Принцип работы дизельного двигателя практически не имеет отличий от движка на бензине. Но это на первый взгляд. Во-первых, воздушно-топливный заряд взрывается не от искры, а вследствие сдавливания. Именно самовоспламенение горючего считается основной отличительной чертой ДВС на дизеле и обуславливает конструкционные и эксплуатационные особенности силовой установки.
Чем отличаются ДВС на разных видах топлива?
Самовоспламенение дизеля при сильном сжатии под давлением, вызывающим нагрев топливного заряда позволило производителям автомобилей отказаться от системы зажигания. Благодаря этому упростилась конструкция силовой установки, что положительно отразилось на ее надежности и долговечности. За счет компрессионного воспламенения улучшилось качество и эффективность сгорания горючего вследствие чего увеличился коэффициент полезного действия и снизились вредные выбросы в атмосферу.
Однако самовоспламенение под давлением увеличило эксплуатационный износ мотора из-за работы под высокой нагрузкой. Поэтому к изготовлению дизельных ДВС предъявляются повышенные требования прочности и надежности конструктивных элементов.
Конструктивные особенности силового агрегата
- Дизельная и бензиновая силовая установка — это поршневой двигатель. Следовательно, устройство ДВС с разными типами топлива очень похоже. Среди основных конструктивных частей мотора, работающего на дизеле внимание, стоит уделить:
- Блоку цилиндров — основе любой силовой установки. Внутри размещаются все системы и узлы ДВС. Существуют модели с количеством цилиндров от 2 до 16. Двухтактные редко используются на современных авто. Неотъемлемая часть — ГБЦ, формирующая камеры, куда подается топливо для воспламенения, отводящая отработавшие газы.
- КШМ. Благодаря специальному подвижному соединению кривошипно-шатунного механизма он преобразует прямолинейное перемещение поршня во вращательное и передает его на коленвал. На одном конце вала крепят маховик, приводящий в движение разные узлы ТС, на другом шкив и шестеренку привода системы распределения топлива.
- Цилиндропоршневой группе. Формируется цилиндрами, поршнями, шатунами и пальцами. Узел преобразует и передает энергию, полученную вследствие взрыва топливного заряда во внутреннем пространстве ограниченном поршнями и ГБЦ.
- Системе распределения горючего. Подает подготовленную смесь в камеры, отводит сгоревшие продукты из двигателя. Используют два насоса. Один с низким давлением перемещает горючее из бака в ДВС. Второй ТНВД определяет нужную дозу дизеля, время впрыска, обеспечивает необходимое давление для воспламенения.
- Системе подачи масла. Уменьшает трение подвижных элементов ДВС. Кроме основного смазочного материала для некоторых механизмов может использоваться непосредственно топливо из бака. Узел включает насос, различные емкости и соединительные трубки.
- Системе, обеспечивающей охлаждение. Отвечает за поддержание оптимальной температуры работающей силовой установки. Излишки тепла отводятся от элементов мотора, который дополнительно обдувается воздухом или охлаждается жидким хладагентом. Последний вариант предпочтительнее, так как эффективнее.
- Турбонаддуву и интеркулеру. За счет турбонагнетателя возрастает давление и как следствие производительность агрегата. Использование интеркулера позволяет повысить эффективность охлаждения воздуха в ходе работы мотора на дизтопливе.
Нормальная работа любых современных движков невозможна без электрооборудования. Благодаря специальным приборам, управляющим и контролирующим процессы силовой установки, обеспечивается высокий коэффициент полезного действия и другие преимущества дизельного агрегата по сравнению с бензиновым.
Как функционирует дизельный агрегат
Принцип функционирования дизельных моторов может отличаться в соответствии с количеством цилиндров, которое может составлять от 2 до 16. Все варианты рассматривать бессмысленно, так как наиболее популярным считается четырехтактная модель, работа которой состоит из следующих этапов:
- Впуска. Проворачивание коленвала происходит в промежутке от 0 до 180°. На данном этапе выполняется подача воздуха в пространство между цилиндром и ГБЦ.
- Сжатия. Коленчатый вал проворачивается от 180 до 360°. В этот момент поршень передвигается в верхнюю мертвую точку, сжимая воздух, тем самым нагнетая давление.
- Рабочего хода. Проворачивание коленчатого вала колеблется в районе от 360 до 540°. Производится впрыск топлива с помощью форсунок, которое, смешиваясь со сжатым воздухом самовоспламеняется. Это происходит в момент перед достижением поршнем верхней мертвой точки.
На последнем этапе происходит выпуск. Коленчатым валом завершается полный оборот от 540 до 720 градусов. В момент, когда поршень очередной раз перемещается вверх по цилиндру, выполняется отвод из камеры отработанных газов. Затем продолжается повторение цикла.
Виды дизельных силовых установок
Важным критерием, по которому происходит классификация дизельных моторов считают конструкцию камеры, где происходит самовоспламенение топлива. Исходя из данного показателя выделяют два силовых агрегата:
- С разделенной конструкцией камеры. Дизтопливо подается в вихревую камеру, размещенную в ГБЦ. Данное дополнение увеличивает нагнетание, улучшая самовоспламенение топливного заряда.
- С нераздельной камерой. Благодаря простой конструкции увеличивается надежность и эффективность работы узла. Подача топлива происходит в промежуток между поршнем и ГБЦ. Это позитивно отражается на экономии горючего.
Популярность ДВС на дизтопливе с нераздельными камерами возросла после разработки ТНВД Common Rail. Благодаря усовершенствованному насосу обеспечивается оптимальное давление, доза и время подачи топливного заряда.
Сильные и слабые стороны дизельного ДВС
Моторы на дизтопливе нашли широкое применение благодаря преимуществам по сравнению с силовыми агрегатами на бензине. К основным достоинствам стоит отнести:
- Коэффициент полезного действия 40 или 50% для стандартных и турбированных установок соответственно. В моторах на бензине показатели КПД намного ниже.
- Показатели мощности. В дизельной установке стабильное обеспечение вращательного момента на минимальных оборотах гарантирует хорошую динамику разгона.
- Минимальное загрязнение атмосферы. Топливо при сжатии сгорает максимально эффективно, что хорошо отражается на экологичности работы ДВС.
- Долговечность. Практика показала, что эксплуатационный ресурс дизельных силовых агрегатов в полтора раза больше аналогичных показателей бензиновых моторов.
Однако есть у силовых установок, работающих на дизтопливе и недостатки. Стоимость автомобиля, оборудованного дизельной силовой установкой выше по сравнению с бензиновым транспортным средством. Также стоит отметить значительные эксплуатационные расходы. Это обусловлено требованиями, предъявляемыми к изготовлению комплектующих и техобслуживанию транспорта на дизеле.
