Двигатель

Дизельный двигатель и его принцип действия

Рассмотрим историю создания, принцип работы дизельного двигателя, попытаемся разобраться в причинах популярности, его конструктивные особенности, преимущества, недостатки и область применения.

Немного истории

Рудольф Дизель

Рудольф Дизель собрал своё детище в 1897 году. Это был плавно работающий, предельно простой, удобный для эксплуатации механизм.

Техническая документация на изобретение поместилась на 13 страницах – Рудольф Дизель нарисовал и описал на них двигатель, названный затем его именем.

Так началась история, в результате которой теперь мы имеем миллионы грузовиков, легковых автомобилей и кораблей с дизельными моторами.

Принцип работы дизельного двигателя

И все-таки в чем принцип работы дизельного двигателя? Принцип работы дизеля состоит в компрессионном воспламенении топлива в камере сгорания при смешивании с разогретой воздушной смесью.

Подача смеси происходит раздельно ‒ сначала нагнетается воздух, затем поршень сжимает его и в верхней мертвой точке происходит впрыск топлива через форсунку

Воздух, в процессе сжатия разогревается до 800ºС , топливо поступает давлением до 30 МПа, происходит самовоспламенение.

Этот процесс сопровождается вибрациями и шумом. То есть дизель ‒ более шумный по сравнению с бензиновым движком.

Принцип работы дизельного двигателя позволяет быть двигателям как двух, так и четырехтактными, но основная масса автомобилей, все-таки, оснащены четырехтактными движками.

В двухтактном дизеле, по сравнению с четырёхтактным, ввиду другого принципа работы, совмещения двух тактов, впуска и выпуска (продувки), двухтактный вариант мощнее аналогичного по объёму четырёхтактного примерно в полтора раза.

 

Конструкция дизельного двигателя

Конструкция дизеля почти не отличается от бензинового двигателя ‒ в нем лишь нет системы зажигания, а принцип действия дизельного двигателя ‒ поджиг топливной смеси не от свечи зажигания, а от нагретого высоким давлением воздуха.

Правда, высокое давление (до 30 атм.) в камере сгорания предполагает повышенные требования к деталям.

Принцип действия дизельного двигателя
По конструкции камер сгорания дизели делятся на 3 типа:

  1. Разделенная камера сгорания. В таком устройстве топливная смесь подается не в основную, а в дополнительную вихревую камеру. Она расположена в головке блока цилиндров и соединена с цилиндром через специальный канал. Воспламенение происходит в вихревой камере, а распространяется в основную камеру.Разделенная камера сгорания
  2. Неразделенная камера сгорания. При такой конструкции камера находится в поршне, а топливная смесь поступает в полость над поршнем. Этот вариант камеры позволяет снизить расход топлива, но повышает уровень шума в процессе работы двигателя.Неразделенные камеры сгорания
  3. Форкамера. Дизель оснащен вставной форкамерой, она соединена с цилиндром каналами малого сечения. Размер и форма каналов влияют на скорость движения газов во время сгорания топлива, при этом снижается уровень шума и токсичность, увеличивается ресурс.Форкамера

Главный узел любого дизельного двигателя ‒ топливная система. Она подает нужное количество топливной смеси с заданным давлением.

Главные элементы топливной системы

  • насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД);
  • топливный фильтр;

Насос осуществляет подачу топлива в форсунки в количестве, которое зависит от оборотов, положения регуляторного рычага и показателей давления турбонаддува. В современных дизелях применяются две системы топливных насосов – рядные (плунжерные) или распределительные. Подробно о насосах здесь.

Шестицилиндровый дизельный двигатель

Несколько другие насосы применяются в современной системе впрыска Common Rail, их называют магистральные. В системе Common Rail ТНВД закачивает топливо в рампу, где поддерживается давление во всех каналах до форсунок. Специальные форсунки же управляются электроникой и в нужный момент открываются для впрыска топлива в камеру сгорания. Про эту систему вы можете прочитать здесь.

Топливный фильтр устанавливается исходя из модели движка. Его функция – выделение и удаление воды из солярки и излишнего воздуха из системы.

Форсунки. Для подачи топливной смеси в камеры сгорания применяют два типа форсунок – с многодырчатыми и шрифтовыми распределителями. Распределителем форсунок определяется форма факела, необходимая для более эффективного процесса воспламенения.

Предпусковой подогрев

Для холодного пуска дизеля используется предпусковой подогрев. Он обеспечивается свечами накаливания, установленными в камере сгорания. При запуске свечи накаливания разогреваются до 900ºС, подогревая воздушную смесь, которая поступает в камеру.

Система подогрева даёт возможность безопасно осуществить запуск даже при самых низких температурах.

Турбонаддув

С помощью турбонаддува в дизельных двигателях повышается мощность и эффективность работы.

С увеличением подачи воздуха, обеспечивается повышенное давление в цилиндрах, соответственно улучшается сгорание смеси, тем самым повышая мощность двигателя.

Чтобы получить оптимальное давление наддува на всех рабочих режимах используется турбонагнетатель (турбина).

 

Турбина

 

Преимущества и недостатки дизеля

Преимущества

Главное преимущество дизеля – в его тяговитостиВторой плюс – экономичностьТретий плюс – экологичностьСледующее достоинство – долговечность и надёжность

Недостатки

Что касается недостатков, то один из самых существенных ‒ слабая морозоустойчивость. Летнее топливо становится густым при минус 5°С, зимнее ‒ при минус 35°С.

Ремонт дизеля и бензинового двигателя по стоимости примерно равноценны, если из строя не выйдет ТНВД. В таком случае владелец попадает на серьёзные деньги. А ломается ТНВД от отечественной солярки низкого качества. В свою очередь хорошее импортное горючее ‒ это уже несколько другая цена.

Дизельный двигатель хорош на малых и средних скоростях

А ещё авто в дизельном варианте может стоить на треть дороже бензинового аналога.

У турбодизеля свои недостатки ‒ ресурс турбокомпрессора меньше ресурса самого двигателя. Обычно это не более 150.000 километров. К тому же турбина предъявляет повышенные требования по качеству моторного масла.

Ну и на счёт запаха выхлопов у дизельного движка. Возможно для кого-то это не критично, но запах есть, и при этом достаточно неприятный.

Области применения

В настоящее время дизельные двигатели используют:

  • на тяжелых грузовиках;
  • на стационарных силовых установках;
  • на легковых и грузовых машинах;
  • на тепловозах и судах;
  • на сельскохозяйственной, специальной и строительной технике.

Современный дизельный двигатель Мерседес-Бенц

 

Ну вот вы и узнали принцип действия дизельного двигателя и сколько у него больших плюсов и маленьких минусов.

Теперь, зная принцип работы дизельного двигателя, вы сможете, кому-то посоветовать какую тачку покупать: бензиновую или дизельную.

И просто приходите на сайт!

Тэги

Статьи по теме

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат