Как это работает: Дизели – в чем их проблемы?

Коротко о работе дизельного двигателя: обычно 4 такта, как и у бензинового, аналогично горючая смесь формируется из топлива и воздуха. Однако у дизелей воспламенение горючей смеси происходит от высокого давления, что требует высокую степень сжатия в моторе. В свою очередь большее давление в камере сгорания дает увеличении крутящего момента, т.к. горящая смесь при расширении сильнее давит на поршень – и это плюс. Но требует более крепких деталей, чтобы выдержать повышенные нагрузки – это минус: большая прочность деталей обуславливает их больший вес, и, соответственно, снижает максимально допустимые обороты. Вот и получается, что дизель имеет большой крутящий момент, но не очень большую мощность и обороты. Для того чтобы повысить эффективность дизелей, уже давно используют турбонаддув, последние атмосферные дизели ушли с рынка легковых автомобилей где-то в средине 90-х годов ХХ века.

Коротко – все. А теперь пройдемся по деталям.

1. Пуск зимой

Одна из главных проблем дизельного мотора – его запуск в зимнее время года. На самом деле проблема делится на две части: конструкция двигателя и качество топлива. В конструкции дизельного двигателя инженеры предусмотрели свечи накаливания, которые за несколько секунд нагреваются до 700-900-1000 градусов Цельсия, и на этом фоне окружающая температура воздуха в «минус 5» или «минус 25» – не более чем погрешность. Добавьте к этому усиленный стартер и увеличенный аккумулятор, и станет ясно, что с конструктивной точки зрения проблемы запуска двигателя зимой особо нет.

А вот дизельное топливо при низких температурах способно «выпадать в осадок» в прямом смысле этого слова: гелеобразные парафины, напоминающие снег, могут легко забить фильтр топлива – и оно просто не сможет попасть в двигатель. Поэтому существуют зимние виды дизельного топлива, которые не превращаются в гель на морозе, используют электрический подогрев топливного фильтра, а в обычное дизельное топливо, при ожидании резких заморозков, можно добавить присадку типа «антигель». Т.е. при соблюдении отдельных правил с дизельным топливом в мороз тоже можно бороться.

2. Топливная система и форсунки

Часто слышно, что «дизельные моторы боятся нашего топлива, у них страдает топливная система». Но эту проблему также следует разделять на несколько составляющих, которые происходят из конструкции топливных систем дизелей. Лично я выделяю три типа топливных систем: разделенный топливный насос высокого давления (ТНВД), система с насос-форсунками, система «Common-Rail». У каждой есть свои нюансы.

Система с подачей топлива через ТНВД отличается очень сложным насосом с металлическими раздельными трубками к каждой форсунке. Сами форсунки при этом достаточно простые, и частенько управлялись механические – т.е. при достижении определенного давления, топливо продавливало пружину в форсунке, она открывалась, и топливо поступало в цилиндр. Самым сложным узлом в этой схеме является насос высокого давления, который сделан с минимальными зазорами между деталями, и очень быстро изнашивается при использовании грязного топлива. Именно высокие цены на ТНВД и сложность его ремонта на иномарках середины 90-х годов внушили украинцам страх перед топливными системами дизельных моторов.

В 90-х годах ХХ века появилась другая система подачи топлива – насос-форсунка. Эта система была очень популярна в автомобилях VW Group: Audi, VW, SKODA, SEAT. Суть системы состоит в том, что уже сама форсунка выступает отдельным насосом для отдельного цилиндра. Верхняя часть форсунки устроена по принципу шприца с обратной пружиной, и служит для нагнетания топлива под давлением. А в нижнюю часть, непосредственно возле цилиндра, встроен электромагнитный клапан открытия и закрытия форсунки. Насос топливной системы выполнял лишь функцию «подкачки» топлива, но не создания рабочего давления для впрыска. Ясно, что «слабым звеном» в такой системе стали сложные и дорогие форсунки, которые страдают от грязного топлива.

В тоже время – конец 90-х годов, начало 2000-х – большинство других производителей перешли на другую топливную систему, общее имя которой «Common-Rail». Ее название идеально описывает саму суть системы: есть общая топливная рейка, в которую насос нагнетает топливо под большим давлением, форсунки подключены к рейке и открываются по команде электроники. Получается, что каждый занят своим делом: насос нагнетает топливо под высоким давлением, форсунки впрыскивают это топливо в цилиндры, причем очень быстро, порой по 3-5 раз за 1 рабочий цикл. В итоге и насос и форсунки стали проще, что не преминуло сказаться на повышении общей надежности системы и снижении стоимости ее отдельных компонентов, вышедших из строя.

Общий нюанс работы всех систем – дизельное топливо выступает смазкой для насоса и форсунок. Именно поэтому нельзя ездить с минимальным уровнем дизельного топлива в баке, иначе компоненты топливной системы будут работать «по сухому». Кроме того, насос может всосать воздух и появится эффект кавитации, что может привести к повреждению как самого насоса, так и форсунок или соединений топливопровода.

3. Моторные масла и турбина

Для дизельных двигателей существуют специальные масла, но чем они отличаются от универсальных моторных масел для бензиновых и дизельных двигателей? Главное отличие – это компоненты для эффективной очистки от сажи и минимизации возможных отложений. Дизельные двигатели неспроста называют «коптилками» и «пожирателями масла»: для того, чтобы сделать их чище внутри и заставить все детали мотора работать четко без грязи и отложений, нужны специальные дизельные масла с очищающими и противо-сажевыми присадками. Обычные универсальные масла лишены таких добавок.

Турбина, а точнее ее коксование, является частой неисправностью любых турбомоторов. Но в случае с дизелями ситуация усугубляется быстрым износом и загрязнением масла (писал выше). Конечно, современные турбины сконструированы так, чтобы снизить вероятность их поломки, но общие правила эксплуатации остаются без изменений: дать мотору остыть 2-3 минуты после езды, следить за уровнем и чистотой масла.

Итак, мы разобрали несколько из основных вопросов к дизельным моторам. Опасаться их или нет – дело лично каждого. Но мы рассматривали то, что есть сейчас. А давайте попробуем заглянуть в будущее…

4. Будущее

Что ждет нас в будущем? Во-первых, еще более продвинутые дизельные моторы. Например, такие как микро-гибриды e-HDi от Citroёn и Peugeot: с системой «Старт-Стоп», конденсатором для запуска двигателя, и стартером-генератором в одном лице.

Во-вторых, использование мочевины для выполнения все более жестоких норм токсичности. Такие дизели серии BlueTEC уже используются на моделях Mercedes.

Третье – турбодизель с несколькими турбинами, которые также уже встречаются на самых современных моделях VW (2.0 BiTDI - две турбины) и BMW (X6 M50d – три турбины).

Что интересно – все вышеназванные системы уже используются на реальных автомобилях, которые продаются в Украине. А значит, даже в нашей стране дизельное будущее уже наступило!