menu
person

09:23
Особенности Рабочего Процесса и Конструкции Дизельных Двигателей

Дизельные двигатели в настоящее время широко применяются на легковых автомобилях. Подавляющее большинство известных фирм-производителей автомобилей выпускают модели даже малого и среднего класса с дизелями.

Дизельные двигатели обладают определенными преимуществами перед двигателями с искровым зажиганием, что определяет довольно широкий круг покупателей легковых автомобилей с дизелями (в программе некоторых фирм их доля достигает 20% от общего количества выпускаемых автомобилей). Дизели имеют высокую экономичность в сочетании с более дешевым топливом, высокий крутящий момент, достаточно полого изменяющийся по частоте вращения. В то же время дизели обладают существенно меньшей литровой мощностью (порядка 25-30 кВт/л), затрудненным пуском зимой, повышенной шумностью, а также нередко меньшим ресурсом, особенно в условиях городской эксплуатации, вследствие более высоких нагрузок на детали КШМ и ЦПГ. Кроме того, дизель дороже в производстве и ремонте.

Подавляющее большинство двигателей легковых автомобилей выполняется четырехтактными с разделенной камерой сгорания. В такой схеме легче обеспечить приемлемую для двигателя легкового автомобиля быстроходность - максимальную частоту вращения порядка 4500-5000 мин1, при довольно высокой удельной мощности.

Рассмотрим более подробно рабочий процесс вихрекамерного дизеля. На такте впуска цилиндр дизеля наполняется рабочим телом - воздухом, далее следует такт сжатия, как и в обычном бензиновом двигателе. Однако разница уже в том, что в дизеле степень сжатия достигает 20-22. Поршень, двигаясь к верхней мертвой точке, доходит практически до плоскости головки цилиндров. При этом он вытесняет сжимаемого воздуха через специальный канал в вихревую камеру, а объем надпоршневого пространства становится в ВМТ минимальным.

Воздух втекающий в камеру по касательной к ее поверхности, создает интенсивное вихревое движение, необходимое для быстрого сгорания топлива. В камере расположены форсунка и свеча накаливания. Перед ВМТ (не доходя 5-10° угла поворота коленчатого вала, что соответствует углу опережения впрыска топлива) форсунка подает в камеру строго дозированное количество топлива под давлением свыше 12-15 МПа. Вследствие интенсивного вихревого движения сильно нагретого от сжатия воздуха топливо быстро перемешивается, испаряется и воспламеняется. Процессам испарения и воспламенения способствует раскаленная до температуры свыше 800°С свеча накаливания (на запуске дизеля - принудительно с помощью электрической спирали, а при работе - от продуктов сгорания), а также сильно нагретая крышка с соединительным каналом - часть стенки вихревой камеры.

Воспламенение и горение смеси в дизеле идет в несколько стадий, отличных от двигателя с искровым зажиганием. В частности, в вихревой камере воспламенение смеси идет в зонах, где коэффициент избытка воздуха близок к единице. Далее продукты сгорания перетекают в над поршневое пространство, где в основном находится воздух. Такая схема организации горения позволяет работать на очень бедных смесях (а = 3-4 и более), что невозможно в двигателе с искровым зажиганием.

Очень существенное отличие дизеля в связи с этим - в так называемом “качественном” регулировании, т.е. для управления двигателем не надо открывать и закрывать дроссельную заслонку (ее просто нет). Достаточно увеличивать или уменьшать подачу топлива.

Вихрекамерные дизели получили наибольшее распространение на легковых автомобилях. Из других типов дизелей с разделенной камерой сгорания следует отметить предкамерные. Обычно они имеют меньшую литровую мощность, поэтому применяются реже. Тем не менее, у предкамерных дизелей более широкие пределы регулирования по составу смеси, что определяет их несколько более высокую экономичность.

Дизели с неразделенной камерой сгорания (с непосредственным впрыском) не получили пока широкого распространения на легковых автомобилях. Это связано с определенными трудностями в организации процесса сгорания в неразделенной камере при частоте вращения более 3500-4000 мин1. Кроме того у таких моторов очень быстрое нарастание давление при сгорании, более “жесткая" работа и сильнее шум. Однако в последние годы ряду фирм (VOLKSWAGEN, TOYOTA и другим) удалось довести такой процесс и для высокооборотных двигателей легковых автомобилей.

В отличие от двигателей с разделенной камерой сгорания у двигателей с непосредственным впрыском в днище поршня выполнено профилированное углубление, в которое форсункой впрыскивается топливо. Давление подачи здесь существенно выше до 35 МПа и более, что необходимо для быстрого испарения и сгорания топлива на высоких частотах вращения. Форсунка двигателя с непосредственным впрыском подает топливо довольно широким конусом, в отличие от двигателя с разделенной камерой, где струя топлива более узкая.

Основными преимуществами двигателя с неразделенной камерой являются более высокие экономичность и крутящий момент. Указанные преимущества, вероятно, приведут в ближайшем будущем к более широкому использованию дизелей с непосредственным впрыском на легковых автомобилях.

Более высокие давления и нагрузки на детали дизеля вызывают его характерный шум - своеобразный, несколько нерегулярный стук, особенно на холостом ходу, значительно уменьшающийся при увеличении частоты вращения. Чем , больше опережение впрыска, тем выше максимальное давление при сгорании и тем выше шум дизеля (так называемая “жесткость” сгорания).

С точки зрения возможных неисправностей следует отметить два характерных для дизелей случая. Так, дизель в эксплуатации более чувствителен к попаданию воды на вход (например, при проезде бродов и других подобных препятствий). Это вызвано малым объемом камеры сгорания и большим открытием дроссельной заслонки (если она вообще есть). Другая неприятность нередко встречается у дизелей с приводом распределительного вала зубчатым ремнем. Объем камеры сгорания у дизеля мал из-за высокой степени сжатия, и сделать так, чтобы клапаны не деформировались или ограниченно деформировались при ударе поршня, практически невозможно. Поэтому после обрыва ремня последствия могут быть самые печальные - вплоть до замены головки блока цилиндров, поврежденной поломанными клапанами.

Некоторые фирмы на своих автомобилях устанавливают так называемые “конвертированные” дизели. Такие двигатели имеют легко узнаваемый “бензиновый” прототип, от которого с небольшими изменениями использованы блок цилиндров, коленчатый вал и ряд других деталей, в то время как поршень, поршневой палец, шатун и головка блока цилиндров созданы заново. Хотя такая концепция достаточно проста, с помощью нее не всегда удается получить нужный для конкретного автомобиля двигатель. Дизелю из-за более низкой литровой мощности необходим больший объем цилиндров, что не всегда можно реализовать, используя базовый бензиновый двигатель.

Категория: Ремонт Двигателей | Просмотров: 56 | Добавил: autodromcar | Теги: легковой, сгорание, Камера, двигатель, Широкий, Дизель, автомобиль, цилиндр, топливо, воздух | Рейтинг: 0.0/0

Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar