ПРОДУКЦИЯ / ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ / ПОДРОБНЕЕ

Дизельные_двигатели_баннер.jpg

Дизельный двигатель (в просторечии дизель) - поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. (БСЭ)

Без дизельных двигателей невозможно представить строительную, коммунальную, сельскохозяйственную, лесозаготовительную технику, а также водный транспорт. Экономичность, надежность, износостойкость и практичность двигателей стали основой для стабильного и высокого спроса на них.


ЭФФЕКТИВНОСТЬ 

Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40-45%, а некоторые малооборотистые крупные двигатели - свыше 50% (например, MAN B&W S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт·ч, достигая эффективности 54,4 %).

Дизельный двигатель из-за особенностей рабочего процесса не предъявляет жёстких требований к испаряемости топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла. А чем тяжелее топливо и чем выше содержание атомов углерода в его молекулах, тем выше его теплотворная способность (калорийность), тем выше эффективность двигателя.

Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты, т.к. топливо в цилиндрах не успевает догорать и для возгорания требуется время инициации. Высокая механическая напряжённость вынуждает использовать более массивные и более дорогие детали, что утяжеляет двигатель. Это снижает удельную мощность двигателя, что послужило причиной малого распространения дизельных двигателей в авиации (только некоторые бомбардировщики Junkers, а также советский тяжёлый бомбардировщик Пе-8 и Ер-2 оснащались авиационными двигателями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальных эксплуатационных режимах топливо не догорает, приводя к выбросу облаков сажи.

Сгорание впрыскиваемого в цилиндр топлива происходит по мере впрыска. Поэтому дизельный двигатель выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине и ввиду более высокой экономичности в настоящее время большинство грузовых автомобилей оснащаются дизельными моторами. Например, в России в 2007 году почти все грузовики и автобусы были оснащены дизельными двигателями (окончательный переход этого сегмента автотранспорта с бензиновых двигателей на дизельные планировалось завершить к 2009 году). Также планируется перевод и легковых автомобилей на дизельные двигатели.

Принцип сгорания топлива по мере впрыска является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя. А более высокий теоретический КПД даёт более высокую топливную эффективность.


ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

По сравнению с бензиновыми двигателями в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах - это углеводороды (НС или СН) , оксиды (окислы) азота (NOх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в России двигатели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.


ЭКОНОМИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ

При этом дизельный двигатель более топливно экономичен по сравнению с бензиновым (на 30-40%). Это связано с тем, что в дизельном двигателе степень сжатия воздуха можно доводить до более значительных величин по сравнению со степенью сжатия горючей смеси в карбюраторных двигателях. Как следствие, температура отработанных газов в дизелях составляет 600-700°С, что существенно ниже температур отработанных газов карбюраторных двигателей (800-1100°С). Таким образом, с отработанными газами в дизельном двигателе уходит значительно меньше тепла.

Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее, то есть, сравнительно плохо испаряется и в замкнутом моторном отделении не образует большого количества легковоспламеняющихся паров. Таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется искровая система зажигания.

Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого их применения на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за не являющихся редкостью утечек топлива. По сравнению с танками с бензиновым мотором ниже и вероятность возгорания танка с дизельным двигателем при его поражении в боевых условиях, хотя это вовсе не означает полной устойчивости к пожару. Более того, детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта. В частности, у танков Т-34 она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса. С другой стороны, дизельный двигатель уступает карбюраторному в плане удельной мощности, а потому в ряде случаев (высокая мощность при малом объёме моторного отделения) более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата, что особенно характерно для слишком уж лёгких боевых единиц.

Ввиду большей степени сжатия дизельный двигатель при пуске требует проворота коленвала с большим усилием, чем карбюраторный двигатель сходного литража. Поэтому для его пуска необходимо использовать стартёр большей мощности. В то же время потребление чистого воздуха позволяет осуществить пуск подачей в цилиндры сжатого воздуха, что в ряде случаев даёт существенные преимущества перед пуском электростартером. Это и нечувствительность системы к понижению внешней температуры, нетребовательность к материалам, в частности, система пуска сжатым воздухом вообще не имеет деталей из меди, не содержит опасных для здоровья технического персонала веществ (едкие щелочи и крепкие кислоты), а также ядовитых свинца, кадмия, дорогого серебра. Она легче системы пуска с электростартером.


