Типы автомобилей с дизельными двигателями

В мировом автомобильном парке дизельный двигатель стал основным силовым агрегатом для автомобилей большой и средней грузоподъемности. Широко его используют также на грузовых автомобилях малой грузоподъемности и автобусах.
Большое распространение дизельных двигателей объясняется многими причинами. Главное их преимущество заключается в большей топливной экономичности по сравнению с автомобилями, имеющими карбюраторные двигатели.
Важнейшим показателем топливной экономичности является удельный расход топлива, который у дизельных двигателей меньше, чем у карбюраторных, на 18—20%. Практически при эксплуатации автомобилей с дизельными двигателями в различных дорожных условиях их топливная экономичность по сравнению с равными по грузоподъемности автомобилями с карбюраторными двигателями в ряде случаев достигает 35—40 %.
Для грузовых автомобилей с дизельными двигателями выпускают двух- и трехосные шасси.
В связи с экономической целесообразностью повышения грузоподъемности автомобилей при соблюдении установленных норм нагрузки на ось все увеличивается доля выпускаемых трехосных автомобилей.
В настоящее время двухосные автомобили с дизельными двигателями выпускает только Минский автомобильный завод. До 1977 г. с заводского конвейера сходили двухосные автомобили семейства МАЗ-500А, состоящего из следующих моделей:

• МАЗ-500А—транспортный автомобиль с деревянной бортовой платформой, грузоподъемностью 8 т;
• МАЗ-503А—автомобиль-самосвал с цельнометаллическим кузовом, опрокидываемым назад, грузоподъемностью 8 т;
• МАЗ-504А—седельный тягач, предназначенный для транспортировки седельных полуприцепов общей массой до 17 750 кг.
• С 1977 г. Минский автозавод приступил к производству автомобилей нового семейства МАЗ-5335, в которое вошли базовая модель МАЗ-5335, представляющая собой транспортный автомобиль с такой же общей компоновкой, как и автомобиль МАЗ-500А, но с металлической бортовой платформой и отдельными изменениями в конструкции, грузоподъемностью 8 т;
• автомобиль-самосвал МАЗ-5549 грузоподъемностью 8 т с опрокидываемым назад кузовом, предназначенный для перевозки строительных и других сыпучих и кусковых грузов;
• седельный тягач МАЗ-5429 с седельно-сцепным устройством для транспортировки полуприцепов различных типов общей массой до 17,75 т;
• седельный тягач МАЗ-504В с седельно-сцепным устройством для транспортировки полуприцепов различных типов общей массой до 26 т.

Устройство четырехтактных дизельных двигателей

Основные модели отечественных автомобильных дизельных двигателей
Отечественные серийные дизельные двигатели близки по своей конструкции. Все они имеют непосредственный впрыск топлива. В основу их положена однотипная компоновка сV-образным расположением цилиндров, отлитых в одном блоке.
Характерные их особенности следующие: расположение камеры сгорания в днище поршня и конфигурация впускного капала в головке цилиндров, из которого воздух поступает в цилиндр тангенциально по отношению к его стенкам. Такое направление воздушного потока обеспечивает его закручивание, сохраняющееся в течение хода сжатия. Вращательное движение массы поступившего в цилиндр воздуха способствует его хорошему перемешиванию с топливом, впрыскиваемым в конце хода сжатия.
Основными моделями отечественных автомобильных дизельных двигателей являются:
ЯМЗ-236—6-Цилиндровый двигатель, устанавливаемый только на некоторые модели автомобилей Минского автозавода.
ЯМЗ-238—8-цнлиндровый двигатель, применяемый на трехосных автомобилях Кременчугского автозавода, а также на некоторых автомобилях и седельных тягачах Минского автозавода.
ЯМЗ-740—8-цилнндровый двигатель, устанавливаемый на трехосные автомобили Камского автозавода.
Несмотря на различное число цилиндров однотипные модели дизельных двигателей в основном унифицированы. Благодаря одинаковому диаметру цилиндров и ходу поршня все двигатели одного семейства имеют одинаковые детали цилиндропоршневой группы (гильзы, поршни, кольца). Унифицированы клапаны и детали механизма привода, узлы системы смазки, охлаждения, топливоподающей аппаратуры.
Далее приведен поперечный разрез двигателя ЯМЗ-740. Цилиндры двигателя расположены в деэ ряда с углом развала между ними 90°.
Двухрядное расположение цилиндров с большим углом их наклона позволяет сократить габаритную длину и высоту двигателя, что имеет большое значение при установке его на автомобиль. Пространство развала между цилиндрами используется для размещения распределительного вала и привода к клапанам, топливного насоса высокого давления, насоса гидроусилителя руля, компрессора для подачи сжатого воздуха в пневматическую систему автомобиля и другого оборудования.

Жесткость работы двигателя

Жесткость работы двигателя тем меньше, чем короче период задержки воспламенения топлива. Чтобы ускорить процесс подготовки топлива к самовоспламенению и, следовательно, уменьшить жесткость работы двигателя, факел распыливания поступающего в цилиндр топлива направляют так, чтобы частицы топлива попадали на наиболее нагретые участки камеры. Если камера сгорания расположена в днище поршня, топливо направляют на стенки углубления в днище, имеющие высокую температуру.
Компактные камеры сгорания двигателей с непосредственным впрыском топлива позволяют получить быстрое протекание процесса смесеобразования, что необходимо при повышении частоты вращения. С ростом быстроходности дизельных двигателей повышается их литровая мощность, поэтому они получили широкое применение в современных автомобилях.
У предкамерных дизельных двигателей камера сгорания разделена на две части: большая, основная, ее частьнаходится над поршнем, а меньшая (около 30 %) вынесена в предкамеру . Особенность рабочего процесса таких двигателей заключается в том, что топливо впрыскивается не в основное пространство камеры сгорания, а в предкамеру, соединенную с ним одним или несколькими отверстиями. Частично сгорая в предкамере, оно значительно повышает давление в ней. Под действием этого давления остальное топливо поступает в основную камеру сгорания. При этом оно хорошо распыливается и интенсивно перемешивается с воздухом в надпоршневом пространстве.
Благодаря высокой температуре в предкамере топливо хорошо подготавливается к сгоранию в основной камере, куда оно выбрасывается с большой силой, способствующей эффективному внутреннему смесеобразованию и наиболее полному сгоранию.
При этом давление в цилиндре нарастает равномерно, и предкамерный дизельный двигатель работает более мягко, чем двигатели с непосредственным впрыском топлива.
Дизельные двигатели предкамерного типа обеспечивают устойчивую работу без дымления в широком диапазоне частоты вращения, допускают меньшее давление впрыска топлива и весьма нетребовательны к сорту применяемого топлива.

Четырехтактный дизельный двигатель

Рассмотрим процесс работы четырехтактного дизельного двигателя.
Такт впуска. Поршень движется от верхней мертвой точки (в. м. т.) к нижней мертвой точке (н. м. т.). Впускной клапан открыт, и под действием разрежения из впускного трубопровода в цилиндр поступает воздух. При этом давление в цилиндре составляет 0,085—0,095 МПа, а температура воздуха—40—60°С. ,
Такт сжатия. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. После закрытия впускного клапана цилиндр разобщается с внешней средой и в нем происходит сжатие воздуха. Благодаря высокой степени сжатия давление в цилиндре к концу этого такта повышается до 4,0—5,0 МПа (линия 2—3), а температура сжатия воздуха достигает 620—700°С.
Когда поршень приближается к в.м.т., в цилиндр через форсунку впрыскивается под большим давлением мелко распыленное топливо, самовоспламеняющееся под действием высокой температуры сжатого воздуха. В результате сгорания топлива давление газов в цилиндре повышается до 6,0—8,0 МПа, а температура газов достигает 1800—2000°С.
Такт расширения. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. Оба клапана закрыты, и в цилиндре происходит расширение продуктов сгорания, сопровождающееся падением давления и температуры. При этом расширяющиеся газы выполняют полезную работу. Под их действием поршень совершает поступательное движение, преобразуемое кривошипно-шатунным механизмом во вращательное движение коленчатого вала. К моменту открытия выпускного клапана давление в цилиндре снижается до 0,3—0,4 МПа, а температура газов—до 600—700°С.
Такт выпуска. При открытии выпускного клапана давление в цилиндре сразу резко падает. Поршень, совершая движение от н.м.т. к в.м.т., вытесняет отработавшие газы через открытый выпускной клапан и выпускной трубопровод в атмосферу. Вследствие сопротивления отработавших газов давление в цилиндре превышает атмосферное и составляет в среднем около 0,12 МПа. Отработавшие газы сохраняют высокую температуру (около 600°С).
Величина давления в цилиндрах дизельного двигателя в период сжатия и сгорания значительно выше, чем у карбюраторных двигателей, поэтому конструкция дизельных двигателей должна быть более прочной.