Температура выхлопных газов дизельного двигателя


Как устроен дизельный двигатель — журнал За рулем

У дизельного двигателя свой язык общения с владельцем. Перевод на человеческий выполнил Стас Панин.

Обитель зла

Каждые пять лет в Европе принимают новые экологические нормы. Как назло, наибольшие ужесточения касаются тех выбросов, которые более характерны для дизеля, — речь об оксидах азота и твердых частицах. От Евро‑3 до Евро‑6 допустимый уровень понизили соответственно в восемь и десять раз.

Даже при нормальном сгорании дизельного топлива неизбежно образование твердых частиц — сажи. А режимов неполного сгорания предостаточно, причем в каждом выбросы сажи повышаются многократно. Пресловутые оксиды азота образуются в камере сгорания при высокой температуре и большом избытке воздуха в топливовоздушной смеси, на котором, собственно, и работает дизельный двигатель. Из-за этого же избытка воздуха привычный нейтрализатор не способен их обезвреживать.

Для начала инженерам пришлось внедрить систему рециркуляции отработавших газов (EGR), которая направляет часть их обратно на впуск. Многие думают, что это нужно просто для дожигания выхлопных газов. Отчасти так, но основная задача — снизить количество кислорода в свежей топливо‑ воздушной смеси и сбить температуру сгорания в цилиндре. Иногда системой рециркуляции снабжают и бензиновые двигатели. У дизеля она состоит из управляющего клапана, охладителя потока газов и впускного запорного клапана.

Управляющий клапан EGR установлен на стороне выпуска и отводит отработавшие газы (ОГ) обратно на впуск. Его работой заведует модуль управления двигателем. Также в клапан встроен датчик положения. Предусмотрена функция самоочистки: при выключении двигателя клапан несколько раз открывается и закрывается. При выходе из строя системы EGR он остается закрытым. Однако нередки случаи, когда отложения сажи и коррозия со временем приводят к залипанию клапана в открытом положении. Дизельный мотор и так не отличается внутренней чистотой, вдобавок постоянно на впуск будет возвращаться полная порция ОГ, что снизит ресурс элементов двигателя и его мощность.

Охладитель EGR работает как интеркулер в системах наддува. Охлажденные газы имеют бóльшую плотность, а значит, влекут больший расход. Дополнительно они еще сильнее сбивают температуру сгорания в цилиндре. В некоторых режимах двигателя такая интенсивная рециркуляция во вред: она ведет к неполному сгоранию топлива — например, при пуске и в режиме прогрева. Чтобы избежать этого, в систему встроен клапан, который направляет газы в обход охладителя и дополнительно предохраняет его от осаждения конденсата из-за слишком низкой температуры.

Впускной запорный клапан — не что иное, как дроссельная заслонка, которая стоит во впускном тракте перед каналом подачи отработавших газов. При необходимости она закрывается почти наполовину, уменьшая поперечное сечение впускного трубопровода. За счет этого во впускном коллекторе создается разрежение и растет интенсивность рециркуляции ОГ. По факту для работы самогó двигателя она не используется, за исключением момента его более мягкой остановки, когда заслонка полностью закрывается и прекращает подачу воздуха. У дизеля — качественное регулирование топливовоздушной смеси, то есть меняются только параметры впрыска топлива. При отказе заслонка полностью открывается. Функция само‑ очистки срабатывает после выключения двигателя, когда дроссель несколько раз полностью открывается и закрывается.

О неисправности системы рециркуляции отработавших газов сигнализирует лампа Сheck. Диагностику проводят в основном с помощью компьютера. Хорошее самочувствие системы да и самого мотора продлят периодические поездки за город без пробок, дабы немного очистить их от нагара, а также применение рекомендованного моторного масла и заправка на проверенных АЗС. Продукты сгорания сомнительной солярки и дешевого масла бумерангом вернутся в двигатель.

Трубочист

Дальше экологи начали сильно прижимать двигателистов насчет выбросов сажи. Для этого окислительный нейтрализатор, который борется с выбросами СО и СН, дополнили дизельным сажевым фильтром (DPF). Чаще их объединяют в одном корпусе, но встречаются и раздельные конструкции.

Фильтр DPF напоминает обычный нейтрализатор. Разница в том, что он именно накапливает в себе частицы сажи и производит их дожигание — регенерацию. Для процесса нужна температура около 600 градусов. При обычных условиях температура отработавших газов дизеля — от 150 до 300 ºС, а воздействием на управление двигателя ее можно поднять только до пятисот. Проблему решают двумя путями. Следуя первым, каналы фильтра покрывают платиной. Этот каталитический слой снижает температуру сгорания сажи до нужных 500º и ускоряет сам процесс. Второй путь — использовать в качестве катализатора присадку к топливу, для которой предусмотрен небольшой дополнительный бак.

После регенерации остаются зольные остатки, которые заполняют фильтр. Об

www.zr.ru

Рабочая температура дизельного двигателя – как достичь и контролировать?

Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.

Особенности дизельного двигателя

Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.

Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.

Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.

Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.

Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.

Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.

На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.

Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Если во время движения дизельный двигатель не способен выйти на рабочую температуру, это однозначно один из симптомов неисправности, так как КПД снижен. Из-за падения мощности снижаются динамические характеристики, при этом увеличивается расход топлива. Подобные проблемы могут указывать на несколько неисправностей:
• система охлаждения неисправна;
• компрессия в цилиндрах низкая.
Если дизельная силовая установка не прогрелась до рабочей температуры, то во время движения под нагрузкой дизтопливо не сгорает полностью, в результате образуется нагар, топливные форсунки засоряются, сажевый фильтр быстро выходит из строя, изнашиваются различные элементы дизельного мотора и это далеко не полный список последствий.
Например, если забьет форсунки подачи топлива, дизтопливо будет не распыляться, а в лучшем случае заливаться в камеры сгорания, соответственно топливо не может полностью сгореть, на поршнях сначала образуется нагар, а позже из-за перегрева поверхность может попросту прогореть. Если прогорит выпускной клапан, в цилиндре упадет компрессия, давления сжатия будет недостаточно для воспламенения топливной смеси. Соответственно и рабочая температура для такого двигателя будет исключена, запуск будет одинаково

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

carnovato.ru

Сообщества › Diesel Power (Дизельные ДВС) › Блог › Разрушители легенд. Смесеобразование и сгорание в дизельном двигателе. Часть №4. ЕГР.

В предыдущих частях своего опуса я расписал как мог процессы смесеобразования и горения в дизельном двигателе, так сказать, сами по себе. Сферический конь в вакууме.

На самом же деле и сгорание и подготовка к нему происходят во вполне реальных "климатических" условиях.

Одним из факторов, сильно влияющих на эти условия, является ЕГР — система рециркуляции выхлопных газов.

Я уже писал, что в дизельном двигателе из-за того, что топливо сгорает локально, в зонах с сильно обогащённой и переобогащённой смесью — дифференциация температур чрезвычайно высока. Вокруг каждой частички топлива ЛОКАЛЬНЫЕ температуры сгорания сильно выше чем в "бензиновых" моторах. Именно поэтому в дизельном двигателе вместе с топливом сгорает даже инертный в обычных условиях азот.

Азота окисляется мизер(от общего количества азота в воздухе), бОльшая часть его окислов при снижении температуры тут же разлагается — потому особого прихода энергии от его сгорания заметить невозможно, но те соединения азота, что выбрасываются с выхлопными газами даже в малом количестве являются основной головной болью дизелестроителей. Эффективных средств нейтрализации всех получающихся соединений азота в выхлопных газах придумать пока не удалось — и потому основным направлением снижения азотистых выбросов является минимизация их образования. А для этого нужно МАКСИМАЛЬНО ЗАМЕДЛИТЬ скорость сгорания топлива — чтобы энергия сгорания каждой капельки топлива успевала рассеиваться в окружающее пространство.

Вариантов замедления сгорания есть несколько, но эффективнейший на сегодняшний день — подмешать часть выхлопных газов к свежему воздуху во впускном коллекторе.

На "бензинках" этот трюк получается хорошо — так как в их выхлопных газах кислорода практически не остаётся ни на одном из режимов. Выхлопные газы дизеля содержат много кислорода даже на максимальной мощности, но тем не менее при рециркуляции КОНЦЕНТРАЦИЯ кислорода в камере сгорания заметно снижается и на режимах частичной мощности, что влечёт за собой и снижение скорости сгорания топлива. Бинго!

Правда на режимах частичной мощности кислорода в выхлопе дизеля настолько много, что для получения хоть какого-то эффекта к свежему воздуху приходится подмешивать до 50% выхлопных газов — потому при рециркуляции выхлопных газов СРЕДНЯЯ температура в камере сгорания значительно ПОВЫШАЕТСЯ(!) даже при наличии охладителя рециркулируемых газов — задержка воспламенения дизельного топлива уменьшается, жёсткость дизельного цикла снижается.
МАКСИМАЛЬНЫЕ температуры снижаются из-за замедления сгорания топлива — давление в камере сгорания нарастает плавнее — это тоже снижает жёсткость дизельного цикла.
Лепотенюшка?

К сожалению у рециркуляции полно отрицательных последствий:

1). Снижение эффективности сгорания топлива негативно воздействует на КПД дизельного двигателя.
Часть дизельного топлива просто не успевает сгорать в условиях бОльшего дефицита кислорода в камере сгорания — это уменьшает количество выделяющейся тепловой энергии. Медленно сгорающее топливо больше энергии успевает передать стенкам камеры сгорания — потому и система охлаждения нужна несколько более мощная, потому и меньшее количество тепловой энергии преобразуется в механическую.
Увеличивается расход топлива.
2). Раскалённые выхлопные газы значительно повышают температуру воздуха, поступающего в цилиндры — плотность воздуха снижается. Кислорода в смеси свежего воздуха и выхлопных газов тоже значительно меньше, чем в свежем воздухе. Ну а чем меньше кислорода — тем меньше топлива мы можем сжечь. Тем меньше мощности мы получим на коленвалу двигателя.
Работа ЕГР вызывает снижение эффективной мощности двигателя.
Снижение это настолько велико, что при приближении к максимальной мощности дизельного двигателя рециркуляцию полностью блокируют несмотря на то, что именно на этом режиме образование окислов азота максимально.
3). Рециркуляция значительно меняет тепловой баланс двигателя.
Считается, что с выхлопными газами двигатель избавляется от 32% выделяющегося тепла. Система охлаждения выводит из двигателя в районе 27% образующегося тепла:

Считаем на пальцах:
Если закольцевать около половины выхлопных газов — то отвод теплоты через систему выхлопа тоже уменьшится в два раза. Системе охлаждения двигателя придётся дополнительно отводить 16% выделяющейся теплоты — уже не 27, а 43% от общего количества. Почти в два раза больше обычного. Получается, что система охлаждения вынуждена работать с полной отдачей и на режимах частичной мощности. Но привод системы охлаждения редко рассчитан на такие трюки — помпа, вентилятор — всё активное оборудование чаще всего имеет привод от коленвала и вращается со скоростью, пропорциональной не нагрузке на систему охлаждения(как это делают системы с электроприводом), а оборотам коленвала. Всё это приводит к тому, что система охлаждения перестаёт справляться с теплоотводом ИМЕННО на режимах частичной мощности, когда этого безобразия от неё совсем не ждут.
4). Рециркуляция лавинообразно увеличивает выбросы недогоревшего топлива. Главный их представитель на дизельном двигателе — сажа. Кристаллы углерода являются замечательным абразивом. И если абразивы из свежего воздуха отфильтровывают воздушным фильтром, то абразивы из выхлопушки гоняются по кругу. На некоторых режимах ЕГР до 50% выхлопных газов подаёт на впуск — соответственно половина сажи предыдущего цикла сгорания вновь поступает в цилиндры. Огромное количество сажи налипает на промасленные стенки цилиндров не только на циклах рабочего хода и выпуска, но и на циклах впуска "свежего" воздуха и его сжатия — приблизительно на треть ускоряя насыщение моторного масла сажевыми частицами.
Огромное количество сажи и повышенная температура в цилиндрах значительно(на 20-30-40%) сокращают ресурс моторного масла. Производители моторных масел однозначно относят наличие ЕГР к факторам, серьёзно ужесточающим условия работы масел в двигателе. Про нелёгкую жизнь масла в прямовпрысковом дизельном двигателе подробнее поговорим в отдельной статье, а пока подробнее остановимся на том, какой замечательный "коктейль" образуют масло и сажа во впускном коллекторе любого двигателя:

Налипшее на стенках впускного коллектора говнище значительно увеличивает сопротивление свежему воздуху и наполняемость цилиндров катастрофически падает. Со всеми вытекающими последствиями:

Полный размер

Куски промасленной и спёкшейся в монолит сажи из впускного коллектора регулярно срывает потоком воздуха и несёт в цилиндры двигателя — это приводит подвисанию клапанов(что на дизеле чревато):

Полный размер

Задиры рабочей поверхности цилиндров и поршней часто происходят не только от попавшего в цилиндры асфальта, а и от перегрева поршневой:

Так что ЕГР значительно сокращает ресурс двигателя, а может и прямо привести его к поломке.

Правда ЕГР может и улучшать некоторые характеристики дизеля(помимо его чисто экологических характеристик), но об этом поговорим в другой раз.

www.drive2.ru

Nissan Patrol GR Y61 ۞ (YOZHIK) › Бортжурнал › Разрушители легенд. Турбонаддув дизеля. Часть №3. ЕГР.

Да-да.

Никакой ошибки тут нет — система ЕГР действительно может замечательно работать в паре с турбокомпрессором — частично устранять недостатки, присущие ему, частично помогать ему в работе.
Ну и конечно экология… Но про экологическую миссию ЕГР и без меня есть кому рассказать.

Полный размер

Есть одно НО.
ЕГР бывает НИЗКОГО давления и ВЫСОКОГО давления.

ЕГР низкого давления выхлопные газы берёт ПОСЛЕ и турбины, и катализатора и сажевого фильтра — фактически с глушителя. И подаёт он эти газы во впускной коллектор ДО турбины — сразу после воздушного фильтра. От такого ЕГР нам толку не будет. Но такой ЕГР и реализуется только на самых современных дизелях и потому нам не интересен вдвойне.

ЕГР высокого давления выхлопные газы берёт ДО горячей части турбонагнетателя — в области максимально высокого давления выхлопных газов. И подаёт он рециркулируемые газы ПОСЛЕ холодной части турбонагнетателя — в зону, где турбонагнетатель создаёт давление наддува.
ЕГР на ZD30 подключен именно так. Да и на большинстве старых дизелей реализована именно такая схема. Про неё и поговорим.

Начну свой рассказ с развенчания очередной байки, сильно популярной у ярых противников ЕГР. Заключается она в том, что подвисающий от грязи клапан ЕГР обвиняют в том, что он СБРАСЫВАЕТ создаваемое турбиной давление в выхлопную систему… Оттого, типа, двигатель и не может развить требуемой мощности, что всё давление усвистывает через прохудившийся клапан…

На самом деле всё обстоит СОВЕРШЕННО наоборот.
Дело в том, что давление ПЕРЕД горячей частью турбины(после выпускных клапанов двигателя) ВСЕГДА намного выше, чем давление ПОСЛЕ холодной(перед впускными клапанами двигателя). Ведь именно на высоком давлении выхлопных газов и работает турбонагнетатель!
Ведь именно на высоком давлении выхлопных газов работает и ЕГР!

Потому закисший в открытом положении клапан перепускает слишком много ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ во впускной коллектор. Именно за счёт более высокого ДАВЛЕНИЯ и КОЛИЧЕСТВА выхлопные газы начинают ПРЕПЯТСТВОВАТЬ поступлению в двигатель свежего воздуха. На фоне увеличенного КОЛИЧЕСТВА ГАЗОВ в камере сгорания КИСЛОРОДА в этих газах становится намного меньше — двигатель захлёбывается собственным выхлопом.
Если система управления основана только на датчике давления — то она в этом случае видит высокое давление во впускном коллекторе и топлива подаёт в цилиндры от души — ровно столько, сколько пожелает водятел с помощью газульки. Но сгореть это топливо в условиях недостатка кислорода не может и потому двигатель толком не тянет.
Самое прикольное, что даже дыма особого может при этом не быть — ведь в условиях пониженной КОНЦЕНТРАЦИИ кислорода топливо горит и очень медленно и с низкими температурами(то, чего и добивались экологи), потому топливо даже засажевАться толком не может — вылетает в трубу(в прямом смысле слова) в виде парОв…

Максимальная мощность, развиваемая дизелем с такой неисправностью, определяется степенью открытия подвисшего клапана ЕГР. Как правило клапан просто теряет герметичность из-за попавшего под тарелку клапана кусочка асфальта. При этом резкого перепада "тянет-нетянет" нет — мощность нарастает с холостого хода как обычно(а то даже и резвее), но всё медленнее и медленнее по мере увеличения подачи топлива и нарастания разницы давлений(а следовательно объёма перепускаемых газов) на клапане ЕГР.
Невысокая МАКСИМАЛЬНАЯ мощность, отсутствие дыма при педалировании, повышенный расход…
Чего чинить при таких симптомах начинают?
Правильно. Ничего.

Но ВСЕ заглушившие такой "подвисший" ЕГР отмечают и увеличение мощности и снижение расхода. Часть из таких начинает неистово бить копытом себя в грудь — какие они невьебенные тюнингаторы… А ведь если бы они просто починили ЕГР — то и мощность бы возросла сильнее и расход сильнее упал.

Зайдём с другой стороны.
Я же обещал рассказать, как "шерсти клок" с ЕГР получить?
Для того, чтобы понять, как ЕГР может работать в паре с турбонагнетателем — давайте посмотрим на "железо" попристальнее:

Как мы уже выяснили выше — давление выхлопных газов перед лопатками турбины довольно высокое — поэтому рециркулируемые газы перетекают во впускной коллектор через клапан ЕГР самотёком даже при том, что во впускном коллекторе турбина создаёт давление наддува. ЧАСТЬ выхлопных газов начинает циркулировать по кругу — ЧЕРЕЗ ДВИГАТЕЛЬ обратно на его впуск через клапан рециркуляции… и так цикл за циклом. При каждом цикле выхлопные газы смешиваются с чистым воздухом.
Чисто теоритически на холостом ходу у дизеля можно закольцовывать до 90% выхлопных газов — топлива впрыскивается мало и кислород из воздуха выжигается в незначительных количествах. По мере увеличения подачи топлива кислород начинает выжигаться интенсивнее, но весь кислород в дизеле невозможно выжечь даже на режиме максимальной мощности. Читайте подробнее тут — www.drive2.ru/l/473421120691765334/
Потому ЕГР на дизеле(в отличие от бензинок) просто вынужден закольцовывать значительные объёмы выхлопных газов — иначе уровень кислорода в камере сгорания заметно не уменьшить и образование окислов азота не снизить.
Но сейчас не об этом.

