Jak funguje dieselový motor?

Automobily s dieselovými motory tvoří téměř polovinu z celkového počtu ročně prodaných vozidel jak u oficiálních dealerů, tak na sekundárním trhu.

Elektrárny tohoto typu se vyznačují účinností, výrazným výkonem a dynamikou. Takové jednotky vykazují vysoký točivý moment a účinnost, která je v zásadě nedostupná pro benzínové motory (35%-35% pro dieselové systémy oproti 25%-35% pro jejich analogy). Tyto výhody, stejně jako nižší hladina hluku při provozu a plné dodržování stále složitějších ekologických bezpečnostních norem, zajistily oblibu vznětových motorů ve třídách osobních i užitkových vozidel.

Jak startuje dieselový motor?

Princip činnosti vznětového motoru je následující: do válců vstupuje čistý vzduch, který se díky vysoké kompresi zahřeje až na 700°C i více. Poté, jak se píst přiblíží k hornímu bodu své trajektorie, je palivo pod tlakem přiváděno do spalovací komory, která se při kontaktu s horkým vzduchem vznítí. Okamžik zážehu je doprovázen prudkým zvýšením tlaku ve válci. Tento princip činnosti umožňuje motoru pracovat s co možná nejchudší směsí, což zajišťuje ekonomický provoz.

Pro studený start dieselového motoru se používá předehřívací systém, jehož hlavním prvkem jsou žhavicí svíčky – topná tělesa umístěná ve spalovacích komorách. Umožňují zvýšit teplotu vzduchu na požadovanou hodnotu během několika sekund. Po zapnutí systému se v kabině rozsvítí kontrolka. Jeho deaktivace znamená, že motor je připraven ke spuštění. Přívod elektřiny ke svíčkám je automaticky přerušen 15 sekund – 25 sekund po spuštění. Tento stav umožňuje stabilní provoz nevyhřívané jednotky. Moderní systémy tohoto typu umožňují snadné nastartování vznětového motoru při teplotách do -30°C za předpokladu dobrého stavu motoru a použití oleje a paliva odpovídající sezónnosti a kvality.

Návrhové prvky

Konstrukce vznětového motoru obecně opakuje mechanismus benzinové pohonné jednotky s tím rozdílem, že podobné díly jsou výrazně zesíleny, aby zohledňovaly vyšší zatížení. Vzhledem k tomu, že ke vznícení dochází v důsledku komprese, jsou součásti zapalovacího systému vyloučeny z okruhu a zapalovací svíčky jsou nahrazeny žhavicími prvky, které nevytvářejí jiskry a jsou určeny k předehřívání vzduchu ve spalovacích komorách.

Charakteristickým znakem konstrukce vznětového motoru, spojeným se samotným principem jeho činnosti, je geometrie dna pístu. Jejich tvar je dán specifiky spalovací komory. V horní části zdvihu pístu je jeho dno výše než krajní bod bloku válců. V některých případech je samotná spalovací komora umístěna ve spodní části pístu. Technické a ekologické vlastnosti konkrétního modelu vznětového motoru závisí na jeho typu a realizovaném způsobu dodávání směsi.

Typy spalovacích komor

V závislosti na jejich geometrii se rozlišují následující typy spalovacích komor.

Oddělené. V tomto případě se primární vstřikování paliva provádí do samostatné dutiny umístěné v hlavě bloku. Tato technologie umožňuje snížit zatížení skupiny pístů a také výrazně snížit hluk z provozu motoru.

V tomto případě může být proces tvorby směsi:

• Předkomora (předkomora). Palivo pod tlakem vstupuje do předkomory, spojené s válcem několika kanály, kde naráží na jeho stěny a mísí se tak se vzduchem. Po zapálení se směs přenese do hlavní komory, kde se zcela spálí. Tlakový rozdíl mezi válcem a předkomůrkou, nutný pro co nejrychlejší proudění plynů kanály, nastává v okamžiku, kdy se píst pohybuje ke kompresi a expanzi.
• Vířivá komora. V tomto případě dochází také k primárnímu zapálení směsi v samostatné komoře mající sférickou geometrii. V okamžiku, kdy se píst pohybuje za účelem stlačení, do něj vstupuje část vzduchu spojovacím kanálem a intenzivně víří a vytváří vírové proudění, díky kterému se v určitém okamžiku dobře mísí s dodávaným palivem.

Charakteristickými nevýhodami agregátů s od sebe vzdálenými spalovacími komorami jsou komplikované startování a zvýšená spotřeba paliva v důsledku ztrát při průchodu části vzduchu do přídavné komory a návratu zapálené směsi do válce.

Nerozdělený. V tomto případě je palivo dodáváno pod tlakem do válce a komora je vybrána ve spodní části pístu. Vzhledem k tomu, že se takové agregáty vyznačují zvýšenou hladinou hluku a vibrací při provozu, zejména při akceleraci, byly donedávna nedělené agregáty používány na pomaloběžných velkoobjemových motorech určených pro užitková vozidla. Nástup elektronických vstřikovacích systémů umožnil optimalizovat spalování směsi v takových motorech a výrazně snížit hladinu hluku z jejich provozu, což zase učinilo nedělené konstrukce nejslibnějším technologickým řešením při navrhování nových typů pohonných jednotek.

Návrh palivového systému dieselového motoru

Na principu činnosti vznětového motoru je důležité dodávat přesně dávkovanou část směsi do spalovacího prostoru v určitém okamžiku a pod jasně vypočítaným tlakem. Vstřikovací systém obsahuje následující hlavní součásti.

Vysokotlaké palivové čerpadlo (HFP). Tento prvek má odebírat část paliva z posilovacího čerpadla umístěného v nádrži a střídavě rozdělovat odměřené dávky do jednotlivých vstřikovacích potrubí pro každý válec. Konstrukce takových trysek předpokládá jejich otevření, když se zvýší tlak v palivovém potrubí. V závislosti na technologických řešeních se rozlišují následující typy vstřikovacích čerpadel:

• Vícepístový in-line. Tato verze čerpadla se skládá ze samostatných sekcí, jedna na válec. Bloky mají zpravidla řadovou sestavu. Každá sekce je vybavena objímkou ​​a plunžrem, který je poháněn motorem přes vačkový hřídel. Tlak v přiváděném palivu závisí na otáčkách klikového hřídele. Specifická konstrukce takového čerpadla způsobuje vysokou hladinu hluku při jeho provozu a potíže s dodržováním současných ekologických norem.
• Rozdělení. Tento typ čerpadla udržuje požadovaný tlak v souladu s provozním režimem motoru a vyznačuje se rovnoměrným přívodem paliva do válců a také stabilním provozem při vysokých otáčkách. Konstrukce tohoto typu mají jeden plunžr, který se pohybuje ve dvou rovinách. Translační pohyby zajišťují vstřikování části paliva a rotační pohyby ji rozdělují mezi trysky. Specifičnost rozvodných čerpadel je činí náročnými na kvalitu paliva, protože slouží k mazání třecích dílů a přesné prvky mají minimální přípustné vůle.

Palivové filtry. Tato část vznětového motoru je určena k oddělení a následnému odvodu vody z paliva naplněného do nádrže, k čemuž slouží výpustná zátka na dně. Vzduch se ze systému odstraňuje pomocí ruční pumpy umístěné na horní straně krytu. Přes relativní jednoduchost konstrukce vyžaduje filtr pečlivý výběr z hlediska parametrů, jako je průchodnost, jemnost čištění atd. Pro zamezení zanášení krystalizujícími parafíny a usnadnění startování v chladném období lze systém vybavit elektrickým ohřevem.

Přeplňování turbodmychadlem. Tento prvek je určen k čerpání dalšího vzduchu do válců, což zvyšuje přívod paliva a zvyšuje výkon pohonné jednotky. Princip činnosti vznětového motoru znamená vysoký tlak výfukových plynů, což umožňuje zajistit efektivní plnění již z nízkých rychlostí a zároveň se vyhnout efektu „turbo pit“. Absence škrticí klapky u pohonných jednotek tohoto typu zjednodušuje řídicí obvod kompresoru a umožňuje udržovat účinné plnění válců v celém rozsahu otáček. Přeplňování v prvé řadě umožňuje optimalizovat spalovací procesy směsi v situacích, kdy bude atmosférická pohonná jednotka pociťovat nedostatek vzduchu. Přítomnost turbíny poskytuje zvýšený výkon s menším zdvihovým objemem a nižší hmotností motoru. Zároveň se snižuje tuhost jeho práce. Instalace přídavného mezichladiče – vzduchového mezichladiče – umožňuje dále zvýšit výkon pohonné jednotky o 15% nebo více zvýšením hmotnostního plnění válců.

