В настоящее время силовые агрегаты, работающие на дизельном топливе, также популярны как бензиновые «собратья». Они устанавливаются под капотом легковых и грузовых автомобилей, автобусов и спецтехники, на водных судах и в генераторных установках.
Однако совсем недавно к дизельному двигателю было иное отношение. На российский авторынок поставлялись легковые машины зарубежных производителей, укомплектованные только бензиновыми ДВС. С конвейеров российских автозаводов сходили автомобили, работающие только на бензине
В нашей статье рассмотрим особенности конструкции дизельных двигателей, принцип работы таких силовых установок, разберём плюсы и минусы. Также объясним причину неприязненного отношения к дизелю в России.
Дизельный двигатель, так же, как и бензиновый агрегат, имеет давнюю историю. Она началась в XIX веке, в 1824 году с идеи французского физика и математика С. Карно. В её основе заложен процесс воспламенения горючего после его резкого сжатия в замкнутом пространстве под действием высокой температуры.
Однако на практике реализовать это изобретение не удавалось в течение длительного времени. Только в 1892 году её воплотил в жизнь изобретатель из Германии Р. Дизель, получивший патент на производство агрегата, в основе которого лежала идея С. Карно.
Через 5 лет, в 1897 году, после ряда неудачных попыток была создана, впоследствии получившая имя своего изобретателя, двигатель дизель. Мотор привлёк всеобщее внимание к себе высокой по тем временам производительностью по сравнению с имеющимися паровыми установками, небольшим потреблением горючего.
Но дизельный мотор в те времена не нашёл широкого применения в машиностроении из-за больших габаритов и массы. Легковые и прочие автомобили небольших размеров по-прежнему комплектовались бензиновыми агрегатами. Дизель моторный устанавливался в основном на грузовики средней и повышенной грузоподъёмности, водные суда, тепловозы и т.д.
Переломными стали семидесятые годы прошлого столетия. Бушевавший в это время нефтяной кризис породил повышение цен на бензин, что побудило производителей машин вновь вернуться к дизельным ДВС.
Разработчиками компаний по производству автомобилей было проведено усовершенствование прежних дизельных движков: были уменьшены размеры моторов, снижен вес.
Достоинства новых дизелей оставались прежними:
Последний фактор также стал причиной повышенного внимания к производству дизелей. В конце прошлого века ужесточились требования международных организаций к производителям машин по экологической чистоте. Дизельные агрегаты соответствовали установленным нормативам содержания токсичных веществ в продукте отработки.
Сейчас в модельных линейках практически всех компаний по производству автомобилей есть модели с дизельными агрегатами. Ими комплектуются обычные легковые машины, кроссоверы, внедорожники. Дизеля всё так же размещаются на коммерческих машинах, больших грузовиках, технике специального назначения.
Перейдём к описанию конструкции двигателя дизеля. Оставим в стороне эволюцию развития дизельного агрегата, рассмотрим устройство ДВС дизеля современного образца.
Не будем перечислять все составляющие мотора дизеля, назовём основные части:
Немаловажную роль в работе дизельного двигателя играют топливный и воздушный фильтры, стартер-генератор, а также редуктор, муфта гребного вала, воздухозаборники и другие детали.
Конструкция моторного дизеля имеет прочную металлическую оболочку, защищающую её от механических повреждений. В нижней её части расположен картер.
Особую роль выполняют фильтрующие элементы по топливу и воздуху. Они отсеивают попавшие в составные части горючей смеси сор, загрязнения, ненужные вещества, защищают тем самым дизель моторный от повреждений.
Рассмотрим вкратце принцип работы дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Процесс выглядит следующим образом:
Подобные циклы многократно повторяются на протяжении всей работы дизеля.
В настоящее время в устройстве дизеля большинства производителей расположена турбина или турбокомпрессор. Рассмотрим отдельно конструкцию и особенности работы этой детали.
Во многом мощность и производительность дизельной установки зависит от эффективности работы турбины.
Она состоит из следующих компонентов:
Составными частями детали являются турбина и компрессор. Первая из них трансформирует энергию продуктов отработки, выхлопных газов, вторая – направляет сжатый воздух в цилиндры мотора.
Наличие высокотемпературного режима внутри устройства подразумевает производство компонентов турбокомпрессора из термостойких материалов высокого качества.
