Принцип роботи дизельного двигуна вибух у гарячому повітрі
Розглянемо історію створення, принцип роботи дизельного двигуна, спробуємо розібратися в причинах популярності, його конструктивні особливості, переваги, недоліки та сферу застосування.
Трохи історії
Рудольф Дизель зібрав своє дітище 1897 року. Це був плавно працюючий, гранично простий, зручний для експлуатації механізм.
Технічна документація на винахід помістилася на 13 сторінках – Рудольф Дизель намалював та описав на них двигун, названий потім його ім'ям.
Так почалася історія, внаслідок якої тепер ми маємо мільйони вантажівок, легкових автомобілів та кораблів із дизельними моторами.
Принцип роботи дизельного двигуна
І все-таки в чому принцип роботи дизельного двигуна? Принцип роботи дизеля полягає у компресійному займанні палива у камері згоряння при змішуванні з розігрітою повітряною сумішшю.
Подача суміші відбувається окремо – спочатку нагнітається повітря, потім поршень стискає його і у верхній мертвій точці відбувається упорскування палива через форсунку.
Повітря, в процесі стиснення розігрівається до 800 С, паливо надходить тиском до 30 МПа, відбувається самозаймання.
Цей процес супроводжується вібраціями та шумом. Тобто дизель більш шумний в порівнянні з бензиновим двигуном.
Принцип роботи дизельного двигуна дозволяє бути двигунам як двох, так і чотиритактними, але основна маса автомобілів все-таки оснащені чотиритактними двигунами.
У двотактному дизелі, в порівнянні з чотиритактним, зважаючи на інший принцип роботи, суміщення двох тактів, впуску та випуску (продувки).
Двотактний варіант потужніший за аналогічний за обсягом чотиритактний приблизно в півтора рази.
Конструкція дизельного двигуна
Дизельний мотор майже не відрізняється від бензинового – у ньому лише немає системи запалення, а принцип дії дизельного двигуна – підпалив паливної суміші не від свічки запалення, а від нагрітого високим тиском повітря.
Щоправда, високий тиск (до 30 атм.) у камері згоряння передбачає підвищені вимоги до деталей.
- Розділена вихрова камера згоряння;
- Нерозділена камера згоряння;
- Розділена форкамера.
Розділена камера згоряння
У такому пристрої паливна суміш подається не в основну, а додаткову камеру вихрову.
Вона розташована в головці блоку циліндрів та з'єднана з циліндром через спеціальний канал. Займання відбувається у вихровій камері, а поширюється на основну камеру.
Нерозділена камера згоряння
При такій конструкції камера знаходиться в поршні, а паливна суміш надходить у порожнину над поршнем.
Цей варіант камери дозволяє знизити витрату палива, але підвищує рівень шуму в процесі роботи двигуна.
Розділена форкамера
Дизельний двигун оснащений вставною форкамерою, вона з'єднана з циліндром каналами малого перерізу.
Розмір і форма каналів впливають на швидкість руху газів під час згоряння палива, при цьому знижується рівень шуму та токсичність, збільшується ресурс.
Будь-який дизельний двигун має особливу паливну систему. Система під великим тиском подає необхідну кількість паливної суміші циліндри. Розглянемо її елементи.
Основні елементи паливної системи
- насос високого тиску для подачі палива (ТНВД);
- паливний фільтр;
- форсунки.
Насос здійснює подачу палива у форсунки у кількості, яка залежить від оборотів, положення регуляторного важеля та показників тиску турбонаддува.
У сучасних дизелях застосовуються дві системи паливних насосів – рядні (плунжерні) чи розподільні. Детально про насоси тут.
Дещо інші насоси застосовуються в сучасній системі впорскування Common Rail, їх називають магістральні.
У системі Common Rail ТНВД закачує паливо до рампи, де підтримується тиск у всіх каналах до форсунок.
Спеціальні форсунки управляються електронікою і в потрібний момент відкриваються для впорскування палива в камеру згоряння. Про цю систему ви можете прочитати тут.
Паливний фільтр
Фільтр встановлюється виходячи з моделі двигуна. Його функція – виділення та видалення води із солярки та зайвого повітря із системи.
Для подачі паливної суміші в камери згоряння застосовують два типи форсунок – з багатодирчастими та шрифтовими розподільниками.
Розподілником форсунок визначається форма смолоскипа, необхідна більш ефективного процесу займання.
Передпусковий підігрів
Для холодного пуску дизеля використовується передпусковий підігрів. Він забезпечується свічками розжарювання, встановленими у камері згоряння.
При запуску свічки розжарювання розігріваються до 900ºС, підігріваючи повітряну суміш, яка надходить у камеру.
Система підігріву дає можливість безпечно здійснити запуск навіть за найнижчих температур.
Турбонаддув
За допомогою турбонаддуву в дизельних двигунах підвищується потужність та ефективність роботи.
Зі збільшенням подачі повітря забезпечується підвищений тиск в циліндрах, відповідно покращується згоряння суміші,цим підвищуючи потужність двигуна.
Для отримання оптимального тиску наддуву на всіх робочих режимах використовується турбонагнітач (турбіна).
Переваги та недоліки дизеля
Переваги
Головна перевага дизеля - у його тяжкості. Він здатний розвивати велику потужність на низьких оборотах, легко переносить навантаження, різкі гальмування та старти.
Другий плюс - економічність. Літр солярки коштує трохи дешевше, ніж літр високоактанового бензину, хоча продавці палива безсоромно зрівнюють його із найдорожчим бензином.
Коефіцієнт корисної дії дизельного двигуна на середніх оборотах доходить до 45 відсотків, а з турбонаддувом - 50, для бензинового движка такі цифри взагалі не реальні. До того ж, дизель витрачає менше палива.
Третій плюс - екологічність. У дизеля нижче токсичність відпрацьованих газів.
Наступна перевага - довговічність і надійність, так як дизпаливо одночасно і мастильний матеріал, що оберігає від зносу вузли двигуна.
Недоліки
Що стосується недоліків, то один із найістотніших – слабка морозостійкість. Літнє паливо стає густим при мінус 5°С, зимове – при мінус 35°С.
Ремонт дизеля та бензинового двигуна за вартістю приблизно рівноцінні, якщо з ладу не вийде ТНВД. У такому разі власник попадає на серйозні гроші. А ламається ТНВС від вітчизняної солярки низької якості. У свою чергу, хороше імпортне пальне – це вже дещо інша ціна.
Дизельний двигун хороший на малих та середніх швидкостях. Бажання вичавити з нього максимум обертів приносить швидке зношування вузлів і деталей.
А ще авто в дизельному варіанті може коштувати на третину дорожче за бензиновий аналог.
Утурбодизеля свої недоліки ‒ ресурс турбокомпресора менший за ресурс самого двигуна. Зазвичай це не більше 150 000 кілометрів. До того ж турбіна висуває підвищені вимоги щодо якості моторної олії.
Та й щодо запаху вихлопів у дизельного двигуна. Можливо, для когось це не критично, але запах є, і при цьому досить неприємний.
Області застосування
В даний час дизельні двигуни використовують:
- на важких вантажівках;
- на стаціонарних силових установках;
- на легкових та вантажних машинах;
- на тепловозах та судах;
- на сільськогосподарській, спеціальній та будівельній техніці.
Ну ось ви і дізналися що таке дизельний мотор, скільки у нього більших плюсів і невеликих мінусів.
Тепер, знаючи як робота дизельний мотор, ви задумаєте якийсь наступний автомобіль купувати: бензиновий або дизельний.