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.
Оглавление
Немного истории
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
Дизельный мотор почти не отличается от бензинового ‒ 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.
По конструкции камер сгорания дизели делятся на 3 типа:
- Разделенная вихревая камера сгорания;
- Неразделенная камера сгорания;
- Разделенная форкамера.
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.
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.
Разделенная форкамера
Дизельный мотор 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.
Любой дизельный мотор имеет особую топливную систему. Система под большим давлением подает нужное количество топливной смеси в цилиндры. Рассмотрим её элементы.
Главные элементы топливной системы
ТНВД
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.
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
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).
Преимущества и недостатки дизеля
Преимущества
Главное преимущество дизеля – в его тяговитости. Он способен развивать большую мощность на низких оборотах, легко переносит перегрузки, резкие торможения и старты.
Второй плюс – экономичность. Литр солярки стоит немного дешевле, чем литр высокоактанового бензина, хотя продавцы топлива безсовестно уравнивают его с самым дорогим бензином.
Коэффициент полезного действия дизельного двигателя на средних оборотах доходит до 45 процентов, а с турбонаддувом и вовсе ‒ 50, для бензинового движка такие цифры вообще не реальны. К тому же дизель расходует меньше топлива.
Третий плюс – экологичность. У дизеля ниже токсичностью отработанных газов.
Следующее достоинство – долговечность и надёжность, так как дизтопливо одновременно и смазочный материал, предохраняющий от износа узлы двигателя.
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. Желание выжать из него максимум оборотов приносит быстрый износ узлов и деталей.
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.
Ну вот вы и узнали что такое дизельный мотор, сколько у него больших плюсов и маленьких минусов.
Теперь, зная как работакт дизельный мотор, вы задумаетесь какой следующий автомобиль покупать: бензиновый или дизельный.
Просто приходите на сайт!
