ЭВОЛЮЦИЯ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Эволюция дизельных двигателей


Дизель: эволюция — DRIVE2

Среди многих российских автолюбителей дизельный двигатель ещё не снискал высокого доверия, в то время как изобретение Рудольфа Дизеля уже добралось до гоночных чемпионатов. Конечно же, специфический запах и жёсткость работы никуда не исчезли, но вот мощность болидов гонок «24 часа Ле-Мана», использующих тяжёлое топливо, уже не сравнится с тракторной. Однако и требования к качеству горючего серьёзно возрасли.Всю свою историю дизельный двигатель был позади бензинового. Можно сказать, конструкторы не обращали на него внимания, не считая изменения фаз газораспределения и систем наддува. Велись работы над перспективным в былое столетие двухтактным мотором на дизтопливе, но он, ввиду своего «грязного» выхлопа прижился только на морских судах. А как же автомобили?Легковые дизельные моторы были позади своих собратьев на более тяжёлой технике. Достаточно сказать, что турбонаддув появился сначала на авиационных агрегатах, и только затем на дизелях легковых машин. Замедлению развития в этой области способствовали топливный кризис и неразбериха в экологических стандартах разных государств. Однако, содержание окиси углерода в выхлопных газах дизеля ниже, чем у моторов на бензине.Инженеры в основном думали о том, как улучшить качество топливовоздушной смеси, применяя для этого различные системы впрыска. При этом повысить мощность и экономичность никак не удавалось.Улучшить впрыск топлива тоже пытались, например, при помощи системы двухфазного впрыска. Немного позже было осуществлено охлаждение камеры сгорания. И всё равно принципы подачи топлива уже не соответствовали предъявляемым к дизелям требованиям. Особенно это касается состава выхлопных газов. Топливный насос высокого давления решить проблему не смог – он был слишком зависим от режима работы самого мотора.Решение этой проблемы родилось в фирме Isuzu. В разработанной ими системе присутствовали масляный и топливный насосы. Форсунки нового мотора оснастили плунжерными парами, таким образом, благодаря давлению масла росло и давление подаваемого горючего. Как отмечалось экспертами, мотор с такой системой работал мягче традиционного и сжигал меньше топлива, обеспечивая при этом неплохую мощность. Но нашлось слабое место: быстро изнашивающиеся уплотнители форсунок. В результате солярка смешивалась с маслом, что не приводило ни к чему хорошему. Двигатель просто-напросто глох. Так что в 2001м году выпуск инновационного двигателя прекратился. Но в принципе проблема была решена.А вот в Bosh решили отказаться от топливных магистралей. Немцы опирались на идеи самого Рудольфа Дизеля, который представлял подачу топлива именно безмагистральной. То есть с использованием насос-форсунок.Роль магистралей выполняли в данном случае каналы в головке блока цилиндров, на который непосредственно ставились насос-форсунки. В дальнейшем были введены электромагнитные клапаны, затем пьезофорсунки. Это позволило добиться полного сгорания топлива.Однако и это изобретение не решило проблему в полной мере. Следующим шагом, как уже понятно, является разделение режима работы двигателя и давления топлива на впрыске, чего не удалось японцам и немцам.Была изобретена система common rail. В настоящее время она используется повсеместно, даже чаще, чем пьезофорсунки, ввиду своей надёжности и дешевизны.Альтернативы этому изобретению пока не видно. А вот удовлетворять экологические стандарты ещё долго придётся с помощью нейтрализаторов вредных газов.За какими же моторами будущее? Поживём – увидим.

ссылка на оригинал: avt-ul.ru/dizel-evolyuciya.html (с) Константин Костин

Нравится 2 Поделиться: Подписаться на автора

www.drive2.ru

История создания и эволюция дизельных двигателей

Сегодня исполняется ровно 103 года со дня смерти известного немецкого инженера и изобретателя Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Именно ему принадлежит идея разработки и создания дизельного двигателя, названного в честь изобретателя, и пользующегося популярностью по сей день.

 

История создания первого эффективного поршневого двигателя внутреннего сгорания, или дизельного двигателя, растянулась на долгие годы. Инженер Рудольф Дизель являлся одним из ключевых разработчиков данного агрегата.

Биография Рудольфа Дизеля 

 

Рудольф Кристиан Карл Дизель появился на свет в Париже 18 марта 1858 года. Спустя некоторое время семья Дизель перебралась из Франции на территорию Германии, где будущий всемирно известный изобретатель и получил образование.

На протяжении долгих лет Рудольф Дизель работал над созданием и совершенствованием двигателя внутреннего сгорания с другими ведущими специалистами в этой области. В столь непростой работе немецкому инженеру помогали разработчики заводов Круппа и Эссене, а также машиностроительной фабрики в Аугсбурге, позже переименованная в МАН.

В ходе своей работы специалисты неоднократно сталкивались с проблемами и сбоями работы двигателя, однако к 1897 году команде специалистов и Рудольфу Дизелю все же удалось представить общественности функционирующий дизельный двигатель. На тот момент данный агрегат показывал самый высокий КПД по сравнению с имеющимися на тот день двигателями – 26%, а также выдавал мощность почти до 20 лошадиных сил.

Именно тогда изобретателю удалось стать миллионером благодаря посыпавшимся на него заявкам на сотрудничество. Однако несколько позже Рудольф Дизель начал испытывать проблемы в своем бизнесе, и его заводы становились банкротами. Сложившиеся проблемы несколько подкосили изобретателя.

29 сентября 1913 года Рудольф Дизель на борту парохода «Дрезден» отправился в Лондон на открытие нового завода Consolidated Diesel Manufacturing Co. На протяжении своего путешествия изобретатель находился в хорошем расположении духа, однако отправившись позже в свою каюту, исчез навсегда. Немного позже на палубе парохода обнаружили его плащ и шляпу, а когда несколько позже морякам удалось обнаружить тело утопленника в воде, сомнения в гибели Рудольфа Дизеля испарились. Однако по сей день остаются неизвестными обстоятельства его гибели, было ли это самоубийство или же кто-то намеренно избавился от известного инженера.

История развития дизельных двигателей

 

Впервые работа над данным агрегатом началась еще в 1824 году, когда первые разработки были представлены общественности Сади Карно. Именно Рудольф Дизель в 1890 году представил миру более усовершенствованные разработки, положив в основу принцип, разработанный Карно. В феврале 1892 года немецкому инженеру удалось получить патент на свое изобретение.

Первые двигатели Рудольфа Дизеля работали на основе растительных масел или легких нефтепродуктах. Дизельный двигатель в его современном виде с форкамерой или «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления» впервые был построен в Петербурге в 1898 году инженером Густавом Тринклером.

В том же году лицензию на дизельный двигатель Рудольфа Дизеля приобрел Эммануил Нобель, усовершенствовав его таким образом, что стало возможно использование в качестве горючего вещества керосин, а не нефть.

Первый настоящий скачек в развитии дизельных двигателей произошел в 20-х годах XX века. Именно тогда другой немецкий изобретатель Роберт Бош предложил свой способ усовершенствования конструкции топливного насоса, что позже позволило ему разработать и создать свой собственный дизельный двигатель. Принцип работы данного двигателя основывался на возгорании топлива от его сжатия.

После внедрения данного нововведения начали выпускать два типа дизельных двигателей. Первый агрегат использовал в своей работе насосную систему, а второй – аккумуляторную систему.

Другой серьезный скачек в развитии дизельных двигателей произошел в 60-х годах того же столетия. Тогда специалистам удалось изобрести новую совершенно систему непосредственного впрыска топлива. Нововведение получило название Common rail, что переводится как «общая магистраль». Однако данная система продолжительное время не использовалась. Лишь спустя 30 лет на нее обратили внимание японские специалисты, трудящиеся в стенах компании Denso и построившие новый дизельный двигатель на основе общей топливной магистрали.

В дальнейшем система Common rail лишь развивалась и совершенствовалась ведущими специалистами в области машиностроения. Тогда на нее обратили внимание известные итальянские компании Magnetti Marilli и Fiat. Последняя использовала данную систему на первом Alfa Romeo 156.

На сегодняшний день около 90% дизельных двигателей с системой Common rail выпускаются на мощностях таких автомобильных гигантов, как Delphi, Siemens, Denso и Bosch.

 

Специалисты предположили, что дальнейшие изменения, которые могут коснуться усовершенствования дизельных моторов могут быть связаны лишь в улучшении электронных компонентов или же программного обеспечения автомобиля.

Дизельные двигатели нашли широкое применение на железной дороге. Тепловозы, работающие на основе дизельного двигателя, широко используются на неэлектрофицированных участках железных дорог. Около 40% грузов и пассажирских перевозок в России лежат именно на тепловозах.

vistanews.ru

История создания и эволюция дизельных двигателей

Сегодня исполняется ровно 103 года со дня смерти известного немецкого инженера и изобретателя Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Именно ему принадлежит идея разработки и создания дизельного двигателя, названного в честь изобретателя, и пользующегося популярностью по сей день.

 

История создания первого эффективного поршневого двигателя внутреннего сгорания, или дизельного двигателя, растянулась на долгие годы. Инженер Рудольф Дизель являлся одним из ключевых разработчиков данного агрегата.

Биография Рудольфа Дизеля 

 

Рудольф Кристиан Карл Дизель появился на свет в Париже 18 марта 1858 года. Спустя некоторое время семья Дизель перебралась из Франции на территорию Германии, где будущий всемирно известный изобретатель и получил образование.

На протяжении долгих лет Рудольф Дизель работал над созданием и совершенствованием двигателя внутреннего сгорания с другими ведущими специалистами в этой области. В столь непростой работе немецкому инженеру помогали разработчики заводов Круппа и Эссене, а также машиностроительной фабрики в Аугсбурге, позже переименованная в МАН.

В ходе своей работы специалисты неоднократно сталкивались с проблемами и сбоями работы двигателя, однако к 1897 году команде специалистов и Рудольфу Дизелю все же удалось представить общественности функционирующий дизельный двигатель. На тот момент данный агрегат показывал самый высокий КПД по сравнению с имеющимися на тот день двигателями – 26%, а также выдавал мощность почти до 20 лошадиных сил.

Именно тогда изобретателю удалось стать миллионером благодаря посыпавшимся на него заявкам на сотрудничество. Однако несколько позже Рудольф Дизель начал испытывать проблемы в своем бизнесе, и его заводы становились банкротами. Сложившиеся проблемы несколько подкосили изобретателя.

29 сентября 1913 года Рудольф Дизель на борту парохода «Дрезден» отправился в Лондон на открытие нового завода Consolidated Diesel Manufacturing Co. На протяжении своего путешествия изобретатель находился в хорошем расположении духа, однако отправившись позже в свою каюту, исчез навсегда. Немного позже на палубе парохода обнаружили его плащ и шляпу, а когда несколько позже морякам удалось обнаружить тело утопленника в воде, сомнения в гибели Рудольфа Дизеля испарились. Однако по сей день остаются неизвестными обстоятельства его гибели, было ли это самоубийство или же кто-то намеренно избавился от известного инженера.

История развития дизельных двигателей

 

Впервые работа над данным агрегатом началась еще в 1824 году, когда первые разработки были представлены общественности Сади Карно. Именно Рудольф Дизель в 1890 году представил миру более усовершенствованные разработки, положив в основу принцип, разработанный Карно. В феврале 1892 года немецкому инженеру удалось получить патент на свое изобретение.

Первые двигатели Рудольфа Дизеля работали на основе растительных масел или легких нефтепродуктах. Дизельный двигатель в его современном виде с форкамерой или «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления» впервые был построен в Петербурге в 1898 году инженером Густавом Тринклером.

В том же году лицензию на дизельный двигатель Рудольфа Дизеля приобрел Эммануил Нобель, усовершенствовав его таким образом, что стало возможно использование в качестве горючего вещества керосин, а не нефть.

Первый настоящий скачек в развитии дизельных двигателей произошел в 20-х годах XX века. Именно тогда другой немецкий изобретатель Роберт Бош предложил свой способ усовершенствования конструкции топливного насоса, что позже позволило ему разработать и создать свой собственный дизельный двигатель. Принцип работы данного двигателя основывался на возгорании топлива от его сжатия.

После внедрения данного нововведения начали выпускать два типа дизельных двигателей. Первый агрегат использовал в своей работе насосную систему, а второй – аккумуляторную систему.

Другой серьезный скачек в развитии дизельных двигателей произошел в 60-х годах того же столетия. Тогда специалистам удалось изобрести новую совершенно систему непосредственного впрыска топлива. Нововведение получило название Common rail, что переводится как «общая магистраль». Однако данная система продолжительное время не использовалась. Лишь спустя 30 лет на нее обратили внимание японские специалисты, трудящиеся в стенах компании Denso и построившие новый дизельный двигатель на основе общей топливной магистрали.

В дальнейшем система Common rail лишь развивалась и совершенствовалась ведущими специалистами в области машиностроения. Тогда на нее обратили внимание известные итальянские компании Magnetti Marilli и Fiat. Последняя использовала данную систему на первом Alfa Romeo 156.

На сегодняшний день около 90% дизельных двигателей с системой Common rail выпускаются на мощностях таких автомобильных гигантов, как Delphi, Siemens, Denso и Bosch.

 

Специалисты предположили, что дальнейшие изменения, которые могут коснуться усовершенствования дизельных моторов могут быть связаны лишь в улучшении электронных компонентов или же программного обеспечения автомобиля.

Дизельные двигатели нашли широкое применение на железной дороге. Тепловозы, работающие на основе дизельного двигателя, широко используются на неэлектрофицированных участках железных дорог. Около 40% грузов и пассажирских перевозок в России лежат именно на тепловозах.

vistanews.ru

Эволюция и развитие технологии дизельных двигателей

От изобретения дизельного двигателя до современных систем непосредственного впрыска Bosch Common Rail

 

Дизельный двигатель, впервые запатентованный 120 лет назад, сегодня популярен как никогда прежде

В начале 20-го века дизельный двигатель считался технологией будущего

Система Common Rail от Bosch в конце 1990-х годов стала отправной точкой для широкого признания дизельных двигателей

 

 

Для технического прорыва понадобилось всего 13 страниц – на них Рудольф Дизель изобразил и описал двигатель, названный впоследствии его именем. Патент на изобретение под номером 67207 был выдан Имперским патентным ведомством Германии 120 лет назад. Именно тогда, 23 февраля 1893 года, началась история, результатом которой стали миллионы легковых автомобилей, грузовиков и кораблей, работающих на дизельных двигателях сегодня. К сожалению, сам г-н Дизель не дожил до всемирного успеха своего детища: он умер во время морского путешествия 29 сентября 1913 года – ровно сто лет назад.

 

Секрет успеха его разработки заключался в самовоспламенении  топливной смеси – именно это свойство остается ключевым в дизельном двигателе и сегодня. В конструкции Рудольфа Дизеля воздушно-топливная смесь была сжата в соотношении 20:1, что создавало условия для самовоспламенения. В результате эффективность агрегата значительно возросла. Когда Дизель начинал работу над своим двигателем, эффективность бензиновых моделей достигала всего 12%, а газовых – 17%. При этом даже первый прототип изобретателя демонстрировал 25% эффективности.

 

 

Дизельные двигатели выходят на рынок: от Mercedes-Benz 260 D до Golf GTD

 

Уже в 20-х годах прошлого века автомобильные эксперты пророчили дизельному двигателю большое будущее. Однако ждать наступления этого «золотого времени» пришлось не один год. Первый грузовой автомобиль с дизельным двигателем был выпущен в Германии в 1924 году, и только в 1929 году американский производитель двигателей Cummins в качестве эксперимента использовал дизельный двигатель в легковом автомобиле. Первой серийной легковой моделью, работающей на дизеле, стал Mercedes-Benz 260 D, вышедший в 1936 году. Однако понадобилась еще четверть века, чтобы водители перестали воспринимать дизели как медленные, скучные, шумные и грязные моторы.

 

Впрочем, со временем отношение потребителей изменилось. После  Второй мировой войны дизельные авто стали постепенно завоевывать рынок. А появление в 1975 году автомобиля VW Golf Diesel произвело настоящий фурор. Этот компактный хэтчбек стал первой компактной моделью, оснащенной высокооборотным дизельным двигателем. При этом топливные насосы распределительного типа от Bosch обеспечивали автомобилю еще и высокую экономичность. Версия Golf GTD с турбонаддувом и, соответственно, повышенной производительностью, вошла в историю как первый спортивный дизельный легковой автомобиль. На волне такого успеха все ведущие автопроизводители Европы наладили выпуск моделей среднего и гольф-класса, оснащённых дизельными двигателями.

 

 

Рубеж в 1000 бар: повышение давления впрыска увеличивает производительность

 

Завоевав класс компактных автомобилей, дизельная технология продолжила покорение автопрома. Постепенно повышалось давление, а непосредственный впрыск заменил конструкцию с разделёнными камерами сгорания. В 1989 году в автомобиле Audi 100 TDI дебютировал первый аксиально-плунжерный топливный насос высокого давления распределительного типа для непосредственного впрыска дизельного топлива. По новой технологии Bosch топливо под давлением около 1000 бар подавалось непосредственно в цилиндр, что обеспечивало эффективное сгорание. В результате повышалась мощность двигателя, а расход топлива и уровень выбросов снижались. Спустя сто лет после изобретения дизельного двигателя Bosch совершил технический прорыв.

 

В конце 1990-х годов компания поставляла на рынок несколько разновидностей систем непосредственного впрыска, которые включали в себя радиально-поршневой распределительный насос, технологию с насос-форсунками, систему Common Rail. Уже первые модели были рассчитаны на работу при давлении около 1500 бар, а последующие поколения поддерживали 2000 бар и выше.

 

Система Common Rail со временем стала доминирующей технологией, что во многом связано с ее тихой и эффективной работой. Особенность системы заключается в том, что топливо подается во все цилиндры при постоянном давлении. Пиковое давление в таких системах ниже, чем при использовании технологии насос-форсунка (где показатели могут достигать значений гораздо более 2000 бар и обеспечивать низкий расход топлива), однако стабильно высокое давление, при котором топливо хранится в общем распределителе, позволяет осуществлять до восьми впрысков за один цикл. Возможность делать предварительные и дополнительные впрыски позволяет двигателю работать тише, а также сокращает уровень выбросов. Таким образом, система Common Rail позволяет снизить воздействие на окружающую среду.

 

 

Каждый второй новый автомобиль в Германии – дизельный

 

Сегодня уже нет сомнения, что дизель предоставляет мощность и динамику, соответствующую или даже превосходящую другие типы двигателей. Благодаря турбокомпрессорам с изменяемой геометрией турбины, которые сейчас являются стандартом, современные дизельные двигатели демонстрируют высокий крутящий момент даже на низких оборотах. Распространенное мнение о том, что дизельные двигатели – это грязь и шум, давно осталось в прошлом. Современные транспортные средства, работающие на дизеле, тихие и экономичные. Системы обработки выхлопных газов, подобные Denoxtronic, дополнительно сокращают выбросы оксидов азота, позволяя соответствовать даже самым строгим стандартам, таким как Euro-6. Дизельный двигатель проделал путь от диковинки и статуса рабочей лошадки до повсеместного использования. Если в 1997 году только 22% автомобилей, проданных в Западной Европе, были дизельными, то сегодня эта цифра составляет около 50%. Даже учитывая активное развитие альтернативных силовых агрегатов, перспективы дизельных двигателей по-прежнему велики. Уже сейчас из Франкфурта в Рим можно доехать на одном баке, а уровень выбросов СО2 составит всего 100 г/км. Кроме того, дизельные двигатели могут быть объединены с электрическими компонентами для создания гибридного привода. Такой подход уже реализован в современных автомобилях Peugeot 3008 Hybrid4 и Volvo V60.

 

Конечно, Рудольф Дизель даже не мечтал ни о чем подобном, когда впервые собрал свой двигатель в 1897 году. Однако запись в дневнике изобретателя свидетельствует, что он высоко оценивал потенциал своего детища: «После долгих лет напряженных усилий и преодоления невообразимых трудностей, мне наконец-то удалось создать машину, воплощающую мою задумку. Это плавно работающий, очень простой и удобный в эксплуатации механизм, результаты работы которого превосходят все разработки, сделанные ранее»... С мнением Рудольфа Дизеля и сегодня согласны миллионы водителей во всем мире.

automediapro.ru

Перспективы развития дизельных моторов - Устройство - Двигатель - Каталог статей

Все чаще дизельные болиды становятся победителями спортивных состязаний (например, Audi R10 в Ле-Мане и в Себринге). И хотя в Ф-1 этот тип двигателя не прижился, в последнее десятилетие дизельные технологии развиваются впечатляющими темпами.

Модификации легковых авто с дизельными моторами составляют половину новых автомобилей, регистрируемых в Европе. Если бы на таких машинах с меньшим в среднем на 30% расходом топлива ездили все автовладельцы только в одной Германии, экономия горючего составила бы более пяти миллиардов литров в год!

В конечном итоге это принесло бы огромную пользу и окружающей среде, так как дизельные двигатели выбрасывают примерно на 25% меньше углекислого газа – источника парникового эффекта. Решили бы и проблему с увеличенным выбросом дизелями частиц сажи и токсичных химических соединений, которые также загрязняют воздух и отрицательно влияют на здоровье человека. В соответствии с нормами Euro 4 (с 2005 года) выбросы сажи снизились на 90%, другие выбросы (угарный газ, окись азота и углеводороды) – на 95% по сравнению с началом 90-х. Вот почему оправдано вкладывание огромных средств в развитие дизельных технологий. Но остается вопрос: как удалось этому типу ДВС соответствовать постоянно ужесточающимся нормам токсичности и при этом не только не проигрывать в тяговитости и экономичности, но и улучшать эти показатели.

Пути к успеху дизельных двигателей

После того как разработчики систем питания дизелей узнали в начале 90-х о грядущем ужесточении норм токсичности отработавших газов автомобильных двигателей, возник серьезный вопрос – способен ли этот агрегат стать экологически чище. Сразу же стало ясно, что с классической механической системой питания с ее распределительными топливными насосами высокого давления (ТНВД) и гидромеханическими форсунками эту задачу не решить. Такая система устарела и не способна обеспечить высокую точность дозирования и многократную подачу топлива на одном такте сжатия.

Источник проблемы был выявлен, и ученые занялись поиском способов более своевременного впрыскивания топлива, высокоточного дозирования и т. д. В результате разработали два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел, а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.

Каким же образом новые системы наделили способностью выполнять постоянно ужесточаемые требования экологов? Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем точнее дозировка порций топлива и лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это и способствует более полному сгоранию топливо-воздушной смеси. Использование режима предварительного впрыскивания топлива позволило значительно уменьшить шумность работы дизеля. Существуют и другие способы решения проблем. Для каждой системы они разные.

Насос-форсунки

Насос-форсунки на каждом цилиндре приводятся в действие кулачковым валом. Объединение насоса и форсунки в одном узле существенно уменьшило объем топлива, который находится между плунжером насоса и распылителем. Это позволило снизить погрешности в процессе топливоподачи, которые происходили из-за сжимаемости топлива и колебаний давления в системе при использовании разделенной топливной аппаратуры. Для повышения точности работы насос-форсунок в них встроили электромагнитные клапаны, которые управляются ЭБУ. Максимальное рабочее давление впрыска в данной системе – 2050 бар.

Приверженцем насос-форсунок является концерн Volkswagen, который начал применять данный тип системы питания с 1998 года сначала на моделях VW (TDI), а затем и на Audi. В 1999 году трехцилиндровый VW Lupo стал первым серийным автомобилем с дизельным мотором, в котором показатели отработавших газов соответствовали нормам Евро 4. В настоящее время мощнейшими дизельными моторами V10 TDI с насос-форсунками оснащаются как легковые автомобили, так и внедорожники концерна. Силовые характеристики этого мотора – весьма впечатляющие. Так, в модели Touareg пятилитровый дизель имеет максимальную мощность 313 л. с. (при 3750 об/мин) и крутящий момент – до 750 Нм (при 2000 об/мин).

По мнению некоторых специалистов, более перспективной является система Common Rail, способная более точно управлять процессом впрыскивания.

Common Rail

Система питания Common Rail (CR) используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. В ней топливо из общей топливной магистрали высокого давления впрыскивается под давлением 1300–1800 бар. Дозировка определяется электронным блоком управления системы, который учитывает данные целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. На основе этих показаний компьютер определяет нужное для работы мотора количество топлива и момент его подачи.

Данный способ топливоподачи имеет ряд преимуществ. Обеспечивается более точная дозировка порций топлива на разных режимах работы мотора. Для оптимизации и смягчения процесса сгорания топливо можно подавать несколькими разными по объему порциями.

Количество вредных веществ при использовании CR сократили за счет более плавного наращивания давления впрыска топлива инжекторами с новой геометрией. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, при которой уменьшается образование окиси азота.

Сегодня выпускается два типа систем Сommon Rail – с электромагнитными и пьезоэлектрическими форсунками. Последние отличаются высочайшей скоростью срабатывания, обеспечивающей снижение токсичности выхлопа на 20%, а также увеличение мощности, уменьшение расхода топлива и снижение уровня шума. Кстати, в прошлом году инженеры компаний Bosch и Siemens VDO получили премию президента Германии в области инноваций и передовых технологий Deutscher Zukunftspreis за разработку и внедрение технологии пьезоэлектрического впрыска топлива.

Характеристики двигателя во многом зависят от давления впрыска. Уже сейчас оно увеличено до 1800 бар, а к 2007 году повысится до 2000 бар. В 2008 г. в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.

Принцип работы дизеля

На современном этапе моторостроения у бензиновых и дизельных моторов появилось очень много общего. Например, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, дозировка – несколькими порциями, оба оснащены катализаторами и лямбда-зондами, топливоподачей управляет электроника, обрабатывая данные одних и тех же датчиков, и т. д. Но тем не менее работают они по-разному.

Способы образования и воспламенения топливо-воздушной смеси – главные отличия бензинового и дизельного двигателей. В бензиновом топливо-воздушная смесь воспламеняется в определенный момент от искрового разряда. В дизеле в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (20:1) разогревается до 750°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как в этом положении воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива.

Более высокая экономичность дизельного двигателя (в среднем на 30%) по сравнению с бензиновым обусловлена более высоким КПД дизеля (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%).

motor.ucoz.net

Дизель: эволюция — DRIVE2

Среди многих российских автолюбителей дизельный двигатель ещё не снискал высокого доверия, в то время как изобретение Рудольфа Дизеля уже добралось до гоночных чемпионатов. Конечно же, специфический запах и жёсткость работы никуда не исчезли, но вот мощность болидов гонок «24 часа Ле-Мана», использующих тяжёлое топливо, уже не сравнится с тракторной. Однако и требования к качеству горючего серьёзно возрасли.Всю свою историю дизельный двигатель был позади бензинового. Можно сказать, конструкторы не обращали на него внимания, не считая изменения фаз газораспределения и систем наддува. Велись работы над перспективным в былое столетие двухтактным мотором на дизтопливе, но он, ввиду своего «грязного» выхлопа прижился только на морских судах. А как же автомобили?Легковые дизельные моторы были позади своих собратьев на более тяжёлой технике. Достаточно сказать, что турбонаддув появился сначала на авиационных агрегатах, и только затем на дизелях легковых машин. Замедлению развития в этой области способствовали топливный кризис и неразбериха в экологических стандартах разных государств. Однако, содержание окиси углерода в выхлопных газах дизеля ниже, чем у моторов на бензине.Инженеры в основном думали о том, как улучшить качество топливовоздушной смеси, применяя для этого различные системы впрыска. При этом повысить мощность и экономичность никак не удавалось.Улучшить впрыск топлива тоже пытались, например, при помощи системы двухфазного впрыска. Немного позже было осуществлено охлаждение камеры сгорания. И всё равно принципы подачи топлива уже не соответствовали предъявляемым к дизелям требованиям. Особенно это касается состава выхлопных газов. Топливный насос высокого давления решить проблему не смог – он был слишком зависим от режима работы самого мотора.Решение этой проблемы родилось в фирме Isuzu. В разработанной ими системе присутствовали масляный и топливный насосы. Форсунки нового мотора оснастили плунжерными парами, таким образом, благодаря давлению масла росло и давление подаваемого горючего. Как отмечалось экспертами, мотор с такой системой работал мягче традиционного и сжигал меньше топлива, обеспечивая при этом неплохую мощность. Но нашлось слабое место: быстро изнашивающиеся уплотнители форсунок. В результате солярка смешивалась с маслом, что не приводило ни к чему хорошему. Двигатель просто-напросто глох. Так что в 2001м году выпуск инновационного двигателя прекратился. Но в принципе проблема была решена.А вот в Bosh решили отказаться от топливных магистралей. Немцы опирались на идеи самого Рудольфа Дизеля, который представлял подачу топлива именно безмагистральной. То есть с использованием насос-форсунок.Роль магистралей выполняли в данном случае каналы в головке блока цилиндров, на который непосредственно ставились насос-форсунки. В дальнейшем были введены электромагнитные клапаны, затем пьезофорсунки. Это позволило добиться полного сгорания топлива.Однако и это изобретение не решило проблему в полной мере. Следующим шагом, как уже понятно, является разделение режима работы двигателя и давления топлива на впрыске, чего не удалось японцам и немцам.Была изобретена система common rail. В настоящее время она используется повсеместно, даже чаще, чем пьезофорсунки, ввиду своей надёжности и дешевизны.Альтернативы этому изобретению пока не видно. А вот удовлетворять экологические стандарты ещё долго придётся с помощью нейтрализаторов вредных газов.За какими же моторами будущее? Поживём – увидим.

ссылка на оригинал: avt-ul.ru/dizel-evolyuciya.html (с) Константин Костин

www.drive2.com

ЭВОЛЮЦИЯ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

УДК 631.521 ЭВОЛЮЦИЯ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Милаева И.И., ст. преп. 1 Таврійський державний агротехнологічний університет Тел. (0619) 42-04-42 Аннотация в статье рассмотрена история развития дизельных двигателей для грузовых и легковых автомобилей. Ключевые слова дизельный двигатель, грузовой автомобиль, легковой автомобиль, топливо, токсичность. Постановка проблемы. Дизельные двигатели получили широкое распространение. Их средненный КПД почти вдвое может превышать КПД карбюраторного двигателя. Дизельные двигатели подразделяют на высокооборотные, среднеоборотные и малооборотные. Для каждого типа предназначено свое горючее. Высокооборотные дизели устанавливают в основном на автомобилях. Для них предназначено топливо, которое обычно и называют дизельным. Основные транспортные средства, использующие высокооборотные дизели грузовики, но в некоторых странах поощряется установка таких двигателей и на легковые автомобили. В настоящее время во всем мире ставится вопрос: по какому пути пойдет дальнейшее развитие дизеля под давлением ужесточающегося с каждым годом законодательства по токсичности транспортных средств. Может быть, в сегменте легковых автомобилей дизели исчезнут совсем, как прогнозируют некоторые эксперты. Ведь и бензиновые двигатели не стоят на месте и догоняют своего дизельного конкурента по расходу топлива. А в будущем дизельные моторы будут еще дороже бензиновых: стоимость и без того уже более дорогого дизеля будет возрастать из-за сложных систем очистки отработавших газов. Для легковых автомобилей доведенный бензиновый мотор с непосредственным впрыском топлива и турбокомпрессором, несомненно, может стать альтернативой дизелю. Для грузовых автомобилей и промышленности это менее вероятно. Анализ последних исследований. Дизели на протяжении практически всей своей истории несколько отставали в развитии от двигателей, работавших на ином топливе. Благодаря высокой эффективности дизельный двигатель широко применяется на грузовых автомобилях. Вместе с тем, большинство легковых автомобилей имеют в линейке своих моторов дизельные двигатели. В Европе дизель постепенно вытесняет бензиновые Милаева И.И.

двигатели, к примеру, свыше 50% новых легковых автомобилей там имеют дизельный двигатель. На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, обладающие высокой эластичностью, т.е. способностью развивать номинальный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала. Формулирование целей статьи (постановка задания). Изложить пути развития дизельного двигателя его преимущества и недостатки. Основная часть. История создания первого эффективного поршневого двигателя внутреннего сгорания, или дизельного двигателя, растянулась на долгие годы. Инженер Рудольф Дизель (рис.1)являлся одним из ключевых разработчиков данного агрегата. Рис. 1. Инженер Рудольф Дизель На протяжении долгих лет Рудольф Дизель работал над созданием и совершенствованием двигателя внутреннего сгорания с другими ведущими специалистами в этой области. В столь непростой работе немецкому инженеру помогали разработчики заводов Круппа и Эссене, а также машиностроительной фабрики в Аугсбурге, позже переименованная в МАН. В ходе своей работы специалисты неоднократно сталкивались с проблемами и сбоями работы двигателя, однако к 1897 году команде специалистов и Рудольфу Дизелю все же удалось представить общественности функционирующий дизельный двигатель.(рис.2). На тот момент данный агрегат показывал самый высокий КПД по сравнению с имеющимися на тот день двигателями 26%, а также выдавал мощность почти до 20 лошадиных сил.

Рис. 2. Первый рабочий экземпляр дизельного двигателя Первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или лёгких нефтепродуктах. Интересно, что первоначально в качестве идеального топлива он предлагал каменноугольную пыль - Германия при больших запасах угля не имела нефти. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также возникали большие проблемы с подачей пыли в цилиндры. В 1898 году Эммануэль Нобель приобрел лицензию на двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля. Двигатель приспособили для работы на нефти, а не на керосине. С 1899 года Механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизелельных двигателей. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже двигатель Дизеля получил Гран-при, чему способствовало известие, что завод Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, работавших на сырой нефти. Этот двигатель получил в Европе название «русский дизель». В 50 60-е годы дизель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на топливо, на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей. Первым грузовым автомобилем с дизельным двигателем стал пятитонный Benz-Gaggenau Typ 5K3 образца 1923 года. Хотя за год до этого тот же Benz выпустил двухцилиндровый 25-сильный мотор на тяжелом топливе для трактора. Грузовой двигатель развивал 45 л. с. при 1000 об/мин и

