Двигатель дизельный это: Дизельный двигатель | это… Что такое Дизельный двигатель?

Дизельный двигатель: особенности, преимущества, функции

Современные автолюбители обладают большими запросами к технической комплектации транспортного средства. Наряду с экономичностью и долгим сроком эксплуатации сегодня их интересует и наличие дизельного двигателя. Не секрет, что в последние годы на смену привычным бензиновым моторам пришли усовершенствованные дизельные приборы. Но что же представляет из себя дизельный двигатель, какие отличительные особенности и виды он имеет? Об этом мы и поговорим детальнее в данном материале.

Дизельный двигатель – это мотор внутреннего сгорания, который работает в режиме самостоятельного воспламенения при контакте со средой. Первый дизель появился на свет еще в 1897 году. Тогда процесс его функционирования зависел от применения на практике большого количества сжатого воздуха. В отличие от своего предшественника современный агрегат представляет собой компактный прибор, оказывающий влияние на многие показатели работы автомобиля. От качества и вида выбранного вами прибора зависит как мощность машины, так и ее потенциальный ресурс.

Виды современных двигателей: HDI, TDI и SDI моторы

Дизельные двигатели классифицируются по нескольким признакам. Для начала разберем, что означает аббревиатура в их названиях:

1. Дизельный двигатель HDI – это собственная разработка крупной автомобильной компанией Peugeot, которая была запатентована еще несколько лет назад. Суть данной технологии сводится к минимизации затрат на техническое обслуживание транспортного средства. Владелец такого мотора может не опасаться возникновения неполадок и проверять состояние своего мотора один раз за 25000-35000 километров пробега. Также при наличии двигателя HDI автолюбитель может не беспокоиться о замене ремней ГРМ. Мотор в состоянии работать даже на холостых оборотах. Сегодня двигатели данной марки пользуются небывалым спросом на рынках многих европейских стран.
2. Дизельный двигатель TDI – устройство, которое впервые было разработано и внедрено на территории всемирно известного концерна Volkswagen. Двигатель изготовлен с учетом механизма равномерного впрыска и системы турбунаддува. Такие показатели позволяют машине достичь еще большей мощности, имея достаточно высокий коэффициент воздействия. Главной особенностью работы мотора является экологичность и полная чистота выхлопа. Изделия легки в ежедневной эксплуатации: они могут работать в различных климатических условиях.
3. Дизельный двигатель SDI считается наиболее экономичным вариантом. Современные системы common rail работают по тому же принципу. Они управляются блоком электронного управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как Fiat разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для разработки массового продукта. Это оказалось большим просчетом Fiat, поскольку новая технология стала очень выгодна, но в то время итальянский концерн не имел финансовых ресурсов для завершения работ. Тем не менее, итальянцы первые применили систему common rail в 1997 году на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI

Виды дизельных двигателей: особенности конструкции камеры сгорания

Также дизельный двигатель можно классифицировать в зависимости от того, какую комплектацию имеет камера внутреннего сгорания. К первому типу можно отнести двигатели, которые имеют совместную камеру. В них приятно заливать топливо через небольшой резервуар, расположенный возле поршня. На сегодняшний день они подверглись процессу усовершенствования за счет открытия двухступенчатого впрыска и внедрения электронного управления работой. Сейчас моторы с одной камерой могут функционировать с мощностью в 4500 и более оборотов в одну минуту.

Второй вид включает такое понятие, как вихрекамерные дизельные двигатели. Они встречаются в комплектации легковых авто, а их особенность заключается в наличии разделенной на несколько частей камеры сгорания. В данном случае процесс подачи топлива разнится. Сначала он поступает во вспомогательную камеру, а потом – в цилиндр.

И, наконец, последний вид двигателей – это предкамерные устройства. Их популярность довольно низка из-за наличия форкамеры – прибора, который соединяет цилиндры с каналами.

Виды двигателей: необходимость использования насосов

После разработки первого насоса, работающего на топливе, специалисты ввели в обиход еще одну классификацию. Исходя из нее, дизельный двигатель бывает двух типов: тот, который использует насосный механизм (ТНВД), и тот, который использует аккумуляторный механизм. Первый вид агрегатов работает за счет соединения отдельно взятой секции насоса с одной форсункой. Второй предполагает отсутствие соединения, как такового. В этом случае топливо передается благодаря насосу во встроенный аккумуляторный блок, который затем обеспечивает полную наполняемость форсунок.

Для чего делают новые российские дизельные двигатели

Как и многие другие сферы экономики, дизелестроение пришло в упадок в 1990-е. Но постепенно эта отрасль начала возрождаться и создавать новые агрегаты, в том числе на альтернативных видах топлива

Кому нужны дизели

По данным аналитического агентства «Автостат», каждый десятый автомобиль в Москве ездит на дизельном двигателе. Но в некоторых регионах доля еще выше — например, на Чукотке она составляет 26,1% от всего регионального парка.

Автомобилистов привлекает в первую очередь экономичность в использовании топлива. Дизельные двигатели имеют КПД около 40–45%. Это ощутимо больше, чем в бензиновых, где показатель не превышает 30%, то есть две трети топлива сгорает, не превращаясь в механическую энергию.

Однако легковой автопром — далеко не главный потребитель дизельных двигателей. Их используют для тяжелой грузовой и промышленной техники, железнодорожных локомотивов, судов. Кроме того, дизельные агрегаты применяют в энергетике — например, на атомных станциях устанавливают резервные дизель-генераторы.

Дизели — это поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь смесь топлива и воздуха подвергается сильному сжатию, в результате разогревается и воспламеняется. Механизм отличается от бензиновых двигателей, где сжатая смесь топлива и воздуха поджигается электрической искрой.

Первым новый агрегат построил и описал немецкий инженер Рудольф Дизель в конце 1890-х годов. Уже тогда изобретение превосходило по КПД существующие двигатели внутреннего сгорания, паровые машины и паровые турбины.

Разработкой заинтересовалась промышленность и энергетика, и спустя почти полтора века дизели по-прежнему пользуются спросом в этих отраслях. Помимо КПД, такие двигатели отличаются от бензиновых долговечностью и большим крутящим моментом, который тесно связан с показателями мощности.

Общий объем глобального рынка дизелей в 2020 году достиг $207 млрд, подсчитали в компании IMARC Group. Аналитики прогнозируют, что в ближайшие пять лет показатель вырастет почти до $265 млрд. По их словам, ситуацию определяет растущий спрос на коммерческие автомобили и машины большой грузоподъемности. Вдобавок рост автопрома и быстрая урбанизация, особенно в развивающихся странах, стимулируют создание эффективной энергетической инфраструктуры, а для этого тоже нужны дизель-генераторы.

В РФ есть устойчивый спрос на дизели, и он увеличивается с каждым годом. Причем, как отмечают эксперты, спрос растет как за счет развития промышленности и экономики, так и на фоне западных санкций, которые ограничивают поставки в Россию зарубежного оборудования.

Что случилось с рынком

Собственное двигателестроение было хорошо развито в СССР, но имело особенности, которые до сих пор влияют на состояние рынка. На создание и развитие отрасли были направлены серьезные ресурсы. Но планово-директивный тип ведения хозяйства привел к полному отсутствию внутренней конкуренции и безусловному «закреплению» видов и семейств двигателей внутреннего сгорания за производителями. По сути, каждый вид или семейство «принадлежали» одному предприятию и были для потребителей безальтернативны. Например, Челябинский тракторный и Алтайский моторный заводы делали дизели для тракторов, а завод «Звезда» — судовые.

Ситуация обострилась с переходом страны на рыночную экономику: большинство российских предприятий не смогли расширить портфолио и освоить новые для себя виды продукции. В итоге сегодня отечественные поставщики практически не конкурируют между собой. Зато конкуренция с иностранными производителями очень сильна, объясняет Денис Тарло, замгендиректора «ТМХ Энергетические решения». Эту компанию в прошлом году создал один из крупнейших участников рынка дизелей — «Трансмашхолдинг». В ней объединены компетенции по разработке и производству комплексных решений в области энергетики, прежде всего, транспортной.

