Чи замислювалися ви шановні автомобілісти над тим, чому економні Європейці найчастіше купують автомобілі з дизельними двигунами? Адже рівень життя та доходи на душу населення в Європі дозволяє людям не сильно замислюватись про вартість палива. Але не дивлячись на нормальний добробут громадян Європи вони, як і раніше, все одно продовжують найчастіше купувати автомобілі з дизельними моторами. І причина тут, між іншим, не тільки в економії палива. Через одну тільки економію педантичні Європейці ніколи не стали б масово скуповувати дизельні автомобілі. Насправді, у самому Євросоюзі пов'язана з низкою інших переваг, які мають ці дизельні автотранспортні засоби, якщо їх порівнювати з бензиновими аналогами. Давайте друзі разом з нами (вами) дізнаємося докладно, а які переваги крім економії палива є у дизельних двигунів.
1. Дизельні двигуни економічніші.
Як нам усім давно відомо найголовнішу і значну перевагу будь-якого дизельного мотора в порівнянні з бензиновими аналогами, є його меншим. Низька витрата дизельного агрегату пов'язана з його особливістю перетворення даного дизельного палива в енергію. Так, наприклад, такий дизельний силовий агрегат більш ефективно спалює паливо (паливо), що дозволяє йому отримувати від одного обсягу спаленого палива близько 45 - 50% усієї енергії. Бензиновий мотор отримує від того ж обсягу приблизно 30% енергії. Тобто, 70% бензину згоряє просто марно!
Крім того, дизельні двигуни мають вищий ступінь стиснення, ніж бензинові мотори. А оскільки на ступінь цього стиснення впливає час займання палива, то відповідно виходить, що вищий ступінь стиснення, тим більший ККД має двигун.
Також, всі сучасні дизельні мотори через відсутність у них дросельної заслінки на впускному колекторі більш ефективні, яка зазвичай використовувалася та й використовується сьогодні у всіх бензинових автомобілях. Це дозволяє дизелям (моторам) уникати втрати дорогоцінної енергії, пов'язаної з всмоктуванням повітря, яке необхідне для займання палива в бензинових двигунах.
2. Дизельні двигуни надійніші за бензинові.
За останні 50 років дизельні мотори зарекомендували себе як більш надійні, ніж їх бензинові соконкуренти. Головною особливістю цього дизельного агрегату є відсутність у самій машині системи запалення, яка працює від високої напруги. У результаті виходить, що в машині з дизельним двигуном відсутні радіочастотні перешкоди від лінії високої напруги, які часто стають винуватцями проблем з електронікою автомобіля.
Також вважається, що більшість внутрішніх компонентів дизельного двигуна мають більш довгий термін служби і це справді так. А все через більш високий ступінь стиснення, де компоненти такого дизельного силового агрегату вже спочатку є довговічнішими.
Саме з цієї важливої причини у світі існує дуже багато дизельних автомобілів з пробігом і не так багато з таким же пробігом бензинових машин.
Є правда один істотний мінус дизельних моторів, який раніше не давав спокою всім шанувальникам потужних автомобілів. Справа в наступному, у дизельних двигунів старого покоління на кожен літр об'єму мотора була дуже маленька потужність. Але на наше щастя інженери вирішили цю проблему з появою на авторинку машин із турбінами. У результаті, майже всі сучасні дизельні мотори сьогодні оснащуються турбінами, які дозволяють їм зрівнятися за потужністю (а часом навіть перевершити) з бензиновими аналогами. У тому числі, з розвитком нових технологій у сучасних дизелях інженерам вдалося мінімізувати практично всі його недоліки, які довгий час переслідували ці дизельні мотори.
3. Дизельний двигун автоматично спалює паливо.
Ще одна головна перевага всіх дизельних моторів полягає в тому, що дизельні автомобілі автоматично самі по собі, спалюють у собі паливо не витрачаючи фактично для цього жодної зайвої енергії. Нагадаємо своїм читачам наступне, незважаючи на те, що дизельний двигун використовує для себе чотиритактний цикл (впуск, стиснення, згоряння та вихлоп), спалювання дизельного палива у нього відбувається ніби мимоволі прямо всередині двигуна від великого ступеня стиснення. для того ж спалювання палива потрібні (необхідні) свічки запалювання, які постійно знаходяться під високою напругою і видають іскру, яка запалює бензин в камері згоряння.
У дизельних двигунах у свічках запалення необхідності немає, а також йому не потрібні і високовольтні дроти ну і т.п. складові. Тому витрати на утримання автомобілів з дизельними агрегатами значно знижуються, якщо їх порівнювати з тими ж бензиновими автомобілями, в яких періодично потрібно змінювати свічки запалювання, високовольтні дроти і пов'язані з ними інші компоненти.
