3.14 Принцип работы дизельного двигателя
3.2.2. Принцип работы дизельного двигателя
| ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ |
Вихревая камера
| 1 – форсунка; 2 – свеча накаливания; 3 – вихревая камера; | 4 – канал; 5 – поршень |
При работе дизельного двигателя свежий воздух, пройдя через фильтр, засасывается в цилиндры и сильно сжимается, в результате чего происходит его разогрев до высокой температуры. Когда поршень приближается к положению верхней мертвой точки в такте сжатия, в сжатый и разогретый воздух впрыскивается дизельное топливо и происходит его самовоспламенение.
Для облечения запуска холодного двигателя применяются две автономные системы. Одна из систем при холодном пуске поддерживает повышенные обороты холостого хода до прогрева двигателя.
Вторая система служит для улучшения воспламенения топлива в цилиндрах в момент пуска. В вихревых камерах каждого цилиндра установлены свечи накаливания. Перед запуском двигателя на них подается напряжение, что показывает загорание контрольной лампочки на комбинации приборов. В течение нескольких секунд свечи накаляются до высокой температуры и контрольная лампочка гаснет, что служит сигналом для запуска двигателя. Раскаленные свечи поднимают температуру в вихревой камере и облегчают воспламенение топлива. Необходимо отметить, что свечи отключаются не сразу после запуска двигателя, а спустя некоторое время, позволяя двигателю выйти на нормальный рабочий режим. Выход из строя даже одной свечи ведет к затрудненному запуску двигателя с перебоями в работе и сильной вибрацией.
Топливная система предназначена для очистки и подачи в цилиндры двигателя распыленного топлива в необходимом для соответствующего режима работы количестве.
В систему питания входят установленный сзади топливный бак, топливный фильтр, топливный насос высокого давления, форсунки, топливопроводы высокого и низкого давления.
Подкачивающим насосом топливо забирается из бака и направляется к фильтру. Фильтром задерживаются механические примеси и вода, содержащаяся в топливе. В корпусе топливного насоса смонтирован насос ручной подкачки топлива. Очистившись в фильтре, топливо поступает к топливному насосу высокого давления.
Количество подаваемого в цилиндры топлива регулируется дозатором, управляемым тросом от педали акселератора. Угол опережения впрыска изменяется в зависимости от оборотов двигателя механическим центробежным регулятором, встроенным в ТНВД.
Топливный насос высокого давления не требует обслуживания. Привод топливного насоса осуществляется от коленчатого вала на двигателе с рабочим объемом 1,6 дм 3 через три прямозубых шестерни или на двигателе с рабочим объемом 1,8 дм 3 – через дополнительный зубчатый ремень.
Для остановки двигателя имеется электромагнитный клапан. При запуске двигателя на обмотку клапана подается напряжение +12 В клапан открывается и пропускает топливо к насосу и форсункам. При выключении двигателя поворотом ключа в замке зажигания выключается топливный клапан и перекрывается подача топлива.
Топливный насос под высоким давлением через трубопроводы подает топливо к форсункам, которые установлены в головке блока цилиндров около камер сгорания. Форсунки впрыскивают топливо в вихревые камеры, в которых и происходит воспламенение топлива.
Форсунки представляют собой клапан, который открывается при строго определенном давлении топлива (110–120 бар). Распылитель, находящийся на нижнем конце форсунки, формирует факел распыляемого топлива требуемой формы. Отсечка топлива производится иглой под воздействием пружины форсунки. Распылитель и игла являются узлом прецизионной точности и требуют аккуратного обращения при ремонте. Излишки топлива после отсечки просачиваются вдоль иглы, смазывая ее, и по обратному трубопроводу отводятся в бак.
Исправность и правильная регулировка форсунок очень важны для нормальной работы двигателя. Если распылитель форсунки не обеспечивает факел требуемой формы или происходит плохая отсечка, двигатель начинает работать с вибрацией, появляются сильные механические стуки, повышается дымление. Предупреждение
Давление впрыска является регулируемым параметром. Во время эксплуатации двигателя давление впрыска часто падает, поэтому форсунку необходимо периодически проверять и, при необходимости, регулировать.
Необходимо отметить, что распылители от разных моделей двигателей внешне одинаковы, но имеют разные характеристики, в частности, форму факела, поэтому следует применять только те новые распылители, которые рассчитаны на данную модель.
С ноября 1987 года двигатель с рабочим объемом 1,6 дм 3 оборудуется системой рециркуляции отработанных газов. Часть отработанных газов, при этом проступает в цилиндры двигателя и сжигается. Система клапанов обеспечивает правильное дозирование рециркулируемых газов. Температурный датчик, расположенный на корпусе термостата системы охлаждения, прерывает работу системы при температуре двигателя ниже +60° С. Система рециркуляции отработанных газов не требует обслуживания. Только после снятия топливного насоса высокого давления можно проверить и, при необходимости, отрегулировать вакуумный регулирующий клапан.
Источник статьи: http://automn.ru/bmw/bmw-10207-10.m_id-861.m_id2-895.html
Устройство шестицилиндрового двигателя BMW
Тем, кто внимательно следит за новинками в семействе моторов BMW, не составит труда угадать изюминку новой бензиновой «шестерки». Естественно, это система Valvetronic, благодаря которой мотор обходится без дроссельной заслонки. Количество воздуха определяет подъем впускных клапанов, который изменяют с помощью дополнительного эксцентрикового вала.
Впервые появившись на четырехцилиндровых моторах, Valvetronic позволил сократить потери на впуске и заметно улучшить экономичность двигателя, а приятным побочным эффектом оказался улучшенный отклик на педаль акселератора. Неудивительно, что технология была распространена на восьми- и двенадцатицилиндровые моторы. Теперь настала очередь «шестерок».
Рядная «шестерка» – основной двигатель BMW, который встречается почти во всех машинах от третьей до седьмой серии. Выбор такой компоновки – не просто историческое решение образца 1933 года. «Эр-шесть» обладает целым рядом преимуществ: от идеальной уравновешенности, включая инерционные силы второго порядка, до простоты конструкции и минимального количества деталей, гарантирующих ему меньшие потери на трение по сравнению с V-образными «шестерками». Его минусы тоже известны – большая длина не позволяет располагать мотор в свесе кузова или поперек. Но при классической компоновке со смещенным назад силовым агрегатом, как у всех современных BMW, это несущественно.
Изменения в конструкции газораспределительного механизма – меньшая часть новшеств. Как сбросить вес мотору немалых размеров? Начать с блока цилиндров: заменить традиционный алюминиевый сплав еще более легким – магниевым. Такие картеры коробок передач не редкость. Но блок двигателя? Магниевые сплавы не могут работать в контакте с охлаждающей жидкостью, при высоких температурах, в парах трения. Поэтому новый двигатель получил блок сложной конструкции, где алюминиевая отливка с рубашкой охлаждения заключена внутрь магниевой, придающей конструкции необходимую жесткость. Выигрыш составил 25% от массы прежнего блока, или 10 кг.
Еще более радикальному облегчению подвергся газораспределительный механизм. Это не только клапаны с диаметром стержня 5 мм, но и полые распредвалы, изготовленные методом гидроформования из тонкостенной трубы, и алюминиевый механизм регулирования фаз впуска и выпуска VANOS.
Что можно сделать еще? Ликвидировать лишних потребителей мощности или оптимизировать их работу. Пожалуйста – масляный насос в зависимости от режима работы двигателя меняет производительность, а электрическая «помпа» полностью управляется электроникой. 200-ваттного электродвигателя хватает для любых условий, тогда как механический насос охлаждающей жидкости отнимает у мотора более 2 кВт. В плюсах также ускоренный прогрев и почти моментально дающая тепло «печка», решение проблем перегрева и постоянно работающих вентиляторов при низких оборотах и маленькой скорости машины.
Цифры вызывают уважение: трехлитровый мотор с навесными агрегатами весит 161 кг (на 10 кг легче предшественника), развивает мощность 190 кВт/258 л. с. при 6600 об/мин (плюс 20 кВт) и крутящий момент 300 Н.м при 2500 об/мин (на 1000 об/мин ниже). И он еще на 12% экономичнее! Впервые новый двигатель появится на купе и кабриолетах BMW-630i этой осенью, а после сменит прежние «шестерки» и на остальных моделях.
Восемь на десять
Как засунуть формулу 1 в Евро V? К счастью, руководители ФИА до такого еще не додумались. А вот для BMW-М5 это вполне реальная задача. Созданный сегодня агрегат должен удовлетворять не только скоро вступающим в силу нормам токсичности Euro IV, но и американским LEV II и японским LEV 2000 и при этом обладать хорошим запасом на будущее. Новый V-образный десятицилиндровый мотор грядущего BMW-М5 сменяет прежнюю «восьмерку». Два поколения назад «эмке» хватало шести цилиндров. Потом их стало восемь, теперь – десять. При этом рабочий объем не изменился: 5 литров. Вот только мощность уже зашкаливает за пятьсот «лошадей» – у нынешнего М5 373 кВт/507 л. с. Заметьте, без наддува! Решение ограничить литраж и поднять обороты максимальной мощности для спортивного автомобиля оправдывает себя: заметно сокращаются размеры и вес трансмиссионных агрегатов.
Форсирование предъявляет высокие требования к подвижным элементам мотора, а с прежним ходом поршня 89 мм трудно рассчитывать на обороты выше 8 тысяч. Десятицилиндровый двигатель не только сохраняет оптимальный, с точки зрения инженеров BMW, объем цилиндра 500 смз и позволяет уменьшить ход поршня до 75,2 мм.
Высокая мощность при низкой токсичности – лишь часть задачи, поставленной при проектировании двигателя М5. С тех пор как между дроссельной заслонкой и правой ногой водителя поселились потенциометры и микропроцессоры, понятие «живой отклик на педаль газа» ушло в прошлое. Здесь Valvetronic решить проблему не в состоянии: его возможности пока ограничены 7000 об/мин, а красная линия на тахометре М5 лежит на отметке 8250 об/мин. Решение знакомо всем конструкторам гоночных моторов – индивидуальные дроссельные заслонки.
Управляемый электрически блок заслонок способен заставить двигатель перейти от холостого хода к полной нагрузке даже быстрее, чем нога водителя нажмет акселератор «до пола». Спасибо уникальным программам и вычислительной мощности контроллера, который управляет впрыском, зажиганием, положением распределительных валов, приводами заслонок и даже коробкой передач. Достаточно лишь сказать, что частота опроса датчиков – 250 кГц, а число трехмерных таблиц данных в памяти контроллера – 259 (обычно 6). Он использует 475 линейных уравнений и 7399 констант.
Сложнейшая электроника мотора потребовала отказаться от традиционного контроля с помощью датчиков детонации. Вместо этого анализируют проводимость в каждой камере сгорания. При аномальном развитии процесса настройка изменяется уже в следующем такте. Если это не принесет успеха, цилиндр отключают – ведь для разрушения поршневых колец достаточно непродолжительной детонации, а для выхода из строя нейтрализаторов – немногочисленных пропусков зажигания
Два «турбо» не «битурбо»
Супердизель мощностью не меньше 250 «лошадей» – сегодня неотъемлемая принадлежность бизнес-седана, претендующего на лидерство в классе. Такой мотор у BMW есть – четырехлитровую V-образную «восьмерку» в 190 кВт/258 л. с. устанавливают на седьмую серию. Проблема в том, что для «пятерки» двигатель слишком тяжел – управляемость машины непременно пострадает. Альтернативный вариант – форсировать шестицилиндровый дизель: со 160 кВт/218 л. с. где-нибудь до 200 кВт. Легко сказать, как сделать? Простое увеличение давления наддува, конечно, сработает – показатели получатся «что надо». Вот только удовольствия от езды с таким мотором немного. Чем больше турбокомпрессор, тем дольше он набирает обороты, тем резче переход от «атмосферного» режима к полному наддуву. При избыточном давлении 1,85 бар изменением геометрии турбины уже не отделаться, даже система с двумя одинаковыми турбокомпрессорами окажется недостаточно гибкой. Решение этой проблемы называется «битурбо» и известно десятилетия. Иное дело, что в легковых дизелях оно пока не применялось. Два турбокомпрессора, «маленький» и «большой», включены в общий коллектор, а поток отработавших газов регулируется заслонками. На небольших оборотах работает «отзывчивый» малый турбокомпрессор, на значительных – мощный «большой», а в переходных режимах – оба, причем меньший «дожимает» то, что не смог сжать напарник.
Достигнутый рост мощности – не главное. Благодаря двум регулируемым турбокомпрессорам удалось так растянуть рабочий диапазон двигателя, что 500 Н.м крутящего момента доступны уже при 1250 об/мин, а максимальная мощность достигается при довольно высоких 4400 об/мин и даже при 4800 об/мин не падает ниже 90% от максимальной. Такие характеристики позволяют наиболее эффективно использовать все 200 кВт/ 272 л. с. мощности и 560 Н.м крутящего момента всего лишь… трехлитрового мотора. Что это дает? Седан BMW-535d с новым дизелем и автоматической коробкой передач разгоняется до 100 км/ч за 6,5 секунды и расходует в среднем 8 л дизельного топлива на 100 км.
Революции в двигателях внутреннего сгорания едва ли возможны, но их развитие не остановилось! Хотите знать, что будет дальше? Давайте сделаем паузу – специалисты баварской фирмы пока не торопятся раскрывать карты. У BMW достаточно состоятельные клиенты, чтобы оплачивать высокие технологии. А значит, передовые ноу-хау когда-нибудь спустятся и к нам.
Источник статьи: http://www.rubmw.ru/docs/ustroystvo-shestitsilindrovogo-dvigatelya-bmw/
Достоинства и недостатки двигателя BMW 2.0 (М47)
Интервал выпуска силовых агрегатов марки BMW с индексом М47 датирован 1998-2007 годами. За это время концерном производилось несколько модификаций моторов объемом 2 литра. Кроме автомобилей BMW, двигатели данного типа устанавливались на технику марки Land Rover и другие транспортные средства. На авто английского производства силовой агрегат монтировался в поперечном исполнении.
На первых моторах М47 использовалась топливная система с распределительным насосом. Такие силовые агрегаты имели мощность 115 или 136 лошадиных сил, устанавливались на автомобилях BMW Е46 320d, 318d, E39. Для разных моделей техники установка подобных моторов была актуальна с 1998 по 2003 годы. Для дизельных силовых агрегатов мотор М47 долгое время считался лучшим по мощности и другим характеристикам.
В последующие годы двигатель прошел две модификации. Разработчики внедрили инновационную на тот момент топливную систему Common Rail, увеличили мощность до 163 лошадиных сил. Силовой агрегат обладает высокими показателями надежности и долговечности, при должном техническом обслуживании способен полностью отработать свой ресурс.
Впервые модернизированный мотор M47TUD20 появился на рынке в конце 2001 года. Силовой агрегат устанавливался на кроссоверах BMW Х3. По сравнению с базовой версией, рабочий объем двигателя вырос на 44 кубических сантиметра. Таких показателей удалось достичь за счет увеличения хода поршней и снижения степени сжатия с 19:1 до 17:1. Впускной коллектор разработчики оснастили заслонками.
Выбрать и купить контрактный двигатель BMW M47 вы можете в нашем каталоге.
Источник статьи: http://autostrong-m.ru/post/dostoinstva-i-nedostatki-dvigatelya-bmw-2-0-m47