НЕДОСТАТКИ 

Явными недостатками дизельных двигателей являются помутнение и застывание (запарафинивание) летнего дизельного топлива при низких температурах окружающего воздуха.

Также они крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой, топливная аппаратура дороже и существенно сложнее в ремонте, так как и форсунки и ТНВД являются прецизионными устройствами. Ремонт дизельных двигателей вообще значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса.

Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизельные моторы обладают более ровным и высоким крутящим моментом в своём рабочем объёме.

Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени двигателям бензиновым. На классических дизельных двигателях с механически управляемым впрыском возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов, работающих при температуре отработавших газов свыше 300°C, которые окисляют только CO и CH до безвредных для человека углекислого газа (CO2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением системы Common Rail. В данном типе впрыск топлива осуществляется электронно-управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что, по сложности современный и экологически такой же чистый, как и бензиновый, дизельный мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров (сложности) и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного двигателя с механическим впрыском составляет от 100 до 400 Bar (приблизительно эквивалентно «атмосфер»), то в новейших системах Common Rail оно находится в диапазоне 1000-2500 Bar, что влечёт за собой немалые проблемы.

Также каталитическая система современных транспортных дизельных двигателей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого сажевого фильтра (DPF - фильтр твёрдых частиц). Сажевый фильтр представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется, и остаётся в сажевом фильтре, поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим очистки сажевого фильтра путём так называемой постинжекции, то есть впрыска дополнительного количества топлива в цилиндры в конце фазы сгорания с целью поднять температуру газов, и, соответственно, очистить фильтр путём сжигания накопившейся сажи.

Стандартом де-факто в конструкциях транспортных дизельных моторов стало наличие турбонагнетателя, а в последние годы и интеркулера - устройства, охлаждающего воздух после сжатия турбонагнетателем, с целью, чтобы после охлаждения получить большую массу воздуха (кислорода) в камере сгорания при прежней пропускной способности коллекторов. Нагнетатель позволил поднять удельные мощностные характеристики массовых дизельных моторов, так как позволяет пропустить через цилиндры за рабочий цикл большее количество воздуха.


В своей основе конструкция дизельного двигателя подобна конструкции бензинового двигателя. Однако, из-за более высокого давления в цилиндрах на циклах сжатия и расширения, аналогичные детали должны быть прочнее аналогичных деталей карбюраторных двигателей и, следовательно, тяжелее. Фон на поверхности зеркала цилиндра более грубый, а твёрдость зеркал цилиндров выше. Головки поршней специально разрабатываются под особенности процессов сгорания и рассчитаны на повышенную степень сжатия. При прямом (непосредственном) впрыске топлива головки поршней обычно содержат в себе камеру сгорания. Средние и тяжелые двигатели, как правило, имеют поршни с принудительным масляным охлаждением (Д100, K6S310DR). На современных двигателях все чаще используется система питания Common Rail, позволяющая уменьшить потребление топлива и выбросы вредных веществ, а также снизить нагрузки на детали за счёт гибкого управления процессом впрыска, на всех режимах работы дизельного двигателя.


ПРИМЕНЕНИЕ

Дизельные двигатели применяются для привода стационарных силовых установок, на рельсовых (тепловозы, дизелевозы, дизель-поезда, автодрезины) и безрельсовых (автомобили, автобусы, грузовики) транспортных средствах, самоходных машинах и механизмах (тракторы, комбайны, асфальтовые катки, экскаваторы, грейдеры, скреперы и т. д.), а также в судостроении в качестве главных и вспомогательных двигателей.



Использованы материалы Википедии


_line.jpg


ВЕРНУТЬСЯ.png

MOST Group© 1993-2017 / МОСТ-ТЕХНИКА™ / РФ. 121357. Москва. ул. Козлова 30 / Тел: +7 (495) 775 0175 / Факс: +7 (495) 775 0176 / E-Mail: info@most-technics.ru