Какие же плюсы может привнести ЕГР в плане ТУРБОНАДДУВА дизеля?

1). Уменьшение "турбоямы".
Крыльчатки турбонагнетателя(2 и 3 на рисунке) на режиме низких нагрузок вращаются с низкой скоростью и создают СОПРОТИВЛЕНИЕ как на входе в двигатель(свежему воздуху), так и на его выходе(выхлопным газам).
При резком увеличении подачи топлива ротор турбонагнетателя не может раскрутиться мгновенно, даже если выхлопных газов много. А их на холостом ходу мало. При попытке резко увеличить обороты дизель вынужден ещё и резко разогнать свежий воздух по впускному коллектору, и выхлопные газы — по выпускному коллектору. Газы тоже обладают массой и потому — инерцией. Получается резкое повышение давления перед горячей частью турбонагнетателя(6) и понижение давления после холодной части(8). Система топливоподачи дизеля будет ограничивать подачу топлива пропорционально давлению во впускном коллекторе чтобы не допустить дымления — и таким образом будет ограничивать количество выхлопных газов. Малое количество выхлопных газов не может эффективно раскручивать ротор турбонагнетателя. Замкнутый круг. Выход из него на некоторых режимах(особенно на высокогорье, где воздух разряжен) занимает несколько секунд.
Если же в это время приоткрыть клапан ЕГР — то на вход двигателя начнут поступать под высоким давлением выхлопные газы. При том, что поток выхлопных газов через горячую часть турбины уменьшается почти в два раза — через двигатель газов начинает проходить в два раза больше.

У дизеля выхлопные газы содержат значительное количество кислорода(точное количество зависит от режима двигателя, но меньше 20% от обычного количества не бывает в принципе) и инертными являются только в "умных" статьях про ЕГР. На самом деле подмешивание до 50% выхлопных газов В ТУРБОЯМЕ значительно(до 20-30%) увеличивает количество топлива, которое можно подать в камеру сгорания и потому количество вновь образующихся выхлопных газов резко возрастает. Процесс нарастает лавинообразно и турбояма заметно сокращается и по глубине и по длительности.

Главное здесь — не перестараться. Если закольцевать большее количество выхлопных газов, чем допустимо при требуемой подаче топлива — то количество кислорода в смеси начнёт лавинообразно сокращаться с каждым оборотом через двигатель, а это чревато уже рассмотренной выше ситуацией с захлёбыванием турбодизеля собственными выхлопными газами…
Но производителю движков хочется набурындить выхлопных газов максимально много, буквально на грани допустимого. И потому в итоге подмешивать решили не выхлопные газы к свежему воздуху, а наоборот — свежий воздух к выхлопным газам. Именно поэтому на современных турбодизелях расчёт топливоподачи и управление двигателем осуществляются несколько своеобразно. Почти как на бензинках.
Количество необходимого топлива определяется по нажатию газульки. Компьютер рассчитывает, сколько именно СВЕЖЕГО воздуха ДОЛЖНО поступать в двигатель, чтобы ГАРАНТИРОВАНО сжечь этот объём топлива на данном режиме двигателя. Количество поступающего свежего воздуха контролируется датчиком массового расхода воздуха, но ограничивается не дроссельной заслонкой, а "выдавливается" выхлопными газами. Клапан ЕГР открывается ВСЕГДА максимально сильно — до уровня когда количество реально поступающего свежего воздуха падает до уровня, рассчитанного компьютером…

2). Повышенная "степень сжатия".
ЕГР значительно повышает температуру свежего заряда(за счёт подмешивания раскалённых выхлопных газов) и, соответственно — температуру и давление в камере сгорания в процессе сжатия — что с точки зрения протекания процессов характерно для повышенной "степени сжатия". Подробнее про степень сжатия поговорим в отдельной статье, а в этой статье нам важно только то, что подобное завуалированное повышение "степени сжатия"(турбонаддув, кстати — ещё один скрытый способ увеличить "степень сжатия") приводит к повышению КПД двигателя. К сожалению одновременно падает плотность свежего заряда и потому падает максимальная мощность двигателя. Потому ЕГР, опять таки, задействуется в полную силу только на режимах частичной мощности.

3). Уменьшение затрат энергии на сжатие воздуха турбиной.
Как я уже писАл — выхлопные газы дизеля содержат много кислорода даже на максимальной мощности — когда дизель уже дымит вовсю. Потому ЕГР на дизеле на режимах ЧАСТИЧНОЙ мощности и на холостом ходу просто вынуждена подмешивать к свежему воздуху огромную порцию выхлопных газов — иначе заметно снизить процент кислорода в камере сгорания просто невозможно.
В документации на ZD30 указана цифра 45%:

www.drive2.ru

Nissan Patrol NEED MORE POWER . › Бортжурнал › [Правильный Выхлоп] Пламегаситель, температура, удаление катализатора с ZD30

Ohayo Gozaimasu! (уважительно привествую . с яп.)
Собственно, хочу поделиться своими наблюдениями и кое-каким опытом.
Ведь установил уже более 10 штук. (Обновление, больше 20ти штук).

Знакомьтесь! Схема штатной выхлопной системы Patrol Y61 ZD30. На выходе из турбины стоит у нас каталитический нейтрализатор, он же "катализатор" в простонародье) (НЕ сажевый катализатор/Не сажевый фильтр! Вот так выглядит сажевый фильтр с датчиками и системой продувки)

Наш катализатор достаточно старой конфигурации и в разрезе выглядит близко к этому:

А так выглядят соты катализатора, когда он от нашей великолепной солярки и корректно работающих форсунок с ТНВД … попросту забивается, оплавляется и помирает, так сказать.

Первое частое, популярное решение, разрезать банку, выкинуть остатки катализатора и заварить обратно, приводит к появлению резонансных шумов и неприятного звука выхлопа. Способ этот хоть и не гуманный, но вполне себе допустимый.

Второе частое решение, вырезать этот катализатор и вварить прямую трубу. Просто, гениально, доступно.
А вот тут то мы и перейдем к тому, почему мне захотелось набросать пару строк по этой банальной процедуре.

Так выглядит продолжение выпускного тракта на ZD30

выхлопная труба ZD30 Y61 Patrol

Зачем удалять катализатор. Важно!
1)
Для того, чтобы улучить отведение тепла и выхлопных газов. Тем самым убрав подпор воздуха в магистрали, улучшить продуваемость камер сгорания в двигателе, и тем самым снизить температуру самих газов (!) в камерах сгорания и как следствие температуру всего двигателя.
2)
Улучшить пропускаемость выхлопного тракта, тем самым позволить "дышать" двигателю, и как следствие, улучшить динамические показатели последнего. (Далее объясню как и почему).

Итак, прибегнем к более продвинутым умам и SkyNet, и разберемся, как влияет температура выхлопного тракта на КПД двигателя. А мы с вами же взрослые дядьки, и знаем, что большая часть энергии от детонации топлива уходит у нас не на вращательную энергию, а в тепло, которое вылетает на улицу:

Цитата: Потери в выхлопную трубу.
… мы подошли к самым известным и, по мнению специалистов, самым большим потерям тепловой энергии в выхлопную трубу. Считают данные потери весьма просто, используя соотношение:

k2.4 = (Tмин/Tмакс)•100%
где Тмакс и Тмин — соответственно максимальная и минимальная температуры газа в фазе РАСШИРЕНИЕ.

Как известно, двигатель работает в очень широком диапазоне режимов. Значения Тмакс и Тмин тесно коррелированны с режимом работы двигателя. Минимальная величина потерь к 2.4 соответствует холостому ходу. Максимальные потери к 2.4 характерны для режима максимальной нагрузки и частоты вращения вала. В этом случае Тмакс = 2500 °С, Тмин =1100 °С,

В случае с газовым топливом данные потери еще больше, так как выше температура выхлопных газов. Напомним, что паровоз работал при температуре пара 150 °С.

Чем объясняется высокая температура выхлопных газов в двигателях, работающих на легком топливе? Дело в том, что в камере сгорания топливо сгорает не полностью, а только на 70…80 %.

Далее, когда поршень движется вниз, продолжается его догорание. Это позволяет двигателю поддерживать высокое давление в цилиндре (рис. 4), а следовательно, и температуру выхлопных газов.
С повышением частоты вращения вала время на догорание сокращается, а температура выхлопных газов повышается. Наступает момент, когда топливо догорает уже в выхлопной трубе. Как пример, на спортивных машинах выхлопные трубы, находящиеся непосредственно у двигателя, раскаляются докрасна."

Полный размер

Наглядное изображение как выглядит выпускной коллектор при работе на высоких оборотах. Скорость вращения вала такая, что газы просто не успевают при вспышке догорать в цилиндре. Топливо только сдетанировало, а его уже вытолкнул поршень и оно догорает в ВЫпускном коллекторе. Представьте тепловые нагрузки на турбину и на выхлопной тракт когда мы едем по трассе.

Ну а вы, уважаемые читатели, уже опытные дизелисты, и как всем известно, уже знаете, что дизеля пЕрегреваются не когда мы ездим по городу, с остановками на светофорах, а по трассе, когда мы шпили-вили несколько сот-тысяч километров без остановки с поддержанием высоких оборотов, а потом БАЦ, и температура двигателя вверх-вверх-ВВЕРХ!

Дальше сказанное, моё сугубо личное скромное мнение, основанное на опыте ремонта ZD30.

Я считаю, что врезать просто трубу не совсем корректно. Горячие газы (очень горячие! температура в камере сгорания ZD, если мой мозг еще не сгорел на работе, колеблется в пределах 400-600С) с огромной скоростью вылетают у нас из ДВС и дальше по тракту, как следствие нагревают выхлопной тракт еще сильнее. (Доказано замерами температуры и установщиками глушителей)

Что в свою очередь тянет за собой 2 вещи:

1) Убирая родной катализатор, который принимал на себя первый основной удар горячих газов из турбины и отводил тепло (кстати, в стоке обратите на него внимание — катализатор хитрой формы и с двойной рубашкой и термо прокладками), тем самым именно КАТАЛИЗАТОР предохранял остальный тракт от прогарания.

2) Как раз таки катализатор, при движении на высоких оборотах (по трассе), помогал двигателю дожигать смесь.
Его вырезали, кто это будет делать? А почему его инженеры поставили в аккурат на выходе из турбины? почему не чуть ниже, ведь подкапотка у нас ой ой ой какая тесная.

Исходя из вышесказанного, я сам поставил себе и чисто по человечески рекомендую ставить ПЛАМЕГАСИТЕЛЬ.

Цитата из Wiki: Пламегаситель представляет собой резонатор глушителя предварительного действия, который можно считать альтернативой катализатору выхлопной системы автомобиля. Главная задача устройства – снижение энергии и температуры выхлопных газов, чтобы оптимизировать работу основных элементов выпускной системы.

Пламегаситель выглядит именно вот так:

Принцип действия видно на этой картинке из всё того-же СкайНета :

Но, я руководствуясь золотым правилом построения выхлопных систем "Больше сечение можно, меньше нельзя", предпочитаю пламегаситель прямого типа, без перегородки внутри, по типу вот такого, но двухкамерный! :

И тут у нас всплывает очень важный "холивар" на тему, что лучше "Пламегаситель" или "Стрингер" он же "Стронгер", он же "Турбинка", он же "Прямоток".

Так вот, у именитых по типу MEGAN Racing производителей компонентов выхлопных систем — нет такой позиции, как "стронгер". Как вы могли заметить и на конвейерах в выхлопные системы они не устанавливаются никогда, да и не устанавливались.

Полный размер

www.meganracing.com

www.drive2.ru

Nissan Patrol GR Y61 ۞ (YOZHIK) › Бортжурнал › Разрушители легенд. Смесеобразование и сгорание в дизельном двигателе. Часть №4. ЕГР.

В предыдущих частях своего опуса я расписал как мог процессы смесеобразования и горения в дизельном двигателе, так сказать, сами по себе. Сферический конь в вакууме.

На самом же деле и сгорание и подготовка к нему происходят во вполне реальных "климатических" условиях.

Одним из факторов, сильно влияющих на эти условия, является ЕГР — система рециркуляции выхлопных газов.

Я уже писал, что в дизельном двигателе из-за того, что топливо сгорает локально, в зонах с сильно обогащённой и переобогащённой смесью — дифференциация температур чрезвычайно высока. Вокруг каждой частички топлива ЛОКАЛЬНЫЕ температуры сгорания сильно выше чем в "бензиновых" моторах. Именно поэтому в дизельном двигателе вместе с топливом сгорает даже инертный в обычных условиях азот.

Азота окисляется мизер(от общего количества азота в воздухе), бОльшая часть его окислов при снижении температуры тут же разлагается — потому особого прихода энергии от его сгорания заметить невозможно, но те соединения азота, что выбрасываются с выхлопными газами даже в малом количестве являются основной головной болью дизелестроителей. Эффективных средств нейтрализации всех получающихся соединений азота в выхлопных газах придумать пока не удалось — и потому основным направлением снижения азотистых выбросов является минимизация их образования. А для этого нужно МАКСИМАЛЬНО ЗАМЕДЛИТЬ скорость сгорания топлива — чтобы энергия сгорания каждой капельки топлива успевала рассеиваться в окружающее пространство.

Вариантов замедления сгорания есть несколько, но эффективнейший на сегодняшний день — подмешать часть выхлопных газов к свежему воздуху во впускном коллекторе.

На "бензинках" этот трюк получается хорошо — так как в их выхлопных газах кислорода практически не остаётся ни на одном из режимов. Выхлопные газы дизеля содержат много кислорода даже на максимальной мощности, но тем не менее при рециркуляции КОНЦЕНТРАЦИЯ кислорода в камере сгорания заметно снижается и на режимах частичной мощности, что влечёт за собой и снижение скорости сгорания топлива. Бинго!

Правда на режимах частичной мощности кислорода в выхлопе дизеля настолько много, что для получения хоть какого-то эффекта к свежему воздуху приходится подмешивать до 50% выхлопных газов — потому при рециркуляции выхлопных газов СРЕДНЯЯ температура в камере сгорания ДИЗЕЛЯ значительно ПОВЫШАЕТСЯ(!) даже при наличии охладителя рециркулируемых газов — задержка воспламенения дизельного топлива уменьшается, жёсткость дизельного цикла снижается. Полная аналогия повышения степени сжатия двигателя.
Но при этом МАКСИМАЛЬНЫЕ температуры снижаются из-за замедления сгорания топлива — давление в камере сгорания нарастает плавнее — это тоже снижает жёсткость дизельного цикла.
Лепотенюшка?

К сожалению у рециркуляции полно отрицательных последствий:

1). Снижение эффективности сгорания топлива негативно воздействует на КПД дизельного двигателя.
Часть дизельного топлива просто не успевает сгорать в условиях бОльшего дефицита кислорода в камере сгорания — это уменьшает количество выделяющейся тепловой энергии. Медленно сгорающее топливо больше энергии успевает передать стенкам камеры сгорания — потому и система охлаждения нужна несколько более мощная, потому и меньшее количество тепловой энергии преобразуется в механическую.
Увеличивается расход топлива.
2). Раскалённые выхлопные газы значительно повышают температуру воздуха, поступающего в цилиндры — плотность воздуха снижается. Кислорода в смеси свежего воздуха и выхлопных газов тоже значительно меньше, чем в свежем воздухе. Ну а чем меньше кислорода — тем меньше топлива мы можем сжечь. Тем меньше мощности мы получим на коленвалу двигателя.
Работа ЕГР вызывает снижение эффективной мощности двигателя.
Снижение это настолько велико, что при приближении к максимальной мощности дизельного двигателя рециркуляцию полностью блокируют несмотря на то, что именно на этом режиме образование окислов азота максимально.
3). Рециркуляция значительно меняет тепловой баланс двигателя.
Считается, что с выхлопными газами двигатель избавляется от 32% выделяющегося тепла. Система охлаждения выводит из двигателя в районе 27% образующегося тепла:

Считаем на пальцах:
Если закольцевать около половины выхлопных газов — то отвод теплоты через систему выхлопа тоже уменьшится в два раза. Системе охлаждения двигателя придётся дополнительно отводить 16% выделяющейся теплоты — уже не 27, а 43% от общего количества. Почти в два раза больше обычного. Получается, что система охлаждения вынуждена работать с полной отдачей и на режимах частичной мощности. Но привод системы охлаждения редко рассчитан на такие трюки — помпа, вентилятор — всё активное оборудование чаще всего имеет привод от коленвала и вращается со скоростью, пропорциональной не нагрузке на систему охлаждения(как это делают системы с электроприводом), а оборотам коленвала. Всё это приводит к тому, что система охлаждения перестаёт справляться с теплоотводом ИМЕННО на режимах частичной мощности, когда этого безобразия от неё совсем не ждут.
4). Рециркуляция лавинообразно увеличивает выбросы недогоревшего топлива. Главный их представитель на дизельном двигателе — сажа. Кристаллы углерода являются замечательным абразивом. И если абразивы из свежего воздуха отфильтровывают воздушным фильтром, то абразивы из выхлопушки гоняются по кругу. На некоторых режимах ЕГР до 50% выхлопных газов подаёт на впуск — соответственно половина сажи предыдущего цикла сгорания вновь поступает в цилиндры. Огромное количество сажи налипает на промасленные стенки цилиндров не только на циклах рабочего хода и выпуска, но и на циклах впуска "свежего" воздуха и его сжатия — приблизительно на треть ускоряя насыщение моторного масла сажевыми частицами.
Огромное количество сажи и повышенная температура в цилиндрах значительно(на 20-30-40%) сокращают ресурс моторного масла. Производители моторных масел однозначно относят наличие ЕГР к факторам, серьёзно ужесточающим условия работы масел в двигателе. Про нелёгкую жизнь масла в прямовпрысковом дизельном двигателе подробнее поговорим в отдельной статье, а пока подробнее остановимся на том, какой замечательный "коктейль" образуют масло и сажа во впускном коллекторе любого двигателя:

Налипшее на стенках впускного коллектора говнище значительно увеличивает сопротивление свежему воздуху и наполняемость цилиндров катастрофически падает. Со всеми вытекающими последствиями:

Полный размер

Куски промасленной и спёкшейся в монолит сажи из впускного коллектора регулярно срывает потоком воздуха и несёт в цилиндры двигателя — это приводит подвисанию клапанов(что на дизеле чревато):

Полный размер

Задиры рабочей поверхности цилиндров и поршней часто происходят не только от попавшего в цилиндры асфальта, а и от перегрева поршневой:

Так что ЕГР значительно сокращает ресурс двигателя, а может и прямо привести его к поломке.

