Дизельный двигатель: устройство, принцип работы

Устройство и работа дизельного двигателя

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания. Принцип его работы основан на том, что топливо самовозгорается из-за того, что подается сжатый воздух. Его конструкция практически не отличается от бензинового силового агрегата. Единственное исключение — в дизельном двигателе нет системы зажигания — топливная смесь воспламеняется не от искры, а за счет высокого давления. Он сжимает воздух, за счет чего сильно нагревается и воспламеняет топливную смесь.

На протяжении многих десятилетий дизельные двигатели устанавливаются на спецтехнику и грузовые автомобили, а также на легковые автомобили. Если раньше у такого двигателя был ряд недостатков, то сегодня существуют специальные присадки и приспособления, «прогревающие» топливную смесь, благодаря чему автомобиль плавно заводится даже при -30.

На данный момент существует несколько видов дизельного топлива. Это может быть рапсовое масло, чистое или рафинированное масло, фрикционные вещества и т.д.

Особенности запуска

Система зажигания дизельного двигателя состоит из топливного насоса. Этот элемент топливной системы вместе с форсунками выталкивает топливо в камеру сгорания.

Такое конструктивное устройство дизельного автомобиля позволяет эффективно и экономично расходовать топливо.

Следует учитывать, что при низких температурах двигатель плохо заводится, поэтому можно использовать свечи накаливания. Их необходимо зажечь за несколько секунд до запуска двигателя.

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя основан на воспламенении за счет сжатия топлива. Войдите в камеру сгорания, где он начинает смешиваться с горячим воздухом. Работа самого двигателя зависит от количества воздуха и других характеристик.

Топливные группы питаются раздельно: сначала подается воздух, который при сжатии нагревается до 700-900 градусов. В дальнейшем топливо подается под высоким давлением до 30 (МПа). Все это смешивается и воспламеняется, и двигатель запускается.

Во время воспламенения топливовоздушной массы может происходить усиление шума и сильные вибрации. Но особого дискомфорта они не создают.

Дитя прогресса

Не так давно дизели были «грязными» для окружающей среды и слабоватыми, но с некоторых пор агрегаты этого типа кардинально изменились, и некоторые представители племени достойны спорткаров. К ним относятся 3,0-литровый рядный шестицилиндровый двигатель BMW с четырьмя турбонагнетателями.

Кстати, конструкция этого двигателя наглядно демонстрирует прогресс агрегатов, работающих на «тяжелом топливе». Этот технологический шедевр оснащен двумя низкоинерционными турбокомпрессорами для низкого давления и еще двумя для высокого давления, один из которых работает со скоростью выше 2500 об / мин. Пьезоэлектрические форсунки впрыскивают топливо под давлением 2500 бар. Мощность 400 л.с и 760 Нм. Что интересно, 450 Нм доступны уже при 1000 об / мин! Это современные дизельные двигатели.

Порядок работы дизельного двигателя

Дизельный двигатель внутреннего сгорания может иметь 2 или 4 режима работы:

• впускной или всасывающий. На этом этапе воздух поступает в цилиндр через открытый впускной клапан;
• сжатие. Под действием поршня поступающий в цилиндр воздух сжимается в несколько раз и его температура повышается до 800-00 градусов;
• рабочий ход. Газы, образующиеся при сгорании, перемещают плунжер вниз;
• выпуск или рабочий цикл. Коленчатый вал поворачивается на 540-720 градусов от исходного положения, цилиндр опускается и выхлопные газы идут вниз.

Многие современные легковые и грузовые автомобили оснащены четырехтактным двигателем.

Тип дизельных ДВС

Есть три основных типа дизельных двигателей:

• с разделенной камерой сгорания. В нем топливо подается в дополнительную камеру. Воздух попадает в вихревую камеру, сжимается, что улучшает процесс воспламенения топлива;
• с неразделенной камерой сгорания. Этот двигатель отличается экономичностью, но при этом имеет высокий уровень шума, что может доставлять некоторые неудобства водителю и пассажирам;
• форкамерный мотор. Этот двигатель внутреннего сгорания оборудован вставной форкамерой. Он соединяется с цилиндром через тонкие клапаны. Скорость движения газа при сгорании топливного элемента зависит от формы и размера каналов. Этот тип двигателя отличается низким уровнем шума и токсичности, что позволяет увеличить срок его службы.

