Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Владельцы дизельных автомобилей часто обращают внимание, что мотор работает с более тяжёлым и низким звуком, часто чувствуются вибрации, и даже на современных внедорожниках дрожь передаётся с двигателя на трансмиссию и даже на ручку коробки переключения передач.
Многие из автовладельцев уверены, что небольшое увеличение оборотов на дизеле успокоит мотор и снизит вибрации.
В целом так оно и есть: повышение оборотов на дизельном двигателе убирает вибрации, но проблема в том, что увеличить нормальную скорость вращения коленвала дизеля до уровня бензинового мотора будет сложно и дорого. А иногда это может стать причиной повреждения дизеля.
Сравнение диапазонов оборотов
В среднем диапазон допустимых оборотов у дизеля не превышает 4500–4800 об/мин, тогда как у бензинового автомобиля это примерно 2000–7000 об/мин. Рабочие обороты дизельного двигателя составляют 1800–2800 об/мин.
Высокая степень
Причина в том, что у дизеля огромная степень сжатия — примерно 18:1–22:1, что в полтора-два раза больше, чем у бензинового мотора на самом высокооктановом бензине (8:1–14:1). Поспорить с легковым дизелем по степени сжатия топливовоздушной смеси могут лишь моторы болидов Формулы-1.
Высокая степень сжатия для дизеля нужна конструктивно, чтобы обеспечить надёжное самовоспламенение паров дизельного топлива.
Сжимать воздух в раскалённом цилиндре довольно непросто. Поршни, шатуны и коленвал делают очень массивными, чтобы выдержать усилие в несколько тонн. А именно столько давит на поршень после сгорания топливовоздушной смеси.
Это гораздо больше, чем в случае бензинового двигателя. Поэтому крутящий момент на дизеле больше, чем на бензиновом ДВС. Из-за огромной массы шатунов и поршней возникают большие силы инерции. Если превысить предельно допустимый максимальный уровень, то поршневая просто повредит дизель.
Есть ещё две причины, по которым дизели делают низкооборотными.
Эксперименты с высокооборотными дизелями
По термодинамическим критериям, чем выше обороты мотора, тем больше КПД системы. Одновременно снижается вес мотора и возрастает удельная мощность. Поэтому дизели неоднократно пытались делать высокооборотными, с облегчёнными поршнями и коваными шатунами по образу и подобию моторов гоночных машин.
Такие конструкции получались лёгкими и мощными, но ресурс мотора исчислялся несколькими десятками часов. Давление от поршня на стенки гильзы было настолько велико, что чугун цилиндра изнашивался крайне быстро.
Пробовали использовать для высокооборотного дизеля специальное моторное масло, но его стоимость примерно на порядок дороже обычного, менять нужно через каждые 500–1000 км пробега, и перед запуском дизельного мотора смазку разогревают до температуры 98–100°C.
Экономически такой высокооборотный дизель обходился в 10 раз дороже обычного, низкооборотного. Такие двигатели пытались использовать в лёгкомоторной авиации, и есть даже небольшие одноместные самолёты с дизельными моторами в 60–70 л.с. Такой самолётик расходует всего 2,0–2,2 л на 100 км полёта, но ресурс его невелик.
Особенности подготовки и сжигания топлива
Но самой главной причиной всё же остаётся характер подготовки и использования топлива. Дизельное топливо сжимается насосом высокого давления и распыляется через форсунку в камеру сгорания на этапе сжатия воздуха.
Пока поршень движется вверх и сжимает воздух, дизельное топливо должно нагреться, испариться и равномерно перемешаться с горячим воздухом.
Поэтому в дизеле намеренно занижают обороты, чтобы пары дизельного топлива успевали смешаться и сгореть в камере. Если слишком быстро сжимать воздух, то часть дизельного топлива будет догорать в выхлопном тракте, повреждая выпускные клапаны и коллектор.
Попытки модификации и тепловые ограничения
Были попытки заменить дешёвое дизельное топливо синтетическими горючими веществами, газом или спиртом. В головку дизеля врезали свечу зажигания и переделывали в подобие бензинового ДВС. Такой мотор неплохо работал на высоких оборотах, но быстро изнашивались кольца и стенки гильзы.
Своего рода парадокс: при использовании дизельного топлива и на низких оборотах часть несгоревшего топлива выпадает на стенках гильзы и служит дополнительной смазкой, предохраняя кольца и цилиндр от износа и образования задиров. На высоких оборотах такого не происходит.
И ещё один момент: с увеличением оборотов дизеля резко увеличивается количество тепла, передающегося в стенки блока. До определённого момента добавочное тепло увеличивает КПД и тягу мотора, но при более высокой нагрузке дизель начинает перегреваться вплоть до деформации головки блока и выплавления вкладышей.
Поделись видео: