT500) TwinTurbo, Intercooler, 170hp(2600rpm), 540Nm(1400-2200rpm)

Сравнительные графики мощности и крутящего момента ZD30Di и ZD30CR — в стандарте(красный цвет) и чипованных(синий и зелёный):

CommonRail версия ZD30 ВООБЩЕ НИЧЕМ не отличается по характеристикам от «примитивной» старой ZD`хи — чуть лучше на низах и чуть хуже на верхах.
И почти в ДВА РАЗА(!) уступает по крутящему моменту CommonRail же версии ZD30, оснащённой твинтурбо.

Давление наддува на всех последних моделях дизелей уже давно в районе 3 атмосфер начиная чуть ли не с 1000 оборотов… Кто об этом слышал? Лес рук… nissan.club/forums/topic/…indComment&comment=197557

А что такое, товарищи, повышенный наддув? Это не только литровая мощность и крутящий момент, это ещё и КПД! Ведь НОРМАЛЬНО ПОДОБРАННАЯ турбина ДОЛЖНА дополнительно утилизировать энергию выхлопных газов, которые не преобразовал в механическую работу непосредственно сам двигатель. Цикл с продолженным расширением имеет КПД приблизительно на 12% выше обычного.
А КПД, товарищи — это РАСХОД!

И если бы не ЭКОнормы, то расход у современных дизелей был бы просто смешной.
Эконормы же не позволяют сжигать топливо настолько хорошо, насколько это уже возможно с CR. Потому что когда сгорание происходит хорошо — то поднимается температура и давление в камере сгорания. Отдача тепловой машины растёт. Но когда температура поднимается выше определённого значения — то начинают окисляться молекулы обычно инертного азота воздуха…
Эта же проблема стоит и перед разработчиками водородных двигателей — при том, что везде заявляется их абсолютная экологическая чистота, на самом же деле водород горит настолько хорошо, что вместе с ним замечательно «сгорает» и значительная часть азота воздуха. А что такое сгоревший азот? Это, товарищи, те самые окислы азота, которые так никто и не научился нейтрализовывать… Соответственно с выхлопа «экологически чистого» водородного двигателя унутреннего исгорания вместо чистой родниковой воды на самом деле херячит азотная кислота.

Следовательно и нам, дизелистам приходится учиться сжигать топливо настолько ПЛОХО, насколько это возможно при условии, что всё топливо таки сгорит без остатка. И вот здесь без CommonRail не обойтись. Ибо только CommonRail может впрыскивать или НЕ впрыскивать топливо РЕАЛЬНО в любой произвольный момент времени. Ни одна из существующих до этого топливных систем этого на умела. И даже рядом не стояла.

Читайте также:  Руководство для двигателя 1zz скачать

Можно очень точно сформировать запальную порцию топлива — будет минимальный шум на холостом ходу и низких оборотах. Можно очень точно формировать подачу основной порции топлива — и рост давления и температур в камере сгорания будет происходить плавно, в заданных рамках, обеспечивая минимум вредных выбросов. Можно сформировать подачу порции топлива перед самым открытием выпускных клапанов, раскаляя выхлопные газы до нужных катализатору +600С. Ну и хер с ними, с выпускными клапанами, с головкой блока цилиндров, с поршнями и турбиной — зато катализатор будет нагрет до комфортной ему температуры…
Топливная экономичность при этом всём страдает настолько, что выигрыша по сравнению даже с вихрекамерниками почти нет; ресурс ниже в два-три раза — но на это давно уже всем насрать — главное уложиться в нормы выбросов.

Но именно возможность CommonRail впрыскивать топливо когда угодно и позволяет «обычный» дизель превратить в «ещёболеелучший». Если говорить по научному, то появилась возможность ЗАНЕДОРОГО превратить CommonRail-дизель из двигателя с ВНУТРЕННИМ смесеобразованием в двигатель со СМЕШАННЫМ смесеобразованием!
Это даёт возможность значительную ЧАСТЬ топлива сжигать так, как это делается в бензинках.

Тут я возвращаюсь к тому, с чего начал весь свой рассказ — к СМЕСИ.
К ГОМОГЕННОЙ СМЕСИ.

Вы же в курсе, что история развивается по спирали? Вот и наш круг замкнулся!

Если впрыснуть ЧАСТЬ цикловой дозы солярки в цилиндр дизеля в начале впуска воздуха — то к моменту максимального сжатия в камере сгорания будет уже полностью испарившееся топливо, перемешанное с воздухом — СМЕСЬ.
Та самая ГОМОГЕННАЯ СМЕСЬ, которой никогда не бывает в истинном, привычном нам дизеле.
Но самовоспламениться от сжатия эта СМЕСЬ не сможет, так как она очень БЕДНАЯ… Не сможет она и гореть самостоятельно. Я это уже писал в первой части своего рассказа, если вдруг кто читал.
Но если такую СМЕСЬ и СЖАТЬ и НАГРЕТЬ намного сильнее, чем это делается в ДИЗЕЛЕ — вот тогда эта СМЕСЬ сможет гореть и самостоятельно! Читайте про сгорание с предварительным перемешиванием и про модулированное сгорание «M-Fire» на ZD30 🙁 HCCI-процесс и Z-engine. Дополнительное СЖАТИЕ и НАГРЕВ обеспечит дизельная часть процесса сгорания — как мы знаем, в момент самовоспламенения впрыснутого дизельного топлива в камере сгорания и температура и давление резко возрастают — вот вам и СУПЕРИСКРА, охватывающая всё пространство камеры сгорания.

Подчеркну — ГОНЯЮТ. Т.е. используют движок на пределе возможностей, вытягивая из него всё по максимуму. И я сильно сомневаюсь, что для модернизации движка задействованы какие-то космические технологии…

Вы уже заметили, что я плавно перешёл к газодизелю?
Да-да. Именно газодизель и позволяет наилучшим образом совместить несовместимое — циклы Отто и Дизеля. Слыхали про синергетический эффект? Вот и тут получается нечто подобное — два цикла при совместном использовании улучшают протекание друг друга: Цикл Дизеля обеспечивает мощный объёмный поджиг сверхбедных смесей газа, обеспечивая стабильную работу двигателя на холостом ходу и режиме малых нагрузок. А цикл Отто позволяет выжечь почти весь кислород в камере сгорания на режиме максимальной мощности, обеспечивая максимальный крутящий момент до 30% выше, чем у чистого дизеля. Приблизительно такой прирост даёт турбирование примитивными не-VTG-турбинами. На режиме средних нагрузок, когда дизельный цикл используется в основном только для воспламенения газовой смеси у газодизеля получается КПД выше дизельного, при использовании в ДВА РАЗА более дешёвого топлива!

ДВС — это двигатель внутреннего СГОРАНИЯ. И улучшить такой двигатель можно только улучшая процесс сгорания, а не ухудшая, как это делается сейчас и на бензинках и на дизелях в угоду экологическим нормам.

Но подробнее про газодизель поговорим в другой раз.

Источник