Библия автомобилиста

Существует широко известная гипотеза о том, что изначально данный двигатель разрабатывался как двигатель внутреннего сгорания, работающий на угольной пыли. Отсюда и странный способ подачи топлива – впрыск прямо в рабочую зону, и странный метод поджигания – путем разогревания воздуха. Теоретически, дизель способен работать на любом топливе, от спирта и бензина до солярки и мазута. Но на практике нам приходится сталкиваться со множеством мелких нюансов, превращающих сухую теорию в бесполезное словоблудие. Эти нюансы называются ТНВД, форсунки и топливный цикл.

Собственно, сама конструкция мотора грудью встала на пути у конструктора, не желая работать с абразивными материалами, в результате чего уголь так и не стал для нефти конкурентом. Зато в дизелях нашлась работа для остающихся в нефти после выделения бензина тяжелых фракций, тоже обладающих не самым лучшим характером. Так что дело изобретателя живет, и мы продолжаем мужественно сражаться с теми же проблемами, что и он. Они связаны:

1) Запросы Топливного Насоса Высокого Давления (ТНВД).

Это довольно сложный механизм, детали которого сопрягаются с очень высокой точностью. Достаточно сказать, что поршни его ходят в цилиндрах без всяких уплотнений (плунжерная пара), но при этом топливу не удается проскользнуть вдоль стенки цилиндра не смотря на давление в сотни атмосфер.

Насос высокого давления смазывается топливом, благо солярка по своим характеристикам не сильно отличается от масла, поэтому попадание в топливо посторонних примесей, способных смыть смазывающую пленку и обеспечить «сухое» трение практически сразу выводит насос из строя. К подобным жидкостям относят, например, воду. Или бензин со спиртом в излишне большом количестве. Точно так же угробить насос способны механические примеси, или просто смолистые составляющие в излишне большом количестве. Кроме того, опять же из-за высокой точности подгонки деталей, насос высокого давления очень плохо переносит коррозию, которая, как известно, быстро возникает в местах пребывания воды или иных едких химикатов – в первую очередь, различных соединений серы.

Кроме того, для исправной работы ТНВД топливо не должно быть вязким, дабы его было легко проталкивать через трубопроводы и форсунки, и обязано быть вязким, чтобы не протекать под давлением между стенками поршня и цилиндра, сгорать как можно полнее и хорошо смазывать детали. Такая вот дилемма.

2) Форсунки.

Вынуждены работать в условиях высоких температур, в которых, как известно, все химические процессы протекают намного быстрее. Посему они очень чувствительны к различного рода агрессивным примесям. Например, сере. Если вспомнить учебник по химии для средней школы, то можно узнать, что серная кислота получается путем смешивания закиси серы с водой. В процессе сгорания дизтоплива именно водяной пар рождается в очень большом избытке – а значит, окислам серы всегда есть где растворяться.

Форсунки любят жидкое топливо, которое хорошо распыляется на очень мелкие фракции, но его же они и не любят, поскольку излишне жидкое горючее начинает подтекать в цилиндр в нерабочие фазы цикла.

3) Топливный цикл.

Единственный участник всего процесса, который любит топливо просто пожиже, без всяких парадоксов. А любит он жидкое топливо потому, что процесс работы с ним происходит очень быстро. То есть, если в бензиновом двигателе всегда есть некоторое время на дополнительное измельчение и испарение мелких капелек, до момента проскакивания искры, то в дизеле все происходит сразу: впрыснули, и все, будь любезен – гори.

12.2.2 Цетановое число

Как ни странно, но в дизеле, как и в бензиновом моторе, чем хуже горит топливо – тем лучше для его работы. Жесткость работы дизеля напрямую зависит от темпа нарастания давления в цилиндре. Например, при темпе в 3-4 кг/см2 на 1° поворота коленвала двигатель работает мягко. При 6-8 кг/см2 – жестко, более 10 кг/см2 – очень жестко. Чрезмерно жесткая работа означает и чрезмерные нагрузки, опасные для кривошипно-шатунного механизма и поршневой группы.

Способность дизельного топлива к самовоспламенению и возможному возникновению жесткой работы оценивается цетановым числом. Это условная величина, определяемая на специальной установке. Эталонным топливом здесь служит смесь цетана и a-метилнафталина, причем уровень в 100 единиц принят для чистого цетана, а нулю число соответствует, когда в горении участвует только а-метилнафталин. При снижении цетанового числа ухудшаются показатели рабочего цикла дизеля – падает мощность, заметно возрастают жесткость работы и износ деталей. Если значение опускается ниже 40 единиц, запуск двигателя проблематичен даже в теплое время.

Нормальный же пуск и мягкая работа дизеля обеспечиваются на дизельном топливе с цетановым числом не ниже 45 единиц.