Двигатель работает как дизель: Бензиновый двигатель работает как дизель: причины, особенности, методы устранения

Содержание

Бензиновый двигатель работает как дизель: причины, особенности, методы устранения

Бензиновый ДВС во время работы издает звуки, присущие дизельному двигателю. Причины этого явления и сопутствующие ему опасности. Как определить неисправность. Советы и рекомендации.

Про нормально работающий механизм говорят, что он работает как часы. Бензиновый мотор только что выехавшего из салона легкового автомобиля, действительно, оправдывает это сравнение. Однако приходит время, когда водитель замечает изменившийся характер работы двигателя.

Сопровождающий звук становится более грубым, появляются посторонние шумы и стуки, мотор работает неровно, с вибрациями. Поскольку на слух это напоминает работу дизельного двигателя, часто говорят — мотор «дизелит». Причем случиться это может не обязательно на старой машине. В статье рассматриваются факторы, способствующие подобному поведению движка.

Заправка некачественным топливом

Свою лепту в то, что бензиновый двигатель работает как дизель, способны вносить многие системы и устройства силового агрегата. Однако есть одна внешняя причина, способствующая появлению несвойственных звуков. Это — некачественное горючее.

Главным свойством бензина, характеризующим устойчивость его к детонации (взрывное преждевременное воспламенение), является октановое число. Если двигатель рассчитан на бензин АИ-95, а на заправке вам залили низкооктановое горючее, — неприятности неизбежны.

При определенных нагрузках возникает детонация топлива, сопровождающаяся детонационными стуками, напоминающими звон поршневых пальцев и, отдаленно, — звук работающего дизеля.
Для повышения октанового числа в низкосортный бензин добавляют октаноповышающие присадки, которые на инжекторном двигателе осаждаются в распылителях рабочих форсунок. Подача горючего к разным цилиндрам становится неравномерной, что приводит к жесткой работе двигателя. В запущенном случае форсунки полностью забиваются, вследствие чего двигатель начинает «троить».
Присадки, содержащиеся в «бодяжном» бензине, покрывают электроды запальных свечей слоем красного нагара, из-за пропусков воспламенения мотор опять же «троит».

Совет: старайтесь заправляться на сетевых автозаправочных станциях, расположенных в крупных населенных пунктах или вдоль оживленных трасс. Если горючее заканчивается, залейте на первой попавшейся заправке минимум бензина, чтобы доехать до ближайшей проверенной АЗС.

Неисправности системы зажигания

Как было сказано выше, некачественный бензин губительно сказывается на работе свечей зажигания. Однако даже при использовании хорошего топлива не стоит забывать об их регулярной замене. Раньше свечи чаще всего меняли, когда двигатель уже начинал явно терять свои динамические качества или плохо заводиться.

Сегодня большинство производителей рекомендуют в сервисных книжках производить замену свечей ежегодно или через 15 — 20 тысяч км пробега. В этом случае они не являются причиной ухудшения работы двигателя. Однако можно купить бракованные изделия, и тогда появятся признаки их плохой работы, в том числе и пропуски зажигания.

Поэтому не стоит покупать дешевые свечи неизвестного производителя, — экономия может выйти боком. Причиной пропусков искры могут являться также распределитель зажигания и высоковольтная часть этой системы: провода и катушки.

Негерметичность выпускной системы

Самую богатую звуковую гамму способна воспроизводить система выпуска отработанных газов. Благодаря конструктивным мерам разработчики добиваются благородного характера звучания выхлопа.

Однако последствия зимней эксплуатации приводят к тому, что однажды из глушителя вашего авто послышится тарахтение, напоминающее выхлоп прямоточного глушителя. С этого момента все любители уличных гонок будут воспринимать этот звук как приглашение посоревноваться на светофоре.

Причиной того, что двигатель тарахтит как дизель, является негерметичность того или иного элемента выпускной системы. Прогорать могут все ее компоненты: основной и дополнительный глушители, резонатор, каталитический нейтрализатор отработавших газов, гофра, приемная труба (штаны) и прокладка выпускного коллектора.

Прежде чем достичь такого состояния, появляется небольшой свищ, через который выходят газы (прохудившаяся деталь «сечет», как говорят водители). Найти место повреждения часто бывает затруднительно, поэтому дырка постепенно увеличивается, пока слушать львиный рев выхлопа становится невыносимо.

Иногда внешних повреждений нет, но тракторный звук присутствует. Так бывает, когда выбивают из катализатора сгоревшие керамические соты и ездят с таким «усовершенствованием».

Неисправности ГРМ

Поломки или износ деталей ГРМ (газораспределительного механизма) также могут быть причастны к появлению посторонних звуков под капотом бензинового двигателя. Наиболее распространенные неисправности:

Стучат клапана. Этот недостаток присущ старым бензиновым двигателям, на которых требовалась периодическая регулировка клапанов, даже при первом ежегодном техобслуживании. Стук может вызываться неквалифицированным ремонтом (плохое прилегание тарелок клапана к седлам), а также деформацией из-за перегрева деталей.

Стучат гидравлические компенсаторы клапанов. Современные клапанные механизмы, оснащенные автоматической регулировкой, более долговечны, однако, и в этом случае износ гидрокомпенсаторов рано или поздно наступает, после чего их следует заменять.
Ослаб или изношен цепной привод ГРМ. В этом случае болтающаяся цепь задевает за ограждающую крышку, что вызывает гремящий стук.
Перескочил на несколько зубьев ремень ГРМ, в результате чего нарушились фазы газораспределения. Двигатель работает жестко, несвоевременное сгорание топлива вызывает характерный дизельный звук.
Изношены подшипниковые постели распредвала, из-за чего появляются ощутимые стуки, особенно при непрогретом двигателе, когда зазоры в подшипниках еще не выбрались.

Износ деталей ШПГ

Шатунно-поршневая группа во время работы двигателя подвержена значительным нагрузкам. Пока зазоры между трущимися поверхностями не превышают допустимых, мотор, работающий на бензине, гораздо тише своего дизельного собрата.

Однако, с увеличением зазоров в результате естественного износа, на приятный шелестящий фон начинают накладываться металлические стуки различного вида. Бензиновый двигатель при этом работает почти как дизельный. Источники стука в шатунно-поршневой группе:

Коренные подшипники, износ которых сопровождается низкочастотными стуками, исходящими от постелей коленчатого вала. Звук меняется в соответствии с нагрузкой и частотой вращения коленвала. Возможной причиной износа является масляное голодание двигателя. Появление подобных звуков требует срочного обращения на автосервис, чтобы свести к минимуму возможные последствия.
Шатунные подшипники скольжения. Эти детали издают отчетливые, звонкие металлические стуки, источником которых является середина блока цилиндров. Особенно явственно стуки слышны, когда повышается нагрузка. Для определения их источника поочередно отключают свечи зажигания. Езда при таких симптомах чревата разрушением двигателя.

Поршневые пальцы издают звенящие звуки высокого тона, несколько напоминающие детонационные стуки. Это звуковое сопровождение менее опасно стука подшипников коленвала, хотя в любом случае его необходимо устранить. Перед посещением ремонтного сервиса можно некоторое время поездить, не допуская повышения нагрузки и высоких оборотов двигателя. Также следует контролировать работу смазочной системы, а главное — следить за уровнем масла.
Износившиеся поршни. Они издают глухие стуки, несколько напоминающие рокот дизеля, которые можно услышать после запуска «на холодную». При нагревании мотора слышимость их уменьшается. Ездить в спокойном режиме можно, но слишком откладывать капитальный ремонт двигателя не стоит.

Внимание: когда стук в моторе появляется внезапно, движение необходимо прекратить и вызвать эвакуатор, чтобы добраться до ближайшего авторемонтного сервиса.

Другие причины

На появление «дизельных» звуков оказывают влияние неполадки в работе и других систем двигателя. Некорректная работа охлаждения приводит к тому, что температура двигателя не достигает оптимальной величины для нормального протекания рабочего процесса в цилиндрах. В этом случае тепловые зазоры превышают расчетные, из-за чего возникают дополнительные шумы от соприкосновения взаимодействующих деталей.

При недостаточном давлении масла в системе смазки ухудшаются условия образования масляного клина в подшипниках, работающих в режиме гидродинамического смазывания. Следствием является более грубое взаимодействие рабочих шеек коленчатого и распределительного валов с их постелями.

Бывают и другие причины, иногда довольно редкие. Например, после преодоления глубокой грязной колеи пространство между поддоном картера и его металлической защитой оказывается забито жидкой грязью. После того как машина постоит ночь на стоянке, эта грязь засыхает, и водитель, запустив утром двигатель, бывает немало озадачен неожиданно появившейся вибрацией моторного агрегата.

Эта лихорадка сопровождается стуками, напоминающими работу даже не дизеля, а строительного перфоратора. С большим трудом удается обнаружить причину. Оказывается, засохшая грязь мешает демпфированию крутильных колебаний двигателя, и последние передаются на кузов легковушки, вызывая вибрации и дробный стук.

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод: есть много причин: почему иногда бензиновый двигатель работает подобно дизельному. Среди них есть как безобидные, так и весьма опасные, которые, если не принять своевременных мер, могут привести к поломке силового агрегата. Поэтому не оставляйте без внимания любые посторонние шумы и звуки, несвойственные работе бензинового двигателя.

<div id="yandex_rtb_1" class="lazy lazy-hidden yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744197-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744197-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_1",blockId:rtbBlockID,pageNumber:1,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_1").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_1");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

Бензиновый двигатель работает как дизельный

Любой автомобильный двигатель по определенным причинам может начать работать грубо и шумно, троить, после запуска «на холодную» функционировать неустойчиво. Не менее частой проблемой становится появление подозрительных шумов и стуков уже после прогрева и выхода мотора на рабочую температуру. Если бензиновый двигатель шумно работает, тогда многие автомобилисты сравнивают работу такого двигателя с характерным звуком дизельного агрегата.

Дело в том, что дизель всегда работает грубее бензинового ДВС, создавая своеобразные и хорошо различимые стуки. Это объясняется иным принципом воспламенения смеси в цилиндрах, которое происходит от сжатия, а не от свечи зажигания.

Рекомендуем также прочитать статью о том, почему дизельный двигатель может троить при холодном пуске и после выхода на рабочую температуру. Из этой статьи вы узнаете об основных неисправностях, которые вызывают шумную и неустойчивую работу силового агрегата.

Неисправности той или иной системы двигателя можно с большой долей вероятия локализовать по поведению мотора в разных режимах эксплуатации, определить на слух и т.п. Также можно визуально оценить цвет выхлопных газов, что косвенно укажет на проблему. Если бензиновый двигатель «стучит» как дизель, неровно работает или троит, тогда причины могут заключаться в следующем:

Содержание статьи

Стуки в результате детонации

Чтобы определить проблему и ответить на вопрос, почему бензиновый двигатель начал стучать как дизельный мотор, необходимо сразу начать с проверки качества топлива и уровня моторного масла. Бензиновый мотор может работать как дизель по причине заправки горючим с низким октановым числом, которое не подходит для данного типа двигателя. Повышенный шум во время работы мотора на низкооктановом бензине частично проявится при холодном запуске, а также сильно заметен при дальнейшей езде.

Причина стука — детонация в цилиндрах. Стоит отметить, что на приглушенный «дизельный» звук детонация похожа отдаленно. Современные бензиновые агрегаты оборудованы решениями для противодействия детонации, но возможности внесения корректив находятся в узких рамках. ЭБУ способен только незначительно сдвигать УОЗ (угол опережения зажигания).

Появление детонационных стуков можно отчетливо услышать в тот момент, когда двигатель находится под нагрузкой во время разгона автомобиля. Стуки звонкие, напоминают высокочастотные удары металла об металл. Также к появлению детонации может привести неисправность датчика детонации, езда на повышенной передаче в автомобилях с МКПП при низких оборотах коленчатого вала, плотный нагар на клапанах и в камерах сгорания. К появлению детонации приводит также неверная настройка (слишком позднее зажигание) на автомобилях, где УОЗ выставляется самостоятельно. Рабочая смесь догорает на такте выпуска, заставляя мотор работать ударно и грубо.

Детонацию в обычных условиях слышно тогда, когда авто с механической коробкой поднимается вверх по уклону, но водитель не переключается на пониженную передачу, пытаясь поддерживать заданную скорость путем нажатия до максимума педали газа. Автомобиль движется, но дальше не разгоняется, двигатель не набирает обороты. Получается, ДВС на повышенной передаче под нагрузкой «не тянет». В таких условиях звонкий стук детонации проявляется наиболее отчетливо.

Правильная манера езды, своевременное обслуживание агрегата и езда на подходящем топливе позволят избавиться от детонационных стуков. Если в топливный бак случайно залито горючее с низким октановым числом, тогда простейшим решением будет немедленно разбавить имеющийся бензин более подходящим. Вторым способом станет добавка специальной присадки из группы октан-корректоров, что позволяет повысить октановое число и детонационную стойкость топлива.

Проблемы с цилиндропоршневой группой

В том случае, если мотор неожиданно и отчетливо застучал, слышны удары, хлопки, трение и хруст, тогда эксплуатировать автомобиль строго запрещено. Необходимо безотлагательно определить причину стуков. В ряде случаев будет предпочтительнее отказаться от решения ехать в автосервис своим ходом и доставить ТС на буксире или эвакуаторе.

Низкий стук в нижней части картера двигателя, который усиливается в момент нагрузки на ДВС и при поднятии частоты оборотов коленвала, может указывать на то, что стучат коренные подшипники. При появлении такого звука работы двигателя мотор необходимо сразу заглушить. Коренные подшипники могут стучать по причине критически низкого давления масла в системе смазки. Дополнительно загорается и не гаснет аварийная лампа на панели приборов. Ехать своим ходом с таким стуком нельзя.

Не меньшую опасность таит звонкий, отчетливый металлический звук, который идет из средней части ДВС (в области прокладки БЦ). Так могут стучать подшипники шатунов. Наиболее отчетливо звук прослушивается под нагрузкой. Выявить неисправность в одном из цилиндров можно путем поочередного отключения свечей зажигания. Отключение в неисправном цилиндре приведет к тому, что ритмичный и звонкий звук исчезнет. С такой поломкой езда запрещена.

Еще одной причиной, по которой бензиновый двигатель шумит как дизель, может быть высокий звенящий звук стучащих поршневых пальцев. Этот стук немного похож по тону на детонацию, но отчетливо прослушивается на всех режимах работы двигателя, усиливается под нагрузкой. Аналогично определяется методом отключения свечи зажигания. Доехать до сервиса с таким стуком можно самостоятельно, предварительно проверив уровень масла. Необходимо двигаться плавно, избегать повышения оборотов и минимизировать нагрузки на двигатель.

Если мотор с большим пробегом, тогда могут стучать изношенные поршни в цилиндрах «на холодную». Звук равномерный, напоминает приглушенные стуки, немного похожие на звук работы дизельного мотора. Интенсивность будет уменьшаться по мере прогрева двигателя после холодного запуска. С выходом на рабочую температуру, а также в процессе езды под нагрузкой «дизельный» стук пропадает. Автомобиль можно эксплуатировать в умеренном режиме, но с ремонтом ДВС затягивать не стоит.

Посторонние звуки по причине неисправностей ГРМ

Неполадки ГРМ также могут заставить бензиновый мотор работать как дизель. Наиболее часто механизм газораспределения начинает явно шуметь по двум причинам:

Стук клапанов четко различим на общем фоне, имеет «металлический» звонкий призвук. Локализуется такой звук в области ГБЦ, над зоной расположения клапанов. Отчетливо слышен стук на низких и средних оборотах коленчатого вала. Ездить долго со стучащими клапанами не рекомендуется, но добраться до СТО своим ходом вполне возможно.

Что касается гидрокомпенсаторов, то их стук хорошо различим «на холодную» и напоминает по звуку работу хорошо прогретого дизельного мотора. Гидрокомпенсаторы могут немного стучать на полностью исправном бензиновом двигателе в первые минуты после запуска, наслаиваясь таким образом на характерный «стрекочущий» звук работающих форсунок инжекторного ДВС. С наступлением даже незначительного прогрева похожий на работу дизельного мотора звук должен стать менее интенсивным, а на рабочих температурах полностью исчезнуть.

Если этого не происходит, тогда причина может быть в неподходящем моторном масле, проблемах с давлением масла в системе смазки бензинового ДВС и т.д. Выход только одного гидрокомпенсатора из строя проявится отчетливым металлическим стуком «на горячую» в области клапанной крышки. Звук может быть как постоянным, так и возникающим периодически. Чаще всего гидрокомпенсатор стучит одинаково ровно по интенсивности звука, ритмичность будет меняться аналогично изменению частоты вращения коленчатого вала.

Подводим итоги

Следует помнить, что появление любых подозрительных звуков при работе ДВС на различных режимах работы агрегата является серьезным основанием для немедленного прекращения дальнейшей эксплуатации ТС. Даже непродолжительная езда на стучащем бензиновом или дизельном двигателе иногда может привести к полному уничтожению мотора без возможности его дальнейшего восстановления.

Выше перечислены наиболее распространенные причины того, почему бензиновый двигатель работает как дизельный. В списке других возможных причин шумной работы бензинового ДВС стоит отметить неисправности системы охлаждения, особенно когда мотор не может выйти на рабочую температуру. В этом случае тепловые зазоры не достигают оптимальных показателей, что и приводит к повышенному уровню шума. Также проблема может заключаться в неисправностях ЭБУ двигателя или электрических цепей, привода ГРМ, навесного оборудования и т.д.

Бензиновый двигатель работает как дизельный

Что значит “дизелит бензиновый двигатель”?

Особенная черта дизеления — увеличение рабочего шума двигателя. Автомобиль с такой поломкой лучше оставить в гараже, ездить на нем небезопасно. Обычно дизеление свидетельствует о повреждениях силового агрегата, устранять которые лучше в момент их раннего проявления. Иначе скоро придётся выполнять капитальный ремонт.

Дизельные моторы издают больше шума, чем бензиновые, так как их система зажигания устроена особенным образом. Дизеление бензинового мотора — это появление шума, характерного именно для дизелей. Обычно шумы появляются при работе мотора на холодную или на холостом ходу. Причин этого неприятного явления может быть много, однако все они связаны с узлом ГРМ.

Почему бензиновый двигатель работает как дизель: причины

Производители автомобилей всегда бились над тем, чтобы сделать работу двигателя бесшумной. Это касается и отечественных автомобилестроителей. Моторы заднеприводных ВАЗов сначала работали тихо, но после определенного пробега появлялся сильный шум. Для его устранения приходилось заниматься регулировкой клапанов, ведь “шумная” работа двигателя была причиной увеличения расхода горючего. Причинами возникновения шума были износ конструкций и расширение металла. Приходилось то и дело проводить ручную регулировку.

Но потом появились ГРМ с гидрокомпенсаторами, которые производили регулировку автоматически. Благодаря этому машина долго ездила бесшумно. Для работы механизма требовалось качественное масло, поэтому разработали синтетику. Однако дизеление до сих пор случается с современными моторами. Разберемся в причинах явления по пунктам.

Масло

Это может показаться банальным, но заливка “неродного” или, не дай бог, поддельного масла может стать причиной того, что двигатель начнет рычать. Кстати, проблема может проявиться и при использовании качественной рабочей жидкости – если долго ее не менять. Не следует ездить более 20 000 км на одном масле — так можно вообще “убить” ДВС. Лучше покупать брендовое масло у проверенных продавцов.

Гидрокомпен саторы

Выход гидрокомпенсаторов из строя — не такое уж редкое явление. При их неисправности появляются шумы в районе мотора. Особенно часто это случается с автомобилями российских производителей.

Распредвалы и клапаны

Клапаны равно или поздно вырабатывают ресурс, что и приводит к появлению шума. Обычно поломки возникают в местах соприкосновения распредвала с клапанными механизмами (кулачками, пятачками). Но также дефект возникает и из-за большого пробега — не менее 200 000 км.

Крепление вала (пастель)

На некоторых машинах пастель изначально немного расширена. Из-за этого работа двигателя может сопровождаться сильным рокотом. Правда, слышен он не всегда. При нагревании металла он расширяется, что ведет к уменьшению зазора и, соответственно, к исчезновению шума. Кстати, шум может возникать почти на всех машинах с большим пробегом из-за износа крепления пастели.

Цепь ГРМ

Цепь ГРМ надежнее ременного привода, но и она может растянуться. Особенно это актуально для мощных моторов TSI. У цепи есть натяжители, но если цепь растягивается слишком сильно, они перестают быть эффективными. Отсюда и рокот.

Ремень ГРМ

Сам ремень шуметь не может, да и растягивается не так часто — он просто рвется. Зато шуметь может система натяжения ремня.

Клапанная система

Нередко рокот появляется после капитального ремонта. Дело, вероятно, в том, что мастер некорректно набил зеркало клапана — из-за этого он не может нормально закрыться, так как на его пути преграда. Если в цилиндре пониженная компрессия, неисправность наверняка в этом.

Как устранить проблему

Для каждого конкретного случая – свой алгоритм действий. Если установлено, что рокот —следствие использования некачественного масла, нужно просто перейти на другую ТЖ. Следует помнить о недопустимости использования масла без замены в течение долгого времени. Это же касается сломанных гидрокомпенсаторов, клапанов и распредвалов.

Проблема прослабленной цепи ГРМ решается просто — цепь нужно натянуть. Хотя цепь может растянуться настолько, что подтянуть ее уже не представляется возможным. Тогда цепной привод надо заменить. Если в качестве привода ГРМ используется ремень, его тоже придется поменять, причем сделать это нужно вместе с натяжными роликами. Проблему с клапанами также решают путем замены этих элементов.

Почему дизелит двигатель?

Частенько от водителей или автослесарей старой закалки можно услышать такое словосочетание, как «двигатель дизелит». Так они говорят, когда в работе бензинового мотора слышен дополнительный звук, похожий на тот, что издают дизеля. Бензиновые двигатели в целом тише, чем моторы на солярке, поэтому такое положение дел можно назвать неисправностью. А если есть поломка, то ее нужно ремонтировать. Часто дизеление является первым звоночком более серьезных проблем. В теории все просто, но «дизеление» очень тонкая сфера, где сложно что-то утверждать категорично.

Посторонние звуки Основная проблема в том, что мы пишем словами о звуковом явлении. Попросите описать словами двух разных людей «дизеление» и у них будут совершенно разные описания, может, они вообще разную характеристику дадут. Звук громкий/тихий, мягкий/жесткий, цокающий/булькающий – такими характеристиками всю гамму не описать. Не всегда понятно в чем проблема и где ее искать.

Если почитать форумы, то окажется, что чуть ли не у половины водителей, жаловавшихся на дизеление, проблема оказалась в другом. Слово на слуху, а вот для определения точного звука слуха не всем хватает.

К тому же у некоторых двигателей есть конструктивные особенности, которые приводят к появлению шума. Несколько примеров.

Моторы GM 1,4; 1,6 и 1,8 литра часто с ростом пробега начинают шуметь из-за особенностей фазовращателей.

У фольсксвагеновского мотора CFNA есть известный баг со стучащими на холодную поршнями.

Двигатель 1.6 CFNA

У «корейцев» Solaris и Rio очень громко «стрекочут» форсунки при работе, что некоторые владельцы считают признаком неисправности.

У Logan с «механикой» на холостом ходу отчетливо слышен фоновый рокот при работе двигателя. А причина даже не в моторе, достаточно выжать педаль сцепления и рокот пропадает – это особенность выжимного подшипника, который устанавливают с завода.

Таких примеров десятки и сотни, все мы не будем перечислять. Если вы услышали при работе мотора посторонний шум, тарахтение, рокот, постукивания, клокотания – поищите в интернете применимо конкретно к вашей модели мотора. Может, это является конструктивной особенностью, которая хоть и не красит производителя, но немедленного ремонта не требует.

Проблемы в моторе

Если за моделью конкретного мотора массовых проблем замечено не было, значит нужно разбираться с конкретным экземпляром. Мы составили список распространенных причин возможного появления дизельного шума при работе. Это не полный список, но самые распространенные моменты он включает.

1. Газораспределительный механизм. В зависимости от конструкции механизма проблема может быть в разных элементах, но часто причиной являются натяжители, причем как в случае цели, так и в случае ремня. Растянутая цепь тоже может давать дизельный призвук, а вот ремень редко является причиной, если он износился, то скорее порвется.

Растянутая цепь двигателя BMW М57Т2

Ремонт в системе ГРМ сводится к замене проблемных и выработавший свой ресурс элементов.

Клапана. «Лишний» звук от клапанов в двигателе бывает даже чаще чем от ГРМ, но обычно он имеет ярко выраженный стук и не очень похож на дизельное «урчание», но в некоторых ситуациях можно перепутать. Клапана стучат либо из-за неправильных зазоров, либо из-за некачественного ремонта (плохой «притирки»). Вышедшие из строя гидрокомпенсаторы тоже будут постукивать. Чаще всего это проявляется на холодную, но не обязательно.

Негерметичность выпускной системы

Почему бензиновый мотор работает как дизель: причины неисправности

низкое качество или несоответствие топлива;
износ или неисправности ЦПГ или ГРМ;
проблемы в системе топливоподачи;
неполадки системы зажигания;
неисправности системы охлаждения, смазки и т.д;

Читайте в этой статье

Подводим итоги

Стуки в результате детонации

Износ деталей ШПГ

Коренные подшипники, износ которых сопровождается низкочастотными стуками, исходящими от постелей коленчатого вала. Звук меняется в соответствии с нагрузкой и частотой вращения коленвала. Возможной причиной износа является масляное голодание двигателя. Появление подобных звуков требует срочного обращения на автосервис, чтобы свести к минимуму возможные последствия.
Шатунные подшипники скольжения. Эти детали издают отчетливые, звонкие металлические стуки, источником которых является середина блока цилиндров. Особенно явственно стуки слышны, когда повышается нагрузка. Для определения их источника поочередно отключают свечи зажигания. Езда при таких симптомах чревата разрушением двигателя.
Поршневые пальцы издают звенящие звуки высокого тона, несколько напоминающие детонационные стуки. Это звуковое сопровождение менее опасно стука подшипников коленвала, хотя в любом случае его необходимо устранить. Перед посещением ремонтного сервиса можно некоторое время поездить, не допуская повышения нагрузки и высоких оборотов двигателя. Также следует контролировать работу смазочной системы, а главное — следить за уровнем масла.
Износившиеся поршни. Они издают глухие стуки, несколько напоминающие рокот дизеля, которые можно услышать после запуска «на холодную». При нагревании мотора слышимость их уменьшается. Ездить в спокойном режиме можно, но слишком откладывать капитальный ремонт двигателя не стоит.

Внимание: когда стук в моторе появляется внезапно, движение необходимо прекратить и вызвать эвакуатор, чтобы добраться до ближайшего авторемонтного сервиса.

Проблемы с цилиндропоршневой группой

Посторонние звуки по причине неисправностей ГРМ

ВИДЕО

В заключение от себя добавлю – лейте хорошее масло, чаще его меняйте хотя бы раз в 10 000 километров, наблюдайте и вовремя меняйте цепь и ремень ГРМ. Тогда таких звуков у вас не будет. На этом все, читайте наш АВТОБЛОГ.

(4 голосов, средний: 4,00 из 5)

Даже самый лучший дизельный двигатель не вечен. По достижении определённых значений пробега водитель неизбежно столкнётся с проблемами. Чаще всего начинает стучать форсунка. По какой причине это происходит? Кто может грамотно устранить такую неисправность?

Бензиновый двигатель работает как дизельный

Сегодня статью решил посвятить такому вопросу, с которым пусть и немногие владельцы автомобилей с бензиновым двигателем, но сталкивались. Речь пойдет о такой ситуации, когда бензиновый двигатель работает как дизельный. Как мы понимаем это не нормально. Собственно в этой статье постараюсь описать причины, которые вызывают такую работу двигателя.

О понятии “работает как дизель”

Что подразумевается, когда речь идет о работе бензинового мотора как дизеля? Как известно дизельный двигатель отличается более грубой работой, при этом ему свойственны стуки. Объясняется это тем, что смесь воспламеняется не от свечи зажигания, а от сжатия. Выявить неисправность той или иной системы двигателя можно по характерным шумам, стукам и в целом по поведению мотора. О проблеме можно судить также по цвету выхлопных газов. Если вы слышите, что бензиновый двигатель работает нестабильно, стучит как дизельный, троит, то причины могут быть следующие:

первое это топливо, а точнее его низкое качество либо несоответствие;
неисправности в системе топливоподачи;
неисправности в системе смазки либо охлаждения;
изношен либо неисправен ГРМ или ЦПГ.

Как видим вариантов, почему бензиновый двигатель работает как дизельный немало.

Давайте разберемся по порядку и начнем с качества топлива. Помимо этого не забываем о проверке уровня масла в двигателе. Бензиновый мотор может работать как дизельный по причине низкого октанового числа топлива, т.е. топливо не подходит для двигателя на вашем авто. Если причина в низкооктановом топливе, то его можно слышать при запуске двигателя на холодную, ну и в процессе дальнейшей езды вы это также услышите. Данный стук называется детонацией в цилиндрах двигателя. С уверенностью говорить, что звук похож на работу дизельного двигателя нельзя, потому что он лишь отдаленно его напоминает. Детонацию можно четко услышать, когда двигатель работает под нагрузкой при разгоне автомобиля. Характер стуков звонкий и напоминает удар металла о металл высокой частоты.

Топливо это не единственное, что может привести к появлению детонации. Причина может быть в неисправном датчике детонации, а также на авто с механической коробкой при движении на повышенных передачах с малой скоростью. Еще как вариант на клапанах и в камерах сгорания образовался достаточно плотный нагар. На двигателях, где УОЗ выставляется вручную, может также появиться детонация из-за неправильной настройки. В результате чего смесь догорает уже на такте выпуска, при этом двигатель работает грубо и с характерными стуками. Если в бак вашего авто попало топливо с низким октановым числом, то исправить ситуацию можно путем заправки соответствующим бензином либо добавлением специальной присадки.

ЦПГ – проблемы с ней

Теперь давайте поговорим о ЦПГ (цилиндропоршневой группе). Если вы слышите со стороны двигателя отчетливые стуки, хрусты, удары и т.п., то дальнейшее движение автомобиля нежелательно. Нужно понимать, что чем дальше будет работать двигатель, тем ситуация будет только усугубляться и тем более дорогостоящим окажется ремонт. Причину происходящего необходимо как можно быстрее выяснить. Для того чтобы добраться до сервиса лучше вызвать эвакуатор и отказаться от самостоятельной езды.

В случае низких стуков в нижней части картера силового агрегата велика вероятность, что стучат коренные подшипники, при этом стук усиливается при повышении нагрузки на двигатель либо при повышении оборотов коленчатого вала. Если данный звук появился, двигатель следует немедленно заглушить. Стук коренных подшипников возможен в результате низкого давления в системе смазки. При этом может загораться на приборной панели аварийная лампа. В данной ситуации двигаться не следует. Если из средней части двигателя вы слышите звонкий металлический звук, хорошего он также ничего не предвещает. По всей видимости, данный стук издают подшипники шатунов. Звук достаточно четко слышен под нагрузкой. Неисправность можно выявить посредством последовательного отключения свечей зажигания. Если в неисправном цилиндре отключить свечу, то звук исчезнет. Движение с такой поломкой также не следует продолжать.

Почему еще бензиновый двигатель может работать как дизельный? Причина может крыться в поршневых пальцах. Несмотря на схожесть с детонацией данный стук присутствует на всех режимах работы двигателя и при увеличении нагрузки усиливается. Определить его можно аналогичным способом путем отключения свечей зажигания. С данной разновидностью стука можно самостоятельно добраться до СТО, но предварительно стоит проверить уровень масла. Во время движения не нужно нагружать двигатель, т.е. исключить повышенные обороты. При большом пробеге в двигателе могут стучать непосредственно сами поршни в цилиндрах, как правило, на холодную Постепенно при прогреве двигателя интенсивность звуков будет уменьшаться. Издаваемый звук несколько похож на работу дизельного двигателя. Когда двигатель прогревается до рабочей температуры – стук пропадает. Несмотря на то, что при такой проблеме двигатель можно эксплуатировать, нагружать его все же не стоит, с ремонтом желательно не затягивать.

Неисправности в системе ГРМ

Дизельный эффект возможен также при неполадках ГРМ. Рассмотрим наиболее распространенные причины:

стук клапанов;
стук гидрокомпенсаторов

Что касается стука клапанов, то его можно отличить по характерному металлическому оттенку. Наиболее явно он прослушивается в ГБЦ в зоне расположения клапанов. Звук четко слышен при работе двигателя на низких и средних оборотах. Нежелательно продолжительное время ездить со стучащими клапанами. До сервиса можете добраться самостоятельно.

В отношении гидрокомпенсаторов можно сказать так, что когда они стучат, то звук очень хорошо напоминает работу дизельного мотора. Стоит отметить, что даже на исправном двигателе, имеется в виду бензиновом, гидрокомпенсаторы могут стучать на холодную, буквально в течение нескольких минут. По мере прогрева звук должен становиться менее заметным и при выходе двигателя на рабочую температуру вовсе исчезнуть. Если же стук не исчез, то причиной может служить моторное масло, которое не подходит для конкретного двигателя. Кроме этого могут быть проблемы с давлением масла в системе смазки двигателя. Если какой-либо из гидрокомпенсаторов вышел из строя, то это четко будет заметно по металлическому стуку в районе крышки клапанов при прогретом двигателе. При этом звук может присутствовать как постоянно, так и возникать периодически. Интенсивность стука гидрокомпенсаторов будет изменяться мо мере изменения частоты вращения коленвала.

Какой можно сделать вывод из всего вышесказанного? При появлении любого рода посторонних шумов, стуков и т.п., которые не свойственны нормальной работе двигателя дальнейшую эксплуатацию автомобиля следует прекратить. Если вовремя не остановить работу двигателя, то есть вероятность не только серьезной поломки, но и вовсе повреждения двигателя без шансов на его восстановление. Я надеюсь, из данной статьи вы не только узнаете, почему бензиновый двигатель работает как дизельный, но и почерпнете для себя много полезной информации, которая пригодится в будущем.

Proinomarki.ru

Дизельные двигатели авто — устройство и как работают, из чего состоят, типы дизелей

Всё про устройство и принцип работы современного дизельного двигателя автомобиля — какая конструкция и строение, из чего состоит. Подходит для начинающих автолюбителей и чайников.

Конструкция и строение

По конструкции дизельный двигатель не отличается от бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали усилены, чтобы воспринимать высокие нагрузки — ведь степень сжатия дизеля намного выше (19-24 единиц против 9-11 у бензинового мотора). Этим объясняется большой вес и габариты дизельного мотора в сравнении с бензиновым. Принципиально отличие в способах формирования смеси топлива и воздуха, её воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает воздух. В конце такта сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800^оС, в камеру сгорания форсунками, под большим давлением впрыскивается солярка и почти мгновенно самовоспламеняется.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы, и каждая частица имела достаточное для полного сгорания количество воздуха. С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания.

В дизелях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня 3 и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление 1, выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.

Мелко распыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 через несколько отверстий, направленных в определенные места углубления. Чтобы топливо полностью сгорало и дизель обладал наилучшими мощностями и экономическими показателями, топливо нужно впрыскивать в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления — отсюда повышенная шумность и жесткость работы. Такая организация рабочего процесса позволяет работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность. Экологические характеристики тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ меньше, чем у бензиновых моторов.

К недостаткам относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую мощность, трудности холодного пуска, проблемы с зимней соляркой. У современных дизелей эти проблемы не столь очевидны.

Дизельное топливо должно отвечать определенным требованиям. Главные показатели качества топлива — чистота, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не ниже 40). Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения после момента впрыска его в цилиндр и двигатель работает мягче (без стуков).

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов. Различие в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией. Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Устройство топливной системы

Важнейшей системой является система топливоподачи. Ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему сложной и дорогой.

Главными элементами являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.

ТНВД

Предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и действий водителя. По своей сути современный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п.

На современных авто применяются ТНВД распределительного типа. Насосы этого типа получили широкое распространение. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов. В то же время они предъявляют высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах малы.

Форсунки

Они вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания. Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе. Тип распылителя определяет форму факела топлива, которая важна для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со шрифтовым или многодырчатым распределителем.

Форсунка на двигателе работает в тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливный фильтр

Является важнейшим элементом дизельного мотора. Его параметры, такие как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы.

Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращающая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Как происходит запуск

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. В камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900^оС, обеспечивая тем самым подогрев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа. Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30^оС, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Турбонаддув и Common-Rail

Эффективным средством повышения мощности является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и в результате увеличивается мощность. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы».

Турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные с надежностью работы турбокомпрессора. Так, его ресурс существенно меньше ресурса самого двигателя и не превышает 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Подробнее в статье: что такое турбокомпрессор.

Система Common-Rail. Компьютерное управление подачей топлива позволило впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями. Сначала поступает крохотная, всего около миллиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно.

В результате в дизелях с системой Common-Rail расход топлива сокращается на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи, и снижается шумность работы мотора.

Бензиновый двигатель работает как дизель: причины, особенности, методы устранения

Перечисление возможных причин возникновения эффекта дизеления. Рекомендации по устранению посторонних шумов.

Заправка некачественным топливом

При определенных нагрузках возникает детонация топлива, сопровождающаяся детонационными стуками, напоминающими звон поршневых пальцев и, отдаленно, — звук работающего дизеля.
Для повышения октанового числа в низкосортный бензин добавляют октаноповышающие присадки, которые на инжекторном двигателе осаждаются в распылителях рабочих форсунок. Подача горючего к разным цилиндрам становится неравномерной, что приводит к жесткой работе двигателя. В запущенном случае форсунки полностью забиваются, вследствие чего двигатель начинает «троить».
Присадки, содержащиеся в «бодяжном» бензине, покрывают электроды запальных свечей слоем красного нагара, из-за пропусков воспламенения мотор опять же «троит».

Совет: старайтесь заправляться на сетевых автозаправочных станциях, расположенных в крупных населенных пунктах или вдоль оживленных трасс. Если горючее заканчивается, залейте на первой попавшейся заправке минимум бензина, чтобы доехать до ближайшей проверенной АЗС.

«Дизелит» бензиновый двигатель — что это такое? Причины явления.

«Дизеление» двигателя — одна из распространенных проблем, связанная с неправильной работой двигателя. Подобное явление характеризуется высоким уровнем рабочего шума силового агрегата. Ездить с такой проблемой не только некомфортно, но и опасно в плане последствий. Зачастую «дизеление» свидетельствует о повреждениях в двигателе, с которыми желательно разобраться на раннем этапе, иначе капитального ремонта не избежать.

Статья будет полезной? Не забудьте поставить «палец вверх» и подписаться на канал !

Как известно, в нормальном состоянии бензиновый мотор должен работать тихо . Он не издает лишних звуков вне зависимости от температуры. Дизельные двигатели значительно шумнее бензиновых . Они издают характерный рокот, который слышно за несколько метров. Связано это с особой системой зажигания и принципами строения силового агрегата. Соответственно, «дизеление» бензинового двигателя характеризуется появлением рокота, свойственного дизельным моторам .

Сегодня мы поговорим о том, из-за чего могут появиться посторонние шумы , и как должен действовать автовладелец. Первым делом проверяем наличие масла в двигателе и его состояние . «Дизеление» мотора может проявляться из-за нехватки смазывающего материала или использования некачественного изделия. Рекомендуется использовать масло, соответствующее допускам производителя , и приобретать его только в проверенных местах. При необходимости заменяем материал и смотрим на результат.

Если проблема заключается не в масле, то придется искать неисправность глубже. Сперва нужно оценить состояние гидрокомпенсаторов (при их наличии в двигателе). Из-за высокого износа этих элементов может возникать сторонний шум, который не характерен бензиновому мотору. Проявляются звуки на высоких оборотах, на холостом ходу они могут быть едва слышны. Замена гидрокомпенсаторов обходится недорого.

Стоит отметить, что на некоторых автомобилях «дизеление» непрогретого двигателя — нормальное явление . Особенно отчетливо эта особенность проявляется в зимний период при холодных запусках. Связан повышенный шум работы двигателя со спецификацией размеров распредвалов и их креплений. С завода они специально не плотно прилегают друг к другу, чтобы при расширении металла на прогретом двигателе не возникало повышенной нагрузки.

Нередко дизеление проявляется после капитального ремонта двигателя. Подобная ситуация пугает автовладельцев, особенно в тех случаях, когда гарантия уже истекла или вовсе не давалась. «Дизеление» откапиталенного мотора чаще всего связано с неправильной обработкой клапанов . В таком случае нужно замерить компрессию, если она значительно ниже нормальных показателей, придется разбирать двигатель еще раз.

На заключительной стадии проверки рекомендуется проверить ремень (цепь) ГРМ на наличие посторонних звуков. Вспомните, когда последний раз меняли подшипники, которые могут издавать шум при высоком уровне износа.

Источник

Неисправности системы зажигания

Дизелит двигатель: что делать?

Иногда при работе повидавших бензиновых моторов можно слышать звук, похожий на рокот. Мастера СТО в этом случае ставят однозначный диагноз: дизелит двигатель. Эта проблема возникает при некорректной работе мотора.

Небольшая история дизельного двигателя

В 1890 году Рудольфом Дизелем была развита теория «экономичного термического двигателя», который за счет сильного сжатия в цилиндре происходит улучшение эффективности. Дизель стал первым человеком, который сумел запатентовать свою теорию, хотя несколько ранее высказывались подобные идеи Экройдом Стюартом. Его идея заключалась во втягивании воздуха в цилиндр и, после сжатия он нагнетался в емкость, в которую также происходил и впрыск топлива. Reklama: INTELLECTUS anglų kalbos kursai suaugusiems ir įmonėms bei vasaros dienos stovyklos Kaune, Vilniuje ir Klaipėdoje https://intellectus.lt/dienos-stovykla-vilniuje/ Чтобы запустить двигатель требовалось нагреть его лампой снаружи, и уже после запуска, его работа проходила без необходимого тепла снаружи.

Рудольф Дизель

Стюартом не рассматривалось преимущество работы от сжатия высокой степени, просто им проводились эксперименты с возможным исключением из двигателя свечей зажигания, то есть, ему не удалось обратить свое внимание на единственно важное и большое преимущество – топливная эффективность. Поэтому уже теория Р. Дизеля легла в основе создания современных двигателей с воспламенением от сжатия

Скорей всего, это и послужило причиной названия «двигатель Дизеля», «дизельный движок» и так далее

Дизеля легла в основе создания современных двигателей с воспламенением от сжатия. Скорей всего, это и послужило причиной названия «двигатель Дизеля», «дизельный движок» и так далее.

Негерметичность выпускной системы

Если двигатель тарахтит как дизель, необходимо срочно устранить причину

Почему нельзя эксплуатировать бензиновый мотор с такими неисправностями? При так называемом «дизелении» ДВС подвергается сильным механическим нагрузкам. Любая неисправность при таком режиме эксплуатации только прогрессирует. К тому же, цепочка поломок растет как снежный ком.

Наиболее мелкими проблемами являются: потеря мощности, повышение расхода топлива, дискомфорт при движении автомобиля. Даже если симптомы проявляются при нагреве (или пропадают после прогрева мотора), необходима срочная диагностика.

Неисправности ГРМ

Стучат клапана. Этот недостаток присущ старым бензиновым двигателям, на которых требовалась периодическая регулировка клапанов, даже при первом ежегодном техобслуживании. Стук может вызываться неквалифицированным ремонтом (плохое прилегание тарелок клапана к седлам), а также деформацией из-за перегрева деталей.
Стучат гидравлические компенсаторы клапанов. Современные клапанные механизмы, оснащенные автоматической регулировкой, более долговечны, однако, и в этом случае износ гидрокомпенсаторов рано или поздно наступает, после чего их следует заменять.
Ослаб или изношен цепной привод ГРМ. В этом случае болтающаяся цепь задевает за ограждающую крышку, что вызывает гремящий стук.
Перескочил на несколько зубьев ремень ГРМ, в результате чего нарушились фазы газораспределения. Двигатель работает жестко, несвоевременное сгорание топлива вызывает характерный дизельный звук.
Изношены подшипниковые постели распредвала, из-за чего появляются ощутимые стуки, особенно при непрогретом двигателе, когда зазоры в подшипниках еще не выбрались.

Износ деталей ШПГ

Коренные подшипники, износ которых сопровождается низкочастотными стуками, исходящими от постелей коленчатого вала. Звук меняется в соответствии с нагрузкой и частотой вращения коленвала. Возможной причиной износа является масляное голодание двигателя. Появление подобных звуков требует срочного обращения на автосервис, чтобы свести к минимуму возможные последствия.
Шатунные подшипники скольжения. Эти детали издают отчетливые, звонкие металлические стуки, источником которых является середина блока цилиндров. Особенно явственно стуки слышны, когда повышается нагрузка. Для определения их источника поочередно отключают свечи зажигания. Езда при таких симптомах чревата разрушением двигателя.
Поршневые пальцы издают звенящие звуки высокого тона, несколько напоминающие детонационные стуки. Это звуковое сопровождение менее опасно стука подшипников коленвала, хотя в любом случае его необходимо устранить. Перед посещением ремонтного сервиса можно некоторое время поездить, не допуская повышения нагрузки и высоких оборотов двигателя. Также следует контролировать работу смазочной системы, а главное — следить за уровнем масла.
Износившиеся поршни. Они издают глухие стуки, несколько напоминающие рокот дизеля, которые можно услышать после запуска «на холодную». При нагревании мотора слышимость их уменьшается. Ездить в спокойном режиме можно, но слишком откладывать капитальный ремонт двигателя не стоит.

Внимание: когда стук в моторе появляется внезапно, движение необходимо прекратить и вызвать эвакуатор, чтобы добраться до ближайшего авторемонтного сервиса.

ВИДЕО

Добавить комментарий Отменить ответ

Двигатель троит и «на газу» и «на холостых» оборотах

Перебои в работе двигателя на всех режимах свидетельствуют либо о неполадках в системе питания, либо о нарушениях фаз газораспределения. Но, впрочем, могут быть и более серьёзные проблемы – такие, как прогорание днища поршня или поломки деталей ГРМ (например, поломка клапанных пружин или прогорание клапана).

Перебои в работе двигателя на всех режимах свидетельствуют либо о неполадках в системе питания, либо о нарушениях фаз газораспределения.

Характерные неисправности системы питания заключаются в засорении форсунок, топливных фильтров, подсоса воздуха и определяются при комплексной диагностике. Даже прочистка форсунок современного дизеля требует достаточно дорогого оборудования, чего уж говорить о ремонте ТНВД… Поэтому, если дизель троит на «горячую» на «холостых», лучше всего обратиться к квалифицированному специалисту. Самостоятельный ремонт может привести к неоправданным расходам – если наугад производить замену деталей, то диагностика и ремонт «влетят в копеечку». Иногда и для специалиста загадка «почему троит дизель?» становится крепким орешком – современная топливная аппаратура не поддаётся диагностике «на глазок», да и изобилие электроники не облегчает задачу. Если старые дизели могли работать практически под водой (при условии, что во впускной тракт она не попадает), то современный двигатель может троить просто в сырую погоду.

Рекомендуем: Величина зазора на свечах зажигания, его измерение и регулировка

Дизель дымит белым дымом и троит

Наиболее часто дизель дымит белым дымом из-за попадание охлаждающей жидкости в камеры сгорания. Нагретая жидкость вылетает в выхлопную трубу. Иногда её наличие можно проверить, поднеся к выхлопной трубе ладонь – влажный налёт на ней будет обладать характерным сладковатым запахом, свойственным антифризу. Жидкость попадает в камеры чаще всего из-за нарушения целостности прокладки ГБЦ. Но наиболее неприятными причинами этого станут коробление ГБЦ или трещины в ней из-за перегрева двигателя. Как одним из признаков прогорания прокладки или трещины в головке блока цилиндров могут быть раздувшиеся (или просто ставшие твёрдыми) патрубки радиатора, а также значительное увеличение уровня ОЖ в расширительном бачке. Обычно жидкость вперемешку с паром начинает выбрасывать через клапан в крышке расширительного бачка или радиатора. Как правило, наличие паров ОЖ в выхлопных газах – сигнал о том, что необходимо срочное «хирургическое вмешательство» – ремонт мотора, вернее, верхней его части. Но причина белого дыма из выхлопной трубы может быть и вполне безобидной – это испарение конденсата, скопившегося в выхлопной системе. Двигатель при этом работает нормально, и машина не троит на холостых оборотах.

Когда дизель работает слишком громко

Качество дизельного топлива на российских заправках оставляет желать лучшего. Особенно на частных мелкосетевых заправках у трассы где-нибудь в глубинке. Если у вас машина с дизельным мотором, запомните термин «цетановое число». Это один из главных показателей качества солярки. Если цетановое число равно 50 или больше, значит, с топливом все в порядке. Если менее 48 – заправляться такой соляркой не стоит.

Вот только специальной лаборатории и приборов для измерения цетанового числа у вас в дороге нет.

Зато последствия заправки некачественным топливом вы точно почувствуете. Звук работы мотора и отклик машины на газ изменятся, станут грубее и жестче. Кроме того, вырастет расход топлива. Иногда может поменяться цвет и запах выхлопа. Когда за окном минус, машина может вообще не завестись.

Но это цветочки. Главное происходит внутри мотора. В современных дизельных двигателях с системой Common Rail или с насос-форсунками за один такт происходит до 5 впрысков топлива. Так сделано для того, чтобы топливо равномернее и полнее сгорало и чтобы получить больше отдачи от сгорания. При нормальном качестве топлива воспламеняется первая же его порция, поданная в цилиндр. Далее все последующие порции воспламеняются и сгорают в положенное им время. Таким образом, все попавшее в цилиндр топливо полностью сгорает, и выделившаяся энергия относительно плавно передается поршню. Топливо с низким цетановым числом самовоспламеняется позже, чем нужно (например, при впрыске только третьей порции), и поэтому в цилиндре одновременно воспламеняется большее количество топлива, чем рассчитано. Одномоментно выделяется большое количество энергии, которая не может быть переработана в механическую энергию движения поршня. Происходит так называемое жесткое сгорание. Такой эффект равнозначен детонации в бензиновом двигателе и тоже приводит к ускоренному износу и разрушению деталей цилиндропоршневой группы.

Также, поскольку топливо не сгорает полностью, образуется большое количество сажи, что резко сокращает срок службы моторного масла и приводит к дополнительному засорению катализатора и сажевого фильтра.

Самый лучший совет – не заправляться на сомнительных заправках. Но что делать, если выбора в дальней поездке нет и вы почувствовали, что двигатель работает жестко и хуже «тянет»? На этот случай есть специальный препарат – «Цетан-корректор» от американского бренда Hi-Gear. Его лучше всегда возить с собой. Он повышает цетановое число дизельного топлива, устраняет жесткое сгорание и избавляет от последствий заправки некачественным топливом.

Когда пробег вашего авто перевалит за 150 тысяч километров, выбирайте «Цетан-корректор с кондиционером металла SMT²» Hi-Gear. За счет содержания кондиционера металла SMT², помимо увеличения цетанового числа, он снижает трение и тем самым продлевает срок службы топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы. А «Очиститель-антинагар и тюнинг для дизеля» Hi-Gear дополнительно убирает нагар из камеры сгорания и загрязнения с форсунок, возвращая мотору динамику, как у нового.

Подытожив, дадим такой совет: собираетесь в путешествие или рабочую поездку на дизельном автомобиле, положите в багажник «Цетан-корректор» Hi-Gear. Может быть, он и не пригодится на этот раз, но спокойствие в дороге важнее!

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 20 октября 2021 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно.Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот фотография Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия.

Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы.В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов. Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место.Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США и Wikimedia Commons.

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами.В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо больше, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее становится в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль жестяная банка. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Фото: Типичный дизельный двигатель, испытываемый в лабораторных условиях. Фото Пэта Коркери любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен. [2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория того, как работают тепловые двигатели, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает.Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна. Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может с легкостью сжимать воздух намного сильнее, а также это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам понадобится подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности.Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин). Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал страшные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неподходящим топливом! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, состоящие из большего количества углерода и водорода атомов).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. В то время как это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества производителей автомобилей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах — грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выбросы сажи можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913).Вот вкратце история:

1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, которому не нужна свеча зажигания.
1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года. Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4).Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость двигателя (перекрывая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.
1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 г.
1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, основанный на популярной модели Caterpillar Sixty.
1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99 процентов.
2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 20 октября 2021 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно. Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки.На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом. Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара.Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов. Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место.Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Чем отличается дизельное топливо?

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Кто изобрел дизельный двигатель?

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913).Вот вкратце история:

1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, которому не нужна свеча зажигания.
1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года. Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4).Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость двигателя (перекрывая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.
1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 г.
1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор — Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, основанный на популярной модели Caterpillar Sixty.
1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99 процентов.
2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Объяснение функций двигателей с воспламенением от сжатия

Дизельные двигатели — это рабочие лошадки как в промышленности, так и в производительности.Но чтобы по-настоящему оценить их, важно понять, как они работают.

Дизельные двигатели являются основным двигателем в промышленности. Применение дизельных двигателей в тяжелых условиях, требующих высокого крутящего момента, долговечности и превосходной экономии топлива, повсеместно. Отрасли автомобильного, морского и железнодорожного транспорта в значительной степени полагаются на дизельную энергию, а не на бензиновые двигатели. Даже многие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью больших дизельных двигателей. И, конечно же, почти все тяжелое строительное, сельскохозяйственное и горнодобывающее оборудование работает на дизельном топливе.Мировая торговля эффективно работает на дизельной энергии. Несмотря на то, что они схожи по внешнему виду, важные различия отделяют дизельные и бензиновые двигатели друг от друга и определяют, какой тип двигателя лучше всего подходит для любого конкретного применения, включая грузовики и автомобили.

В отличие от обычного бензинового двигателя, дизельный двигатель впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр во время рабочего такта, который затем воспламеняется из-за высоких температур цилиндра.

Дизельные и бензиновые двигатели относятся к двигателям внутреннего сгорания (ВС).Топливо и воздух объединяются и сжигаются внутри двигателя для получения энергии. Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель имеет цилиндры, коленчатый вал, шатуны и поршни для передачи энергии топлива от линейного к вращательному движению. Основное различие заключается в способе воспламенения топливно-воздушной смеси. Бензиновые двигатели — это двигатели с искровым зажиганием, а дизельные двигатели — это двигатели с воспламенением от сжатия.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, циклы

Впуск
Сжатие
Горение (расширение)
Выхлоп

Эти циклы по существу одинаковы для обоих типов двигателей, за исключением цикла сгорания, когда бензиновый двигатель запускается искрой, а дизель — сжатием.Разница является ключевой в превосходстве дизеля для применений, требующих высокой эффективности и высокого крутящего момента с хорошей топливной экономичностью.

СГОРАНИЕ

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания забирает предварительно смешанное топливо и воздух через систему впуска, сжимает его в каждом цилиндре с помощью поршня и воспламеняет смесь с помощью свечи зажигания. Топливо добавляется во время такта впуска, чтобы создать желаемую топливно-воздушную смесь, готовую к сгоранию. Последующий цикл сгорания расширяет горящую смесь и повышает давление в цилиндре, чтобы толкнуть поршень вниз и создать крутящий момент.

В дизельном двигателе воздух и топливо предварительно не смешиваются. Воздух вводится в цилиндры и сжимается поршнем до гораздо более высокого давления, чем в бензиновом двигателе; в некоторых случаях до 25: 1. Это механическое или адиабатическое сжатие перегревает воздух до 400 ° или более. В этот момент топливо впрыскивается в горячий сжатый воздух, вызывая его мгновенное возгорание. Создается более высокое давление в цилиндре, создавая больший крутящий момент для привода автомобиля.

Вот деталь, которую вы не найдете в дизельном двигателе.В отличие от бензиновых двигателей, которым требуется триггерное событие — сильный электрический разряд — для инициирования сгорания, дизельные двигатели полагаются исключительно на температуру сжатого воздуха в верхней мертвой точке.

КАЧЕСТВО СМЕСИ

Дизельные двигатели

обеспечивают более высокий КПД по нескольким причинам. Одна веская причина заключается в том, что более высокое давление в цилиндре во время впрыска топлива создает гораздо более плотную смесь, которая дает более сильный удар; плотность смеси имеет первостепенное значение для создания энергии.Более высокая степень сжатия также заставляет топливо сгорать более полно, высвобождая больше энергии, поскольку дизельное топливо дает более высокую плотность энергии. Кроме того, уникальная способность дизеля впрыскивать топливо в течение большей части рабочего хода помогает создать более высокое среднее давление в цилиндре, чем сопоставимый бензиновый двигатель. Дизельное топливо также имеет смазывающий компонент, который помогает снизить трение в цилиндрах.

Камера сгорания в головке поршня дизельного двигателя представляет собой неглубокую камеру с центральным конусом для облегчения распределения смеси из топлива под высоким давлением, впрыскиваемого непосредственно над ней.«В приложениях с высокими эксплуатационными характеристиками решающее значение имеет сочетание угла распыления впрыска и конструкции тарелки», — отмечает JJ Zimmerman из Diamond Pistons. «Большая часть нашего времени инженеров тратится на эту конкретную арену, поскольку именно здесь можно выиграть или проиграть гонки».

Хотя начало сгорания отличается от типичного бензинового двигателя, фундаментальное различие также существует в конструкции камеры сгорания для оптимизации распыления топлива. У большинства бензиновых двигателей камера сгорания находится в головке блока цилиндров, но в дизельном двигателе камера сгорания расположена внутри головки поршня.Поршень дизеля имеет контурное углубление или чашу в центре днища поршня, где происходит сгорание. В центре чаши конусообразный выступ находится прямо под топливной форсункой.

Конус и камера захваченного поршня под головкой блока цилиндров способствуют оптимизированному распылению топлива в пространстве сгорания под высоким давлением. Эта форма камеры с конусом в короне обычно упоминается как конструкция «мексиканской шляпы» (сомбреро), и она почти универсальна для дизельных поршней.Высокоэффективная камера в центре поршня централизует большую часть силы, создаваемой циклом расширения (сгорания), и направляет ее прямо вниз по шатуну к ходу коленчатого вала.

Кованые сменные поршни из сплава 2618 компании Diamond Pistons для применений Cummins, Duramax и Power Stroke (показаны) заполняют пустоту для специалистов по восстановлению рабочих характеристик, нуждающихся в высококачественных сменных поршнях, которые соответствуют коэффициентам сжатия OEM и предлагают полное покрытие поршней и штифты из инструментальной стали DLC h23.

Другое отличие состоит в том, что дизельный двигатель дросселируется за счет подачи топлива, а бензиновый двигатель дросселируется за счет подачи воздуха. Поскольку воздушный поток не дросселируется, дизельный двигатель также не создает вакуума. Подача топлива осуществляется прямым впрыском в цилиндр, направленным прямо на верхнюю часть поршня. Это очень важно для качества топливной смеси и последующей эффективности сгорания.

Прямой впрыск делает процесс сгорания проще и эффективнее.Дизельные двигатели работают при значительно более бедном соотношении воздух-топливо, чем бензиновые двигатели, обычно от 25: 1 до 40: 1 по сравнению с обычным бензиновым диапазоном от 12: 1 до 15: 1. Современные дизельные двигатели с прямым впрыском впрыскивают топливо при давлении, приближающемся (или в некоторых случаях превышающем) 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Это обеспечивает наилучшее возможное распыление не только для эффективного сжигания, но и с низким уровнем отходящего тепла. А бедные смеси являются ключевой причиной такой топливной экономичности дизелей.

СРОКИ

Еще одно интересное различие между дизельным и бензиновым двигателями — это синхронизация форсунок по сравнению с синхронизацией зажигания.В бензиновых двигателях момент зажигания относится к точке, в которой горение инициируется свечой зажигания. В дизельном двигателе синхронизация относится к началу события впрыска топлива, которое рассчитывается по времени, чтобы воспользоваться точкой максимального сжатия смеси.

В основном это грузовые автомобили, но дизельные двигатели нашли большой успех в грузовых автомобилях. 6,8-литровый автомобиль Ryan Milliken с двигателем Cummins ’66 Nova — это автомобиль с радиальными шинами, который доказывает, что дизельное топливо многогранно. В двигателе используются поршни Diamond Pistons и турбонагнетатель Massive Garrett GTX5533R, позволяющий совершать дымные пасы на четверть мили.

ТУРБОНАДДУВ

Для дизельных двигателей

требуются более прочные компоненты, прежде всего из-за более высокого давления в цилиндрах и высокого крутящего момента. Давление в цилиндрах возрастает до 3600 фунтов на квадратный дюйм в современных приложениях с турбонаддувом и до более 8000 фунтов на квадратный дюйм в приложениях с высокой производительностью. На 4-дюймовом отверстии это может составлять 45 000 фунтов давления, толкающего поршень вниз. Следовательно, блок цилиндров, коленчатый вал, шатуны, поршни, головки цилиндров и клапаны — все значительно более прочное, чем у бензинового двигателя.Поскольку они предназначены для работы под высоким давлением, большая часть дизельных двигателей оснащена турбонаддувом.

Турбокомпрессоры

идеально подходят для дизелей, поскольку они повторно используют отработанные выхлопные газы для эффективного наддува двигателя, который уже спроектирован для работы при высоком давлении в цилиндрах. Тепловой КПД дизельного двигателя эффективно повышается за счет турбонаддува, поскольку он существенно увеличивает объем воздуха, поступающего в двигатель, что позволяет впрыскивать больше топлива.Топливо создает энергию, но для ее разблокировки требуется воздух.

Отношение крутящего момента к мощности дизельных двигателей обычно составляет около 2: 1, но многие промышленные двигатели достигают отношения 3: 1 или 4: 1 в отличие от типичного отношения 1: 1, создаваемого бензиновым двигателем. Дизели обладают эффективным крутящим моментом, потому что они создают высокое давление в цилиндре за счет очень эффективного сгорания, и они применяют его к длинному ходу коленчатого вала, что увеличивает рычаг. Турбонаддув добавляет совершенно новый фактор в уравнение крутящего момента, поскольку он снижает насосные потери во время такта впуска и значительно увеличивает давление в цилиндре во время рабочего такта.Дизели любят повышать давление. Дизельные двигатели нередко работают в два, три или более раз над давлением наддува, обычно используемым в бензиновых двигателях.

На отечественном рынке дизельных двигателей преобладают двигатели GM Duramax, Dodge Cummins и Ford PowerStroke.

УПРАВЛЕНИЕ ВПРЫСКАМИ

Среди других распространенных практик настройки увеличение времени впрыска и его более ранний запуск создает большее давление в цилиндре. Множественные события впрыска (пилотный впрыск) за цикл мощности теперь также являются обычным явлением.Таким образом, сгорание инициируется и усиливается за счет дополнительных впрысков в течение каждого цикла. Это позволяет максимально использовать преимущества более высоких уровней наддува и эффективности сгорания для создания более высокого давления в цилиндрах.

По своей природе процесс сгорания дизельного двигателя имеет тенденцию сопротивляться плавности и однородности, в первую очередь из-за колебаний нагрузки и температуры. Важнейшей целью ужесточения контроля за процессом впрыска является уменьшение отклонений сгорания от цикла к циклу. Современные датчики и система управления двигателем помогают сгладить ситуацию, а современные дизели тише и мощнее, чем когда-либо.Системы управления и впрыск Common Rail под более высоким давлением теперь могут производить до трех впрысков на одно событие сгорания, и они могут варьировать каждый впрыск с большим или меньшим количеством топлива и более высоким или более низким давлением, что считается необходимым для оптимального сгорания.

Diamond предлагает поршни для популярных дизелей в кованых конфигурациях 2618, а также термическое покрытие и покрытие юбки, а также штифты из инструментальной стали.

УПРАВЛЕНИЕ ДИЗЕЛЬНЫМ ПОРШНЕМ

Все это делает поршень главным героем в повышении давления сгорания.Хотя дизели, как правило, имеют очень прочную архитектуру, поршень — это игрок, которому необходимо постоянно совершенствовать свою игру.

Diamond Pistons представляет собой полную линейку сменных поршней из кованого алюминия для всех распространенных дизельных платформ последних моделей. Среди них основными игроками являются Dodge Cummins, GM Duramax и Ford Power Stroke. Эти поршни поддерживают рынок дизельных двигателей для восстановления рабочих характеристик с помощью стандартных и негабаритных поршней из сплава 2618 из сплава 2618, которые жестко анодированы и поставляются с наручными штифтами из инструментальной стали H23 с алмазоподобным покрытием DLC (алмазоподобное покрытие) — отличный шаг в обеспечении высококачественных поршней для соревнований и гоночных дизелей. Приложения.

Рынок дизельного топлива стремительно растет уже более десяти лет. OEM-производители и энтузиасты бешено продвигают технологию. Diamond быстро реагирует на растущий рыночный спрос, чтобы гарантировать, что они могут поставлять поршни, которые удовлетворят все потребности своих клиентов в производительности.

Как работает дизельный двигатель

Традиционно, дизельные двигатели всегда считались шумными, вонючими и слабый двигатели мало пользы, кроме грузовиков, такси и фургонов.Но, как дизельные двигатели и их система впрыска стали более совершенными, В 80-е годы эта ситуация изменилась. В Великобритании в 1985 г. было почти Продано 65000 дизельных автомобилей (около 3,5% от общего количества проданных автомобилей), по сравнению с 5380 в 1980 году.

Двигатель воспламенения от сжатия

Многие автомобильные дизели основаны на существующих конструкциях бензиновых двигателей, но основные компоненты усилены, чтобы выдерживать повышенное давление.Топливо подается от ТНВД и дозатора, которые обычно устанавливаются сбоку от блока цилиндров. Никакой системы электрического зажигания не требуется.

Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми двигателями является их более низкая эксплуатационные расходы. Отчасти это связано с большей эффективностью высоких коэффициент сжатия дизельный двигатель и отчасти из-за более низкой цены на дизель топливо — хотя разница в цене варьируется, поэтому преимущество использования дизельный автомобиль будет немного дешевле, если вы живете в районе с высокими ценами. дизельное топливо Межсервисные интервалы также часто бывают длиннее, но многие дизельные модели требуют более частой замены масла, чем их бензиновые аналоги.

Повышение мощности

Главный недостаток дизельного автомобиля — его более низкая производительность по сравнению с бензиновые двигатели эквивалентной мощности. Один из способов решения проблемы — просто увеличить размер двигателя, но это часто приводит к значительному увеличению веса. Некоторые производители добавляют турбокомпрессоры к их двигателям, чтобы заставить их конкурентоспособные с точки зрения производительности; Среди них Rover, Mercedes, Audi и VW. производители турбодизелей.

Как работают дизельные двигатели

Индукция

Когда поршень начинает двигаться вниз по каналу, впускной клапан открывается, и воздух всасывается.

Сжатие

Впускной клапан закрывается в конце хода. Поршень поднимается для сжатия воздуха.

Зажигание

Топливо впрыскивается в верхней части хода.Он воспламеняется и заставляет поршень опускаться.

Выхлоп

При движении поршня вверх выпускной клапан открывается, и сгоревший газ удаляется.

Дизельный двигатель работает иначе, чем бензиновый, даже если они общие основные компоненты, и оба работают на четырехтактном цикл . Главный различия заключаются в способе воспламенения топлива и мощности регулируется.

В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от Искра .В дизеле двигатель, зажигание достигается сжатие одного воздуха. Типичное сжатие соотношение для дизельного двигателя это 20: 1 по сравнению с 9: 1 для бензинового двигателя. При таком сильном сжатии воздух нагревается до температуры, достаточно высокой, чтобы зажигать топливо самопроизвольно, без искры и, следовательно, система зажигания.

Бензиновый двигатель всасывает переменное количество воздуха на одно всасывание Инсульт , то точное количество в зависимости от открытия дроссельной заслонки. С другой стороны, дизельный двигатель. рука всегда втягивает одинаковое количество воздуха (при каждой частоте вращения двигателя) через нерегулируемый впускной тракт, который открывается и закрывается только впуском клапан (нет ни карбюратор ни дроссельной заслонки).

Когда поршень достигает эффективного конца своего индукция ход, впуск клапан закрывается. Поршень, приводимый в движение силой других поршней и импульс маховик , перемещается на вершину цилиндр , сжимая воздух примерно в двадцатую часть своего первоначального объем .

Когда поршень достигает максимума своего хода, точно отмеренное количество дизельное топливо впрыскивается в камера сгорания . Тепло от сжатия немедленно воспламеняет топливно-воздушную смесь, вызывая ее возгорание и расширение.Этот силы поршень вниз, поворачивая коленчатый вал .

По мере продвижения поршня вверх цилиндр на выпускной ход , выпускной клапан открывается и позволяет сгоревшим и расширенным газам проходить по выхлопная труба . В конце такта выпуска цилиндр готов к новому плата из воздух.

Конструкция двигателя

Основные компоненты дизельного двигателя похожи на компоненты бензинового двигателя. и выполнять ту же работу. Однако деталей дизельного двигателя приходится производить много сильнее, чем их аналоги с бензиновым двигателем, из-за гораздо более высоких нагрузок вовлеченный.

Стены дизеля блокировка двигателя обычно намного толще блока разработаны для бензинового двигателя, и у них есть больше перемычек, чтобы обеспечить дополнительные прочность и способность поглощать стрессы. Помимо большей прочности, сверхмощный block также может более эффективно снижать шум.

Поршни, шатуны , коленчатые валы и несущий колпачки должны быть сделаны сильнее, чем их аналоги с бензиновым двигателем. В крышка цилиндра дизайн должен сильно отличаться из-за топливные форсунки а также из-за формы своего горение и вихревые камеры.

Инъекция

Прямой впрыск

Прямой впрыск означает, что топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания в верхней части днища поршня. Форма камеры лучше, но труднее заставить топливо правильно смешиваться с воздухом и гореть без резкого, характерного дизельного «стука».

Для любого двигатель внутреннего сгорания для бесперебойной и эффективной работы топливо и воздух необходимо тщательно перемешать.Проблемы смешивания топлива и воздуха являются особенно хорош в дизельном двигателе, где воздух и топливо вводятся на разное время в течение цикла и должны перемешиваться внутри цилиндров.

Существует два основных подхода: прямой впрыск и непрямой впрыск. Традиционно использовалась непрямая инъекция, потому что это самый простой способ введения турбулентность так что впрыскиваемый топливный спрей хорошо смешивается с сжатый воздух в камере сгорания.

В двигателе с непрямым впрыском имеется небольшая спиральная вихревая камера (также называется камерой предварительного сгорания), в которую инжектор впрыскивает топливо прежде, чем он достигнет самой основной камеры сгорания.Вихревая камера создает турбулентность в топливе, чтобы оно лучше смешивалось с воздухом при сгорании камера.

Недостатком этой системы является то, что вихревая камера эффективно становится часть камеры сгорания. Это означает, что камера сгорания как в целом имеет неправильную форму, что вызывает проблемы с горением и затрудняет эффективность.

Прямой впрыск

Непрямой впрыск

Непрямой впрыск означает, что топливо впрыскивается в небольшую камеру предварительного сгорания.Это ведет к основной камере сгорания. Такая конструкция нарушает идеальную форму камеры сгорания.

Двигатель с прямым впрыском не имеет вихревой камеры, в которую подается топливо. впрыскивается — топливо попадает прямо в камеру сгорания. Инженеры должны очень внимательно относиться к конструкции камеры сгорания. в головке поршня, чтобы обеспечить достаточную турбулентность.

Контроль скорости

Свечи накаливания

Для предварительного нагрева головки цилиндров и блока цилиндров перед холодным запуском в дизельном топливе используются свечи накаливания.Они выглядят как короткие короткие свечи зажигания и подключены к электрической системе автомобиля. При подаче питания элементы внутри очень быстро нагреваются. Свечи накаливания активируются либо вспомогательным положением переключателя на рулевой колонке, либо отдельным переключателем. На последних моделях они автоматически отключаются, когда двигатель запускается и разгоняется до скорости выше холостого хода.

Дизельный двигатель не дросселируется, как бензиновый двигатель, поэтому количество воздуха всасывается при любой частоте вращения двигателя всегда одинаково.Обороты двигателя регулируется исключительно количеством топлива, впрыснутого в камеру сгорания — с большим количеством топлива в камере сгорание более ожесточенное и увеличивается мощность произведено.

ускоритель педаль соединена с дозатором двигателя система впрыска, а не дроссельная заслонка, как на бензине двигатель.

Остановка дизеля по-прежнему включает выключение ключа зажигания, но, скорее, чем отсечение искр, это закрывает электрический соленоид что отсекает подача топлива на форсунку насос узла учета и распределения топлива.В этом случае двигателю необходимо использовать лишь небольшое количество топлива, прежде чем он начнет работать. остановка. Фактически, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые. потому что гораздо более сильное сжатие оказывает большее замедляющее действие на двигатель.

Запуск дизеля

Как и в случае с бензиновыми двигателями, дизельные двигатели запускаются поворотом электрический мотор , с которого начинается воспламенение от сжатия цикл. Когда холодно, однако дизельные двигатели сложно запустить просто потому, что.сжатие воздух не приводит к температуре, достаточно высокой для воспламенения топлива.

Чтобы обойти проблему, производители соответствовать свечи накаливания . Это маленькие электронагреватели, питаемые от автомобильной аккумулятор , которые включены несколько секунд до попытки запуска двигателя.

Дизельное топливо

Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. это немного менее рафинированный, в результате получается более тяжелый, более вязкий и менее летучий жидкость .Эти физические характеристики часто приводят к тому, что именуется «дизельное топливо» или «мазут». На дизельных насосах в гараже АЗС его часто называют «дерв», сокращенно от «дорога с дизельным двигателем». транспортных средств.

Дизельное топливо может немного затвердеть или даже затвердеть на очень холоде. Погода. Это усугубляется тем фактом, что он может поглощать очень маленькие количество воды, которая может замерзнуть. Все виды топлива поглощают крошечные количества вода из атмосферы и утечка в подземные резервуары для хранения довольно часто.Дизельное топливо может выдерживать содержание воды до 50 или 60 частей на миллион без проблем — чтобы представить это в перспективе, это примерно четверть кружки воды на каждые десять галлонов топлива.

Замерзание или восковая депиляция могут блокировать топливные магистрали и форсунки и предотвратить двигатель не работает. Вот почему в очень холодную погоду вы будете время от времени можно увидеть людей, играющих с паяльными лампами на топливных магистралях своих грузовиков.

Прорыв Mazda в 2019 году: дизельный двигатель, работающий на бензине

Этот сайт может получать партнерские комиссии по ссылкам на этой странице.Условия эксплуатации.

Mazda заявляет, что в 2019 году представит на рынке новую технологию двигателей, в которой используется дизельная технология воспламенения от сжатия — высокая степень сжатия, а не свеча зажигания — но с бензином в качестве топлива. Mazda считает, что двигатель может улучшить экономию топлива на 20-30 процентов.

Mazda рассматривает двигатель с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI) как мост к более полному электрическому будущему через 10, 25 или сколько угодно лет. Маленькая Mazda, по-видимому, освоила технологию, которую опробовали десятки крупных автопроизводителей, но пока не смогли реализовать ее. Часть волшебства Mazda заключается в том, чтобы держать свечу зажигания в каждом цилиндре, чтобы зажигать топливо при холодном двигателе. Mazda назовет технологию SkyActiv-X и свой долгосрочный план «Sustainble Zoom-Zoom 2030».”

Электрификация. Двигатель внутреннего сгорания на первом месте.

«Мы считаем, что создание идеального двигателя внутреннего сгорания является для нас неотложной и фундаментальной задачей», — заявил на пресс-конференции во вторник руководитель отдела исследований и разработок Mazda Киёси Фудзивара. «Электрификация необходима, но двигатель внутреннего сгорания должен быть на первом месте».

Продажи электромобилей во всем мире стремительно растут, достигнув 1 миллиона в 2015 году и 2 миллионов в 2016 году. Но это немного, если в прошлом году во всем мире было продано более 85 миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания — бензиновых, дизельных, гибридных.Таким образом, Mazda стремится создать технологию, которая может быть применена к большинству автомобилей.

Сравнение с искровым зажиганием и двигателем HCCI (источник: Mazda)

Как работает HCCI

В системе искрового зажигания, сжигающей бензин, поршень сжимает воздух в цилиндре примерно до одной десятой его первоначального объема, а топливная форсунка разбрызгивается. туман бензина, свеча зажигания поджигает топливовоздушную смесь, и поршень опускается, производя мощность. Десятилетия исследований и разработок позволили получить более однородную воздушную смесь, определив, когда лучше всего впрыскивать топливо, как распределить топливо и как спроектировать поршень и головку блока цилиндров, чтобы максимально увеличить расход топлива для повышения эффективности.Но получить дальнейшую отдачу от экономики и мощности становится все труднее.

Более высокая степень сжатия дизеля, примерно до 20: 1, позволяет использовать больше энергии, накопленной топливом. Высокие температуры сжатия приводят к воспламенению топлива. Но дизельная технология страдает от более высоких выбросов оксида азота или частиц сажи. Большинство автопроизводителей очищают выбросы, добавляя небольшую дозу мочевины или дизельной выхлопной жидкости (DEF), когда выхлоп проходит через выхлопную трубу.

Двигатель Mazda с воспламенением от сжатия с однородным зарядом воспламеняет бензин за счет сжатия, как и дизельное топливо.В отличие от дизельных двигателей и в отличие от других, которые пытались использовать дизель на бензине, Mazda решила использовать свечи зажигания в каждом цилиндре при определенных условиях, в основном, когда двигатель холодный при запуске. Это называется искровым зажиганием от сжатия (SCCI). Mazda заявляет, что короткий период перехода от искрового зажигания к воспламенению от сжатия был настроен таким образом, чтобы быть плавным.

Двигатель SkyActiv-X будет оснащен нагнетателем, и его крутящий момент будет на 10–30% больше, чем у нынешнего двигателя (SkyActiv-G).HCCI делает возможным режим сжигания сверхнормативной обедненной смеси, который повышает эффективность двигателя на 20-30 процентов по сравнению с текущим бензиновым двигателем, на 35-45 процентов более экономичен, чем аналогичный бензиновый двигатель Mazda 2008 года, и «равен или превосходит» новый дизельный двигатель по топливной эффективности. .

Mazda — график внедрения новых технологий.

График Mazda

Первый двигатель и автомобиль SkyActiv-X (HCCI) поступят в продажу в 2019 году. Исполнительный вице-президент Mazda Акира Марумото говорит, что Mazda не планирует поставлять двигатель другим автопроизводителям.По крайней мере, так он говорит сегодня. Автопроизводители могут зарабатывать кучу денег на лицензировании технологий для других, когда есть только одно решение общей проблемы. Компания Mitsubishi, например, изобрела балансирный вал для уменьшения вибрации, присущей четырехцилиндровым двигателям, и большинство автопроизводителей приняло его на вооружение.

Mazda также продвигает свои планы по созданию автомобиля с дизельным двигателем, о которых ходили слухи уже почти последнее десятилетие. Этой осенью двигатель SkyActive-D появится в новом компактном кроссовере Mazda CX-5.Mazda будет использовать его в качестве высокопроизводительного двигателя CX-5.

Отдельно Mazda заявляет, что начнет тестирование концепции Mazda Co-Pilot с автономным управлением к 2020 году и «стремится сделать эту систему стандартом для всех моделей к 2025 году».

Границы | Преимущества и недостатки дизельных одно- и двухтопливных двигателей

Введение

Обедненная смесь с воспламенением от сжатия (CI) и прямым впрыском (DI) является наиболее эффективным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) (Zhao, 2009; Mollenhauer and Tschöke, 2010).Он производит выбросы оксидов азота и твердых частиц (ТЧ) из двигателя, которые нуждаются в последующей обработке, чтобы соответствовать чрезвычайно низким пределам, установленным для транспортных средств (Lloyd and Cackette, 2001; Burtscher, 2005; Maricq, 2007), несмотря на то, что качество воздуха невысокое. не только под влиянием транспортных выбросов, но и из многих других источников. Одних только стратегий сжигания (Khair and Majewski, 2006) было недостаточно для достижения пороговых значений выбросов, и требовались специальные катализаторы сжигания обедненной смеси, особенно для NOx в дополнение к фильтрам твердых частиц в выхлопных газах.Несмотря на свой экономический успех, дизельные двигатели во всем мире сталкивались со все более строгими законами о выбросах (Knecht, 2008; Zhao, 2009) ценой постепенного отказа от технологии, нацеленной на нереалистичные минимальные дополнительные улучшения.

У дизеля есть как все плюсы, так и минусы. Он имеет эффективность преобразования топлива при полной и частичной нагрузке, превышающую эффективность стехиометрических ДВС с искровым зажиганием (SI), как с прямым впрыском, так и с впрыском топлива в порт (PFI). CIDI ICE имеют пиковый КПД около 50% и КПД выше 40% на большинстве скоростей и нагрузок.Напротив, у SI ICE пиковый КПД составляет около 30%, и этот КПД резко снижается за счет снижения нагрузки. CI ICE поставляют механическую энергию по запросу с эффективностью преобразования топлива, которая также выше, чем эффективность электростанций на сжигании топлива, производящих электроэнергию. По данным EIA (2018), в 2017 году в США угольные парогенераторы работали со средней эффективностью 33,98%. Парогенераторы, работающие на нефти и природном газе, работают примерно с одинаковой эффективностью 33.45 и 32,96%. Газотурбинные генераторы работают с пониженным КПД 25,29% для нефти и 30,53% для природного газа. КПД генераторов с двигателями внутреннего сгорания выше, чем у газовых турбин и парогенераторов: 33,12% для нефти и 37,41% для природного газа. Только парогазовые генераторы, не на нефти с КПД 34,78%, а на природном газе с КПД 44,61%, превосходят генераторы внутреннего сгорания.

При сравнении электрической мобильности двигатели CIDI ICE по-прежнему имеют неоспоримые преимущества для транспортных приложений (Boretti, 2018).Однако у CIDI ICE плохая репутация, что ставит под угрозу его потенциал. Дизельные двигатели CIDI ICE в недавнем прошлом не смогли обеспечить удельные выбросы NOx для сертификационных циклов холодного пуска во время прогретых реальных графиков вождения, которые сильно отличались от сертификационных циклов (Boretti, 2017; Boretti and Lappas, 2019). Этот досадный случай был разыграен против CIDI ICE, чтобы создать впечатление, что этот двигатель экологически вреден для выбросов загрязняющих веществ, хотя это не так.

Значительные выбросы NOx двигателей CIDI ICE являются результатом большого образования NOx в цилиндрах при избыточном обеднении воздуха стехиометрии в сочетании с неправильной работой системы последующей обработки. Катализатор сжигания обедненной смеси в ДВС CIDI менее развит, чем трехкомпонентный каталитический преобразователь (TWC) стехиометрических ДВС SI (Heywood, 1988; Zhao, 2009; Mollenhauer and Tschöke, 2010; Reşitoglu et al., 2015). Кроме того, не учитывалась длительная разминка при эксплуатации (Boretti and Lappas, 2019).Кроме того, некоторые производители, применяющие впрыскивание мочевины при доочистке, решили вводить меньше мочевины, чем необходимо, если это не строго требуется сертификацией выбросов. Точно так же некоторые производители также сосредоточились на вопросах управляемости и экономии топлива, а не на выбросах, когда их строго не спрашивали, вдали от условий эксплуатации, вызывающих озабоченность при сертификации выбросов. Таким образом, несоблюдение требований по выбросам NOx в случайно выбранных условиях не было фундаментальным недостатком двигателей CIDI ICE в целом, а только конкретных продуктов, разработанных с учетом нормативов выбросов и требований рынка в конкретное время.Противники двигателей CIDI ICE не считают, что эти двигатели оснащены уловителями твердых частиц с почти идеальной эффективностью, и циркуляция автомобилей, оснащенных этими двигателями, в сильно загрязненных районах приводит к лучшим условиям для выхлопной трубы, чем условия впуска, для твердых частиц, что способствует для очистки воздуха.

Настоящая статья представляет собой объективный обзор плюсов и минусов экономичного сжигания, CIDI ICE, которые намного лучше, чем предполагалось. Поскольку ДВС, безусловно, потребуется в ближайшие десятилетия, дальнейшие улучшения сжигания обедненной смеси CIDI ICE будут полезны для экономики и окружающей среды.Помимо дизельных двигателей CIDI ICE, в этой работе также рассматриваются двухтопливные двигатели, работающие на дизельном СПГ (Goudie et al., 2004; Osorio-Tejada et al., 2015; Laughlin and Burnham, 2016), дизель-CNG (Maji et al. , 2008; Shah et al., 2011; Ryu, 2013) или дизель-СНГ (Jian et al., 2001; Ashok et al., 2015). Работа с небольшим количеством дизельного топлива и гораздо большим (с точки зрения энергии) количеством гораздо более легкого углеводородного топлива с пониженным содержанием углерода до водорода позволяет дополнительно снизить выбросы ТЧ из двигателя вне двигателя, а также CO _{. 2}, и освобождаясь от компромисса PM-NOx, который влияет на стратегии впрыска только дизельного топлива, также снижает выбросы NOx при выходе из двигателя.Также рассмотрены тенденции развития двухтопливных двигателей CIDI ICE.

Использование биодизеля для производства низкоуглеродного дизельного топлива с использованием однотопливного подхода, безусловно, является еще одним вариантом сокращения выбросов CO ₂. Хотя эта возможность не влияет на выбросы загрязняющих веществ, производство биотоплива в целом растет, но не ожидаемыми темпами (IEA, 2019), и вопрос о соотношении продуктов питания и топлива (Ayre, 2007; Kingsbury, 2007; Inderwildi) and King, 2009) также может иметь негативный вес в мире с прогнозируемым неизбежным водным и продовольственным кризисом (United Nations, 2019).Кроме того, преимущества биотоплива перед LCA являются давними и противоречивыми дебатами в литературе (McKone et al., 2011).

Существует возможность выбросов метана из двухтопливных дизельных двигателей, работающих на природном газе (Camuzeaux et al., 2015). Поскольку метан является мощным парниковым газом, этот аспект следует должным образом учитывать при сокращении выбросов парниковых газов. Существует не только возможность утечки метана из транспортных средств, оснащенных двухтопливными дизельными двигателями, работающими на СПГ. Также существуют выбросы метана при добыче нефти и газа.Помимо выбросов метана при добыче природного газа, существуют выбросы электроэнергии, связанные с эксплуатацией завода по производству СПГ. Хотя СПГ (и КПГ), безусловно, будет иметь преимущества по сравнению с дизельным топливом, это преимущество может быть меньше, чем то, что можно было бы вывести из отношения C-H в топливе. Безусловно, существует проблема сокращения выбросов метана, связанных с производством, транспортировкой и сжижением природного газа (Ravikumar, 2018).

Наконец, в то время как фумигация природного газа для двухтопливных дизельных двигателей широко используется, поскольку она намного проще и может быть достигнута за счет низкотехнологичных преобразований, и, таким образом, большинство транспортных средств используют этот подход, дизельные двигатели переведены на дизельное топливо и фумигационный природный газ. страдают от значительного снижения эффективности преобразования топлива по сравнению соригинальный дизель, как при полной, так и при частичной нагрузке, с пониженной мощностью и удельным крутящим моментом. Если природный газ смешивается (окуривается) с всасываемым воздухом перед впуском в цилиндр, а дизельное топливо используется в качестве источника воспламенения, количество вводимого природного газа ограничивается возможностью детонации предварительно смешанной смеси. Кроме того, нагрузка обычно регулируется дросселированием впуска, как в обычных бензиновых двигателях, а не количеством впрыскиваемого топлива, как в дизельном двигателе.Поскольку цель состоит в том, чтобы обеспечить равные или лучшие характеристики (мощность, крутящий момент, переходный режим) и выбросы новейшего дизельного топлива с двухтопливной конструкцией, эта двухтопливная конструкция должна предусматривать прямой впрыск дизельного и газообразного топлива.

Происхождение плохой репутации дизеля

Плохая репутация дизеля и двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в целом является результатом действий Совета по воздушным ресурсам Калифорнии (CARB), а также Агентства по охране окружающей среды США (EPA) (Parker , 2019), с « Diesel-gate » только один шаг.

В те времена водородная экономика была более вероятной моделью будущего для транспорта, лучше, чем любая другая альтернатива, учитывая непостоянство производства энергии ветра и солнца (Crabtree et al., 2004; Muradov and Veziroglu, 2005; Marbán and Valdés- Солис, 2007). Предполагалось, что в транспортных средствах будут использоваться ДВС, работающие на возобновляемом водороде (H ₂ -ICE), со всем, кроме кардинальных изменений, которые требовались в технологии двигателей, но усилия в основном были направлены на хранение и распространение.Примерно в те же дни была популярна идея экономики метанола, когда метанол, полученный с использованием возобновляемого водорода и CO ₂, улавливаемый угольными электростанциями, был прямой заменой традиционного бензинового топлива (Olah, 2004 , 2005). H ₂ -ICE стал историей после того, как CARB рассмотрел BMW Hydrogen 7, первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который был поставлен на рынок, не квалифицировался как автомобиль с нулевым уровнем выбросов (CO ₂). В 2005 году BMW предложила автомобиль Hydrogen 7 как автомобиль с нулевым уровнем выбросов.Горящий водород, в выхлопной трубе был в основном водяной пар и абсолютно не выделялся CO ₂, но Агентство по охране окружающей среды США не согласилось с нулевым уровнем выбросов CO ₂ (Nica, 2016). Агентство по охране окружающей среды США заявило, что у транспортного средства все еще был ДВС, с возможностью того, что масло, используемое для смазки, могло попасть в цилиндр, образуя CO ₂. Тот факт, что общий расход масла составлял ничтожно малые 0,04 л масла на 1000 км, не учитывался. Из-за неофициального обсуждения BMW отказалась от исследования водородных ДВС.Все остальные производители оригинального оборудования впоследствии прекратили свои исследования и разработки.

Что касается негативного отношения CARB и Агентства по охране окружающей среды США к ДВС в целом, в 2011 году BMW предложила в качестве концепт-кара аккумуляторно-электрический i3 с возможностью расширения запаса хода (Ramsbrock et al., 2013; Scott and Burton, 2013). . Расширителем запаса хода был небольшой бензиновый ДВС, приводивший в действие генератор для подзарядки аккумулятора. Внедрение расширителя диапазона позволило увеличить запас хода автомобиля и снизить стоимость, вес и объем аккумуляторной батареи, что является серьезной проблемой для экономики и окружающей среды.Поскольку производство планируется начать только в 2013 году, CARB сразу же поспешил установить правила, предотвращающие оптимизацию этой концепции, выпустив в 2012 году (CARB, 2012) чрезмерно долгое постановление, предписывающее, что расширитель диапазона должен использоваться только для достижения ближайшей подзарядки. точка. В промежутке между другими требованиями CARB запросил у автомобиля с расширителем запаса хода номинальный запас хода на полностью электрической основе не менее 75 миль, диапазон меньше или равный диапазону заряда батареи от вспомогательной силовой установки, и, наконец, чтобы Вспомогательная силовая установка не должна включаться до тех пор, пока не разрядится аккумулятор.В результате всех этих ограничений BMW изо всех сил пыталась сделать расширитель диапазона конкурентоспособным, и в конечном итоге они недавно прекратили производство i3 с расширителем диапазона (Autocar, 2018).

Эти два события помогают объяснить « diesel-gate » 2015 года и последующий « дизель-фобию ». Дизельный двигатель был популярен (для легковых автомобилей) в основном в Европе, и ЕС продвигал дизельные автомобили для решения проблем изменения климата. В то время было ясно, что преждевременный переход к электромобильности мог привести к экономической и экологической катастрофе.Таким образом, концерн Volkswagen стал мишенью скандала « дизельный затвор ». Дизельные ДВС обеспечивали низкие выбросы CO ₂, конкурируя с аккумуляторными электромобилями при анализе жизненного цикла, при этом выделяя меньше, чем предписано, загрязняющих веществ в ходе испытаний, предписанных в то время. Легковые автомобили тестировались на соответствие правилам выбросов в течение заданного цикла, в лаборатории, в повторяющихся условиях с правильным оборудованием. Международный совет по чистому транспорту (ICCT) организовал случайное вождение по дороге на различных дизельных транспортных средствах и измерения загрязняющих веществ с помощью PEM.Они обнаружили, что транспортные средства, оптимизированные для производства низкого удельного (на км) CO ₂ и выбросов загрязняющих веществ в определенных условиях, не могли обеспечить такие же удельные выбросы при всех других условиях, как это было логично. EPA выпустило уведомление о нарушении в отношении Volkswagen, что привело к огромному штрафу в следующих судебных исках. « Diesel-gate » обошлась VW более чем в 29 миллиардов долларов в виде штрафов, компенсаций и обратных закупок, в основном в США (физ.орг, 2018). Часть миллиарда долларов Volkswagen была направлена на поддержку мобильности аккумуляторных электромобилей, финансирование инфраструктуры подзарядки электромобилей в Соединенных Штатах отдельными поставщиками (O’Boyle, 2018). Затем « Diesel-gate » использовался для определения конца мобильности на базе ICE (Raftery, 2018; Taylor, 2018).

Предполагаемый избыточный выброс NOx транспортными средствами, оснащенными дизельными ДВС CIDI, которые начинались с « дизельный затвор », по-прежнему популярен, хотя и не соответствует действительности (Chossière et al., 2018) утверждает, что дизельные автомобили вызвали в 2015 году 2700 преждевременных смертей только в Европе из-за их выбросов NOx « превышение ». Эта работа не является объективной при анализе выбросов дизельного двигателя. Неверно утверждать, что дизельные автомобили в ЕС выбрасывают на дороге гораздо больше NOx, чем нормативные ограничения. Как было написано ранее, правила выбросов регулируют выбросы загрязняющих веществ в конкретных условиях лабораторных испытаний, а не во всех других возможных условиях.Неразумно ожидать определенной экономии топлива и выбросов регулируемых загрязнителей и углекислого газа, которые не зависят от конкретного испытания. Чтобы иметь выбросы «, превышение », сначала необходимо установить предел для конкретного применения, а затем мера « превышение » при определенных условиях. Утверждение о преждевременной смертности, вызванной избыточными выбросами NOx от дизельных транспортных средств, основано на завышенной разнице выбросов NOx, предполагая, что выбросы намного хуже, чем фактические, и сравнивая этот выброс с невероятной эталонной ситуацией, близкой к нулю.Требование также основано на завышении количества смертей в этой разностной эмиссии. Эти два предположения не подтверждаются проверенными данными.

Поскольку более современные дизельные автомобили заменили еще больше загрязняющих окружающую среду автомобилей, единственное возможное объективное утверждение, которое можно сделать о выбросах старых и новых дизельных автомобилей в Европе, основанное на неоспоримых доказательствах, основано только на правилах рассмотрения жалоб на выбросы время их регистрации. Поскольку правила выбросов стали все более ограничительными, хотя и подтверждено только лабораторными сертификационными испытаниями, как показано в Таблице 1, неверно предполагать, что дизельные ДВС CIDI выбрасывают больше NOx, чем раньше.В то время как дизельные пассажирские автомобили, соответствующие требованиям Euro 6, должны были выделять менее 0,08 г / км NOx при выполнении лабораторных испытаний NEDC, дизельные автомобили, соответствующие стандартам Euro 5–3, в противном случае могли выделять 0,18, 0,25 и 0,50 г / км на тот же тест, и дизельные автомобили, соответствующие стандартам Euro 1 и 2, должны были подтвердить только пороговые значения выбросов 0,7-0,9 и 0,97 г / км в одном и том же тесте. Нет никаких измерений, подтверждающих, что старые дизельные автомобили, которые соответствовали предыдущим правилам Евро, были более экологически чистыми по всем критериям загрязнения, включая NOx, во время реального вождения, чем новейшие дизельные автомобили.Кроме того, характеристики выбросов обычно ухудшаются с возрастом, а отсутствие технического обслуживания может еще больше усугубить ситуацию. Это делает заявление Chossière et al. (2018) непоследовательно.

Таблица 1 . Нормы выбросов Евросоюза для легковых автомобилей (категория M) положительного (бензин) и компрессионного (дизельного) исполнения.

Преимущества и недостатки экономичного двигателя CIDI

Основным преимуществом сжигания обедненной смеси, CIDI ICE, является эффективность преобразования топлива, которая намного выше, чем у стехиометрических, SI ICE, как при полной нагрузке, так и, более того, при частичной нагрузке (Heywood, 1988; Zhao, 2009; Mollenhauer and Чёке, 2010).В то время как у легковых автомобилей с обедненной топливной смесью CIDI ICE на дизельном топливе пиковая эффективность преобразования топлива составляет около 45%, пиковая эффективность легковых автомобилей со стехиометрическими двигателями SI ICE, работающими на бензине, составляет всего около 35%. Уменьшение нагрузки за счет количества впрыскиваемого топлива, эффективности преобразования топлива при сжигании обедненной смеси, CIDI ICE является высоким в большей части диапазона нагрузок. И наоборот, при уменьшении нагрузки, дросселируя впуск, эффективность преобразования топлива стехиометрического, SI ICE резко ухудшается при уменьшении нагрузки.Это дает возможность легковым автомобилям, оснащенным системой сжигания обедненной смеси CIDI ICE, потреблять гораздо меньше топлива и, следовательно, выделять гораздо меньше CO ₂ во время ездовых циклов (Schipper et al., 2002; Zervas et al., 2006; Johnson , 2009; Zhao, 2009; Mollenhauer, Tschöke, 2010; Boretti, 2017, 2018; Boretti, Lappas, 2019).

Бедное сжигание после обработки в целом (дизельные ДВС CIDI изначально работают на обедненной смеси, за исключением случаев экстремального использования рециркуляции выхлопных газов, EGR), однако, намного менее эффективно, чем стехиометрическое после обработки преобразователями TWC бензиновых ДВС SI (Lloyd and Cackette, 2001; Burtscher, 2005; Maricq, 2007).Следовательно, выбросы регулируемых загрязняющих веществ, в частности NOx, в течение рабочих циклов, которые в значительной степени отклоняются от сертификационных циклов, являются намного более продолжительными и требуют, чтобы двигатель работал в значительной степени полностью прогретым, намного больше в ДВС, работающем на обедненной смеси, чем стехиометрические ДВС. Кроме того, двигатели CIDI ICE, работающие на обедненной смеси, содержат твердые частицы, что является обычным недостатком, даже в меньшей степени, двигателей с прямым впрыском, включая SI DI ICE. ТЧ возникают, когда закачиваемая жидкость, еще жидкая, взаимодействует с пламенем, образуя сажу.Сажа образуется в богатых топливом областях камеры сгорания (Hiroyasu and Kadota, 1976; Smith, 1981; Neeft et al., 1997). Постное сжигание, CIDI ICE, таким образом, нуждаются в ловушках для частиц (Neeft et al., 1996; Saracco et al., 2000; Ambrogio et al., 2001; Mohr et al., 2006). Однако это также есть возможность, поскольку циркуляция в областях с фоновыми частицами может обеспечить лучшее качество воздуха в выхлопной трубе, чем во впускной. Кроме того, двигатели CIDI ICE, работающие на обедненной смеси, являются более дорогими, обычно с турбонаддувом.Двухтопливный режим работы с LPG, CNG или LNG не имеет никаких недостатков с точки зрения регулируемых загрязняющих веществ или CO ₂, а дает только преимущества.

Эффективность преобразования топлива

Без нацеливания на рекуперацию отработанного тепла (WHR) дизельные двигатели CIDI ICE доказали свою способность достигать максимальной эффективности преобразования топлива около 50%, обеспечивая при этом чрезвычайно высокое среднее эффективное давление при торможении в гонках на выносливость (Boretti and Ordys, 2018). Благодаря высокому давлению, высокой степени распыления, высокой скорости потока и быстродействию форсунок, несколько стратегий впрыска позволяют контролировать процессы сгорания, происходящие в объеме камеры сгорания, для наилучшего компромисса между работой давления, повышением давления и пиковое давление.

В то время как системы рекуперации отработанного тепла (WHR), безусловно, могут улучшить стационарную эффективность преобразования топлива в дизельных двигателях (Teng et al., 2007, 2011; Teng and Regner, 2009; Park et al., 2011; Wang et al., 2014; Yu et al., 2016; Shi et al., 2018), переходные процессы при холодном пуске являются ахилловой пятой традиционных WHR. Кроме того, WHR увеличивают вес, тепловую инерцию, проблемы с упаковкой и сложность. Инновационные концепции для WHR, использующие контур охлаждающей жидкости в качестве подогревателя модифицированного «турбокомпрессора » (Freymann et al., 2008, 2012) без необходимости использования двойного контура, требуют значительных усилий в области исследований и разработок.

Результаты, достигнутые Audi в гонках на выносливость (Audi, 2014) менее чем за десятилетие разработки, очень важны. С 2006 по 2008 год Audi использовала двигатель V12 TDI в Audi R10 TDI. Двигатель объемом 5,5 л развивал крутящий момент 1100 Нм. На номинальной скорости очень тихий твин-турбо выдавал около 480 кВт. В 2009 и 2010 годах Audi перешла на V10 TDI в Audi R15 TDI. Он был короче и легче двенадцатицилиндрового.Рабочий объем 5,5 л был распределен на два цилиндра меньше. Двигатель имел примерно 440 кВт и крутящий момент более 1050 Нм. Верхний BMEP превышал 24 бара. Затем, с 2011 по 2013 год, Audi перешла на V6 TDI в Audi R18 TDI, R18 ultra и R18 e-Tron Quattro. Уменьшение объема двигателя позволило довести рабочий объем двигателя до 3,7 л. Легкий и компактный двигатель V6 TDI выдавал более 397 кВт и крутящий момент более 900 Нм. Система Common Rail создавала давление до 2600 бар. Верхний BMEP превышал 30 бар.

Когда основное внимание уделялось экономии топлива, в 2014 году двигатель V6 TDI в Audi R18 e-Tron Quattro был оснащен модернизированным двигателем V6 TDI с рабочим объемом 4,0 л. Максимальная мощность составляла 395 кВт, а максимальный крутящий момент — более 800 Нм. Давление закачки составило более 2800 бар. Расход топлива снизился более чем на 25% по сравнению с 3,7-литровым двигателем. Последняя (2016 г.) выходная мощность 4-литрового двигателя составляла 410 кВт, что соответствовало 870 Нм крутящего момента при максимальной скорости 4500 об / мин.Это преобразовалось в BMEP 27,3 бар в рабочей точке максимальной скорости / максимальной мощности. Последние двигатели имели ограниченный расход топлива, так что для системы рекуперации энергии 6 МДж (ERS) для торможения максимальный расход топлива составлял 71,4 кг / ч. Для дизельного топлива с низшей теплотворной способностью (НТС) 43,4 МДж / кг мощность потока топлива составила 860,8 кВт. Таким образом, максимальная мощность была получена при пиковом КПД торможения η = 0,475, что намного больше, чем максимальный КПД многих серийных высокоскоростных дизельных двигателей, которые могут работать, вплоть до максимального КПД η = 0.45 при более низких оборотах двигателя.

Из расчетов максимальный крутящий момент, а также максимальная эффективность торможения были получены при скоростях <4500 об / мин, что является технологическим пределом диффузионного горения (Boretti and Ordys, 2018). Из-за постоянного времени, необходимого для испарения топлива и смешивания с воздухом, фаза диффузионного сгорания имеет продолжительность в градусах угла поворота коленчатого вала, которая увеличивается с частотой вращения двигателя. Таким образом, на скоростях выше 4500 об / мин продолжительность фазы сгорания обычно становится чрезмерной, и гораздо лучшая мощность достигается на более низких скоростях.Максимальный крутящий момент, скорее всего, превышал 916 Нм, что соответствует BMEP 29 бар. Пиковая эффективность преобразования топлива с большой вероятностью приближалась к η = 0,50. Дальнейшие разработки в области гонок были в пределах легкой досягаемости, в то время как деятельность была остановлена после « diesel-gate ». Более высокое давление впрыска и более совершенный турбонаддув, такой как современный F1 e-turbo или супер турбонаддув (Boretti and Castelletto, 2018; Boretti and Ordys, 2018), могли бы быть полезны для обычных серийных дизельных двигателей для легковых автомобилей.

Лабораторные испытания выбросов

Прошлая сертификация выбросов, которая проводилась производителями оригинального оборудования (OEM) и не подвергалась независимым испытаниям, была связана с неточностями в тестах и несоответствием цикла сертификации (Boretti, 2017; Boretti and Lappas, 2019). Короткий, сильно стилизованный новый европейский ездовой цикл (NEDC) был чрезвычайно далек от реальных условий вождения, с которыми сталкиваются европейские пассажиры. Поскольку более двух десятилетий OEM-производители были вынуждены сосредоточить свои RandD на производстве двигателей, соответствующих требованиям и экономичных в течение этого цикла, из-за ухудшения состояния из-за холодного запуска, другие возможные применения не регулировались и оставались на усмотрение производителя.Неточности (и осторожность) в способе проведения испытаний привели к множеству несоответствий, начиная с большого разброса выбросов углекислого газа (CO ₂) при потреблении теоретически одного и того же литра топлива (Boretti and Lappas, 2019). Новый согласованный во всем мире цикл испытаний легких транспортных средств (WLTC), который недавно заменил NEDC из-за « дизельный затвор » (Chossière et al., 2018), лучше, поскольку он немного длиннее. Тем не менее, это по-прежнему связано с условиями вождения, отличными от тех, которые используются в часы пик в густонаселенных районах (Boretti and Lappas, 2019).

