Принцип роботи дизельного двигуна Все про дизельний двигун або "Чому дизель?" Функції дизельного двигуна

Чи замислювалися ви шановні автомобілісти над тим, чому економні Європейці найчастіше купують автомобілі з дизельними двигунами? Адже рівень життя та доходи на душу населення в Європі дозволяє людям не сильно замислюватись про вартість палива. Але не дивлячись на нормальний добробут громадян Європи вони, як і раніше, все одно продовжують найчастіше купувати автомобілі з дизельними моторами. І причина тут, між іншим, не тільки в економії палива. Через одну тільки економію педантичні Європейці ніколи не стали б масово скуповувати дизельні автомобілі. Насправді, у самому Євросоюзі пов'язана з низкою інших переваг, які мають ці дизельні автотранспортні засоби, якщо їх порівнювати з бензиновими аналогами. Давайте друзі разом з нами (вами) дізнаємося докладно, а які переваги крім економії палива є у дизельних двигунів.

1. Дизельні двигуни економічніші.

Як нам усім давно відомо найголовнішу і значну перевагу будь-якого дизельного мотора в порівнянні з бензиновими аналогами, є його меншим. Низька витрата дизельного агрегату пов'язана з його особливістю перетворення даного дизельного палива в енергію. Так, наприклад, такий дизельний силовий агрегат більш ефективно спалює паливо (паливо), що дозволяє йому отримувати від одного обсягу спаленого палива близько 45 - 50% усієї енергії. Бензиновий мотор отримує від того ж обсягу приблизно 30% енергії. Тобто, 70% бензину згоряє просто марно!

Крім того, дизельні двигуни мають вищий ступінь стиснення, ніж бензинові мотори. А оскільки на ступінь цього стиснення впливає час займання палива, то відповідно виходить, що вищий ступінь стиснення, тим більший ККД має двигун.

Також, всі сучасні дизельні мотори через відсутність у них дросельної заслінкина впускному колекторібільш ефективні, яка зазвичай використовувалася та й використовується сьогодні у всіх бензинових автомобілях. Це дозволяє дизелям (моторам) уникати втрати дорогоцінної енергії, пов'язаної з всмоктуванням повітря, яке необхідне для займання палива в бензинових двигунах.

2. Дизельні двигуни надійніші за бензинові.

За останні 50 років дизельні мотори зарекомендували себе як більш надійні, ніж їх бензинові соконкуренти. Головною особливістю цього дизельного агрегату є відсутність у самій машині системи запалення, яка працює від високої напруги. У результаті виходить, що в машині з дизельним двигуном відсутні радіочастотні перешкоди від лінії високої напруги, які часто стають винуватцями проблем з електронікою автомобіля.

Також вважається, що більшість внутрішніх компонентів дизельного двигуна мають більш довгий термін служби і це справді так. А все через більш високий ступінь стиснення, де компоненти такого дизельного силового агрегатувже спочатку є довговічнішими.

Саме з цієї важлива причинаУ світі існує багато дизельних автомобілів з пробігом навколо і не так багато з таким же пробігом бензинових машин.

Є правда один істотний мінус дизельних моторів, який раніше не давав спокою всім шанувальникам потужних автомобілів. Справа в наступному, у дизельних двигунів старого покоління на кожен літр об'єму мотора була дуже маленька потужність. Але на наше щастя інженери вирішили цю проблему з появою на авторинку машин із турбінами. У результаті, майже всі сучасні дизельні мотори сьогодні оснащуються турбінами, які дозволяють їм зрівнятися за потужністю (а часом навіть перевершити) з бензиновими аналогами. У тому числі, з розвитком нових технологій у сучасних дизелях інженерам вдалося мінімізувати практично всі його недоліки, які довгий час переслідували ці дизельні мотори.

3. Дизельний двигун автоматично спалює паливо.

Ще одна головна перевага всіх дизельних моторів полягає в тому, що дизельні автомобілі автоматично самі по собі, спалюють у собі паливо не витрачаючи фактично для цього жодної зайвої енергії. Нагадаємо своїм читачам наступне, незважаючи на те, що дизельний двигунвикористовує собі чотиритактний цикл (впуск, стиск, згоряння і вихлоп), спалювання дизельного палива в нього відбувається ніби мимоволі прямо всередині двигуна від великого ступеня стиснення. для того ж спалювання палива потрібні (необхідні) свічки запалювання, які постійно знаходяться під високою напругою і видають іскру, яка запалює бензин в камері згоряння.

У дизельних двигунах у свічках запалення необхідності немає, а також йому не потрібні і високовольтні дроти ну і т.п. складові. З цієї причини витрати на утримання автомобілів з дизельними агрегатамизначно знижуються, якщо їх порівнювати з тими ж бензиновими автомобілями, в яких періодично потрібно міняти свічки запалювання, високовольтні дроти та пов'язані з ними інші компоненти.

4. Вартість дизельного палива можна порівняти з вартістю того ж бензину, або навіть нижче.

Незважаючи на те, що в Росії вартість дизельного палива знаходиться на тому ж майже рівні, що й ціна бензину, слід зазначити, що вартість дизельного палива в багатьох країнах світу в тому числі і в країнах Європи в порівнянні з нашою країною, помітно нижче ніж той же бензин. Тобто виходить, що, крім зниженої витрати палива, власники даних дизельних автомобілів в інших країнах світу витрачають на диз-паливо набагато менше грошей, ніж решта власників бензинових автотранспортних засобів.

Але навіть з тією умовою, що в нашій країні солярка коштує так само як і бензин (або навіть дорожче), то перевага за тією самою ефективністю цих дизельних автомобілів очевидна багатьом. Адже запас ходу машини на повному залитому баку диз-палива виходить набагато більше, ніж на тому самому автомобілі оснащеному бензиновим силовим агрегатом.

