Давление воздуха в цилиндре дизельного двигателя

Турбонаддув. Подача дополнительного воздуха в цилиндры двигателя

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если нужно увеличить мощность дви­гателя, следует увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя и повышенной токсичности отработавших газов.

Увеличение мощности двигателя может быть достигнуто путем увеличения либо его рабочего объема, либо частоты вращения коленчатого вала. Увеличение рабочего объема увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение частоты вращения коленчатого вала проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно для двигателей с большим рабочим объемом.

Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимают перед его впуском в камеру сгорания.

Другими словами, компрессор обеспечивает подачу необходимого количества воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и той же частоте вращения коленчатого вала мы получаем большую мощность.

Камеры сгорания дизельных двигателей и особенности работы такого ДВС

Начнем с того, что камеры сгорания дизельных двигателей несколько отличаются от бензиновых. Существует два основных типа камер:

• неразделенная камера сгорания дизельного мотора;
• разделенная камера сгорания дизельного ДВС;

Неразделенный тип является однообъемной камерой, как правило, простой формы, которая согласована с расположением форсунок. Такие камеры обычно выполняются в днище поршней, также могут быть изготовлены частично в днище и частично в ГБЦ, редко только в головке блока.

Если говорить о плюсах и минусах, первый тип позволяет обеспечить двигателю лучший КПД, однако температуры в такой камере сгорания выше. Также растут и ударные нагрузки. Что касается разделенных камер сгорания, КПД меньше, однако удается реализовать более полноценное сгорание топлива, такой дизель меньше коксуется, дымит и т.д.

Когда возникает необходимость в прокачке топливной системы дизельного двигателя экскаваторов Komatsu

Такая необходимость чаще всего возникает в двух случаях:

1. Была проведена замена топливных фильтров. Эту процедуру выполняют через каждые 250 или 500 моточасов. Возможна ситуация, когда топливные фильтры замерзают. Обычно это случается поздней осенью, когда приходит пора переходить на зимнее топливо. В этом случае ресурс фильтров не имеет значения – их необходимо менять.
2. Нарушена герметичность топливной системы. Например, в результате повреждения или ослабления затяжки топливопроводов.

В обоих случаях в топливную систему попадает воздух. Если он есть в контуре низкого давления, то создать необходимое давление для впрыска топлива в цилиндры ТНВД не сможет, а значит, обороты двигателя будут плавать, он заглохнет или не заведется вовсе. Кроме того, современные топливные системы не только питаются, но и смазываются топливом. Воздушные пробки не дают смазывать детали, поэтому возможны подклинивания. Выход один – необходимо провести прокачку топливной системы.

Типы современных ДАД

ДАД отличаются типом выходного сигнала и назначением (применимостью).

По типу выходного сигнала приборы делятся на две группы:

• Аналоговые;
• Цифровые.

В первом случае датчик формирует аналоговый сигнал (он берется непосредственно от тензорезисторов), который поступает на электронный блок, где и подвергается обработке. Это наиболее простые по конструкции датчики, которые в новых автомобилях практически не используются, так как для работы с ними подходят только определенные электронные блоки управления двигателем.

Конструкция датчика абсолютного давления воздуха с интегрированной схемой оценки

Во втором случае в сам датчик интегрирована оценочная схема, которая измеряет и преобразует аналоговый сигнал от пьезорезисторов в цифровую форму — этот сигнал и поступает на электронный блок. Основу ДАД данного типа составляют специальные микросхемы, которые содержат в себе как сенсорный элемент, так и оценочную схему. На новые автомобили наиболее часто ставится именно этот тип датчика, так как он подходит для большинства контроллеров с соответствующим входом.

Отдельную группу составляют так называемые T-MAP-датчики — интегрированные датчики температуры и ДАД. В них помимо MEMS-сенсора помещен датчик температуры на основе обычного терморезистора, такой прибор измеряет давление и температуру, что позволяет точнее определять количество поступающего в цилиндры воздуха и вносить коррективы в работу многих вспомогательных систем (в том числе интеркулера для двигателей, оборудованных турбокомпрессором, и других).

По применимости ДАД делятся на две больших группы:

• Для атмосферных двигателей — измеряют давление в пределах 0-1 атмосферы;
• Для двигателей с турбонаддувом — измеряют давление в пределах 0-2 атмосферы и более.

Существуют и датчики для измерения давлений вплоть до 5-6 атмосфер, они чаще всего используются не во впускном коллекторе (так как в моторах такое давление встречается нечасто), а в пневматической системе автомобилей.

