0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое дизильный двигатель

Дизельный двигатель: устройство, принцип работы, преимущества

Автор: AutoLubitelПросмотров: 33411

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель (дизель) представляет собой поршневой ДВС, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизеля в целом мало чем отличается от бензинового двигателя, за исключением того, что в дизеле отсутствует как таковая система зажигания, поскольку воспламенение топлива происходит по другому принципу. Не от искры, как в бензиновом двигателе, а от высокого давления, с помощью которого сжимается воздух, из-за чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания накладывает особые требования к изготовлению деталей клапанов, которые предназначены для восприятия более серьезных нагрузок (от 20 до 24 единиц).

Дизельные двигатели применяются не только на грузовых, но и на многих моделях легковых автомобилей. Дизели могут работать на различных типах топлива – на рапсовом и пальмовом масле, на фракционных веществах и на чистой нефти.

Принцип действия дизельного двигателя

Принцип действия дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, которое попадает в камеру сгорания и смешивается с горячей воздушной массой. Рабочий процесс дизеля зависит исключительно от неоднородности ТВС (топливно-воздушной смеси). Подача ТВС в таком типе двигателя происходит раздельно.

Вначале подается воздух, который в процессе сжатия нагревается до высоких температур (около 800 градусов по Цельсию) , затем в камеру сгорания под высоким давлением (10-30 МПа) подается топливо, после чего происходит его самовоспламенение.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени 🙂 ) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку.

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями.

Типы дизельных двигателей

По конструкционным особенностям камер сгорания дизели можно разделить на три типа:

  • С разделенной камерой сгорания. В таких устройствах подача топлива осуществляется не в основную, а в дополнительную, т.н. вихревую камеру, которая располагается в головке цилиндрового блока и соединяется с цилиндром каналом. При попадании в вихревую камеру воздушная масса максимально сжимается, тем самым улучшая процесс воспламенения топлива. Процесс самовоспламенения начинается в вихревой камере, затем переходит в основную камеру сгорания.
  • С неразделенной камерой сгорания. В таких дизелях камера располагается в поршне, а топливо подается в пространство над поршнем. Нераздельные камеры сгорания с одной стороны позволяют экономить расход топлива, с другой стороны – повышают уровень шума при работе двигателя.
  • Двигатели предкамерные. Подобные дизели оснащаются вставной форкамерой, которая соединяется с цилиндром тонкими каналами. Форма и размер каналов определяют скорость движения газов при сгорании топлива, снижая уровень шума и токсичности, увеличивая ресурс работы двигателя.

Топливная система в дизельном двигателе

Основой любого двигателя дизельного типа является его топливная система. Основной задачей топливной системы является своевременная подача нужного количества топливной смеси под заданным рабочим давлением.

Важными элементами топливной системы в дизельном двигателе являются:

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

Насос отвечает за подачу топлива к форсункам по установленным параметрам (в зависимости от числа оборотов, рабочего положения регуляторного рычага и давления турбонаддува). В современных дизельных двигателях могут применяться два типа насосов для топлива – рядные (плунжерные) и распределительные.

Фильтр является важной составляющей частью двигателя дизельного типа. Топливный фильтр подбирается строго в соответствии с типом двигателя. Фильтр предназначен для выделения и удаления из топлива воды, и лишнего воздуха из топливной системы.

Форсунки не менее важные элементы топливной системы в дизеле. Своевременная подача топливной смеси в камеру сгорания возможна только при взаимодействии топливного насоса и форсунок. В дизелях применяются два типа форсунок – с многодырчатым и шрифтовым распределителем. Распределитель форсунок определяет форму факела, обеспечивая более эффективный процесс самовоспламенения.

Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя

Холодный пуск отвечает за механизм предпускового подогрева. Это обеспечивается за счет электрических нагревательных элементов – свечей накаливания, которыми оснащена камера сгорания. При запуске двигателя свечи накаливания достигают температуры в 900 градусов, подогревая воздушную массу, которая попадает в камеру сгорания. Питание со свечи накаливания снимается через 15 секунд после запуска двигателя. Системы подогрева перед запуском двигателя обеспечивают его безопасный запуск даже при низких атмосферных температурах.

Турбонаддув отвечает за повышение мощности и эффективности работы дизеля. Он обеспечивает подачу большего количества воздуха для более эффективного процесса сгорания топливной смеси и увеличения рабочей мощности двигателя. Для обеспечения нужного давления наддува воздушной смеси во всех рабочих режимах двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Остается только сказать, что споры относительно того, что лучше выбрать рядовому автолюбителю в качестве силовой установки в свой автомобиль, бензин или дизель, не утихают до сих пор. Преимущества и недостатки есть у обоих типов двигателя и выбирать необходимо, исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.

Устройство дизельного двигателя

Когда вы слышите слово «дизель», какие сразу возникают ассоциации? Не ошибемся, если скажем, что у большинства — чадящий выхлопными газами КамАЗ, за рулем которого — водитель в телогрейке. А если на улице еще и мороз, то у мужика в руках обязательно паяльная лампа, которой он пытается отогреть бак грузовика. Образ, конечно, прочно засел в сознании. И чтобы он исчез, нужно время. Тем более с каждым днем на наших дорогах ездит все больше и больше красивых и модерновых дизельных авто. Но чтобы окончательно развеять миф, давайте посмотрим, как устроено дизельное «сердце» и какие особенности конструкции оно имеет.

Прежде немного о преимуществах дизельного «сердца». Такой мотор более экономичен, он обладает высоким крутящим моментом, причем это относится ко всему диапазону оборотов. Это становится особенно актуальным при работе на низких оборотах. Кроме того, КПД такого двигателя больше, чем у бензинового агрегата. Все эти особенности дизеля прекрасно понимают производители автомобилей, зная, что такой силовой агрегат идеально подходит для внедорожного автомобиля, которое должно работать в непростых и тяжелых условиях. Неудивительно, что в линейке джипов, производимых любой компанией, обязательно есть и дизельные модификации. И это, как правило, не одна модель.

Фото принципа работы дизельного двигателя

Дизельные моторы в конце 90-х обрели второе дыхание. И это произошло за счет того, что они были значительно усовершенствованы. Например, в систему топливоподачи и управления мотора было внедрено электронное управление. Поэтому современные дизельные агрегаты вплотную подошли к своим собратьям, работающим на бензине. А по некоторым параметрам, например, надежности экономичности, они их даже превосходят.

Принцип работы дизельного агрегата

Может показаться, что конструктивно двигатели бензиновые и моторы дизельные неотличны. Мы видим одинаковые цилиндры, поршни шатуны. Но отличие все же есть. И это принципиальное отличие. Разница в том, как формируются топливо-воздушные смеси, как происходит их воспламенение, а затем сгорание. В бензиновом агрегате во впускной системе вначале формируется смесь. После этого она подается в цилиндр, где сразу возгорается от свечной искры. Работа дизеля отличается — воздух и топливо подаются независимо друг от друга, – т.е. отдельно. Сначала подается чистый воздух в цилиндр, и он сжимается. Во время сжатия происходит нагревание до 700-800 градусов по С.. Потом форсунки под давлением подают в камеру топливо, и оно сражу же воспламеняется.

Самовозгорание получается за счет давления в цилиндре, которое возрастает. Вот поэтому дизельный агрегат более шумный и жесткий при своей работе. Но в этом есть и свой плюс — можно применять более дешевое, по сравнению с бензином, топливо, и это дает экономию. Тем более сегодня в современных дизельных авто проблемы с лишним шумом, как и трудности во время холодного пуска, почти устранены.

Виды дизельных двигателей

Силовые агрегаты дизельного типа разделяются по видам. Главное различие — особенности констукций камер сгорания. Существуют моторы с неразделенной камерой сгорания. Их еще называют агрегатами с непосредственным впрыском. В них топливо подается в пространство над поршнем; в поршне же расположена камера сгорания. Сегодня такие двигатели значительно модернизированы за счет появления топливных насосов высокого давления, а также за счет того, что появился впрыск топлива с двумя ступенями, и электронное управления всеми процессами, — например, оптимизацией сгорания топлива. Теперь усовершенствованные моторы с непосредственным впрыском стали более уверенно работать при 4500 оборотах в минуту, уменьшился их шум, возросла экономичность, они стали меньше вибрировать.

Читать еще:  Ява 638 как снять двигатель с рамы

Второй тип дизельный моторов — т.н. вихрекамерные. Чаще всего встречаются на легковушках. В чем главная особенность таких дизелей? Они имеют разделенную камеру сгорания. Т.е. топливо подается иначе — в дополнительную камеру, а не прямо в цилиндр. Чаще всего такая камера находится в головке блока цилиндров. Оказавшись в камере, воздух закручивается интенсивнее — отсюда и название — «вихревая». Это приводит к тому, что дизтопливо лучше самовозгорается. Цилиндр и камера соединяются каналом.

И, наконец, третий тип моторов — предкамерные дизеля. Они наименее распространены, и их главное отличие — специальная форкамера, которая соединена с каждым из цилиндров через несколько небольших каналов. Эта конструкция мотора дает более высокий ресурс, токсичность и шум двигателя снижаются.

Топливный насос высокого давления

Мы с вами выяснили, что топливная система дизельного двигателя — главное отличие его конструкции. От топливоподачи зависит и надежность работы, и экономическая эффективность. Задача системы — подавать строго дозированное топливо. Причем это нужно делать в заданное время с заранее определенным давлением. Именно поэтому система топливоподачи в дизеле — дорогая система. Состоит из трех важных компонентов: топливного насоса высокого давления (ТНВД), топливного фильтра и форсунок.

Начнем с ТНВД. В таком насосе совмещены функции автоматического управления двигателем и основного исполнительного механизма, который реагирует на команду шофера. Нажимая на педаль газа, водитель не увеличивает топливоподачу, изменяя только работу регуляторов. Вот они-то и изменят топливную подачу так, как необходимо: в соответствии с оборотами двигателя, давлением воздуха и положением регулирующего рычага. Современные ТНВД, которые сегодня ставят на внедорожники, обычно бывают двух категорий: распределительные и рядные многоплунжерные. Последние редко используются, хотя конструктивно более надежны.

Устройство форсунки дизельного двигателя

Форсунка дизельного двигателя — немаловажный элемент в дизеле — в его топливной системе. Работая в «паре» с насосом, именно форсунка подает дозированные порции топлива в камеру сгорания. При открытии форсунки можно регулировать давление, и тогда в системе будет изменяться рабочее давление. Немаловажен тип распылителя — от него будет зависитеть принимаемая факелом топлива форма. Что влияет на воспламенение и последующее сгорание. Как правило, форсунки бывают двух видов — с многодырчатым распределителем, а также с шрифтовым.

Форсунка дизельного агрегата работает в непростых условиях — распыляющая игла в два раза меньше должна возвратно-поступательные движения по сравнению с оборотами двигателя, при этом распылитель имеет прямой контакт с камерой сгорания. Именно поэтому форсуночный распылитель производят из особо термоустойчивых материалов, а к их производству предъявляются особые требования, — например, повышенную точность.

Фильтр дизельного двигателя

Этот элемент довольно прост, тем не менее, фильтр — самый главный элемент в дизельном моторе. Причем для каждого конкретного типа двигателя он должен подходить и по параметрам, и по характеристикам: по пропускной способности, по тонкости фильтрации. Одна из задач фильтра — отделять и удалять воду. Для этого существует нижняя сливная пробка. Зачастую вверху фильтра, прямо на корпусе, ставится насос для подкачки вручную, которым можно из системы откачать ненужный воздух. Реже на фильтр ставится электроподогрев, который упрощает запуск дизельного мотора. Его задача — предотвратить попадание в фильтр парафинов, образующихся при минусовых температурах от кристаллизации дизтоплива.

Турбонаддув дизельного мотора

С помощью турбонаддува можно значительно повысить мощность и эффективность дизельного мотора. За счет этой опции в цилиндры нагнетается больше воздуха, поэтому в рабочем цикле возрастает топливоподача. Как следствие возрастает и мощность дизеля. В дизельном моторе выхлопные газы выходят с давлением в 1,5-2 раза большим, чем в бензиновом.

