Принцип роботи дизельного двигуна, пристрій, конструктивні особливості та його види
Коли ви чуєте слово "дизель", які одразу виникають асоціації? Не помилимося, якщо скажемо, що у більшості - КамАЗ, що чадить вихлопними газами, за кермом якого - водій у тілогрійці. А якщо на вулиці ще й мороз, то у чоловіка в руках обов'язково паяльна лампа, якою він намагається відігріти бак вантажівки. Образ, звичайно, міцно засів у свідомості. І щоб він зник, потрібен час. Тим паче з кожним днем на наших дорогах їздить дедалі більше красивих та модернових дизельних авто. Але щоб остаточно розвіяти міф, давайте подивимося, як влаштовано дизельне "серце" та які особливості конструкції воно має.
Насамперед трохи про переваги дизельного "серця". Такий мотор більш економічний, він має високий крутний момент, причому це відноситься до всього діапазону оборотів. Це стає особливо актуальним під час роботи на низьких оборотах. Крім того, ККД такого двигуна більше, ніж у бензинового агрегату. Всі ці особливості дизеля чудово розуміють виробники автомобілів, знаючи, що такий силовий агрегат ідеально підходить для позашляхового автомобіля, який має працювати у непростих та важких умовах. Не дивно, що в лінійці позашляховиків, вироблених будь-якою компанією, обов'язково є і дизельні модифікації. І це зазвичай не одна модель.
Дизельні мотори наприкінці 90-х набули другого дихання. І це сталося за рахунок того, що вони були значно вдосконалені. Наприклад, у систему паливоподачі та управління мотора було впроваджено електронне керування. Тому сучасні дизельні агрегати впритул підійшли до своїх побратимів, які працюють на бензині. А за деякими параметрами, наприклад, надійність економічності, вони їх навіть перевершують.
Принцип роботи дизельного агрегату
Може здатися, що конструктивно двигуни бензинові та дизельні мотори невідмінні. Ми бачимо однакові циліндри, поршні шатуни. Але відмінність все ж таки є. І це принципова відмінність. Різниця в тому, як формуються паливо-повітряні суміші, як відбувається їхнє займання, а потім згоряння. У бензиновому агрегаті у впускній системі спочатку формується суміш. Після цього вона подається в циліндр, де одразу спалахує від свічкової іскри. Робота дизеля відрізняється - повітря та паливо подаються незалежно друг від друга, – тобто. окремо. Спочатку подається чисте повітря в циліндр, і воно стискується. Під час стиснення відбувається нагрівання до 700-800 градусів по С.. Потім форсунки під тиском подають у камеру паливо, і воно відразу ж запалюється.
Самозаймання виходить за рахунок тиску в циліндрі, що зростає. Ось тому дизельний агрегат більш шумний і жорсткий у своїй роботі. Але в цьому є і свій плюс – можна застосовувати дешевше, порівняно з бензином, паливо, і це дає економію. Тим більше, сьогодні в сучасних дизельних авто проблеми з зайвим шумом, як і труднощі під час холодного пуску, майже усунуті.
Види дизельних двигунів
Силові агрегати дизельного типу поділяються на види. Головна відмінність – особливості констукцій камер згоряння. Існують мотори з нерозділеною камерою згоряння. Їх ще називають агрегатами з безпосереднім упорскуванням. Вони паливо подається у простір над поршнем; у поршні ж розташована камера згоряння. Сьогодні такі двигуни значно модернізовані за рахунок появи паливних насосів високого тиску, а також за рахунок того, що з'явилося впорскування палива з двома ступенями, та електронне управління всіма процесами, наприклад оптимізацією згоряння.палива. Тепер удосконалені мотори з безпосереднім упорскуванням стали впевненіше працювати при 4500 оборотах за хвилину, зменшився їхній шум, зросла економічність, вони стали менше вібрувати.
