В России, как и в любой промышленно развитой стране мира, моторостроение играет роль одного из ключевых факторов движущей силы автопрома. Мировой опыт моторостроения показывает, что технический уровень бензиновых и дизельных двигателей, их многообразие по размерности, эффективным показателям, а также качество и удешевление продукции существенным образом зависят от развития производства компонентов.

Самые современные отечественные двигатели

Сегодня дизелестроители выпускают двигатели с двумя типами систем питания: насос-форсунки и Common Rail. Последняя, как более перспективная, получила наибольшее распространение. Действенным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля стал турбонаддув с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.

Переход к выполнению норм Евро-4 и выше требует применения системы рециркуляции отработавших газов в сочетании с фильтром-уловителем твердых частиц, а также системы селективной нейтрализации NOx (SCR), что при переходе на Евро-5 потребует организации сети заправок с предложением реагента типа AdBlue. Отечественный транспортный дизель в ближайшие годы будет обладать: удельной мощностью 35–40 кВт/л; оптимизированной конструкцией головки и блока цилиндров из чугуна; двухступенчатым турбонаддувом с или без промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, гибкой системой впрыска топлива с давлением впрыска до 250 МПа, предпочтительно Common Rail, стандартизированными форсунками; приводом валов газораспределения со стороны маховика; встроенным моторным тормозом; оптимизированной системой контроля расхода воздуха и рециркуляции отработавших газов; фильтром частиц в базовой комплектации; системой SCR. Найдут применение валы газораспределения (один или два) в головке цилиндров и «открытый» фильтр.

Требования экологических норм Евро-4 и выше у бензиновых двигателей выполняются за счет применения электронных систем впрыска, более совершенных систем зажигания и использования каталитических нейтрализаторов двухблочной конструкции, применения катколлекторов. Газовые двигатели ныне составляют относительно небольшую долю по сравнению с бензиновыми и дизельными моторами. Газобаллонные автомобили могут получить распространение после организации широкой сети наполнительных станций. Серьезной проблемой является отставание российских предприятий по широкому спектру технологий для получения сложных заготовок моторного производства, таких как литье из высокопрочных чугунов и чугунов с вермикулярным графитом, стальное и биметаллическое литье, а также обработка поверхностей деталей химико-термическим, лазерным, плазменным методами. Не случайно развитие отечественного моторостроения все более зависит от западных поставщиков.

Современные двигатели УМЗ

Ульяновский моторный завод (УМЗ), входящий в «Группу ГАЗ», развернул производство бензиновых двигателей стандарта Евро-4. Ведется создание силовых установок Евро-5 с перспективой выполнения норм Евро-6. К числу отличий 4-цилиндрового 125-сильного мотора УМЗ-42164 (2,89 л) можно отнести: электронную педаль газа Delphi, топливные форсунки нового поколения той же Delphi, распредвал с оптимизированными фазами, регулятор разрежения картерных газов с маслоотделителем, комплексную микропроцессорную систему управления топливоподачей и зажиганием. В 2014 г. на УМЗ стали выпускать двигатели EvoTech 2.7 рабочим объемом 2,7 л мощностью 107 л. с. Это совместная разработка «Группы ГАЗ» и южнокрейской инжиниринговой компании Tenergy. Отличительные черты мотора: новая конструкция поршневой группы, камеры сгорания и блока цилиндров; усовершенствованный газораспределительный механизм; измененные системы охлаждения, питания, зажигания и смазки. Результат - увеличенный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, надежная работа в жестких температурных условиях и сниженный на 10 % расход топлива. Двигатель соответствует нормам Евро-4 и Евро-5, его ресурс - 400 тыс. км. Ульяновские моторостроители первыми в России освоили серийное производство газобензиновых модификаций двигателей. Это 100-сильные агрегаты серии УМЗ-421647 ГБО (Евро-4) с микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажиганием. Дальнейшее развитие продуктовой линейки двигателей УМЗ связано с повышением экологичности и экономичности. При этом особый акцент сделают на развитии битопливных газовобензиновых модификаций.

