Согласно сложившимся представлениям, дизельные двигатели производят много шума, неприятно пахнут и не дают нужной мощности. Считается, что они пригодны лишь для грузовых автомобилей, фургонов и такси. Возможно, в 1980-х гг. все было так, однако с тех пор ситуация в корне поменялась. Дизельные двигатели и органы управления системами впрыска топлива стали гораздо более совершенными. В 1985г. в Великобритании было продано почти 65 000 автомобилей с дизельными двигателями (примерно 3,5% от общего количества проданных автомобилей). Для сравнения, в 1985г. было продано всего 5380. (данные, вероятно, для рынка США).

Основные части дизельного двигателя должны быть прочнее, чем части двигателя, работающего на бензине.

Зажигание. Для зажигания не требуются искры, т.к. смесь воспламеняется под действием компрессии.

Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.

Многие дизельные двигатели были созданы на основе бензиновых двигателей, однако их основные детали обладают повышенной прочностью и способны выдерживать высокое давление.

Топливо попадает в двигатель за счет нагнетательного насоса с дозатором, который обычно прикреплен к боку блока цилиндров. В системе не используется электрическое зажигание.

Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми является снижение эксплуатационных расходов. Дизельные двигатели обладают большей эффективностью за счет сильной компрессии и низкой стоимости топлива. Разумеется, цены на дизель могут варьироваться, поэтому автомобиль с дизельным двигателем обойдется вам дорого, если вы живете в регионе с высокими ценами на дизельное топливо. Кроме того, таким автомобилям реже требуется техобслуживание, однако замена масла для них организуется чаще, чем для автомобилей, которые работают на бензине.

Повышение мощности

Основным недостатком дизельных двигателей является их малая мощность по сравнению с бензиновыми двигателями равного объема.

Эту проблему можно решить, просто увеличив объем двигателя, однако зачастую это приводит к значительному утяжелению автомобиля.

Некоторые производители снабжают свои двигатели турбонагнетателями, чтобы повысить их конкурентоспособность. К примеру, производством турбодизелей занимаются Rover, Mercedes, Audi и VW.

Как работают дизельные двигатели

Впуск

При движении поршня вниз по цилиндру открывается впускной клапан, впускающий воздух.

Компрессия

Когда поршень доходит до нижнего основания цилиндра, впускной клапан закрывается. Поршень поднимается, сжимая воздух.

Зажигание

Топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень доходит до верхнего основания. При этом топливо воспламеняется и снова приводит поршень в движение.

Выпуск

На обратном пути поршень открывает клапан выпуска, и отработанный газ выходит из цилиндра.

Четырехтактные дизельный и бензиновый двигатели работают по-разному, несмотря на то, что в их состав входят одинаковые компоненты. Основное отличие заключается в способе зажигания топлива и управления получаемой в результате энергией.

В двигателе, работающем на бензине, смесь воздуха и топлива зажигается от искры. В дизельном двигателе топливо воспламеняется под действием сжатого воздуха. В дизельных двигателях воздух сжимается в среднем в соотношении 1/20, в то время для бензиновых двигателей - это соотношение в среднем равно 1/9. Такое сжатие сильно нагревает воздух до температуры, достаточной для мгновенного воспламенения топлива, поэтому при использовании дизельного двигателя нет нужды в искрах или других способах зажигания.

Бензиновые двигатели поглощают очень много воздуха за один такт поршня (конкретный объем зависит от степени открытия отверстия дросселя). Дизельные двигатели всегда поглощают один и тот же объем, который зависит от скорости, при этом воздухопровод не оснащен дросселем. Его перекрывает один впускной клапан, а в двигателе отсутствует карбюратор и дисковый затвор.

Когда поршень достигает нижнего основания цилиндра, впускной клапан открывается. Под действием энергии от других поршней и импульса от махового колеса поршень отправляется к верхнему основанию цилиндра, сжимая воздух примерно в двадцать раз.

Как только поршень достигает верхнего основания, в камеру сгорания впрыскивается тщательно отмеренный объем дизельного топлива. Нагретый при сжатии воздух мгновенно воспламеняет топливо, которое расширяется при сгорании и снова отправляет поршень вниз, поворачивая коленчатый вал.

