Дизельный двигатель: основы работы

Многие водители, которые выбрали автомобиль с дизельным двигателем, хорошо знают о его преимуществах и особенностях. Однако у тех, кто впервые сталкивается с этим типом двигателя, может возникнуть большое количество вопросов. В нашей статье мы попробуем ответить на них.

Дизельный двигатель: история

Дизельный двигатель был задуман в 1824 году, когда французский физик и математик Сади Карно теоретически доказал, что тепловая машина может быть более эффективной, когда рабочая среда внутри нее нагревается путем быстрого сжатия до собственной температуры воспламенения. Позже этот принцип был использован для изобретения первого дизельного двигателя.

На рубеже веков над конструкцией дизельного двигателя работали разные ученые, среди которых Герберт Акройд-Стюарт и Густав Тринклер. Однако только в 1887 году Рудольфу Дизелю удалось создать его первый практически осуществимый и эффективный прототип.

Сначала изобретатель думал, что лучшим топливом для его двигателя будет угольная пыль, но из-за ее абразивных свойств и сложностей, возникающих с подачей топлива в цилиндры, ему пришлось отказаться от этой идеи. С другой стороны, изобретенный им дизельный двигатель очень хорошо работал на растительном масле и легких нефтепродуктах.

С тех пор дизельные двигатели постоянно совершенствовались и обновлялись. Многие современные автомобили и большинство коммерческих транспортных средств оснащены этими двигателями, которые являются надежными и чрезвычайно эффективными.

Принцип работы

Сейчас легковые автомобили в основном оснащены 4-тактными двигателями.

Их рабочий цикл состоит из 4 этапов:

1. Всасывание, соответствующее повороту коленчатого вала от 0° до 180°. На этом этапе воздух всасывается в цилиндр через открытый клапан.
2. Сжатие: Во время этого этапа коленчатый вал поворачивается от 180° до 360°. Поршень сжимает воздух в камере в 16-25 раз, а температура повышается до 700-900 °C.
3. Расширение: На этом этапе соответствующий коленчатый вал поворачивается на 360-540°, впрыскивается и зажигается топливо. Это заставляет поршень двигаться вниз.
4. Выхлоп: Когда коленчатый вал поворачивается на 540-720° относительно своего первоначального положения, поршень движется вверх, и отработанные газы выходят через выхлопную систему.

В дизельных двигателях топливо подается с помощью впрыскового насоса. Существует много разных типов топливных насосов, которые используются в современных автомобилях:

• инжекторные. Они имеют пары поршней, количество которых равно количеству цилиндров в двигателе. Распределительный вал, соединенный с коленчатым валом, перемещает поршни, которые тем самым открывают и закрывают впускные отверстия. В результате при открытии впускного клапана создается давление, и топливо попадает к соответствующей форсунке. Эти насосы отличаются высокой надежностью, но обычно устанавливаются на микроавтобусы: производители прекратили устанавливать рядные насосы на легковые автомобили с 2000 года.
• iDistribution. Их конструкция характеризуется одним или двумя поршнями, которые совершают вращательные и возвратно-поступательные движения, распределяя топливо между всеми цилиндрами. Это обеспечивает более равномерное распределение топлива, однако, увеличивает износ деталей. По этой причине распределительные насосы обычно устанавливают на легковые автомобили.
• Насосы высокого давления. Используются в топливной системе common rail и служат для перекачки топлива в топливную рейку, где поддерживается постоянное высокое давление, независимо от режима работы двигателя. Использование этой системы позволяет двигателю увеличить крутящий момент на 25% на более низких оборотах и уменьшить расход топлива на 20%.

• Насос-форсунки. Насос-форсунка с функциями сжатия и впрыска работает с каждым цилиндром. Использование этой системы снижает расход топлива и токсичность выхлопных газов, поскольку процесс впрыска происходит независимо в 3 этапа. Предварительный впрыск обеспечивает бесперебойное сгорание топлива, тогда как вторичный впрыск способствует регенерации сажевого фильтра.