Благодаря этому турбина может прямо с низких оборотов нагнетать в цилиндр больше воздуха, избежав т.н. «турбоям», которые характерны для бензиновых турбодвигателей. Еще один плюс — в дизельном агрегате нет дроссельной заслонки, и это дает возможность максимально наполнить воздухом цилиндры без того, чтобы использовать сложную систему, которая управляет турбиной. Нередко на двигатели ставят интеркуллер — систему, которая охлаждает наддуваемый воздух на промежуточном этапе. В итоге цилиндры наполняются воздухом еще больше, и мощность возрастает дополнительно на 15-20%.

Правильное обслуживание современного дизельного двигателя

Просто придерживайтесь интервалов между техническими осмотрами, и все должно работать так, как вам нужно. Однако это не совсем так, и иногда лучше взять некоторые вещи в свои руки. Мы не имеем в виду независимое обслуживание, но владелец — единственный человек, который влияет на то, когда автомобиль посетит мастерскую и что будет сделано в ней. Чтобы продлить срок службы современного дизельного двигателя, нужно придерживаться основного принципа: не затягивайте с техническими осмотрами.

При проектировании автомобиля производитель знает, когда, что и как следует сделать, чтобы автомобиль работал надежно. К сожалению, эти настоящие знания доступны не всем. Интервалы технического обслуживания стали еще одним маркетинговым инструментом, очень уродливым и все более используемым производителями автомобилей. Производители «пошли рука об руку», продлив периоды между отдельными обзорами.

Согласитесь, когда-то масло следовало менять каждые 7-10 тысяч. км, сегодня норма составляет почти 20 тысяч, часто — 25-30 тысяч. км. О масле в коробке передач все меньше и меньше говорят, и самое распространенное утверждение: срок службы. Действительно ли автомобили настолько долговечны, что не требуют замены масла каждые 10000 км? Что же такого изменилось в структуре цилиндров и коленчатого вала?

Масла и жидкости

Менять масло каждый 10 000 км.? Это полная чушь, как сказки о том, что масло вообще не нужно менять! Почти все дизельные двигатели, которые обычно считаются неисправными, имеют так называемые дефекты, тесно связанные с маслом. Лучшими примерами этого являются двигатели Renault раннего поколения dCi, в которых были надеты подшипники на коленчатый вал. Неудивительно, так как масло использовалось полностью в соответствии с предписаниями производителя. Когда владелец взял дело в свои руки и в два раза чаще начал менять масло, у него не было типичных проблем. То же самое относится к некоторым двигателям BMW, в которых интервалы между сменами масла определяются компьютером, а пробеги на одном масле редко опускаются ниже 20000 км.

Основным принципом улучшения работы дизельных двигателей является регулярная замена масла не реже одного раза в год или каждые 10000 км. Максимальный пробег на одно масло можно определить в 15 тысяч км, но интенсивно управляя автомобилем, часто используя максимальную производительность или эксплуатируя его на коротких расстояниях, в городе, часто включая и выключая двигатель, стоит дополнительно сократить пробег масла, например, до 7-8 тыс. км. Чем свежее масло, тем меньше грязи попадает в соответствующие компоненты двигателя и тем чище выхлоп. Последние могут значительно сократить или продлить срок службы сажевого фильтра в зависимости от их чистоты.

Предлагаем вашему вниманию видеоролик, в котором детально обсуждается обслуживание дизельных установок и проводится подробное сравнение таковых с бензиновыми агрегатами:

Масло должно иметь такую же вязкость и консистенцию, как написано в руководстве по эксплуатации. В этом вопросе производителям можно и нужно верить. Это особенно важно в дизельных двигателях, оснащенных сажевым фильтром, в котором следует использовать масло с низким содержанием золы «SAPS».

Моторные масла в автомобилях с дизельными двигателями также должны регулярно проверяться. Лучше всего делать это минимум каждые 2-3 тысячи км., или только один раз в неделю, устанавливая один твердый день, чтобы привыкнуть. Контроль уровня масла очень важен в двигателях с сажевыми фильтрами. Если уровень масла превысил максимум (повторяющийся сбой процесса регенерации фильтра), важно заменить масло на новое, поскольку оно будет сильно загрязнено топливом и не обеспечит надлежащую смазку двигателя.

Читать еще:  Что такое диагностирование двигателя

Слив грязного масла

Разбираясь с фильтрами DPF, необходимо помнить о фильтрующих добавках, если конструкция автомобиля это предусматривает. При каждом обслуживании и замене масла стоит проверять уровень присадки. Также необходимо заменить масло в коробке передач и дифференциале (если они раздельные). Даже если производитель не ожидает замены, стоит менять масло даже каждые 40 000. км. Современные коробки передач в сочетании с дизельными двигателями сильно нагружены мощным крутящим моментом, а детали нуждаются в надлежащей масляной пленке, которую невозможно получить из отработанного масла.

Из жидкостей, которые нужно иметь в виду, следует также упомянуть об охлаждающей жидкости. Это влияет не только на состояние системы охлаждения, но и косвенно на риск выхода из строя некоторых дизельных двигателей. Часто заводские водяные насосы изготавливаются из некачественных материалов, и существует вероятность повреждения рабочего колеса, от которого отсоединяются куски материала или весь ротор. На его состояние всегда влияет охлаждающая жидкость. Стоит менять его каждые два года именно на тот компонент, который, согласно производителю, идеально подходит.

Впускная и топливная система

Система впуска дизельного двигателя чрезвычайно важна. Производители рекомендуют менять воздушный фильтр каждые 40-60 тысяч километров, но лучше делать это каждые две замены масла в соответствии с указанными выше показателями, т. е. каждые 20, самое позднее 30 000 км. Воздушный фильтр — не дорогая часть, обмен тоже относится к простым (вы можете сделать это самостоятельно) процедурам.

Состояние воздушного фильтра существенно влияет на сгорание и, следовательно, на эффективность двигателя и чистоту выхлопа. Раз в два года стоит заказать услугу проверки всей системы впуска и ее очистки, включая клапан рециркуляции отработанных газов и расходомер включительно. Необходимо следить за состоянием резиновых трубопроводов, входящих и выходящих из турбонагнетателя и промежуточного охладителя. Их распечатывание вызывает меньшие или большие возмущения в потоке воздуха и, таким образом, влияет на сгорание топлива и состояние всего двигателя. Большие утечки вызывают заметное падение мощности.

Турбонагнетатель

Состояние закрылков, меняющих параметры системы впуска, имеет важное значение. Не каждый двигатель оборудован ими, но когда они находятся в системе впуска, двигатель работает нормально, особенно когда клапаны находятся в рабочем состоянии. С другой стороны, двигатель рискует выйти из строя в случае поломки одного из закрылков. Это особенно острая проблема для владельцев дизельных двигателей BMW. Лучше регулярно проверять состояние этих компонентов и заменять их, когда есть риск поломки. Другим важным элементом является система впрыска. Ее контроль необходимо осуществлять после пробега в 100 тысяч километров, а затем каждые 50000. Состояние форсунок оказывает существенное влияние на горение. Бортовая электроника не всегда улавливает какие-либо нарушения в своей работе.

Качество топлива, которое доставляется в систему, влияет на состояние конструкции впрыска. Если мы не будем менять АЗС, замена топливного фильтра, по крайней мере, один раз в год, безусловно, поможет, не только не повредит, но и значительно снизит риск попадания грязи в форсунку. Из-за все еще низкого качества топлива в нашей стране, стоит заменить фильтр до зимнего периода. Рекомендации производителей по замене топливного фильтра каждые 40-60 000 км оправдано в такой стране как Германия, где топливо хорошего качества. При замене фильтра не забывайте, что следует удалить всю воду из сепаратора.

ГРМ и аксессуары

То, что когда-то в силовом агрегате считалось неразрушимым, сегодня является очень чувствительным элементом двигателя. Привод ГРМ и поликлиновые ремни являются одной из самых деликатных областей многих дизельных двигателей. Это относится, в частности, к приводу синхронизации, реализуемому цепью. Очень разумным является контроль напряжения по крайней мере 1 раз в год. Плохое состояние натяжителей и направляющих часто влияет на появление серьезных сбоев в работе двигателя. Также стоит регулярно проверять натяжение ремней оборудования и шкива, который уже имеет демпфер крутильных колебаний практически во всех современных дизельных двигателях.

