Описание конструкции
Дизельный двигатель - это двигатель с возвратно-поступательным движением поршней, имеющий такую же базовую конструкцию и рабочий цикл, что и бензиновый двигатель. Главное отличие между дизельным двигателем и бензиновым двигателем заключается в используемом топливе и способе воспламенения топлива для обеспечения его сгорания.
Работа
В дизельных двигателях для зажигания воздушно-топливной смеси в камере сгорания используется теплота сжатия. Такое зажигание выполняется с использованием высокого давления сжатия и дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания под очень высоким давлением. Комбинация дизельного топлива и высокого давления сжатия обеспечивает самовоспламенение, позволяющее начать цикл сгорания.
Блок цилиндров
Блоки цилиндров дизельного и бензинового двигателя аналогичны друг другу, но в их конструкции имеются некоторые различия. В большинстве дизельных двигателей используются гильзы цилиндров, а не цилиндры, выполненные как часть блока. При использовании гильз цилиндров может быть выполнен ремонт, позволяющий эксплуатировать двигатель в течение длительного времени. На тех дизельных двигателях, в которых не используют гильзы цилиндров, стенки цилиндра толще, чем стенки на бензиновом двигателе с аналогичным рабочим объемом. Для увеличения опорной поверхности коленчатого вала дизельные двигатели имеют более тяжелые и более толстые коренные перемычки.
Мокрые гильзы цилиндров
Мокрые гильзы цилиндров, используемые в дизельных двигателях, аналогичны используемым в бензиновых двигателях. Физические размеры гильз могут отличаться, чтобы соответствовать рабочим условиям дизельного двигателя.
Коленчатый вал
Коленчатый вал, используемый в дизельных двигателях имеет конструкцию, аналогичную конструкции коленчатого вала на бензиновых двигателях, но с двумя отличиями:
Коленчатые валы дизельных двигателей обычно кованые, а не литые. Ковка делает коленчатый вал более прочным.
. Шейки коленчатого вала дизельного двигателя обычно больше по размеру, чем шейки коленчатого вала бензинового двигателя.
Увеличение шеек позволяют коленчатому валу выдерживать большие нагрузки.
Шатуны
Шатуны, используемые в дизельных двигателях, обычно изготавливаются из кованной стали. Шатуны дизельных двигателей отличаются от шатунов бензиновых двигателей тем, что крышки смещены и имеют мелкие зубья на поверхности сопряжения с шатуном. Конструкция со смещением и мелкими зубьями помогает удерживать крышку на месте и уменьшает нагрузку на болты шатуна.
Поршни и поршневые кольца
Поршни, используемые в дизельных двигателях, предназначенных для работы в легких условиях, выглядят аналогично поршням, используемым в бензиновых двигателях. Дизельные поршни тяжелее чем поршни бензиновыхдвигателей, потому что дизельные поршни обычно изготавливаются из кованной стали, а не из алюминия, и больше внутренняя толщина материала.
Компрессионные кольца, используемые в дизельных двигателях, обычно изготавливаются из чугуна и часто покрываются хромом и молибденом, что позволяет уменьшить трение.
Головка цилиндров
Внешне головка цилиндров дизельного двигателя во многом выглядит подобно головке цилиндров бензинового двигателя. Но имеется много внутренних конструктивных различий, которые делают дизельные двигатели иными, оригинальными.
На дизельном двигателе сама головка цилиндров должна быть намного более прочной и более тяжелой, чтобы выдержать большие тепловые нагрузки и воздействие давления. Конструкция камеры сгорания и воздушные каналы на дизельных двигателях могут быть более сложными, чем на бензиновом двигателе.
В дизельных двигателях используются несколько конструкций камер сгорания, но две конструкции наиболее распространены: неразделенная камера сгорания и вихревая камера.
Конструкция с неразделенной камерой сгорания
Наиболее распространенный тип камеры сгорания для дизельного двигателя - это неразделенная камера, также известная как камера сгорания с прямым впрыскиванием. В неразделенной конструкции обеспечение турбулентности (завихрения) впускаемого воздуха происходит за счет формы канала впуска воздуха. Топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания.
Конструкция с вихревой камерой
В конструкции с вихревой камерой используются по две камеры сгорания для каждого цилиндра. Главная камера соединяется узким каналом с меньшей по размеру вихревой камерой. В вихревой камере находится топливная форсунка. Вихревая камера предназначается для обеспечения начала процесса сгорания. Впускаемый воздух вводится в вихревую камеру через узкий канал. Затем в вихревую камеру впрыскивается топливо, и образуемая смесь загорается. После этого горящая смесь входит в главную камеру сгорания, где и заканчивает свое горение, заставляя поршень перемещаться вниз.
Клапаны и седла клапанов
Клапаны дизельного двигателя изготавливаются из специальных сплавов, которые способны хорошо работать при высоком теплообразовании и давлении, характерным для дизельного двигателя. Некоторые клапаны частично заполняются натрием, который помогает отводить тепло. Большой процент от тепла передается от головки клапана седлу клапана. Для обеспечения соответствующей теплопередачи особое внимание должно быть уделено ширине седла клапана.
Широкое седло клапана имеет преимущество, заключающееся в способности передавать большее количество тепла. Однако, широкое седло клапана имеет и большую возможность накопления отложений нагара, которые могут стать причиной протечек в клапане. Узкое седло клапана обеспечивает лучшее уплотнение, чем широкое седло клапана, но не передает такое же количество тепла. В дизельном двигателе необходим компромисс между широкими и узкими седлами клапанов.
В дизельных двигателях часто используются вставные седла клапанов. Вставки имеют преимущество, заключающееся в возможности их замены. Вставные седла клапанов изготавливаются из специальных металлических сплавов, которые выдерживают воздействие тепла и давления дизельного двигателя.
Система подачи топлива
Обычная конструкция
В обычной системе подачи дизельного топлива топливо вытягивается из топливного бака, отфильтровывается и подается к насосу высокого давления. Топливо под высоким давлением доводится до требуемого давления и подается к топливному коллектору, который питает топливные форсунки. Система управления впрыскиванием в соответствующие моменты времени активизирует форсунки, которые на ходе сжатия поршня впрыскивают топливо для его последующего сгорания.
