Инжекторный и карбюраторный двигатели — в чем отличие. Преимущества с недостатками дизелей и многое другое

Дизельный двигатель

Как и бензиновый, дизельный двигатель является агрегатом внутреннего сгорания. Только в качестве топлива в таком двигателе можно использовать широкий диапазон жидкостей: от керосина и мазута до пальмового и рапсового масла.

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя

https://www.youtube.com/watch?v=OiuPwGUQssw

С некоторыми особенностями, но по такому принципу работают практически все ДВС с поршневой системой.

Особенности дизельного двигателя, топлива и автомобилей с дизельным двигателем:

• — двигатель имеет КПД до 50 процентов;
• — дизельный двигатель не имеет возможности набирать высоких оборотов. Топливо не успевает за короткое время догореть. По причине высокой механической напряженности детали дизельного двигателя дорогостоящие и массивные.
• — дизельный автомобиль более экономичен и отзывчив в движении.
• — дизельное топливо нелетучее, а следовательно более безопасное. Кстати, вредных веществ дизель выбрасывает меньше, чем бензиновый двигатель. Но, катализаторы, установленные на инжекторных автомобилях, нивелируют разницу.
• — дизельное топливо при низких температурах часто застывает и парафинируется, что может означать одно: дизель труднее завести зимой.
• — современные дизельные двигатели чаще всего идут в комплекте с турбинами и интеркуллерами.

Рекорды дизеля В 2006 году автомобиль JCB Dieselmax, оснащенный дизельными двигателями развил скорость в 563 километра в час. Каждый из дизелей имел объем 5 литров и мощность 750 лошадиных сил.э

Самым большим дизельным двигателем является 14-ти цилиндровый судовой Wartsila-Sulzer RTA96-C, рабочий объем которого более 25 литров, мощностью 108920 лошадиных сил.

Самый мощный «грузовой» дизель MTU 20V4000 устанавливается на карьерные самосвалы «Либхерр». Он имеет конфигурацию V20, объем — 95, 4 литра и мощность 4023 лошадиных силы.

Самый большой «легковой» дизель устанавливается на Ауди Кью 7. Его рабочий объем — 6 литров, он имеет V-образную форму и 12 цилиндров. Мощность двигателя — 500 лошадиных сил.

Проблемы обслуживания

Наверное, вопрос обслуживания двигателя является самым важным во всей этой истории внутреннего сгорания. Низкое качество российской солярки, о котором мы говорили выше, приводит к тому, что владельцам дизельных авто приходится сравнительно часто менять масла и фильтры, а также регулярно проводить проверки компрессии в цилиндрах.

Если говорить о ремонте, то на станциях техобслуживания реже берутся восстанавливать дизельные моторы в связи с их сложной конструкцией. Кроме этого, ремонт дизеля обходится, как правило, дороже, особенно если речь идет о топливном насосе высокого давления (новый ТНВД стоит, как подержанная иномарка).

Но вот ресурс дизельной силовой установки не оставляет ни малейшего шанса своему бензиновому конкуренту. Именно поэтому МАЗы и КАМАЗы из прошлого до сих пор колесят по российским дорогам, иногда наезжая до 3 миллионов километров.

Теперь давайте рассмотрим преимущества каждого из наших претендентов.

Преимущества бензиновых двигателей:

-низкий уровень вибраций и шума;

-сравнительно большая мощность;

-может работать на высоких оборотах без негативных последствий для двигателя;

-хорошо справляется с некачественным топливом;

-сравнительная дешевизна в обслуживании;

-хорошо заводится при низких температурах.

Преимущества дизельных двигателей:

-сравнительно невысокая стоимость солярки;

-приличное тяговое усилие на низких оборотах;

-отсутствие системы зажигания;

-солярка исполняет роль смазочного материала;

Недостатков у дизелей больше, но следует помнить о субъективности всех минусов.

Недостатки бензиновых двигателей:

-больший расход топлива;

-максимальной мощности можно достигнуть в небольшом диапазоне оборотов;

Недостатки дизельных двигателей:

-плохая динамика разгона;

-чувствительность топливной системы к некачественному топливу;

-нетерпимость к высоким оборотам и скоростям;

-чаще требует замену масел и фильтров;

-для запуска дизельного двигателя требуется аккумулятор большего объема;

-довольно неприятные характеристики выхлопа;

-не на всех СТО берутся за ремонт дизельного агрегата.

Таким образом, делаем вывод, что лишь объединение всех характеристик бензиновых и дизельных двигателей могут обеспечить нас идеальными во всех отношениях автомобильными моторами. А пока остается лишь руководствоваться собственными предпочтениями и ждать, пока ученые наконец-то научатся помещать под капоты наших авто миниатюрные ядерные реакторы.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.4):

• впуск горючей смеси,
• сжатие рабочей смеси,
• рабочий ход,
• выпуск отработавших газов.

Рис. 1.4 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя:

а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.4а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.4б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см 2 , температура газов – 400 о С.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.4в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.4г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.5), который вращается по инерции.

Рис. 1.5 Коленчатый вал двигателя с маховиком:

1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Число и расположение цилиндров

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота коленчатый вал вращается вследствие давления газов, а три полуоборота — за счет энергии, накопленной маховиком.

Причем во время рабочего хода вращение коленчатого вала ускоренное, а во время подготовительных ходов — замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя, которая может быть лишь частично уменьшена вследствие значительного момента инерции маховика.

Повышения равномерности работы двигателя можно добиться увеличением числа цилиндров, так как при этом может быть увеличено число рабочих ходов, приходящихся на один оборот коленчатого вала.

Цилиндры двигателя могут располагаться (рис. 5 и 6):

• • вертикально в один ряд (рядное расположение);
• • горизонтально в один ряд;
• • однорядно с наклоном от вертикали;
• • двухрядно V-образно;
• • оппозитно.

Рис. 5. Варианты различного расположения цилиндров двигателей: а — однорядного; б — однорядного с наклоном от вертикали; в — V-образного; г — с противоположно лежащими цилиндрами; 1 — цилиндр; 2 — головка цилиндров; 3 — блок-картер; 4 — поддон

Рис. 6. Примеры различного числа и расположения цилиндров двигателей: а — четырехтактный V-образный шестицилиндровый; б — четырехтактный V-образный восьмицилиндровый; в — четырехтактный рядный четырехцилиндровый; г — четырехтактный рядный шестицилиндровый

При V-образном расположении цилиндров двигатель имеет более жесткую конструкцию, меньшие габаритные размеры (длину) и массу, чем рядный двигатель той же мощности.

К недостаткам V-образных двигателей необходимо отнести значительную ширину и более сложную конструкцию.

Равномерность вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя обеспечивается при равномерном чередовании рабочих ходов поршней.

Последовательное чередование одноименных тактов в различных цилиндрах за рабочий цикл называется порядком работы двигателя. При выборе порядка работы двигателя стремятся обеспечивать равномерное распределение нагрузки на коленчатый вал.

В четырехцилиндровом двигателе (рис. 7 и 8) угол чередования рабочих ходов 180° (720° : 4). Это определяет конструкцию коленчатого вала и угол между шатунными шейками, который должен равняться 180°.

Рис. 7. Продольный разрез двигателя автомобиля «Волга»: 1 — поддон; 2 — шкив; 3 — храповик; 4 — термостат; 5 — выпускной клапан; 6 — впускной клапан; 7 — распорная пружина; 8— головка блока цилиндров;

9 — блок цилиндров; 10— маховик; 11 — распределительный вал; 12 — коленчатый вал; 13 — масляный насос; 14 — маслоприемник; 15 — шатун; 16 — поршневые кольца; 17— поршневой палец

Рис. 8. Поперечный разрез двигателя автомобиля «Волга»: 1 — поддон; 2 — коленчатый вал; 3 — шатун; 4 — блок цилиндров; 5 — поршень; 6 — гильза цилиндра; 7 — выпускной трубопровод; 8 — впускной трубопровод;

9 — карбюратор; 10— коромысло; 11 — ось коромысел; 12 — распределитель зажигания; 13 — штанга; 14 — указатель уровня масла; 15 — распределительный вал; 16 — стартер; 17 — маслоприемник

Порядок работы четырехцилиндрового двигателя может быть 1-3-4-2 или 1-2-4-3.

В шестицилиндровом рядном двигателе шатунные шейки коленчатого вала расположены в трех плоскостях под углом 120°, порядок работы 1—5—3—6—2—4.

В V-образных четырехтактных двигателях на равномерность чередования рабочих ходов влияет не только расположение шатунных шеек коленчатого вала, но и угол между осями цилиндров. Для получения оптимальной равномерности хода двухрядного двигателя угол, называемый углом

Рис. 9. Поперечный разрез дизеля ЯМЗ-236: / — поддон; 2 — коленчатый вал; 3 — шатун правого (по ходу автомобиля) ряда цилиндров; 4 — стартер; 5 — поршень; 6 — гильза цилиндра; 7 — выпускной трубопровод; 8 — форсунка;

9 — топливный насос высокого давления; 10 — воздухоочиститель; 11 — переходник впускных трубопроводов; 12 — маслозаливная горловина; 13 — впускной клапан; 14 — головка блока цилиндров;

15 — блок цилиндров; 16 — распределительный вал; 17 — шатун левого (по ходу автомобиля) ряда цилиндров развала, должен быть в два раза меньше угла между шатунными шейками. В этом случае угол чередования рабочих ходов определяется по формуле 720/2/, где /’ — число цилиндров.

В шестицилиндровых V-образных двигателях (рис. 9) с углом развала 90° и углом между шатунными шейками 120° порядок работы 1—4—2—5—6—3. Особенностью данного двигателя является крепление на одной шатунной шейке двух шатунов. В этом случае чередование одно-

Рис. 10. Поперечный разрез дизеля ЗИЛ-645 автомобиля ЗИЛ-433100: 1 — пробка маслозаливного патрубка; 2 — форсунка; 3 — топливопровод высокого давления; 4 — впускной воздухопровод; 5 — штанга; 6 — крышка клапанов;

7 — впускной клапан; 8 — головка блока цилиндров; 9 — выпускной газопровод; 10— поршень; 11 — компрессионное кольцо; 12— блок-картер; 13 — маслосъемное кольцо; 14 — резиновое уплотнение;

15 — шатун; 16 — болт-стяжка; 17 — коленчатый вал; 18— фильтр тонкой очистки масла; 19 — гильза цилиндра; 20 — пружина клапана; 21 — выпускной клапан; 22 — коромысло именных тактов в цилиндрах неравномерно через 90 и 150°.

Восьмицилиндровые V-образные двигатели ЗИЛ-645 (рис. 10 и 11), КамАЗ-740.10 (рис. 12 и 13), ГАЗ-53-12 (рис. 14) имеют угол развала 90°. Чередование одноименных тактов осуществляется через 90°. Шатунные шейки коленчатого вала располагаются под углом 90°.

Рис. 11. Продольный разрез дизеля ЗИЛ-645 автомобиля ЗИЛ-433100: / — муфта отключения вентилятора; 2 — шкив насоса системы охлаждения; 3 — ремень привода компрессора; 4 — патрубок системы охлаждения;

5 — зубчатое колесо привода топливного насоса высокого давления; 6 — муфта; 7— топливный насос высокого давления; 8 — топливоподкачивающий насос; 9 — ручной топливоподкачиваюший насос; 10— распределительный вал;

11 — маховик; 12 — уплотнительная манжета; 13 — вкладыши коренного подшипника; 14 — шайба упорного подшипника; 15 — форсунка; 16 — поддон; 17 — маслоприемник;

18 — пробка сливного отверстия; 19 — насос смазочной системы; 20 — вкладыши шатунного подшипника; 21 — уплотнительная манжета; 22 — демпфер шкива коленчатого вала; 23 — ремень привода насоса рулевого гидроусилителя;

Рис. 12. Продольный разрез дизеля КамАЗ-740.10 автомобиля КамАЗ-5320: 1 — вентилятор; 2 — гидромуфта привода вентилятора; 3 — генератор; 4 — ручной топливоподкачивающий насос; 5 — топливный насос высокого давления;

6 — компрессор; 7 — фильтр тонкой очистки топлива; 8 — зубчатое колесо привода топливного насоса; 9 — распределительный вал; 10 — коленчатый вал; 11 — маховик; 12 — шатунная шейка коленчатого вала; 13 — маслоприем-

ник; 14 — поддон; 15 — масляный насос

Рис. 13. Поперечный разрез двигателя КамАЗ-740.10 автомобиля КамАЗ-5320: 1 — поддон; 2 — полнопоточный масляный фильтр; 3 — коленчатый вал; 4 — шатун правого (по ходу автомобиля) ряда цилиндров; 5 — поршень с поршневыми кольцами;

6 — головка блока цилиндров; 7 — форсунка; 8 — коромысло; 9 — впускной трубопровод; 10 — ручной топливоподкачивающий насос; 11 — топливный насос высокого давления; 12 — выпускной клапан;

Рис. 14. Продольный разрез двигателя автомобиля ГАЗ-53-12: 1 — поддон; 2— шкив коленчатого вала; 3 — храповик; 4 — распределительный вал; 5 — датчик ограничителя частоты вращения; 6 — водяной насос;

7 — вентилятор; 8 — полнопоточный масляный фильтр; 9 — карбюратор; 10 — распределитель зажигания; 11 — блок цилиндров; 12 — маховик; 13 — коленчатый вал; 14 — крышка коренного подшипника;