Последний вариант — самый популярный. Во время движения он не создает лишних шумов, поэтому вас ничего не отвлекает.

Дополнительные компоненты двигателя

Есть и другие нюансы в постройке дизельного двигателя. Например, турбина. Многие двигатели имеют турбонаддув для увеличения мощности. У обычных аспираторов такого устройства нет.

Давайте разберемся, что такое турбо и из чего он состоит.

Принцип работы турбины

Большое количество воздуха подается в цилиндры за счет наддува. Подача топлива также увеличивается во время рабочего цикла. Все это позволяет увеличить мощность двигателя.

Поскольку давление насоса в дизельном двигателе выше и постояннее, это помогает избежать турбо-толчков, которые часто встречаются в бензиновом двигателе. Этим часто недовольны даже владельцы бензиновых двигателей с турбонаддувом.

Принцип работы турбины следующий:

1. Выхлопные газы проходят через компрессор.
2. Они постепенно поворачивают турбинное колесо.
3. Затем вращение турбинного колеса передается компрессору. Это потому, что они оба установлены на одном дереве.
4. Турбокомпрессор сжимает воздух во время вращения. Затем последний попадает в интеркулер.
5. Здесь начинает остывать. Затем он снова поступает в цилиндры силового агрегата.

Так работает турбинное устройство. Дизельный двигатель запускается также при отрицательных температурах окружающей среды. Свечи накаливания нагревают воздушную смесь до 900 градусов. Поэтому холодные воздушные массы могут попадать в цилиндры через турбины.

Турбонаддув он же турбонагнетатель состоит из

Дизельные двигатели с турбонаддувом состоят из следующих компонентов:

• шноркель;
• компрессор;
• регулирующий клапан выхлопных газов;
• дроссель;
• фильтрующее устройство;
• интеркулер для охлаждения воздушных масс;
• датчики давления;
• впускной коллектор;
• соединительные трубы.

В свою очередь турбина включает в себя следующие элементы:

• подшипники, создающие их вращение;
• крышка турбины;
• крышка на компрессор;
• стальная сетка.

Есть несколько типов турбокомпрессоров и их характеристики. Например, в турбине с изменяемой геометрией модифицированная секция впускного клапана регулирует поток выхлопных газов. Два компрессора устанавливаются последовательно, так что одно из устройств отвечает за каждый рабочий режим, а не два за все или один за все рабочие режимы.

Если компрессоры в двигателе установить параллельно, турбо-задержки становятся едва заметными. Установленные вместе механический и автоматический турбонагнетатели помогают увеличить мощность. Например, первый включается на низких оборотах, второй — на высоких.

Цикл работы турбонаддува

Теперь вы знаете, что такое турбокомпрессор и как он работает. Посмотрим, каков его цикл.

1. Турбокомпрессор создает разрежение. Воздушные массы втягиваются в турбокомпрессор.
2. Затем включаются роторы.
3. Интеркулер охлаждает воздушные массы.
4. Впускной коллектор пропускает через него холодный воздух. Но прежде чем попасть в него, воздушные массы очищаются через устройства для фильтрации воздуха.
5. Когда всасывается достаточно воздуха, клапан закрывается.
6. Уже вытесненные массы воздуха проходят в турбину блока двигателя внутреннего сгорания и давят на ротор.
7. Скорость вращения самой турбины и ее вала увеличивается до 1500 оборотов в секунду.

Следовательно, из-за всех этих действий образуется давление, увеличивающее мощность дизельного двигателя.

Интеркулер и форсунка

Интеркулер для дизельного двигателя создан для того, чтобы детали двигателя не подвергались ежедневному ремонту. При воздействии высоких температур детали двигателя быстро изнашиваются. Чтобы этого не происходило, были созданы интеркулеры.

Топливо, подаваемое через форсунки, распределяется правильно и в нужном количестве. Следовательно, при правильном расположении угла подачи детонация не происходит.

Система работы дизельного двигателя

Главный компонент любого двигателя — его топливная система. Его основная задача — своевременная подача топлива. Кроме того, в нем должно быть определенное давление и температура. Если эти два правила не соблюдаются, машина просто не заводится.

Основные элементы дизельного двигателя следующие:

• бензонасос;
• фильтр;
• насадки.

Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих элементов.

Топливный насос

он отвечает за подачу топлива к форсункам. Современные двигатели комплектуются двумя типами топливных насосов: рядным и распределительным.