Конструкция с общим топливным коллектором ("Common rail")
В дизельных двигателях с общим топливным коллектором используются независимые системы создания давления топлива и впрыскивания топлива. Топливный насос высокого давления вытягивает топливо от бака и подает его через регулятор давления к общему топливному коллектору. Насос высокого давления состоит из перекачивающего насоса низкого давления и камеры высокого давления. Впрыскивание топлива управляется модулем управления силовым агрегатом (РСМ) и модулем управления форсунками (IDM), который регулирует продолжительность открытого состояния форсунок в зависимости от рабочих условий двигателя.
В конструкции с общим топливным коллектором уровень токсичности отработавших газов значительно уменьшен и минимизирован шум при работе. Все это следствие большего управления процессом сгорания. Регулировка давления топлива и фазы работы форсунок управляются ЮМ и РСМ. Также изменена конструкция форсунки, которая теперь позволяет выполнять предварительное(пред-впрыскивание)и заключительное (пост-впрыскивание) впрыскивание топлива на различных стадиях хода сжатия и рабочего хода.
Улучшенное управление подачей топлива позволяет обеспечивать более чистое, более устойчивое сгорание и создавать требуемое давление в цилиндрах. Это оказывает влияние на уменьшение токсичности выхлопа и шума при работе.
Система смазки
Система смазки, используемая в дизельных двигателях, по принципу действия аналогична системам бензиновых двигателей. Большинство дизельных двигателей имеют маслоохладитель того или иного типа, помогающий отводить тепло от масла. Масло течет под давлением по каналам двигателя и возвращается к картеру двигателя.
Смазочное масло, используемое в дизельных двигателях, отличается от масла, используемого в бензиновых двигателях. Специальное масло необходимо по той причине, что при работе дизельного двигателя происходит большее загрязнение масла, чем в бензиновом двигателе. Высокое содержание углерода в дизельном топливе заставляет масло, используемое в дизельных двигателях, изменять свой цвет вскоре после начала его использования. Должно использоваться только такое моторное масло, которое предназначено специально для дизельных двигателей.
Система охлаждения
Система охлаждения дизельного двигателя обычно имеет больший заправочный объем, чем система охлаждения бензинового двигателя. Температура внутри дизельного двигателя должна тщательно контролироваться, потому что для самовоспламенения топлива используется тепло.
Если температура двигателя слишком низкая, возникают следующие проблемы:
Повышенный износ
. Плохая экономия топлива
. Скапливание воды и отстоя в картере двигателя
. Потеря мощности
Если температура двигателя слишком высокая, возникают следующие проблемы:
Повышенный износ
. Задиры
. Детонация
. Прогорание поршней и клапанов
. Проблемы со смазкой
. Заклинивание движущихся частей
. Потеря мощности
Система впрыскивания топлива
Дизельный двигатель работает по принципу самовоспламенения. Впускаемый воздух и топливо сжимаются в камере сгорания так сильно, что молекулы нагреваются и загораются без помощи внешней искры зажигания. Степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем степень сжатия бензинового двигателя. Значение степени сжатия в дизельных двигателях с прямым забором воздуха равняется приблизительно 22:1. Турбодизельные двигатели имеют степень сжатия в диапазоне 16.5-18.5:1. Создается давление сжатия, и температура воздуха возрастает приблизительно с 500 °С до 800 °С (от 932 °F до 1 472 °F).
Дизельные двигатели могут работать только с системой впрыскивания топлива. Смесеобразование происходит только в фазе впрыскивания и сгорания топлива.
В конце хода сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания, где оно смешивается с горячим воздухом и загорается. Качество этого процесса сгорания зависит от качества смесеобразования. Т.к. топливо впрыскивается столь поздно, оно не имеет много времени для смешивания с воздухом. В дизельном двигателе соотношение "воздух -топливо" постоянно поддерживается на уровне больше чем 17:1, таким образом обеспечивается сгорание всего топлива. За более подробной информацией обратитесь к публикации "Работа двигателя и его систем".
Французский ученый С. Карно в 1824 году создал основы термодинамики. В этой работе он, в числе многого другого, утверждал, что заставить тепловую машину работать наиболее экономично можно, доводя рабочее тело до температуры вспышки топлива сжатием. Фактически он сформулировал принцип, на котором работают дизельные двигатели. Оставалось только взять и сделать такой двигатель. Но этого пришлось ждать еще несколько десятков лет.
В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель получает патент на первый двигатель (показан на рисунке), работающий на сжатии воздуха до температуры вспышки. В 1987 году первый «дизель-мотор» (так немцы называют двигатель с воспламенением от сжатия) заработал и доказал свою эффективность.
По сравнению с «отто-мотором» (бензиновый двигатель со свечами зажигания) новый двигатель был более тяжелым и поначалу не внушал большого энтузиазма. Но только поначалу. Устройство дизельного двигателя первых образцов включало воздушный компрессор для впрыскивания топлива.
Сам Дизель вначале предполагал применить совсем уж экзотический вариант: угольная пыль. Смесь угольной пыли и воздуха, конечно, способна работать в двигателе, но за сколько часов абразивные частицы съедят кольца, поршни, седла и тарелки клапанов, об этом как-то не подумали. Да и саму угольную пыль получить не так просто.
Из-за тяжелого компрессора двигатель оказывалось невозможно применить на наземном транспорте. Но в работе он расходовал так мало горючего и работа его была настолько устойчивой, что отказаться от него было уже невозможно. Расчеты показывали, что от двигателя можно ожидать значительно большую мощность, если решить проблему с подачей топлива.
У инженеров возникла идея заменить компрессор плунжерным насосом. Качать топливо в жидком виде было чрезвычайно выгодно, на это уходит гораздо меньше энергии, а насос можно сделать совсем небольшим. Однако, изготовить плунжерную пару было не так просто. Дело в особой точности изготовления - расстояние между деталями составляет 2-3 микрона.
Все же дизелям нашлась работа. Впервые они были установлены на немецких подводных лодках еще при кайзере Вильгельме. (Возможно, с этим как раз связано темная история исчезновения самого изобретателя, утонувшего в Ла-Манше по дороге в Англию.)
В 1920 году Роберт Бош наконец, получает качественный плунжерный насос. В цилиндры двигателя научились подавать больше топлива. Теперь обороты дизельного двигателя и его удельная мощность, становятся достаточными для установки на автотранспорте. Вместе с насосом Бош разрабатывает и очень удачную форсунку для топлива.