Другий тип дизельних моторів - т.зв. вихрокамерні. Найчастіше зустрічаються на легковиках. У чому основна особливість таких дизелів? Вони мають розділену камеру згоряння. Тобто. паливо подається інакше - додаткову камеру, а не прямо в циліндр. Найчастіше така камера знаходиться у головці блоку циліндрів. Опинившись у камері, повітря закручується інтенсивніше – звідси і назва – "вихрова". Це призводить до того, що дизпаливо краще самозаймається. Циліндр та камера з'єднуються каналом.
І, нарешті, третій тип моторів – передкамерні дизелі. Вони найменш поширені, і їхня головна відмінність - спеціальна форкамера, яка з'єднана з кожним з циліндрів через кілька невеликих каналів. Ця конструкція двигуна дає більш високий ресурс, токсичність і шум двигуна знижуються.
Паливний насос високого тиску
Ми з вами з'ясували, що паливна система дизельного двигуна – головна відмінність його конструкції. Від паливоподачі залежить і надійність роботи, і економічна ефективність. Завдання системи – подавати строго дозоване паливо. Причому це потрібно робити в заданий час із заздалегідь визначеним тиском. Саме тому система паливоподачі в дизелі – дорога система. Складається із трьох важливих компонентів: паливного насоса високого тиску (ТНВД), паливного фільтра та форсунок.
Влаштування форсунки дизельного двигуна
Форсунка дизельного двигуна - важливий елемент у дизелі - у його паливній системі. Працюючи в парі з насосом, саме форсунка подає дозовані порції палива в камеру згоряння. При відкритті форсункиможна регулювати тиск, і тоді в системі змінюватиметься робочий тиск. Важливий тип розпилювача - від нього залежатиме форма, що приймається факелом палива. Що впливає на займання та подальше згоряння. Як правило, форсунки бувають двох видів - з багатодирчастим розподільником, а також із шрифтовим.
Форсунка дизельного агрегату працює в непростих умовах - голка, що розпилює, в два рази менше повинна зворотно-поступальні рухи в порівнянні з оборотами двигуна, при цьому розпилювач має прямий контакт з камерою згоряння. Саме тому форсуночний розпилювач виготовляють із особливо термостійких матеріалів, а до їхнього виробництва пред'являються особливі вимоги, - наприклад, підвищену точність.
Фільтр дизельного двигуна
Цей елемент досить простий, проте фільтр - найголовніший елемент у дизельному моторі. Причому для кожного конкретного типу двигуна він повинен підходити і за параметрами, і за характеристиками: пропускною здатністю, тонкістю фільтрації. Одне із завдань фільтра - відокремлювати та видаляти воду. Для цього існує нижня зливна пробка. Найчастіше вгорі фільтра прямо на корпусі ставиться насос для підкачування вручну, яким можна з системи відкачати непотрібне повітря. Рідше на фільтр ставиться електропідігрів, який спрощує запуск дизельного двигуна. Його завдання - запобігти попаданню у фільтр парафінів, що утворюються за мінусових температур від кристалізації дизпалива.
Турбонаддув дизельного двигуна
За допомогою турбонаддуву можна значно підвищити потужність та ефективність дизельного мотора. За рахунок цієї опції в циліндри нагнітається більше повітря, тому в робочому циклі зростає паливоподача. Як наслідок зростає потужність дизеля. У дизельному моторі вихлопні гази виходять ізтиском у 1,5-2 рази більшим, ніж у бензиновому.
Завдяки цьому турбіна може з низьких оборотів нагнітати в циліндр більше повітря, уникнувши т.зв. "турбоям", що характерні для бензинових турбодвигунів. Ще один плюс – у дизельному агрегаті немає дросельної заслінки, і це дає можливість максимально наповнити повітрям циліндри без того, щоб використовувати складну систему, яка керує турбіною. Нерідко на двигуни ставлять інтеркулер - систему, яка охолоджує повітря, що наддувається, на проміжному етапі. У результаті циліндри заповнюються повітрям ще більше, і потужність зростає додатково на 15-20%.