5. Нижча вартість володіння.

З такою перевагою (володінням автомобіля з бензиновим двигуном) посперечатися звичайно важко, тому що у певних випадках сама вартість технічне обслуговуваннята ремонту дизельних автомобілів значно може перевищити вартість ТО (техобслуговування) бензинових машин. І це справді незаперечний і доведений факт. Але з іншого боку, якщо брати загальні витрати, то вартість володіння дизельним автомобілем у сукупності виходить значно менше, ніж того ж бензинового аналога. Особливо на тих світових авторинках, де спостерігається підвищений попит на дизельні автомашини. Пояснимо нашим читачам, річ у тому, що у вартості володіння машиною необхідно завжди враховувати на уживаному ринку та конкретну втрату ринкової ціни автомобіля та природне зношування всіх автозапчастин у процесі експлуатації ТЗ (транспортного засобу). Як правило, дизельні автомобілі втрачають в ціні набагато менше (і повільніше), ніж ті ж бензинові аналоги. Також, через більш високу довговічність деталей дизельного двигуна, дані автомобілі мають більш довгий термін своєї служби, що природно дозволяє витрачати значно менші суми. грошових коштівна .

Таким чином, можна сказати, що в довгостроковій перспективі (від 5 років і вище) володіння дизельною машиноювигідніше, ніж автомобілем з бензиновим агрегатом. Правда тут друзі необхідно помітити, що вартість дизельних автомоделей як правило буває значно вищою за бензинові. Але, якщо ви в перспективі довгий час володітим таким диз-автомобілем і проїжджатимете на ньому 20.000 - 30.000 тис. км на рік, то така переплата окупиться для вас за рахунок тієї ж економії палива.

6. Дизельні автомобілі безпечніші.

Протягом багатьох років було доведено наступне, що дизельне паливо значно безпечніше того самого бензину з кількох причин. По-перше, - солярка менше схильна до швидкого і легкого займання (займання) в порівнянні її з бензином. Наприклад, те дизельне паливо не займається як правило при впливі на нього високого джерела тепла.

По-друге, - дизельне паливо не виділяє небезпечних парів, як той-таки бензин. У результаті ймовірність займання парів салярки може викликати пожежу автомобіля, в дизельних автотранспортних засобахзначно нижче, ніж у тих же бензинових.

Всі ці фактори роблять дизельні автомобілі на дорогах по всьому світу набагато безпечнішими на відміну від бензинових машин. Наприклад, у разі виникнення ДТП.

7. У вихлопі дизельного автомобіля менше окису вуглецю, ніж у бензиновому.

З самого початку появи цих турбін інженери зіштовхнулися з певною проблемою, яка була пов'язана із живленням цих турбокомпресорів. Як правило, сама крильчатка турбіни обертається за рахунок енергії, що отримується від вихлопних газівавтомобіля. Якщо ж порівнювати бензинові та дизельні автомобілі між собою, то турбіни в дизельних моторах працюють куди більш ефективніше, тому що в дизельному автомобілі кількість вихлопних газів на обсяг, що виробляється набагато більше, ніж у бензиновому агрегаті. Саме з цієї причини турбокомпресор(и) дизельного мотора видає(ють) максимальну потужність набагато швидше і раніше за бензинові автомобілі. Тобто, вже на низьких оборотах починають відчувати максимальну потужність машини та її момент, що крутить.

9. Дизельні двигуни без додаткових модифікацій можуть працювати на синтетичному паливі.

Ще одна головна перевага дизельних двигунів – це можливість їх роботи на синтетичному паливі без будь-яких істотних змін у конструкції силового агрегату. Бензинові двигуни теж по суті можуть працювати на альтернативному паливі. Але їм для цього потрібні значні зміни в самій конструкції силового агрегату. Інакше бензиновий двигун, що працює на альтернативному паливі, просто швидко вийде з ладу.

Зараз експериментує з біобутанолом (паливом), який чудово підходить у вигляді того синтетичного біопалива для всіх бензинових автомобілів. Цей вид палива можливо не завдаватиме бензиновим автомобілямнікого суттєвої шкоди без проведення будь-яких змін у конструкції двигуна.

Дуже поширені на легкових автомобілях. Багато моделей мають хоча б один варіант у моторної гамі. І це без урахування вантажівок, автобусів та будівельної техніки, де їх застосовують повсюдно. Далі розглянуто, що таке дизель, конструкція, принцип роботи, особливості.

Визначення

Цей агрегат є функціонування якого засноване на самозайманні розпорошеного палива від нагрівання чи стискування.

Особливості конструкції

Бензиновий двигун має ті ж конструктивні елементи, що дизель. Схема функціонування загалом також аналогічна. Відмінність полягає у процесах формування паливоповітряної суміші та її згоряння. До того ж дизельні двигуни відрізняються більш міцними деталями. Це зумовлено приблизно вдвічі більш високим ступенем стиснення, ніж у бензинових двигунів (19-24 проти 9-11).

Класифікація

По конструкції камери згоряння дизелі поділяють варіанти з роздільною камерою згоряння і з безпосереднім упорскуванням.

У першому випадку камера згоряння відокремлена від циліндра та з'єднана з ним каналом. При стисканні повітря, що надходить в камеру вихрового типу, закручується, що покращує сумішоутворення і самозаймання, яке починається там і триває в основній камері. Дизельні двигуни цього типу раніше були поширені на легкових автомобілях у зв'язку з тим, що вони відрізнялися зниженим рівнемшуму та більшим діапазоном оборотів від розглянутих далі варіантів.

З безпосереднім упорскуванням камера згоряння знаходиться в поршні, а паливо подається в надпоршневий простір. Така конструкція спочатку використовувалася на низькооборотних двигунах великого об'єму. Вони відрізнялися високим рівнем шуму та вібрацій та низькою витратою палива. Пізніше, з появою з електронним управлінням та оптимізацією процесу згоряння, конструктори досягли стабільної роботи при діапазоні до 4500 об/хв. До того ж зросла економічність, знизилася шумність та рівень вібрацій. Серед заходів щодо зменшення жорсткості роботи - багатостадійне уприскування. Завдяки цьому двигуни даного типу набули останні два десятиліття широкого поширення.

За принципом функціонування дизелі поділяють на чотиритактні та двотактні, як і бензинові мотори. Їхні особливості розглянуті далі.

Принцип функціонування

Щоб розуміти, що таке дизель та чим зумовлені його функціональні особливості, необхідно розглянути принцип роботи. Наведена вище класифікація поршневих ДВС заснована на кількості тактів, що входять до робочого циклу, які виділяють за величиною кута повороту колінчастого валу.

Отже, включає 4 фази.

• Впуск.Відбувається при повороті колінвала від 0 до 180 °. При цьому повітря проходить у циліндр через відкритий на 345-355 ° впускний клапан. Одночасно з ним під час повороту колінвала на 10-15 ° відкритий випускний клапан, що називають перекриттям.
• Стиснення.Поршень, рухаючись вгору при 180-360 °, стискає повітря в 16-25 разів (ступінь стиснення), а впускний клапан закривається на початку такту (при 190-210 °).
• Робочий хід, розширення.Відбувається за 360-540°. На початку такту до досягнення поршнем верхньої мертвої точкипаливо подається в гаряче повітря і займається. Це особливість дизельних двигунів, що відрізняється від бензинових, де відбувається випередження запалення. Продукти горіння, що виділяються при цьому, штовхають поршень вниз. При цьому час згоряння палива дорівнює часу його подачі форсункою і триває не довше за тривалість робочого ходу. Тобто при робочому процесі тиск газів постійно, внаслідок чого дизелі розвивають більший момент, що крутить. Також важливою особливістютаких моторів є необхідність забезпечення надлишку повітря у циліндрі, так як полум'я займає невелику частину камери згоряння. Тобто відрізняється пропорція паливоповітряної суміші.
• Випуск.При 540-720 ° повороту колінвала відкритий випускний клапан поршень, рухаючись вгору, витісняє вихлопні гази.

Двотактний цикл відрізняється укороченими фазами та єдиним процесомгазообміну в циліндрі (продуванням), що відбувається між кінцем робочого ходу і початком стиснення. При русі поршня вниз продукти горіння видаляються через випускні клапани або вікна (у стінці циліндра). Пізніше відчиняються впускні вікна для надходження свіжого повітря. Коли поршень піднімається, усі вікна зачиняються, і починається стиск. Трохи раніше досягнення ВМТ упорскується і займається паливо, починається розширення.

Через складність забезпечення продування вихрової камери двотактні мотори бувають тільки з безпосереднім упорскуванням.

Продуктивність таких двигунів вища у 1,6-1,7 разів, ніж характеристики дизеля чотиритактного типу. Її приріст забезпечується вдвічі більш частим здійсненням робочих ходів, але частково скорочується через їхню меншу величину і продування. Внаслідок подвоєної кількості робочих ходів двотактний цикл особливо актуальний у разі неможливості збільшення частоти обертання.

Основною проблемою таких двигунів є продування через її нетривалість, що неможливо компенсувати без зниження ефективності за рахунок скорочення робочого ходу. До того ж неможливо розділити вихлоп та свіже повітря, через що частина останнього видаляється з відпрацьованими газами. Цю проблему можна вирішити шляхом забезпечення випередження випускних вікон. У такому разі гази починають віддалятися до продування, і після закриття випуску циліндр доповнюється свіжим повітрям.

До того ж при використанні одного циліндра виникають складності із синхронністю відкриття/закриття вікон, тому існують двигуни (ПДП), в яких кожен циліндр має два поршні, що рухаються в одній площині. Один із них контролює впуск, інший – випуск.

За механізмом здійснення продування підрозділяють на щілинну (віконну) та клапанно-щілинну. У першому випадку вікна служать і впускними та випускними отворами. Другий варіант передбачає їх використання як впускні отвори, а для випуску служить клапан в головці циліндра.

Зазвичай двотактні дизелі застосовують на важких транспортних засобах на зразок кораблів, тепловозів, танків.

Паливна система

Паливна апаратура дизельних двигунів значно складніше, ніж у бензинових. Це пояснюється високими вимогами до точності подачі палива за часом, кількістю та тиском. Основні компоненти паливної системи – ТНВД, форсунки, фільтр.

Широко застосовується система подачі палива із комп'ютерним управлінням (Common-Rail). Вона впорскує його двома порціями. Перша з них маленька, що служить для підвищення температури в камері згоряння (передприскування), що дозволяє знизити шум та вібрації. До того ж дана системапідвищує на малих оборотах момент, що крутить, на 25%, знижує витрату палива на 20% і вміст сажі у вихлопних газах.

Турбонаддув

На дизельних двигунах широко застосовують турбіни. Це пояснюється вищим (в 1,5-2) рази тиском вихлопних газів, які розкручують турбіну, що дозволяє уникнути турбоями, забезпечивши наддув із нижчих оборотів.

Холодний запуск

Можна знайти безліч відгуків про те, що за негативних температур Складність запуску таких моторів в холодних умовах обумовлена ​​тим, що для цього потрібно більше енергії. Для полегшення процесу їх оснащують передпусковим підігрівачем. Даний пристрій представлений свічками розжарювання, розміщеними в камерах згоряння, які при включенні запалювання підігрівають повітря в них і працюють ще протягом 15-25 секунд після запуску для забезпечення стабільності непрогрітого двигуна. Завдяки цьому дизелі заводяться за температур -30...-25 °С.

Особливості обслуговування

Для забезпечення довговічності під час експлуатації необхідно знати, що таке дизель та як його обслуговувати. Відносно невисока поширеність цих двигунів у порівнянні з бензиновими пояснюється в тому числі більш складним обслуговуванням.

Насамперед це стосується паливної системи високої складності. Через це дизелі вкрай чутливі до вмісту у паливі води та механічних частинок, а її ремонт дорожчий, як і двигуна загалом у порівнянні з бензиновим того ж рівня.

У разі наявності турбіни також високі вимоги до якості моторної олії. Її ресурс зазвичай становить 150 тис. км., а вартість висока.

У будь-якому випадку на дизельних двигунах міняти масло слід частіше, ніж на бензинових (у 2 рази за європейськими нормами).

Як було зазначено, у цих моторів зустрічаються проблеми холодного запуску, коли при низьких температурахУ деяких випадках це викликано використанням невідповідного палива (залежно від сезону на таких двигунах застосовують різні сорти, тому що літнє паливо за низьких температур застигає).

Експлуатаційні якості

До того ж багатьом не до душі такі якості дизельних моторів, як менші потужність та діапазон робочих оборотів, вищий рівень шуму та вібрацій.

Бензиновий двигун дійсно зазвичай перевершує у продуктивності, у тому числі й літровій потужності, аналогічний дизель. Мотор даного типу при цьому має більш високий і рівний графік крутного моменту. Підвищена ступінь стиснення, що забезпечує більший момент, що крутить, змушує застосовувати більш міцні деталі. Так як вони важчі, знижується потужність. До того ж це позначається на масі двигуна, а отже, і автомобіля.

Невеликий діапазон робочих оборотів пояснюється тривалішим займанням палива, внаслідок чого на високих оборотахвоно не встигає догоріти.

Підвищений рівень шуму та вібрацій викликає різке наростання тиску в циліндрі при запаленні.

Основними перевагами дизелів вважають більш високу тяжкість, економічність та екологічність.

Тяговитість, тобто високий момент, що крутить на малих оборотах, пояснюється згорянням палива в міру впорскування. Це забезпечує велику чуйність та полегшує ефективне використання потужності.

Економічність обумовлена ​​як низькими витратами, так і тим, що паливо для дизеля дешевше. До того ж можливо використовувати як нього низькосортні важкі олії завдяки відсутності суворих вимог до випаровування. А чим паливо важче, тим вища ефективність двигуна. Нарешті, дизелі працюють на бідних сумішах порівняно з бензиновими моторамиі за високого ступеня стиснення. Останнє забезпечує менші втрати тепла із відпрацьованими газами, тобто більшу ефективність. Всі ці заходи знижують витрату палива. Дизель завдяки цьому витрачає його на 30-40% менше.

Екологічність дизелів пояснюється тим, що в їх вихлопних газах нижче вміст оксиду вуглецю. Це досягається застосуванням складних систем очищення, завдяки чому нині бензиновий двигун відповідає тим самим екологічним нормам, що і дизель. Мотор такого типу раніше значно поступався бензиновим у цьому відношенні.

Застосування

Як відомо з того, що таке дизель і які його характеристики, такі мотори найбільше підходять для тих випадків, коли необхідна висока тяга на низьких оборотах. Тому ними оснащують майже всі автобуси, вантажівки та будівельну техніку. Щодо приватних транспортних засобів, серед них такі параметри найбільш важливі для позашляховиків. Завдяки високій економічності цими двигунами оснащують і міські моделі. До того ж вони зручніші в управлінні за таких умов. Тест-драйви дизелів свідчать про це.

Дещо відрізняється від бензинових аналогів. Головною відмінністю можна вважати запалення паливно-повітряної суміші, яке походить не від зовнішнього джерела (іскри запалювання), а від сильного стиску та нагрівання.

Іншими словами, у дизельному двигуні відбувається самозаймання палива. При цьому пальне має подаватися під вкрай високим тиском, оскільки необхідно максимально ефективно розпорошити пальне в циліндрах дизельного двигуна. У цій статті ми поговоримо про те, які системи впорскування дизельних двигунів сьогодні активно використовуються, а також розглянемо їх будову та принцип роботи.

Читайте у цій статті

Як працює паливна система дизельного двигуна

Як вже було сказано вище, у дизельному двигуні відбувається самозаймання робочої суміші палива та повітря. При цьому спочатку в циліндр подається тільки повітря, потім це повітря стискається і нагрівається від стиснення. Щоб сталося спалах, потрібно подати ближче до кінця такту стиснення.

З огляду на те, що повітря сильно стискається, пальне також необхідно впорснути під високим тиском та ефективно розпорошити. У різних дизельних тиск упорскування може відрізнятися, починаючи, в середньому, з позначки в 100 атмосфер і закінчуючи вражаючим показником понад 2 тис. атмосфер.

Для найбільш ефективної подачі палива та забезпечення оптимальних умов самозаймання заряду з подальшим повноцінним згорянням суміші паливне упорскування реалізовано через дизельну форсунку.

Виходить, незалежно від того, який тип системи живлення використовується, у дизельних двигунах завжди присутні два основні елементи:

• пристрій для створення високого тиску палива;

Інакше кажучи, багатьох дизелях тиск створює (паливний насос високого тиску), а подача дизпалива в циліндри відбувається через форсунки. Що стосується відмінностей, у різних системах паливоподачі насос може мати ту чи іншу конструкцію, також за своїм пристроєм відрізняються й самі дизельні форсунки.

Ще системи живлення можуть відрізнятися розташування тих чи інших складових елементів, мають різні схеми управління тощо. Давайте розглянемо системи впорскування дизельних двигунів докладніше.

Системи живлення дизельних двигунів: огляд

Якщо розділити системи живлення дизельних моторів, які набули найбільшого поширення, можна виділити такі рішення:

• Система живлення, основу якої лежить ТНВД рядного типу (рядний ТНВД);
• Система паливоподачі, яка має ТНВД розподільчого типу;
• Рішення із насос-форсунками;
• Паливне упорскування Common Rail (акумулятор високого тиску в загальній магістралі).

Зазначені системи також мають велику кількість підвидів, причому в кожному випадку той чи інший тип є основним.

• Отже, почнемо з найпростішої схеми, яка передбачає наявність рядного паливного насоса. Рядний ТНВД є давно відомим і перевіреним рішенням, яке використовується на дизелях не один десяток років. Такий насос активно використовується на спецтехніці, вантажівках, автобусах тощо. Якщо порівнювати його з іншими системами, насос досить великий за своїми габаритами та вагою.

Двома словами, в основі рядного ТНВД лежать . Їхня кількість дорівнює кількості циліндрів двигуна. Плунжерна пара є циліндром, який рухається в «склянці» (гільзі). Під час руху вгору відбувається стиснення палива. Потім, коли тиск досягає необхідного показника відбувається відкриття спеціального клапана.

В результаті попередньо стиснене паливо надходить на форсунку, після чого відбувається упорскування. Після того, як плунжер почне рухатись назад вниз, відкривається канал для впуску палива. Через канал пальне заповнює місце над плунжером, далі цикл повторюється. Щоб солярка потрапляла в плунжерні пари, додатково в системі є окремий насос, що підкачує.

Самі плунжери працюють завдяки тому, що у пристрої насоса є кулачковий вал. Цей вал працює подібно до де кулачки «штовхають» клапана. Сам вал насоса наводиться від двигуна, оскільки ТНВД з'єднаний з мотором за допомогою муфти випередження упорскування. Вказана муфта дозволяє коригувати роботу та підлаштовувати ТНВД у процесі експлуатації двигуна.

• Система живлення з розподільним насосом не дуже відрізняється від схеми з рядним ТНВД. Розподільний ТНВД схожий на рядний за конструкцією, при цьому в ньому зменшено кількість плунжерних пар.

Іншими словами, якщо в рядному насосі пари необхідні на кожен циліндр, то в розподільчому достатньо 1 або 2 плунжерних пар. Справа в тому, що однієї пари в цьому випадку достатньо для подачі пального в 2, 3 або навіть 6 циліндрів.

Це стало можливим завдяки тому, що плунжер отримав можливість не тільки рухатися вгору (стиснення) та вниз (впуск), але й обертатися навколо осі. Таке обертання дозволило реалізувати послідовне відкриття випускних отворів, через які дизпаливо під високим тиском подається на форсунки.

Подальший розвиток цієї схеми призвело до появи сучаснішого роторного ТНВД. У такому насосі застосовано ротор, в якому встановлені плунжери. Зазначені плунжери рухаються назустріч один одному, а ротор здійснює обертання. Так відбувається стиск та розподіл солярки по циліндрах двигуна.

Головним плюсом розподільчого насоса та його різновидів є знижена вага та компактність. При цьому налаштовувати цей пристрій складніше. З цієї причини додатково використовуються схеми електронного керування та регулювання.

• Система живлення типу «насос-форсунка» є схемою, де спочатку відсутній окремий ТНВД. Якщо точніше, форсунка та насосна секція були об'єднані в одному корпусі. В основі лежить вже знайома плунжерна пара.

Рішення має ряд переваг у порівнянні з системами, в яких використано ТНВД. Насамперед, можна легко відрегулювати подачу палива в окремі циліндри. Також у разі виходу однієї форсунки з ладу, решта працюватиме.

Також використання насос-форсунок дозволяє позбавитися окремого приводу ТНВД. Плунжери в насос-форсунці приводяться в дію від розподільного валу ГРМ, який встановлений в . Такі особливості дозволили дизельним моторам з насос-форсунками набути широкого поширення не тільки на вантажівках, а й на великих легкових автомобілях (наприклад, дизельні позашляховики).

• Система Сommon Rail є одним із найсучасніших рішень у галузі паливного впорскування. Також дана схема живлення дозволяє досягти максимальної економічності одночасно з високим. Паралельно знижується і токсичність газів, що відпрацювали.

Система була розроблена німецькою фірмою Bosch у 90-х роках. З урахуванням очевидних переваг за короткий час переважна більшість дизельних ДВСна легкових та вантажних автостали оснащувати виключно Сommon Rail.

Загальна схема пристрою ґрунтується на так званому акумуляторі високого тиску. Якщо просто, пальне перебуває під постійним тиском, після чого подається до форсунок. Щодо акумулятора тиску, даний акумулятор фактично є паливною магістраллю, куди пальне нагнітається за допомогою окремого ТНВД.

Система Сommon Rail частково нагадує бензиновий інжекторний двигунякий має паливну рампу з форсунками. Бензин у рампу (паливну рейку) нагнітається під невеликим тиском бензонасосом із бака. У дизелі тиск набагато вищий, пальне нагнітає ТНВД.

Завдяки тому, що тиск в акумуляторі постійний, стало можливим реалізувати швидке і «багатошарове» упорскування палива через форсунки. Сучасні системи в двигунах Common Rail дозволяють форсункам зробити до 9 дозованих упорскування.

В результаті дизельний двигун з такою системою живлення економічний, продуктивний, працює м'яко, тихо та еластично. Також використання акумулятора тиску дозволило зробити конструкцію ТНВД на дизельних моторах простішою.

Додамо, що високоточне упорскування на двигунах Common Rail є повністю електронним, тому що за роботою системи слідкує окремий блок керування. У системі використовується група датчиків, які дозволяють контролеру точно визначити, скільки дизпалива потрібно подати до циліндрів і в який момент.

Підведемо підсумки

Як видно, кожна з розглянутих систем живлення дизельного двигуна має свої переваги та недоліки. Якщо говорити про найпростіші рішення з рядним ТНВД, їх головним плюсом можна вважати можливість ремонту та доступність обслуговування.

У схемах з насос-форсунками потрібно пам'ятати про те, що дані елементи чутливі до якості палива та його чистоти. Попадання навіть найдрібніших частинок може вивести з ладу насос-форсунку, внаслідок чого дорогий елемент вимагатиме заміни.

Що стосується систем Common Rail, головним недоліком є ​​не тільки висока початкова вартість таких рішень, а й складність та дорожнеча подальшого ремонту та обслуговування. Тому за якістю палива та станом паливних фільтрів потрібно постійно стежити, а також своєчасно проводити планове обслуговування.

Читайте також

Види дизельних форсуноку різних системах подачі палива під високим тиском. Принцип роботи, методи управління форсунками, конструктивні особливості.

Останні десять років дизельні технології стрімко розвивалися. Більша частина сучасних автомобілів, що виробляються в Європі, випускаються саме з дизельними двигунами. Звичайно, принцип роботи пристрою не змінився. Однак працює сучасний дизельний двигун набагато тихіше. Він став екологічно чистішим. У минулому залишилися сильне тарахтіння, густий чорний дим і неприємний запах при роботі приладу. Отже, який принцип роботи дизельного двигуна?

Як працює дизельний двигун?

Полягає принцип дії дизельного двигуна наступним: у циліндр

всмоктується чисте повітря під час руху поршня вниз. А при переміщенні клапана нагору він нагрівається. Варто зазначити, що температура під час роботи дизельного двигуна може бути від 700 до 900°. Це досягається при сильному стисканні. Коли поршень переміщається в мертву верхню точку, відбувається впорскування дизельного палива камеру згоряння під досить високим тиском. При зіткненні з гарячим повітрям відбувається запалення пального. В результаті цього тиск у циліндрі зростає, так як самозаймисте паливо розширюється. Саме це викликає сильний шум при роботі агрегату.

Переваги і недоліки

Такий принцип роботи дизельного двигуна дозволяє використовувати бідну суміш. Паливо для таких пристроїв відносно недороге. Це робить дизельні мотори невибагливими та економічними. Варто відзначити, що на відміну від бензинових такі агрегати мають великий крутний момент, а ККД вище на 10%. До мінусів

дизельного двигуна варто віднести підвищений рівень шуму, вібрацію, малу потужність одну одиницю обсягу, складність холодного пуску. Більш сучасні моделі практично позбавлені таких недоліків.

Пристрій та особливості деяких вузлів

З огляду на принцип роботи дизельного двигуна деталі до таких агрегатів значно посилюються, оскільки вони повинні витримувати високі навантаження. Серед основних частин агрегату варто виділити поршень. Форма його днища залежить від типу камери згоряння, яка може бути вбудована на дно клапана. У поршні для дизельного двигуна днище зазвичай виступає за верхню частину блоку циліндра. Звичної системи запалення в агрегатах такого типу немає. Хоча в них також застосовуються свічки.

Турбіна

Потужність, яку здатний розвинути мотор, залежить від кількості палива та повітря, які до нього надходять. Щоб підвищити можливості агрегату, необхідно збільшити вміст перерахованих компонентів. Для надходження в камеру згоряння більшої кількості палива слід підняти рівень повітря, який

потрапляє у циліндр. Для цього застосовується додаткове обладнання. Принцип роботи турбіни дизельного двигуна є досить простим. Деталь дозволяє нагнітати більше повітря. Завдяки цьому збільшуються обсяги палива, що спалюється, що значно підвищує кількість енергії, що виділяється.

Камери згоряння

У дизельних двигунах можуть використовуватися камери згоряння кількох типів: розділені та нерозділені. Перший тип застосовувався у легковому машинобудуванні, але з недавніх пір його замінили на простіший. Адже при використанні розділених відсіків паливо впорскувалося в камеру згоряння, яка розташовувалася в головці циліндра, а не в порожнину поршня. Виконувалися подібні деталі також по-різному і залежало від процесів утворення суміші: вихрекамерні або передкамерні.

У разі паливо впорскується в попередній відсік, який

повідомляється маленькими клапанами або отворами з циліндром. При цьому пальне поєднується з повітрям, ударяючись об стінки. Самозаймисте паливо потрапляє в основну камеру, де вже повністю згоряє. Що стосується вихорокамерного процесу згоряння, то він, як і в першому випадку, починається в окремому відсіку, який є порожнистою сферою. Через канали з'єднання повітря потрапляє під час такту стиснення в камеру. Закручується у ній і утворює вихор. Внаслідок цього горюча суміш, впорана у відсік, добре перемішується з повітрям. Така будова камер згоряння має кілька недоліків. По-перше, витрачається більше палива, тому що відбуваються великі втрати через обсяг відсіків. По-друге, значні втрати при перетіканні в додаткову камеру з циліндра повітря, а також зворотний процес: переміщення пального в циліндр. Такий принцип роботи дизельного двигуна застосовується рідко, оскільки відбувається погіршення пускових характеристик агрегату.

Нерозділені камери згоряння

У двигуні з безпосереднім упорскуванням відсік згоряння має певну форму і є порожниною. Вбудовується така камера згоряння безпосередньо в дні

поршня. При цьому паливо впорскується відразу в циліндр. Незважаючи на простоту конструкції, є така система і недоліки. Дизельні моторитакого плану практично неможливо використовувати, якщо автомобіль має малий літраж. При наборі швидкості в такому транспортному засобіспостерігається підвищення рівня шуму, і навіть збільшується вібрація.

Нові розробки

Сьогодні частіше використовуються електронні системи, які контролюють кількість палива, що надійшло в камеру згоряння. Це дозволило зменшити рівень шуму, а також вібрацію агрегату під час роботи. Сьогодні ж розробляються нові дизельні двигуни, в конструкціях яких застосовується безпосереднє упорскування горючої суміші.

Відповідно до уявлень, що склалися, дизельні двигуни роблять багато шуму, неприємно пахнуть і не дають потрібної потужності. Вважається, що вони придатні лише для вантажних автомобілів, фургонів та таксі. Можливо, у 1980-х роках. все було так, проте з того часу ситуація докорінно змінилася. Дизельні двигуни та органи управління системами упорскування палива стали набагато досконалішими. У 1985р. у Великій Британії було продано майже 65 000 автомобілів з дизельними двигунами (приблизно 3,5% від загальної кількості проданих автомобілів). Для порівняння, 1985р. було продано всього 5380. (Дані, ймовірно, для ринку США).

Основні частини дизельного двигуна повинні бути міцнішими, ніж частини двигуна, що працює на бензині.

Запалювання.Для запалювання не потрібні іскри, тому що. суміш займається під дією компресії.

Запальні свічки.Нагрівають камеру згоряння при холодному старті.

Багато дизельних двигунів було створено на основі бензинових двигунів, проте їх основні деталі мають підвищену міцність і здатні витримувати. високий тиск.

Паливо попадає в двигун за рахунок нагнітального насоса з дозатором, який зазвичай прикріплений до боку блоку циліндрів. У системі не використовується електричне запалювання.

Основною перевагою дизельних двигунів перед бензиновими є зниження експлуатаційних витрат. Дизельні двигуни мають більшу ефективність за рахунок сильної компресії та низької вартості палива. Зрозуміло, ціни на дизель можуть змінюватись, тому автомобіль з дизельним двигуном обійдеться вам дорого, якщо ви живете в регіоні з високими цінами на дизельне паливо. Крім того, таким автомобілям рідше потрібне техобслуговування, проте заміна олії для них організується частіше, ніж для автомобілів, що працюють на бензині.

Підвищення потужності

Основним недоліком дизельних двигунів є їхня мала потужність порівняно з бензиновими двигунами рівного об'єму.

Цю проблему можна вирішити, просто збільшивши об'єм двигуна, проте це часто призводить до значного обтяження автомобіля.

Деякі виробники забезпечують свої двигуни турбонагнітачами, щоб підвищити їхню конкурентоспроможність. Наприклад, виробництвом турбодизелів займаються Rover, Mercedes, Audi та VW.

Як працюють дизельні двигуни

Впуск

При русі поршня вниз по циліндру відкривається впускний клапан, що впускає повітря.

Компресія

Коли поршень сягає нижньої основи циліндра, впускний клапан закривається. Поршень піднімається, стискаючи повітря.

Запалювання

Паливо впорскується в циліндр, коли поршень доходить до верхньої основи. При цьому паливо спалахує і знову наводить поршень у рух.

Випуск

По дорозі назад поршень відкриває клапан випуску, і відпрацьований газ виходить з циліндра.

Чотирьохтактні дизельний та бензиновий двигуни працюють по-різному, незважаючи на те, що до їх складу входять однакові компоненти. Основна відмінність полягає в способі запалювання палива та управління енергією, що отримується в результаті.

У двигуні, що працює на бензині, суміш повітря та палива запалюється від іскри. У дизельному двигуні паливо займається під дією стисненого повітря. У дизельних двигунах повітря стискається в середньому у співвідношенні 1/20, тоді для бензинових двигунів - це співвідношення в середньому дорівнює 1/9. Таке стискування сильно нагріває повітря до температури, достатньої для миттєвого займання палива, тому при використанні дизельного двигуна немає потреби в іскрах або інших способах запалювання.

Бензинові двигуни поглинають багато повітря за один такт поршня (конкретний об'єм залежить від ступеня відкриття отвору дроселя). Дизельні двигуни завжди поглинають той самий об'єм, який залежить від швидкості, при цьому повітропровід не оснащений дроселем. Його перекриває один впускний клапан, а у двигуні відсутня карбюратор та дисковий затвор.

Коли поршень досягає нижньої основи циліндра, впускний клапан відкривається. Під дією енергії від інших поршнів та імпульсу від махового колеса поршень відправляється до верхньої основи циліндра, стискаючи повітря приблизно в двадцять разів.

Як тільки поршень досягає верхньої основи, камеру згоряння впорскується ретельно відміряний обсяг дизельного палива. Нагріте при стисканні повітря миттєво спалахує паливо, яке розширюється при згорянні і знову відправляє поршень вниз, повертаючи колінчастий вал.