На ОАО «Автодизель», также входящем в «Группу ГАЗ», выпускаются семейства среднелитражных рядных 4- и 6-цилиндровых двигателей ЯМЗ-534 (4,43 л) и ЯМЗ-536 (6,65 л). Агрегаты создавались для выполнения норм Евро-4, а в дальнейшем Евро-5 и выше. Их параметры находятся на уровне лучших зарубежных аналогов, а силовой диапазон составляет от 120 до 320 л. с. В конструкции моторов применяется система Electronic Common Rail System 2 фирмы Bosch, обеспечивающая давление впрыска 180 МПа с потенциалом до 200 МПа для выполнения стандарта Евро-5. Система рециркуляции отработавших газов (EGR) установлена непосредственно на двигателе, а механизм контроля над этим устройством интегрирован в систему управления двигателем. Турбокомпрессор оборудован клапаном перепуска газов на турбине, интеркулером типа «воздух-воздух» и встроенным маслорадиатором. Двигатель ЯМЗ-534, это L-образный четырехцилиндровый дизель семейства ЯМЗ-530, производства Ярославского моторного завода. Новое семейство многоцелевых дизельных двигателей ЯМЗ-530 выпуcкается в четырехцилиндровом и шестицилиндровом исполнении. Серия ЯМЗ-534 разработана на Автодизеле "с нуля", при участии известной инжиниринговой компании AVL List. ЯМЗ-534 относится к средним рядным дизелям, первый серийный мотор такого рода на территории России. Надо сказать, что в модельном ряду уже был четырехцилиндровый дизель ЯМЗ-204 (снят с производства более 20 лет назад), но в отличии от двигателя ЯМЗ-534, он относился к тяжелым дизелям и не имел турбонаддува. Базовой моделью является мотор ЯМЗ-5340, он представляет собой рядный четырехтактный дизель с турбонаддувом. Более поздние модификации двигателя ЯМЗ-5340, силовые агрегаты ЯМЗ-5341, ЯМЗ-5342 и ЯМЗ-5344, конструктивно выполнены аналогично базовой модели. Данные двигатели покрывают мощностной диапазон от 136 до 190 л.с., различаются только регулировками топливной аппаратуры за счет изменения параметров настройки электронного блока управления (ЭБУ). ЯМЗ-534 CNG это перспективный двигатель Ярославского моторного завода, спроектирован для работы на газе. Газовый двигатель ЯМЗ-534 CNG создан при участии канадской компании Westport – признанного мирового лидера по разработке газовых систем для транспорта. Двигатели ЯМЗ-534, их модификации и комплектации предназначены для установки на автомобили МАЗ, Урал, ГАЗ и ГАЗон NEXT на газовом топливе, а также автобусы ПАЗ. Ресурс моторов достигает 800–900 тыс. км пробега.

Вместе с тем локализация производства упомянутых моторов до сих пор не превышает 25 %. Важнейшие детали и системы поступают из-за рубежа. «Автодизель» в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей, работающих на сжатом метане. Эти модели (Евро-4) обладают техническими и потребительскими преимуществами базового семейства ЯМЗ-530.

Двигатель ЯМЗ-536

Базовый двигатель серии ЯМЗ-536, семейства ЯМЗ-530. Входит в состав семейства шестицилиндровых L-образных дизелей производства Ярославского моторного завода. Дизель рядный, четырехтактный с воспламенением от сжатия, с непосредственным впрыском, с жидкостным охлаждением, с наддувом и охлаждением наддувочного воздуха в теплообменнике типа "воздух-воздух". Дизельные моторы ЯМЗ-536 выпускаются без коробки переключения передач и сцепления. Имеются три дополнительные модификации: ЯМЗ-536-01 - комплектация под установку компрессора кондиционера; ЯМЗ-536-02 - комплектация с возможностью подключения ретардера; ЯМЗ-536-03 - комплектация под установку компрессора кондиционера с возможностью подключения ретардера. Двигатель ЯМЗ-536 используется в качестве силового агрегата техники МАЗ: грузовые автомобили, самосвалы, шасси автомобильные, тягачи с колесной формулой 4х2, 4х4, 6х2, 6х4, 6х6, 8х4 полной массой до 36 т, а также автопоезда на их базе массой до 44 т.

