Принцип действия дизельного двигателя

Главное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, что топливо в нем не поджигается каким-то внешним источником энергии вроде свечи и не смешивается с воздухом. Вместо этого топливо впрыскивается в камеру сгорания через топливные форсунки, когда воздух в камере сгорания настолько сильно сжат и в достаточной степени разогрет, чтобы топливо самовоспламенилось. (Более подробно этот процесс рассматривается далее в разделе "Четырехтактный рабочий цикл дизельного двигателя".)

 

У бензиновых двигателей степень сжатия обычно составляет 8:1, а это означает, что объем каждого цилиндра при опущенном в нижнюю мертвую точку поршне оказывается в восемь раз больше, чем при поднятом в верхнюю мертвую точку "вно«      поршне. В дизельных двигателях можно добиться степени сжатия больше 20:1.

 

Вследствие этого, а также из-за того, что сжатый воздух достигает высоких температур, дизельные двигатели конструктивно должны быть значительно прочнее.

 

Ниже поясняется, что происходит, когда заводится дизельный автомобиль. А дальше в разделе "Четырехтактный рабочий цикл дизельного двигателя" подробно рассматривается каждый такт рабочего цикла дизельного двигателя, приводящего автомашину в движение.

 

Приведенное ниже описание может отличаться в деталях в зависимости от марки и модели автомобиля, но общая последовательность действий остается практически той же самой.

 

1. Вставив ключ зажигания в замок, вы должны подождать до тех пор, пока цилиндры прогреются в достаточной степени для успешного запуска двигателя. (На многих машинах имеется индикаторная лампочка ожидания запуска двигателя с изображением спиральки. Как только она погаснет, можно включать стартер. А в современных машинах время включения стартера сообщается голосом, синтезируемым бортовым компьютером.) В результате поворота ключа зажигания начинается процесс, в ходе которого топливо впрыскивается в цилиндры под таким высоким давлением, что оно само нагревает воздух в цилиндрах. Время, необходимое для такого нагрева в современных дизельных двигателях, намного сократилось и теперь составляет не больше 1,5 секунд в умеренно теплую погоду.

 

Дизельное топливо менее летучее, чем бензин, и поэтому оно лучше воспламеняется, если камера сгорания разогрета. Для предварительного подогрева воздуха при пуске дизельного двигателя производители автомобилей устанавливают в цилиндры маленькие запальные свечи, работающие от аккумуляторной батареи.

 

Благодаря более совершенным топливным системам и повышенному давлению его впрыска теперь удается создавать достаточную температуру воспламенения топлива и без запальных свечей. Тем не менее они по-прежнему применяются для понижения токсичности выхлопных газов. Дополнительное тепло, которое они дают, позволяет сжигать топливо более эффективно. Запальная свеча установлена в форкамере, где она быстрее и эффективнее нагревает небольшой объем воздуха. Форкамеры по-прежнему применяются в устаревших моделях дизельных двигателей. Однако подавляющее большинство современных дизельных двигателей не имеет форкамер (вместо них используется специальная выемка в днище поршня), однако это никак не сказывается на их эксплуатации.

 

2. Как только камеры сгорания разогреются в достаточной степени, лампочка ожидания запуска погаснет или загорится лампочка запуска. Нажмите педаль акселератора и поверните ключ зажигания в положение запуска.

 

3. Топливный насос подает топливо из бака в двигатель. По пути оно проходит через топливный фильтр, который его очищает, чтобы оно не засорило топливные форсунки. В дизельных двигателях регулярная замена этого фильтра особенно важна, поскольку топливо может засорить маленькие отверстия в распылителях этих форсунок.

 

В наиболее распространенной топливной системе современных дизельных автомобилей, называемой общей топливной магистралью прямого впрыска, насос для впрыска топлива повышает давление топлива в специальном аккумуляторе, называемом направляющей-распределителем топлива, сохраняя его на высоком уровне порядка 1600 атмосфер, а то и выше и в то же время подавая топливо в каждый цилиндр в нужный момент. (Для сравнения давление бензинового топлива может находиться всего лишь в пределах от 0,7 до 3,5 атмосфер!) Далее топливо впрыскивается в камеры сгорания цилиндров через распылители топливных форсунок, управляемые блоком управления двигателем (БУД), который определяет величину давления, при котором наступает впрыск, продолжительность впрыска и прочие параметры распыления топлива.

 

5. В других топливных системах дизельных автомобилей применяются гидравлические устройства, пьезоэлектические пластины и прочие средства для управления впрыском топлива. А на стадии разработки находятся топливные системы, позволяющие увеличить мощность и приемистость дизельных двигателей.

 

6. В этот момент в действие вступают цилиндры, внутри которых топливо приходит в соприкосновение с воздухом. Одновременно с описанным выше процессом подачи топлива происходит подача воздуха для воспламенения топливо-воздушной смеси.

 

В обычных дизельных двигателях воздух поступает на также сжатия через воздухоочиститель, очень похожий на тот, что применяется в автомобилях с бензиновым двигателем. Но современные турбокомпрессоры способны нагнетать большие объемы воздуха в цилиндры дизельного двигателя, способствуя повышению его мощности и экономному расходованию топлива при оптимальных условиях. В частности, турбокомпрессор способен увеличить мощность дизельного двигателя на 50% и то же время сократить расход потребляемого им топлива на 20-25%!

 

7. Процесс сгорания начинается с воспламенения небольшого количества топлива, находящегося под давлением в форкамере, и распространяется к топливо-воздушной смеси в самой камере сгорания. Это позволяет удлинить время сгорания топлива и добиться более плавной работы дизельного двигателя. В современных дизельных двигателях форкамеры отсутствуют, поэтому для повышения плавности работы двигателя в конце такта сжатия БУД впрыскивает несколько небольших порций топлива (до 10-15 раз).