Когда поршень двигается вверх по цилиндру на такте выпуска, выпускной клапан открывается, позволяя отработанным и расширившимся газам выйти в выхлопную трубу. В конце такта выпуска цилиндр снова готов к новой порции свежего воздуха.

Конструкция дизельного двигателя

Дизельный и бензиновый двигатель состоят из одинаковых частей, которые выполняют одни и те же функции. Тем не менее, части дизельного двигателя обладают повышенной прочностью, т.к. они призваны выдерживать большую нагрузку.

Стенки блока дизельного двигателя обычно намного толще стенок блока бензинового двигателя. Они укреплены дополнительными решетками, которые блокируют импульсы. Помимо этого, блок дизельного двигателя эффективно поглощает шумы.

Поршни, шатуны, валы и крышки корпуса подшипников изготавливаются из самых прочных материалов. Головка цилиндра дизельного двигателя имеет особый вид, связанный с формой форсунок, а также формами камеры сгорания и вихрекамеры.

Впрыск

Для плавной и эффективной работы любого двигателя внутреннего сгорания требуется правильная смесь воздуха и топлива. Для дизельных двигателей эта проблема особенно актуальна, т.к. воздух и топливо подаются в разное время, смешиваясь внутри цилиндров.

Впрыск топлива в двигатель может быть прямым и непрямым. По сложившейся традиции чаще используется непрямой впрыск, т.к. он позволяет создавать вихревые потоки, которые смешивают топливо и сжатый воздух в камере сгорания.

Прямой впрыск

При прямом впрыске топливо опадает прямо в камеру сгорания, расположенную в головке поршня. Такая форма камеры не позволяет смешивать воздух с топливом и поджигать получившуюся смесь без жесткого стука, характерного для дизельных двигателей.

В двигателе с непрямым впрыском обычно присутствует небольшая спиральная вихрекамера (форкамера). Перед попаданием в камеру сгорания топливо проходит через вихрекамеру, и в нем образуются вихревые потоки, обеспечивающие лучшее смешивание с воздухом.

Недостатком такого подхода является то, что вихрекамера становится частью камеры сгорания, а значит, вся конструкция приобретает неправильную форму, вызывает проблемы при сгорании и негативно влияет на эффективность работы двигателя.

Непрямой впрыск

При непрямом впрыскивании топливо попадает в небольшую форкамеру, а оттуда - в камеру сгорания. В результате конструкция приобретает неправильную форму.

Двигатель с прямым впрыском не оборудован вихрекамерой, и топливо прямиком попадает в камеру сгорания. При проектировании камер сгорания в головке поршня инженеры должны уделять особое внимание их форме, чтобы обеспечить достаточную силу вихрей.

Запальные свечи

Чтобы разогреть головку блока цилиндров и блок цилиндров перед холодным стартом, в дизельных двигателях используются запальные свечи. Короткие и широкие свечи являются составной частью электросистемы автомобиля. При включении питания элементы в свечах очень быстро нагреваются.

Запальные свечи включаются при особом повороте колонки рулевого управления или с помощью отдельного переключателя. В последних моделях свечи выключаются автоматически, как только двигатель разогревается и разгоняется до скорости, превышающей скорость холостого хода.

Управление скоростью

В отличие от бензиновых двигателей, в дизельных двигателях отсутствует дроссель, поэтому объем потребляемого ими воздуха остается неизменным. Частота вращения двигателя определяется только объемами топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Чем больше топлива, тем больше энергии выделяется при сгорании.

Педаль газа подключена к датчику в система зажигания, а не к дросселю, как в автомобилях, которые работают на бензине.

Для остановки дизельного двигателя по-прежнему необходимо повернуть ключ зажигания. В бензиновом двигателе при этом исчезает искра, а в дизельном - отключается соленоид, отвечающий за подачу топлива в насос. После этого двигатель расходует оставшееся в нем топливо и останавливается. По факту, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые, потому что высокое давление сильно замедляет ход.

Как заводится дизельный двигатель

Дизельные двигатели, подобно бензиновым, заводятся при включении электромотора, запускающего цикл сжатия и воспламенения. Тем не менее, при низкой температуре дизельные двигатели заводятся с трудом, потому что сжатый воздух не разогревается до температуры, необходимой для воспламенения топлива.

Для решения этой проблемы производители изготавливают запальные свечи. Запальные свечи представляют собой питаемые от батареи электроотопители, которые включаются за несколько секунд до запуска двигателя.

Дизельное топливо

Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. Оно не проходит очистку, а потому представляет собой вязкую тяжелую жидкость, которая испаряется довольно медленно. Благодаря этим физическим свойствам дизельное топливо иногда называют дизельным маслом или мазутом. В сервисных центрах и на заправках автомобили, работающие на дизельном топливе, часто называют дервами (от diesel-engined road vehicles).

В холодную погоду дизельное топливо быстро густеет или даже замерзает. Кроме того, в нем содержится небольшое количество воды, которая также может замерзнуть. Все виды топлива поглощают из атмосферы воду. Более того, она нередко проникает в подземные резервуары. Допустимое содержание воды в дизельном топливе - 0,00005-0,00006%, т.е. четверть стакана воды на 40 литров топлива.

Лед или водяная пробка может заблокировать топливопроводы и форсунки, что делает невозможной работу двигателя. Именно поэтому в холодную погоду можно увидеть водителей, которые пытаются подогреть топливопровод с помощью паяльника.

В качестве превентивной меры можно возить с собой дополнительный бак, однако современные производители уже добавляют в топливо примеси, которые позволяют использовать его при температуре выше -12-15°C.

Принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизеля в целом мало чем отличается от бензинового двигателя , за исключением того, что в дизеле отсутствует как таковая система зажигания, поскольку воспламенение топлива происходит по другому принципу. Не от искры, как в бензиновом двигателе, а от высокого давления, с помощью которого сжимается воздух, из-за чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания накладывает особые требования к изготовлению деталей клапанов, которые предназначены для восприятия более серьезных нагрузок (от 20 до 24 единиц).

Дизельные двигатели применяются не только на грузовых, но и на многих моделях легковых автомобилей. Дизели могут работать на различных типах топлива - на рапсовом и пальмовом масле, на фракционных веществах и на чистой нефти.

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.

Типы дизельных двигателей

По конструкционным особенностям камер сгорания дизели можно разделить на три типа:

• С разделенной камерой сгорания. В таких устройствах подача топлива осуществляется не в основную, а в дополнительную, т.н. вихревую камеру, которая располагается в головке цилиндрового блока и соединяется с цилиндром каналом. При попадании в вихревую камеру воздушная масса максимально сжимается, тем самым улучшая процесс воспламенения топлива. Процесс самовоспламенения начинается в вихревой камере, затем переходит в основную камеру сгорания.
• С неразделенной камерой сгорания. В таких дизелях камера располагается в поршне, а топливо подается в пространство над поршнем . Нераздельные камеры сгорания с одной стороны позволяют экономить расход топлива, с другой стороны - повышают уровень шума при работе двигателя.
• Двигатели предкамерные. Подобные дизели оснащаются вставной форкамерой, которая соединяется с цилиндром тонкими каналами. Форма и размер каналов определяют скорость движения газов при сгорании топлива, снижая уровень шума и токсичности, увеличивая ресурс работы двигателя.

Топливная система в дизельном двигателе

Основой любого двигателя дизельного типа является его топливная система. Основной задачей топливной системы является своевременная подача нужного количества топливной смеси под заданным рабочим давлением.

Важными элементами топливной системы в дизельном двигателе являются:

• насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД);
• топливный фильтр;
• форсунки

Топливный насос

Насос отвечает за подачу топлива к форсункам по установленным параметрам (в зависимости от числа оборотов, рабочего положения регуляторного рычага и давления турбонаддува). В современных дизельных двигателях могут применяться два типа насосов для топлива - рядные (плунжерные) и распределительные.

Топливный фильтр

Фильтр является важной составляющей частью двигателя дизельного типа. Топливный фильтр подбирается строго в соответствии с типом двигателя. Фильтр предназначен для выделения и удаления из топлива воды, и лишнего воздуха из топливной системы.

Форсунки

Форсунки не менее важные элементы топливной системы в дизеле. Своевременная подача топливной смеси в камеру сгорания возможна только при взаимодействии топливного насоса и форсунок. В дизелях применяются два типа форсунок - с многодырчатым и шрифтовым распределителем. Распределитель форсунок определяет форму факела, обеспечивая более эффективный процесс самовоспламенения.

Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя

Холодный пуск отвечает за механизм предпускового подогрева. Это обеспечивается за счет электрических нагревательных элементов - свечей накаливания, которыми оснащена камера сгорания. При запуске двигателя свечи накаливания достигают температуры в 900 градусов, подогревая воздушную массу, которая попадает в камеру сгорания. Питание со свечи накаливания снимается через 15 секунд после запуска двигателя. Системы подогрева перед запуском двигателя обеспечивают его безопасный запуск даже при низких атмосферных температурах.

Турбонаддув отвечает за повышение мощности и эффективности работы дизеля. Он обеспечивает подачу большего количества воздуха для более эффективного процесса сгорания топливной смеси и увеличения рабочей мощности двигателя. Для обеспечения нужного давления наддува воздушной смеси во всех рабочих режимах двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Остается только сказать, что споры относительно того, что лучше выбрать рядовому автолюбителю в качестве силовой установки в свой автомобиль, бензин или дизель , не утихают до сих пор. Преимущества и недостатки есть у обоих типов двигателя и выбирать необходимо, исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.

В нынешнее время многие из автолюбителей отдают предпочтение именно дизельным двигателям. Консалтинговое агентство J.D. PowerAsiaPacific проводило исследование. По его результатам четверть всех новых автомобилей выпускается с дизельными моторами. И это еще не все, имеется тенденция к увеличению этой цифры.

Еще в 2000-х с дизельком ездил лишь один из 10 автомобилей. А в будущем, опираясь на мнение экспертов, эта цифра будет расти ежегодно на 1–2%. Причин для этого много: постоянно возрастающая цена на топливо и ужесточенный контроль экологических норм. Еще один плюс - возможность заправки биодизелем, который в свете сокращения запасов нефти является все более актуальным.

Плюсы и минусы дизельного двигателя

Давайте выделим, чем дизельный двигатель лучше своих бензиновых товарищей:

• Экономичность. Потребность в топливе 30–40% меньше.
• Срок службы. Он долговечный, в среднем прослужит вам вдвое больше бензинового аналога.
• Цены на топливо. Дизельное топливо по всей территории страны гораздо дешевле бензина.
• Простота. В нем нет системы зажигания, что избавляет от многих проблем. Надежность выше.
• Экологичность. Выбросы углекислого газа очень малы.

Коль назвали преимущества, то нужно сказать и о недостатках.

• Надежность. Некачественное топливо быстро уничтожит форсунки.
• Техническое обслуживание. Обойдется вам примерно на 20% дороже.
• Комфорт. Звук мотора при запуске очень неприятен, и прогрев займет больше времени.
• Удобство. Если пользуетесь ручной коробкой передач, то передачи придется переключать чаще.

Большинство россиян, услышав слово дизель, вспоминают запах солярки в автобусе, а также джинсы и часы одноименного бренда. В Европе это слово ассоциируется с фамилией немецкого изобретателя. И оно является символом надежного, недорого автомобиля.

В нашей стране он не так популярен, наверное, из-за климата. И в последние годы о двигателях «миллионниках», которыми так славились 90-е годы, практически ничего не слышно. Скорее всего, это связано с тем, что большим корпорациям стало попросту невыгодно выпускать надежные, долгоживущие двигатели.

Рейтинг лучших дизельных двигателей

Изучив рейтинги крупных автосалонов мира, можно прийти к выводу, что лучшие дизельные движки легковых авто это уже не уменьшенные копии агрегатов грузовиков, а полноценный продукт. Чего только стоит прочный двигатель 1.9 TDI от всем известного концерна Volkswagen.

В нынешнее время, по мнению экспертов, он считается наиболее сбалансированным и по мощности, и по динамике.

Он выходит в различных модификациях, не конфликтует с местным топливом, а в хороших руках пробегает около 500 тысяч километров. Конечно, многое зависит от правильного техобслуживания и условий эксплуатации, но все равно данная модель заслуживает внимания.