Также датчики имеют исполнение на напряжение питания 12 и 24 В, а для их подключения могут использоваться электрические разъемы различных типов (обычно — с ножевыми контактами под отдельные разъемы или групповые колодки, но существуют варианты и под штыревые колодки).

Послепусковое накаливание и очистка от сажи

С ролью свечей накаливания при запуске всё ясно. Но нередко они греются и во время работы мотора! Современные алгоритмы управления дизельным двигателем предусматривают послепусковое накаливание — включение свечей, пока двигатель холодный. Это улучшает сгорание топлива и снижает дымность двигателя при прогреве.

Другая важная функция свечей накаливания — очистка мотора от сажи. Как известно, нагар — главный враг дизеля. Продукты горения и износа оседают на поверхности поршней, в камерах сгорания и в узлах системы EGR (рециркуляции выхлопных газов). Клапан EGR особенно активно засоряется при низкой температуре выхлопа, когда отложения не успевают сгорать. Чтобы принудительно повысить её, вновь включаются свечи накаливания — этот режим называется промежуточный накал.

Современные дизельные моторы дополнительно оснащены сажевым фильтром DPF, чтобы вписываться в жёсткие экологические нормы. Ёмкость фильтра не бесконечна, поэтому в электронном блоке управления двигателя предусмотрена программа его регенерации. Чтобы очистить сажевый фильтр, его нужно прожечь — принудительно нагреть до высокой температуры на 10–15 минут. Для этого двигатель переходит в особый режим работы, где свечи накаливания также задействуются. Режим регенерации сажевого фильтра активируется водителем или механиком автосервиса вручную с помощью кнопки или специальной процедуры каждые 1500–5000 км (зависит от модели автомобиля) — подробная информация есть в сервисной инструкции. О необходимости очистки сажевого фильтра напомнит специальный индикатор на приборной панели.

Как пользоваться пневмотестером

Многих, особенно начинающих, автомобилистов интересует вопрос о том, как же, собственно, пользоваться пневмотестером для двигателя. Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию по работе с популярным отечественным пневмотестером ПТ-1. Алгоритм его использования будет состоять из следующих шагов:

Пневмотестер и компрессометр

1. Прогреть двигатель до рабочей температуры. Однако не следует сильно усердствовать, чтобы при работе не получить ожог!
2. Отсоединить высоковольтные провода от свечей и вывернуть их с помощью специального ключа.
3. Установить поршень проверяемого цилиндра в положение мертвой верхней точки в также сжатия, после чего зафиксировать его там. Это можно без труда сделать, вывесив ведущие колеса на домкрате, и установив последнюю передачу КПП и вращая их. После этого машину можно опустить с тем, чтобы зафиксировать положение поршня.
4. Если машина оборудована механической коробкой передач, то следует поставить ее на передачу и ручной тормоз. Если же имеет место «автомат», то кроме ручного тормоза также нужно удерживать коленчатый вал двигателя специальным стопором или ключом.
5. Вкрутить переходник и шланг пневмотестера в свечное отверстие проверяемого цилиндра (в некоторых случаях можно обойтись и без адаптера).
6. Удостовериться, что регулятор давления на пневмотестере находится в крайнем левом, то есть, закрытом положении и не пропускает воздух.
7. Подсоединить шланг к быстросъемной муфте измерительного канала, а на входной штуцер подсоединить компрессор.
8. С помощью регулятора установить давление около 5. 6 атмосфер.

По мере того, как стрелка на первом манометре будет отклоняться, показывая входное давление, на втором манометре стрелка также будет двигаться, указывая утечку. Добавлять давление с помощью регулятора необходимо до тех пор, пока стрелка на втором манометре не установится в одном положении. Как правило, это давление составляет 5. 6 атмосфер.

Важным этапом является оценка полученных результатов. Как уже было сказано, даже новый двигатель будет иметь незначительные утечки в цилиндрах. Поэтому следующий вопрос состоит в том, чтобы правильно оценить полученные результаты. Выше упоминалось что, второй манометр имеет указания утечки в процентах и цветную шкалу, которая облегчает восприятие состояния цилиндра. Дублируем информацию здесь в виде таблицы.

Не забывайте при проверке каждого отдельного цилиндра выставлять его в верхнюю мертвую точку такта сжатия, а также фиксировать двигатель и обездвиживать машину.

Конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики предопределили страсть или отторжение автомобилистов по отношению к агрегатам на “тяжелом топливе”. Так как же работает дизельный двигатель, каково его устройство, принцип работы и преимущества?