Сгорание топлива в дизельном двигателе
Проще всего понять, как работает дизельный двигатель, если посмотреть на сгорание топлива в нем. В дизелях используется тяжелое топливо. Это означает, что двигатель внутреннего сгорания такого типа может работать на керосине (известном как солярка), мазуте, сырой нефти, и даже на некоторых растительных маслах.
Все эти виды топлива более калорийны, чем бензин. Так что, рабочая температура дизельного двигателя заметно выше, чем у бензинового. Но тяжелые виды топлива горят хуже, чем бензин, медленнее и трудно поджигаются. Для их воспламенения требуется большая степень сжатия, воздушно-топливная смесь должна нагреваться до 700-800°С.
Вязкость любого из дизельных видов топлива, даже в подогретом состоянии, выше бензиновой, а распылять его необходимо до мельчайшего состояния, особенно в быстроходных дизелях. Еще экспериментальный двигатель Дизеля работал при впрыске топлива под давлением не менее 50 бар (атм), а практический двигатель требует 100-200 бар.
Однако, у тяжелых калорийных топлив есть свое преимущество перед бензином. Давление в цилиндре дизеля практически постоянно на всем такте расширения, поэтому крутящий момент у них весьма значителен и стабилен. Благодаря постоянному давлению, угол опережения зажигания также остается постоянным и регулировки не требует. Ресурс дизельного двигателя больше, чем у бензинового. Есть области, где дизель практически незаменим, например в сельскохозяйственном тракторе.
Разновидности дизельных двигателей
Принцип действия дизельного двигателя для всех из них одинаков: сначала производится сжатие свежего заряда рабочего тела (воздуха), затем впрыскивается топливо. От высокой температуры смесь воспламеняется и сгорает, поднимая давление. Под его действием поршень двигается обратно и в нижней точке выпускной клапан цилиндра открывается, выпуская отработанный газ. В основном, это углекислый газ, дизельные двигатели экологически чище бензиновых.
Камеры сгорания дизелей могут выполняться непосредственно в днище поршня - там делается выемка особой формы - или в ряде случаев используют предкамеры (или форкамеры, как это говорят на родине двигателя). Первый вариант - самый экономичный, второй считался оптимальным в прежние годы. Сейчас, когда экономичность, во многих случаях, считается решающей, от предкамерных вариантов снова отказываются.
Рабочий процесс в дизеле может протекать, как и в бензиновом двигателе, в два или четыре такта. Подавляющее большинство дизелей - четырехтактные. Двухтактные проще реверсировать, поэтому они распространены на морских судах, где применяется жесткая связь с гребным валом. Камеры сгорания в двухтактных дизелях не разделяются из-за очевидных проблем с продувкой форкамеры.
Конструкция дизельного двигателя зависит от его мощности и назначения. Наиболее мощные двигатели, применяемые на судах и некоторых электростанциях, имеют крейцкопф - устройство для снижения боковых сил на поршень. Все мощные дизели имеют сложно устроенное дно, потому, что подвергаются высокой температуре.
Часть, обращенная в цилиндр, делается стальной, а остальная часть поршня (юбка) - алюминиевой. Кроме того, в поршне сделаны канавки для системы масляного охлаждения.
Типы дизельных двигателей различаются и по расположению цилиндров. Бывает рядовое, V-образное и даже такое, при котором цилиндры располагаются с разворотом на 180 градусов. Это зависит от тех условий, которые имеются на месте установки двигателя. Например, на современном грузовике или автобусе, скорее всего, будет применен двухрядный дизель, установленный под полом кабины водителя. Как устроен дизельный двигатель, будет зависеть и от наличия наддува.
Турбонаддув дизелей
Мощность дизельного двигателя, без увеличения расхода топлива, можно повысить при помощи турбокомпрессора. Тогда можно использовать еще неплохой кусочек диаграммы цикла Карно. Эксплуатация дизельного двигателя с турбокомпрессором имеет то преимущество, что используя энергию выхлопных газов можно раскрутить турбину, и на том же валу установить другую турбину - компрессор.
Этот компрессор будет нагнетать воздух, поступающий через впускной коллектор, увеличится заряд воздуха в цилиндрах, и, таким образом, мощность двигателя заметно возрастет. (Работу таких двигателей легко узнать по характерному свисту в момент раскручивания турбины.)
Плюсы и минусы дизелей
Преимущества дизельного двигателя - это высокий и постоянный крутящий момент в сочетании с высокой экологичностью выхлопных газов (это относится, правда, только к современным двигателям). Также вне конкуренции их высокий КПД, самый высокий среди ДВС. Известны дизели (MAN) дающие свыше 50%, (что считалось «теоретическим» максимумом). Там использован максимум всех современных достижений. Экономичность достигает до 40%, если провести сравнение с бензиновыми.
Проблемы дизельных двигателей, а без них техники не бывает, заключаются в тяжелом пуске, из-за высокой степени сжатия (до 25 в современных двигателях), на автомобилях приходится ставить мощный стартер и аккумулятор. Большая точность изготовления деталей насосов высокого давления и форсунок затрудняет обслуживание.
Дизели крайне чувствительны к механическим загрязнениям топлива, для очистки которого приходится применять даже центрифугу в составе топливной аппаратуры. При равном объеме в литрах, дизельный двигатель уступает бензиновому по мощности, при равной мощности дизель тяжелее. Дизельный двигатель требует более качественных сплавов для своего изготовления и заметно дороже бензинового.
И все же, сравнивая преимущества и недостатки дизельного двигателя, можно сделать выбор в пользу дизеля. Особенно этому способствует технический прогресс в области электроники и блоков управления двигателями. Система «общая магистраль» (common rail) и электромагнитные форсунки позволяет сильно упростить ТВНД, а блок управления доводит экономию топлива до максимума, поскольку работает на любых переходных режимах и успевает все отследить.
Дизельным двигателям удалось пройти длительный и успешный путь развития от неэффективных и загрязняющих экологию агрегатов начала двадцатого века, до супер экономных и абсолютно беззвучных, которые сегодня устанавливаются на добрую половину всех выпускаемых автомобилей. Но, несмотря на такие удачные модификации, общий принцип их действия, отличающий дизельные моторы от бензиновых, остался все тем же. Постараемся рассмотреть данную тему подробнее.
В чем основные отличия дизельных двигателей от бензиновых?
Уже видно из самого названия, что дизельные двигатели работают не на бензине, а на дизельном топливе, которое также называют соляркой, ДТ или просто дизелем. Вникать во все подробности химических процессов перегонки нефти мы не будем, скажем только, что и бензин и дизель производят из нефти. Во время перегонки нефть делится на различные фракции:
- газообразные — пропан, бутан, метан;
- нарты (короткие цепочки углеводов) — используются для производства растворителей;
- бензин — взрывоопасная и быстро испаряющая прозрачная жидкость;
- керосин и дизель — жидкости с желтоватым оттенком и более вязкой структурой, чем у бензина.
То есть солярка производится из более тяжелых фракций нефти, ее важнейшим показателем является воспламеняемость, определяемая цетановым числом. Также ДТ характеризуется большим содержанием серы, которое, однако, стараются всеми силами уменьшать, чтобы топливо соответствовало экологическим стандартам.
Как и бензин, дизель делится на разные виды в зависимости от температурных режимов:
- летний;
- зимний;
- арктический.
Стоит также заметить, что дизельное топливо производят не только из нефти, но и из различных растительных масел — пальмового, соевого, рапсового и др., смешанных с техническим спиртом — метанолом.
Однако, заливаемое топливо — это не главное отличие. Если мы посмотрим на бензиновый и дизельный двигатели «в разрезе», то разницы никакой визуально не заметим — те же поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик и так дальше. Но разница есть и она очень существенная.
Принцип работы дизельного двигателя
В отличие от бензиновых, в дизеле совсем по другому принципу происходит зажигание воздушно-топливной смеси. Если в бензиновых — как в карбюраторных, так и инжекторных — движках сначала происходит приготовление смеси, а затем ее воспламенение с помощью искры от свечи зажигания, то в дизеле в камеру сгорания поршня нагнетается воздух, затем воздух сжимается, разогреваясь до температур 700 градусов, и вот в этот момент в камеру попадает топливо, которое тут же взрывается и толкает поршень вниз.
Дизельные двигатели — четырехтактные. Рассмотрим каждый такт:
- Такт первый — поршень движется вниз, открывается впускной клапан, тем самым в камеру сгорания попадает воздух;
- Такт второй — поршень начинает подниматься, воздух начинает под давлением сжиматься и разогреваться, именно в этот момент через форсунку впрыскивается солярка, происходит ее возгорание;
- Такт третий — рабочий, происходит взрыв, поршень начинает двигаться вниз;
- Такт четвертый — открывается выпускной клапан и все отработанные газы выходят в выпускной коллектор или в патрубки турбины.
Конечно, все это происходит очень быстро — несколько тысяч оборотов в минуту, требуется очень слаженная работа и подгонка всех узлов — поршней, цилиндров, распределительного вала, шатунов коленвала, а самое главное датчиков — которые в секунду должны передавать на CPU сотни импульсов для мгновенной обработки и вычисления необходимых объемов воздуха и солярки.
Дизельные двигатели выдают больший коэффициент полезного действия, именно поэтому их используют на грузовых авто, комбайнах, тракторах, военной технике и так далее. ДТ более дешевое, но нужно отметить, что сам двигатель обходится дороже в эксплуатации, потому что уровень компрессии здесь почти в два раза выше, чем в бензиновом, соответственно нужны поршни особой конструкции, а все используемые узлы, детали и материалы усиленные, то есть стоят дороже.
Также очень строгие требования предъявляются к системам подачи топлива и отвода отработанных газов. Ни один дизель не сможет работать без качественного и надежного ТНВД — топливного насоса высокого давления. Он обеспечивает корректную подачу топлива на каждую форсунку. Кроме того на дизелях используются турбины — с их помощью отработанные газы используются повторно, тем самым повышая мощность двигателя.
Есть у дизеля и некоторый ряд проблем:
- повышенный шум;
- больше отходов — топливо более маслянистое, поэтому нужно регулярно проводить замену фильтров, следить за выхлопом;
- проблемы со стартом, особенно холодным, используется более мощный стартер, топливо быстро густеет при понижении температуры;
- дорого обходится ремонт, особенно топливной аппаратуры.
Одним словом — каждому свое, дизельные двигатели характеризуются большей мощностью, ассоциируются с мощными внедорожниками и грузовиками. Для простого же горожанина, который ездит на работу — с работы и по выходным выезжает за город, хватит и маломощного бензинового движка.
Видео, на котором показан весь принцип работы дизельного двигателя внутреннего сгорания
Вы хотите купить дизельный автомобиль?
Запоминайте и потом не говорите, что вы это не знали.
Все больше дизельных импортных легковых автомобилей появляется на наших дорогах. Всем хорош дизель: и высоким крутящим моментом, обеспечивающим прекрасные тяговые качества, и малым расходом топлива (в среднем от 4 до 8 л на 100 км), причем не дорогостоящего высокооктанового бензина, а относительно дешевого дизельного. Однако использование отечественных эксплуатационных материалов в импортных автомобилях порождает множество проблем. Что касается моторного масла и масляных фильтров, то наши владельцы таких машин давно поняли: экономить на этих деталях себе дороже, и применяют рекомендованные изготовителями импортные. Кстати, приобрести их теперь в крупных городах не составляет большого труда.
Иная ситуация с дизельным топливом, его не привезешь из-за рубежа. ГОСТы на нашу солярку практически не отличаются от буржуинских. Но не раскрою большого секрета, если скажу, что реальные параметры нашего топлива, особенно на периферии, существенно отличаются в худшую сторону, от общих требований. Прежде всего, из-за повышенного содержания в нем абразивных частиц и воды. Для бензиновых двигателей, это не так страшно. Но для прецизионной топливной аппаратуры дизелей, грязь или влага, просто губительны.
На зарубежных дизельных автомобилях редки фильтры грубой очистки топлива, но они, объединенные с дополнительными влагоотделителями, необходимы в наших условиях.
Хорошо, если у влагоотделителя прозрачный колпак, чтобы владелец мог определить момент необходимого выпуска воды. Еще лучше иметь влагоотделитель с датчиком переполнения.
При выборе фильтра тонкой очистки топлива советую ориентироваться на продукцию известных фирм, которые применяют высококачественные материалы. Одни из лучших, это английские фильтры «Лукас» с элементом типа V. Такой фильтр модели «496А», унифицированный с фильтрами «Бош», подходит для большинства европейских дизельных автомобилей.
Вторая группа проблем связана с зимней и весенней эксплуатацией дизельного автомобиля. Стоит температуре воздуха упасть ниже 3-5 C, как отечественное дизельное топливо начинает мутнеть и выпадает парафин. Достаточно после пуска проехать 200-300 метров, чтобы парафин наглухо забил топливный фильтр и двигатель заглох.
Как с этим бороться? В первую очередь, следует использовать специальное зимнее дизельное топливо с температурой помутнения минус 15-20 C, но на заправочных станциях оно в лучшем случае появляется к началу весны. За рубежом применяют так называемые депрессорные присадки. Однако они дороги и их эффективность зависит от состава топлива. При нестабильном составе нашей солярки владелец машины рискует, не рассчитав дозировку, только усугубить ситуацию. Можно, конечно, разбавлять дизельное топливо бензином или керосином, что часто у нас и делают при эксплуатации КамАЗов и МАЗов. При этом повышается растворимость парафина и снижается его концентрация. Но для существенного улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива необходима значительная добавка в него легких углеводородов. Например, чтобы снизить температуру помутнения с минус 3 до минус 15 C, нужно практически наполовину разбавить топливо бензином. Однако при этом, кроме ухудшения пусковых качеств двигателя и потери мощности, может легко произойти и прогар поршней. А из-за ухудшения смазочной способности топлива резко возрастет износ прецизионных плунжерных пар в топливном насосе, который может быстро выйти из строя.
И тем не менее, если для грузовых дизелей такой грубый способ «улучшения» топлива еще как-то допустим, то для деликатных двигателей зарубежных легковых автомобилей он полностью неприемлем. В северных странах применяют различные средства подогрева топливного фильтра через специальную токопроводящую бумагу фильтрующего элемента, подогреватели в форме хомута, устанавливаемого снаружи на фильтр, подогреватели в виде прокладки между корпусом и фильтрующим элементом и т.д. По моему опыту, наиболее надежны и просты в эксплуатации позисторные подогреватели «Лукас» и «Бош». Их отличительная особенность состоит в применении в качестве нагревательных элементов позисторов металлокерамических пластин, увеличивающих электрическое сопротивление при нагреве до заданной температуры в десятки раз. Величина этой температуры определена химическим составом позистора и его кристаллической решеткой. Таким образом, одна деталь объединяет функции нагревательного элемента и системы защиты от перегрева.
При температуре под капотом ниже нуля градусов подогреватель автоматически, одновременно с включением замка зажигания, вступает в работу с помощью термовыключателя и перестает действовать либо при нагреве топлива свыше 50 C, либо при выключении замка зажигания. Мощность подогревателя бывает до 150 ватт и обеспечивает нагрев топлива, проходящего через фильтр, в диапазоне температур от минус 20 до плюс 10 C. Опыт, накопленный при эксплуатации дизельных автомобилей «Фольксваген» и «Вольво» с подогревателями, говорит о том, что в мороз до минус 25 C проблем с пуском двигателя не возникает.
Хорошее решение такой проблемы, это переход от цельных фильтров типа «Бош» на интегральные фильтры «Лукас». В них заменяется только фильтрующий элемент, который в 2-3 раза дешевле всего прибора. Интегральные фильтры целесообразно оборудовать позисторными подогревателями.
Весьма полезно дополнить систему питания дизеля ручным подкачивающим насосом, который всегда позволит прокачать топливо после попадания воздуха. Емкости аккумулятора при использовании стартера для прокручивания двигателя в этих целях, как правило, не хватает.
Вот еще несколько советов:
- Если вы созрели для покупки дизельного автомобиля, рекомендую приобрести машины фирм «Фольксваген» моделей «Гольф», «Джетта» или «Пассат», а также «Ауди-80», «Ауди-100» или «Вольво» модели «240», «740» или «960». На них установлены четырех-, пяти- и шестицилиндровые унифицированные дизели «Фольксваген» с цилиндрами одной размерности — 76,5 х 86,4 мм, для которых, по крайней мере, в Харькове и других крупных городах, достаточно запасных частей и доступно квалифицированное обслуживание. Не стоит покупать давно снятые с производства автомобили.
- Если вы нашли деньги для покупки дизельного автомобиля, не экономьте на мелочах, установите на свою машину дополнительные фильтры грубой очистки с влагоотделителем и позисторный подогреватель. У вас не только не будет забот зимой, но и не выйдет из строя двигатель. Учтите, что за рубежом на технический осмотр автомобили поступают только после профилактических работ, проведенных на специальных станциях. Владельцы машин там редко открывают капот. У нас же другая ситуация. Поэтому, во-первых, не забывайте своевременно менять свечи накаливания: даже если дизель хорошо пускается при неисправных свечах, когда на улице тепло, такие запуски вредны для двигателя. Во-вторых, хороший, свежий распылитель, это необходимый элемент «здорового» дизеля. Едва двигатель начинает дымить, то немедленно обратитесь к специалистам: перегрев поршней, головок и клапанов чреват тяжелой аварией.
- Очень важно своевременно менять ремень привода газораспределения (примерно через каждые 60 000 км пробега), так как его обрыв может привести к тяжелым поломкам в двигателе, а стоимость ремонта превысит стоимость автомобиля (если он подержанный).
В заключение отмечу: не надо бояться дизеля. Если уж вы начали ездить на автомобиле с таким двигателем, то на бензиновый потом вряд ли перейдете.
Блиц-справка
Наиболее распространенным способом подогрева дизельного топлива является подвод солярки по дренажной трубке от форсунки к фильтру тонкой очистки. Недостаток этого способа заключается в том, что нагрев топлива осуществляется от тепла двигателя, т.е. его необходимо запустить и прогреть 8-10 минут. А до этого использовать холодное топливо, в том числе и в момент запуска двигателя. А где взять теплое топливо? Это остается открытым вопросом.
Блиц-справка
Говорить об улучшении низкотемпературных свойств дизельного топлива путем добавления бензина нельзя. Разрешается добавлять технический керосин, но не бензин. Добавление бензина может привести высокооборотные дизели легковых автомобилей к разрушению цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма из-за жесткой работы двигателя. Работа двигателя ухудшается из-за взрывного горения топливной смеси. В результате этого происходит повышенная нагрузка на поршень, шатун и вкладыши.
