Рабочая температура дизельного двигателя – как достичь и контролировать

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.

Причины повышения показателя температуры

Существует несколько причин, из-за которых температура двигателя повышается:

• Наиболее распространенной причиной повышения температуры мотора является неисправность клапана термостата. Его может заклинить в закрытом состоянии.
• Сломан электрический вентилятор, предназначенный для искусственного охлаждения системы. Выйти из строя может сам моторчик, гидромуфта, нередко перегорает предохранитель. Стоит проверить проводку, возможно, где-то произошел обрыв, если все остальное исправно. Отказать может и датчик температуры, в этом случае его требуется заменить.
• Стоит проверить радиатор: он периодически забивается разнообразным мусором.
• В крышке расширительного бачка имеются клапана, они могут неправильно работать или забиться.
• Пробой прокладки блока цилиндра или трещина на его корпусе
• Кроме этого, помпа может начать протекать и вызывать повышение термальных условий.
• Дополнительные механизмы могут иметь собственные ремни, при ослаблении натяжки которых возникают разнообразные проблемы.
• Система охлаждения в исправном состоянии должна быть герметично, но при ее разгерметизации температура мотора может резко повышаться.

Многих интересует, какая рабочая температура двигателя должна быть минимально. В некоторых случаях мотор не перегревается, а, наоборот, не греется до рабочей температуры, это не так опасно, однако в этом случае не стоит ожидать от силового агрегата эффективной работы. Дело в том, что топливо не будет сгорать до конца, тяга станет слабой. Конденсат от топливной смеси попадет сначала на стенки цилиндров, затем в картер. Последнее приводит к разжижению масла и ухудшению его свойств. Из-за этого смазываться и очищаться детали изнутри будут хуже, что приведет к их повышенному износу. Больше всего страдает от этого ЦПГ, распредвал и вкладыши коленвала, могут выйти из строя и балансировочные валы.

Если игнорировать прогрев, в зимний период на внутренних поверхностях ЦПГ будет образовываться увеличенное количество конденсата, который будет попадать в масло. К тому же присадки, содержащиеся в смазочном материале, вступают в реакцию только при определенных температурах, поэтому при придвижении на небольшие расстояния на непрогретом автомобиле вы создаете для мотора повышенную нагрузку, так как автомасло почти не выполняет своих функций и не может эффективно смазывать детали.

Более густая смазка с трудом попадает в отдаленные места конструкции, для работы деталей мотора требуется прикладывать больше усилий, что приводит не только к повышенному износу частей, но и к повышению расхода топлива. Мощность тоже упадет, так как цилиндры не смогут нормально функционировать. Причины того, что двигатель не нагревается до рабочей температуры, могут быть следующими:

• Клапан термостата заклинило, и он остался в открытом положении.
• Частое совершение поездок на непрогретом моторе в холодное время.
• Неисправен датчик температуры или термостат.

Учитывая все факторы, можно сделать вывод, что оптимальная температура двигателя играет огромную роль, так как только в этом случае агрегат может функционировать оптимально, без вреда для каких-либо узлов и потери мощности.

Выхлопные газы имеют “неправильный” цвет, слышен стук в двигателе

Если выхлоп изменил цвет, причина может крыться в загрязнении компрессора, турбины, засорении фильтра предварительно очистки. Здесь достаточно провести работы по очистке комплектующих. Часто выхлоп имеет “неправильный” цвет из-за низкого качества топлива. Рекомендуется как можно быстрее заменить его. Еще одна причина – перегрузка двигателя. Если снизить уровень нагрузки, цвет выхлопа снова нормализуется.

Изменение цвета отработавших газов может быть связано и с более серьезными проблемами:

• неправильной регулировкой зазоров клапанов;
• повреждением седел клапанов;
• несвоевременным впрыском;
• залипанием клапанов;
• повреждением кулачков распредвала.

В таких ситуациях нужно обратиться к специалисту – требуется разборка двигателя. Неправильная регулировка зазоров и несвоевременный впрыск также приводят к стукам в двигателе.

Рабочая температура дизельного двигателя в холодное время года – правильный старт

Любой двигатель до того как автомобиль начнет движения нуждается в прогреве, независимо от времен года. Но при минусовых температурах эта процедура становится не просто рекомендуемой, а необходимой.

Особенностью прогрева двигателя является то, что в первую очередь нагреваться начинают поршни, вслед за этим происходит увеличение температуры в блоке цилиндров. Такая вынужденная очередность прогрева объясняет разность температурных расширений деталей. Что в свою очередь способствует недостаточному поступления масла, так как оно просто не успевает нагреться и приобрести нужную консистенцию. В результате страдают резиновые прокладки между деталями.

Негативно на работе двигателя может сказаться не только недостаточное время прогрева, но и чрезмерное прогревание. Срок износостойкости деталей в таком случае становится значительно меньше. Чтобы такого не случилось, необходимо следить за температурой прогрева. Начинать движение можно только после того, как на холостых оборотах жидкость прогреется до 50 градусов Цельсия. При этом передача с которой начнется движение должны быть пониженной (до 2500 об/мин). Повышать передачу можно спустя некоторое время, после прогрева двигателя до 80 градусов.

Такие правила зимнего запуска в минусовые температуры дизельного двигателя помогут уберечь его от поломки и ремонта. В данном случае проще предотвратить проблему чем искать ее решения по факту возникновения.

Для облегчения зимнего запуска, существуют всевозможные присадки и так называемое «зимнее» дизельное топливо, которые поступают в продажу с началом первых морозов.

Расход топлива

Раньше считалось, что дизель экономичнее бензина, в первую очередь из-за несоразмерной стоимости топлива. Солярка стоила намного дешевле бензина. Сегодня цены почти сравнялась, но дизельные двигатели все равно потребляют меньше топлива. Это обусловлено высоким коэффициентом сжатия воздушно-топливной смеси.

Показатели КПД дизельного мотора примерно на 40% выше из-за увеличенной в 2 раза степени сжатия. Поэтому владельцы первой группы моторов утверждают, что их автомобиль потребляет на 20% меньше топлива, чем аналогичные транспортные средства на бензине. Вторая группа тоже бывает достаточно экономичной, особенно в случае с небольшими автомобилями — например, с машиной Daewoo Matiz с расходом около 4-5 литров на 100 километров. Но дизельные агрегаты все равно более экономичны.

Присадки против дымности – панацея или бесполезные траты?

Различные бренды автохимии предлагают специальные присадки для уменьшения расхода масла. Они формируют на трущихся деталях двигателя пленку, которая защищает их от износа и заполняет уже имеющиеся микротрещины. Использование присадок заменяет раскоксовку поршневых колец, очищая их от грязи. Все это обещают производители, но так ли это на самом деле?

На автофорумах можно встретить противоречивые мнения о противодымных присадках. Некоторые автомеханики отмечают, что применение таких средств затрудняет капремонт двигателя. Детали мотора покрываются масляным слоем, который очень сложно отмыть до конца. Отдельные детали, которые можно было просто почистить, приходится заменять, соответственно, ремонт обходится дороже.

Присадка лишь немного продлевает жизнь мотора до постановки на ремонт, но не гарантирует его безотказную работу.

Дым синий (или голубой)

Голубоватый сизый цвет выхлопов характерен для подержанных машин. Синева из трубы – показатель попадания в цилиндры моторного масла. Причем палитра этого тона весьма велика – если не 50 оттенков синего, то с десяток точно наберется. В отличии от пара, этот дым исчезает в воздухе медленно. А при «дедовском» бумажном тесте на листе останутся жирные пятна.

При синем дыме дизельный двигатель буквально «сжирает» масло. Часто его расход настолько велик, что 100 км пути «потребуют» более литра масла.

Если после длительной стоянки коррозия добралась до топливной аппаратуры, отвечающей за впрыск топлива, то вероятно потребуется выполнить ремонт ТНВД и форсунок.

Синий дым часто говорит о том, что топливо до конца не сгорает. А значит, вполне возможно, проблема в аппаратуре. Хотя, может быть один из цилиндров неисправен и при диагностике выявляется низкая компрессия по причине прогоревшего клапана или изношенных поршневых колец.

Чтобы не «любоваться» цветным дымом, лучше своевременно пройдите профилактический техосмотр. Но если все-таки дым повалит, заезжайте – мы всегда вам поможем!

Режимы работы дизельного двигателя

При пуске двигателя стартером прокручивается кривошипно-шатунный механизм, в цилиндрах происходит воспламенение смеси и обороты коленвала увеличиваются до холостого хода. Из-за сжатия, воздух нагревается и воспламеняет дизельное топливо (минимальная температура для воспламенения составляет 250 С). Минимальная температура должна быть гарантирована при низкой частоте вращения коленвала, а также низкой температуре окружающей среды (в зимний период) и низкой температуре охлаждающей жидкости (холодный двигатель).

Существенно осложняют быстрый пуск следующие причины:

низкая частота вращения коленвала влияет на понижение конечного давления сжатия и понижение температуры. Причина этого — утечки заряда в зазорах поршневых колец между поршнем и стенкой цилиндра. И из-за первоначальной масляной пленки, которая ещё не успела образоваться. Во время сжатия, максимум температуры приходится на угол за несколько градусов до угла термодинамических потерь.

потеря тепла на такте сжатия на холодном двигателе. Высокие теплопотери у двигателей с разделенными камерами сгорания (из-за большой поверхности камер);

повышение трения в кривошипно-шатунном механизме из-за вязкости масла при низкой температуре;

падающее (на холоде) напряжение аккумулятора влияет на снижение частоты вращения вращения стартера;

образование парафина в топливе, при использовании его в погодных условиях с низкой температурой (зима).

Решение проблем с топливом

Проблему образования кристаллов парафина можно решить подогревом топлива или фильтра. Или можно (а лучше — желательно) использовать топливо, предназначенное специально для зимнего времени года.

Системы предвпускного подогрева

При впрыске топлива облегчение пуска дизеля осуществляется за счет подогрева воздуха во впускном тракте (грузовые автомобили) или свечами накаливания (легковые автомобили). В двигателях с разделенными камерами сгорания применяются свечи накаливания. Это способствует облегчению испарения топлива и надежному воспламенению. Свечи накаливания предварительно нагреваются за несколько секунд, это обеспечивает быстрый пуск. Последнее поколение свечей имеют низкую температуру нагретого состояния, и это позволяет дольше сохранять им температуру. За счет этого снижается эмиссия ОГ и уровень шума работающего прогретого двигателя.

Изменение параметров впрыскивания

Для облегчения пуска должны быть соблюдены несколько условий:

увеличение стартовой цикловой подачи топлива для повышения крутящего момента и компенсации потерь на утечки и конденсат.

ранний момент начала впрыска для облегчения воспламенения в ВМТ поршня при максимальной температуре конца сжатия.

Момент начала впрыска важно установить максимально точно. Если топливо впрыснуто рано, то оно оседает на холодных стенках цилиндра и испаряется только малое количество, так как температура заряда воздуха еще низкая. При позднем впрыске топливо воспламеняется на такте расширения, и поршень имеет слишком малое ускорение.

Для качественного своевременного распыления топлива и его распределения по камере системой впрыска должна соблюдаться дисперсность (минимальный размер распыляемых частиц топлива) для быстрого смесеобразования.

Нулевая нагрузка

Нулевая нагрузка — это все рабочие режимы двигателя, при которых крутящий момент не развивается, а двигатель при этом преодолевает только своё внутреннее трение, педаль газа может занимать любое положение, также как и частота вращения коленвала (до срабатывания ограничителя частоты вращения) может быть любой.

Холостой ход

Этот режим подразумевает минимальную частоту вращения коленвала при нулевой нагрузке.

Педаль газа при этом в свободном состоянии. Двигатель не производит крутящий момент, а преодолевает только внутреннее трение. Максимальная частота вращения коленвала при нулевой нагрузке называют максимальной частотой вращения коленвала на холостом ходу.

Полная нагрузка

Педаль газа полностью нажата. В стационарном режиме работы двигатель развивает максимальный крутящий момент. В нестационарном режиме (с ограничением давления наддува) двигатель выдает максимально возможный (ниже по сравнению со стационарным режимом) крутящий момент, доступен весь диапазон частоты вращения — от холостого хода до максимально допустимого значения.

Охватывает промежуток между нулевой и полной нагрузкой. Крутящий момент, при этом, между нулевым и максимально возможным значением.

Частичная нагрузка в режиме холостого хода

Частота вращения холостого хода поддерживается регулятором. Значение крутящего момента может доходить до максимального.

Нижняя область частичных нагрузок

При низкой частоте вращения коленвала температура сжатия мала. Тепловыделение и повышение температуры не велики и камера сгорания остается холодной и её разогрев происходит медленно. При маленькой нагрузке и предварительном впрыске за один цикл в камеру сгорания подается несколько кубических миллиметров топлива. Как и при пуске, максимальная температура сгорания возникнет только в верхней мертвой точке поршня.

Момент начала впрыска должен определяться с высокой точностью. Во время задержки воспламенения, нужно малую часть подачи из всего цикла, так как количество топлива в камере сгорания определяет скорость повышения давления в цилиндре.

Шум сгорания зависит от повышения давления. Предварительный впрыск топлива сведет задержку воспламенения к нулю и шум от сгорания уменьшится.

Принудительный холостой ход

В этом режиме двигатель приводится трансмиссией (при движении под уклон).

Стационарный режим

Крутящий момент равен требуемому, частота вращения коленвала — неизменна.

Нестационарный режим

Крутящий момент не соответствует нужному. Частота вращения коленвала изменяется.

Переход между режимами

При изменении нагрузки, частоты вращения, педали газа изменяется и работа двигателя.

Основные достоинства и недостатки

Широкое распространение и успешная конкуренция дизельных двигателей с бензиновыми объясняется рядом впечатляющих преимуществ. Главными из них выступают:

· КПД, достигающий 40% на обычных установках и 50% на дизельных двигателях с турбонаддувом. Такие показатели являются попросту недосягаемыми для агрегатов, использующих в качестве топлива бензин;

· мощность. Крутящий момент дизельного двигателя обеспечивается даже на малых оборотах, что гарантирует автомобилю уверенный и быстрый разгон;

· экологичность. Сгорание топлива под высоким давлением приводит к уменьшению количества образующихся в процессе эксплуатации двигателя выхлопных газов. В сегодняшних условиях этому плюсы дизелей придается все большее значение;

· надежность. Как правило, моторесурс дизельного агрегата примерно в полтора-два раза превосходит аналогичный показатель бензинового конкурента. Кроме того, отсутствие системы зажигания позволяет избавиться от многих традиционных проблем двигателей на бензине, например, слабой искры на свечах или их залива.

В числе недостатков, присущих дизельному двигателю, прежде всего, необходимо выделить два. Первый – это несколько более высокая стоимость транспортных средств, оборудованных этим типом силовой установки. Разница в цене обычно варьируется от 10 до 20%.

Второй минус – необходимость существенных эксплуатационных расходов. Это объясняется серьезными требованиями к качеству изготовления и уровню технического обслуживания автомобилей с дизельными двигателями. Однако, обращение в солидную компанию за приобретением, а также последующим обслуживанием, комплектованием и ремонтом сведет к минимуму недостатки агрегата, оставив в полной сохранности его впечатляющие достоинства.