Коли поршень рухається вгору по циліндру на такті випуску, випускний клапан відкривається, дозволяючи відпрацьованим і газам, що розширилися, вийти в вихлопну трубу. Наприкінці такту випуску циліндр знову готовий до нової порції свіжого повітря.

Конструкція дизельного двигуна

Дизельний і бензиновий двигун складаються з однакових частин, які виконують ті самі функції. Тим не менш, частини дизельного двигуна мають підвищену міцність, т.к. вони мають витримувати велике навантаження.

Стінки блоку дизельного двигуна зазвичай набагато товщі за стінки блоку бензинового двигуна. Вони укріплені додатковими ґратами, які блокують імпульси. Крім того, блок дизельного двигуна ефективно поглинає шуми.

Поршні, шатуни, вали та кришки корпусу підшипників виготовляються із найміцніших матеріалів. Головка циліндра дизельного двигуна має особливий вигляд, пов'язаний з формою форсунок, а також формами камери згоряння та вихрекамери.

Упорскування

Для плавної та ефективної роботи будь-якого двигуна внутрішнього згорянняпотрібна правильна суміш повітря та палива. Для дизельних двигунів цю проблему особливо актуальна, т.к. повітря та паливо подаються у різний час, змішуючись усередині циліндрів.

Упорскування палива в двигун може бути прямим і непрямим. За традицією частіше використовується непряме упорскування, т.к. він дозволяє створювати вихрові потоки, які змішують паливо та стиснене повітря у камері згоряння.

Пряме впорскування

При прямому упорскуванні паливо опадає прямо в камеру згоряння, розташовану в головці поршня. Така форма камери не дозволяє змішувати повітря з паливом і підпалювати суміш без жорсткого стуку, характерного для дизельних двигунів.

У двигуні з непрямим упорскуванням зазвичай є невелика спіральна вихрекамера (форкамера). Перед попаданням в камеру згоряння паливо проходить через вихрекамеру, і в ньому утворюються вихрові потоки, що забезпечують краще змішування з повітрям.

Недоліком такого підходу є те, що вихрекамера стає частиною камери згоряння, а значить, вся конструкція набуває неправильної форми, викликає проблеми при згорянні та негативно впливає на ефективність роботи двигуна.

Непряме упорскування

При непрямому впорскуванні паливо потрапляє у невелику форкамеру, а звідти – у камеру згоряння. В результаті конструкція набуває неправильної форми.

Двигун з прямим упорскуванням не обладнаний вихорами, і паливо прямо потрапляє в камеру згоряння. При проектуванні камер згоряння в головці поршня інженери мають приділяти особливу увагуїх формі, щоб забезпечити достатню силу вихорів.

Запальні свічки

Щоб розігріти головку блоку циліндрів та блок циліндрів перед холодним стартом, у дизельних двигунах використовуються запальні свічки. Короткі та широкі свічки є складовоюелектросистеми автомобіля. При включенні живлення елементи у свічках швидко нагріваються.

Запальні свічки включаються при особливому повороті стовпчика рульового управління або за допомогою окремого перемикача. В останніх моделях свічки вимикаються автоматично, коли двигун розігрівається і розганяється до швидкості, що перевищує швидкість холостого ходу.

Управління швидкістю

На відміну від бензинових двигунів, у дизельних двигунах відсутня дросель, тому обсяг споживаного ними повітря залишається незмінним. Частота обертання двигуна визначається лише обсягами палива, що впорскується в камеру згоряння. Що більше палива, то більше енергії виділяється при згорянні.

Педаль газу підключена до датчика в система запалювання, а не до дроселя, як у автомобілях, що працюють на бензині.

Для зупинки дизельного двигуна, як і раніше, необхідно повернути ключ запалювання. У бензиновому двигуні при цьому зникає іскра, а в дизельному відключається соленоїд, що відповідає за подачу палива в насос. Після цього двигун витрачає паливо, що залишилося в ньому, і зупиняється. За фактом дизельні двигуни зупиняються швидше, ніж бензинові, тому що високий тиск сильно сповільнює хід.

Як заводиться дизельний двигун

Дизельні двигуни, подібно до бензинових, заводяться при включенні електромотора, що запускає цикл стиснення і займання. Тим не менш, при низькій температурі дизельні двигуни заводяться насилу, тому що стиснене повітря не розігрівається до температури, необхідної для займання палива.

Для вирішення цієї проблеми виробники виготовляють запальні свічки. Запальні свічки являють собою електроопалювачі, що живляться від батареї, які включаються за кілька секунд до запуску двигуна.

Дизельне паливо

Паливо, що використовується в дизельних двигунах, дуже відрізняється від бензину. Воно не проходить очищення, а тому являє собою важку важку рідину, яка випаровується досить повільно. Завдяки цим фізичним властивостям дизельне паливо іноді називають дизельною олієюабо мазутом. У сервісних центрахта на заправках автомобілі, що працюють на дизельне паливо, часто називають дервами (від diesel-engined road vehicles).

У холодну погодудизельне паливо швидко густіє або навіть замерзає. Крім того, в ньому міститься невелика кількістьводи, яка також може замерзнути. Усі види палива поглинають із атмосфери воду. Більше того, вона часто проникає в підземні резервуари. Допустиме вміст води у дизельному паливі - 0,00005-0,00006%, тобто. чверть склянки води на 40 літрів палива.

Лід або водяна пробка може заблокувати паливопроводи та форсунки, що унеможливлює роботу двигуна. Саме тому за холодної погоди можна побачити водіїв, які намагаються підігріти паливопровід за допомогою паяльника.

Як превентивний захід можна возити з собою додатковий бак, проте сучасні виробникивже додають до палива домішки, які дозволяють використовувати його при температурі вище -12-15°C.