5 ключевых преимуществ дизельных двигателей

Они потребляют в среднем на 30% меньше топлива по сравнению с бензиновыми двигателями. Это связано с высоким давлением внутри камеры сгорания, конструкцией двигателя, принципом его работы и большим количеством других факторов. Кроме того, в большинстве стран дизельные двигатели стоят намного дешевле, чем бензиновые.
В дизельных двигателях топливо сжигается непрерывно, как только попадает в двигатель, обеспечивая высокий крутящий момент при низких оборотах двигателя. Это улучшает тягу, динамику и управляемость автомобиля.
Они имеют более высокий КПД до 50%.
Благодаря свечам накаливания и инжекторам с подогревом дизельные двигатели запускаются очень плавно, независимо от температуры окружающей среды.
Они работают почти вдвое дольше, чем бензиновые двигатели.

Дизельные двигатели: 9 принципов работы от экспертов autodoc

Следуйте этим простым правилам, чтобы избежать частых ремонтов двигателя и топливной системы:

• Вовремя меняйте топливный фильтр и водоотделитель. Компоненты дизельного двигателя очень чувствительны к механическим частицам и воде. Из-за сложной конструкции форсунки и насос очень легко засоряются, а сера, содержащаяся в топливе, смешивается с водой и превращается в серную кислоту, которая очень пагубно влияет на компоненты двигателя.
• Убедитесь, что вы заправляете высококачественное топливо. Высокое содержание серы в некачественном топливе значительно сокращает срок службы и производительность моторного масла, а также может повредить сажевый фильтр.
• Избегайте езды на высоких оборотах: это создает дополнительную нагрузку на двигатель.
• Всегда следите за тем, чтобы ваше топливо соответствовало температуре окружающей среды. Дизельное топливо содержит парафин, который замерзает при очень низких температурах. По этой причине желательно использовать топливо, предназначенное для зимы (для температур от -25 °C до 0 °C) или искусственное топливо, которое сохраняет свою вязкость при температуре от -35 °C до 0 °C зимой. На заправках обычно указывается указанный температурный диапазон, для которого можно использовать топливо.

• Тщательно выбирайте присадки к дизельному топливу. Если вы ездите на машине в регионах с суровым климатом, то для вашего автомобиля подойдет антигелевый дизель, предотвращающий образование отложений. Существуют также присадки для увеличения крутящего момента и мощности двигателя за счет повышения эффективности воздушно-топливной смеси, а также средства для очистки двигателя и топливной магистрали.
• Замените городскую езду поездками на природу, чтобы двигатель мог время от времени работать на 2 500 об/мин. При таком режиме движения сажа и обугленные отложения сгорают, снижая риск засорения инжекторов, заедания поршневых колец и загрязнения каталитического реактора.
• Двигатель с турбонаддувом не следует глушить сразу после остановки автомобиля; дайте ему поработать 2-5 минут на холостом ходу, чтобы дать турбине остыть.
• Всегда покупайте моторное масло, рекомендованное производителем вашего автомобиля, и никогда не смешивайте его с маслами различной вязкости.
• Плавно заглушите двигатель, чтобы не повредить втулки внутри турбины.

Итог

Современные дизельные двигатели экономичны и мощны. Вопреки различным стереотипам, они экологичны и бесшумны. Автомобили с дизельными двигателями идеально подойдут для поездок на природу, они удобны для больших компаний, семей и не сломаются, несмотря на частую езду. Они надежны для езды по бездорожью, что делает их востребованными среди любителей рыбалки, охоты и активного отдыха на природе. Однако, если вы всегда интересовались спортивными автомобилями или привыкли к резкому ускорению или торможению во время движения, авто с дизельным двигателем вам не подойдет: агрессивный стиль вождения даст слишком большую нагрузку на двигатель.

Ремонт дизельного двигателя стоит дорого. Однако, следуя вышеупомянутым советам, потребность в ремонте двигателя не будет слишком частой.