Турбина работает следующим образом:
Подобный круговорот позволяет значительно, до 30-40%, поднять мощность дизельного ДВС, снизить расходы ДТ.
Отличием работы дизельного двигателя от бензинового ДВС является отсутствие системы зажигания и её основных компонентов свечей, образующих искры. Процесс воспламенения осуществляется путём сжатия дизельного топлива в зоне действия критических температур.
Другим характерным отличием dizel motor от агрегатов на бензине является поэтапная подача компонентов сгорания. Вначале в цилиндры запускается воздух, после его разогрева до предельных температур в камерах распыляется дизтопливо.
Устройство дизельного двигателя лишено также и дроссельной заслонки, что позволяет иметь большой крутящий момент и, соответственно, высокую производительность.
Система подачи дизельного топлива состоит из небольшого количества деталей. Горючее находится в баке, откуда с помощью насоса низкого давления (ТННД) попадает в топливную магистраль, в которой действует высокое давление благодаря работе другого насоса ТНВД.
Дальше ДТ поступает в форсунки, распыляющие его в цилиндры.
Большинство типов дизельных двигателей оснащено турбиной или, как её ещё называют, турбокомпрессором. Эта деталь в принудительном порядке нагнетает полученный из воздухозаборников воздух в повышенном объёме, что способствует эффективности сгорания дизтоплива в цилиндрах.
Применение турбины позволяет сократить потребление ДТ, увеличить мощность силовой установки при сохранении габаритов дизеля. Топливо в этом случае сгорает полностью.
Со стороны кажется, что схема работы дизельного двигателя проще. Однако это обманчивое впечатление. Для впрыска ДТ требуется высокое давление, что обуславливает повышенные нагрузки на компоненты силовой установки. По этой причине для производства дизельных двигателей используются высококачественные термостойкие материалы. К сборке дизелей предъявляются повышенные требования.
Многие из читателей прослышаны о проблемах с дизельным топливом в России. Вполне естественно, что у них возникает вопрос, не проще ли заливать в дизеля бензин, поскольку он худо-бедно соответствует международным нормативам.
Увы, такое решение проблемы невозможно. Дело упирается в свойства горючего материала. Напомним, что в бензиновых моторах воздушно-топливная смесь воспламеняется от искры свечей зажигания. Однако высокие температуры, присутствующие в двигателе, провоцируют углеводородную смесь на преждевременное возгорание. Это может привести к некорректной работе силовой установки, сбоям в работе транспортного средства. Тем не менее относительная стойкость бензина позволяет избежать несанкционированного воспламенения.
Солярка также состоит из углеводородов, но других видов. Она обладает высоким цетановым числом, легко возгорается, что и требуется для двигателя турбодизеля.
Поэтому применение бензина в этих дизельных моторах малоэффективно. Экспериментальные попытки использовать бензин вместо ДТ заканчиваются плачевно для дизеля и его владельца.
Вначале агрегат будет работать на остатках солярки, затем мощность постепенно будет падать, появятся стуки, мотор начнёт вибрировать. Результат – затратный ремонт «движка».
Подведём некоторые итоги: рассмотрим достоинства и недостатки дизельных двигателей.
Начнём с плюсов:
Однако эти дизеля не лишены и недостатков.
Назовём основные минусы:
Также минусом дизелей считается высокая требовательность моторов к качеству дизтоплива. Именно этот недостаток, плохое качество ДТ на российских заправках, приводит к тому, что зарубежные компании по производству автомобилей не отправляют на наш авторынок дизельные модификации.
Советский, а затем и российский автопром практически не производил и не производит автомобили, кроме грузовых, с дизельными моторами. Единичные попытки производства на экспорт: Москвич-21413 «Алеко», трёхдверная «Нива» и ВАЗ-21044 в расчёт не берутся из-за малого количества.
Причин такого невнимания к производству дизелей у российских компаний много:
Последний фактор, некачественное ДТ, стало также причиной того, что на российский авторынок не поступают машины зарубежных производителей с дизельными установками.
В отечественном дизтопливе присутствует даже на брендовых заправках повышенное количество серы, смолистых веществ, попадается вода. Они оказывают негативное влияние на форсунки, другие составляющие дизельного агрегата, что приводит к преждевременному выходу из строя деталей.