Правда ЕГР может и улучшать некоторые характеристики дизеля(помимо его чисто экологических характеристик), но об этом поговорим в другой раз.

www.drive2.ru

Условия работы дизельного двигателя | Дизельный двигатель

Условия работы дизельного двигателя основаны на различных соотношениях, которые являются типичными для следующих процессов.

В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в сильно сжатый горячий воздух, результатом чего будет самовоспламенение топлива. Таким образом, дизельный двигатель не связан с ограничениями по зажиганию подобно двигателю с искровым зажиганием (бензиновый двигатель). Поэтому, считая, что количество воздуха в камере сгорания остается постоянным, то необходимо будет регулировать только количество топлива.

Система впрыска топлива имеет, таким образом, решающее значение для работы двигателя. При всех оборотах и нагру нагрузках система отвечает за дозировку топлива и за его равномерное распределение при подаче. В дополнение к этому нужно принимать во внимание давление и температуру поступающего воздуха.

Таким образом, в каждый момент времени при работе двигателя требуется следующее:

В дополнение к требованиям по оптимальному смесеобразованию, для дозировки необходимо принимать во внимание такие рабочие ограничения для конкретного двигателя и конкретного автомобиля, которые перечислены ниже:

Ограничение по дымности

Так как значительная часть процесса смесеобразования имеет место при сгорании, то происходит локальное переобогащение и увеличение черного дыма в выхлопе, которое происходит даже при умеренном избытке воздуха. Соотношение «воздух-топливо», которое приводит к выбросам дыма, находящимся у разрешенного предела, является критерием того, насколько качественно используется воздух. Двигатели с предкамерой работают при ограничении по дымности с избытком воздуха в 10 — 25%, тогда как двигатели с непосредственным впрыском имеют избыток воздуха в 40 — 50%.

Ограничение по давлению сгорания

У дизельных двигателей из-за того, что испаренное топливо, смешанное с воздухом, сгорает резко при сильном сжатии в процессе воспламенения, будем говорить о «жестком» или «шумном» сгорании. Высокие пиковые давления, которые будут результатом этого, требует довольно крепких двигателей. Усилия, которые образуются при сгорании, становятся причиной периодически изменяющейся нагрузки на детали двигателя и на основе их размеров и срока службы эти детали накладывают ограничения на давление при сгорании.

Ограничение по температуре выхлопных газов

Ограничение по температуре выхлопных газов дизельного двигателя определяется по высоким термическим нагрузкам деталей двигателя, окружающим горячую камеру сгорания, по тепловому сопротивлению выхлопной системы и по температурной зависимости концентрации токсичных веществ в выхлопных газах.

Ограничение по оборотам двигателя

Подача избыточного воздуха в дизельном двигателе и регулирование количества топлива уже производятся с учетом того, что при постоянном числе оборотов мощность двигателя зависит лишь от количества впрыскиваемого топлива. Если топливо подается в дизельный двигатель без соответствующего уменьшения крутящего момента, то обороты двигателя возрастут. Если количество впрыскиваемого топлива не уменьшится до того, как будут достигнуты критические обороты двигателя, то двигатель «перекрутиться» и может выйти из строя. В связи с этим для дизельных двигателей абсолютно необходимо ограничение оборотов или их регулирование. Когда дизельный двигатель используется как привод какого-либо механизма, обуславливается определенное число оборотов, которое поддерживается постоянным или остается в допустимых пределах независимо от нагрузки.

Когда дизельный двигатель используется на автомобиле, то водитель должен иметь возможность, пользуясь педалью акселератора («газа»), выбирать желаемую скорость, причем обороты двигателя не должны упасть ниже предела холостого хода во избежание остановки при отпускании педали. Поэтому мы сделаем различие между регуляторами с изменяемым числом оборотов и регуляторами минимального и максимального числа оборотов в качестве систем управления.

Принимая во внимание все специфические требования, можно определить характерные кривые (графики) для рабочего диапазона двигателя. Эти графики показывают количество впрыскиваемого топлива как функцию числа оборотов и нагрузки, а также компенсации требуемой температуры и давления воздуха. Количество впрыскиваемого топлива соответствует средней потребности всех цилиндров и среднему количеству при определенном числе оборотов.

Рис. 1. Количество впрыскиваемого топлива; 2. Обороты двигателя; 3. Запуск; 4. Холостой ход; 5. Полная нагрузка; 6. Двигатель с турбонаддувом; 7. Контроль крутящего момента; 8. Двигатель без наддува; 9. Коррекция атмосферного давления; 10. Температурная компенсация; 11. Регулирование оборотов.

Как показывает следующий пример, конкретные рабочие условия предъявляют высокие требования к точности работы системы впрыска. Количество топлива при полной нагрузке для 4-цилин-дрового 4-тактного двигателя с мощностью 75 кВт и удельным расходом топлива в 200 г/кВт ч делает необходимым общий расход топлива в 15 кг/час. Это эквивалентно 288000 ходам впрыска за 1 час для 4-тактного двигателя, работающего при 2400 об/мин.

Переходя к одному ходу впрыска, это будет означать количество топлива в 59 мм3 за один ход впрыска. По сравнению с этим примером, дождевая капля имеет объем примерно в 30 мм3. Система впрыска топлива должна обеспечить такую точную дозировку для одного цилиндра и для однородного распределения в отдельном цилиндре в многоцилиндровом двигателе.

Удельный расход топлива

Рис. Удельный расход топлива:
1. Бензиновый двигатель. Дизельный двигатель: 2. Предкамера/вихревая камера; 3. Непосредственный впрыск; За. Турбонаддув; Зв. Достижимая возможность; 4. Удельный расход топлива; 5. г/кВт; 6. Число оборотов: 2500-3000 об/мин; 7. Среднее давление; 8. Бар.

Теоретически определенное количество впрыскиваемого топлива служит в качестве исходной величины для конструирования системы впрыска. Характеристика полной нагрузки ограничивается путем ограничения по дымности двигателя в диапазоне более низких оборотов и путем допустимой температуры выхлопных газов или деталей в диапазоне более высоких оборотов. Действительно требуемые количества топлива определяются на двигателе в соответствии с эмпирическими величинами. Системы обычно конструируются в предположении высоты на уровне моря, т.е. величины мощности уменьшаются до этого уровня: если двигатель работает на высоте, превышающей уровень моря, то количество топлива должно быть скорректировано в соответствии с барометрической формулой, известной из физики. Уменьшение плотности воздуха на 7% на каждые 1000 м высоты используется как исходная величина.

Однако, в противоположность удельному расходу топлива, который определяется на теплом двигателе при постоянных условиях проверки, лишь расход топлива в движении обеспечит величины, используемые на практике.

Автомобили, в частности, работают главным образом на коротких расстояниях с частыми запусками холодного двигателя и в диапазоне низких оборотов. Необходимое обогащение на холодном двигателе приведет к явным различиям в расходе топлива.

Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С )

Рис. Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С ):
1. Бензиновый двигатель 1,1л-37кВт; 2. Дизельный двигатель 1,5л-37 кВт; 3. Расход топлива, л; 4. Пройденное расстояние, км.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Nissan Patrol GR Y61 ۞ (YOZHIK) › Бортжурнал › Разрушители легенд. Смесеобразование и сгорание в дизельном двигателе. Часть №3. Совместить несовместимое.

Вам не показалось странным, что я до сих пор не упомянул ни слова про технологию CommonRail?
Дело в том, что ВСЕ рекламируемые якобы революционные преимущества CR влияют на дизельный процесс весьма скромно — основной плюс заключается только в более мелком распыле топлива, вызванном сверхвысоким давлением в распылителе форсунки. Но влияет это на мощность и топливную экономичность на сущие ПРОЦЕНТЫ по сравнению с известными механическими топливными системами…

Как ни странно, но основной прирост ЛИТРОВОЙ МОЩНОСТИ и снижения РАСХОДА современных дизелей вызван революцией не в топливных системах, а в ТУРБИНАХ. Революция эта так и осталась в тени — Боливар не вынесет двоих — и все лавры почему-то решили отдать CommonRail.

Сравнительное инфо для упёртых:
ZD30DDTi(обычная ZD`ха) Turbo, Intercooler, 150-170hp(3600rpm), 350Nm(1500-2800rpm)
ZD30CRD(CR-ZD`ха грузовика NT500) Turbo, Intercooler, 150hp(3400rpm), 350Nm(1200-2800rpm)
ZD30CRD(CR-ZD`ха грузовика NT500) TwinTurbo, Intercooler, 170hp(2600rpm), 540Nm(1400-2200rpm)

Сравнительные графики мощности и крутящего момента ZD30Di и ZD30CR — в стандарте(красный цвет) и чипованных(синий и зелёный):

Полный размер

CommonRail версия ZD30 ВООБЩЕ НИЧЕМ не отличается по характеристикам от "примитивной" старой ZD`хи — чуть лучше на низах и чуть хуже на верхах.
И почти в ДВА РАЗА(!) уступает по крутящему моменту CommonRail же версии ZD30, оснащённой твинтурбо.

Давление наддува на всех последних моделях дизелей уже давно в районе 3 атмосфер начиная чуть ли не с 1000 оборотов… Кто об этом слышал? Лес рук… nissan.club/forums/topic/…indComment&comment=197557

А что такое, товарищи, повышенный наддув? Это не только литровая мощность и крутящий момент, это ещё и КПД! Ведь НОРМАЛЬНО ПОДОБРАННАЯ турбина ДОЛЖНА дополнительно утилизировать энергию выхлопных газов, которые не преобразовал в механическую работу непосредственно сам двигатель. Цикл с продолженным расширением имеет КПД приблизительно на 12% выше обычного.
А КПД, товарищи — это РАСХОД!

И если бы не ЭКОнормы, то расход у современных дизелей был бы просто смешной.
Эконормы же не позволяют сжигать топливо настолько хорошо, насколько это уже возможно с CR. Потому что когда сгорание происходит хорошо — то поднимается температура и давление в камере сгорания. Отдача тепловой машины растёт. Но когда температура поднимается выше определённого значения — то начинают окисляться молекулы обычно инертного азота воздуха…
Эта же проблема стоит и перед разработчиками водородных двигателей — при том, что везде заявляется их абсолютная экологическая чистота, на самом же деле водород горит настолько хорошо, что вместе с ним замечательно "сгорает" и значительная часть азота воздуха. А что такое сгоревший азот? Это, товарищи, те самые окислы азота, которые так никто и не научился нейтрализовывать… Соответственно с выхлопа "экологически чистого" водородного двигателя унутреннего исгорания вместо чистой родниковой воды на самом деле херячит азотная кислота.

Следовательно и нам, дизелистам приходится учиться сжигать топливо настолько ПЛОХО, насколько это возможно при условии, что всё топливо таки сгорит без остатка. И вот здесь без CommonRail не обойтись. Ибо только CommonRail может впрыскивать или НЕ впрыскивать топливо РЕАЛЬНО в любой произвольный момент времени. Ни одна из существующих до этого топливных систем этого на умела. И даже рядом не стояла.

Можно очень точно сформировать запальную порцию топлива — будет минимальный шум на холостом ходу и низких оборотах. Можно очень точно формировать подачу основной порции топлива — рост давления и температуры в камере сгорания будет происходить плавно, в заданных рамках, обеспечивая минимум вредных выбросов. Можно сформировать подачу порции топлива перед самым открытием выпускных клапанов, раскаляя выхлопные газы до нужных катализатору +600С. Ну и хер с ними, с выпускными клапанами, с головкой блока цилиндров, с поршнями и турбиной — зато катализатор будет нагрет до комфортной ему температуры…
Топливная экономичность при этом всём страдает настолько, что выигрыша по сравнению даже с вихрекамерниками почти нет; ресурс ниже в два-три раза — но на это давно уже всем насрать — главное уложиться в нормы выбросов.

Но именно возможность CommonRail впрыскивать топливо когда угодно и позволяет "обычный" дизель превратить в "ещёболеелучший". Если говорить по научному, то появилась возможность ЗАНЕДОРОГО превратить CommonRail-дизель из двигателя с ВНУТРЕННИМ смесеобразованием в двигатель со СМЕШАННЫМ смесеобразованием!
Это даёт возможность значительную ЧАСТЬ топлива сжигать так, как это делается в бензинках.

Тут я возвращаюсь к тому, с чего начал весь свой рассказ — к СМЕСИ.
К ГОМОГЕННОЙ СМЕСИ.

Вы же в курсе, что история развивается по спирали? Вот и наш круг замкнулся!

Если впрыснуть ЧАСТЬ цикловой дозы солярки в цилиндр дизеля в начале впуска воздуха — то к моменту максимального сжатия в камере сгорания будет уже полностью испарившееся топливо, перемешанное с воздухом — СМЕСЬ.
Та самая ГОМОГЕННАЯ СМЕСЬ, которой никогда не бывает в истинном, привычном нам дизеле.
Но самовоспламениться от сжатия эта СМЕСЬ не сможет, так как она очень БЕДНАЯ… Не сможет она и гореть самостоятельно. Я это уже писал в первой части своего рассказа, если вдруг кто читал.
Но если такую СМЕСЬ и СЖАТЬ и НАГРЕТЬ намного сильнее, чем это делается в ДИЗЕЛЕ — вот тогда эта СМЕСЬ сможет гореть и самостоятельно! Читайте про сгорание с предварительным перемешиванием и про модулированное сгорание "M-Fire" на ZD30 :( HCCI-процесс и Z-engine. Дополнительное СЖАТИЕ и НАГРЕВ обеспечит дизельная часть процесса сгорания — как мы знаем, в момент самовоспламенения впрыснутого дизельного топлива в камере сгорания и температура и давление резко возрастают — вот вам и СУПЕРИСКРА, охватывающая всё пространство камеры сгорания.

Поскольку бедные смеси и воспламеняются плохо и горят медленно — то в момент самовозгорания всё топливо в камере сгорания никогда не сдетонирует, как в бензинке. Жёсткость сгорания как и на обычном дизеле будет определяться в основном дизельной частью процесса смесеобразования.
"Бензиновая" часть не может быть задействована на холостом ходу и режиме малых нагрузок — настолько бедную СМЕСЬ невозможно поджечь в принципе. Невозможно использовать и слишком богатую СМЕСЬ — к сожалению скорость сгорания СМЕСИ сильно зависит и от КОНЦЕТРАЦИИ и от ОКТАНОВОГО ЧИСЛА топлива. У дизельного топлива ОКТАНОВОЕ число очень небольшое — потому КОНЦЕТРАЦИЮ смеси высокой сделать не возможно — СМЕСЬ будет детонировать…
Потому намного выгоднее эту дополнительную СМЕСЬ готовить не из дизельного топлива, а из бензина. А ещё лучше — из природных газов. Самым лучшим ингридиентом для СМЕСИ является метан — так как его ОКТАНОВОЕ число превышает 120 — это один из самых высокооктановых углеводородов, с ним степень сжатия "бензинки" может достигать 13. Вот с ним процент СМЕСИ в газодизеле со степенью сжатия 15-17 может достигать 80% и понадобится только 20% дизельного топлива… На пропан-бутане — около 60% смеси и 40% дизельного топлива… На бензине эта пропорция будет ещё хуже, а на солярке — самой никудышней…
Тем не менее "бензиновая" часть процесса сгорания позволяет выжечь "лишний" кислород, который никак не возможно выжечь дизельным процессом и потому ЛИТРОВАЯ МАКСИМАЛЬНАЯ мощность такого дизеля сможет вплотную приблизиться к бензинкам, имея при этом суммарный КПД даже выше чем у чистого дизеля… За счёт сокращения чисто дизельного цикла оборотистость такого двигателя также приближается к бензинкам. Не даром даже на гоночном Камазе с почти двадцатилитровым дизелем посчитали более выгодным не тупо наращивать объём двигателя, а перейти на газодизельный процесс.
Начали с пропана. Распробовали. Вошли во вкус. И сейчас вместо пропана гоняют уже на метане:

Подчеркну — ГОНЯЮТ. Т.е. используют движок на пределе возможностей, вытягивая из него всё по максимуму. И я сильно сомневаюсь, что для модернизации движка задействованы какие-то космические технологии…

Вы уже заметили, что я плавно перешёл к газодизелю?
Да-да. Именно газодизель и позволяет наилучшим образом совместить несовместимое — циклы Отто и Дизеля. Слыхали про синергетический эффект? Вот и тут получается нечто подобное — два цикла при совместном использовании улучшают протекание друг друга: Цикл Дизеля обеспечивает мощный объёмный поджиг сверхбедных смесей газа, обеспечивая стабильную работу двигателя на холостом ходу и режиме малых нагрузок. А цикл Отто позволяет выжечь почти весь кислород в камере сгорания на режиме максимальной мощности, обеспечивая максимальный крутящий момент до 30% выше, чем у чистого дизеля. Приблизительно такой прирост даёт турбирование примитивными не-VTG-турбинами. На режиме средних нагрузок, когда дизельный цикл используется в основном только для воспламенения газовой смеси у газодизеля получается КПД выше дизельного, при использовании в ДВА РАЗА более дешёвого топлива!

ДВС — это двигатель внутреннего СГОРАНИЯ. И улучшить такой двигатель можно только улучшая процесс сгорания, а не ухудшая, как это делается сейчас и на бензинках и на дизелях в угоду экологическим нормам.

Но подробнее про газодизель поговорим в другой раз.

www.drive2.ru

Системы нейтрализации отработавших газов на дизельных моторах. — Turbo-Union на DRIVE2

Введение : Работая над преамбулой к описанию систем нейтрализации выхлопных газов (Selective Catalytic Reduction ) задумался о освещении, так сказать, предистории возникновения данных систем. Частично о проблеме выброса ОГ (отработавших газов)я уже писал, разбирая систему возврата отработавших газов (EGR) и ее проблемы в конкретных конструктивных решениях, теперь пришло время поговорить о другом . Опору сделаем на конкретные параметры. Для оценки эффективности сгорания топлива в дизельном моторе есть два основополагающих фактора это количество частиц сажи и количество оксидов азота (NOx) которое измеряется в милиграммах на км .

Полный размер

Как видите данные показатели составляют значительную часть всех компонентов OГ влияющих на экологию негативно .При нормах Евро 3 (2000г) в ОГ допускалось содержание 500 мг NOx, в настоящее время, уже при нормах 2018 года (евро 6, 2018) их количество должно быть сокращено практически в 6 раз ! (80) . Надо отчетливо понимать, что приведение этого показателя в норму в принципе становится недостижимым только средствами инженерных решений при компоновке элементов ДВС и разработки их конструкции ( форма камера сгорания, система впуска, модернизации топливной системы и т.д.), а требует и непосредственной работы с самими выхлопными газами .Практически это означает, что любой дизельный ДВС не оснащенный этими двумя системами просто будет запрещен к эксплуатации в данных странах (что бы подчеркнуть важность данного вопроса, хочу напомнить, что согласно статистике, более 65% частного легкового автомобильного парка в таких странах как Бельгия, Франция, Испания и др. составляют автомобили именно с дизельным мотором, и вопрос, учитывая их законодательства, по допуску к эксплуатации стоит весьма остро ). Размышляя по вопросу дальнейших перспектив детища Рудольфа Дизеля и просматривая материалы по этому вопросу мне попалась очень интересная точка зрения, когда ужесточение экологических норм относительно дизельных моторов было связано с процентным соотношением выхода фракций при нефтепереработке (диз. топливо относительно бензина 20 к 45 в среднем ), правда не стоит забывать о коммерческом транспорте, подавляющее количество которого по- прежнему работает на дизельных ДВС (и это не электрический городской автобус, а автопоезда которые приносят весьма солидную прибыль, расскажите дальнобойщикам Австралии например, про преимущество электрической тяги или экономичность бензинового мотора)) .Но нам разумеется ближе то, что происходит у нас, а у нас ситуация совершенно иная, можно сказать, зеркальная. .Для начала, хочется отметить тот факт, что автомобили оборудованые сажевыми фильтрами и системой «Ad blue»(впрыск мочевины) официально не поставлялись ОД для реализации в России, скорее всего из- за больших претензий к качеству диз.топлива (и они по большей части обоснованы ), основополагающей примесью в котором была сера (она и приводила в негодность весьма недешевые компоненты этих систем). Я отлично помню, работая в структуре VW c 1999-2008 с какой гордостью (если не сказать с апломбом )) подавались тезисы «о самом чистом и в то же время экономичном дизельном моторе», о преимуществе этих моторов выраженном в цифрах, по Американскому континенту с его мизерным 1.5 % общей реализации выпуска дизельных автомобилей, все таки больше 56% были моторы VW . Не могу не отметить то, что эти 1.5 % и стали в дальнейшем «костью в горло», и думаю, на долгое время, поскольку нашлись пытливые виргинские товарищи которые смогли сопоставить то, что выделяет двс на дороге и при стандартном контрольном ездовом цикле . «слегка» отличаются)).Это «слегка», напоминаю, заключается в цифре СОРОК ! Жалко, что премий за такие «открытия» не существуют и Оскара не дают)), можете себе представить какой масштаб скандала, действительно натуральный дизельгейт . Обычным людям остается только сожалеть, о том что все это великолепие .

Полный размер

.в конце концов просто сгниет на стоянке в Потомаке )).Ведь все потуги со сменой программного обеспечения или установке(по акции) «специального сепаратора» воздушного потока (обычная сетка как на расходомере) не приведут к выполнению необходимых норм, а вывезти автомобили для реализации в другом месте слишком накладное мероприятие . Почему проблема таких огромных масштабов кардинально не решается мы разберем когда будем рассматривать компоненты системы впрыска мочевины в ОГ (универсальное обозначение системы «Ad Blue») более подробно . Итак, простите за длинное «предисловие «, пожалуй начнем рассматривать системы более подробно и первая по списку у нас будет система наиболее известная большому количеству автовладельцев с дизельными моторами под названием «Сажевый фильтр « .))

Часть 1 .Сажевый фильтр или DPF (Diesel Particulare Filter).

Возникновение частиц сажи (средний диаметр около 5мкм) при работе дизельного мотора неизбежно, поскольку обеспечить полное сгорание дизельного топлива по всему объему камеры сгорания невозможно, всегда найдутся зоны, где топливо полностью не сгорает (зоны переобогащения) . Да, разумеется, общее количество таких зон (и сажи как следствие) вы можете значительно снизить ( тут можно упомянуть в качестве влияющих факторов повышение давление впрыска при котором повышается температура цикла, изменение формы днища поршня для улучшения процесса сгорания, применение вихревых каналов вместе с вихревыми заслонками (которые владельцы, как правило, потом вырезают полностью устав оплачивать их периодическую замену)), однако, убрать эти зоны до величины погрешности все равно не получится, а если не получается повлиять на чистоту сгорания внутри мотора, значит надо придумать способ …улавливать не желательный продукт на выходе(напоминает биологический процесс не находите ?)) . Сама частица сажи тоже продукт комбинированный, адсорбирующая примеси на поверхности .

Полный размер

Почему же состояние сажевого фильтра сейчас вызывает гораздо больше опасений и разговоров чем, скажем обычный катализатор на бензиновых моторах ранее ? Дело в том, что рабочая среда катализаторов –газы (COх, NHx, NOx) требует только максимальную площадь воздействия каталитических элементов для которых вполне подходят идеально прямые по всей длине соты, с сажевым же фильтром нужно улавливать и взвешенные частицы, помимо нейтрализации описанных газов, а для этого прямые соты не подойдут, на первых типах выхлопных систем они конструктивно выполнялись отдельно, где нейтрализаторы каталитическое типа с прямыми сотами стояли до сажевого фильтра, в TDi последних выпусков они стали объединятся в один корпус, где сажевый фильтр работал в «межстеночном» пространстве, а сами прямые каналы были попеременно закрыты со стороны впуска и выпуска .

Полный размер

В итоге пришли вот к такой конструкции .

Полный размер

Так в чем «соль» постоянного обсуждения состояния этого узла среди владельцев автомобилей оборудованных такой системой ? Дело в том, что проходимость данного фильтра довольно жестко завязана на пожарную безопасность автомобиля и любое отклонение по сопротивлению потоку ОГ тут же вызывает принудительно ограничение мощности ДВС инициируемое ЭБУ (с соответствующей индикацией на комбинации приборов).

Полный размер

Если говорить простым языком, массу сажи, которую мы видим в параметрах, физически никто «взвесить» не может, определение величины достигается расчетным способом. Базовым показателем расчета является массовый расход воздуха( расходомер, еще одна его важная функциональная обязанность ) на основании которого и температуры ОГ (датчик температуры ОГ ) определяется объемный расход ОГ, учитывающий температурные показатели цикла, далее имея параметр газодинамического сопротивления (по датчику перепада давлений в сажевом фильтре) уже можно вычислить количество сажи которое находится в сажевом фильтре. Поскольку речь идет о фильтре, который, тем не менее, невозможно просто сменить, то сажу нужно каким то образом из него все-таки удалять )) . Известны два программных способа очистки такого фильтра -штатная(в процессе эксплуатации автомобиля ) и аварийная( посредством диагностического прибора на сервисе ), если же заполнение сажей фильтром превышает 80% то без его фактической замены не обойтись, об этом надо помнить! Разумеется проверять его при ТО и предупреждать владельца о его состоянии сервис просто обязан!(хотя большинство обращений по поводу этих работ к сервисменами обычно заканчивается словами «Резать к чертовой матери !»))) Если говорить о экологичности данных процессов (а зачем собственно сажевый фильтр нужен ?), то наблюдается странный парадокс, когда штатная операция при эксплуатации автомобиля выполняемая не в полном объеме приносит больше вреда, чем аварийная в сервисе .Довольно часто при проведении аварийной (активной) регенерации задают вопрос о вредности самого процесса, поэтому уточняю этот момент отдельно ) ) .судите сами .Вот химические процессы последовательно протекаемые в сажевом фильтре при, пассивной регенерации .