С исторической точки зрения, правила выбросов из года в год ужесточаются и ужесточаются, но заявлено, что они измеряются только в ходе предписанных лабораторных испытаний. В таблице 1 представлены нормы выбросов Европейского Союза (ЕС) для легковых автомобилей (категория M) с принудительным (бензин) и компрессионным (дизель) воспламенением. Несгоревшие углеводороды (HC) + NOx были предписаны для бензина и дизельного топлива только стандартами Euro 1 и 2. Выбросы были проверены через NEDC с использованием лабораторной процедуры динамометрического стенда.На протяжении многих лет от OEM-производителя требовалось производить автомобили, выбрасывающие меньше, чем регулируемый загрязнитель, в течение определенного цикла сертификации во время лабораторных испытаний. Реальное вождение было нематериальным понятием, не переведенным ни в одно конкретное законодательное требование. Снижение предельных значений выбросов NOx и PM в стандартах Euro 5 и 6 привело к резкому увеличению затрат на последующую обработку и к увеличению, а не снижению расхода топлива, иногда с проблемами управляемости.Еще раз важно понимать компромисс между экономией топлива и выбросами загрязняющих веществ и понимать, что чрезмерные запросы по одному критерию могут привести к невозможности соответствовать другим критериям.

Выбросы от вождения в реальном мире

Только недавно Европейский Союз (ЕС) ввел тесты на выбросы выхлопных газов в реальных условиях движения (RDE). Выбросы от дорожных транспортных средств теперь измеряются с помощью портативных анализаторов выбросов (PEM). Тест RDE должен длиться 90–120 минут и включать один городской (<60 км / ч), один сельский (60–90 км / ч) и один автомагистральный (> 90 км / ч) сегмент равного веса, покрывающий расстояние. не менее 16 км.Затем в пределах выбросов RDE используются коэффициенты соответствия, которые относятся к лабораторным испытаниям на динамометрическом стенде. Что касается NOx, коэффициент соответствия составляет 2,1 с сентября 2017 года для новых моделей и с сентября 2019 года для всех новых автомобилей. Другие факторы соответствия еще предстоит определить. Хотя тест RDE по-прежнему не является репрезентативным для реального вождения в густонаселенных районах, он неточный, субъективный, невоспроизводимый и еще не определяющий (Boretti and Lappas, 2019), это, безусловно, шаг вперед.

Реальные данные по австралийским выбросам от вождения транспортных средств, выпущенных до введения новых правил, предложены ABMARC (ABMARC, 2017). В отчете, подготовленном для Австралийской автомобильной ассоциации, представлены результаты испытаний на выбросы и расход топлива 30 различных легковых и легких коммерческих автомобилей, измеренные с помощью PEMS на австралийских дорогах. Большинство автомобилей соответствовали стандартам Евро 4, 5 и 6, а один из них соответствовал стандартам Евро 2. Реальный расход топлива протестированных автомобилей по сравнению с результатами цикла сертификации был в среднем на 23% выше, на 21% выше для автомобилей с дизельным двигателем, с 4% ниже до 59% выше и на 24% выше для автомобилей с бензиновым двигателем, начиная с 3% ниже до 55% выше.У одного транспортного средства, работающего на сжиженном нефтяном газе, реальный расход топлива на 27% выше, чем результат цикла сертификации. У одного гибридного автомобиля с подзарядкой от сети реальный расход топлива на 166% выше, чем результат цикла сертификации с полным состоянием заряда, и на 337% выше при испытании с низким уровнем заряда. Данные о расходе топлива для автомобилей с дизельными сажевыми фильтрами включают поправочный коэффициент для учета регенерации фильтра.

Таким образом, расхождения между лабораторными испытаниями и реальным вождением были разными не только для автомобилей, оснащенных дизельными ДВС CIDI, но также и для автомобилей с бензиновыми ДВС SI, а также с традиционными и гибридными силовыми агрегатами.Однако основным отличием были выбросы NOx дизельных двигателей CIDI. В последних правилах ЕВРО автомобили должны соответствовать все более строгим стандартам выбросов регулируемых загрязняющих веществ, а также сокращать выбросы CO ₂. Поскольку эти требования противоречили друг другу и их трудно было удовлетворить, несоответствие между реальным расходом топлива и результатами цикла сертификации увеличивается с увеличением стандарта. Автомобили, соответствующие стандарту Euro 6, имеют наибольшее расхождение между реальными результатами и результатами цикла сертификации.

Что касается выбросов, то у 13 транспортных средств превышены удельные выбросы NOx, предписанные для цикла сертификации. Из этих 13 автомобилей 11 были дизельными. Только 1 из 12 автомобилей с дизельным двигателем произвел выброс NOx в пределах цикла сертификации. Пять автомобилей с бензиновым двигателем превысили лимит выбросов CO, установленный в сертификационном цикле. Только 1 автомобиль с дизельным двигателем превысил лимит PM цикла сертификации. В среднем выбросы NOx и PM у автомобилей с дизельным двигателем были в 24 и 26 раз выше, чем у автомобилей с бензиновым двигателем, а выбросы CO у автомобилей с дизельным двигателем были в 10 раз ниже, чем у автомобилей с бензиновым двигателем.Транспортные средства с дизельным двигателем превысили предел NOx сертификационного цикла на 370%, а автомобили с бензиновым двигателем выбросили 43% от предельного значения NOx сертификационного цикла. Автомобили с бензиновым двигателем выбрасывают 95% предельного количества CO, установленного в сертификационном цикле. Автомобили с дизельным двигателем выбрасывают 20% от предельного количества CO, установленного в сертификационном цикле. Что касается ТЧ, то выбросы дизельных автомобилей составили 43% от предельного количества ТЧ сертификационного цикла, а от автомобилей с прямым впрыском 2-х бензинового бензина (GDI) выбрасывается 26% от предельного количества ТЧ сертификационного цикла.Что касается выбросов NOx от двигателей с обедненным сжиганием ХИ, результаты измерений были лучше, чем заявленные во время « дизельный затвор » или заявленные в таких работах, как (Chossière et al., 2018).

Новые правила были введены после « дизельный затвор », а дизельные двигатели CIDI были улучшены. Европейские реальные данные о выбросах транспортных средств после введения новых правил представлены ACEA (2018a). В ходе правильно проведенной экспериментальной кампании, в повторяемых условиях, с соответствующим оборудованием и с применением научного метода, Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) недавно показала, что все 270 протестированных автомобилей с дизельным двигателем были ниже пределов выбросов, установленных недавно. тесты по вождению в реальных условиях (RDE), как общие, так и городские.Ни один из транспортных средств не превышал установленный в настоящее время удельный выброс NOx в 165 мг / км (ACEA, 2018a), рис. 1. Подробные результаты утверждения типа для 270 типов дизельных транспортных средств, совместимых с RDE, доступны в ACEA (2018b). . Результаты RDE для отдельных автомобилей можно найти на сайте (ACEA, 2018c).

Новые данные, опубликованные ACEA, недвусмысленно свидетельствуют о том, что дизельные автомобили последнего поколения выделяют низкие выбросы загрязняющих веществ на дорогах и являются экономичными. Испытания проводились в реальных условиях вождения водителями различных национальных органов по официальному утверждению типа.270 новых типов дизельных автомобилей, сертифицированных по последнему стандарту Euro 6d-TEMP, были представлены на европейском рынке в течение предыдущего года. Все эти дизельные автомобили показали очень хорошие результаты ниже порогового значения NOx теста RDE, которое теперь применяется ко всем новым типам автомобилей с сентября 2017 года. Большинство этих автомобилей имеют выбросы NOx значительно ниже более строгого порога, который будет обязательным с января 2020 года. test гарантирует, что уровни выбросов загрязняющих веществ, измеренные во время новых лабораторных испытаний WLTP, подтверждаются на дороге.Каждый протестированный автомобиль представляет собой « семейство » похожих автомобилей различных вариантов. Эта деятельность доказывает, что дизельные автомобили, доступные сейчас на рынке, имеют низкий уровень выбросов в любом приемлемом состоянии. Немецкий автомобильный клуб (ADAC) недавно подсчитал, что на 30 октября 2018 года было доступно 1206 различных автомобилей, совместимых с RDE, как с бензиновым, так и с дизельным двигателем (ADAC, 2018a). Следовательно, дизельные ДВС CIDI не заслуживают плохой репутации, которую они получили из-за «дизельного затвора », что является скорее политическим, чем технологическим вопросом.

Современные дизельные автомобили, поддерживаемые политикой обновления парка и в сочетании с альтернативными силовыми агрегатами, могут сыграть важную роль в содействии городам в достижении целей по качеству воздуха при одновременном повышении топливной эффективности и сокращении выбросов CO ₂ в краткосрочной и среднесрочной перспективе . Недавние дорожные испытания, проведенные ADAC (2018b), показали, что новейшие автомобили с дизельным двигателем выбрасывают в среднем на 85% меньше NOx, чем автомобили стандарта Евро 5, а самые эффективные дизельные автомобили стандарта Евро 6, соответствующие требованиям RDE, выбрасывают на 95–99% меньше NOx по сравнению с автомобилями Euro 5.Каждый протестированный автомобиль выделяет меньше лимитов для каждого регулируемого загрязнителя. Эти автомобили также обеспечивают исключительную экономию топлива. Кроме того, существует возможность производить еще меньше CO ₂ и менее регулируемых загрязнителей, переходя на двухтопливное дизельное топливо — СПГ, КПГ или СНГ.

PM Преимущества дизельных автомобилей

Дизельные двигатели не являются мишенью из-за того, что транспортный сектор вносит свой вклад в общее качество воздуха. Однако, поскольку качество воздуха во многих частях мира оставляет желать лучшего, а дизельные фильтры твердых частиц могут помочь улучшить качество воздуха, аргумент PM может фактически быть использован в пользу мобильности на основе дизельного топлива, а также против альтернатив, таких как электрические. мобильность.Хотя неверно утверждать, что более современные автомобили с дизельным двигателем выделяют « избыток » NOx и ухудшают качество воздуха, более современные автомобили с дизельным двигателем способствуют очистке воздуха в загрязненных зонах, например, от ТЧ. Из Таблицы 1 видно, что старые дизельные автомобили были произведены в соответствии с гораздо менее строгими правилами PM. Загрязнители воздуха выбрасываются из многих естественных и антропогенных источников, последние включают сжигание ископаемого топлива в электроэнергетике, промышленности, домашних хозяйствах, транспорте, промышленных процессах, использовании растворителей, сельском хозяйстве и переработке отходов.Следовательно, наличие транспортных средств с выбросами ТЧ из выхлопной трубы потенциально ниже, чем на впуске, — это возможность очистить воздух.

Табачный дым в окружающей среде (ETS) вызывает загрязнение помещений мелкими ТЧ, превышающее допустимые пределы для транспортных средств. Данные, сравнивающие выбросы ТЧ от ETS и автомобиля с дизельным двигателем Euro 3, показывают, что концентрации ТЧ в помещении в 10 раз превышают те, которые выбрасываются из автомобиля с дизельным двигателем Euro 3, работающего на холостом ходу (Invernizzi et al., 2004). Пределы PM были радикально улучшены для Euro 4, 5 и 6, а если быть точным, то в 10 раз.Исследование Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (Martuzzi et al., 2006) показывает значительное воздействие PM ₁₀ на здоровье городского населения 13 крупных итальянских городов, которое, по оценкам, составляет 8220 смертей в год, что связано с концентрациями PM ₁₀ выше 20 мкг / м. Это 9% смертности от всех причин (без учета несчастных случаев) среди населения старше 30 лет. Эти уровни PM ₁₀ не являются результатом использования новейших автомобилей с чистым дизельным двигателем.

Эффективность дизельных сажевых фильтров (DPF) относительно сложна (Fiebig et al., 2014). Новейшие технологии DPF более эффективны для больших размеров, в то время как менее эффективны или даже отрицательны для меньших нанометрических размеров. Мониторинг часто ограничивается PM ₁₀ — частицами диаметром 10 микрометров — или PM _2,5 — частицами диаметром 2,5 микрометра. DPF может улавливать от 30% до более 95% микрометрических ТЧ (Barone et al., 2010). При оптимальном сажевом фильтре выбросы ТЧ могут быть снижены до 0,001 г / км или менее (Fiebig et al., 2014), что в 5 раз меньше, чем в настоящее время 0.005 of Euro 6. Хотя эта мера массы не учитывает загрязнение субмикрометрическими и нанометрическими частицами, в настоящее время нет контроля над этим типом загрязнителя из любого источника.

Если новые автомобили с дизельным двигателем не выбрасывают больше NOx, чем старые автомобили с дизельным двигателем, они, безусловно, выбрасывают гораздо меньше ТЧ и, возможно, при некоторых обстоятельствах способны очищать воздух от ТЧ, произведенных из других источников, которые не являются адекватным направлением деятельности директивных органов. . Случай Гонконга, который не является худшим на Земле, описан в Haas (2017).Помимо местных выбросов из различных источников, в том числе от легковых автомобилей, в Гонконг присутствует значительное количество загрязняющих веществ, привезенных из материкового Китая. Хотя данные о загрязнителях в Китае ограничены, хорошо известно, что Гонконг сталкивается с серьезными проблемами со здоровьем, связанными с загрязнением воздуха, в основном импортируемым с материка. Загрязнение воздуха в Гонконге не так плохо, как в Китае или Индии, где токсичное облако, получившее название « airpocalypse », часто покрывает значительную часть этих стран, но это все еще один хороший пример того, что более современные дизельные автомобили заменяют на дорога старые автомобили оказывают положительное влияние.

Из многих типов аэрозольных частиц, циркулирующих в атмосфере, одним из самых разрушительных являются PM _2,5. Во многих областях Китая и Индии уровни PM _2,5 и PM ₁₀ намного превышают рекомендованные ВОЗ, рис. 2. Руководящие принципы ВОЗ (среднегодовые): PM _2,5 из 10 мкг / м ³ и PM ₁₀ из 20 мкг / м ³. Во всем мире средний уровень загрязнения окружающего воздуха колеблется от <10 до более 100 мкг / м ³ для PM _2.5, и от <10 до более 200 мкг / м ³, для PM ₁₀. Случаи плохого качества воздуха широко распространены не только в Китае и Индии. Однако промышленный центр южного побережья Китая является одним из районов с наиболее высоким уровнем загрязнения, как Пекин и Дели. В то время как Пекинский «аэропокалипсис » подавляется решительными мерами, в основном нацеленными на использование угля, но также ограничивающими движение любого транспортного средства (South China Morning Post, 2018), «аэропокалипсис » Дели достигает нового чрезвычайно высокий, в том числе благодаря « выжиганию стерни, » из окрестностей (Indiatimes, 2018).

Рисунок 2 . Карта PM _2,5 для Азии осенью 2018 года в режиме реального времени. Показаны только области, покрытые станциями. Изображение с Земли Беркли, www.berkeleyearth.org.

Качество воздуха в Гонконге не самое лучшее (Haas, 2017). Уровни загрязняющих веществ превышают стандарты ВОЗ более 15 лет. На пиках они более чем в пять раз превышают допустимые уровни. Выбросы от транспортных средств и судов являются одними из крупнейших местных источников загрязнения.Свою роль играют и электростанции, которые почти полностью зависят от ископаемого топлива, в основном угля. Однако около 60-70% PM поступает из материкового Китая. Этот поток чрезвычайно актуален, особенно зимой, когда импортируемый PM составляет около 77% от общего количества. В последние годы резко возросли масштабы астмы и бронхиальных инфекций. Только в Гонконге было зарегистрировано более 1600 фактов, а не гипотетических, как у Chossière et al. (2018), преждевременная смерть в 2016 году только из-за загрязнения воздуха (Haas, 2017).

В дополнение к улучшенным стандартам топлива и расширению использования электромобилей, значительное распространение последних дизельных транспортных средств, оборудованных уловителями твердых частиц, может еще больше способствовать улучшению качества воздуха в городе, которое по-прежнему не соответствует ни одному руководству ВОЗ.Что касается возможности использовать электромобили, подзаряжаемые электростанциями на горючем топливе, электромобили могут фактически способствовать загрязнению ТЧ. Согласно Hodan and Barnard (2004), самый большой источник PM _2,5 из антропогенных источников — это износ шин и дорожного покрытия. Поскольку электромобили тяжелее и имеют более высокий крутящий момент, чем автомобили на базе ДВС, они производят намного больше PM _2,5. Следовательно, увеличение количества электромобилей сделает Гонконг еще более грязным по отношению к PM, поскольку они производят PM _2.5, и они не могут сжигать ТЧ, произведенные из других источников, например дизельный ДВС CIDI, оснащенный уловителем твердых частиц.

Как показано на Рисунке 1 и в Таблице 1, автомобили, оснащенные новейшими двигателями ХИ, не производят избыточных NOx, а из Рисунков 2, 3 видно, что во многих регионах мира концентрация ТЧ в воздухе намного выше, чем можно найти. в выхлопной трубе автомобилей, оснащенных новейшими дизельными двигателями CIDI, таблица 1 и NO ₂ концентрации также довольно велики. Двухтопливный режим работы на СПГ, КПГ или СНГ с неизменным в остальном транспортным средством, в котором установлен сажевый фильтр, может еще больше способствовать очистке окружающего воздуха от твердых частиц.

Рисунок 3 . Среднемесячные концентрации для Китая в январе 2015 г.: PM _2,5, вверху, и NO ₂, внизу. Изображения с Земли Беркли, www.berkeleyearth.org.

Преимущества двухтопливного дизельного топлива — СПГ / СНГ / КПГ

Современные технологии

Diesel-LNG (Goudie et al., 2004; Osorio-Tejada et al., 2015; Laughlin and Burnham, 2016), дизельное топливо-CNG (Maji et al., 2008; Shah et al., 2011; Ryu, 2013) или дизельное топливо-СНГ (Jian et al., 2001; Ashok et al., 2015) двигатели обеспечивают, например, эффективность преобразования дизельного топлива и удельную мощность, улучшая при этом выбросы как регулируемых загрязняющих веществ (PM, NOx), так и CO ₂. СПГ может использоваться для большегрузных автомобилей благодаря криогенному хранению. LPG (и CNG) может быть предпочтительнее в легковых и легких транспортных средствах.

