Тел.: +7 (48438) 6-18-63


На первоначальном этапе необходимо разобраться в принципиальных отличиях работы дизельного двигателя от бензинового.

Принципы сгорания в дизельном двигателе

Отличительной особенностью дизельных двигателей является отсутствие внешних источников зажигания. Исключение необходимости в них достигается за счет впрыска, способного к воспламенению, топлива в сильно сжатый и, следовательно, горячий воздух. Высокие конечные значения давлений и температур, свыше 600 градусов и 100 бар обеспечивают чрезвычайно ровную работу двигателя. Образование струи топлива, испарение, смешивание и последующее сгорание топлива могут происходить в течение очень короткого периода времени.

Процесс смесеобразования, в основном, определяется взаимодействием впрыскиваемой, с высокой энергией, струи топлива с полем воздушного потока в камере сгорания. Здесь проблема заключается в быстром впрыске и приготовлении относительно больших масс топлива, до 200 мг. на литр рабочего объёма. Типичная продолжительность впрыска составляет около 1 мс. Термин, используемый в отношении массового расхода топлива, поступающего в камеру сгорания – скорость впрыска (единица измерения: кг/сек). Впрыск топлива, как правило, осуществляется форсунками с несколькими отверстиями. Обычно используется комбинация отверстий диаметром от 120 до 150 мкм. Быстрому впрыску топлива и смесеобразованию способствуют малый диаметр отверстий и высокое давление впрыска, достигающее 200 МПа (2000 бар). Вначале диаметр струи топлива равен диаметру отверстия, однако, пройдя несколько миллиметров, струя распадается на отдельные капли, которые взаимодействуют с полем потока. Жидкая фаза струи топлива, в зависимости от плотности рабочей среды, может проникать в камеру сгорания на несколько сантиметров, прежде чем она будет полностью атомизирована, или испарится. Образование капель топлива и его испарению способствует турбулентность. В современных дизельных двигателях более 80% турбулентности в области образования струи топлива генерируется за счет впрыска топлива. Развитию турбулентности способствует движение заряда топлива, причем на дизельных двигателях с плоской головкой блока цилиндров преобладают горизонтальные завихрения. Дополнительный вклад могут вносить воздушные потоки, вызываемые сжатием, и направленные от наружной области камеры сгорания к внутренней (потоки сжатия), или такая конструкция камеры сгорания в которой, например, контакт с горячей областью углубления в поршне, способствующей испарению. Системы непосредственного (прямого) впрыска за несколько последних десятилетий продемонстрировали свои преимущества по сравнению с системами непрямого впрыска, такими как системы с разделенными камерами сгорания (вихревыми, или предкамерами. В системах с разделенными камерами подготовка топлива, в основном, осуществляется за счет формирования локального потока в предкамере.

Процесс сгорания в дизельном двигателе отличается от процесса в двигателе с искровым зажиганием степенью сжатия и процессом воспламенения. В целом, процесс сгорания топлива в дизельном двигателе можно описать как три последовательных процесса: задержка воспламенения, сгорание предварительно приготовленной смеси и сгорание с контролем смесеобразования. Задержка воспламенения относится к периоду времени между началом подачи топлива и началом фактического процесса сгорания. В основном она определяется температурой в цилиндре, давлением в цилиндре и воспламенением топлива. На стадии задержки воспламенения происходят процессы смесеобразования и первых, предварительных химических реакций топливовоздушной смеси. Задержка воспламенения увеличивается, когда двигатель не прогрет, или при использовании топлива плохого качества с низким цетановым числом. Влияние давления в цилиндре менее значительно, по сравнению с влиянием температуры. Однако, увеличение давления также несколько снижает величину задержки воспламенения. Величина задержки воспламенения может составлять от 0,1 мсек, при работе двигателя в диапазоне номинальной выходной мощности, до более чем 10 мсек, после пуска холодного двигателя. Холодный пуск дизельных двигателей представляет собой особую проблему, особенно при температурах наружного воздуха ниже -10оС. При частоте прокрутки стартером менее 100 мин-1 большая часть заряда топлива просачивается через поршневые кольца во время относительно медленной фазы сжатия. Кроме того, низкая температура в цилиндре увеличивает тепловые потери чрез стенки. Результатом являются низкие пиковые давления (ниже 30 бар) и, в зависимости от температуры наружного воздуха, низкие пиковые температуры (ниже 400оС). Испарение топлива в положении верхней мертвой точки вызывает дальнейшее охлаждение. Это приводит к очень большим задержкам воспламенения. В крайних случаях воспламенение вообще может остутствовать, и топливо может накапливаться в цилиндре на протяжении нескольких рабочих циклов. Его воспламенение, после нескольких рабочих циклов, вследствие большой массы накопленого топлива, может приводить созданию очень больших пиковых давлений, свыше 150 бар, что оказывает негативное влияние на механические системы двигателя.

Дизельные двигатели по типу смесеобразования. В дизельных двигателях используются разделенные и неразделенные камеры сгорания (соответственно двигатели с предкамерами и непосредственным впрыском). Двигатели с непосредственным впрыском являются более эффективным, более экономичным, чем их аналоги с предкамерами. Исходя из этих соображений двигатели с непосредственным впрыском раньше использовались в грузопассажирских и грузовых автомобилях. С другой стороны, из-за более низкого уровня шума двигатели с предкамерами устанавливались легковых автомобилях. Вдобавок к этому, двигатель с предкамерой имел более низкий уровень вредных выбросов выхлопных газах ( НС и NOх ) и был более дешев в производстве. С появлением дизельных систем с множественным впрыском топлива (системы Common Rail и насос-форсунки с электронным управлением), двигатели с разделенными камерами сгорания в большинстве своём были вытеснены двигателями с непосредственным впрыском.