объеме в 5,7 л. В 1927-м разработали первый 6-цилиндровый дизель объемом 8,6 л и мощностью 75 л.с. В Европе первый серийный легковой автомобиль с дизельным двигателем появился в 1936 году (модель Mersedes Benz 260D)В Северной Америке первый легковой дизель появился в 1934 году на одной из моделей Studebaker. Первый отечественный легковой автомобиль, который серийно выпускался с дизельным двигателем появился в 1960 году. Это была Волга ГАЗ-21. На этот автомобиль устанавливался дизель английской фирмы Perkins, мощностью 45 л.с. Только в 20-х годах прошлого века дизельные моторы уменьшились до размеров, достаточно небольших, чтобы использоваться на наземном транспорте. В 1923 году на выставке Berlin Motor Fair был показан первый дизельный грузовик, но первый легковой автомобиль появился лишь в 1936- м. Это была модель Type 260D от Mercedes Benz. Автомобилисты Соединенных Штатом по-настоящему оценили преимущество дизельных моторов только в конце 70-х годов 20-го века, ощутив на себе последствия нефтяного кризиса 1973-78 годов. Американцы начали покупать дизеля таких иностранных производителей, как Peugeot, Mercedes Benz, Isuzu, Volkswagen, Audi, Volvo и Datsun, а первым производителем собственных дизельных машин в Штатах стал концерн General Motors, к концу 70-х продававший более 60% своих автомобилей и грузовиков в дизельном исполнении. Тем не менее, когда к середине 80-х годов цены на бензин полностью стабилизировались, американцы благополучно забыли о существовании дизельных моторов. В 1985 году с конвейеров GM сошла последняя дизельная машина. Дальше развитие продолжилось по пути перехода на электронное управление подачей топлива и непосредственный впрыск, а также увязки всего этого с турбонаддувом при обязательном использовании интеркулера. В середине 90-х появились дизели с четырьмя клапанами на цилиндр и common rail. И если первое заслуга европейцев, конкретно Mercedes, то второе довели до конвейера японцы в компании Denso создали такой тип топливной аппаратуры для двигателя грузовика Hino Ranger. Правда, на легковой дизель common rail пристроили опять же в Европе Magneti Marelli и Alfa Romeo. С конца 90-х дизели пришли в автоспорт в тот, где важна не только мощность, но и экономичность. Преимущества и недостатки дизеля. Сегодня дизельные двигатели имеют КПД до 40-45%, крупные двигатели более 50%. Из-за своих особенностей, дизель не имеет жестких требований к топливу, это позволяет использовать тяжелые масла. Чем тяжелее топливо, тем выше эффективность двигателя и его теплотворность. Дизель не может развить высокие обороты топливо не успеет догореть в цилиндрах, и для возгорания требуется время. Здесь используются дорогие механические детали, что делает двигатель более тяжелым. По мере впрыска топлива происходит его сгорание. При низких оборотах, двигатель дает высокий вращающий момент это делает

автомобиль более управляемым «отзывчивым» при движении, чем автомобиль с бензиновым двигателем. Поэтому на большее количество грузовых автомобилей ставят дизельный двигатель, плюс это более экономично. В отличие от бензинового двигателя, дизель имеет меньше окиси среде. Дизельное топливо нелетучее, т. е. плохо испаряется, поэтому вероятность возгорания дизеля намного меньше, тем более в нем не используется искра зажигания, в отличие от бензина. Выводы. За последние десять двадцать лет произошло ускоренное развитие дизельных двигателей как для легковых, так и для грузовых автомобилей. Значительно увеличились мощности, резко снизилась токсичность отработавших газов, главным образом за счет сокращения выбросов NOx и сажи. Было достигнуто значительное снижение шума, расхода топлива, улучшилась надежность, увеличились интервалы технического обслуживания, особенно для двигателей грузовиков. В результате всего этого дизели стали незаменимыми для всех типов транспортных средств и заняли значительную долю рынка силовых агрегатов (в Европе более 50%). Литература: 1. Лебедєв А.Т. Трактори та автомобілі. Навч. посібник / А.Т. Лебедєв, В.М. Атощенков, М.Ф. Бойко та ін.; За ред.. проф.. А.Т Лебедєва. - К.:Вища освіта, 2004. 2. Лиханов В. А. Снижение токсичности автотракторных дизелей / В. А. Лиханов, А. М. Сайкин. М.: агропромиздат, 1991.-С. 23-27 3. Білоусько Я. К. Тенденції розвитку вітчизняного сільськогосподарського машинобудування // Економіка АПК. 2011. 4. С. 84-90 4. Гроэ Хайнц, Русс Геральд Бензиновые и дизельные двигатели За рулем-272с. 5. Двигатель: конструкция и уход: Учебное пособие: Сер. 310: Перевод с английского. Токио: фирма "Хонда", 1992. ЕВОЛЮЦІЯ РОЗВИТКУ АВТОМОБІЛЬНИХ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ Мілаєва І.І. Анотація в статті розглянута історія розвитку дизельних двигунів для вантажних і легкових автомобілів. EVOLUTION OF THE DEVELOPMENT OF AUTOMOBILE DIESEL ENGINES І. Mіlayeva

Summary In the article the history of development of diesel engines for trucks and cars is considered.

docplayer.ru