Дизельные двигатели по-прежнему выделяют значительное количество углекислого газа (CO ₂) и выбросы твердых частиц (ТЧ) из двигателя из-за диффузионного сгорания тяжелых углеводородов, высокого отношения C / H и жидкого дизельного топлива.Выбросы оксидов азота (NOx) из двигателя также являются неотъемлемой частью процесса сжигания обедненной смеси в избыточном воздухе (Heywood, 1988). Как PM, так и NOx могут быть уменьшены посредством дополнительной обработки, хотя стратегии сжигания дизельного топлива часто определяются для наилучшего компромисса между NOx и PM.

Использование газообразного топлива с пониженным содержанием углерода, такого как природный газ, который в основном представляет собой метан CH ₄, в жидкой форме, как СПГ, или в газовой форме, как СПГ, или сжиженный нефтяной газ (СНГ), в основном пропан C ₃ H ₈, имеет интуитивно понятные основные преимущества в отношении выбросов CO ₂ по сравнению сдизельное топливо переменного состава, но примерно C _13,5 H _23,6. Поскольку испарение намного проще, существуют также преимущества для выбросов ТЧ из двигателя и, следовательно, косвенно также для выбросов NOx из двигателя по сравнению с дизельным топливом (Kathuria, 2004; Chelani and Devotta, 2007; Yeh, 2007; Engerer and Horn, 2010; Lin et al., 2010; Kumar et al., 2011).

СПГ, КПГ и СНГ имеют меньшее соотношение углерода и водорода. Следовательно, гораздо меньше CO ₂ выбрасывается для получения такой же мощности с примерно такой же эффективностью преобразования топлива.CNG — это нагнетаемый газ. СПГ также является газом в нормальных условиях. LPG в нормальных условиях жидкий, но испаряется намного быстрее, чем дизельное топливо. Это практически сводит к нулю выбросы твердых частиц (кроме выбросов пилотного дизельного топлива). Поскольку СПГ, КПГ и СНГ представляют собой высокооктановое топливо с низким цетановым числом, их трудно использовать отдельно в двигателе с воспламенением от сжатия. Проблема решена при работе на двух видах топлива (westport.com, 2019a, b). Воспламенение вызывает небольшое количество дизельного топлива. СПГ, КПГ или СНГ, впрыснутые до или после зажигания впрыска дизельного топлива, могут затем сгореть в смеси с предварительным смешиванием или диффузией.Первая фаза сгорания вызывает быстрое повышение давления. Скорость сгорания второй фазы определяется скоростью впрыска СПГ, КПГ или СНГ и предназначена для поддержания давления во время первой части такта расширения.

Одной из основных проблем, связанных с использованием СПГ или КПГ, является удельный объем топлива, поскольку плотность газа в нормальных условиях низкая. Это создает проблемы для системы впрыска, которой требуются форсунки с гораздо большей площадью поперечного сечения дизельного топлива, и значительно затрудняет быстрое срабатывание и возможности многократного впрыска, характерные для новейших дизельных форсунок.Это также проблема для хранения, поскольку объем топлива, необходимый для данного количества энергии на борту транспортного средства, намного больше, чем у дизельного топлива. СПГ имеет лучшую объемную плотность, но для поддержания низкой температуры требуется криогенная система. КПГ имеет меньшую объемную плотность и дополнительно требует резервуаров под давлением.

Система Westport HPDI для дизельного топлива и КПГ / СПГ — это технология, хорошо зарекомендовавшая себя десятилетиями (Li et al., 1999; westport.com, 2015). Вначале HPDI представлял собой простой основной впрыск природного газа после пилотного / предварительного впрыска дизельного топлива.В последнее время HPDI развивается в сторону более сложных стратегий, регулирующих предварительно смешанное и диффузионное сжигание природного газа, как было предложено Боретти (2013).

Традиционный HPDI в тяжелых ДВС позволяет ДВС, работающему на природном газе, сохранять рабочие характеристики, аналогичные характеристикам дизеля, при этом большая часть энергии обеспечивается за счет природного газа. Небольшой пилотный впрыск дизельного топлива (5–10% энергии топлива) используется для зажигания непосредственно впрыскиваемой газовой струи. Природный газ горит в режиме диффузионного горения с контролируемым смешением (Li et al., 1999; westport.com, 2015).

Технологии будущего

В нескольких работах описаны тенденции развития технологии HPDI. McTaggart-Cowan et al. (2015) отчет о двухтопливных форсунках 600 бар для СПГ. Событие сгорания СПГ ограничено давлением впрыска, которое определяет скорость смешения и сгорания. Значительное повышение эффективности и снижение PM достигаются при высоких нагрузках, и особенно на высоких скоростях, за счет увеличения давления впрыска с традиционных 300 бар до последних 600 бар.Скорость горения ограничена. McTaggart-Cowan et al. (2015) сообщают о выгодах эффективности от более высоких давлений около 3%, добавленных к сокращению выбросов твердых частиц на 40–60%.

Различные формы сопла были рассмотрены Mabson et al. (2016). Инжектор « сопла с парными отверстиями » был разработан для уменьшения образования твердых частиц за счет увеличения уноса воздуха из-за взаимодействия струи. Выбросы CO и PM были наоборот в 3–10 раз выше при использовании сопел с парными отверстиями. Сопло с парными отверстиями давало более крупные агрегаты сажи и большее количество частиц.

Mumford et al. сообщают об улучшениях Westport HPDI 2.0 (Mumford et al., 2017). HPDI 2.0 обеспечивает лучшие характеристики и уровень выбросов по сравнению с HPDI первого поколения, а также только с базовым дизельным двигателем. Мамфорд и др. (2017) также обсуждают потенциал и проблемы более высокого давления нагнетания.

Стратегии сжигания с контролируемой диффузией и с частичным предварительным смешиванием рассматриваются Florea et al. (2016) с помощью Westport HPDI. Сгорание с частичным предварительным смешиванием, называемое DI ₂, является многообещающим, повышая эффективность двигателя более чем на 2 пункта по сравнению со стратегией сгорания с контролируемой диффузией.Модуляция двух фаз горения, потенциально более полезная, в работе не исследуется.

Режим горения DI ₂ также исследован в Neely et al. (2017). Природный газ впрыскивается во время такта сжатия перед зажиганием впрыска дизельного топлива. Показано, что такое сгорание природного газа с частичной предварительной смесью улучшает как термическую, так и эффективность сгорания по сравнению с традиционным режимом двухтопливного сгорания с фумигацией. Сгорание природного газа с частичной предварительной смесью также обеспечивает повышение теплового КПД по сравнению с сжиганием с регулируемой диффузией по базовой линии, когда впрыск природного газа происходит после впрыска дизельного зажигания.

Влияние стратегий впрыска на выбросы и характеристики двигателя HPDI изучено Faghani et al. (2017а, б). Они исследуют влияние позднего дополнительного впрыска (LPI), а также сгорания с небольшим предварительным смешиванием (SPC) на выбросы и характеристики двигателя. При использовании SPC впрыск дизельного топлива задерживается. Работа SPC при высокой нагрузке снижает PM более чем на 90% с улучшением топливной эффективности на 2% при почти таком же уровне NOx. Однако SPC имеет большие колебания от цикла к циклу и чрезмерную скорость нарастания давления.ТЧ не увеличивается для SPC с более высоким уровнем рециркуляции отработавших газов, более высоким глобальным коэффициентом эквивалентности на основе кислорода (EQR) или более высокой контрольной массой, что обычно увеличивает количество ТЧ при сгорании HPDI с регулируемым смешиванием. LPI, последующий впрыск 10–25% от общего количества топлива, происходящий после основного сгорания, приводит к значительному сокращению выбросов твердых частиц с незначительным влиянием на другие выбросы и характеристики двигателя. Основное сокращение PM от LPI связано с уменьшением количества топлива при первом впрыске. Вторая закачка вносит незначительный чистый вклад в общее количество ТЧ.

Двухтопливный инжектор дизель-СПГ Westport HPDI дает отличные результаты. Однако у этого подхода есть фундаментальный недостаток. Он не обладает такими же характеристиками, как дизельные форсунки последнего поколения, как по скорости потока, так и по скорости срабатывания и распылению дизельного топлива. Таким образом, может быть предпочтительным соединение с одним дизельным инжектором последнего поколения со специальным инжектором для второго топлива, чтобы обеспечить лучшие характеристики впрыска как для дизельного, так и для второго топлива.Более высокое давление впрыска и более быстрое срабатывание являются движущими силами улучшенных режимов сгорания.

Двухтопливные дизель-водородные ДВС CIDI с возможностью установки двух прямых форсунок на цилиндр были исследованы, например, в (Boretti, 2011b, c). Один инжектор использовался для дизельного топлива, а другой — для водорода. Смоделированный дизельный двигатель, преобразованный в двухтопливный дизель-водородный двигатель после этого подхода, показал КПД при полной нагрузке до 40–45% и снижение потерь в КПД, снижая нагрузку, работающую немного лучше, чем базовый дизель в каждой рабочей точке.Хотя использование двух форсунок на цилиндр не представляет проблемы для новых двигателей, сложно установить две форсунки при модернизации существующих дизельных двигателей. Специальные форсунки прямого впрыска для СПГ, СНГ или КПГ требуют дальнейшего развития для конкретного применения.

Использование двух специализированных форсунок, а не одной двухтопливной форсунки с более высоким давлением впрыска, более быстрым срабатыванием и полной независимостью от впрыска отдельных видов топлива, обеспечивает большую гибкость в формировании впрыска.Двухтопливный режим обычно характеризуется предварительным / предварительным впрыском дизельного топлива, за которым следует основной второй впрыск топлива. Предпочтительно, чтобы второе топливо не впрыскивалось полностью после зажигания впрыска дизельного топлива. Его можно впрыскивать до или одновременно с дизельным топливом или после дизельного топлива, причем не только за один впрыск, но и за несколько впрысков. Таким образом, второе топливо может гореть частично предварительно смешанным и частично диффузионным.

Возможны разные режимы горения. « Controlled » HCCI — один из таких режимов.В управляемом HCCI второе топливо впрыскивается первым, и воспламенение дизельного топлива происходит до ожидаемого начала самовоспламенения HCCI (Boretti, 2011a, b). HCCI не имеет преимуществ с точки зрения эффективности преобразования топлива по сравнению с объемным сгоранием в центре камеры, окруженной воздушной подушкой. Однородное горение всегда страдает большими потерями тепла на стенках и неполным сгоранием на гашение пламени. HCCI также не создает пикового давления во время такта расширения, обеспечивая пиковое давление точно в верхней мертвой точке.Однако HCCI может иметь преимущества для выбросов из двигателя, поскольку это чрезвычайно низкотемпературный процесс, и это событие сгорания намного ближе к теоретически лучшему изохорному сгоранию из анализов цикла давления.

Наиболее интересные режимы — это предварительное смешение, диффузия или модулированное предварительное смешение и диффузия в центре камеры. При предварительно смешанном, но стратифицированном сгорании второе топливо впрыскивается в центр камеры и сжигается за счет впрыска дизельного топлива до однородного заполнения всей камеры.При диффузионном сгорании второе топливо впрыскивается в центр камеры после того, как воспламенение впрыска дизельного топлива создает подходящие условия для того, чтобы следующее сгорание происходило под контролем диффузии, и там оно сгорает. Существует возможность для предварительного впрыска второго топлива, а также для современного или последующего впрыска второго топлива в отношении пилотного / предварительного впрыска дизельного топлива, которые должны быть тщательно сформированы для обеспечения наилучшей эффективности преобразования топлива. в пределах ограничений по выбросам из двигателя, скорости нарастания давления и пиковому давлению.

Альтернатива электрической мобильности все еще преждевременна

Экологичность и экономичность дизельной мобильности не признается многими странами, которые иначе задумывались о преждевременном переходе к электрической мобильности, не решив сначала многие проблемы электромобилей, т. Е. Высокую экономичность и экономичность. экологические затраты на строительство, эксплуатацию и утилизацию автомобилей, ограниченные характеристики этих тяжелых транспортных средств из-за все еще неадекватных технологий аккумуляторов, отсутствие инфраструктуры для подзарядки только за счет возобновляемых источников энергии.

Номинально для решения проблемы глобального потепления, а не загрязнения воздуха, Великобритания, Франция и Китай обсудили прекращение мобильности на базе ДВС к 2040 году. Однако данные МЭА (IEA, 2018) показывают, что производство геотермальной электроэнергии, Солнце, ветер, приливы, волны и океан по-прежнему составляли около 1% от общего количества в 2015 году, при этом общее предложение первичной энергии (ОППЭ) значительно превышает производство электроэнергии. Поскольку доля солнечной и ветровой энергии в TPES все еще невелика, нет никакого смысла предлагать только электромобили, даже если забыть о других ключевых моментах, связанных с поиском электрической мобильности.

В настоящее время анализ жизненного цикла выбросов CO ₂ (LCA) не показывает явного преимущества электрической мобильности по сравнению с мобильностью на базе ДВС (Boretti, 2018). Пример LCA для электрической мобильности критически зависит от того, как вырабатывается электричество, которое без огромного увеличения накопления энергии, а не просто увеличение зарегистрированной мощности ветра и солнца, нуждается в подкреплении ископаемым топливом. С 1990-х годов в аккумуляторных технологиях произошел прогресс, но пока еще не произошло необходимого прорыва.Производство, использование и утилизация электромобилей по-прежнему слишком дорого с экономической и экологической точек зрения, а также возникают дополнительные проблемы, связанные с материалами, необходимыми для производства батарей, которые подвержены большему риску истощения, чем ископаемое топливо (Boretti, 2018). . Кроме того, эти материалы добываются неэтично в очень немногих местах.

Amnesty International (Onstad, 2019) недавно отметила, что индустрия электромобилей (EV) продает себя как экологически чистые, но при этом многие из своих аккумуляторов производят на ископаемом топливе и минералах, полученных из неэтичных источников, зараженных нарушениями прав человека.Маловероятно, что имеется достаточно сырья для удовлетворения ожидаемого резкого спроса на литий-ионные батареи электромобилей и подключенных к сети аккумуляторных систем для хранения периодически возобновляемой энергии ветра и солнца (Jaffe, 2017). Более того, без четкого пути для рециркуляции и отрицательных прошлых (и настоящих) примеров рециркуляции промышленно развитыми странами за счет экологического ущерба в развивающихся странах (Minter, 2016), электрическая мобильность может привести к значительному ущербу для экономики. и окружающая среда.

Хотя электрическая мобильность, безусловно, может решить некоторые проблемы загрязнения воздуха, связанные с транспортом, маловероятно, что это может произойти в ближайшее время, она не решает проблемы загрязнения из других источников, и в целом это еще не так. , где все включено. Потребление топлива для сжигания все еще резко увеличивается, и существует очень мало примеров технологических возможностей для преобразования химической энергии топлива в механическую или электрическую энергию с более высокой эффективностью преобразования энергии топлива и снижением выбросов загрязняющих веществ дизельных ДВС CIDI.Переход на электрическую мобильность в транспортном секторе потребует огромных затрат, в том числе с точки зрения выбросов парниковых газов.

Обсуждение и выводы

Хотя ICCT, Агентство по охране окружающей среды США и CARB описывают автомобили с дизельным двигателем как вредные для окружающей среды, последние испытания вождения в реальных условиях, проведенные ACEA, показывают, что это неверно. Современные дизельные автомобили имеют относительно низкие выбросы CO ₂ и загрязняющих веществ, включая NOx и PM. Само по себе движение дизельных автомобилей в сильно загрязненных районах может улучшить качество воздуха, загрязненного другими источниками, а не только старыми дизельными автомобилями.

Дизельные ДВС

CIDI можно улучшить и сделать более экологичными благодаря дальнейшим усовершенствованиям в системе впрыска, а также в системе дополнительной обработки. ДВС CIDI также можно улучшить, просто приняв двухтопливную конструкцию со сжиженным нефтяным газом, сжатым природным газом или сжиженным природным газом в качестве второго топлива. Эти альтернативные виды топлива обеспечивают такие же или лучшие характеристики ДВС, работающего только на дизельном топливе, в том, что касается установившегося крутящего момента, мощности и эффективности преобразования топлива, а также переходных процессов, при этом значительно улучшая выбросы CO ₂, а также Выбросы ТЧ и NOx из двигателя.

В дополнение к лучшему соотношению CH для выбросов CO ₂, преимущества двухтопливных двигателей CIDI ICE с СПГ, КПГ или СНГ также проистекают из возможности регулирования фаз предварительного смешивания и диффузии сгорания с впрыском второго топливо, которое намного легче испаряется и менее склонно к самовоспламенению до, после или после предварительного / пилотного дизельного топлива. Также особенно важен для СПГ охлаждающий эффект за счет криогенного впрыска. Дальнейшее развитие системы впрыска является основной проблемой при разработке двухтопливных ДВС CIDI.

Преимущества дизельных или двухтопливных двигателей CIDI ICE по сравнению с любыми другими альтернативными решениями для транспортных приложений в настоящее время не признаются ни одним директивным органом. Европейские автопроизводители уже приостановили свои планы исследований и разработок своих ДВС, чтобы сосредоточиться только на электромобилях. Учитывая нерешенные проблемы, связанные с электромобильностью, это может вскоре оказаться неправильным для экономики и окружающей среды. Использование более современных дизельных транспортных средств и транспортных средств, работающих на двухтопливном дизельном топливе, может только спасти жизни, но не вызывать смертность, улучшая качество воздуха, ограничивая истощение природных ресурсов и выброс CO ₂, не требуя непозволительных усилий и кардинальные изменения.

Авторские взносы

Автор подтверждает, что является единственным соавтором данной работы, и одобрил ее к публикации.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Амброджио, М., Саракко, Г., и Спеккиа, В. (2001). Сочетание фильтрации и каталитического сжигания в уловителях твердых частиц для обработки выхлопных газов дизельных двигателей. Chem. Англ. Sci. 56, 1613–1621. DOI: 10.1016 / S0009-2509 (00) 00389-4