Почему дизель пускать сложнее чем карбюраторный двигатель
Почему в автомобиле с дизельным двигателем не использовали карбюратор
О карбюраторе и дизельных двигателях
Долгое время бензиновые двигатели производились с карбюраторной системой питания. Вплоть до конца 80-х, а в России и ряде других стран и до начала 2000-х с конвейеров бойко сходили автомобили, на двигателях которых устанавливали этот узел системы питания поршневых бензиновых ДВС. Подчеркнем — бензиновых. Но почему не дизельных?
По какой причине на более-менее современные дизельные моторы ставились системы впрыска?
На эти вопросы мы и попробуем дать ответ сегодня, а точнее воспользуемся рассуждениями одного сведущего человека по имени Габриэль Морено — инженера-механика, работающего на очень известного производителя дизельных двигателей в США, поэтому есть шанс, что на слова данного человека можно сослаться.
Итак, вот его объяснение, почему дизели никогда не использовали карбюраторы, но оборудовались ТНВД и системой прямого впрыска:
«Как известно, бензиновые моторы — это поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые идут с искровым зажиганием. Основой зажигания в них выступает искра, которая проскакивает между электродами свечи в определенный момент для воспламенения топливно-воздушной смеси внутри цилиндра.
С другой же стороны, дизельные моторы — это двигатели внутреннего сгорания, в которых воспламенение происходит от сжатия, что означает, что воздушно-топливная смесь внутри цилиндра воспламеняется не от искры, а от тепла, создаваемого при сжатии воздушно-топливной смеси внутри цилиндра. Именно поэтому, как известно, дизельные двигатели имеют гораздо более высокую степень сжатия по сравнению с бензиновыми коллегами, а также и более высокий термический КПД.
Итак, теперь, когда изложено фундаментальное различие между бензином и дизелем, давайте перейдем к вопросу, говорит Габриэль, касающемуся того, почему карбюраторы нельзя использовать на дизельных моторах?
Что ж, поскольку топливно-воздушная смесь воспламеняется теплом от сжатия, у нас должен быть способ рассчитать время начала воспламенения. В бензиновом двигателе инженеры делают это, используя опережение зажигания, но без свечи зажигания в дизельном двигателе это и не нужно, поскольку в данном случае мы делаем это, рассчитывая момент впрыска топлива.
Иными словами, если бы мы попытались запустить дизель с карбюратором, он бы работал очень плохо, потому что на каждом такте впуска мы подавали бы воздух и топливо. Воспламенение в цилиндре в таком случае происходило бы, как только смесь становилась бы достаточно разогретой от сжатия, но такое состояние будет чрезвычайно сложно поймать.
Гораздо лучше, когда дизель будет использовать топливную систему высокого давления, которая впрыскивает топливо в очень точный момент, и оно (давление) должно быть высоким, чтобы давление струи топлива могло преодолевать давление в цилиндре и распылиться из форсунки, несмотря на момент впрыска в точке цикла, когда давление в цилиндре наиболее высокое, то есть в момент, когда поршень приближается к верхней мертвой точке.
Используя форсунку высокого давления, мы можем контролировать синхронизацию подачи топлива (и, следовательно, обороты двигателя), а контроль количества топлива, проходящего через форсунку, определяет, какое давление создается в цилиндре, что, следовательно, влияет на крутящий момент.
Без возможности управления синхронизацией подачи дизеля мы не могли бы заставить двигатель набирать обороты или производить мощность. Карбюратор на дизельном двигателе только позволял бы топливу течь постоянно, без контроля времени подачи топлива».
Вот в чем смысл! Если нет свечей зажигания, управляемых распределительным устройством двигателя, мы не сможем контролировать момент того, когда тот или иной поршень должен достигнуть своего рабочего хода. Вам нужно будет рассчитать время, контролируя при этом, когда будет впрыскиваться в цилиндр дизельное топливо. И все это механически.