Времена, когда автомобиль с дизельными моторами ассоциировались с чадящими и тихоходными, давно остались за поворотом. Каждый автомобилист знает, что транспортное средство с агрегатом на “тяжелом топливе” издает характерные тарахтящие звуки, его выхлоп странно пахнет. Современные моторы награждают своих владельцев умеренным расходом топлива, впечатляющей эластичностью (крутящим моментом, доступным в относительно широком диапазоне оборотов) и иногда ошеломительной динамикой на зависть некоторым бензиновым автомобилям. Но при этом они требовательны к качеству солярки, а ремонт компонентов топливной системы может быть весьма дорогим.

Особенности конструкции

Дизельные двигатели, разумеется, не имеют таких колоссальных отличий как роторно-поршневой двигатель Ванкеля, устройство которого абсолютно не похоже на “анатомию” традиционного ДВС, но у него имеется ряд особенностей, которые проводят между ним и бензиновыми моторами черту.

У дизеля также есть кривошипно-шатунный механизм, но его степень сжатия существенно выше – 19-24 единицы против 9-11 единиц соответственно. Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как формируется, воспламеняется и сгорает топливно-воздушная смесь.
У дизельного ДВС отсутствуют свечи зажигания и, соответственно, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит от сжатия. При этом, воздух и солярка подаются раздельно. Также следует отметить, что практически ни один современный дизель не обходится без системы наддува, которая используется для повышения рабочих характеристик агрегата. Для оптимизации наддува в максимально широком диапазоне оборотов используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией. Дизельный агрегат имеет более высокий коэффициент полезного действия, но он тяжелее и выдает больший крутящий момент при низких оборотах, нежели бензиновый ДВС.
Принцип работы дизельного двигателя

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания? Сперва воздух поступает в цилиндры. В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.
Они представляет собой спираль (бывают с металлической и керамические), могут быть установлены в вихревой камере или в форкамере (если речь идет об агрегатах с раздельной камерой сгорания) или непосредственно в камере сгорания (если она нераздельная). При включении зажигания свечи накаливания практически мгновенно, за считанные секунды они раскаляются до температур в районе тысячи градусов и нагревают воздух в камере сгорания, облегчая процесс самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Типы дизельных двигателей

Широко распространены моторы с раздельной камерой сгорания – топливо впрыскивается в специальную камеру в головке блока над цилиндром и соединенную с ним каналом, а процесс горения происходит не совсем так как у бензиновых ДВС. В этой вихревой камере поток воздуха интенсивнее закручивается, что способствует более эффективному смесеобразованию и самовоспламенению, которое продолжается в основной камере сгорания. Кстати, дизельные моторы с раздельной камерой сгорания менее шумные из-за того, что применение вихревой камеры снижает интенсивность нарастания давления при самовоспламенении.

У дизелей с неразделенной камерой сгорания процесс самовоспламенения происходит непосредственно в надпоршневом пространстве. Агрегаты данного типа несколько шумнее.

Что такое Common Rail

Common Rail – современная система впрыска топлива, разработанная компанией Bosch и использующая принцип подачи солярки к форсункам от топливной рампы, являющейся аккумулятором высокого давления. Common Rail позволяет сделать агрегат тише, при этом более экономичным и экологичным. Еще одним преимуществом использования общей топливной рампы являются широкие возможности регулировки давления топлива и момента его впрыска, поскольку эти процессы разделены.

Система включает в себя ТНВД (топливный насос высокого давления), пьезоэлектрические форсунки, топливную рампу, регулятор давления топлива и клапан дозирования топлива. Интересно, что на заре своей эволюции дизельные агрегаты имели не в пример более простую топливную аппаратуру с механическими форсунками и несопоставимо более низким давлением солярки на фоне современных систем.

Дитя прогресса

Не так давно дизельные моторы были экологически “грязными” и достаточно слабыми, но с некоторых пор агрегаты данного типа кардинально изменились, а отдельные представители племени достойны спорткаров. К таковым относится рядный шестицилиндровый мотор BMW объемом 3,0 л с четырьмя турбонагнетателями.
Кстати, конструкция этого мотора наглядно демонстрирует собой прогресс агрегатов на “тяжелом топливе”. Техношедевр оснащен двумя малоинерционными турбонагнетателями низкого давления и еще двумя высокого, причем один из них вступает в дело за пределами 2500 об/мин. Пьезофорсунки впрыскивают топливо под колоссальным давлением в 2500 бар. На выходе – 400 л.с. и 760 Нм. Интересно, что 450 Нм доступны уже при 1000 об/мин! Вот такие они, современные дизельные двигатели.