Принцип работы дизеля: особенности, преимущества и недостатки
Дизельные автомобили на наших дорогах – отнюдь не редкость. В странах Западной Европы их и вовсе большинство. Дизельные ДВС имеют ряд преимуществ перед бензиновыми. Но в то же время есть некоторые недостатки. Что собой представляет данный мотор, каковы устройство дизеля и принцип работы? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.
Общее устройство
Данный двигатель имеет такое же устройство, как и бензиновый. Так, здесь присутствует:
- Блок цилиндров.
- Головка.
- Кривошипно-шатунный механизм.
Главным отличием дизеля от бензина является топливная система. Если на последнем подача горючего осуществляется благодаря механическому или погружному насосу, то в дизеле применен ТНВД. Имеются также форсунки, а свечи зажигания отсутствуют.
Нужно также сказать, что нагрузка на рабочие элементы дизельного ДВС выше. Поэтому все его комплектующие являются усиленными.
Обратите внимание, что современные дизельные моторы могут укомплектовываться свечами накаливания. Некоторые путают их со свечами зажигания, но это совсем разные вещи. В дизельных автомобилях они применяются для нагрева холодного воздуха в цилиндрах. Так, осуществляется более легкий запуск ДВС в зимнее время.
Сама система впрыска на современных дизелях является прямой. На старых моторах воспламенение происходило в специальной предкамере. Последняя являет собой небольшую полость над основной камерой сгорания с несколькими отверстиями, через которые попадает кислород.
Особенности
Среди особенностей данного силового агрегата стоит отметить степень сжатия. Они в два раза выше, нежели у бензинового мотора. Ввиду этого дизель имеет особую конструкцию поршней. Днище их определяется типом камеры сгорания. Само днище поршня находится выше относительно верхней плоскости блока цилиндров в ВМТ.
Еще один момент – это способ зажигания. Как мы уже сказали ранее, здесь нет привычных свечей. Но как же воспламеняется топливо? Рабочая смесь зажигается от высокой температуры в камере, которая достигается после сжатия поршнем воздуха.
Принцип работы ТНВД дизеля
Насос высокого давления принимает топливо, которое нагнетается подкачивающим насосом низкого давления из бака. В определенной последовательности ТНВД нагнетает порцию топлива в магистраль форсунки для каждого цилиндра. Эти форсунки могут открываться только при воздействии большого давления в магистрали. При снижении его форсунки закрываются.
Как работает сам дизельный ДВС?
Рассмотрим принцип работы дизельного двигателя. Его суть работы заключается в компрессионном воспламенении горючего в камере при смешивании с разогретым воздухом.
Сама подача смеси выполняется раздельно. Так, сперва нагнетается воздух в цилиндр. Далее поршень начинает двигаться вверх и в положении ВМТ происходит впрыскивание топлива посредством форсунки. В процессе сжатия воздух разогревается до высоких температур (порядка 800 градусов Цельсия). А топливо поступает под давлением в 30 МПа.
Далее происходит самовоспламенение смеси. Это приводит к опусканию поршня вниз. Так, производится рабочий ход – энергия передается на коленчатый вал, а также маховик. После рабочего такта продукты горения выходят посредством выпускных окон при помощи продувки. Затем газы через глушитель попадают в атмосферу. Но на современных моторах газы могут проходить повторную циркуляцию. Принцип работы ЕГР на дизеле мы рассмотрим немного позже.
Таким образом, цикл работы включает в себя четыре такта. Это впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Именно такой принцип работы у четырехтактного дизеля. Нужно сказать, что от правильности его действия зависит расход топлива. Так, в нормальном состоянии применяется бедная смесь, что позволяет существенно экономить на расходе.
Разновидности насосов
Существует два типа ТНВД:
- Рядные.
- Распределительные.
Первый тип включает в себя отдельные секции. Их столько, сколько и цилиндров у двигателя. Каждая секция имеет гильзу со входящим плунжером. Последний действует благодаря кулачковому валу, что вращается от коленвала двигателя. Располагаются секции в ряд. Но сейчас такой тип ТНВД не применяется производителями, поскольку такая топливная система не соответствует требованиями по шумности и экологичности.
Теперь о распределительных. Такие насосы вырабатывают гораздо большее давление и соответствуют всем современным требованиям. Нужное давление поддерживается в зависимости от текущего режима работы ДВС. В конструкции такого насоса есть один плунжер-распределитель. Он выполняет поступательные движения для подачи топлива и вращательные для распределения его по форсункам каждого из цилиндров.
Среди преимуществ таких насосов стоит выделить небольшие габаритные размеры, низкий уровень шума, а также стабильную работу на высоких оборотах двигателя. В то же время такой дизельный двигатель привередлив к качеству горючего. Все детали в насосе смазываются топливом, а зазоры – критически малы. Малейшее загрязнение провоцирует нестабильную работу двигателя и может повлечь за собой ремонт топливной аппаратуры.