Технически это крайне сложная и нестабильная схема работы, в частности из-за того, что с каждым цилиндром в таком случае нужно работать топливной системе индивидуально, поэтому установка с дроссельной заслонки не будет работать так же, как она работает на бензиновых моторах.
И еще это также означает, что нажатие на педаль газа на дизельном двигателе, оборудованном карбюратором, приведет к попаданию более богатой топливно-воздушной смеси в цилиндры, и если эта смесь будет слишком богатая, без достаточного количества воздуха, это приведет к плохому сгоранию, из-за чего автомобиль просто не будет тянуть, а мотор станет работать нестабильно и в режиме постоянного чрезмерного износа.
Устройство автомобилей
Что лучше – дизельный или бензиновый?
Часто можно услышать вопрос, – какой двигатель выгоднее и лучше – карбюраторный или дизельный? Давайте попробуем разобраться в этом непростом вопросе, и начнем со сравнения конструкций этих тепловых машин и анализа их принципиальных различий.
Основные отличия карбюраторных двигателей от дизельных заключаются в способе приготовления горючей смеси (смеси топлива с кислородом воздуха) и способе ее воспламенения. В карбюраторном двигателе горючая смесь, которая обычно представляет собой смесь бензина и воздуха, готовится вне цилиндров двигателя – во внешнем смесительном устройстве – карбюраторе (внешнее смесеобразование).
При открытом впускном клапане и ходе поршня к нижней мертвой токе (такт впуска) в цилиндре создается разрежение, при этом воздух засасывается через воздушный патрубок карбюратора. Перемещаясь по диффузорам карбюратора, воздух смешивается бензином, который подсасывается и распыляется из жиклеров, соединяющих поплавковую камеру с диффузорами (по принципу вакуумного пульверизатора). В таком виде готовая к воспламенению смесь поступает в цилиндр, где в процессе сжатия происходит ее окончательное перемешивание и разогрев.
Далее смесь воспламеняется от свечной искры и совершается такт рабочего хода.
В дизеле горючая смесь готовится непосредственно в цилиндрах двигателя (внутреннее смесеобразование) – сначала через впускной клапан в цилиндр поступает воздух, а затем, когда воздух сильно сжимается и раскаляется от сжатия, в цилиндр с помощью форсунки впрыскивается порция топлива. Воспламенение происходит без постороннего источника пламени (искры) и двигатель выполняет рабочий ход, т. е. совершает полезную механическую работу, используя тепловую энергию сгорающего топлива.
Степень сжатия в дизельных двигателях значительно выше степени сжатия в карбюраторных двигателях, благодаря чему и становится возможным самовоспламенение рабочей смеси.
Не следует путать два понятия – «рабочая смесь» и «горючая смесь». Горючая смесь – это смесь чистого воздуха и топлива, а в рабочей смеси, кроме того, присутствуют отработавшие газы, оставшиеся в цилиндре после его продувки через выпускной клапан. Т. е. в цилиндре воспламеняется не горючая, а рабочая смесь, так как отработавшие газы полностью удалить практически не возможно.
Исходя из анализа принципиальных различий между дизельным и карбюраторным двигателями, попробуем оценить их достоинства и недостатки, для объективного сравнения.
Преимущества и недостатки карбюраторного двигателя
К преимуществам карбюраторного двигателя по сравнению с дизелями можно отнести их следующие свойства:
Очевидным плюсом карбюраторных двигателей является более качественное смесеобразование, что благотворно сказывается на процессе сгорания топлива.
К недостаткам карбюраторных двигателей можно отнести следующие их свойства:
Существенным недостатком карбюраторных двигателей является относительно высокое сопротивление в диффузоре карбюратора, которое препятствует быстрому заполнению цилиндра горючей смесью. Избавиться от этого недостатка в значительной степени позволяют системы питания с впрыском бензина (инжекторные).
Токсичность продуктов сгорания бензина требует установки различных нейтрализаторов, которые увеличивают сопротивление выпускного тракта системы питания. Эти два фактора значительно снижают эффективность и экономичность работы карюбюраторного двигателя.
Дизельные двигатели менее подвержены влиянию сопротивления трактов впуска и выпуска, а использование турбонаддува позволяет значительно улучшить наполняемость цилиндров воздухом.
Преимущества и недостатки дизельного двигателя
К основным преимуществам дизеля по сравнению с карбюраторным двигателем можно отнести следующие свойства:
Недостатки дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями:
Особое положение занимают бензиновые двигатели с впрыском топлива и принудительным воспламенением рабочей смеси. Эти двигатели в зависимости от организации процесса смесеобразования и конструкции могут сочетать в себе положительные свойства, как карбюраторных двигателей, так и дизелей.
Поскольку газовые двигатели тоже имеют на автомобилях достаточно широкое применение, рассмотрим свойства и этих тепловых машин внутреннего сгорания.
Преимущества и недостатки газовых двигателей
Двигатели, использующие для работы горючие газы (жидкие или газообразные) имеют ряд существенных достоинств:
Недостатки двигателей, работающих на газовом топливе:
Так что же, все-таки, лучше – дизель или бензиновый?
Почему дизель пускать сложнее чем карбюраторный двигатель
Большинству водителей известно, что чем старее двигатель, то есть чем больше его пробег, тем сложнее его завести. Причём сложнее завести карбюраторный двигатель, так как современные пусковые системы впрысковых моторов, более благоприятны для пуска старого двигателя. И если всё таки инжекторный двигатель не заводится, то о причинах этого я уже писал, и об этом здесь. В этой же статье мы рассмотрим, какие действия позволят существенно облегчить пуск старого карбюраторного двигателя и какие действия следует делать водителям новичкам, перед пуском двигателя, или если он не запускается, чтобы не навредить машине.
Вообще, в зависимости от температуры двигателя, следует учитывать пуск ещё не остывшего от работы горячего мотора, и пуск холодного двигателя, когда температура охлаждающей жидкости равна температуре окружающей среды. Ведь с горячим двигателем намного проще, и его запускают электростартером, при слегка нажатой педали газа (не у всех машин, например дизель пускается без нажатия педали газа). При пуске горячего мотора, закрывать воздушную заслонку карбюраторного двигателя не следует, иначе это вызовет затруднение пуска мотора, от переобогащения рабочей смеси.
С холодным двигателем всё по другому и после ночной стоянки, или более суток, перед пуском мотора нужно закрыть воздушную заслонку карбюратора. Так же полезно выжать педаль сцепления, чтобы разъединить двигатель и трансмисию, чтобы стартеру было легче прокручивать коленвал мотора, и энергия аккумуляторной батареи от этого меньше расходуется.
Если же ваш автомобиль или мотоцикл простоял без движения более трёх суток, то прежде чем пытаться заводить двигатель, следует заполнить бензином поплавковую камеру карбюратора (или карбюраторов, если их несколько). Это нужно сделать обязательно, так как в течении трёх суток, бензин из поплавковой камеры карбюратора, полностью или частично испарился.
На некоторых старых автомобилях, после стоянки машины в течении недели, нужно сделать рычагом ручной подкачки топлива примерно 10 полных качков. Ну а при более долгой стоянке, или после зимней консервации, иногда требуется сделать примерно 30 качков и более. При этом многие водители допускают распространённую ошибку — они делают несколько качков и тут же спешат повернуть ключ зажигания, авось заведётся.
При этом они полагают, что лишними качками можно якобы подать слишком много бензина в цилиндры. Но это полная чушь, так как сколько бы вы не сделали качков, хоть 100, но запорный клапан не допустит поступления лишнего бензина в поплавковую камеру любого карбюратора, а тем более в цилиндры двигателя.
Но и при ручной подкачке некоторых машин, следует знать один важный нюанс. Например на Волгах или Москвичах (и не только их) привод топливного насоса механический, и вот здесь не так то просто поймать такое положение коленвала двигателя, при котором рычаг ручной подкачки обеспечивал бы полный ход диафрагмы насоса (при подкачке) и наибольшую эффективность насоса.
