Дизельные двигатели: устройство и принцип работы

Новейшие модели дизелей приближаются по уровню шума к своим бензиновым конкурентам при сохранении всех своих положительных качеств. Это и объясняет растущее распространение автомобилей, оснащенных дизельными двигателями.

Принцип работы дизельных двигателей

Может показаться, что в конструкции дизельные и бензиновые двигатели имеют много общего: цилиндры, поршни.
Из-за очень высокой степени сжатия детали клапана в дизеле значительно массивнее. Крупные детали обуславливают больший вес и общие размеры дизельного двигателя.

Главное отличие дизеля состоит в принципе воспламенения топливно-воздушной смеси и методе ее формирования. Двигатель, работающий на бензине, получает в камеру сгорания готовую смесь воздуха и топлива, где она и воспламеняется от свечи зажигания. В камеры дизельного двигателя поступают топливо и воздух по отдельности.

Первым в цилиндр подается воздух, там он сжимается, вследствие чего происходит его нагрев до 700—800 °C. После завершения сжатия топливо в камеру сгорания поступает под большим давлением — до 30 МПа. Попадая в область высокой температуры, оно воспламеняется.

Сгорание топлива носит взрывообразный характер, это и вызывает сильный шум во время работы. Положительной стороной такого способа сжигания топлива является возможность использования дешевого топлива и обедненной смеси. Это объясняет экономичность двигателя. По мнению экологов, дизельные двигатели использовать предпочтительнее: сжигание обедненных смесей существенно снижает выброс в атмосферу продуктов сгорания.

Слабые стороны дизельных двигателей вытекают из вышеперечисленных особенностей: довольно сильный шум и ощутимая вибрация во время работы, хотя эта проблема успешно решается на новых моделях. Еще существует трудность холодного запуска.

Различия дизельных двигателей

Типы дизелей различаются по способу устройства камеры сгорания. При непосредственном впрыске топливо поступает выше поршня, а сама камера устроена внутри него. Такой принцип задействован в двигателях с большим объемом и пониженными оборотами ведущего вала. Применение топливных насосов высокого давления, управляемых электроникой, и двух ступеней подачи топлива позволяет уменьшить шум и степень вибрации, повысить скорость вращения вала до 4500 оборотов в минуту.

Наибольшее распространение получили двигатели с раздельными камерами сгорания. Возгорание и образование топливной смеси осуществляется в дополнительной камере — вихревой. Она располагается в головке блока цилиндров. В процессе сжатия воздух поступает из основной камеры в вихревую через специальный канал, обеспечивающий закручивание потока.

Самовоспламенение смеси происходит в вихревой камере, потом передается в цилиндр. Скорость нарастания давления уменьшается, снижается шум, и повышаются обороты. Такими двигателями оборудовано большинство легковых автомобилей и внедорожников.

Топливная система и запуск дизельного двигателя

Топливо в дизеле проходит через фильтр, где очищается от излишков воды. Затем оно с помощью насоса высокого давления передается на форсунки, регулирующие дозы топлива, поступающие в камеру сгорания. Управление топливным насосом, а также форсунками осуществляется электронным регулятором. Нажимая на педаль акселератора, водитель меняет режимы его работы.

Холодный пуск облегчается использованием свечей накаливания, которые разогревают воздух в камере. По мере прогрева двигателя напряжение на свечи перестает подаваться и в дальнейшем воспламенение топлива происходит уже без их участия.