4. Вартість дизельного палива можна порівняти з вартістю того ж бензину, або навіть нижче.
Не дивлячись на те, що в Росії вартість дизельного палива знаходиться на тому ж майже рівні, що і ціна бензину, слід зазначити, що вартість дизельного палива в багатьох країнах світу в тому числі і в країнах Європи в порівнянні з нашою країною, помітно нижча, ніж той же бензин. Тобто виходить, що, крім зниженої витрати палива, власники даних дизельних автомобілів в інших країнах світу витрачають на диз-паливо набагато менше грошей, ніж решта власників бензинових автотранспортних засобів.
Але навіть з тією умовою, що в нашій країні солярка коштує так само як і бензин (або навіть дорожче), то перевага за тією самою ефективністю цих дизельних автомобілів очевидна багатьом. Адже запас ходу машини на повному залитому баку диз-палива виходить набагато більше, ніж на тому самому автомобілі оснащеному бензиновим силовим агрегатом.
5. Нижча вартість володіння.
З такою перевагою (володінням автомобіля з бензиновим двигуном) посперечатися звичайно важко, тому що у певних випадках сама вартість технічного обслуговування та ремонту дизельних автомобілів значно може перевищити вартість ТО (техобслуговування) бензинових машин. І це справді незаперечний і доведений факт. Але з іншого боку, якщо брати загальні витрати, то вартість володіння дизельним автомобілем у сукупності виходить значно менше, ніж того ж бензинового аналога. Особливо на тих світових авторинках, де спостерігається підвищений попит на дизельні автомашини. Пояснимо нашим читачам, річ у тому, що у вартості володіння машиною необхідно завжди враховувати на уживаному ринку та конкретну втрату ринкової ціни автомобіля та природне зношування всіх автозапчастин у процесі експлуатації ТЗ (транспортного засобу). Як правило, дизельні автомобілі втрачають в ціні набагато менше (і повільніше), ніж ті ж бензинові аналоги. Також, через більш високу довговічність деталей дизельного двигуна дані автомобілі мають більш довгий термін своєї служби, що природно дозволяє витрачати значно менші суми коштів на .
Таким чином, можна сказати, що в довгостроковій перспективі (від 5 років і вище) володіння дизельною машиною вигідніше, ніж автомобілем з бензиновим агрегатом. Правда тут друзі необхідно помітити, що вартість дизельних автомоделей як правило буває значно вищою за бензинові. Але, якщо ви в перспективі довгий час володітим таким диз-автомобілем і проїжджатимете на ньому 20.000 - 30.000 тис. км на рік, то така переплата окупиться для вас за рахунок тієї ж економії палива.
6. Дизельні автомобілі безпечніші.
Протягом багатьох років було доведено наступне, що дизельне паливо значно безпечніше того самого бензину з кількох причин. По-перше, - солярка менше схильна до швидкого і легкого займання (займання) в порівнянні її з бензином. Наприклад, те дизельне паливо не займається як правило при впливі на нього високого джерела тепла.
По-друге, - дизельне паливо не виділяє небезпечних парів, як той-таки бензин. У результаті ймовірність спалаху парів салярки може викликати пожежу автомобіля, в дизельних автотранспортних засобах значно нижче, ніж у тих же бензинових.
Всі ці фактори роблять дизельні автомобілі на дорогах по всьому світу набагато безпечнішими на відміну від бензинових машин. Наприклад, у разі виникнення ДТП.
7. У вихлопі дизельного автомобіля менше окису вуглецю, ніж у бензиновому.
З самого початку появи цих турбін інженери зіштовхнулися з певною проблемою, яка була пов'язана із живленням цих турбокомпресорів. Як правило, сама крильчатка турбіни обертається за рахунок енергії, що отримується від вихлопних газів автомобіля. Якщо ж порівнювати бензинові та дизельні автомобілі між собою, то турбіни в дизельних моторах працюють куди більш ефективніше, тому що в дизельному автомобілі кількість вихлопних газів на об'єм, що виробляється набагато більше, ніж у бензиновому агрегаті. Саме з цієї причини турбокомпресор(и) дизельного мотора видає(ють) максимальну потужність набагато швидше і раніше за бензинові автомобілі. Тобто, вже на низьких оборотах починають відчувати максимальну потужність машини та її момент, що крутить.
9. Дизельні двигуни без додаткових модифікацій можуть працювати на синтетичному паливі.
Ще одна головна перевага дизельних двигунів – це можливість їх роботи на синтетичному паливі без будь-яких істотних змін у конструкції силового агрегату. Бензинові двигуни теж по суті можуть працювати на альтернативному паливі. Але їм для цього потрібні значні зміни в самій конструкції силового агрегату. Інакше бензиновий двигун, що працює на альтернативному паливі, просто швидко вийде з ладу.
Зараз експериментує з біобутанолом (паливом), який чудово підходить у вигляді того синтетичного біопалива для всіх бензинових автомобілів. Цей вид палива можливо не завдаватиме бензиновим автомобілям жодної істотної шкоди без проведення будь-яких змін у конструкції двигуна.
Дуже поширені на легкових автомобілях. Багато моделей мають хоча б один варіант у моторній гамі. І це без урахування вантажівок, автобусів та будівельної техніки, де їх застосовують повсюдно. Далі розглянуто, що таке дизель, конструкція, принцип роботи, особливості.
Визначення
Цей агрегат є функціонування якого засноване на самозайманні розпорошеного палива від нагрівання чи стискування.
Особливості конструкції
Бензиновий двигун має ті ж конструктивні елементи, що дизель. Схема функціонування загалом також аналогічна. Відмінність полягає у процесах формування паливоповітряної суміші та її згоряння. До того ж дизельні двигуни відрізняються більш міцними деталями. Це обумовлено приблизно вдвічі більш високим ступенем стиснення, ніж у бензинових двигунів (19-24 проти 9-11).
Класифікація
По конструкції камери згоряння дизелі поділяють варіанти з роздільною камерою згоряння і з безпосереднім упорскуванням.
У першому випадку камера згоряння відокремлена від циліндра та з'єднана з ним каналом. При стисканні повітря, що надходить в камеру вихрового типу, закручується, що покращує сумішоутворення і самозаймання, яке починається там і триває в основній камері. Дизельні двигуни цього типу раніше були поширені на легкових автомобілях у зв'язку з тим, що вони відрізнялися зниженим рівнем шуму і більшим діапазоном оборотів від розглянутих варіантів.
З безпосереднім упорскуванням камера згоряння знаходиться в поршні, а паливо подається в надпоршневий простір. Така конструкція спочатку використовувалася на низькооборотних двигунах великого об'єму. Вони відрізнялися високим рівнем шуму та вібрацій та низькою витратою палива. Пізніше, з появою з електронним управлінням та оптимізацією процесу згоряння, конструктори досягли стабільної роботи при діапазоні до 4500 об/хв. До того ж зросла економічність, знизилася шумність та рівень вібрацій. Серед заходів щодо зменшення жорсткості роботи - багатостадійне уприскування. Завдяки цьому двигуни даного типу набули останні два десятиліття широкого поширення.
За принципом функціонування дизелі поділяють на чотиритактні та двотактні, як і бензинові мотори. Їхні особливості розглянуті далі.
Принцип функціонування
Щоб розуміти, що таке дизель та чим зумовлені його функціональні особливості, необхідно розглянути принцип роботи. Наведена вище класифікація поршневих ДВС заснована на кількості тактів, що входять до робочого циклу, які виділяють за величиною кута повороту колінчастого валу.
Отже, включає 4 фази.
- Впуск.Відбувається при повороті колінвала від 0 до 180 °. При цьому повітря проходить у циліндр через відкритий на 345-355 ° впускний клапан. Одночасно з ним під час повороту колінвала на 10-15 ° відкритий випускний клапан, що називають перекриттям.
- Стиснення.Поршень, рухаючись вгору при 180-360 °, стискає повітря в 16-25 разів (ступінь стиснення), а впускний клапан закривається на початку такту (при 190-210 °).
- Робочий хід, розширення.Відбувається за 360-540°. На початку такту до досягнення поршнем верхньої мертвої точки паливо подається в гаряче повітря і спалахує. Це особливість дизельних двигунів, що відрізняється від бензинових, де відбувається випередження запалення. Продукти горіння, що виділяються при цьому, штовхають поршень вниз. При цьому час згоряння палива дорівнює часу його подачі форсункою і триває не довше за тривалість робочого ходу. Тобто при робочому процесі тиск газів постійно, внаслідок чого дизелі розвивають більший момент, що крутить. Також важливою особливістю таких двигунів є необхідність забезпечення надлишку повітря в циліндрі, оскільки полум'я займає невелику частину камери згоряння. Тобто відрізняється пропорція паливоповітряної суміші.
- Випуск.При 540-720 ° повороту колінвала відкритий випускний клапан поршень, рухаючись вгору, витісняє вихлопні гази.
Двотактний цикл відрізняється укороченими фазами і єдиним процесом газообміну в циліндрі (продувкою), що відбувається між кінцем робочого ходу та початком стиснення. При русі поршня вниз продукти горіння видаляються через випускні клапани або вікна (у стінці циліндра). Пізніше відчиняються впускні вікна для надходження свіжого повітря. Коли поршень піднімається, усі вікна зачиняються, і починається стиск. Трохи раніше досягнення ВМТ упорскується і займається паливо, починається розширення.