Блиц-справка
Обрыв ремня привода газораспределения может привести к тяжелым поломкам.
Для «чайников» поясняю, что двигатель может работать только при определенном порядке функционирования его узлов.
При достижении поршнем верхней мертвой точки впускные и выпускные клапана должны быть закрыты. При обрыве ремня привода газораспределительного механизма распредвал останавливается сразу же, а маховик продолжает вращаться, вследствие больших инерционных масс (КПП-карданный вал-колеса). Продолжают движение вверх-вниз и поршни. И как только днище поршня достигает открытого клапана, происходит сильный удар, от которого в лучшем случае изгибается клапан, если автомобиль стоял, в худшем (если автомобиль находился в движении), изгибаются и ломаются клапаны одного-двух цилиндров, раскачиваются поршни и разбивается распредвал. Для устранения этих последствий необходимо снятие и полная разборка двигателя и дефектация его узлов и деталей. Поэтому выгоднее продать такой автомобиль на запчасти, чем полностью восстанавливать двигатель.
- Если вы подумываете о переходе на дизель, но не знаете, как ухаживать за ним своими руками, то сразу скажу, что поддерживать дизель в хорошем состоянии несколько сложнее бензинового двигателя.
Цены на подержанные дизельные автомобили на Западе падают. Это связано с тем, что долгое время объем продаж новых дизельных машин был очень высоким и поэтому на рынке подержанных машин сейчас их большое количество. Новые дизельные машины намного дороже эквивалентных им по параметрам бензиновых собратьев. Кроме того, прошло то время, когда привычный сегодня для нас дизельный ряд исчерпывался всего лишь одной моделью. Сегодня производители в состоянии поставлять на рынок дизели, отвечающие самым высоким требованиям.
Достойны сожаления страны, если такие имеются, в которых дизельное топливо стоит одинаково с бензином или даже превышает его. Но даже в этом случае вы будете в выигрыше, поскольку у дизельных машин, как правило, более высокий срок службы, но только при условии, что у вас будет большой ежегодный пробег. Никакой экономии не получается только при малых годовых пробегах. Вы экономите на свечах зажигания, хотя понятно, что при использовании свеч зажигания с периодичностью замены 60 тыс. км экономия на них будет небольшой. В то же время вы потеряете на более частой замене масла и фильтра.
Чем привлекает дизель?
Современные дизельные машины привлекательны своей способностью развивать большую силу тяги на малых оборотах, чем особенно хороши для водителей, не любящих слишком часто переключать передачи. Большинство изготовителей предлагают дизели с турбонаддувом, чтобы дать владельцу возможность ощутить самому всю прелесть машины высокого класса.
Механизмы бензинового и дизельного двигателя мало чем отличаются. В основу работы обоих двигателей положен четырехтактный цикл сжигания топлива, но происходит это у них совершенно разными способами.
В то время как у бензиновых двигателей топливовоздушная смесь воспламеняется свечами зажигания, дизельное топливо воспламеняется в результате очень сильного сжатия.
Когда бензиновый двигатель всасывает воздух и бензин на первом такте, дизель засасывает только воздух, который сжимается до такой степени, что его температура поднимается до 800оС. Раскаленный воздух поджигает дизельное топливо, которое впрыскивается в камеру сгорания цилиндра незадолго перед тем, как поршень достигает BMT на такте сжатия. Поскольку степень сжатия у дизелей вдвое выше, чем у бензиновых двигателей, впрыск топлива должен происходить под очень высоким давлением, чтобы он влетал в камеру сгорания, и струя топлива сохраняла приданную ей форму. Вследствие повышенных требования к впрыску, топливный насос высокого давления дизеля является особо высокоточно изготовляемым узлом.
На старых моделях дизелей обычно использовались рядные многоплунжерные топливные насосы высокого давления. Теперь на большинстве современных дизелей применяют более сложные роторные насосы с постоянной подачей топлива, так как они лучше работают при высоких оборотах двигателя. В современных дизелях используются электронные системы управления дозированием подачи топлива для достижения протекания процесса сгорания близкого к идеальному. Многие дизели даже оснащаются нейтрализаторами для очистки выхлопных газов.
Существует два типа дизелей, и различие между ними состоит в том, как в них происходит сгорание топлива. В одних используется непосредственный впрыск топлива. Само название указывает на прямое направление топлива в полость камеры сгорания. Хотя данный метод впрыска очень эффективен, его отрицательными сторонами являются сильный шум и неравномерность. По этой причине непосредственный впрыск сохранился лишь на дизелях, используемых на грузовых автомобилях. Однако на дизелях усовершенствованных конструкций эти недостатки в значительной мере устранены, и большинство производителей автомобилей предлагают высокоэффективные дизели с непосредственным впрыском.
В других дизелях, не использующих непосредственный впрыск топлива, перед камерой сгорания создают небольшую дополнительную камеру, в которую и происходит впрыск топлива. Располагают эту камеру на противолежащей стороне от места установки форсунки и направления движения впрыскиваемого ею топлива. Данный конструктивный прием позволяет поднять обороты двигателя, но расплачиваться за это приходится некоторой потерей мощности.
Почему дизель шумит?
Хорошо знакомый рокот дизеля порождается возгоранием топлива и последующим резким спадом высокого давления в камере сгорания. Наиболее четко специфический рокот дизеля слышен после пуска во время прогрева двигателя на холостых оборотах.
У дизеля отсутствует система зажигания, но имеется система предпускового прогрева камер сгорания цилиндров с помощью пусковых свечей. Кроме того, времена продолжительного проворачивания двигателя стартером и томительного ожидания, когда погаснет контрольная лампа окончания предпускового прогрева, давно прошли. Уже немало производителей выпускают быстрозапускающиеся дизели, для запуска которых зимой требуется не больше пары секунд. Некоторые автомобили даже имеют «пусковую ручку», которой можно напрямую управлять топливным насосом высокого давления, чтобы изменять момент впрыска, ускорять прогрев и уменьшать выброс дыма при пуске.
Уход за дизелем
Поскольку дизель загрязняет масло в смазочной системе быстрее, чем бензиновый двигатель, большинство производителей автомобилей предусматривают более частую смену масла и фильтра.
