Дизельные двигатели, строение, особенности работы

 

• Особенности строения

 

В конструкции дизельного двигателя присутствуют те же составляющие, что и в бензиновом. Но у дизелей значительно выше степень сжатия, поэтому, чтобы воспринимать высокие нагрузки,  усилены клапанные детали. В связи с этим, дизельный мотор имеет большие габариты и вес.

 

В дизеле подача воздуха и топлива раздельная. В цилиндры сначала поступает чистый воздух. При сжатии он разогревается до 700-800°C, в этот момент форсунками, под большим давлением, в камеру сгорания впрыскивается топливо, и здесь моментально воспламеняется.

 

К недостаткам дизельных двигателей относятся

• меньшая литровая мощность,

• увеличенная вибрация и шумность,

• затруднение холодного пуска.

Но недостатки эти  относится, в основном, к старым моделям моторов - в современных дизельных двигателях данные проблемы уже решены.

 

Непосредственный впрыск

 

Различия в конструкции камеры сгорания обуславливают наличие нескольких типов дизельных двигателей. Один из них – с неразделенной камерой сгорания. Она находится в поршне, и топливо впрыскивается непосредственно в  промежуток над поршнем.

 

Вихрекамерные двигатели

 

На легковых автомобилях наиболее распространенным на данное время является дизельный двигатель с раздельной камерой сгорания. В таких системах впрыск топлива происходит в дополнительную камеру, а не в цилиндр. Здесь применяется вихревая камера, расположенная в головке блока цилиндров, которая соединена с ним специальным каналом. Воздух сжимается, и попадает в вихревую камеру, его поток закручивается, при этом улучшается процесс образования смеси и ее самовоспламенения. Около 90% дизельных двигателей, устанавливаемых в современные легковые автомобили – вихрекамерные.

 

• Ключевые узлы

 

Система топливо-подачи определяет эффективность и надежность работы дизельного двигателя. Ее функция заключена в том, чтобы подавать определенное количество топлива с заданным давлением и в заданное время.

 

Основными ее элементами являются:

• топливный фильтр,

• топливный насос высокого давления (ТНВД),

• форсунки. 

 

В зависимости от режима работы двигателя,  ТНВД подает топливо к форсункам по определенной программе.  

 

Топливные насосы

 

Совместить в себе функции главного исполнительного механизма и системы автоматического управления двигателем - является главной задачей современного ТНВД.

 

При нажатии на педаль газа подача топлива в двигатель не увеличивается, а меняется программа работы регуляторов. В современных легковых автомобилях устанавливается ТНВД двух типов: распределительный и рядный много-плунжерный насос. Хотя рядные насосы наиболее надежны, они редко применяются в настоящее время. В ТНВД распределительного типа топливо нагнетается поступательным движением одного плунжер-распределителя, и распространяется по форсункам вращательным движением. Для оптимизации подачи топлива применяется электронная система управления дизелем, что приводит к снижению шумности и вредных выбросов, а также улучшению экономичности.

 

Форсунки

 

Еще одной основной составляющей топливной системы является форсунка. В паре с ТНВД, она регулирует подачу строго определенной дозы топлива в камеру сгорания. Большую значимость для процесса самовоспламенения и сгорания топлива имеет тип распылителя. Есть форсунки двух типов: с много-дырчатым распределителем и со штифтовым типом.

 

Фильтры

 

Важную роль в топливной системе играет также топливный фильтр. Каждому типу двигателя строго соответствуют характеристики топливных фильтров: пропускная способность, тонкость фильтрации и т.д. Чтобы улучшить запуск двигателя зимой, может быть установлена система электрического подогрева топливного фильтра.

 

• Запуск

 

Для облегчения запуска двигателя «на холодную» служит система пред-пускового подогрева. Она состоит из вставленных в камеры сгорания свечей накаливания. Они обеспечивают нагрев воздуха в камере сгорания до 800-900°C за несколько секунд, тем самым облегчая самовоспламенение топливной смеси. При использовании системы пред-пускового подогрева и, соответствующих сезону, солярки и масла, исправный двигатель легко запускается до температуры -25-30°С.

 

• Наддув

 

Для повышения мощности и гибкости работы дизелей  используется турбонаддув. Он помогает повысить мощность двигателя за счет подачи дополнительной порции воздуха в цилиндры. Так как в дизельных двигателях нет дроссельной заслонки, этот факт обеспечивает эффективное наполнение цилиндров без использования схемы управления турбокомпрессором на всех оборотах. Для увеличения мощности двигателя и массового наполнения цилиндров на ряде автомобилей установлен интеркулер – промежуточный охладитель надуваемого воздуха.

 

Также турбонаддув  регулирует сгорание топлива при работе двигателя в условиях разреженного воздуха. Но, вместе с тем, турбокомпрессор требует высокого качества моторного масла. Каждая секция насоса высокого давления в обычном дизеле нагнетает топливо в топливо-провод, ведущий к определенной форсунке.

 

• Думающая рампа

 

Некоторым фирмам удалось найти оптимальное решение проблемы. По их разработкам, солярка подается топливным насосом в общий трубопровод – ресивер, называемый топливной рампой. В ней помещено постоянное количество топлива, находящееся под постоянным давлением примерно в 1300 атмосфер. Форсунки же теперь открываются электронным способом от сигнала, который подается на соленоид форсунки, а не от повышения давления в трубопроводе.

 

• Новые возможности

 

Впрыск топлива в камеру сгорания цилиндра двумя, строго определенными, порциями стал возможным, благодаря внедренному компьютерному управлению. Улучшение технологий и развитие электроники привели к возможности положительных изменений в системе подачи топлива к форсункам дизельных двигателей.