Через складність забезпечення продування вихрової камери двотактні мотори бувають тільки з безпосереднім упорскуванням.
Продуктивність таких двигунів вища у 1,6-1,7 разів, ніж характеристики дизеля чотиритактного типу. Її приріст забезпечується вдвічі більш частим здійсненням робочих ходів, але частково скорочується через їхню меншу величину і продування. Внаслідок подвоєної кількості робочих ходів двотактний цикл особливо актуальний у разі неможливості збільшення частоти обертання.
Основною проблемою таких двигунів є продування через її нетривалість, що неможливо компенсувати без зниження ефективності за рахунок скорочення робочого ходу. До того ж неможливо розділити вихлоп та свіже повітря, через що частина останнього видаляється з відпрацьованими газами. Цю проблему можна вирішити шляхом забезпечення випередження випускних вікон. У такому разі гази починають віддалятися до продування, і після закриття випуску циліндр доповнюється свіжим повітрям.
До того ж при використанні одного циліндра виникають складності із синхронністю відкриття/закриття вікон, тому існують двигуни (ПДП), в яких кожен циліндр має два поршні, що рухаються в одній площині. Один із них контролює впуск, інший – випуск.
За механізмом здійснення продування підрозділяють на щілинну (віконну) та клапанно-щілинну. У першому випадку вікна служать і впускними та випускними отворами. Другий варіант передбачає їх використання як впускні отвори, а для випуску служить клапан в головці циліндра.
Зазвичай двотактні дизелі застосовують на важких транспортних засобах на зразок кораблів, тепловозів, танків.
Паливна система
Паливна апаратура дизельних двигунів значно складніше, ніж у бензинових. Це пояснюється високими вимогами до точності подачі палива за часом, кількістю та тиском. Основні компоненти паливної системи – ТНВД, форсунки, фільтр.
Широко застосовується система подачі палива із комп'ютерним управлінням (Common-Rail). Вона впорскує його двома порціями. Перша з них маленька, що служить для підвищення температури в камері згоряння (передприскування), що дозволяє знизити шум та вібрації. До того ж дана система підвищує на малих оборотах момент, що крутить, на 25%, знижує витрату палива на 20% і вміст сажі у вихлопних газах.
Турбонаддув
На дизельних двигунах широко застосовують турбіни. Це пояснюється вищим (в 1,5-2) рази тиском вихлопних газів, які розкручують турбіну, що дозволяє уникнути турбоями, забезпечивши наддув із нижчих оборотів.
Холодний запуск
Можна знайти безліч відгуків про те, що за негативних температур Складність запуску таких моторів в холодних умовах обумовлена тим, що для цього потрібно більше енергії. Для полегшення процесу їх оснащують передпусковим підігрівачем. Даний пристрій представлений свічками розжарювання, розміщеними в камерах згоряння, які при включенні запалювання підігрівають повітря в них і працюють ще протягом 15-25 секунд після запуску для забезпечення стабільності непрогрітого двигуна. Завдяки цьому дизелі заводяться за температур -30...-25 °С.
Особливості обслуговування
Для забезпечення довговічності під час експлуатації необхідно знати, що таке дизель та як його обслуговувати. Відносно невисока поширеність цих двигунів у порівнянні з бензиновими пояснюється в тому числі більш складним обслуговуванням.
Насамперед це стосується паливної системи високої складності. Через це дизелі вкрай чутливі до вмісту у паливі води та механічних частинок, а її ремонт дорожчий, як і двигуна загалом у порівнянні з бензиновим того ж рівня.
У разі наявності турбіни також високі вимоги до якості моторної олії. Її ресурс зазвичай становить 150 тис. км., а вартість висока.
У будь-якому випадку на дизельних двигунах міняти масло слід частіше, ніж на бензинових (у 2 рази за європейськими нормами).
Як було зазначено, у цих моторів зустрічаються проблеми холодного запуску, коли за низьких температур У деяких випадках це викликано використанням невідповідного палива (залежно від сезону на таких двигунах застосовують різні сорти, тому що літнє паливо при низьких температурах застигає).
Експлуатаційні якості
До того ж багатьом не до душі такі якості дизельних моторів, як менші потужність та діапазон робочих оборотів, вищий рівень шуму та вібрацій.
Бензиновий двигун дійсно зазвичай перевершує у продуктивності, у тому числі й літровій потужності, аналогічний дизель. Мотор даного типу при цьому має більш високий і рівний графік крутного моменту. Підвищена ступінь стиснення, що забезпечує більший момент, що крутить, змушує застосовувати більш міцні деталі. Так як вони важчі, знижується потужність. До того ж це позначається на масі двигуна, а отже, і автомобіля.