Полный размер

Обратите внимание, много условностей для нормального протекания трехступенчатого процесса и катализатор (платина ) должен быть использован максимально для связывания NOx(чему препятствуют примеси в топливе и сера в особенности), и образуемого NO2 должно хватать для взаимодействия с углеродом на составляющие газы и, наконец, избыточное количество кислорода (вспоминаем EGR, заслонки, сам процесс сгорания диз.топлива с переобогащенными зонами и понимаем, что с этим тоже проблема) для связывания обоих вредных примесей.При активной же регенерации частички сажи сгорают благодаря высокой температуре ОГ. При этом образующий частиц

www.drive2.ru

Температура выхлопных газов дизельного двигателя


Рабочая температура дизельного двигателя: контролируем и сохраняем "сердце" машины

На сегодняшний день двигатели, работающие на дизельном топливе так же популярны, как и бензиновые движки. В работе такого агрегата есть свои особенности и показатели, которые следует учитывать и контролировать. Одним из важных показателей является рабочая температура дизеля.

Особенности дизельного двигателя

Перед тем, как говорить о конкретных параметрах, нужно сказать, что вообще из себя представляю двигатели, работающие на дизельном горючем. Идея создания такого вида моторов появилась в 1824 году. Тогда известным французским физиком была выдвинута теория, согласно которой горючее будет нагреваться до нужной температуры за счет стремительного сжатия.

Но такой принцип стал применяться на практике только через несколько десятков лет, а первый дизельный мотор был выпущен в 1897 году. Концепт был разработан Рудольфом Дизелем. Работает такой двигатель по принципу самовоспламенения распыленного горючего, которое взаимодействует с воздухом, который нагревается в процессе сжатия. Такой двигатель устанавливается во многие модели машин, например, в стандартные автомобили, грузовики, сельскохозяйственную технику, танки и другие виды транспортных средств.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Обязательно стоит сказать о том, какие у дизельных моторов достоинства и недостатки. Начать следует с плюсов. Для таких моторов не нужно какого-то особенного горючего, к его качеству нет серьезных требований. Чем больше в топливе будет атомов углерода и чем больше будет его масса, тем выше будет показатель теплотворности, с которым работает двигатель, от чего будет повышаться и эффективность устройства. Иногда коэффициент полезного действия такого двигателя превышает отметку в 50%.

Машины, в которых стоит такой мотор, более «отзывчивы», все благодаря тому, что значение вращающего момента на низких оборотах достаточно высоко. Подобное устройство отлично будет работать на спорткаре, который рассчитан под постоянное нажатие педали газа. Именно благодаря этому фактору дизели часто ставятся в большие грузовые машины. Да и количество угарного газа в выхлопах, которые дают дизели, гораздо меньше, нежели у двигателей, которые используют для работы бензин. Это действительно значительное преимущество. Плюс ко всему, цена на дизельное горючее немного меньше, чем на бензин, что дает возможность немного сократить расходы на передвижение с помощью такой машины.

У недостатков дизелей есть определенный характер. По причине возникновения значительного механического напряжения во время работы, элементы, из которых состоит дизельный двигатель, должны изготавливаются достаточно качественными и мощными, потому и возрастает цена на них. Также это оказывает влияние и на развиваемую мощность, причем влияние не самое лучшее. Нынче очень важен экологический аспект, поэтому для того, чтобы уменьшить выброс выхлопных газов, автолюбители готовы заплатить больше, дабы мотор в их машине был более «чистым».

Еще одним значительным недостатком дизелей является повышенная вероятность того, что зимой топливо может застывать, если в том регионе, где Вы живете, температура опускается достаточно низко. Выше описано, что серьезных требований к качеству топлива нет, но это относится только к масляным примесям, а вот ситуация с механическими примесями более серьезная. Детали двигателя очень восприимчивы к таким добавкам. Если примеси низкокачественные, то элементы движка могут выйти из строя, а их замена обойдется Вам в кругленькую сумму.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Перед тем, как дать ответ на вопрос относительно рабочей температуры дизельного движка, стоит обратить внимание на его основные параметры. Этими параметрами являются тип механизма, зависимо от количества тактов мотор может быть двух- и четырехтактным. Достаточно важную роль играет количество цилиндров, их локация и порядок работы. Огромное влияние на мощность машины оказывает крутящий момент.

На рабочую температуру в цилиндрах дизельного движка оказывает сильное влияние степень сжатия топливно-газовая смесь. Мотор работает за счет того, что пары горючего воспламеняются в момент взаимодействия с очень горячим воздухом. Из-за высокой температуры происходит увеличение объема, что приводит к поднятию поршня, который толкает коленчатый вал. Чем выше будет степень сжатия, то есть тем сильнее будет расти температура, тем интенсивнее будет протекать процесс, описа

piter-at.ru

Температура отработанных газов дизельного двигателя — Защита имущества

После продолжительной стоянки температура двигателя в момент пуска соответствует температуре окружающего воздуха. Такой «холодный» двигатель вполне работоспособен и может выполнять поставленные перед ним задачи. Однако лучше его всё же немного прогреть до оптимальной «рабочей» температуры прежде, чем подвергать значительным нагрузкам. А вот перегрев мотора выше оптимальных значений даже более вреден, чем высокие нагрузки на холодный мотор.

Оптимальные температуры

Говорить о некой оптимальной температуре для всех дизельных моторов было бы крайне неправильно. Очень многое зависит от типа, модели и предназначения конкретной силовой установки, что в свою очередь связано с особенностями процессов образования топливно-воздушной смеси и ее сгорания, а также с особенностями функционирования вспомогательных систем двигателя.

Рабочей температурой считается та, при достижении которой время испарения топлива сокращается до оптимального значения и уменьшается до минимума время задержки самовоспламенения. При рабочей температуре воздушно-топливная смесь сгорает полностью и равномерно, обеспечивая максимально достижимые для данного двигателя максимальный КПД, минимальный расход топлива и минимальный показатель токсичности выхлопа.
Как утверждают специалисты, большинство дизельных двигателей, в том числе моторы Cummins по параметру оптимальной рабочей температуры укладываются в промежуток от 70 до 90 градусов. При этом оптимальным максимумом, который допустим при работе двигателя под нагрузкой, является температура в 97 градусов. Преодоление этой отметки уже будет считаться перегревом.

Что же касается точных параметров оптимальной рабочей температуры для каждого конкретного двигателя, то они указаны в паспорте двигателя, в руководстве пользования, а также зачастую прямо на приборной панели, если таковая имеется.

Эксплуатация двигателя с неоптимальной температурой

Как уже было сказано выше, холодный двигатель вполне способен работать и выполнять поставленные перед ним задачи. Однако сам факт того, что он еще не достиг оптимальной температуры, говорит о том, что максимальной эффективности холодный мотор достичь не может в принципе. Кроме того, нагружая холодный мотор, мы значительно ускоряем его износ.
Ввиду этого холодный двигатель рекомендуется прогревать перед тем, как использовать с максимальной нагрузкой. В частности не рекомендуется резко разгонять машину, наращивать обороты выше среднего уровня, загружать машину грузом и т.д.

Что касается эксплуатации перегретого двигателя, то здесь всё еще драматичнее. Если нагрузка на холодный мотор является нежелательной, хотя и штатной ситуацией, то перегрев — это уже своего рода неисправность, которая требует принятия экстренных мер, то есть остановки и глушения. В лучшем перегрев чреват ускоренным износом деталей двигателя, в худшем — серьезной поломкой и дорогостоящим ремонтом.

Если перегрев был незначительным и непродолжительным, то достаточно просто дать мотору остыть и после устранения причины перегрева он вновь будет работать нормально. Если имел место значительный перегрев в течение продолжительного времени, то последствия будут уже серьезными. При должной степени везения можно отделаться небольшим оплавлением поршней, но, скорее всего, нужно готовиться к искривлению или растрескиванию головки блока цилиндров, прогоранию прокладок ГБЦ, разрушению межкольцевых перегородок на поршнях и другим последствиям.

К сожалению, многие водители (особенно новички) так увлечены процессом управления машиной, что забывают посматривать время от времени на показатели температуры двигателя. Ну а если прохлопать нужный момент и позволить двигателю долго проработать при значительном перегреве, последствия могут быть действительно катастрофическими. Сильный перегрев может вызвать:

— значительное оплавление или прогорание поршней с последующим повреждением стенок цилиндров,
— закипающее масло не обеспечивает нормальную защиту трущихся деталей и они быстро разрушаются,
— коренные и шатунные вкладыши намертво прикипают к коленвалу,
— вылетают клапанные гнёзда,
— в крайних случаях лопается коленвал, а поршень прошибает стенку блока цилиндров, окончательно убивая двигатель.

Добро всем настроения.

Установил сегодня зонд для измерения температуры выхлопных газов. Двигатель дизельный. Проехал немного но стрелка на сдвинулась сместа. Снал зонд и поднес его к зажигалке, стрелка на шкале весело поползла к 300 градусам. Значит все работает исправно. Неужели выхлоп может быть настолько холодным, что стрелка даже не сдвинулась? Шкала от 100 до 900 градусов.
На фотографии место куда установил зонд (на фото заглушка, фото с зондом не сделал…)

П.С. спасибо всем за быстрые ответы. Устранил неполадку — оказалось просто контакт пропал в одном месте. Температура выхлопа при 0 градусов на улице:
ХХ — стрелка не двигается.
60км/ч — 150 С
90км/ч — 250 С
120км/ч — 350 С
При ускорении с 40 до 160 достигает 700 С.
Все замеры на прогретом двигателе. ОЖ 85С, масло 90С.

Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.

Особенности дизельного двигателя

Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.

Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.

Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.

Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.

Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.

Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.

На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.

Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

nadouchest.ru


Смотрите также