Konkrétní provoz turbíny určuje její životnost, která je výrazně kratší než životnost samotného vznětového motoru. Zároveň se vlivem boostu snižuje i životnost pohonné jednotky, v jejíchž spalovacích prostorech se neustále udržuje zvýšená teplota vyžadující chlazení olejem dodávaným přes přídavné vstřikovače. Tento konstrukční prvek s sebou nese kritické požadavky motoru na kvalitu maziv.

Trysky. Tento prvek palivového systému je navržen tak, aby dodal přesně odměřenou dávku paliva v přesně vypočítaném okamžiku. Nástup elektronického řízení dodávky paliva umožnil organizovat jeho dvoustupňovou dodávku v nerovnoměrných částech. Když je primární dávka zapálena, teplota v komoře stoupne, načež do ní vstoupí hlavní „náboj“ pro tento cyklus. Toto schéma umožnilo eliminovat náhlé zvýšení tlaku a snížit hluk motoru. V závislosti na provedení existují dva typy postřikovačů.

• Čerpací vstřikovače. Tato konstrukce kombinuje stříkací pistoli a plunžrové čerpadlo. Tento prvek je instalován jeden na každý válec a je poháněn tlačným zařízením připojeným k vačce vačkového hřídele. Přívodní a odvodní potrubí paliva jsou technologické kanály v hlavě válců, díky kterým lze dosáhnout tlaků až 2200 bar. Elektronická řídicí jednotka je zodpovědná za dávkování palivové části a řízení úhlu předstihu vstřiku vysíláním signálů do uzavíracích piezoelektrických nebo solenoidových ventilů. Konstrukce pumpových vstřikovačů umožňuje jejich provoz v multipulzním režimu, při provádění 2 až 4 vstřiků v jednom cyklu. Tato technologie umožňuje změkčit provoz pohonné jednotky a snížit toxicitu výfukových plynů.
• Vstřikovací systém. Toto provedení je společné palivové potrubí (rampa), ve kterém se akumuluje palivo, po kterém je na příkaz elektronické řídicí jednotky vstřikováno přes piezoelektrické nebo elektromagnetické vstřikovače. Konstrukce tohoto typu předpokládá použití palivového vstřikovacího čerpadla pouze pro čerpání tlaku v akumulátoru, bez jeho použití pro úpravu časování vstřiku a dávkování porcí paliva. Toto konstrukční řešení umožnilo snížit spotřebu paliva až o 20 % při zvýšení točivého momentu v nízkých otáčkách až o 25 %. Elektronická řídicí jednotka trysky řídí dobu trvání fáze vstřiku a optimální okamžik pro její realizaci podle řady senzorů – teplota motoru, aktuální zatížení na něm, tlak v rampě, poloha plynového pedálu , atd.

Kombinace turbíny a systému Common Rail je v současnosti považována za nejefektivnější způsob, jak zvýšit výkon naftového motoru a zároveň snížit toxicitu jeho výfukových plynů.

Související články

Švédský koncern Volvo Group dodává na ruský trh nákladní vozidla vybavená vznětovými motory se vstřikovacími systémy Common Rail a také vstřikovacími čerpadly. Vyznačují se vysokou .

V moderním automobilovém průmyslu se neustále zvyšuje podíl pohonných jednotek využívajících motorovou naftu. Světové vlajkové lodě v tomto odvětví souběžně s výrobou benzinových vozidel.

Na nákladních automobilech Minského automobilového závodu jsou instalována řadová palivová čerpadla různých řad a čerpadla systému Common Rail. V souladu s tím se oprava vstřikovacího čerpadla MAZ provádí s ohledem na stávající.

Servisní středisko Diesel-PRO provádí profesionální opravy vstřikovačů Common Rail pro osobní a nákladní vozy Renault. Naše dílny jsou vybaveny moderním originálním zařízením Hartridge. .