Невеликий діапазон робочих оборотів пояснюється тривалішим займанням палива, внаслідок чого на високих оборотах воно не встигає догоріти.
Підвищений рівень шуму та вібрацій викликає різке наростання тиску в циліндрі при запаленні.
Основними перевагами дизелів вважають більш високу тяжкість, економічність та екологічність.
Тяговитість, тобто високий момент, що крутить на малих оборотах, пояснюється згорянням палива в міру впорскування. Це забезпечує велику чуйність та полегшує ефективне використання потужності.
Економічність обумовлена як низькими витратами, так і тим, що паливо для дизеля дешевше. До того ж можливо використовувати як нього низькосортні важкі олії завдяки відсутності суворих вимог до випаровування. А чим паливо важче, тим вища ефективність двигуна. Нарешті, дизелі працюють на бідних сумішах у порівнянні з бензиновими моторами та за високого ступеня стиснення. Останнє забезпечує менші втрати тепла із відпрацьованими газами, тобто більшу ефективність. Всі ці заходи знижують витрату палива. Дизель завдяки цьому витрачає його на 30-40% менше.
Екологічність дизелів пояснюється тим, що в їх вихлопних газах нижче вміст оксиду вуглецю. Це досягається застосуванням складних систем очищення, завдяки чому нині бензиновий двигун відповідає тим самим екологічним нормам, що і дизель. Мотор такого типу раніше значно поступався бензиновим у цьому відношенні.
Застосування
Як відомо з того, що таке дизель і які його характеристики, такі мотори найбільше підходять для тих випадків, коли необхідна висока тяга на низьких оборотах. Тому ними оснащують майже всі автобуси, вантажівки та будівельну техніку. Щодо приватних транспортних засобів, серед них такі параметри найбільш важливі для позашляховиків. Завдяки високій економічності цими двигунами оснащують і міські моделі. До того ж вони зручніші в управлінні за таких умов. Тест-драйви дизелів свідчать про це.
Угода про використання матеріалів сайту
Просимо використовувати роботи, опубліковані на сайті, виключно в особистих цілях. Публікацію матеріалів на інших сайтах заборонено.
Ця робота (і всі інші) доступна для завантаження абсолютно безкоштовно. Подумки можете подякувати її автору та колективу сайту.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Подібні документи
Паливо для дизелів, конструкція та робота системи живлення дизеля паливом та повітрям, система випуску відпрацьованих газів, паливний насос високого тиску, форсунки. Паливо для газових двигунів, конструкція та робота систем живлення газових двигунів.
реферат, доданий 29.01.2010
Загальні засади роботи тепловозних дизелів. Ідеальний цикл Карно. Схеми пристрою, принципів роботи та індикаторні діаграми чотиритактного дизеля. Дизельне паливо та варіанти наддуву циліндрів. Склад сирої нафти. Схема роторного нагнітач повітря.
курсова робота , доданий 27.07.2013
Характеристика основних допоміжних систем тепловозних дизелів - паливної, водяної та олійної. Призначення фільтрів попереднього, грубого та тонкого очищення палива. Конструкція приладів для забору, очищення повітря та випуску газів, що відпрацювали.
реферат, доданий 27.07.2013
Влаштування та призначення системи живлення двигуна КамАЗ–740. Основні механізми, вузли та несправності системи живлення двигуна, її технічне обслуговування та поточний ремонт. Система випуску відпрацьованих газів Фільтри грубого та тонкого очищення палива.
реферат, доданий 31.05.2015
Призначення системи живлення дизельного двигуна. Методи, засоби та обладнання для діагностування системи живлення дизельного двигуна вантажних автомобілів. Принцип роботи турбокомпресора. Технічне обслуговування та ремонт вантажних автомобілів.
курсова робота , доданий 11.04.2015
Влаштування системи живлення дизельного двигуна. Фільтр тонкого очищення палива та живлення дизеля КамАЗ-740 повітрям. Основні можливі несправності у системі, способи їх усунення. Перелік робіт під час технічного обслуговування, технологічна карта.
контрольна робота , доданий 09.12.2012
Основні розміри судна. Технічні характеристики устаткування. Фізико-хімічні показники палива Аналіз масловикористання та водовикористання. Система пожежогасіння вуглекислим газом Діагностика дизелів. Автоматична водорозпилююча система.
звіт з практики, доданий 17.03.2016
Дизельні двигуни для вантажних автомобілів як ніякі інші повинні відповідати екологічним вимогам, що постійно зростають. Основний діапазон потужностей двигунів, які застосовуються на важких вантажних автомобілях, становить від 250 до 500 к.с. и більше. Всі виробники вантажних автомобілів вважають за краще використовувати серії двигунів, уніфікованих за конструкцією та розмірами циліндрів. У фірми Mersedes це шести-і восьмициліндрові V-подібні двигуни з циліндрами об'ємом близько 2 л кожен. V-подібні шестициліндрові двигуни розвивають потужність від 320 до 456 л. Залежно від модифікації. У компанії DAF діапазон двигунів ще ширший – потужність рядних двигунів робочим об'ємом 12,6 л – від 340 до 530 к.с. Залежно від модифікації.
Одним із факторів, від яких залежить потужність двигуна внутрішнього згоряння, є витрата повітря. Турбонагнітач – надійний інструмент, що добре себе зарекомендував, точного регулювання витрати повітря. Для отримання потрібної потужності необхідно у певну кількість повітря подати строго дозовану кількість палива. Чим вищий тиск у камері згоряння, тим більша потужність двигуна. Максимальне значення потужності при цьому обмежується лише допустимим тиском камери згоряння дизельного двигуна.
Звучить просто, та й насправді все було дуже легко до моменту, коли набули чинності екологічні норми Euro 1 та інші нормативи щодо токсичності газів, що відпрацювали (ОГ). Справа в тому, що з підвищенням значення тиску в камері згоряння зростає температура згоряння та підвищується вміст оксидів азоту (NOx) в ОГ. І навпаки, що менше тиск у камері згоряння, то менше температура і більше вміст вуглеводнів (СН) в ОГ. При цьому збільшується кількість окису вуглецю CO і сажі, вміст якої традиційно виражається в кількості частин на мільйон (Parts per Million, PM) або мг/м 3 . Щоб знизити вміст токсичних складових в ОГ, конструктори двигунів збільшують кількість повітря в паливно-повітряній суміші. Ідеально низька токсичність ОГ досягається, коли в камеру згоряння надходить повітря на 20% більше, ніж палива. Врахувати всі ці фактори, а також зменшити витрату палива сьогодні можливо, використовуючи електронне упорскування палива при високому тиску. Електронна система упорскування досить точно керує його початком, тривалістю та іншими параметрами.
Зміст NOx і CH у газах, що відпрацювали, безпосередньо залежить від параметрів робочого процесу в двигуні. Прикладом тут може бути хоча б той факт, що через збільшення початку упорскування на 1° по куту повороту колінчастого валу вміст NOx у відпрацьованих газах може підвищитися на 5%, а вміст СН збільшитися на 15%. (Окрім конструктивних методів зниження токсичності ОГ існують різні методи подальшої обробки ОГ - використання каталітичних нейтралізаторів, сажевих фільтрів, рециркуляція відпрацьованих газів і зниження температури повітря на впуску, але в цій статті ми розглядати це не будемо.) Такі складні залежності конструктори двигунів прагнуть у розробці. значною мірою залежать токсичність ОГ та витрата палива, підбирають оптимальні об'єм та розміри циліндрів.
Від екскаваторів до шатлів
Компанія Cometto випустила кілька нових напівпричепів для перевезення великогабаритних вантажів. Модель 61MS оснащена шістьма рядами осей по 8 коліс на кожному. Вантажопідйомність цього напівпричепа 183 т. Він розробили для транспортування компонентів електростанцій. Нагадаємо, що раніше для транспортування турбін компанія випускала модель X64DAH/2530, яка використовувалася разом із вантажівкою 6x4. Платформа напівпричепа 61MS розсувна і може збільшуватися з 14 до 29 м. Модель XA4TAH/36 – напівпричіп з однорівневою підлогою також може збільшуватися з 13 до 36 м. Максимальна вантажопідйомність моделі 52 т, призначена для транспортування лопат турбін.
Дві інші моделі італійської компанії Cometto є для перевезення будівельної техніки. R04 вантажопідйомністю 48 т розроблено спеціально для перевезення важкої землерийної техніки. Модель ZS4EAH вантажопідйомністю 81 т здатна перевозити великі будівельні конструкції.
Німецька компанія Doll Fahrzeugbau розширила свій модельний ряд трьома низькопідлоговими причепами зі знімним гузнеком. T4H-S3 – це чотиривісний напівпричіп для перевезення великої дорожньої техніки, наприклад камнедробілок. Модель T3H-S3 – тривісний напівпричіп із спеціальним з'єднанням між вантажною платформою та ходовою частиною. Така конструкція дозволяє пристосовувати напівпричіп для перевезення різних вантажів. Двохосна модель D2P-O з чотиришарнірними осями та навантаженням на вісь 12 т оснащена системою рульового повороту з кутом повороту 60°. Усі великовантажні причепи оснащуються електронною системою гідравлічних поворотних осей, пневматичними або гідравлічними підвісками.
Потім створюється серія двигунів широкого діапазону потужностей, що різняться числом циліндрів. У двигунів Scania, наприклад об'єм такого циліндра 1,95 л. Саме з таких циліндрів складаються рядні шестициліндрові і V-подібні восьмициліндрові двигуни, що випускаються в даний час. Шведська компанія вважає такі циліндри не лише оптимальними, а й універсальними, а тому планує випуск п'ятициліндрового двигуна робочим об'ємом 9,75 л. Мабуть, з цієї причини Scania розробила циліндр меншого розміру, щоб одержати шестиц абондровий двигун робочим об'ємом майже 10 л. Щоб задовольнити потребу у двигунах потужністю від 250 до 500 к.с. і більше, виникла необхідність створити три типорозміри двигунів з оптимальною витратою палива, збільшеною потужністю та довговічністю, а також низькою токсичністю ОГ. Схоже, що у двигунів двох виробників (Merсеdes та Scania), що випускають модельні ряди двигунів з однаковими камерами згоряння, проблем з реалізацією задуманого не виникне.
Volvo та IVECO також орієнтуються на створення серій двигунів у трьох діапазонах потужності з можливо більшим числом уніфікованих деталей. В даний час існують лише два варіанти розширити межі можливостей двигунів. Один пропонують Scania і Volvo у вигляді турбокомпаундного приводу, інший - IVECO у вигляді турбонагнітача зі змінною геометрією. Турбокомпаундний привід являє собою дві турбіни, встановлені послідовно за напрямом руху газів, що відпрацювали. Така конструкція дозволяє повніше використовувати залишкову енергію ОГ. Турбіни не тільки закачують свіжий заряд у камеру згоряння, але й мають кінематичний зв'язок із маховиком, підкручуючи колінчастий вал двигуна. Це технічне рішення дозволяє, за даними Scania, підвищити ККД та потужність двигуна без збільшення тиску в камері згоряння до 30...40 к.с. Турбонагнітач із змінною геометрією дозволяє при відносно невеликому обсязі двигуна отримати великий момент, що крутить.
Інших прийомів збільшення потужних показників сучасних двигунів без кардинальної зміни конструкції поки що не розроблено.
Використання дизельних двигунів
Після винаходу Дизеля, його двигун, зазнавши деяких змін на протязі ста років, став найбільш затребуваним і практичним у використанні в різних галузях діяльності. Головною його особливістю стала висока ефективність та економічність.
Сьогодні дизельний двигун використовують:
на стаціонарних силових агрегатах;
на вантажних та легкових машинах;
на важких вантажівках;
на сільгосп/спец/будівельній техніці;
на тепловозах та судах.
Дизелі можуть мати рядну та V-подібну структуру. Без проблем працюють із системою наддуву повітря.
Основні параметри
При експлуатації двигуна важливі такі параметри:
потужність двигуна;
питома потужність;
економічна і водночас надійна експлуатація;
практичне компонування в силовому відсіку;
комфорт та сумісність із навколишнім середовищем.
Від того, в якій галузі діяльності застосовується дизель, змінюватиметься його внутрішня конструкція.
Застосування дизельного двигуна
Стаціонарні силові агрегати
Робочі обороти, в стаціонарних агрегатах зазвичай фіксовані, тому двигун і система живлення повинні працювати разом у постійному режимі. Залежно від інтенсивності навантаження, подача палива контролюється регулятором частоти обертання колінчастого валу для підтримки заданих оборотів. На стаціонарних силових агрегатах найчастіше використовують апаратуру упорскування з механічним регулятором. Іноді як стаціонарні можуть використовуватися і двигуни для легкових авто та вантажівок, але тільки при правильно налаштованому регуляторі.
Легкові авто та легкі вантажівки
На легкових автомобілях використовуються швидкохідні дизелі, тобто здатні розвивати високий крутний момент у широкому діапазоні частот обертання колінчастого валу. Система з електронним управлінням упорскування Common Rail отримала тут своє широке застосування. Електроніка відповідає за упорскування певної кількості палива і цим досягається повне згоряння, підвищення потужності та економічність. У Європі дизельні легкові автомобілі оснащуються системами упорскування палива, оскільки витрата палива в них нижча, ніж у двигунів з розділеними камерами згоряння (на 15-20%).
Ефективною системою підвищення потужності двигуна є турбонаддув. Для створення наддуву у всіх режимах роботи двигуна використовується турбонагнітач.
Обмеження за нормами токсичності газів, що відпрацювали (ОГ) і зростання потужності забезпечили використання систем упорскування палива з великим тиском. Обмеження вмісту шкідливих речовин у ОГ зумовили постійне вдосконалення конструкції дизелів.