О системе «Коммон Рейл»
Более десяти лет назад автопроизводители стали выпускать автомобили с системой «Коммон Рейл». Что это такое? Это непосредственный впрыск топлива под высоким давлением. Данная система обеспечивает прирост крутящего момента и мощности, а также неплохую топливную экономичность.
Рассмотрим принцип работы системы впрыска дизеля "Коммон Рейл". Принцип основан на подаче горючего к форсункам от рампы. Давление в ней поддерживается независимо от частоты вращения коленчатого вала. Впрыск топлива осуществляется форсунками по команде контроллера EDC. В него встроены специальные магнитные соленоиды. Контроллер действует благодаря управляющим сигналам от электронного блока управления.
Среди особенностей системы впрыска стоит отметить аккумуляторный узел. Он включает в себя:
- Форсунки.
- Распределительный трубопровод.
- Линию подачи топлива.
Так, блок управления по заданному алгоритму передает сигнал на соленоиды. А далее форсунка впрыскивает топливо в камеру. Такая схема позволяет добиться высокой точности управления процессом сгорания. Что касается давления, оно может доходить до 2,5 атмосферы, что весьма серьезно. Так, топливо сгорает с максимальной отдачей. Это и позволяет увеличить крутящий момент двигателя. А благодаря точной дозировке уменьшается расход топлива и снижается токсичность газов.
Система рециркуляции
Данная система используется на всех дизельных автомобилях, которые отвечают требованиям Евро-4. Она также называется ЕГР. Так, данная система выполняет отвод определенного количества выхлопных газов от коллектора перед турбиной и передает их в канал перед впускным коллектором.
Система представляет собой специальный клапан и несколько патрубков для отвода газов. Первый выполняет перепускание выхлопа и отличается электрическим приводом. На некоторых двигателях клапан ЕГР имеет пневматический привод.
Рассмотрим принцип работы клапана ЕГР на дизеле. Он основан на вакууме, что производится специальным вакуумным насосом. Уровень разряжения регулируется специальным электромагнитным клапаном.
Принцип работы дизельной системы рециркуляции простой. Так, электронный блок управления получает данные от датчиков и оценивает ситуацию о работе ДВС на всех режимах. Далее производится открытие либо закрытие клапана для подачи выхлопных газов в коллектор. Это приводит к снижению концентрации кислорода и уменьшению скорости сгорания смеси в камере. В итоге снижается температура сгорания и уменьшается образование вредных оксидов. Так, система позволяет снизить токсичность газов даже при работе ДВС на обедненной смеси.
Плюсы дизеля
Рассмотрим преимущества данных двигателей. Первый и самый главный плюс – это экономичность. Так как у дизеля принцип работы немного иной (действует на бедной смеси), то ДВС может потреблять в полтора раза меньше топлива, нежели бензиновый, при таком же объеме.
При этом мотор выдает неплохой крутящий момент, что немаловажно при разгоне. Еще один плюс в том, что полка крутящего момента достаточно широкая. Тяга доступна буквально с холостых оборотов. Бензиновые же приходится порой раскручивать до пяти тысяч.
Недостатки дизеля
Так как принцип работы дизеля основан на самовоспламенении смеси, такие двигателя трудно запускать в мороз. Да, для этого придумали специальные свечи накаливания. Но опять же, они есть не на всех моторах, да и с ними иногда бывают проблемы.
Один из самых серьезных минусов – это стоимость обслуживания. Самая дорогая часть – это топливная аппаратура. Если она приходит в негодность, стоит готовиться к серьезным капиталовложениям. Самостоятельно отремонтировать форсунки или топливный насос очень сложно. Для этого нужны навыки и специализированное оборудование.
Среди прочих минусов стоит отметить повышенную шумность. Каким бы технологичным ни был дизельный мотор, все равно он будет громче работать, нежели бензин. Это одна из основных причин, почему так долго производители легковых авто не переходили на дизельные моторы.
Еще один недостаток – это высокие требования к топливу и к расходным материалам. Если говорить о современных дизелях, в которых ТНВД смазывается самим горючим, качество его должно быть на уровне. То же самое касается и масла. Заливать рекомендуется только синтетику, а менять – каждые 10 тысяч километров.
Подводим итоги
Итак, мы выяснили, какой имеет дизель принцип работы и в чем его особенности. Как видите, при своих достоинствах данный мотор не лишен ряда недостатков. Но стоит ли приобретать дизельный автомобиль взамен бензинового? Как показывает практика, покупка оправдана, учитывая то, что многие траты компенсируются мизерным расходом топлива.