В 1993 году компания Ford увеличила вдвое для своих новых дизелей межсервисный пробег и довела его до 16 тыс. км. Однако большинство автовладельцев продолжают по-прежнему заменять масло в середине межсервисного пробега из перестраховки, особенно когда соврешают преимущественно короткие поездки и часто запускают холодный двигатель. Кроме того, следует не забывать поддерживать систему вентиляции в чистом состоянии.
Специальные масла дизелей широко доступны сегодня и, судя по отзывам, довольно эффективны. Однако любое высококачественное моторное масло для карбюраторных двигателей также подойдет и для дизеля, если только его менять через определенные интервалы. Прочтите этикетку на банке, в которой изготовитель обычно дает указания в отношении дизелей. Если на этой этикетке ничего не найдете, то посмотрите этикетку на контейнере, в котором были упакованы банки.
У двигателей с верхним распредвалом следует заменять зубчатый ремень через указанные интервалы. В противном случае не исключено соударение поршня с клапанами, когда ремень внезапно порвется. Устранение последствий последнего потребует от вас немалых финансовых затрат. На практике уже имелись случаи обрыва ремней с пробегом до 48 тыс. км, но происходило это в результате попадания на них масла или воды из-за разгерметизации соответственно систем смазки и охлаждения. Однако, если вы вздумаете ездить, не меняя ремня, после пробега 58 тыс. км, то ваше нежелание потратить время на своевременную замену ремня может обернуться для вас в дальнейшем значительно большими затратами времени и денег.
Для замены топливного фильтра покупайте наилучший из доступных вам. Некоторые фильтры могут выглядеть внешне хорошо, но «плохо исполнять свои прямые обязанности». Не забудьте также сменить уплотнительное кольцо на корпусе фильтра. Еще отметим, что на дизеле одинаково трудно предотвратить как утечку топлива, так и подсос воздуха в топливную систему, которые сильно нарушают работу двигателя.
Если воздух попадает в топливопроводы, то может потребоваться удаление его оттуда через специальный клапан с помощью небольшого ручного насоса, обычно монтируемого для этих целей на топливном насосе высокого давления. Многие современные дизели имеют системы питания, самоудаляющие воздухом. Нужно лишь крутануть двигатель стартером, и воздух удалится.
Трудно избежать того, чтобы в топливном фильтре не конденсировалась влага, поэтому для некоторых дизелей на панели приборов предусматривается сигнальная лампа, извещающая о наличии воды в топливной системе.
Обычно при замене масла требуется только проверить состояние фильтра. Однако в случае эксплуатации автомобиля в тяжелых условиях, таких как повышенная влажность и большие перепады между дневной и ночной температурами, проверять состоянии фильтров следует чаще.
Все дизели на холоде дымят, но это не должно быть чрезмерным. Одной из наиболее распространенных причин этого является сбой в моменте подачи топлива насосом высокого давления, который легко устраняется путем повторной регулировки момента впрыска по меткам на коленчатом вале и насосе. Данная работа очень напоминает регулировку начального угла опережения зажигания на бензиновом двигателе. Операция может быть сделана на неработающем двигателе, однако лучше приобрести для этих целей специальную лампу для установки момента впрыска на дизели, которая крепится зажимом на топливоподводящей трубке форсунки и вспыхивает под действием толчков топлива, проходящего по трубке.
Другой причиной является подтекание топлива через форсунки с неплотно закрываемым топливоподающим каналом, что может приводить к переполнению цилиндра топливом и, как следствие, к чрезмерному дымлению при пуске. Кроме общей очистки форсунок и замены изношенных при пробеге около 110 тыс. км, мало что можно сделать еще в домашних условиях, чтобы проверить их работу. Разве что снять их и отдать проверить на каком-либо контрольном оборудовании.
Новые форсунки не дешевы, но вы сможете сэкономить немалую сумму, обратившись на станцию, занимающуюся ремонтом дизелей, и прокалибровать форсунки по вполне приемлемой цене. Цена на услугу зависит от расположения станции и наличия вокруг нее магазинов запчастей.
Однако вы в состоянии продлить срок службы форсунок, поддерживая в чистоте всасываемый дизелем воздух и топливные фильтры, и тем самым противодействовать загрязнению форсунок. Для этих целей следует периодически заливать в топливный бак в небольшом количестве специальные очистители.
Если следить за топливным насосом высокого давления, то он будет долго и исправно функционировать. Однако хотим предупредить, что его замена — довольно дорогая затея.
Блиц-Справка
Например, цена топливного насоса BOSCH модели Ford Escort 1,8, продаваемого фирменным дилером, составляет 950 долларов. В то же время анлогичный узел для Peugeot 405 с турбодизелем не превышает 750 долларов.
Плохой пуск и низкая приемистость дизеля могут быть обусловлены многими вещами: недоброкачественными пусковыми свечами, засорением каналов топливных магистралей, приводящим к падению давления подачи топлива, неисправностью топливопроводов и даже неправильной установкой форсунок. Определить плохо работающие пусковые свечи легко по тому, как долго не гаснет контрольная лампочка предпускового прогрева.
Поговорите с владельцами дизельных машин, и вы увидите, что никто из них и думать не хочет о том, чтобы снова сесть за руль бензинового автомобиля. Возможно, наступил и ваш черед, если дизель вполне отвечает вашим запросам.
Блиц-Справка
Покупка подержанного двигателя
Будьте внимательны при покупке подержанного дизеля. Дизели работают долго, но это не означает, что вы не должны осмотреть все традиционно изнашиваемые места. На некоторых двигателях очень легко замаскировать как продолжительность эксплуатации, так и износ. При оценке состояния такого двигателя есть опасность «лопухнуться», если вы плохо разбираетесь в дизелях.
Как и у бензиновых двигателей, выхлоп дизеля должен быть бездымным. Кроме того, не должен выходить дым из открытой горловины маслозаливной трубки на прогретом двигателе. Поскольку дизелю свойственна большая шумность, чем бензиновому двигателю, вы должны отличать рабочий шум от стука изношенных поршней, шатунов, распредвала и т.д. Если у вас сомнения в отношении состояния двигателя, то обратитесь за помощью к профессионалам.
Турбодизели очень популярны, поскольку турбонаддув хорошо вписывается в характеристики дизеля. Турбокомпрессоры работают с малым давлением наддува и на малых оборотах двигателя, что обеспечивает им более долгий, чем у бензиновых двигателей срок службы. Турбодизели превосходно подходят для тягачей и многотонных грузовых машин.