Не обойдем внимание и новенькие авто серии Passat. На них сейчас устанавливают движки комплектации BlueMotion. Инженеры потрудились на славу, им удалось уменьшить расход топлива притом что мощность не изменилась и варьируется от 90 до 120 (л. с.).

Теперь он тратит всего лишь 3.3 л. на 100 км. Этого они добились благодаря обновлению турбины и поднятию давления в камерах сгорания. А еще они стали намного меньше загрязнять окружающую среду, что в условиях нынешнего времени немаловажно.

Также не можем обойти своим внимание моторы фирмы Mercedes и Nissan - это двигатели самые надежные, чуть ниже в нашем рейтинге расположим моторы Subaru. Но хорошие дизели есть не только у японцев и немцев, к примеру, у американцев есть неплохой мотор от компании Ford. На следующую ступень поставим Opel. На этом и остановимся, поскольку на движки рено слишком много жалоб, а двигатели ВАЗ заслуживают отдельного разговора о них.

Что может послужить причиной поломки двигателя

Как и все в нашем мире, надежность дизельного мотора - это относительное понятие. Стоит отметить, турбинно-дизельные двигатели не такие надежные, как атмосферные, потому что турбина имеет свойство часто ломаться. Очень много факторов, влияющих на работу помимо сборки. Один и тот же двигатель внутреннего сгорания в разных условиях будет вести себя по-разному.

Как упоминалось выше, дизельные моторы очень зависят от качества топлива. Солярка сомнительного качества может знатно потрепать ваш движок уже после первой же заправки. Суть в том, что устаревшие советские моторы с легкостью справляются с таким топливом, а новым автополомка гарантируется. Особенно если каким-либо образом в топливе окажется немного воды.

Это связано с возникновением серной кислоты, которая негативно влияет на все детали автомобиля. Она возникает в результате реакции серы с водой, катализатором которой служит большая температура в двигателях внутреннего сгорания.

Хотя даже и без отсутствия воды превышенное содержание серы значительно сокращает срок службы масла. За счет попадания в него картерных газов. А также сера быстро испортит ваш сажевый фильтр. Следует запомнить, что если вы сомневаетесь в топливе, то для уверенности в работе автомобиля, масло придется менять в два раза чаще.

При соблюдении простых правил, даже не самый удачный мотор прослужит вам верой и правдой долгий срок. Нужно пользоваться только качественным моторным маслом, по возможности одной и той же торговой марки, замену делать в срок, и, конечно же, не перегревать ваш агрегат - не позволяйте мотору работать на повышенных нагрузках.

«Вечные» двигатели

Вернемся к уже упомянутым выше легендарным моторам-миллионникам. Бытует мнение, что раньше были движки, которые могли гонять до 1 миллиона километров, и это по тем дорогам, без капитального ремонта. Одним из таких был Мерседес-Бенц модели M102. Он пришел на замену М115. М102 стал легче, но в то же время мощнее.

Этого он добился за счет более тонких стен, что позволило опустить коленвал ниже. Цилиндрические головки выполнялись в перекрестной форме, на которой находятся подвесные V-образные клапаны, привод работает через центральное коромысло распределяющего вала.

Сам движок начали выпускать в 80-х годах прошлого столетия в двух сборках. Обе конфигурации устанавливали в семействе автомобилей W123.

Через 4 года появилось новое семейство - W124 и двигатель был усовершенствован. Гидроопоры заменили резиновые. На нем был установлен датчик давления масла, поликлиновый ремень, коленчатый вал и облегченные шатуны, также был заменен масляный фильтр.

Карбюраторный вариант стал последним в истории марки.

Также стоит упомянуть дизельный 2,5 л движок от тойоты. Этот двигатель считался очень хорошим и мог отбегать свой миллион. Но конечно же, с капитальным ремонтом, потому что цилиндры изнашиваются намного быстрее. Срок жизни цилиндров приблизительно 300- 400 тыс. км.

Давайте вспомним про двигатели ВАЗ. Хоть и качество сборки этих автомобилей желает лучшего, но на ладах стоят очень даже неплохие движки, хочется выделить 8- клапанные движки внутреннего сгорания. Для ВАЗ-2112 вполне обычным считается пробег 200–300 тысяч километров, после чего придется делать капитальный ремонт.

А ВАЗ-21083 при правильном подходе и своевременной замене масла могут послужить еще дольше - до 400 тыс. км. Но 16-клапанный мотор очень быстро ломается. Если подытожить, весь продукт ВАЗ - это лотерея. Брак встречается очень часто.

Про моторы Renault трудно что-то сказать однозначно - в линейке силовых агрегатов есть хорошие модели, а есть откровенно слабые. Самым надежным дизельным двигателем считается 8-клапанный мотор K7J, объемом 1,4 л., и K7M, объемом 1.6 л. Выполнены они просто и удачно, поэтому и ломаются очень редко.

Они имеют ременной ГРМ (газораспределительный механизм) привод, клапан регулируется винтами. K7M - используется в авто RenaultSymbol/ Sandero/Logan/ Clio. Выше упомянутый ВАЗ использует в своем автомобиле Лада Ларгус. По всем признакам K7J выглядит хорошо, кроме мощности - её недостаточно для среднеразмерного легкового автомобиля.

В среднем самый экономичный мотор может пробежать до 400 тыс. км без капитального ремонта.

Что касается компании Рено, её моторы не характеризуются высокой надежностью - это дизели 1,5 л, 1,9 л и 2,2 л. С ними часто возникают проблемы. При нагрузках начинает стучать коленчатый вал, а когда то же самое начинает происходить и с шатунными вкладышами - это однозначно капремонт. Пробежать этот дизелек от Рено много не сможет, и капремонт придется делать уже через 130–150 тысяч километров.

Самый большой и самый маленький двигатели

Так же интересно, какой дизельный двигатель является самым лучшим? На сегодняшний день Wartsila-Sulzer RTA96 - самый мощный дизельный двигатель. Его размер сравним с трехэтажным домом.

Этот двухтактный двигатель весит 2300 тонн. Имеет две модификации - 6 и 14-цилиндровый и 108920 лошадиных сил. Этот двигатель предназначен для больших торговых судов. Последний вариант двигателя будет сжигать 6280 литров топлива в час.

А самый маленький дизельный двигатель поместится на одном пальце. В ближайшем будущем в Европе и США на подходе микроскопические двигатели, которые будут подпитываться углеводородным топливом и приводиться в движение крошечным генератором.

Вывод

С написанного выше, мы можем видеть, что проблем хватает. Понять автомобилиста, не желающего рисковать ради экономии, вполне можно. Но при грамотной эксплуатации мотор проработает очень долго.

Известны случаи, когда такие моторы служили по 1–1,2 млн км даже на топливе невысокого качества.

То есть, если вам нужен автомобиль, рассчитанный на долгий срок работы, то стоит хорошенько подумать про дизельный вариант. Также не забываем про экономичность. Каждые 100 километров дадут вам коло 30% экономии в топливе, что вполне оправдывает более высокую стоимость легковых автомобилей.

Особенности дизельного двигателя, такие как экономичность и высокий крутящий момент, делают его предпочтительным вариантом. Современные дизели близки к бензиновым моторам по шумности, сохраняя преимущества в экономичности и надежности.

Конструкция и строение

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки - ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Именно этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым.

Принципиально отличие заключается в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно . Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800 о С, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы и чтобы каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания .

В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3 и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1 , выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.

Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления - отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше - при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.

К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность, трудности холодного пуска, проблемы с зимней соляркой. У современных дизелей эти проблемы не столь очевидны.

Дизельное топливо должно отвечать определенным требованиям. Главные показатели качества топлива - чистота, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не ниже 40). Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения после момента впрыска его в цилиндр и двигатель работает мягче (без стуков).

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания - их называю дизелями с непосредственным впрыском - топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.

Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля - с раздельной камерой сгорания . Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Устройство топливной системы

Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция - подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Главными элементами являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.

ТНВД

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.

На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.

Форсунки.

Другим важным элементом топливной системы является форсунка. Она вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а тип распылителя определяет форму факела топлива, которая имеет важное значение для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливные фильтры.

Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды , для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск?

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы - свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900 о С, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа.

Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30 о С, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Турбонаддув и Common-Rail

Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. 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".

Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля - двигателя с воспламенением топлива от сжатия - это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива сокращается на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора.

Машиностроительное предприятие по выпуску различных типов дизелей и дизель-генераторов для комплектации судов, тепловозов, применения в малой энергетике.

Источник: http://sinara-group.com/about/structure/stm/UDMZ/

Скворцов Петр Петрович – генеральный директор ООО «Уральский дизель-моторный завод».

История Уральского дизельно-моторного завода

Предприятие образовано в 2003 году при разделении дизель-моторного комплекса ОАО «Турбомоторный завод». В Группу завод вошел в 2008 году, в состав холдинга СТМ - в феврале 2010 года.

Госконтракты

В феврале 2012 года Уральский дизель-моторный завод выиграл конкурс Минпромторга РФ на участие в федеральной целевой программе «Национальная технологическая база».

Став участником подпрограммы «Создание и организация производства в Российской Федерации в 2011-2015 годах дизельных двигателей и их компонентов нового поколения» УДМЗ получил право на финансирование научно-исследовательских и опытно конструкторских работ (НИОКР) для разработки базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей и испытательных стендов. Проект по разработке нового семейства дизельных двигателей мощностью 1000-3000 кВт получил название «Энергодизель», проект по разработке испытательных стендов - проект «Дизельстрой».

Для реализации поставленных задач УДМЗ заключил два контракта с государственным заказчиком работ - Минпромторгом РФ на выполнение НИОКР. Первый госконтракт направлен на разработку базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей для дизель-генераторных установок магистральных тепловозов, пропульсивных комплексов морских и океанских судов, транспортно-технологических средств, контейнерных электростанций малой энергетики - в диапазоне мощностей 1000-3000 кВт.

Второй - на создание конструкций специализированных экспериментальных стендов для высокооборотных дизельных двигателей с частотой вращения от 1500 до 3000 оборотов в минуту для дизелестроительных производств. В результате выполнения НИОКР завод должен представить научно-технические отчеты, конструкторско-технологическую документацию и опытные образцы продукции, полностью соответствующие техническому заданию заказчика и не уступающие по своим техническим характеристикам передовым зарубежным аналогам.

В декабре 2012 года Уральский дизель-моторный завод завершил выполнение первого этапа государственных контрактов по проектам «Энергодизель» и «Дизельстрой».

Итоги госпроектов

В ходе реализации проекта «Энергодизель» УДМЗ провел аналитические и патентные исследования международного опыта по созданию и проектированию высокооборотных дизельных двигателей мощностью от 1 до 3 МВт и дизель-генераторов для магистральных тепловозов, морских, океанских судов и малой энергетики. Подготовил девять эскизных проектов на дизели и семь эскизных проектов на дизель-генераторы. Проведена сборка, изготовление и испытание двух макетных образцов.

В ходе выполнения проекта «Дизельстрой» проведены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы (НИОКР) по созданию специализированных экспериментальных стендов для высокооборотных дизельных двигателей с частотой вращения от 1500 до 3000 оборотов в минуту. Планируется, что на трех стендах разного назначения будут проводиться испытания одноцилиндрового отсека дизельных двигателей и дизель-генераторных установок. Для выполнения этого этапа госконтракта специалистами УДМЗ были проведены аналитические и патентные исследования по разработке испытательных стендов среди ведущих дизелестроительных компаний как в России, так и за рубежом, разработаны эскизные, технические проекты, конструкторская документация, создана технология изготовления компонентов стендового оборудования, часть которого будет изготовлена на УДМЗ.

Продукция УДМЗ

• Модернизированные дизели: 6ДМ-21Л, 8ДМ-21Л, 12ДМ-21Л и дизель-генераторы для маневровых тепловозов: ДГ-500, ДГ-880Л, ДГ-882Л, ДГ-1400Л, ДГ-630Л
• Судовые автоматизированные дизель-генераторы: АДГ-630, АДГ-1000, АДГ-1000НК, АДГ-1600