По сравнению с двигателем с воспламенением от электрической искры ( бензиновым двигателем ), оба типа дизельных двигателей являются более экономичными, особенно в диапазоне частичных нагрузок. Дизельные двигатели являются подходящими для использования турбонагнетателей с приводом от выхлопных газов или механического наддува. Использование турбонагнетателя (турбокомпрессора) на дизельных двигателях увеличивает не только отдачу мощности и КПД двигателя, но так же уменьшают содержание вредных примесей в выхлопных газах.

В целом камеры сгорания дизельного двигателя можно разделить на несколько типов: 

-  Системы с предкамерой: В системе с предкамерой используемой для легковых автомобилей, топливо впрыскивается в горячую предкамеру (дополнительную камеру ). Здесь начинается дополнительное воспламенение, чтобы достичь образования качественной смеси и уменьшения задержки воспламенения основного процесса сгорания. 
-  Система с вихревой предкамерой: В этой системе используемой в дизельных двигателях легковых автомобилей, сгорание также начинается в дополнительной камере. В процессе сгорания используется дополнительная камера сгорания в форме шара или диска ( вихревая камера ) с поверхностью горловины (выреза), расположенной тангенциально к основной камере сгорания. 
-  Система с непосредственным впрыском: В системах с непосредственным впрыском,  образование смеси обходится без дополнительной вихревой камеры. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания в днище поршня. 

Выхлопные газы дизельных двигателей

При сгорании дизельного топлива образуются различные вредные вещества. Их состав зависит от конструкции двигателя, его мощности и нагрузки.

Полное сгорание топлива приводит к существенному уменьшению концентрации вредных веществ. Полное сгорание обеспечивается точным поддержанием состава топливовоздушной смеси, абсолютной точностью процесса впрыска и оптимальным завихрением топливовоздушной смеси. Главным образом образуется вода ( Н2О ), безвредная двуокись углерода ( СО2 ) и в относительно низкой концентрации следующие соединения: окись углерода ( СО ), несгоревшие углеводороды ( НС или СН ), окислы азота ( NOx ), окись серы ( SO2 ) и серная кислота ( Н24 ), частицы сажи. Когда двигатель холодный, то состав выхлопных газов включает в себя неокисленные или окисленные лишь частично углеводороды, которые видны как белый или голубой дым с характерным запахом. На уменьшение расхода топлива и сокращение вредных выбросов влияют следующие параметры: 

-  Точная установка момента ( начала ) впрыска 
-  Точность изготовления топливной аппаратуры
-  Точность дозирования цикловой подчи топлива
-  Оптимальная конфигурация камеры сгорания 
-  Точная геометрия факела распыленного топлива и увеличение давления впрыска

Возможные неисправности работы дизельного двигателя

Чаще всего владелец автомобиля обращается с неисправностью, касающейся неудовлетворительной работы двигателя, вызванной плохим техническим состоянием (недостаточная компрессия, износ цилиндро-поршневой группы), неисправностью в электрических цепях упавления (датчиках, исполнительных механизмах), или неправильной регулировкой начала впрыска топлива, плохой работой ТНВД и форсунок. Первым действием для оценки работы двигателя необходима косвенная информация об условиях в которых проявляется неисправность:

- Неисправность появляется всегда или периодически
- В каких условиях эксплуатации проявляется неисправность: при запуске двигателя, при ускорении или торможении двигателем, при движении с постоянной скоростью, при определенных оборотах двигателя, на холостом ходу, на холодном или горячем двигателе.
- Какой расход топлива
- Выдает ли двигатель требуемую мощность
- Дымит ли двигатель

Следующее действие - это детальный осмотр двигателя и проведение диагностики. Рассмотрим некоторые признаки неисправности двигателя.

Двигатель не запускается:
Подкачивающий насос не подает топливо;
Слишком ранний или поздний впрыск;
Неисправности форсунки;
Неисправные свечи накаливания;
Неисправности ТНВД.

Потеря мощности двигателя:
Слишком мала цикловая подача топлива;
Повреждение распылителя;
Утечки топлива из трубок высокого давления.

Стуки в двигатели:
Слишком ранний впрыск;
Слишком большее давление открытия форсунок;
Люфт поршневых колец;
Износ поршневых или шатунных вкладышей;
Несоответствующая компрессия.

Черный дым:
Слишком поздний впрыск топлива;
Слишком низкое давление открытия форсунок;
Заклинивание иглы в распылителе;
Лопнувшая пружина форсунки;
Нагнетательный клапан ТНВД не закрывается;
Слишком низкая компрессия.

Неравномерная работа двигателя:
Завоздушивание топливной системы;
"льющий" распылитель;
трещина в топливопроводе высокого давления;
Лопнувшая пружина форсунки;
Повышенное давление открытия форсунки;
Износ газораспределительного механизма.

Авторские права © 2009
Дизельный автосервис
"Дизель Трак". 
Все права защищены.

Вход с паролем

Администрирование

Наши контакты

Часы работы: 
с 08:00 до 17:00 в будние дни
с 08.00 до 14.00 в субботу
Выходной воскресенье.

Адрес: 249000, Калужская обл., г.Балабаново, Киевское шоссе, 96 км 

Тел.: +7 (48438) 6-18-63

e-mail: diezzell@mail.ru

Социальные сети

 
Scroll to top