В России пока выпускаются не все виды двигателей, которые нужны рынку. Но просто импортировать их — не лучшая идея, уверен директор Ассоциации развития поршневого двигателестроения России, профессор кафедры Э-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана Дмитрий Онищенко. Причем дело не только в санкциях, но и в экономике проектов.

В качестве примера он приводит легкий коммерческий транспорт. Сейчас на «Газели» ставят либо старые и немного модернизированные бензиновые моторы, спроектированные 60 лет назад, либо китайские агрегаты.

«С одной стороны, в этом ничего страшного нет. Но с другой, если посмотреть на структуру стоимости автомобиля, то примерно 30–40% приходится на энергетическую установку. То есть, устанавливая иностранный двигатель, мы большую часть добавленной стоимости, которая получается в результате продажи автомобиля, отдаем за рубеж», — подчеркивает Онищенко.

Как возрождают разработку и производство

Новые конструкции двигателей в России почти не создавались вплоть до 2010-х годов. Но при поддержке государства процесс постепенно возобновили, а для крупных отраслевых предприятий дизели стали одним из приоритетов. К примеру, общий объем инвестпрограммы с 2018 года по 2022 год составляет около ₽12 млрд. Эти деньги пошли в том числе на создание производств по выпуску топливной аппаратуры и эталонной линии сборки дизелей, участков для испытания двигателей.

По словам представителей ТМХ, основная задача сегодня — создать продукты, не уступающие иностранным, в тех целевых нишах, где традиционно присутствовали советские заводы. «Такой подход позволяет получить современную технику, удовлетворяющую требованиям потребителей, с минимальной или полностью отсутствующей зависимостью от заграницы, а также восполнить появившиеся в 1990-е пробелы в инженерной и производственной школах», — отмечает Денис Тарло.

Конечно, сейчас уже никто не собирается выпускать ту же продукцию, что советские предприятия. Речь идет о создании новых видов и семейств дизелей. Это двигатели внутреннего сгорания на различных видах топлива, силовые установки на водороде и агрегаты, в основе которых лежат электрохимические генераторы и системы накопления энергии. Они предназначены для тепловозов и судов, малой и атомной энергетики, нефтегазовой промышленности.

Часть новых двигателей рассчитана на газ. Он позволяет снизить объем вредных выбросов и повысить экологичность транспорта и производств. В ТМХ, в частности, уже создали новый двигатель-генератор 9ГМГ для маневровых локомотивов, которые используются на ж/д станциях и подъездных путях. Потенциально его можно применять не только на железной дороге, но и на электростанциях.

«Дизельные двигатели на газе использовались уже в начале прошлого века, никаких технических препятствий для этого нет», — уверен основатель компании «Болотин и партнеры «Индустриальный консалтинг» Михаил Болотин. Однако переход на газовое топливо будет не быстрым, прогнозирует он.

Откуда берутся кадры

Современный дизель — это намного более сложный и инновационный продукт по сравнению с теми моделями, которые считались продвинутыми 20 лет назад, говорит Онищенко из МГТУ им. Н.Э. Баумана. «Чтобы создать его, необходимо привлечь огромное количество не только инженеров-конструкторов, но и специалистов в различных научных областях — по газовой и термодинамике, теплообмену, материаловедению. А для этого нужны большие ресурсы», — считает эксперт.

Дело осложняет тот факт, что наработки советской школы оказались частично утрачены, указывает Михаил Болотин. «Практически все отраслевые институты, которые занимались фундаментальными исследованиями, уже не существуют, многие превратились в офисные центры», — напоминает он.

По мнению Онищенко, отрасль действительно понесла кадровые потери, но нельзя сказать, что прошлые достижения совсем обнулены. «Мы общаемся с зарубежными коллегами из ведущих университетов мира, и могу сказать, что наша научно-инженерная школа точно не хуже, чем западные», — подчеркивает профессор «Бауманки».