Charakteristickým rysem dieselových motorů je způsob zapalování pracovní směsi, která je tvořena částicemi paliva a vzduchu. Směs vstupující do spalovací komory přes rozprašovací trysku se vznítí vlivem vysokého tlaku. Požadovaná teplota motorové nafty je zajištěna chodem žhavicí svíčky. Směs vstupuje do spalovací komory přes vstřikovače, zapálí se a píst provede silový zdvih s následným uvolněním. Následuje nové stlačení směsi a opakování cyklu.

Pokud dojde k poruše žhavení u dieselového motoru, nastanou problémy se startováním jednotky. Navíc je nepravděpodobné, že by bylo možné normálně nastartovat studený motor. Příčina tkví většinou v neschopnosti zapalovacích svíček ohřát pracovní směs na požadovanou teplotu z důvodu poruchy ovládacího relé.

Poznámka: Při běžném provozu se žhavicí svíčka vypne až poté, co chladicí kapalina dosáhne požadované teploty. Tento způsob ohřevu směsi v zimních podmínkách značně usnadňuje startování motoru.

Dalším rozdílem mezi dieselovými jednotkami jsou konstrukční vlastnosti palivového systému. Namísto ponorného čerpadla instalovaného v benzínových motorech používají dieselové motory nízkotlaká a vysokotlaká čerpadla.

Důvody potíží se startováním motoru

Tlak válce

Komprese u dieselových motorů je výrazně vyšší ve srovnání s benzínovými jednotkami. Vlivem vysokého tlaku se pracovní směs vznítí. Snížení úrovně komprese má negativní vliv při startování motoru. Při stlačování směsi se uvolňuje teplo, pokles stlačení vede k nedostatečnému zahřátí směsi. V tomto stavu se směs nemůže vznítit.

Opotřebovaná zrcátka válců a vyhoření kroužků (jak komprese, tak škrabky oleje), které se často vyskytují v motorech automobilů s vysokým počtem najetých kilometrů, způsobují pokles úrovně komprese. V takových případech je nutná oprava motoru s předběžnou demontáží. Pokles komprese v jednom válci způsobí zhasnutí motoru po nastartování. Nebo motor začne zhasínat. Příčinou může být buď nepravidelné vznícení směsi ve válci nebo úplné selhání válce.

Normální komprese pro vznětové motory se považuje za 23 kg/cm². K měření se používá kompresní měřič. Důležité! Abyste zabránili vybití baterie, neotáčejte startérem déle než 3-4 sekundy. Pokud motor nenaskočí, další otáčení klikového hřídele výsledek nezmění.

Žhavící svíčky

Problémy se startováním motoru mohou být způsobeny vadnými žhavicími svíčkami. Za známku takové závady je považováno snadné spuštění pouze pohonné jednotky při provozní teplotě. Studený motor nebude možné nastartovat z důvodu nedostatečného ohřevu spalovací komory. To se často stává při spouštění jednotky v chladném období. Navíc i běžící motor bude pracovat přerušovaně. Poznámka: Potíže se spuštěním jednotky při provozní teplotě ukazují na možnou poruchu několika žhavicích svíček.

Relé

Žhavicí svíčky se aktivují pomocí relé. Selhání relé může ztížit nastartování motoru. Kontrola je jednoduchá – nepřítomnost charakteristických cvaknutí relé, které řidič slyší při startování motoru, naznačuje poruchu ovládacího prvku. K odstranění problému je nutné vyměnit spálené relé, protože žhavicí svíčky nemusí fungovat.

Palivový systém

Hlavní příčinou problémů se startováním naftového motoru je porucha palivového systému. Nejčastěji se vstřikovač ucpe, k čemuž dochází v důsledku použití nafty nízké kvality. Čištění vstřikovačů lze provádět pouze ve specializovaném technickém středisku, tuto práci nemůžete provádět sami.

Palivové a vzduchové filtry

Nejprve si povíme něco o hrubých a jemných filtrech instalovaných v palivovém systému. Především je nutné sledovat stav těchto filtrů, zejména jemného filtru. Tento filtr čistí motorovou naftu zachycováním částic o velikosti 10 mikronů a více. Částice zůstávají v dutině papíru, když palivo prochází filtrem. Během provozu automobilu se filtr postupně zanáší, takže výrobci určují jeho zdroj do 8000 10000-XNUMX XNUMX km. Prodleva při výměně filtru zastaví tok motorové nafty do spalovací komory. V tomto případě bude čerpadlo palivového systému udržovat požadovaný tlak. Zkušení řidiči zaznamenají tuto poruchu poklesem dynamiky vozu, což naznačuje zpoždění v průtoku nafty přes špinavý filtr.

Vzduchové filtry se vyměňují po 10 000 km. Zanesený vzduchový filtr vytváří problémy se startováním motoru v důsledku poklesu nebo úplného zastavení dodávky kyslíku, což vede ke změně složení palivové směsi. Do spalovací komory vstupuje hodně paliva a málo kyslíku, takže při startování pohonné jednotky vznikají potíže. Chcete-li vyměnit vzduchový filtr, jednoduše posuňte montážní držáky a sejměte kryt.

Výfuk černý

Známkou nesprávné činnosti vstřikovačů je zčernání výfuku a problémy se startováním motoru. V takových případech je třeba věnovat pozornost rozstřikování vstřikovačů paliva. Přebytek paliva ve směsi neumožňuje úplné spálení celého objemu vstupujícího do válce, což vede k zabarvení výfukových plynů do černa.

Dieselová palivová čerpadla

Konstrukčním znakem vznětového motoru je přítomnost vysokotlakých a nízkotlakých palivových čerpadel. Vstřikovací čerpadlo často selhává a nemůže zajistit požadovaný tlak v palivovém systému. To způsobuje potíže se startováním pohonné jednotky až po nemožnost nastartování vznětového motoru. Zdá se, že auto s vadným palivovým vstřikovacím čerpadlem za jízdy „kýchne“. Jednou z příčin poruchy je uvolněný nebo natržený hnací řemen čerpadla. Proto se doporučuje začít s kontrolou stavu řemene a také zkontrolovat pojistky. Zkrat, ke kterému dojde, vyřadí pojistky (shoří). Bylo by dobré mít zásobu pojistek pro rychlé řešení problémů.

Nafta v zimě

Mnoho řidičů se potýká s problémy se startováním vznětového motoru, když nastane chladné počasí, kdy na všech čerpacích stanicích ještě není k dispozici zimní palivo. Faktem je, že při teplotách pod nulou začíná krystalizace v letní motorové naftě. Výsledkem je, že výsledný parafín vstupuje a ucpává palivové potrubí a kontaminuje filtry. To velmi ztěžuje pohyb vozu. Vyhřívání filtru poskytované u některých modelů automobilů řeší pouze problém se startováním vozu. Pak se motor může zase zastavit. Předehřívač řeší všechny problémy, ale ne všichni výrobci jej instalují.

Zimní motorová nafta obsahuje přísady, které snižují práh voskování při teplotách pod nulou. Odborníci doporučují:

• koupit si předem aditivum do nafty;
• Před odstavením auta přes noc nebo na delší dobu v zimě zkontrolujte hladinu paliva v nádrži. Když je nádrž napůl prázdná, začne kondenzace a tvorba vody, což vážně zkomplikuje spuštění stroje;
• Vyhněte se jízdě, když je hladina paliva v nádrži nízká – to negativně ovlivní činnost čerpadla.

Startér

Porucha startéru může být způsobena přerušeným obvodem, zkratem nebo vybitou baterií. Když auto stojí v noci, nedojde k úplnému vybití, ale baterie bude pomalu otáčet startérem.

Rozvodový řemen

Jednou z možných příčin problémů se startováním naftového motoru je prasklý rozvodový řemen. Samozřejmě za předpokladu, že je baterie nabitá a startér funguje správně. U motorů se 16 ventily taková porucha často vede k deformaci ventilu.

Je nutné pravidelně kontrolovat stav rozvodového řemene a v případě výskytu prasklin jej vyměnit. Výměna podle předpisů se provádí po 70 000 km. Je také nutné zkontrolovat modely, ve kterých je místo řemene instalován řetěz. Předpokládá se, že řetěz není nutné měnit až do konce životnosti pohonné jednotky, avšak po 200 000 km se může řetěz natáhnout a může se objevit cizí hluk. Řešení je jediné – řetěz je potřeba vyměnit.