Сейчас мы рассмотрим принцип работы дизельного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Как и все двигатели внутреннего сгорания дизельный ДВС использует энергию сгорания топлива в рабочей камере внутри двигателя и преобразует ее в механическую работу. Основное отличие от бензинового ДВС в способе воспламенения горючей смеси. (про бензиновый ДВС вы можете почитать тут.) В бензиновом двигателе воспламенение происходит за счет свечей зажигания, а в дизельном свечей зажигания нет. Топливо самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха.
Кривошипно-шатунный механизм приводится в движение от энергии сжигания топлива в рабочих камерах чем совершает преобразование тепловой энергии в механическую работу. КШМ находится и устанавливается в блоке цилиндров двигателя.
Газораспределительный механизм приводится в движение цепной, ременной и значительно реже шестереночной передачей от коленчатого вала и необходим для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, благодаря которым поддерживается рабочий цикл двигателя. Основные детали ГРМ устанавливаются в головку блока цилиндров над блоком цилиндров. Функция топливных форсунок впрыск топлива под высоким давлением в камеру сгорания.
Рассмотрим рабочий цикл на примере работы одного цилиндра, который выполняется за четыре такта и за два оборота коленчатого вала после чего рабочий цикл повторяется.
Такты двигателя:
1-й такт впуск: поршень опускается вниз от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки, объем цилиндра увеличивается, вследствие чего создается разряжение. Параллельно этому с помощью распределительного вала ГРМ открываются впускные клапаны в цилиндр засасывается воздух. Когда поршень опускается до нижней мертвой точки впускные клапаны закрываются и на этом заканчивается такт впуска.
2-й такт сжатие: в такте сжатия поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точки. Все клапаны закрыты, объем цилиндра уменьшается, сжимая воздух. При сжатии температура воздуха повышается. Степень сжатия дизельных двигателей значительно выше бензиновых. В конце такта сжатия при подходе к верхней мертвой точки давление в цилиндре может достигать 50 бар, а температура 700 градусов по Цельсию. Такой температуры достаточно для самовоспламенения дизельного топлива. Так же при подходе к верхней мертвой точке срабатывает топливная форсунка, которая под высоким давлением распыляет дизельное топливо в сжатом воздухе. Распыленное топливо смешивается с раскаленным воздухом, самовоспламеняется и начинает сгорать. При достижении поршнем верхней мертвой точки такт сжатия заканчивается.
3-й такт расширение (рабочий ход): В такте расширения приходится пик сгорание горючей смеси. В процессе сгорания выделяется большое количество тепла из-за чего температура газов, продуктов сгорания может достигать 1900 градусов, а давление в цилиндре 90 бар. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки и через шатун раскручивает коленчатый вал, чем совершает преобразование тепловой энергии в механическую работу. При достижении нижней мертвой точки такт расширения завершается.
4-й такт выпуск: В такте выпуска поршень движется от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки. Распределительный вал ГРМ открывает выпускные клапаны и поршень выдавливает из цилиндра отработавшие газы. При подходе поршня к верхней мертвой точки выпускные клапаны закрываются на этом заканчивается такт выпуска.
Данный рабочий цикл называется циклом Дизеля, далее рабочий цикл повторяется и непрерывно вырабатывает механическую работу за счет третьего такта - расширения
Существуют двух тактные дизельные двигатели, но они применяются в тяжелом машиностроении, например, на разнообразных судах.
Существуют камеры сгорания разделенного и неразделенного вида. Вариант разделенной камеры сгорания широко применялся на устаревших автомобилях. Неразделенная камера сгорания широко применятся на современных автомобилях, как правило, со сложной формой поршня
Рассмотрим поршень. В нем можно заметить углубление в днище поршня, которое создает основной объем камеры сгорания. Выполняется разнообразной формы, так чтобы впрыскиваемое топливо лучше смешивалось с воздухом.
Подсистемы дизельного двигателя схожи с подсистемами бензинового двигателя, но имеются некоторые отличия. Например, топливо в двигателе самовоспламеняется от высокой температуры воздуха, в связи с чем, нет необходимости в системе зажигания, а вместо термина опережение зажигания - опережение впрыска топлива, от которого и будет зависеть момент начала воспламенения топлива, чтобы эффективно распылить топливо в сжатый воздух необходим ТНВД (Топливный насос высокого давления), с помощью которого давление впрыска топлива может достигать 2500 бар. В современном двигателе управлять улом опережения впрыска топлива и многими другими задачами будет Электронная система управления двигателем, во главе которой электронный блок управления (ЭБУ), а помогают ему множество датчиков. С водителя будет требоваться не подача воздуха, а подача топлива в цилиндры, точнее цикловая подача топлива, что происходит с помощью педали акселератора (педали газа).
Горючая смесь.
Для приготовления горючей смеси необходимо дизельное топливо и воздух. Теоретически для полного сгорания 1 кг дизельного топлива необходимо 14,4 кг воздуха. На практике двигатель работает с избытком. На разных режимах работы коэффициент может варьироваться от 16 до более 100 к 1, что связано с особенностями дизельного двигателя.
Также стоит отметить, что дизельные двигатели чувствительны к холодному пуску, что делает запуск в холодную погоду затруднительным, из-за чего применяются свечи накаливания. Назначение которых предварительный нагрев камеры сгорания, что облегчает запуск двигателя.
Подведем итог, основа двигателя состоит из кривошипно-шатунного механизма и газораспределительного механизма, основан на 4-х тактах. Воспламенение горючей смеси происходит за счет самовоспламенения. Управляет двигателем - электронная система управления двигателем. Участие водителя - цикловая подача топлива в цилиндры. Другие важные подсистемы двигателя - система охлаждения, система смазки, система питания, система пуска двигателя и система облегчения пуска двигателя.
На этом закончим про дизельный двигатель внутреннего сгорания.
#ГРМ #КШМ #автомобили #тактыдвигателя #ДВС #дизель
Спасибо за прочтение, надеюсь моя статья была вам полезна!