На «Автодизеле» выпускаются рядные 6-цилиндровые турбодизели ЯМЗ-6511 и ЯМЗ-651 (11,12 л) мощностью 362 и 412 л. с. соответственно. Для достижения параметров Евро-4 применены система Common Rail типа CRS 2 с электронным управлением подачей топлива EDC7 UC31, обеспечивающая давление впрыска топлива 160 МПа, система EGR и РМ-САТ (глушителя-нейтрализатора), доработаны системы охлаждения и наддува.

В арсенале предприятия имеются V-образные 6-цилиндровые дизели ЯМЗ-6565 (11,15 л) и 8-цилиндровые ЯМЗ-6585 (14,86 л). Для выполнения норм Евро-4 применены топливная аппаратура Common Rail на базе топливоподающего насоса высокого давления ЯЗДА и система SCR. Мощность «шестерок» составляет 230–300 л. с., а «восьмерок» - 330–450 л. с. Если говорить о дальнейшем развитии модельного ряда двигателей ЯМЗ, то в планах компании в ближайшие годы освоение выпуска двигателей мощностью от 130 до 1000 л. с., работающих на всех видах топлива.

Современные моторы ЗМЗ

Заметное место в производственной программе Заволжского моторного завода занимают двигатели, отвечающие стандарту Евро-4. На бензиновых 4-цилиндровых моделях ЗМЗ-40905.10 и ЗМЗ-40911.10 (2,7 л) мощностью соответственно 143 и 125 л. с. применены впрыск топлива во впускные каналы головки цилиндров, датчик абсолютного давления, топливная рампа с форсунками двухпоточного распыления, система вентиляции с подачей картерных газов в ресивер и привод газораспределительного механизма зубчатыми цепями.

4-цилиндровый дизель ЗМЗ-51432.10 (2,235 л) с отдачей 114 л. с. оборудован непосредственным впрыском, турбонаддувом, интеркулером, системой Common Rail фирмы Bosch с максимальным давлением впрыска 145 МПа, охлаждаемой системой EGR.

Бензиновый V-образный 8-цилиндровый ЗМЗ-52342.10 (4,67 л) мощностью 124 л. с. оснащен системой коррекции состава топливной смеси. В нынешнем году на заводе начата подготовка производства двигателей экологического стандарта Евро-5. Речь идет о бензиновых 4-цилиндровых ЗМЗ-40906.10 для автомобилей УАЗ, двухтопливных (газ-бензин) 8-цилиндровых ЗМЗ-5245.10 для автобусов ПАЗ и газовых 4-цилиндровых ЗМЗ-409061.10 для грузовика компании «БАУ-РУС». Причем битопливный двигатель будет работать на бензине, сжатом или сжиженном газе. Начать серийное производство этих моторов планируется в январе 2016 года.

Двигатели ТМЗ

Тутаевский моторный завод (ТМЗ) сосредоточен на выпуске V-образных 8-цилиндровых дизелей рабочим объемом 17,24 л. Технические особенности самого современного 500-сильного двигателя ТМЗ-864.10 (Евро-4) заключаются в применении индивидуальной 4-клапанной головки цилиндров, поршней с полостным охлаждением маслом, вставок под верхнее поршневое кольцо из жаропрочного чугуна. Мотор снабжен системой Common Rail, регулируемым турбонаддувом с интеркулером, системой EGR, встроенным водомасляным радиатором и замкнутой системой вентиляции картера.