Топливный фильтр

Фильтр — один из важнейших элементов любого двигателя. Очищает топливную смесь от мусора, различных частиц и лишнего воздуха, которые могут попасть в систему. Фильтр подбирается в зависимости от модели автомобиля.

Форсунки

Форсунки также играют важную роль в топливной системе. Они отвечают за своевременную подачу топлива, поэтому от их надежности зависит работоспособность и срок службы самого двигателя.

В дизельных двигателях внутреннего сгорания используются форсунки 2-х типов:

• с дистрибьютором;
• с диспенсером шрифтов.

Распределитель форсунок определяет интенсивность и форму пламени и отвечает за своевременность и интенсивность воспламенения.

Интеркуллер

было замечено, что если для образования смеси используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к рождению промежуточного охладителя — дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность.

После всасывания воздух проходит через радиатор и после охлаждения попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой вы можете подробно ознакомиться с работой интеркулера.

Турбину современного автомобиля нужно правильно обслуживать. Механизм чрезвычайно чувствителен к качеству моторного масла и перегреву. Поэтому рекомендуется менять смазку не реже, чем через 5-7 тысяч километров.

Также после остановки автомобиля двигатель внутреннего сгорания необходимо оставить работающим на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (она перегревается при резком прекращении циркуляции масла). К сожалению, даже при правильной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

Примечание. Лучшее решение проблемы перегрева турбины на дизельных двигателях — установка турботаймера. Устройство оставляет двигатель работать на время, необходимое после выключения зажигания. По истечении необходимого срока электроника сама отключает блок питания.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом для большегрузных автомобилей, которым требуется хорошее сцепление с грунтом. Современные дизельные двигатели с одинаковым успехом работают в легковых автомобилях, главное требование к которым — время разгона и разгона.

Сложное обслуживание дизеля компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

Что такое Common Rail

Common Rail — это современная система впрыска топлива, разработанная Bosch и использующая принцип подачи дизельного топлива к форсункам из топливной рампы, которая представляет собой аккумулятор высокого давления. Common Rail позволяет сделать агрегат тише, экономичнее и экологичнее. Еще одним преимуществом использования Common Rail является широкий диапазон возможностей регулировки давления топлива и времени его впрыска, поскольку эти процессы являются отдельными.

Система включает топливный насос высокого давления (топливный насос высокого давления), пьезо-форсунки, топливную рампу, регулятор давления топлива и клапан дозирования топлива. Интересно, что на заре своей эволюции дизельные агрегаты имели гораздо более простое заправочное оборудование с механическими форсунками и несравнимо более низкое давление дизельного топлива, чем современные системы.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Как и любой другой тип силового агрегата, дизельный двигатель имеет положительные и отрицательные характеристики. К «плюсам» современного дизельного двигателя можно отнести:

• рентабельность;
• хорошая тяга в широком диапазоне оборотов;
• больший ресурс, чем у бензинового аналога;
• меньше вредных выбросов.

Дизель не лишен недостатков:

• двигатели, не оборудованные свечами накаливания, плохо заводятся в мороз;
• дизель дороже и сложнее в обслуживании;
• высокие требования к качеству и своевременности оказания услуги;
• высокие требования к качеству расходных материалов;
• больше шума, чем у бензиновых двигателей.

Типы камер сгорания

В зависимости от их геометрии различают следующие типы камер сгорания.

Разделенный. В этом случае первичный впрыск топлива осуществляется в отдельной полости, расположенной в головке блока. Эта технология позволяет снизить нагрузку на поршневой узел, а также значительно снизить шум двигателя.

В этом случае процесс формирования смеси может быть:

• Форкамера (форкамера). Топливо под давлением поступает в форкамеру, соединенную с цилиндром несколькими каналами, где оно ударяется о его стенки, а затем смешивается с воздухом. После зажигания смесь переносится в основную камеру, где полностью сгорает. Разница давлений между цилиндром и форкамерой, необходимая для максимально быстрого оттока газов по каналам, возникает во время хода поршня для сжатия и расширения.
• Вихревая камера. Также в этом случае первичное зажигание смеси происходит в отдельной камере сферической формы. В момент такта сжатия поршня порция воздуха попадает в него через соединительный канал и интенсивно закручивается, образуя вихревой поток, благодаря чему он хорошо смешивается с подаваемым в данный момент топливом.

