Будова дизельного двигуна

Ди́зельний двигу́н — двигун внутрішнього згоряння, у якому використовується легке нафтове пальне. Це поршневий двигун типу бензинового, але тільки повітря (а не пально-повітряна суміш) заходить у циліндр під час першого такту поршня. Поршень піднімається і стискає повітря до дуже високої температури. У цю мить насос вприскує пальне, і завдяки високій температурі повітря, воно загоряється. Поки пальне горить, поршень опускається вниз (робочий хід).

Двигун економічний, названий іменем свого винахідника, Рудольфа Дізеля. Цикл роботи ДВЗ складається з процесів: стискання, згоряння, розширення, випуску відпрацьованих газів. У теоретичних циклах приймається, що впуск пальної суміші відбувається миттєво, що відповідає точці початку стискання.

Будова дизельного двигуна

Через наведені вище нюанси конструкції в дизельному двигуні відсутні не тільки свічки, але і вся система запалювання, що значно спрощує конструкцію і підвищує надійність. На противагу цьому паливна система дизельного двигуна суттєво відрізняється від бензинового в сторону ускладнень. В основному через високий тиск в системі і підвищення вимог до точності подачі пального.

Для основні елементи паливної системи дизеля — це ПНВТ (паливний насос високого тиску) і форсунки. ПНВТ забезпечує подачу пального від паливного баку, через фільтр до форсунок. Форсунки вприскують пальне в камери згорання в потрібний час і в потрібній кількості. Алгоритм системи має наступний вигляд.

ПНВТ (2) забирає пальне з паливного баку (7) по трубопроводу (8) через паливний фільтр (1). Далі по трубопроводу (6) під високим тиском пальне подається до форсунок (5), які вприскують пальне в камери згорання. Частина пального, не використана під час вприскування, поступає назад в бак по трубопроводу (4). Схема трохи спрощена, але саме так в дизельному двигуні все і працює.

До речі, свічки в дизельному двигуні все таки є, але виконують вони зовсім інше функцію і називаються свічками розжарювання. Їх завдання — розігріти камеру згорання для полегшення холодного пуску, тобто це, по суті, просто елемент для нагрівання. Давайте розберемося в ще декількох системах і термінах, які часто зустрічаються в зв’язку з дизельним двигуном.

Системи дизельного двигуна

Основними напрямками вдосконалення дизельних двигунів є зниження витрати пального, токсичності відпрацьованих газів, рівня шуму, підвищення потужності двигуна, полегшення холодного запуску. Для реалізації цих вимог на сучасних дизельних двигунах застосовується цілий ряд систем: Common Rail, впускна і випускна системи, система рециркуляції відпрацьованих газів, турбонаддув, система передпускового підігріву.

Система Common Rail

Система Common rail (комон-рейл) – це система подачі пального в дизельних двигунах, яка була винайдена відносно недавно. Суть в тому, що ПНВТ подає пальне не на кожну форсунку безпосередньо, а в загальну рампу. Далі, сучасні електронні форсунки забирають пальне з рампи і впорскують безпосередньо в циліндри. Вся система керується електронікою і дозволяє здійснювати впорскування з максимальною точністю.

Завдяки цій, по суті, революційній технології дизельні двигуни отримали унікальні технічні характеристики, які рніше були їм недоступними. Ця система позбавила дизельні двигуни багатьох недоліків, властивим попереднім поколінням дизелів. Загалом, саме система Common rail наблизила дизельні двигуни за характеристиками до бензинових побратимів, а в дечому і взагалі дозволила їх обійти.

Випускна система дизельного двигуна

Випускна система сучасного дизельного двигуна орієнтована на зниження у відпрацьованих газах сажі, неспалених вуглеводнів і оксидів азоту. Для цього в системі встановлюється спеціальний сажний фільтр. Накопичена у фільтрі сажа видаляється шляхом регенерації.

Система рециркуляції відпрацьованих газів

Система рециркуляції відпрацьованих газів призначена для зниження вмісту у відпрацьованих газах оксиду азоту. Для цього частина газів повертається у впускний колектор. Підвищення ефективності роботи системи забезпечується завдяки примусовому охолодженню відпрацьованих газів у спеціального охолоджувачі, який вбудований в систему охолодження двигуна.

Впускна система дизельного двигуна

Впускна система сучасного дизельного двигуна може обладнуватися впускними заслінками. Застосування заслінок утворює два канали всмоктування, забезпечує завихрення повітряного потоку і покращення утворення суміші на всіх режимах. При запуску двигуна і роботі на низьких обертах заслінки закриті, при високій частоті обертання колінчастого валу і високому обертовому моменті — відкриті. Закриття заслінок приводить до зниження у відпрацьованих газуах оксиду вуглецю і неспалених вуглеводнів.

Турбонаддув дизеля

Турбонаддув — вид наддуву, при якому повітря в циліндри двигуна подається під тиском за рахунок використання енергії відпрацьованих газів. На даний момент турбонаддув є найефективнішою системою підвищення потужності двигуна без збільшення частоти обертання колінчастого валу і об’єму циліндрів. Окрім підвищення потужності турбонаддув забезпечує економію пального в розрахунку на одиницю потужності і зниження токсичності відпрацьованих газів за рахунок більш повного згорання пального.

Система турбонаддуву встановлюється не тільки на дизельний, а й на бензинових двигунах. Однак найефективнішим турбонаддува є саме на дизелях (за рахунок високого степеня стискання і відносно невисокої частоти обертання колінчастого валу.

Система передпускового підігрівання

Для забезпечення запуску дизельного двигуна в холодну пору застосовується система передпускового розігріву, яка представляє собою вище згадані електронно-керовані свічки розжарювання, встановлені у впускному колекторі. Крім цієї системи додатково на автомобіль може встановлюватися підігрівач дизельного пального.

Як працює дизельний двигун

Принцип роботи чотиритактного дизельного двигуна заснований на займанні робочої суміші (повітря+паливо) при дуже високому тиску. Відрізняється дизельний від бензинового, тим, що утворення суміші у нього відбувається безпосередньо в камері згорання, а не в карбюраторі (повітря може нагнітатися турбіною).

Такти роботи дизельного двигуна:

• Такт впускання, при якому відкривається впускний клапан і циліндр заповнюється повітрям. Клапан через деякий час закривається.
• Такт стискування. Поршень починає рухатися вгору і стискати повітря. Трохи не доходячи до верхньої мертвої точки поршня, в циліндр упорскує через форсунку паливо.
• Робочий такт. Вибух суміші, при цьому розширення газів примушує рухатися поршень вниз, зрештою повернути колінчастий вал і маховик, здійснюючи роботу.
• Такт випуску, при якому відкривається випускний клапан і усі відпрацьовані гази виштовхуються поршнем назовні.