Современные дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива завоевывают все большую популярность благодаря способности уже на низких оборотах развивать крутящий момент, обеспечивающий повышенный ездовой комфорт. Низкий расход топлива и незначительный выброс углекислого газа (CO2) делает дизельные двигатели перспективными силовыми агрегатами для современных автомобилей.
Конструкция двигателя 2,0 л/103
кВт TDI в основном выполнена на базе двигателя 1,9 л/96
кВт TDI, применяющегося в автомобилях Skoda Superb.
Отличительные особенности двигателя
- блок цилиндров из серого чугуна
- привод распредвала при помощи зубчатого ремня
- головка блока цилиндров с 2 клапанами на цилиндр
- система впрыска «насос-форсунка»
- блок балансирных валов
- бесконтактная система определения положения дроссельной заслонки
- бесконтактная система определения положения клапана рециркуляции
ОГ
- сажевый фильтр (DPF) с топливной присадкой
- рециркуляция и охлаждение ОГ
- насос системы охлаждения встроен в блок цилиндров
- привод масляного насоса от балансировочного вала
После введения нормы
токсичности Евро 4 в центре внимания всех разработчиков двигателей
находится обеспечение соответствия норме Евро 5, которая будет
применяться с 2010 года. Эта непростая задача предполагает
дополнительное снижение предельного содержания оксидов азота (NOx) и
сажи.
Выброс сажи дизельным двигателем можно заметно сократить путем
встраивания в систему рециркуляции сажевого фильтра (DPF). Такой фильтр
в сочетании с топливными присадками способен на 97% снизить содержание
сажи в отработавших газах. Фильтр задерживает и окисляет (сжигает) сажу
при температуре 500 °C. Это позволяет предотвратить засорение фильтра,
регенерация которого происходит автоматически при движении автомобиля.
Для улучшения регенерации фильтра в топливо добавляется присадка на
металлической основе, обеспечивающая полное окисление при относительно
низких температурах. Кроме того, присадка способствует снижению
количества сажи при сгорании топлива, а следовательно, увеличению срока
службы системы.
Что такое нормы Евро?
В 70-х годах 20 столетия начались попытки снижения вредного воздействия
автомобильного транспорта на окружающую среду. Именно тогда вступили в
силу первые постановления, регулирующие нормы токсичности отработавших
газов. За последние 15 лет достигнуто значительное снижение количества
вредных выбросов. Этому способствовало внедрение новых технологий,
прогресс электроники и компьютерных технологий. Норма токсичности Евро 4
определяет предельное содержание всех вредных веществ в отработавших
газах в граммах на километр для двигателей внутреннего сгорания, в
частности, для устанавливаемых на легковые автомобили двигателей с
самовоспламенением. Данная норма также устанавливает предельное
содержание вредных веществ в выхлопе грузовых автомобилей. Предельные
значения различаются в зависимости от категории по массе. Сегодня в
странах ЕС применяется норма токсичности 98/69/EGB, известная как Евро
4, заменившая норму 98/69/EGA (EU3), действовавшую с 2000 года. Данная
норма является еще более строгой в отношении предельного содержания
вредных вещей в отработавших газах. В Чехии она действует с 1 января
2006 года.
Сажевый фильтр
Сажевый фильтр (например, в автомобилях Škoda Superb с двигателем 2,0
л/103 кВт TDI) устанавливается в выпускной системе за окислительным
катализатором. Он отфильтровывает сажу из отработавших газов
двигателя.
Устройство
Сажевый фильтр состоит из ячеистого фильтрующего элемента, выполненного
из карбида кремния, заключенного в металлический корпус. Керамический
фильтрующий элемент состоит из соединенных перемычками параллельных
микроскопически малых каналов. Следующие свойства карбида кремния делают
его прекрасным фильтрующим материалом:
— высокая механическая прочность
— прекрасная устойчивость к колебаниям температур
— способность выдерживать термическую нагрузку и проводимость
— высокая износостойкость
Принцип работы
Отработавшие газы проходят через пористые перегородки сажевого фильтра
между входящим и исходящим каналами корпуса фильтра. При этом частицы
сажи остаются на стороне входа фильтра.
Регенерация сажевого фильтра
Сажевый фильтр необходимо регулярно чистить от сажи, чтобы предотвратить
его засорение и нарушение работы. В процессе регенерации скопившиеся в
фильтре частицы сажи сгорают при температуре около 500 °C. Сажа
воспламеняется при температуре примерно 600 650 °C. Такая температура
отработавших газов может достигаться только при работе дизельного
двигателя с полной нагрузкой. Для того чтобы сажевый фильтр можно было
восстанавливать в любых условиях эксплуатации, температура воспламенения
сажи снижается при помощи присадки при одновременном повышении
температуры ОГ путем вмешательства блока управления двигателя. Процессом
регенерации управляет блок управления двигателя.
В процессе регенерации происходит сгорание всей сажи, накопившейся в
сажевом фильтре. Регенерация выполняется через каждые 500-700 км
пробега. Ее продолжительность составляет примерно 5-10 минут. Процесс
регенерации происходит незаметно для водителя.
Присадка
Присадка представляет собой железосодержащий реагент, растворенный в
углеводородной смеси. В автомобилях Škoda Superb он заливается в
отдельный пластмассовый бачок, расположенный в нише для запасного
колеса. Задача присадки состоит в снижении температуры горения сажи, что
позволяет осуществить процесс регенерации сажевого фильтра в режиме
частичной нагрузки. Температура воспламенения сажи составляет около 600
650 °C. Такая температура ОГ достигается только при работе дизельного
двигателя с полной нагрузкой.
Присадка снижает температуру воспламенения сажи примерно до 500 °C.
Присадка автоматически впрыскивается в топливный бак через трубку
обратной подачи топлива при каждой заправке. Это производится при помощи
насоса присадки сажевого фильтра, управляемого блоком управления
двигателя. Количество залитого в бак топлива рассчитывается блоком
управления двигателя на основании анализа информации от датчика уровня
топлива. По завершении каждого процесса дозирования концентрация молекул
железа в топливе составляет 10 промиль (единиц на миллион). Это
соответствует пропорции примерно 1 литр присадки на 2 800 литров
топлива. Топливная присадка поступает в сажевый фильтр вместе с сажей.
Там она откладывается вместе с частицами сажи.