Важкі вантажні автомобілі
Основним критерієм тут є економічність, тому для вантажних автомобілів застосовують дизельні двигуни із системою безпосереднього упорскування палива. Частота обертання колінчастого валу тут сягає 3500 оборотів. До цих двигунів також застосовні жорсткі вимоги норм щодо відпрацьованих газів, це говорить про контроль та високі вимоги якості до існуючої системи, а також до розробки нових.
Будівельна спец/сільгосптехніка
Найширше використання дизель отримав саме тут. Основними критеріями тут стали не лише економічність, а й надійність, просто та зручність в обслуговуванні. Потужності та шумності не надається таке значення, як, наприклад, для легкових дизельних авто. На спец/сільгосптехніці застосовують дизелі різної потужності. Найчастіше для таких машин застосовується механічна система упорскування палива, а також проста система повітряного охолодження.
Тепловози
Схожість двигунів тепловозів з корабельними двигунами говорить про їхню надійність і тривалу експлуатацію. Вони можуть працювати на паливі найгіршої якості. За розмірами може бути від двигунів для великовантажних авто до середніх суден.
Від сфери застосування суднового дизеля залежать вимоги до нього. Для морських і спортивних катерів використовують дизелі високої потужності (тут застосовують чотиритактні двигуни з частотою обертання колінчастого валу до 1500 хв, що мають до 24 циліндрів). Двотактні двигуни економічні застосовуються при тривалій експлуатації. Ці низькооборотні двигуни мають найвищий ККД до 55% і працюють на мазуті і для цього потрібна спеціальна підготовка на судні. Мазут необхідно нагрівати (приблизно до 160 С) – тоді в'язкість мазуту зменшується і його можна використовувати для роботи фільтрів та насосів.
На суднах середнього розміру використовують дизельні двигуни, які були створені для великовантажних авто. Зрештою, це двигун, налаштований і відрегульований залежно від його характеру експлуатації і не вимагає додаткових витрат на розробку.
Багатопаливні дизелі
Сьогодні ці двигуни вже не актуальні, тому що вони не проходять контроль за якістю ОГ і не мають необхідних характеристик (досконалості та потужності). Вони були розроблені для спеціального застосування для місцевостей з нерегулярним постачанням палива і могли працювати як на дизельному паливі, так і на бензині або інших замінниках.
Порівняльні параметри
За допомогою таблиці нижче можна порівняти основні параметри дизельних і бензинових двигунів.
|
Тип системи упорскування |
Номінальна частота обертання коленвала (хв) |
Ступінь стиснення |
Середній тиск (бар) |
Питома потужність (кВт/л) |
Питома вага (кг/кВт) |
Питома витрата палива (г/кВтч) |
|
Для легкових автомобілів: |
||||||
|
Без наддуву повітря(3) |
||||||
|
З наддувом повітря(3) |
||||||
|
Без наддуву повітря(4) |
||||||
|
З наддувом повітря(4.5) |
||||||
|
Для вантажних автомобілів |
||||||
|
Без наддуву повітря (4) |
||||||
|
З наддувом повітря (4) |
||||||
|
З наддувом повітря (4.5) |
||||||
|
Для будівельної та спец/сільгосптехніки |
1000…3600 | 16…20 | 7…23 | 6…28 | 1…10 | 190…280 |
|
Для тепловозів |
||||||
|
Суднові, 4-тактні |
||||||
|
Суднові, 2-тактні |
||||||
|
Бензинові двигуни |
||||||
|
Для легкових автомобілів |
||||||
|
Без наддуву повітря |
||||||
|
З наддувом повітря |
||||||
|
Для вантажних автомобілів |
||||||
Переваги та недоліки дизеля
Сьогодні дизельні двигуни мають ККД до 40-45%, великі двигуни понад 50%. Через свої особливості дизель не має жорстких вимог до палива, це дозволяє використовувати важкі масла. Чим важче паливо, тим вища ефективність двигуна та його теплотворність.
Дизель не може розвинути високі обороти - паливо не встигне догоріти в циліндрах, і для займання потрібен час. Тут використовуються дорогі механічні деталі, що робить двигун важчим.
У міру упорскування палива відбувається його згоряння. При низьких оборотах двигун дає високий крутний момент - це робить автомобіль більш керованим «чуйним» при русі, ніж автомобіль з бензиновим двигуном. Тому на більшу кількість вантажних автомобілів ставлять дизельний двигун плюс це економічніше.
На відміну від бензинового двигуна, дизель має менше окису вуглецю у вихлопі. Що сприятливо позначається навколишньому середовищі. У Росії найбільше забруднюють атмосферу старі та не відрегульовані вантажівки та автобуси.
Дизельне паливо нелетюче, т. е. погано випаровується, тому ймовірність спалаху дизеля набагато менше, тим більше в ньому не використовується іскра запалювання, на відміну від бензину.