В ТМХ профильные кадры, которые преимущественно готовит базовая кафедра «Двигатели внутреннего сгорания» Московского Политехнического университета, работают в Инжиниринговом центре двигателестроения, который создан на базе конструкторских подразделений компании. Именно здесь проектируют и испытывают новые продукты, в том числе двигатели на новых видах топлива.

Центр уже разработал несколько агрегатов для энергетического комплекса и новых модификаций дизель-генераторов для тепловозов. Сейчас инженеры занимаются созданием нового продукта — 16-цилиндрового двигателя мощностью 3,5 тыс. кВт. Он предназначен для перспективной разработки ТМХ — мощного локомотива 2ТЭ30. На базе этого двигателя в холдинге планируют создать газодизельный агрегат — он будет готов к концу 2022 года.

Что будет с отраслью дальше

Будущее отрасли эксперты связывают с развитием альтернативных источников энергии. Этот тренд опирается на все возрастающие требования к экологичности транспорта и производств.

«Уже сегодня широко распространены двигатели, работающие на газовом топливе, и двухтопливные двигатели. Особенно такие агрегаты востребованы в сфере малой энергетики», — говорит замгендиректора «ТМХ Энергетические решения» Денис Тарло. Он также подчеркивает, что для стационарных объектов использование газа даже выгоднее, чем на транспорте, поскольку ниже затраты на оборудование для подготовки и подачи газа и инфраструктуру для обеспечения топливом.

В дальнейшем компания планирует запустить производство поездов на водородных топливных элементах. Предполагается, что такой подвижной состав будут использовать для пассажирских ж/д перевозок на Сахалине. Потенциально на водород можно перевести и маневровые локомотивы — например, для работы в черте городов или на промышленных предприятиях.

Одновременно в ТМХ задумались и об установках на биодизельном топливе, которые позволяют обеспечить нулевой углеродный след.

«Перспективы развития связаны с переходом на экологически чистое синтетическое топливо, которое может быть получено из природного сырья — газа, нефти, торфа, продуктов жизнедеятельности или просто мусора. Москва генерирует 18 млн т отходов в год, и в них около 80% приходится на углеводороды. Если заправить этот мусор определенными бактериями, они сгенерируют грязный метан, который можно использовать для синтеза чистого топлива», — рассказывает Дмитрий Онищенко.

В то же время он уверен, что обычные дизели тоже не уйдут из-под капотов автомобилей и с предприятий. «Несмотря на все новые тренды, дизельные двигатели будут иметь свою нишу, — согласен Михаил Болотин.  — Они обладают важным преимуществом — это большой крутящий момент. Для многих силовых установок это является основным критерием».

Как определить, подходит ли вам дизельный двигатель? скандал с выбросами VW испортил все автопроизводителям. Когда я приглашаю на шоу водителя с большим пробегом, я почти всегда рекомендую дизельную модель и объясняю, что дизельный двигатель обычно проходит 300 000 миль или более без серьезных проблем, если вы выполняете плановое техническое обслуживание.

Дизельные двигатели, экономия топлива и буксировка

Недавно мне позвонили и спросили, почему дизели работают намного дольше, и я был в некотором роде озадачен. Благодаря моим собственным исследованиям, разговорам с профессионалами и отзывам слушателей, я теперь более чем когда-либо убежден, что дизель действительно подходит многим людям.

Экономия топлива, безусловно, является проблемой, и дизель, как правило, работает очень хорошо. Для людей, которые буксируют грузы, дизель будет иметь больший пробег при буксировке и без буксировки.

Дизели также обладают большой тяговой способностью. Например, Ram Rebel EcoDiesel 2020 года, который я рассмотрел, при правильном оборудовании будет буксировать до 11 500 фунтов. Дизельный двигатель GMC Yukon XL Denali Duramax 2021 года, который я рассмотрел, будет буксировать до 8 100 фунтов.

Дизельные двигатели и долговечность

Что касается долговечности, то есть несколько причин, по которым дизели служат намного дольше. Во-первых, дизельные двигатели более мощные. Газовые двигатели имеют свечи зажигания, которые вызывают воспламенение смеси топлива и воздуха в цилиндрах. Дизели — это двигатели с более высокой степенью сжатия, то есть они сжимают воздух до тех пор, пока он не нагреется до достаточного количества тепла, а затем впрыскивает дизельное топливо в цилиндр. Это приводит к тому, что он воспламеняется сам по себе, что является гораздо более мощным взрывом, чем газовая установка.

Турбодизельный двигатель Chevrolet 3,0 л Duramax. Фото: Шевроле.

Другая большая проблема заключается в том, что у дизелей обороты намного ниже, чем у бензиновых двигателей. Дизель достигает более высокого крутящего момента при гораздо более низкой скорости, поэтому он работает на гораздо более низких оборотах [оборотов в минуту] больший процент времени, чем бензиновые двигатели. Чем ниже частота вращения двигателя, тем меньше раз поршень должен двигаться вверх и вниз, тем меньше раз закрывается клапан и так далее. Все это случается часто, но не так часто, как в бензиновом двигателе. Более низкие обороты означают более длительный срок службы двигателя.

Каждый случай индивидуален, и вы должны сами рассчитать количество пройденных миль, более высокую стоимость дизельного топлива и более высокую стоимость дизельного топлива. За последние пару лет GM добилась большого успеха, предлагая дизельные двигатели для своей линейки больших внедорожников, таких как Tahoe, Suburban, Yukon и Escalade.

Почему у дизельных двигателей плохая репутация

Сегодня многие люди помнят первые дизельные автомобили, которые появились здесь, они были медленными, вонючими и, самое главное, громкими. Те дни прошли. Новые дизели обладают невероятным крутящим моментом, работают настолько тихо, что их работу почти не слышно, и во многих случаях выбрасывают меньше загрязняющих веществ, чем газовые двигатели. Поскольку сегодня большинство дизелей оснащены турбонаддувом, вы можете получить меньший по размеру, более экономичный двигатель с большей мощностью.

Люди тоже думают, что дизели дороже в обслуживании, но специалисты говорят, что дело в мойке. У дизелей нет свечей зажигания, проводов свечей зажигания или распределителя. Недостатком является то, что дизели содержат больше масла, а замена масла стоит дороже. В целом затраты на ремонт примерно одинаковые.

Дизели не для всех, но не для гибридных и электрических автомобилей. Это просто еще одна альтернатива, которую, возможно, стоит рассмотреть.

Джерри Рейнольдс

От полицейского до самого продаваемого дилера Ford и автомобильного эксперта, Джерри ведет нашу еженедельную радиопередачу. С момента продажи своих дилерских центров в 2006 году Джерри преследовал три своих главных увлечения: помогать потребителям получать отличные впечатления от покупки автомобиля, поддерживать военных и службы экстренного реагирования, быть верным слугой своей собаки! Хотя Джерри признается, что на тест-драйвах давил на педаль до упора, все это делается для того, чтобы выяснить, насколько быстро он может разогнаться с 0 до 60.

Бензин и дизель: в чем разница?

На самом базовом уровне современные автомобильные двигатели работают по принципу четырех простых тактов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Повторяйте этот цикл достаточное количество раз в минуту, и он способен заставить ухмыльнуться любую зубчатую головку. Независимо от того, работает ли он на дизельном или бензиновом топливе, четыре такта двигателя одинаковы, но есть ключевые различия в том, как они выполняются.

Различия в работе двигателя

В бензиновых двигателях такт впуска обычно включает подачу воздуха и топлива в камеру сгорания. В этот момент дизельный двигатель только втягивает воздух. Далее идет сжатие, когда оба типа двигателей сжимают воздух в небольшой карман. Зажигание регулируется отдельно для каждого вида топлива. Бензиновые двигатели используют свечу зажигания для синхронизации и начала рабочего хода. Эта небольшая электрическая дуга воспламеняет топливно-воздушную смесь, и мощный взрыв толкает поршень вниз, вырабатывая столь желанную мощность. С другой стороны, дизельный двигатель имеет карман, полный горячего воздуха только перед рабочим тактом. Когда поршень приближается к верхней части такта сжатия, воздух становится достаточно горячим из-за того, что его сжимают настолько мало, что при впрыске дизельного топлива он немедленно воспламеняется. Таким образом, момент зажигания для дизельных двигателей управляется топливными форсунками. Оба типа двигателей работают одинаково для такта выпуска, когда клапан открывается, и поршень вытесняет отработавшие газы из цилиндра.

Различия в эффективности

Несмотря на то, что дизельные двигатели продолжают завоевывать репутацию борцов с выбросами, они на самом деле имеют очень впечатляющие показатели экономии топлива по сравнению с их бензиновыми аналогами. Действительно, дизельные двигатели в большинстве случаев значительно эффективнее, особенно когда педаль газа нажата лишь частично. Во многом это связано с различиями в ходах, описанных выше, в сочетании с температурой самовоспламенения. Температура самовоспламенения — это температура, при которой смесь воздух-топливо сгорает просто от тепла. В бензиновых двигателях критически важно, чтобы температура самовоспламенения никогда не достигалась во время такта сжатия, так как это может привести к воспламенению до того, как загорится свеча зажигания, что может привести к повреждению двигателя. В результате бензиновые двигатели имеют относительно низкую степень сжатия (количество воздуха и топлива, сжимаемых во время такта сжатия), потому что сжатие вызывает повышение температуры. Поскольку дизельные двигатели не имеют топлива в смеси во время такта впуска, они могут сжимать воздух намного сильнее, превышая температуру самовоспламенения дизельного топлива. Более высокая степень сжатия соответствует более высокой эффективности, поэтому дизельные двигатели используют это преимущество, впрыскивая топливо в воздух после его сжатия.

Еще одним преимуществом эффективности дизельного двигателя является отсутствие корпуса дроссельной заслонки. Когда вы нажимаете педаль акселератора на бензиновом автомобиле, это открывает клапан на впуске вашего двигателя, позволяя большему количеству воздуха поступать в двигатель и, таким образом, создавать больше мощности. Компьютер двигателя понимает, что ему нужно впрыснуть больше топлива для дополнительного воздуха, но в этом случае вы можете думать о педали акселератора как о «воздушной педали». Для дизельных двигателей дроссельная заслонка не требуется. В этом случае педаль акселератора регулирует количество впрыскиваемого топлива. Корпус дроссельной заслонки, используемый в бензиновых двигателях, действует как ограничитель, особенно когда дроссельная заслонка открыта лишь частично, и это одна из причин, по которой дизельные автомобили имеют лучшую экономию топлива в сценариях с низкой нагрузкой.

Различия в соотношении воздух/топливо

Что позволяет дизельным двигателям работать в зависимости от количества впрыскиваемого топлива? Одной из причин является способность дизелей работать в очень широком диапазоне соотношений воздух/топливо. Бензиновые двигатели обычно работают в диапазоне от 12 до 18 частей воздуха на 1 часть топлива (по массе). Обычно это соотношение остается довольно близким к 14,7:1, так как при этом полностью расходуется все топливо и кислород. Дизельный двигатель, однако, обычно работает в диапазоне от 18:1 до 70:1 и способен работать в очень обедненной смеси. Когда вы нажимаете педаль акселератора в дизельном двигателе, соотношение воздух/топливо падает. Впрыскивается значительно больше топлива по сравнению с всасываемым воздухом, что увеличивает мощность. Копоть образуется, когда дизельные двигатели работают при низком соотношении воздух/топливо, поэтому вы можете увидеть черный дым от дизельных грузовиков, когда они нажимают на педаль газа. В конечном счете, хотя четыре основных такта одинаковы как для дизельных, так и для бензиновых двигателей, более мелкие детали раскрывают уникальные характеристики каждого типа двигателя.

Наряду с описанными выше различиями существуют также существенные различия в том, как каждый вид топлива способен замедлять транспортное средство, что называется торможением двигателем.