В ближайшей перспективе будет решена задача по созданию новых моторов экологического класса Евро-4 мощностью до 700 л. с. На заводе готовы создать двигатели уровня Евро-5, но для этого потребуется закупка зарубежных комплектующих, т.к. системы впрыска топлива, развивающие давление 160 МПа, и электронные системы управления работой двигателя в России практически не выпускаются.

Двигатели КАМАЗА

На Камском автозаводе освоили выпуск линейки V-образных 8-цилиндровых дизелей уровня Евро-4 мощностью от 280 до 440 л. с.

При разработке этих двигателей (размерность 120х120 и 120х130 мм) выбор пал на систему Common Rail CRS фирмы Bosch с блоком управления EDC7 UC31. Цельнолитой картер маховика, наддув одним турбокомпрессором, цилиндропоршневая группа фирмы Federal Mogul и другие особенности позволили создать двигатели с возможностью дальнейшей модернизации.

В этих моделях обеспечено повышенное давление впрыска (существующие системы - 160 МПа, перспективные - до 250 МПа), регулирование давления впрыска в зависимости от условий эксплуатации автомобиля, точное дозирование с возможностью индивидуальной электронной регулировки, снижение уровня шума мотора. Ресурс - не менее 1 млн км пробега автомобиля. Семейства газовых двигателей (Евро-4) КАМАЗ-820.60 и КАМАЗ 820.70 рабочим объемом 11,76 л включают модели мощностью от 240 до 300 л. с. Моторы оснащены турбонаддувом, ОНВ, электронным управлением и системой обработки отработавших газов.

Для выполнения норм Eвро-5 КАМАЗ сделал упор на создание дизелей новой конструкции. Плодом совместной работы с рядом инжиниринговых фирм стало появление моторов мощностью от 280 до 550 л. с. В них нашли при- менение: система Common Rail с давлением впрыска 220 МПа; единая чугунная головка на каждый полублок вместо алюминиевых, нижние опоры коренных подшипников коленвала, объединенных в один блок; коренные и шатунные шейки коленчатого вала увеличенного диаметра. В то же время большое внимание на КАМАЗе уделяют сотрудничеству с фирмой Liebherr-International AG, которая поможет российской компании создать следующее поколение дизельных и газовых двигателей. Для этого КАМАЗ создаст современное производство в Набережных Челнах, а задача Liebherr - консультации по проектированию, монтажу и пуску в эксплуатацию технологического оборудования.

Новые рядные 6-цилиндровые двигатели рабочим объемом 12 л мощностью от 450 до 700 л. с. оснастят системами впрыска Common Rail и блоками управления производства Liebherr. Дизели будут соответствовать не только экологическим нормам Евро-5, но и обладать потенциалом выполнения требований стандарта Евро-6. У перспективных моторов КАМАЗ межсервисный интервал обслуживания будет увеличен до 150 тыс. км. Серийный выпуск двигателей запланирован на конец 2016 г.

ООО «Уральский дизель-моторный завод» является крупным отечественным производителем дизельных силовых агрегатов повышенной мощности для локомотивов, судов, малых электростанций. Находится в г. Екатеринбурге. Входит в группу компаний «Синара».

Историческая справка

Основание Уральского (УДМЗ) связано с Великой Отечественной войной. В 1941 году в Екатеринбург были эвакуированы Харьковский завод №75 и моторный участок Кировского (Ленинградского) завода. На их базе было основано производство танковых силовых агрегатов В2-34.

После войны УДМЗ специализировался на выпуске мощных уникальных двигателей серии ДМ-21. Их использовали на БелАЗах, специализированной технике (в частности, в тракторах ЧТЗ Т-800 с силой тяги 75 т), в энергетических установках. В 90-х годах освоено изготовление дизелей для судов.

Вхождение Уральского дизель-моторного завода в структуру группы компаний «Синара» (2008 г.) способствовало модернизации производственных мощностей, открытию новых цехов, привлечению инвестиций. С 2012 года УДМЗ выпускает новую серию силовых агрегатов ДМ-185, соответствующих лучшим мировым образцам.

Конструирование новых моторов

К разработке дизелей семейства ДМ-185 Уральский дизель-моторный завод приступил в 2012 году. В рамках целевой федеральной программы предприятие подписало контракт с Минпромторгом на изготовление базовых образцов высокооборотных дизель-моторов нового поколения.

В короткие сроки была организована производственная площадка для выпуска узлов и компонентов, а также сборки силовых агрегатов. Помимо специалистов Уральского дизель-моторного завода, участие в разработке приняли Центральный НИИ дизелей, МГТУ, УФУ, германская инжиниринговая компания FEV. Всего в проекте задействовано более ста конструкторов, 30 инженеров, инвестиции превысили 2 млрд рублей. Столь плодотворное сотрудничество позволило воплотить в конструкции передовые инженерные решения.

Технические характеристики

На данный момент семейство ДМ-185 насчитывает 9 моделей двигателей с широким диапазоном мощностных характеристик (от 1000 до 4000 кВт) и 7 дизель-генераторов. Количество цилиндров варьируется от 6 до 20, в зависимости от модификации и области применения. В дальнейшем максимальную мощность некоторых моделей планируется довести до 6000 кВт.

Продукция

Первый высокооборотный 12-цилиндровый мотор тепловозного применения 12ДМ-185Т был собран в октябре 2014 года. Спустя месяц его подвергли всесторонним испытаниям, которые показали соответствие требуемым характеристикам.

Следующей на Уральском дизель-моторном заводе собрали 16-цилиндровую модификацию 16ДМ-185Т2 с двухступенчатым турбонаддувом мощностью 3740 кВт. Силовой агрегат предназначен для применения в тепловозостроении. В июле 2015 г. столь необходимый российскому машиностроению двигатель представили Председателю правительства Д. А. Медведеву на форуме «Иннопром».

Параллельно шла работа над мотором 12ДМ-185А для карьерных самосвалов-гигантов БелАЗ. Этот проект имеет широкие перспективы в рамках межгосударственного сотрудничества стран Таможенного союза. Он призван снизить зависимость от иностранной карьерной техники и импортных комплектующих.

Производственный комплекс

На Уральском дизель-моторном заводе проводится широкомасштабная программа модернизации. Старые производственные корпуса были отремонтированы снаружи и внутри. Частично заменено оборудование, обновлена испытательная станция. Создано 100 высококвалифицированных рабочих мест.

Гордостью завода стал современный участок для сборки, обкатки моторов ДМ-185 и дизель-генераторов, временного хранения продукции. Здесь смонтированы высокоточные измерительные комплексы для контроля параметров компонентов двигателей.

Кроме того:

• Проведена модернизация всех инженерных систем.
• Оптимизирована производственная логистика.
• Вдвое увеличены производственные мощности - до 300 единиц.
• Обновлено складское оборудование.
• Построены моечно-окрасочные камеры.
• Модернизированы старые и установлены новые мостовые краны, снабженные системой радиоуправления.

На участке опытной сборки установлены универсальные стенды для изготовления силовых агрегатов. Многотонные изделия с легкостью перемещаются по цеху с помощью транспортных систем на воздушных подушках, управляемых одним рабочим.

Испытательная станция

Качество собранных моторов проверяется на уникальных автоматизированных стендах. В ходе реконструкции испытательной станции введено современное оборудование. Это:

• Инженерный блок, размещенный рядом с участками производства и испытания.
• Исследовательский стенд для 1-цилиндровых моторов мощностью до 408 кВт.
• Стенды функциональных и ресурсных испытаний для двигателей и генераторов мощностью 3000-4000 кВт.

Уральский дизель-моторный завод: отзывы

Заводчане отмечают достойный уровень заработка (особенно у высококвалифицированных сотрудников), условия труда на обновленных участках сравнимы с таковыми на европейских предприятиях. Внедрение механизации и установка нового оборудования облегчили труд рабочих.

Сегодня УДМЗ представляет собой образец современного предприятия, где в равной мере уделяется внимание производительности труда, качеству продукции, условиям работы, производственной культуре и технике безопасности. Неудивительно, что завод является желанным местом работы как для представителей рабочих профессий, так и для инженерно-технического персонала.

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

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

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

Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.

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

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

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

Повышение мощности

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

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

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

Как работают дизельные двигатели

Впуск

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

Компрессия

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

Зажигание

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

Выпуск

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция дизельного двигателя

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

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

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

Впрыск

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

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

Прямой впрыск

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

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

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

Непрямой впрыск

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

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

Запальные свечи

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

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

Управление скоростью

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

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

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

Как заводится дизельный двигатель

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

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

Дизельное топливо

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

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

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

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

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

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

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

Принцип действия дизельного двигателя

Принцип действия дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, которое попадает в камеру сгорания и смешивается с горячей воздушной массой. Рабочий процесс дизеля зависит исключительно от неоднородности ТВС (топливно-воздушной смеси). Подача ТВС в таком типе двигателя происходит раздельно.

Вначале подается воздух, который в процессе сжатия нагревается до высоких температур (около 800 градусов по Цельсию) , затем в камеру сгорания под высоким давлением (10-30 МПа) подается топливо, после чего происходит его самовоспламенение.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени:)) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку .

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями.

Типы дизельных двигателей

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

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

Топливная система в дизельном двигателе

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

Важными элементами топливной системы в дизельном двигателе являются:

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

Топливный насос

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

Топливный фильтр

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

Форсунки

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

Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя

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

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

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

Задумывались ли вы уважаемые автомобилисты над тем, почему экономные Европейцы чаще всего приобретают автомобили с дизельными двигателями? Ведь уровень жизни и доходы на душу населения в Европе позволяет людям не сильно задумываться о стоимости топлива. Но не смотря на нормальное благосостояние граждан Европы они по-прежнему все-равно продолжают чаще всего покупать автомобили с дизельными моторами. И причина здесь между прочим не только в экономии топлива. Из-за одной только экономии педантичные Европейцы никогда бы не стали массово скупать дизельные автомобили. На самом деле в самом Евросоюзе связана с рядом иных преимуществ, которые имеют эти дизельные автотранспортные средства, если их сравненивать с бензиновыми аналогами. Давайте друзья вместе с нами (вами) узнаем подробно, а какие-же преимущества помимо экономии топлива есть у дизельных двигателей.

1. Дизельные двигатели более экономичные.

Как нам всем давно известно самое главное и значительное преимущество любого дизельного мотора по сравнению с бензиновыми аналогами, является его меньший . Низкий расход дизельного агрегата связан с его особенностью преобразования данного дизельного топлива в энергию. Так например, такой дизельный силовой агрегат более эффективно сжигает горючее (топливо), что позволяет ему получать от одного объема соженного топлива около 45 - 50% всей энергии. Бензиновый же мотор получает от того же объема приблизительно 30% энергии. То есть, 70% бензина сгорает просто впустую!!!

Кроме того, дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые моторы. А так как на степень этого сжатия влияет время воспламенения топлива, то соответственно получается, что чем выше степень сжатия, тем больший КПД имеет двигатель.

Также, все современные дизельные моторы из-за отсутствия в них дроссельной заслонки на впускном коллекторе более эффективны, которая как правило использовалась да и используется сегодня во всех бензиновых автомобилях. Это позволяет дизелям (моторам) избегать потери драгоценной энергии связаной с всасыванием воздуха, который необходим для воспламенения топлива в бензиновых двигателях.

2. Дизельные двигатели надежнее чем бензиновые.

За последние 50 лет дизельные моторы зарекомендовали себя, как более надежные, чем их бензиновые соконкуренты. Главной особенностью этого дизельного агрегата является отсутствие в самой машине системы зажигания, которая работает от высокого напряжения. В итоге получается, что в машине с дизельным мотором отсутствуют радиочастотные помехи от линии высокого напряжения, которые часто становятся виновниками проблем с электроникой автомобиля.

Так же считается, что большинство внутренних компонентов дизельного двигателя имеют более долгий срок службы и это действительно так. А все из-за более высокой степени сжатия, где компоненты такого дизельного силового агрегата уже изначально являются более долговечными.

Именно по этой важной причине в мире существует очень много дизельных автомобилей с пробегом около и не так много с таким же пробегом бензиновых машин.

Есть правда один существенный минус у дизельных моторов, который раньше не давал покоя всем поклонникам мощных автомобилей. Дело в следующем, у дизельных двигателей старого поколения на каждый литр объема мотора была (выдавалась) очень маленькая мощность. Но к нашему счастью инженеры решили эту проблему с появлением на авторынке машин с турбинами. В итоге, почти все современные дизельные моторы сегодня оснащаются турбинами, которые и позволяют им сравняться по мощности (а порой даже превзойти) с бензиновыми аналогами. В том числе, с развитием новых технологий в современных дизелях инженерам удалось минимизировать практически все его недостатки, которые преследовали долгое время эти дизельные моторы.

3. Дизельный двигатель сам автоматически сжигает топливо.

Еще одно главное преимущество всех дизельных моторов заключается в том, что дизельные автомобили как бы автоматически сами по себе, сжигают внутри себя топливо не затрачивая фактически для этого ни какой лишней энергии. Напомним своим читателям следующее, не смотря на то, что дизельный двигатель использует для себя четырехтактный цикл (впуск, сжатие, сгорание и выхлоп), сжигание дизельного топлива у него происходит как бы самопроизвольно прямо внутри двигателя от большой степени сжатия. для того-же сжигания топлива нужны (необходимы) свечи зажигания, которые постоянно находятся под высоким напряжением и выдают искру, которая и воспламеняет бензин в камере сгорания.

В дизельных же двигателях в свечах зажигания необходимости нет, а также ему не нужны и высоковольтные провода ну и т.п. составляющие. По этой причине затраты на содержание автомобилей с дизельными агрегатами значительно снижаются, если их сравнивать с тем же бензиновыми автомобилями, в которых периодически нужно менять свечи зажигания, высоковольтные провода и связанные с ними другие компоненты.

4. Стоимость дизельного топлива сопоставима со стоимостью того же бензина, или даже ниже.

Не смотря на то, что в России стоимость дизельного топлива находится на том же почти уровне, что и цена бензина, нужно отметить следущее, что стоимость дизельного топлива во многих странах мира в том числе и в странах Европы в сравнении с нашей страной, заметно ниже, чем тот же самый бензин. То есть получается, что помимо пониженного расхода топлива владельцы данных дизельных автомобилей в других странах мира тратят на диз-топливо гораздо меньше денег, чем остальные владельцы бензиновых автотранспортных средств.

Но даже с тем условием, что в нашей стране солярка стоит также как и бензин (или даже дороже), то преимущество по той же эффективности данных дизельных автомобилей очевидно многим. Ведь запас хода машины на полном залитом баке диз-топлива получается на много больше, чем на том же автомобиле оснащенном бензиновым силовым агрегатом.

5. Более низкая стоимость владения.

С таким преимуществом (владением автомобиля с бензиновым двигателем) поспорить конечно трудно, так как в определенных случаях сама стоимость технического обслуживания и ремонта дизельных автомобилей значительно может превысить стоимость ТО (техобслуживание) бензиновых машин. И это действительно неоспоримый и доказанный факт. Но вот с другой стороны, если брать общие затраты, то стоимость владения дизельным автомобилем в совокупности получается значительно меньше, чем того-же бензинового аналога. Особенно на тех мировых авторынках, где наблюдается повышенный спрос именно на дизельные автомашины. Поясним нашим читателям, дело в том, что в стоимости владения машиной необходимо всегда учитывать на подержанном рынке и конкретную потерю рыночной цены автомобиля и естественный износ всех автозапчастей в процессе эксплуатации ТС (транспортного средства). Как правило дизельные автомобили теряют в цене намного меньше (и медленнее), чем те же бензиновые аналоги. Также, из-за более высокой долговечности деталей дизельного двигателя данные автомобили имеют более долгий срок своей службы, что естественно позволяет затрачивать значительно меньшие суммы денежных средств на .

Таким образом можно сказать, что в долгосрочной перспективе (от 5 лет и выше) владение дизельной машиной более выгодней, чем автомобилем с бензиновым агрегатом. Правда здесь друзья необходимо заметить, что стоимость дизельных автомоделей как правило бывает значительно выше бензиновых. Но, если вы в перспективе будете долгое время владеть таким диз-автомобилем и проезжать на нем 20.000 - 30.000 тыс. км в год, то такая переплата окупиться для вас за счет той-же экономии топлива.

6. Дизельные автомобили более безопасные.

На протяжении многих лет было доказано следующее, что дизельное топливо значительно безопаснее того-же самого бензина по нескольким причинам. Во-первых,- солярка меньше подвержена быстрому и легкому воспламенению (возгоранию) в сравнении ее с бензином. Например, то самое дизельное топливо не воспламеняется как правило при воздействии на него высокого источника тепла.

Во-вторых,- дизельное топливо не выделяет опасных паров, как тот-же бензин. В итоге вероятность воспламенения паров салярки что может вызвать пожар автомобиля, в дизельных автотранспортных средствах значительно ниже, чем в тех же бензиновых.

Все эти факторы делают дизельные автомобили на дорогах по всему миру намного безопаснее в отличии от бензиновых машин. Например, в случаях возникновения ДТП.

7. В выхлопе дизельного автомобиля меньше окиси углерода, чем в бензиновом.

С самого начала появления этих турбин инженеры столкнулись с определенной проблемой, которая была связана с питанием этих турбокомпрессоров. Как правило, сама крыльчатка турбины вращается за счет энергии, получаемой от выхлопных газов автомобиля. Если же сравнивать бензиновые и дизельные автомобили между собой, то турбины в дизельных моторах работают куда более эффективней, так как в дизельном автомобиле количество выхлопных газов на вырабатываемый объем гораздо больше, чем в бензиновом агрегате. Именно по этой причине турбокомпрессор(ы) дизельного мотора выдает(ют) максимальную мощность намного быстрее и раньше бензиновых автомобилей. То есть, уже на низких оборотах начинают ощущать максимальную мощность машины и ее крутящий момент.

9. Дизельные моторы без дополнительных модификаций могут работать на синтетическом топливе.

Еще одно главное преимущество дизельных двигателей это возможность их работы на синтетическом топливе без каких-либо существенных изменений в конструкции силового агрегата. Бензиновые же двигатели тоже по сути могут работать на альтернативном топливе. Но им для этого необходимы значительные изменения в самой конструкции силового агрегата. Иначе бензиновый двигатель работающий на альтернативном топливе просто быстро выйдет из строя.

В настоящий момент экспериментирует с биобутанолом (топливом), который отличным образом подходит в виде того синтетического биотоплива для всех бензиновых автомобилей. Этот вид топлива возможно не будет причинять бензиновым автомобилям никого существенного вреда без проведения каких-либо изменений в конструкции двигателя.