Однако дизельным автоматическим устройствам трудно соответствовать запросам автоматической коробки передач из-за пологой характеристики крутящего момента. Лишь немногие изготовители обеспокоены этой проблемой. В их числе Citroen, Mercedes, Peugeot и недавно присоединившийся к ним Opel, но и то они применяют автоматические коробки передач только на машинах среднего класса.
Благодаря все нарастающей популярности, на дизели больше не смотрят как на бедного родственника, и по уровню своей отделки они полностью соответствуют своим бензиновым собратьям.
При покупке обращайте внимание на остаточную стоимость дизеля. В свое время дизельные машины дали толчок росту объема продаж автомобилей в Германии, но пик объема продаж был достигнут еще четыре года назад и до настоящего времени идет постепенный спад, так что убедитесь, что вы не переплачиваете за честь стать владельцем дизельного авто.
Проверьте пробег. Дизельные машины раскупаются за их потенциально высокую надежность и возможно большой пробег. Особенно, когда они покупаются новыми. Но это вовсе не означает, что вы не должны обращать внимание на счетчик пробега. Действительно, многие торговцы не любят иметь дело с автомобилями, пробег которых перевалил за 80 тыс. км и, соответственно, корректируют цену на них. Или, не мудрствуя лукаво, просто сбрасывают пробег на счетчике. Пробег в 160 тыс. км вполне естественен для хорошо обслуживавшегося дизеля, но подумайте дважды, если счетчик показывает 320 тыс. км или, особенно, если это подержанное такси с таким пробегом.
За исключением двигателя, большинство дизельных машин по своему устройству идентичны своим бензиновым собратьям, то же относится и к подвескам, тормозам, но учитывайте цены на запчасти. Например, выхлопные системы служат долго, но отличаются от аналогичных бензиновых двигателей. И если вы привыкли покупать запчасти у разборщиков аварийных автомобилей, то имейте в виду, что детали бензиновых двигателей могут быть внешне похожими и подходить по размерам, однако блок цилиндров дизеля отличается от аналогичного блока бензинового двигателя и в большинстве случаев не может быть выбран в качестве замены. Также различаются передаточные числа коробок передач и сцепления.
Блиц-Справка
Будь здоров дизель
Мотор чихнул раз, другой и затих… Каждый, кто попадал в такую ситуацию, наверняка знает, какой рой вопросов проносится в голове во время неудачных попыток вновь запустить «сердце» «железного коня». Владельцы машин с дизельными двигателями ничем не отличаются от всех прочих, однако причины неприятностей с дизельными двигателями и способы их устранения во многом специфичны для этого типа моторов. Чтобы не усложнять себе жизнь, лучше послушать советы профессионалов, имеющих солидную практику в этой области.
К ним обратились и на этот раз, почерпнув массу полезной информации и довольно-таки простых в реализации практических советов.
Самым большим сюрпирзом оказывается то, что еще вчера не доставлявший хлопот двигатель вдруг напрочь отказывается «оживать» именно в тот момент, когда вы утром спешите на работу. Если такое приключилось впервые, да еще сопровождается белым выхлопом, то почти с полной уверенностью можнго сказать, что вивноваты свечи накаливания. Кстати, индикатор на панели приборов вполне может и ошибаться, утверждая, что со свечами все о,кей. Для проверки один конец провода подводится к «плюсу» аккумулятора, а второй подает напряжение напрямую на свечи. Если при этом проскакивает хорошая искра (ее нетрудно отличить от яркой вспышки короткого замыкания), провод начинанет греться, и после этого мотор заводится, то свечи здесь ни при чем. Неполадку следует искать в электрических цепях, подающих на них напряжение. Такимм образом можно проверить также клапан подачи топлива.
И, наконец, вините только себя, если пытались до этого завести машину с ходу. Ремень газораспределительного механизма при этом запросто мог проскочить через несколько зубьев. Запустить мотор не удается и, возможно, надо готовиться к сложному и дорогому ремонту двигателя.
Как показывает опыт, очень распространенной является и другая ситуация — двигатель работает на холостом ходу, а при попытке добавить оборотов сразу глохнет или останавливается, чуть проработав. Скорее всего, в топливную систему попал воздух. Стоит опять-таки обратить внимание на выхлоп. В этом случае он, как правило, белый с характерным запахом солярки. Разрежение в потоке топлива может возникнуть из-за засора, скажем, топливозаборника или топливаого фильтра. Чаще всего забивается именно топливаынй фильтр, причем такие неприятности вознакают большей частью в зимнее время.
Специалисты советуют всем придерживаться правила, не имеющего исключений: никогда не ремонтировать топливные фильтры. Разнообразные «промывания», «продувания», и прочие, якобы восстанавливающие процедуры, в лучшем случае просто не дадут эффекта, а в худшем — еще усугубят положение. Топливо, проходя через такой «восстановленный» фильтр, не только не получает положенной очистки, но еще и смывает из фильтра всю накопившуюся в нем прежде грязь. Это довольно быстро может вывести из строя прецизионный механизм ТНВД.
Еще одна псевдопомощь мотору, которую любят оказывать «знающие» механики, — установка нескольких топливных фильтров. С точки зрения достижения небывалой чистоты поступающей в двигатель солярки смысла в этой многоступенчатой фильтрации нет. Фирмы-изготовители дизельных автомобилей проводят точные расчеты производительности фильтров, которые подтверждаются целыми сериями испытаний, поэтому им стоит доверять. Дополнительные фильтры не просто бесполезны, а вредны. Они создают излишнее сопротивление, в силу чего ТНВД работает с перегрузокй и быстрее выходит из строя. Увеличившееся сопротивление в трубопроводе может также стать причиной подсасывания воздуха.
Не стоит идти на поводу и еще одного достаточно распространенного заблуждения о том, что дополнительные фильтры способствуют отделению воды из топлива. На самом деле фильтры воду не задерживают, для этого существуют специальные отстойники-сепараторы. О наличии такого сепаратора свидетельствует небольшая пробка снизу под фильтром. Сливать накопившуюся влагу следует примерно через каждые 3000 км пробега. Сливать жидкость нужно до тех пор, пока не потечет практически чистая солярка.
Об авторе: admin
