Принцип работы и устройство дизельного двигателя

Принцип работы и устройство дизельного двигателя

Дизельный двигатель конструктивно не отличается от силового агрегата на дизеле. Ключевой особенностью, отличающей его, является только принцип работы. Первые двигатели на дизельном топливе появились еще в начале двадцатого века и эксплуатировались на судах, тракторах, тепловозах. На закате эпохи двадцатого века автодизель, как еще называют силовой аппарат на дизельном топливе, начали эксплуатировать на автомобилях.

Впервые, ТНВД или топливный насос высокого давления был усовершенствован немцем Бош в двадцатые годы прошлого столетия. С этого момента можно считать и началось усиленная популяризация данного двигателя. Теперь этот мотор стали использовать не только на судах и станках, но и на тепловозах и дизель-поездах. Так называли в прошлом веке рельсовые автобусы.

Двигатель внутреннего сгорания на дизеле отличается по мощности от бензинового в лучшую сторону. Но многие начинающие автовладельцы не разбираются в них и не понимают, что такое дизель, а что такое двигатель на бензиновом топливе.

Давайте рассмотрим конструкцию дизельного силового агрегата в подробностях, чтобы узнать, как он устроен и принцип работы.

Устройство системы дизельного двигателя

Изнутри мотор на дизеле изготовлен из следующих блоков:

• цилиндры и поршни;
• форсунки;
• клапаны впуска и выпуска;
• нагнетающий давление компрессор;
• охладитель воздушных масс.

Виды дизельного двигателя классифицируются по конструкциям камер сгорания. Их всего три:

1. Отдельные камеры сгорания. Автодизель в таких аппаратах попадает в одну камеру. Ее можно увидеть, если раскрутить ГБЦ. Затем масса в вихревой камере сжимается до самого минимума. Начинается воспламенение ее, и только потом воспламененная воздушная масса приходит в первую камеру.
2. Неразделенная. Схема работы подобного силового аппарата проста. Камера находится в поршне, а топливо подается в образующееся пространство над поршнем. Особенности такого мотора заключаются в экономии горючего. Однако шумность работы его повышается.
3. Предкамерные силовые агрегаты. Это третья разновидность двигателей внутреннего сгорания на дизеле. Они оснащаются вставной форкамерой. Она подсоединяется с цилиндрами путем специальных трубок. Именно от этих трубок, точнее от их размеров и форм будет зависеть экономичность потребления горючего, экологичность выбросов, шумность и мощность мотора.

Степень сжатия в камерах разных видов дизельного двигателя различная. Но однозначно, что она намного выше, чем у бензинового. А рабочий процесс начинается с попадания воздушной массы в камеру сгорания, где она должна разогреться до определенной температуры.

Силовые аппараты на дизеле могут быть как двухтактными, так и четырех-тактными. В последнее время компании стали выпускать по большей части четырех-тактные двигатели. Они надежней и мощнее, чем двухтактные.

На морских судах используются реверсивные моторы на дизеле. Также такие же моторы применялись ранее на тепловозах. Подобные силовые агрегаты нужны были для того, чтобы механизм мог двигаться назад.

Похожая статья Технические характеристики двигателя OM 906 LA

Теперь вы знаете, как устроены современные дизельные двигатели, которые работают в автомобилях. Давайте посмотрим на принцип работы таковых.

Принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы двигателя на дизельном топливе таков:

• поршень снижается до нижнего своего положения;
• свежие воздушные массы прибывают в пространство, оставшееся после того, как поршни опустились в самую нижнюю точку;
• поршень подымается до упора, воздушная масса постепенно нагревается;
• поршень доходит до высочайшей точки подъема, температура нагрева смеси достигает 800 градусов по Цельсию;
• теперь происходит впрыск топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания. Горючее и воздух возгораются, так как происходит воспламенение топлива из-за соприкосновения с горячими воздушными массами.

Из-за горения смеси внутри камеры образуется шум, который водитель может слышать во время работы дизельного мотора. Процесс полного сгорания даже небогатой топливной жидкости способствует высокому крутящему моменту силового агрегата. Поэтому дизельные движки считаются экономичными и мощными, в отличие от бензиновых моторов.

Внимание! Процесс горения воздушных масс длится столько, сколько нужно для, чтобы произошел впрыск горючего. Поэтому вся работа мотора происходит при постоянном давлении разгоряченных газов. Это сказывается на долговечности мотора.

Опытные механики говорят, что для дизельных двигателей важным является присутствие чистого воздуха. Поэтому воздушные фильтры необходимо чистить и менять на втором техническом обслуживании во избежании непроходимости воздушной смеси. Иначе слабый доступ воздуха приведет к проблемам в работе движка.

Теперь давайте посмотрим, как устроена топливная система мотора на дизеле.

Устройство топливной системы

Список устройств, входящих в дизельный двигатель, был дан выше. Здесь будет рассмотрено его строение в подробностях. Вы узнаете, что из себя представляет ТНВД дизельного ДВС, какие используются форсунки. Как и когда надо менять масло и топливный фильтр.

ТНВД

ТНВД – это топливный насос высокого давления в дизельном моторе. Он подключается к форсункам и подает в них горючее. Производитель устанавливает параметры, по каким он должен работать. Эти параметры зависят от количества оборотов и давления турбонаддува.

Сегодня изготавливается и устанавливается в силовые аппараты один из типов топливных насосов высокого давления: рядный или плунжерный, распределительный.

Форсунки

В систему дизельного двигателя входят и форсунки. Устройства распыляют и подают дизель в камеру сгорания. В этих устройства находится распределитель, который задает форму пламени.

Существует также два вида форсунок. Одни с дырчатым распределителем, другие с шрифтовым.

Топливный фильтр

Топливное фильтрующее устройство – это «печень» дизельного двигателя. Фильтр принимает на себя грязное топливо и очищает его. Опытные механики советуют заменять топливный фильтр через каждые 15 000 километров или чаще, если горючее плохое.

При плохо работающем топливном фильтре в дизельном двигателе начинаются проблемы с мощностью, тягой. Что в конечном итоге приводит к поломке движка.

Похожая статья Технические характеристики двигателя Тойота 2AR FE

Дополнительные компоненты двигателя

В конструкции дизельного двигателя присутствуют и другие детали. Например, турбина. Многие моторы оснащаются турбонаддувом для увеличения мощности. Обычные же атмосферники не имеют такого устройства.

Давайте рассмотрим, что такое турбонадув и из чего он состоит.

Принцип работы турбины

Большое количество воздуха подается в цилиндры через турбонаддув. Также увеличивается подача горючего во время рабочего цикла. Все это позволяет увеличить мощность мотора.

Так как давление насоса в дизельном двигателе выше и постоянное, то это помогает избежать турбоям, которые часто присутствуют на бензиновом моторе. Которыми также часто недовольны владельцы бензиновых турбодвигателей.

Принцип работы турбины таков:

1. Отработанные газы проходят через компрессор.
2. Они постепенно раскручивают колесо турбины.
3. Затем вращение турбинного колеса передается компрессорному. Так происходит потому, что они оба установлены на одном валу.
4. Под действием вращения турбокомпрессор сжимает воздух. Затем последний поступает в интеркулер.
5. Здесь он начинает охлаждаться. Потом поступает снова в цилиндры силового агрегата.

Таким образом работает турбинное устройство. Дизельный двигатель запускается даже при отрицательных температурах внешней среды. Свечи накаливания разогревают воздушную смесь до 900 градусов. Именно поэтому сквозь турбины в цилиндры могут поступать холодные воздушные массы.

Турбонаддув он же турбонагнетатель состоит из

Турбонаддув дизельных двигателей состоит из следующих компонентов:

• воздухозаборник;
• компрессор;
• клапан для регулировки отработанных газов;
• заслонка для дросселя;
• фильтрующее устройство;
• интеркулер для охлаждения воздушных масс;
• давления датчики;
• коллектор впуска;
• соединительные трубки.

В свою очередь в турбину входят элементы:

• подшипники, которые создают вращение ее;
• чехол на турбине;
• чехол на компрессоре;
• сталистая сетка.

Есть разные виды турбонаддувов и их особенности. Так, например, в турбине с изменяемой геометрией измененное сечение входного клапана регулирует поток отработанных газов. Два компрессора устанавливаются последовательно для того, чтобы за каждый режим работы отвечало одно из устройств, а не два за все или одно за все режимы работ.

Если же компрессоры в моторе установлены параллельно, то турбоямы становятся еле ощутимы. Механический и автоматический турбьонаддув, установленные вместе, способствуют увеличенную мощности. Например, первый включается при низких оборотах, а второй при высоких.

Цикл работы турбонаддува

Теперь вы знаете, что такое турбонаддув и как он работает. Давайте посмотрим, каков его цикл.

1. Турбокомпрессор создает вакуум. Внутрь турбонаддува всасываются воздушные массы.
2. Дальше в работу вступают роторы.
3. Интеркулер охлаждает воздушные массы.
4. Впускной коллектор пропускает через себя холодный воздух. Но перед тем, как он попадет в него, воздушные массы проходят очистку через воздушные фильтрующие устройства.
5. Когда воздух будет набран до достаточного количества, клапан закроется.
6. Уже отработанные воздушные массы проходят в турбину силового агрегата внутреннего сгорания и давят на ротор.
7. Скорость вращения самой турбины и ее вала увеличивается до 1500 оборотов в секунду.

Таким образом за счет всех этих действий образовывается давление, которое и увеличивает мощность дизельного двигателя.

Похожая статья Дизельный двигатель Toyota 2L

Интеркулер и форсунка

Интеркулер для двигателя на дизеле был создан, чтобы не подвергать каждодневному ремонту детали мотора. Детали двигателя при действии на них высоких температур подвергаются быстрому износу. Чтобы такого не происходило, были созданы интеркулера.

Топливо, подающееся через форсунки, правильно распределяется и в нужном количестве. Поэтому не происходит детонации при правильном расположении угла подачи.

Плюсы и минусы дизельного мотора

Дизельные двигатели славятся мощностью и надежностью, но и не только этим. Давайте посмотрим, какие новые системы дали двигателям вторую жизнь. Например, одним из компонентов, разработанных для современных движков, стала система Common Rail.

Питание Common Rail ставится на аппараты на дизеле с девяносто седьмого года прошлого столетия. По сути, она является усовершенствованным способом поступления топлива в камеру сгорания, повышает давление. Изготовление, которого не зависит от скорости вращения силового агрегата или давления.

Ключевым различием Common Rail от обычного ТНВД является то, что последний нужен просто для увеличения давления в топливной магистрали. Насос не дозирует цикловую подачу дизеля и не регулирует поступление его.

На низких оборотах такой аппарат работает без задымления при большей цикловой подаче автодизеля. У него – высокий вращающий момент происходит и при низких оборотах. Такая функция делает машину «отзывчивой» в движении.

Поэтому в РФ на две тысячи седьмой почти все моторы грузовиков были переделаны на дизельные аппараты. Теперь производительность и эффективность их повысилась в несколько раз если приравнивать к тому, что было до этого.

В использованных газах аппарата на дизеле находится малое количество оксида углерода. Также силовой агрегат на дизеле экономичен, если приравнивать его к бензиновому, на тридцать, а то и пятьдесят процентов. Так происходит потому, что в моторе на дизеле степень сжатия воздуха доводится до больших чисел, если сравнивать со степенью сжатия топливной смеси в силовых агрегатов на бензине.

Единственным минусом дизельных моторов с турбонаддувом является сам турбокомпрессор. Так как срок деятельности турбины всего 75 000 километров, то автовладельцам приходится заменять ее, устанавливая новую. Поэтому многие водители не хотят таких растрат и мучений, покупают обычные атмосферные движки на дизеле.

Хотя среди молодого поколения все больше становится поклонников турбодизелей. Некоторые даже увеличивают мощность в турбине, тюнингуют старые атмосферные движки. Поэтому дизельные моторы стали все больше пользоваться популярностью, чем бензиновые.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое дизельный двигатель и принцип его работы. Покупать машину с ним или без него – решать вам. Опытные механики говорят, что дизельные мотора реже других появляются на ремонте, даже на капитальный ремонт попадают через 150 000 километров. Если правильно и вовремя ухаживать за дизельным мотором, он прослужит долго и пройдет те заветные полмиллиона километров без капитального ремонта.

Источник https://dvsoff.ru/tip/dizelnyj-dvigatel