Цепь ГРМ

Если такое произойдет, машина не поедет дальше. Также бывает, что поврежденный шкив повреждает другие элементы под капотом. Абсолютно необходимо заменить всю систему газораспределения всеми поликлиновыми ремнями и, если необходимо, шкивом двигателя.

Отсутствие хотя бы одной детали может привести к быстрому, почти моментальному износу ГРМ. Период между заменой привода ГРМ оценивается примерно в 100–150 тысяч. км, но стоит сократить эти периоды максимум до 100 000 км. Если двигатель относится к так называемой «группе неполноценных», где одним из недостатков конструкции является нестабильный набор синхронизации, лучше всего обменивать его относительно часто, например каждые 50-60 тысяч. км. В двигателях, где производитель предусматривает пожизненный привод клапана, его необходимо заменить после 200 000. км независимо от его состояния. Конечно, мы говорим о современном дизеле с турбокомпрессором и впрыском Common Rail.

Подушки двигателя

Это может показаться не связанным с работой двигателя, но после вождения спустя 150000 км. пробега, хотя бы раз в год стоит пересмотреть и при необходимости заменить подушки, на которых подвешен двигатель с коробкой передач. Их повреждение создает большие вибрации, которые влияют на долговечность двухмассового колеса.

Другие элементы

Перед зимним периодом стоит проверить работоспособность свечей накаливания. Регулярное откручивание не вызовет проблем при замене. Когда свечи не меняются годами, во время обмена часто возникают серьезные проблемы с их удалением. При замене сцепления необходимо заменить дифференциал, особенно если он находится внутри коробки передач (так называемый центральный выпуск). Стоимость замены сцепления возрастет примерно на 3-4 т. Рублей. При замене сцепления также стоит проверить состояние насоса сцепления. Двухмассовое колесо и сцепление изнашиваются по-разному. Однако каждая замена сцепления должна быть связана с точным управлением двухмассовым колесом. Однако не стоит экономить на сцеплении при замене двухмассового колеса, если только у него пробег 20 000. км. Чаще всего сцепление стоит в 2-3 раза дешевле двухмассового колеса, об этом следует помнить.

Мы рекомендуем, когда автомобиль полностью исправен, проверить его на испытательном стенде и составить график крутящего момента и мощности. Эти параметры в принципе не изменяются даже после довольно больших пробегов и, таким образом, являются отличным ориентиром в случае капитального ремонта. Замена турбонагнетателя или инжекторов на восстановленные элементы не всегда дает ожидаемые результаты. Испытания на динамометре после такого ремонта и сравнение графиков до и после могут стать основанием для жалобы на неэффективный ремонт. Падение мощности примерно на 20 л.с. не является результатом непрофессиональной регенерации заменяемой детали.

Как работает дизельный двигатель автомобиля

Согласно сложившимся представлениям, дизельные двигатели производят много шума, неприятно пахнут и не дают нужной мощности. Считается, что они пригодны лишь для грузовых автомобилей, фургонов и такси. Возможно, в 1980-х гг. все было так, однако с тех пор ситуация в корне поменялась. Дизельные двигатели и органы управления системами впрыска топлива стали гораздо более совершенными. В 1985г. в Великобритании было продано почти 65 000 автомобилей с дизельными двигателями (примерно 3,5% от общего количества проданных автомобилей). Для сравнения, в 1985г. было продано всего 5380. (данные, вероятно, для рынка США).

Основные части дизельного двигателя должны быть прочнее, чем части двигателя, работающего на бензине.

Зажигание. Для зажигания не требуются искры, т.к. смесь воспламеняется под действием компрессии.

Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.

Многие дизельные двигатели были созданы на основе бензиновых двигателей, однако их основные детали обладают повышенной прочностью и способны выдерживать высокое давление.

Топливо попадает в двигатель за счет нагнетательного насоса с дозатором, который обычно прикреплен к боку блока цилиндров. В системе не используется электрическое зажигание.

Читать еще:  Газа количества оборотов двигателя

Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми является снижение эксплуатационных расходов. Дизельные двигатели обладают большей эффективностью за счет сильной компрессии и низкой стоимости топлива. Разумеется, цены на дизель могут варьироваться, поэтому автомобиль с дизельным двигателем обойдется вам дорого, если вы живете в регионе с высокими ценами на дизельное топливо. Кроме того, таким автомобилям реже требуется техобслуживание, однако замена масла для них организуется чаще, чем для автомобилей, которые работают на бензине.

Повышение мощности

Основным недостатком дизельных двигателей является их малая мощность по сравнению с бензиновыми двигателями равного объема.

Эту проблему можно решить, просто увеличив объем двигателя, однако зачастую это приводит к значительному утяжелению автомобиля.

Некоторые производители снабжают свои двигатели турбонагнетателями, чтобы повысить их конкурентоспособность. К примеру, производством турбодизелей занимаются Rover, Mercedes, Audi и VW.

Как работают дизельные двигатели

Впуск

При движении поршня вниз по цилиндру открывается впускной клапан, впускающий воздух.

Компрессия

Когда поршень доходит до нижнего основания цилиндра, впускной клапан закрывается. Поршень поднимается, сжимая воздух.

Зажигание

Топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень доходит до верхнего основания. При этом топливо воспламеняется и снова приводит поршень в движение.

Выпуск

На обратном пути поршень открывает клапан выпуска, и отработанный газ выходит из цилиндра.

Четырехтактные дизельный и бензиновый двигатели работают по-разному, несмотря на то, что в их состав входят одинаковые компоненты. Основное отличие заключается в способе зажигания топлива и управления получаемой в результате энергией.

В двигателе, работающем на бензине, смесь воздуха и топлива зажигается от искры. В дизельном двигателе топливо воспламеняется под действием сжатого воздуха. В дизельных двигателях воздух сжимается в среднем в соотношении 1/20, в то время для бензиновых двигателей — это соотношение в среднем равно 1/9. Такое сжатие сильно нагревает воздух до температуры, достаточной для мгновенного воспламенения топлива, поэтому при использовании дизельного двигателя нет нужды в искрах или других способах зажигания.

Бензиновые двигатели поглощают очень много воздуха за один такт поршня (конкретный объем зависит от степени открытия отверстия дросселя). Дизельные двигатели всегда поглощают один и тот же объем, который зависит от скорости, при этом воздухопровод не оснащен дросселем. Его перекрывает один впускной клапан, а в двигателе отсутствует карбюратор и дисковый затвор.

Когда поршень достигает нижнего основания цилиндра, впускной клапан открывается. Под действием энергии от других поршней и импульса от махового колеса поршень отправляется к верхнему основанию цилиндра, сжимая воздух примерно в двадцать раз.

Как только поршень достигает верхнего основания, в камеру сгорания впрыскивается тщательно отмеренный объем дизельного топлива. Нагретый при сжатии воздух мгновенно воспламеняет топливо, которое расширяется при сгорании и снова отправляет поршень вниз, поворачивая коленчатый вал.

Когда поршень двигается вверх по цилиндру на такте выпуска, выпускной клапан открывается, позволяя отработанным и расширившимся газам выйти в выхлопную трубу. В конце такта выпуска цилиндр снова готов к новой порции свежего воздуха.

Конструкция дизельного двигателя

Дизельный и бензиновый двигатель состоят из одинаковых частей, которые выполняют одни и те же функции. Тем не менее, части дизельного двигателя обладают повышенной прочностью, т.к. они призваны выдерживать большую нагрузку.

Стенки блока дизельного двигателя обычно намного толще стенок блока бензинового двигателя. Они укреплены дополнительными решетками, которые блокируют импульсы. Помимо этого, блок дизельного двигателя эффективно поглощает шумы.

Поршни, шатуны, валы и крышки корпуса подшипников изготавливаются из самых прочных материалов. Головка цилиндра дизельного двигателя имеет особый вид, связанный с формой форсунок, а также формами камеры сгорания и вихрекамеры.

Впрыск

Для плавной и эффективной работы любого двигателя внутреннего сгорания требуется правильная смесь воздуха и топлива. Для дизельных двигателей эта проблема особенно актуальна, т.к. воздух и топливо подаются в разное время, смешиваясь внутри цилиндров.

Впрыск топлива в двигатель может быть прямым и непрямым. По сложившейся традиции чаще используется непрямой впрыск, т.к. он позволяет создавать вихревые потоки, которые смешивают топливо и сжатый воздух в камере сгорания.

Прямой впрыск

При прямом впрыске топливо опадает прямо в камеру сгорания, расположенную в головке поршня. Такая форма камеры не позволяет смешивать воздух с топливом и поджигать получившуюся смесь без жесткого стука, характерного для дизельных двигателей.

В двигателе с непрямым впрыском обычно присутствует небольшая спиральная вихрекамера (форкамера). Перед попаданием в камеру сгорания топливо проходит через вихрекамеру, и в нем образуются вихревые потоки, обеспечивающие лучшее смешивание с воздухом.

Недостатком такого подхода является то, что вихрекамера становится частью камеры сгорания, а значит, вся конструкция приобретает неправильную форму, вызывает проблемы при сгорании и негативно влияет на эффективность работы двигателя.

Непрямой впрыск

При непрямом впрыскивании топливо попадает в небольшую форкамеру, а оттуда — в камеру сгорания. В результате конструкция приобретает неправильную форму.

Двигатель с прямым впрыском не оборудован вихрекамерой, и топливо прямиком попадает в камеру сгорания. При проектировании камер сгорания в головке поршня инженеры должны уделять особое внимание их форме, чтобы обеспечить достаточную силу вихрей.

Запальные свечи

Чтобы разогреть головку блока цилиндров и блок цилиндров перед холодным стартом, в дизельных двигателях используются запальные свечи. Короткие и широкие свечи являются составной частью электросистемы автомобиля. При включении питания элементы в свечах очень быстро нагреваются.

Запальные свечи включаются при особом повороте колонки рулевого управления или с помощью отдельного переключателя. В последних моделях свечи выключаются автоматически, как только двигатель разогревается и разгоняется до скорости, превышающей скорость холостого хода.

Управление скоростью

В отличие от бензиновых двигателей, в дизельных двигателях отсутствует дроссель, поэтому объем потребляемого ими воздуха остается неизменным. Частота вращения двигателя определяется только объемами топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Чем больше топлива, тем больше энергии выделяется при сгорании.

Педаль газа подключена к датчику в система зажигания, а не к дросселю, как в автомобилях, которые работают на бензине.

Для остановки дизельного двигателя по-прежнему необходимо повернуть ключ зажигания. В бензиновом двигателе при этом исчезает искра, а в дизельном — отключается соленоид, отвечающий за подачу топлива в насос. После этого двигатель расходует оставшееся в нем топливо и останавливается. По факту, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые, потому что высокое давление сильно замедляет ход.

Как заводится дизельный двигатель

Дизельные двигатели, подобно бензиновым, заводятся при включении электромотора, запускающего цикл сжатия и воспламенения. Тем не менее, при низкой температуре дизельные двигатели заводятся с трудом, потому что сжатый воздух не разогревается до температуры, необходимой для воспламенения топлива.

Для решения этой проблемы производители изготавливают запальные свечи. Запальные свечи представляют собой питаемые от батареи электроотопители, которые включаются за несколько секунд до запуска двигателя.

Дизельное топливо

Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. Оно не проходит очистку, а потому представляет собой вязкую тяжелую жидкость, которая испаряется довольно медленно. Благодаря этим физическим свойствам дизельное топливо иногда называют дизельным маслом или мазутом. В сервисных центрах и на заправках автомобили, работающие на дизельном топливе, часто называют дервами (от diesel-engined road vehicles).

В холодную погоду дизельное топливо быстро густеет или даже замерзает. Кроме того, в нем содержится небольшое количество воды, которая также может замерзнуть. Все виды топлива поглощают из атмосферы воду. Более того, она нередко проникает в подземные резервуары. Допустимое содержание воды в дизельном топливе — 0,00005-0,00006%, т.е. четверть стакана воды на 40 литров топлива.

Лед или водяная пробка может заблокировать топливопроводы и форсунки, что делает невозможной работу двигателя. Именно поэтому в холодную погоду можно увидеть водителей, которые пытаются подогреть топливопровод с помощью паяльника.

В качестве превентивной меры можно возить с собой дополнительный бак, однако современные производители уже добавляют в топливо примеси, которые позволяют использовать его при температуре выше -12-15°C.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector