Дизельные двигатели используются повсеместно — в легковых машинах, грузовиках, автобусах, даже некоторых спортивных моделях. Водители получают возможность снизить затраты на топливо, так как расход при использовании бензиновых моторов обычно больше. Конечно, владельцу машины нужно знать, как работает дизельный двигатель.
Легковые авто, которые ездят на дизеле, подходят для передвижений на большие расстояния. Также именно такие модели часто выбирают в случае, если машина будет использоваться для коммерческих целей. К тому же, дизельные двигатели обычно имеют больший крутящий момент — это обеспечивает лучшую тягу и ускорение. Такой вид моторов устанавливается также в гибридных машинах (для увеличения запаса хода без подзарядки).
Принцип работы дизельного двигателя
В бензиновых моторах воспламенение топлива происходит от искры свечи зажигания. И здесь заключается главное отличие, так как принцип работы двигателя дизельного типа иной — в нем происходит самовоспламенение топлива при сжатии воздуха в цилиндре.
Воздух поступает в цилиндр, после этого поршень опускается, чтобы сжать воздух до очень высокого давления. Когда оно достигает необходимого уровня, в цилиндр попадает топливо. Высокое давление наряду с температурой сжатого воздуха вызывают воспламенение дизеля. Он отправляется прямо в цилиндр, а не в смесительную камеру, как это происходит в бензиновом моторе, поэтому можно более точно контролировать его количество.
Дизельные двигатели отличаются от бензиновых и тем, что имеют более высокий коэффициент сжатия.
Система питания дизельного двигателя
Можно выделить семь ключевых элементов:
- Топливный бак — служит для хранения топлива, оснащается фильтром.
- Топливоподкачивающий насос — подает топливо из бака к ТНВД под давлением.
- Топливный насос высокого давления (ТНВД) — создает высокое давление дизеля перед его поступлением к форсункам, регулирует его количество при подаче.
- Форсунки — распыляют топливо в цилиндрах мотора.
- Регулятор давления — поддерживает нужный уровень давления топлива в системе.
- Фильтры тонкой очистки топлива — устанавливаются после топливоподкачивающего насоса, а также перед ТНВД для удаления мелких загрязнений из дизеля.
- Трубопроводы, шланги — соединяют друг с другом все элементы системы.
Все перечисленные компоненты работают слаженно для обеспечения надлежащего функционирования мотора.
ТНВД: назначение и функции
Топливный насос высокого давления — это основной элемент в системе питания дизельного мотора. Он направляет топливо под высоким давлением к форсункам — там оно распыляется, попадая в цилиндры.
Ключевой элемент насоса — плунжерная пара. Плунжер двигается внутри цилиндра, создавая высокое давление. Кроме того, в системе есть кулачковый вал (заставляет плунжеры двигаться), распределительный механизм (распределяет топливо по цилиндрам мотора), предохранительный клапан (предотвращает превышение максимального давления в системе). Регулятор определяет количество топлива, поступающего в цилиндры, топливопроводы соединяют насос с форсунками. Сами форсунки же производят распыление топлива в цилиндрах.
Топливная система дизельного двигателя
К топливной системе относятся следующие элементы — топливный бак, топливный фильтр, топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки, трубопроводы. В баке находится топливо. Он изготавливается из металла (иногда пластика) и оснащается крышкой.
Топливный фильтр нужен для очистки дизеля от примесей, различных загрязнений. Он может устанавливаться либо перед ТНВД, либо позади него. Форсунки выполняют распыление топлива в цилиндры. Работает система впрыска с непосредственным впрыском (TMВД) — это технология, предусматривающая впрыскивание топлива прямо в камеру сгорания. С ее помощью можно более точно контролировать процесс сгорания, а еще за счет этого двигатель работает эффективнее.
Принцип работы дизельного двигателя внутреннего сгорания
Последовательность работы мотора можно представить следующим образом:
- Впуск — поршень опускается, открывая впускной клапан — воздух попадает внутрь цилиндра.
- Сжатие — поршень поднимается, воздух в цилиндре сжимается, что увеличивает температуру воздуха до примерно 700 градусов Цельсия.
- Распыление топлива — когда поршень достигает верхней мертвой точки, форсунка распыляет топливо в горячий сжатый воздух. Топливо воспламеняется, создавая взрывную реакцию.
- Выпуск — поршень опускается, выталкивая продукты сгорания через выпускной клапан.
- Впуск. При этом такте поршень опускается, топливовоздушная смесь всасывается в цилиндр. Она поступает через открытый впускной клапан и форсунку.
- Сжатие. Впускной, и выпускной клапаны закрыты. Поршень поднимается за счет проворачивания коленчатого вала. В дизельном создается давление более 20 атм;
- Рабочий ход. В момент, когда поршень останавливается в верхней мертвой точке, в дизельном двигателе топливовоздушная смесь сжимается настолько сильно, что его температура подскакивает до значения, при котором дизельное топливо воспламеняется самостоятельно. Как только происходит взрыв смеси топлива и воздуха, высвобожденная энергия перемещает поршень вниз;
- Выпуск. Для того чтобы начать новый цикл работы, необходимо удалить газы, образовавшиеся в результате воспламенения. Это происходит при следующем такте, когда поршень поднимается вверх. В этот момент открывается выпускной клапан. Когда поршень достигает верхней мертвой точки, цикл отдельном цилиндре замыкается, и процесс повторяется.
У машин на дизеле моторы обычно отличаются более высоким КПД, чем у авто на бензине. Но стоит также учитывать, что они более шумные, создают больше вибраций.