Поэтому, если не поймать нужное положение, качать можно очень долго, а результата не будет. Поэтому если машина с механическим приводом топливного насоса долго стояла, то следует после нескольких качков, поменять положение коленвала, прокрутив его электростартером или гаечным ключом, за болт шкива коленвала, и после этого опять сделать несколько качков рычагом ручной подкачки.
После долгой стоянки машины, можно поступить проще, так как всегда делали опытные водители. Для этого снимаем воздушный фильтр, и в диффузор первичной камеры карбюратора заливаем примерно 20 — 30 миллиграмм бензина. После такой несложной операции, долго стоявший двигатель как правило оживает. Если конечно с системой зажигания всё в порядке, но это нетрудно проверить, вывернув свечи и увидев искру.
Многие могут не поверить, но у некоторых машин имеются свои особенности при пуске, так называемый «характер» машины, и с этим приходится считаться. Разный «характер» объясняется просто, ведь так же как одинаковых людей, одинаковых машин тоже не бывает. И не смотря на одинаковую модель двигателя или карбюратора, и один день выпуска, отлить и обработать абсолютно одинаковые детали невозможно, и хоть на микроны, но они всё же будут разные. Эта разность и проявляется в основном при запуске двигателя.
Например некоторые двигатели любят при пуске более богатую смесь, и что бы подать такую, необходимо несколько раз перед пуском резко надавить на педаль газа. От этого в карбюратор впрыскиваются дополнительные порции бензина, которые и обогащают рабочую смесь. Причём число таких нажатий на педаль газа, зависит от температуры окружающей среды, а так же и от «характера» каждой машины. И чем ниже температура воздуха на улице или в гараже, тем больше нажатий на педаль и на рычаг ручной подкачки требуется.
На некоторых старых машинах, в холодную погоду может потребоваться более 20 — 30 резких нажатий на педаль газа, и только после этого двигатель оживает. Причём в очень холодную погоду, периодические нажатия на педаль, требуются даже когда мотор «схватывает», или уже работает.
Ещё одна очень распространённая ошибка некоторых водителей (особенно новичков). При пуске холодного двигателя, они включают стартер всего на пару секунд, и если мотор не завёлся, тут же выключают его. И так повторяют несколько раз, но ведь такой метод запуска бесполезен для холодного двигателя. Цилиндры просто не успевают наполниться рабочей смесью за такое короткое время. И рабочая смесь просто оседает (конденсируется) на шершавых внутренних стенках впускного коллектора.
Но самое вредное- это то, что такой метод наносит большой вред тяговому реле стартера, через контакты которого в момент размыкания и замыкания протекает ток огромной величины. Он может достигать 250 ампер, а в очень холодную погоду и все 500 А. И от частых и кратковременных включений, контакты втягивающего реле быстро подгорают и выходят из строя.
Так же очень вредна и слишком долгая работа стартера (более 10 — 12 секунд). При более долгой работе стартера, может испортиться от сильного нагрева лаковая изоляция обмоток статора, а так же могут покоробиться пластины аккумуляторной батареи. Обе эти неприятности могут ощутимо ударить по кошельку малосостоятельного автовладельца.
Некоторые водители, которые когда либо слышали о вышеперечисленных неприятностях, при пуске мотора пытаются обмануть природу, с её физическими законами. Они включают стартер при пуске, на положенные 8 — 10 секунд, а после этого выключив его всего на секунду-другую, снова его включают на те же 8 — 10 секунд. И это повторяют несколько раз, пока двигатель не заведётся. Такой приём ещё хуже, так как сочетает в себе сразу две вышеописанные ошибки: и длительную работу и батареи и стартера, и разрыв огромного пускового тока, постоянными включениями и выключениями.
Следует запомнить, особенно водителям новичкам, что нормальный пуск двигателя — это когда включается стартер и прокручивает коленвал не более 10 секунд. Если же в течении этого времени мотор не завёлся, то стартер выключают, и дают батарее и стартеру не менее 20 секунд на отдых (а лучше минуту). Затем снова включаем стартер на 10 секунд. Если мотор не завёлся и в этот раз, то после минутного отдыха можно рискнуть сделать третью попытку. Но лучше конечно после второй неудачной попытки, искать причину неудачного пуска.
Но бывает, что при пуске мотора, ошибки многих водителей наоборот приводят к другой причине неудачного запуска. Например в цилиндры двигателя поступает наоборот слишком богатая смесь. Это бывает чаще при попытке завести горячий мотор, с закрытой воздушной заслонкой карбюратора. Но может произойти обильное обогащение смеси и от многократной предварительной подкачки бензина педалью газа (как правило неопытным водителем).
Основными признаками переобогащения рабочей смеси являются: полное отсутствие вспышек в цилиндрах; сильный запах бензина и течь его из отводящей трубки карбюратора; легче чем обычно можно прокрутить коленвал пусковой рукояткой (цилиндры залиты); белый пар, выходящий из глушителя (как определить состояние мотора по цвету выхлопа, читаем вот тут).
Чтобы удалить из цилиндров лишний бензин («продуть» двигатель), нужно полностью открыть воздушную заслонку карбюратора (выдвинуть чок до упора), затем очень медленно, но до упора нажать на педаль газа, а далее включить стартер и прокрутить коленвал двигателя в течении десяти секунд. Потом всё так же удерживая нажатой педаль газа, делается перерыв не менее 20 секунд (лучше минуту), и продувка повторяется.
Как правило уже во время продувки (чаще второй), начинают появляться отдельные вспышки в некоторых цилиндрах мотора, и продувку повторяют до устойчивого пуска. Если же мотор не завёлся во время продувки, или после неё, то полезно выкрутить свечи и просушить их, ну и почистить. Кстати, достичь самый лучший эффект, позволяет продувка двигателя с выкрученными свечами зажигания. Естественно, прежде чем заворачивать свечи после продувки, необходимо их просушить и почистить.
Часто случается, особенно зимой, что при попытках запуска, аккумуляторная батарея разряжается настолько, что уже не в состоянии прокручивать стартером коленвал. И некоторые старые двигатели можно пустить пусковой рукояткой. Не смотря на кажущуюся первобытность такого способа, запустить мотор удаётся легко.
Потому что при прокручивании мотора электростартером, напряжение в бортовой сети машины ощутимо понижается, и уже не обеспечивает устойчивое искрообразование (особенно на контактной системе зажигания и чуть подсаженным аккумулятором). А вот при прокручивании коленвала пусковой рукояткой, напряжение не падает и искра остаётся достаточно мощной.
К тому же пуск двигателя в минусовую температуру, затрудняется ещё и потому, что стартеру труднее прокручивать коленвал, при застывшем (более вязком) моторном масле. Поэтому на старом автомобиле, у которого есть возможность использовать пусковую рукоятку, полезно перед пуском холодного двигателя зимой, прокрутить коленвал сначала пусковой рукояткой, а затем уже электростартером. При эксплуатации машины северных районах, полезно установить в поддон двигателя подогреватель, работающий от розетки 220 вольт. Сейчас такие уже не сложно найти в продаже.
Следует знать, что при минусовой температуре, пусковые характеристики большинства батарей ощутимо снижаются. К примеру при минус 20 градусах мороза, батарея уже отдаёт в 2,5 раза меньше электроэнергии, чем при плюс 28 градусов тепла. А при минус 30 градусах мороза, емкость аккумулятора снижается до того, что он уже не в состоянии обеспечить пуск даже прогретого двигателя.
Поэтому, если морозным утром вы хотите без проблем завести холодный двигатель, следует позаботится о тёплой ночёвке аккумуляторной батареи, и устанавливать её под капот только перед самым пуском. Но часто бывает, что при нескольких неудачных попыток запуска, водители вместо того, чтобы искать причину неудачного пуска, продолжают отчаянные попытки прокручивания коленвала. В итоге — полностью посаженная даже тёплая батарея.
В таком случае, всё же придётся выявить причину не запуска двигателя, и в этом может помочь вот эта статья. А после устранения неисправности, следует или подзарядить батарею с помощью зарядного устройства, или искать автомобиля «донора», с исправным аккумулятором. Чаще всего конечно, водители утром не тратят время на зарядку севшей батареи, так как спешат на работу, а ищут автомобиль донор в соседнем гараже или дворе.
Но чтобы правильно «прикурить«от «донора» и не доконать свою батарею, а так же не испортить машину соседа, следует знать несколько важных нюансов, о которых очень советую почитать вот в этой полезной статье.
В момент, когда коленвал начнёт крутиться, велика вероятность срезания зубьев ремня, особенно на дизельных двигателях и их высокой степенью сжатия. В итоге клапана могут встретиться с поршнями и произойдут серьёзные поломки. Чтобы исключить такие неприятности, следует применять запуск с хода только в крайнем случае, а если уж и применять, то следуя советам ниже.
Подготовка к пуску с хода, состоит из следующего. Движение начинают при нейтральной передаче, лучше с горки, а когда помощники разгонят машину примерно до 15 — 20 км.ч., то водитель выжимает сцепление и включает четвёртую передачу (на дизеле самую высшую передачу — пятую или шестую) и затем очень плавно отпускает педаль сцепления. Причем полезно, что бы вначале сцепление чуть пробуксовывало.
Некоторые водители включают не высшую передачу, а первую или вторую передачу, якобы обороты будут выше и легче пустить двигатель. Но при этих передачах будут очень большими нагрузки на трансмиссию, и не только её, и вероятность поломок и срезания зубьев намного больше, чем при попытке пуска на прямой передаче. А обороты коленвала на прямой передаче, вполне достаточны для надёжного пуска, если конечно мотор исправен.
Если же мотор не завёлся, а скорость машины чуть уменьшилась, выжимают сцепление снова и набрав нужную скорость, вновь очень плавно отпускают сцепление. Как только двигатель заведётся, сразу выжимают сцепление, и установив педалью газа средние обороты мотора, рычаг коробки передач устанавливают в нейтральное положение, и отпускают сцепление.
Лучше конечно для запуска с хода использовать ещё один автомобиль, для буксировки. В этом случае есть больше возможности не спеша и плавно отпускать сцепление, и как я уже говорил, чтобы оно вначале немного пробуксовывало. Это позволит более мягче (не резко) начать крутиться коленвалу и соответственно и распредвалу, и это поможет лучше сохранить зубчатый ремень от его сдвига и срезания зубьев.
Буксировку можно использовать и для продувки цилиндров, если перед этим мотор не завёлся и есть все признаки переобогащённой смеси, о которых я написал выше. Перед продувкой двигателя во время буксировки, тоже очень плавно нажимают до упора на педаль газа, полностью открывают воздушную заслонку, и включают высшую передачу. Сцепление естественно отпускаем как можно плавней. В таком положении машину буксируют пару минут, и затем производят запуск на более высокой скорости. Но как правило «схватывание» двигателя происходит уже во время продувки.
Когда мотор заведётся, можно выставить «чоком» обороты чуть выше холостых, с частично прикрытой воздушной заслонкой карбюратора. Многим известно, что детали двигателя в его холодном состоянии, изнашиваются намного быстрее, чем на горячем моторе. И некоторые водители после запуска двигателя, прогревают его чуть ли не до температуры 60 — 80 градусов. Но это явная ошибка.
А стоит ли вообще прогревать двигатель перед поездкой, и если да, то сколько времени для этого нужно? Ответить на этот вопрос в двух словах не получится, и кто хочет узнать об этом очень подробно, советую почитать на эту тему вот эту статью.
Надеюсь данная статья, а так же и другие посты, которые я пометил ссылками, поможет некоторым водителям, особенно новичкам, легко завести старый двигатель, и поможет им избежать некоторых дорогостоящих неисправностей и мучений; удачи всем!