Типичные недостатки агрегатов с разнесенными камерами сгорания — сложный запуск и повышенный расход топлива из-за потерь при прохождении части воздуха в дополнительную камеру и обратном ходе воспламеняющейся смеси в цилиндре.

Не поделился. В этом случае топливо подается в цилиндр под давлением, а камера представляет собой выделенную полость в нижней части поршня. В связи с тем, что для таких агрегатов характерно повышение уровня шума и вибраций при работе, особенно при разгоне, до недавнего времени нераздельные агрегаты применялись на тихоходных и крупнотоннажных двигателях, предназначенных для коммерческого транспорта. Появление электронных систем впрыска позволило оптимизировать сгорание смеси в таких двигателях и значительно снизить уровень шума от их работы, что в свою очередь сделало неразборные конструкции наиболее перспективным технологическим решением при проектировании двигателей новых типов.

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Поршневой двигатель внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания) является тепловым двигателем и работает по принципу сжигания смеси топлива и воздуха в камере сгорания. Основная задача такого устройства — преобразовать энергию сгорания топливного заряда в полезную механическую работу.

Не смотря на общий принцип действия, сейчас существует огромное количество юнитов, существенно отличающихся друг от друга за счет ряда личных конструктивных особенностей. В этой статье мы расскажем о том, что такое двигатели внутреннего сгорания и каковы их основные характеристики и отличия.

Типы движков внутреннего сгорания

Начнем с того, что двигатель внутреннего сгорания может быть двухтактным и четырехтактным. Что касается двигателей автомобиля, то представленные агрегаты четырехтактные. Мотоциклы бывают:

• аспирация воздушно-топливной или воздушной консистенции (в зависимости от типа ДВС);
• сжатие консистенции топлива и воздуха;
• сгорание топливного заряда и рабочий ход;
• выхлоп из камеры сгорания;

На этом принципе работают как бензиновые, так и дизельные поршневые двигатели, которые нашли широкое применение в автомобилях и другом оборудовании. Также стоит упомянуть газовые агрегаты, в которых газовое топливо сжигается аналогично дизелю или бензину.

Бензиновые силовые агрегаты

Что касается поршневых бензиновых двигателей, то в таких двигателях есть система зажигания для воспламенения рабочей консистенции от искры. Топливные системы в таких агрегатах могут быть карбюраторными или инжекторными (инжекторными).

В карбюраторных ДВС создание рабочей консистенции происходит в карбюраторе, затем смесь бензина и воздуха подается во впускной коллектор. Сейчас такие системы считаются устаревшими, потому что они не могут обеспечить двигателю правильную экологичность и эффективность.

Инжекторные ДВС по типу конструкции топливной системы представляют собой системы с моновпрыском (однократный впрыск) или с распределенным впрыском.

В первом случае схема подразумевает наличие только одной форсунки, которая впрыскивает топливо во впускной коллектор.

Решения с многоточечным впрыском имеют отдельную форсунку для каждого цилиндра, установленную рядом с впускными клапанами.

Такая топливная система, особенно распределенный впрыск, позволяет увеличить мощность двигателя, одновременно достигая топливной эффективности и снижая токсичность выхлопных газов. Это стало возможным благодаря точной дозе топлива, подаваемой под управлением ECM (системы управления электродвигателем).

Неизбежное развитие топливных систем привело к появлению двигателей с непосредственным впрыском (специф.

Их главное отличие от предшественников будет заключаться в том, что воздух и топливо подаются в камеру сгорания раздельно.

Другими словами, форсунка не устанавливается над впускными клапанами, а устанавливается непосредственно в цилиндр.

Подобное решение позволяет подавать топливо напрямую, при этом сама подача разбита на несколько этапов (пост-впрыск).

В результате может быть достигнуто очень эффективное и реальное сгорание топливного заряда, двигатель имеет возможность работать с плохой согласованностью (например, двигатели семейства GDI), снижается расход топлива, уменьшается разряд токсичности газа и т.д.

Дизельные моторы

Дизель работает на дизельном топливе, также он существенно отличается от бензинового. Основное отличие — отсутствие системы искрового зажигания. Воспламенение топливовоздушной смеси в дизельном двигателе происходит за счет сжатия.

Проще говоря, сначала в цилиндрах сжимается воздух, который очень горячий. В крайний момент дизельное топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания, после чего нагретая и сильно сжатая смесь воспламеняется без посторонней помощи.

Если объединить дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания, дизель выделяется своей максимальной экономичностью, максимальной эффективностью и максимальным крутящим моментом, доступным на низких оборотах.

Учитывая, что дизельные двигатели развивают большую тягу при более низких оборотах коленчатого вала, на практике такой двигатель не нужно сначала «крутить», также можно рассчитывать на безопасный подбор снизу».

Но в списке недостатков таких агрегатов можно выделить чувствительную систему питания, а также более тяжелый вес и меньшие обороты на максимальных оборотах. Дело в том, что дизельный двигатель изначально «тихоходный» и имеет самую низкую частоту вращения коленчатого вала по сравнению с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания.

Дизельные двигатели также отличаются большей массой, поскольку характеристики воспламенения от сжатия предполагают самые сильные перегрузки на всех элементах такого агрегата.

Другими словами, части дизельного двигателя самые сильные и тяжелые.

Кроме того, дизельные двигатели являются наиболее резонансными, что оправдано воспламенением и сгоранием дизельного топлива.

Роторный движок

Двигатель Ванкеля (роторно-поршневой двигатель) — принципиально иная силовая установка.

В таком двигателе внутреннего сгорания обычные поршни, попеременно перемещающиеся в цилиндре, просто отсутствуют.

Основным элементом роторного двигателя является ротор.

Указанный ротор вращается по заданной линии движения. Роторные двигатели внутреннего сгорания работают на бензине, поскольку такая система не может обеспечить максимальную степень сжатия рабочей консистенции.

Плюсы — компактность, огромная мощность при незначительном объеме работы и возможность быстро разогнаться до высоких оборотов. В результате автомобили с таким двигателем внутреннего сгорания обладают выдающимися характеристиками разгона.

Если говорить о недостатках, стоит выделить значительно уменьшенный ресурс, сопоставимый с поршневыми агрегатами, а также более высокий расход топлива.

Кроме того, роторный двигатель отличается завышенной токсичностью, то есть не совсем соответствует современным экологическим нормам.

Гибридный движок

Гибридный агрегат представляет собой комбинацию бензинового или дизельного поршневого двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Также в конструкции присутствует тяговая аккумуляторная батарея, питающая электродвигатель.

Гибрид работает по принципу максимальной экономии топлива, то есть ДВС активируется только в определенных режимах.

При измеренном ходе колесо вращает электродвигатель, и двигатель внутреннего сгорания подключается, когда батарея разряжена, требуется интенсивное ускорение транспортного средства, достаточно высокие перегрузки и т.д.

Кроме того, во время работы гибридной системы интенсивно используется схема рекуперации энергии. Например, при торможении двигатель запускает генератор, подзаряжающий тяговую батарею.

Такое сочетание 2-х типов силовых установок позволяет добиться улучшения динамики разгона (особенно когда задействованы сразу ДВС и электродвигатель), наблюдается значительная экономия топлива и небольшой выброс токсичных выхлопных газов.

Сборка и технические свойства ДВС

Также стоит добавить, что существует бесчисленное множество разновидностей двигателей внутреннего сгорания, которые отличаются друг от друга расположением цилиндров.

Дело в том, что пространство в моторном отсеке ограничено, при этом на различных автомобилях возникает необходимость разместить в таком пространстве агрегат с тем или иным количеством цилиндров.

Обычно, исходя из компоновки на большинстве машин, часто можно встретить:

• рядный двигатель;
• V-образный мотор;
• оппозитный двигатель;

Рядный двигатель означает, что все его цилиндры находятся в одной плоскости.

Рядные «четверки» (4-цилиндровые двигатели) являются наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания.

Рядные «шестерки» тоже очень популярны, менее вибрируют, имеют приемлемую мощность, но гаснет такой двигатель довольно долго.

Другой вариант — двигатель V. Цилиндры такого двигателя расположены в 2-х плоскостях, аналогично букве «V».

Аналогичный двигатель внутреннего сгорания имеет 6 или 8 цилиндров (V6 или V8), при этом длина двигателя сопоставима с длиной рядного двигателя меньше, хотя ширина естественно увеличивается.

Добавим еще, что угол между плоскостями принято называть углом развала.

Кроме того, особого внимания заслуживает оппозитный двигатель. Подкупает то, что такая сборка включает угол развала 180 градусов.

На практике цилиндры и поршни обращены друг к другу, а сам агрегат называют «боксером».

Такое расположение позволило уменьшить рост боксера, снизить уровень вибрации, улучшить распределение веса и так далее

Добавим, что есть двигатели так называемого типа VR. Их индивидуальность — небольшой угол развала, позволяющий уменьшить габариты ДВС в длину и ширину.

Также заслуживают внимания массивные W.

Назначенные силовые агрегаты являются многоцилиндровыми (например, W12). Что касается компоновки, система может включать одновременно три ряда цилиндров, которые расположены под огромным углом развала цилиндров.

Также рекомендуем прочитать статью о том, что такое противоположный движок. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции, а также об основных достоинствах и недостатках двигателей этого типа.

Другой вариант — разместить такие же 3 ряда цилиндров, при этом угол развала очень мал (как и в случае компоновки ВР).

Обычно экстремальная версия прижилась на огромных легковых автомобилях премиум-класса, спорткарах и приличных джипах.

Дело в том, что даже с таким количеством цилиндров двигатель все равно отличается компактностью.

Главные технические характеристики ДВС

Двигатели внутреннего сгорания также обладают рядом конструктивно установленных особенностей и характеристик. Проще говоря, мы говорим о рабочем объеме, степени сжатия, мощности и крутящем моменте и так далее

Больше энтузиазма для среднего буржуа, конечно, сила и сиюминутная черта. Крутящий момент, создаваемый на коленчатом валу, практически указывает на то, сколько тяги будет передано на колеса.

Конечно, чем больше крутящий момент, тем больше тяга.

Другими словами, от этого показателя зависит динамика разгона.

Что касается мощности двигателя, то это величина, которая показывает проделанную работу в единицу времени.

Увеличение крутящего момента и мощности можно осуществить двумя способами:

• большие рабочие габариты;
• сжигать больше топливовоздушной смеси;

Проще говоря, в первом случае это физическое увеличение камеры сгорания и размера цилиндров. Во втором случае в цилиндры подается воздух под давлением, чтобы сжечь больше топлива.

Обычно массивные двигатели с огромным объемом являются атмосферными, другими словами, они «засасывают» внешний воздух в цилиндры без посторонней помощи из-за вакуума, возникающего в результате движения поршней.

Массивные агрегаты с наименьшим объемом оборудуются механическими компрессорами или турбокомпрессорами.

В таких двигателях внутреннего сгорания воздух нагнетается, другими словами, он попадает в камеру сгорания под давлением.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

Принцип работы турбины на дизельном двигателе практически не отличается от такового на бензиновом. Суть в том, чтобы накачать дополнительный воздух в цилиндры, что, естественно, увеличивает количество поступающего топлива. За счет этого отмечается серьезное увеличение мощности двигателя.

Турбинное устройство дизельного двигателя также существенно не отличается от своего бензинового аналога. Устройство состоит из двух жестко связанных между собой крыльчаток и корпуса, напоминающего улитку. На корпусе турбокомпрессора имеется 2 входа и 2 выхода. Одна часть механизма интегрирована в выпускной коллектор, вторая — во впускной.

Схема работы проста: выходящие из работающего двигателя газы совершают первый оборот крыльчатки, а вторая — второй. Вторая крыльчатка, установленная во впускном коллекторе, нагнетает атмосферный воздух в цилиндры. Увеличение подачи воздуха приводит к увеличению подачи топлива и увеличению мощности. Это позволяет двигателю быстрее увеличивать обороты даже на низких оборотах.

Конструкция

Принцип работы дизельного двигателя заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма в механическую работу.

Способ приготовления и воспламенения топливной смеси — вот что отличает дизельный двигатель от бензинового. В камерах сгорания бензиновых двигателей воспламенение приготовленной топливовоздушной смеси осуществляется искрой свечи зажигания.

Особенностью дизельного двигателя является то, что смесь образуется непосредственно в камере сгорания. Рабочий ход осуществляется за счет впрыска отмеренной порции топлива под огромным давлением. В конце такта сжатия реакция нагретого воздуха с дизельным топливом воспламеняет рабочую смесь.

Двухтактный дизельный двигатель имеет более узкую область применения. Использование одноцилиндровых и многоцилиндровых дизельных двигателей этого типа имеет ряд конструктивных недостатков:

• неэффективное удаление воздуха из цилиндра;
• повышенный расход масла при активном использовании;
• наличие поршневых колец при высоких температурах и др.

Двухтактный дизельный двигатель с оппозитными поршнями имеет высокую начальную стоимость и очень сложен в обслуживании. Установка данного агрегата рекомендуется только на морских судах. В таких условиях двухтактный дизельный двигатель из-за его малых размеров, меньшего веса и большей мощности при тех же оборотах и ​​рабочем объеме более предпочтителен.

Одноцилиндровый агрегат внутреннего сгорания широко применяется в быту в качестве электрогенератора, двигателя мотоблока и самоходного шасси.

Этот тип выработки электроэнергии накладывает определенные условия на конструкцию дизельного двигателя. Для нормальной работы бензинового двигателя не требуется бензонасос, свечи зажигания, катушка зажигания, высоковольтные кабели и другие жизненно важные компоненты.

Для впрыска и подачи дизельного топлива используются топливный насос высокого давления и форсунки. Для облегчения холодного пуска в современных двигателях используются свечи накаливания, которые предварительно нагревают воздух в камере сгорания. У многих автомобилей есть вспомогательный насос в баке. Работа топливного насоса низкого давления заключается в перекачивании топлива из бака в топливную аппаратуру.

Симптомы и причины неисправностей

• Плохой холодный запуск дизеля и после длительного простоя — означает неисправность свечей накаливания, воздух в системе, обратный клапан сбрасывает давление топлива, плохую компрессию, разряженный аккумулятор;
• повышенный шум, повышенный расход и черный дым из выхлопной трубы — означает засорение или износ форсунок и форсунок, неправильные углы опережения впрыска, грязный фильтр очистки воздуха;
• потеря мощности дизельного двигателя — означает отсутствие компрессии, отказ турбины, засорение топливного и воздушного фильтров, неправильное время впрыска, грязный клапан системы рециркуляции ОГ;
• серый или белый дым из выхлопа, повышенный расход масла — означает трещину в ГБЦ или перфорированную прокладку ГБЦ (в масле уходит охлаждающая жидкость и эмульсия), неисправность турбокомпрессора.

История создания дизельного двигателя

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания постоянно модернизируются. Дизайнеры стремятся улучшить эксплуатационные характеристики. Даже с новым прямым впрыском бензиновый двигатель внутреннего сгорания обеспечивает КПД 30%, а дизельный двигатель внутреннего сгорания без турбонаддува обеспечивает КПД 40%, а с турбонагнетателем — около 50%.

Поэтому дизельные двигатели становятся все более популярными в Европе и в мире в целом. Бензин дорожает чаще, чем дизельное топливо. Все больше людей перед покупкой машины оценивают расход этой машины. Главный существенный недостаток дизельных двигателей — их большие размеры и большой вес. Поэтому их устанавливали только на грузовики.

Производство и обслуживание дизельного двигателя сложнее, потому что конструкция должна быть такой, чтобы все детали были изготовлены с высокой точностью.

История создания

Дизельный двигатель, также известный как дизель, представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива, распыляемого сжатым и горячим воздухом. До конца 20 века этот тип двигателя внутреннего сгорания устанавливался на кораблях, тепловозах, автобусах, грузовиках, тракторах. С конца 20 века после успешных испытаний его стали массово устанавливать на легковые автомобили.

Согласно информации Википедии, в 1824 году Сади Карно изобрел и сформулировал идею цикла Карно, суть которого заключалась в способности довести топливо до температуры самовоспламенения путем сильного сжатия.

66 лет спустя Рудольф Дизель в 1890 году предложил претворить эту идею в жизнь. 23 февраля 1892 года он получил патент (разрешение) на свой двигатель, а в следующем году опубликовал брошюру о своем агрегате. Он запатентовал несколько вариантов.

Успешное испытание дизеля оказалось возможным только 28 января 1987 г. (до этого попытки были безуспешными). Позже Р. Дизель начал продавать лицензии на свое изобретение.

Хотя эффективность и простота использования нового двигателя были высокими по сравнению с паровыми агрегатами, новые дизельные агрегаты были большими и тяжелыми (они были больше и тяжелее паровых машин того времени).

Первоначальная идея заключалась в том, что в качестве топлива использовалась угольная пыль. Но после тестирования этого вида топлива было обнаружено, что угольная пыль очень быстро расходует детали двигателя из-за ее абразивных свойств и золы, получаемой в результате сжигания этой пыли.

Кроме того, в качестве топлива использовались растительное масло и светлые нефтепродукты. Именно на этих видах топлива был успешно испытан дизельный двигатель внутреннего сгорания.

В 1896 году инженер Экрой Стюард построил рабочий двигатель: полудизель. В этой версии конструкции ДВС было решено, что воздух втягивается в цилиндр, после чего он сжимается поршнем и впрыскивается в конце такта сжатия в емкость, где распыляется топливо. Для запуска такого двигателя емкость снаружи нагревалась лампой, а после запуска двигатель работал самостоятельно. Экрой Стюард экспериментировал со сжатием топлива и воздуха в цилиндре. Он хотел избавиться от свечей.

Основное отличие бензиновых двигателей от дизельных двигателей заключается в топливной системе.

В изобретениях россияне не отставали. Несмотря на успех создания Дизелем двигателя внутреннего сгорания, в 1989 году в Санкт-Петербурге на Путиловском заводе инженер Густав Тринклер изобрел и создал первый бескомпрессорный масляный двигатель высокого давления, то есть двигатель с предустановленным двигателем камера 30% от общего объема камеры сгорания). Этот двигатель получил название «Тринклер Мотор».

После сравнения немецкой версии дизельного двигателя и российского двигателя Trinkler, русская версия оказалась более эффективной. В двигателе Тринклера для перекачки и распыления топлива использовалась гидросистема — это позволило отказаться от установки дополнительного воздушного компрессора и позволило увеличить обороты двигателя. В российской версии воздушный компрессор в конструкции двигателя не устанавливался. Тепло подавалось медленнее и дольше, чем у немецкого дизельного двигателя Рудольфа. Двигатель Тринклера был проще и эффективнее. Но те, у кого были лицензии на дизельные двигатели Рудольфа и Нобели, вставили палку в колеса, чтобы остановить распространение конкурентоспособного моторизованного варианта. В 1902 году работы по созданию двигателя Тринклера были остановлены.

В 1989 году Эммануэль Нобель получил лицензию на двигатель Rudolf Diesel. Двигатель был переработан, и теперь он может работать на масле вместо керосина. В 1899 году механический завод Людвига Нобеля, расположенный в Санкт-Петербурге, начал серийное производство таких двигателей. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже дизель ICE получил ГРАН-ПРИ. Перед Парижской универсальной выставкой появилась новость о том, что завод Nobel в Санкт-Петербурге производит ДВС, работающие на сырой нефти. Такой двигатель внутреннего сгорания в Европе стали называть «русским дизелем». Российский инженер по имени Аршаулов первым разработал и внедрил в систему топливный насос высокого давления (ТНВД). Топливный насос высокого давления приводился в движение сжатым воздухом от поршня. ТНВД работал с инжектором без компрессора.

В 1920-х годах Роберт Бош разработал встроенный впрыскивающий насос. Это устройство используется до сих пор. Bosch также улучшил инжектор без компрессора.

Начиная с 50-60-х годов 20 века дизельные двигатели успешно устанавливаются на грузовые автомобили и фургоны.

С 1970-х годов из-за роста цен на бензин производители автомобилей начали обращать внимание на дизельные двигатели.

В наше время практически у каждой марки автомобилей есть модификация с дизельным агрегатом под капотом.

Управление скоростью

В отличие от бензиновых двигателей, дизельные двигатели не имеют дроссельной заслонки, поэтому количество потребляемого ими воздуха остается неизменным. Частота вращения двигателя определяется только количеством топлива, впрыснутого в камеру сгорания. Чем больше топлива, тем больше энергии выделяется при сгорании.

Педаль акселератора связана с датчиком в системе зажигания, а не с акселератором, как в бензиновых автомобилях.

Вам все равно придется повернуть ключ зажигания, чтобы выключить дизельный двигатель. В бензиновом двигателе искра пропадает, а в дизельном — отключается соленоид, отвечающий за подачу топлива к насосу. Затем двигатель потребляет оставшееся топливо и останавливается. Фактически, дизельные двигатели глохнут быстрее, чем бензиновые, потому что высокое давление сильно замедляется.