Дизельний двигун

Дизельний двигун, поряд з бензиновим, є одним з двох найпоширеніших типів поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Принцип його роботи базується на самозаймання повітряно-паливної суміші, яка подається в камери спалювання під тиском.

Завдяки цьому пальне нагрівається і самозаймається, що є головною відмінністю дизельного двигуна від бензинового і виступає основною причиною всіх конструктивних і експлуатаційних змін в силовому агрегаті цього типу, а також безпосередньо впливає на сферу застосування і частоту його використання. У статті докладно розглядається історія створення та вдосконалення дизельного двигуна, пристрій і принцип роботи подібного обладнання, а також його основні відмінності та переваги в порівнянні з бензиновою силовою установкою.

Історія створення і вдосконалення

Перші наукові розробки, що стосуються можливості використовувати для займання пального в тепловій машині стисненого до високого тиску палива, були здійснені в 20-30-х роках 19-го століття. На практиці цей принцип був реалізований видатним німецьким винахідником і інженером Рудольфом Дизелем, який в 1892 році оформив патент на винахід двигуна оригінальної конструкції, що отримав назву дизель-мотор на честь його творця. Через 3 роки документ був визнаний США. Протягом декількох років Дизель зареєстрував ще кілька патентів на різні модифікації дизельного двигуна.

Перший працюючий агрегат був виготовлений в кінці 1896, а його випробування пройшли практично відразу — 28 грудень наступного року. Як пальне перші дизельні двигуни використовували рослинні масла і легкі нафтопродукти. Силова установка практично відразу ж стала показувати високий ККД, будучи ще й дуже зручною в експлуатації. Але в перші роки після винаходу дизельні двигуни застосовувалися, головним чином, у важких парових машинах.

Істотно розширити сферу практичного використання дизельних агрегатів дозволили два ключових удосконалення. Перше полягало в застосуванні в якості палива гасу, що першим використав в 1898 році інший великий інженер того часу — народився в Росії швед Рудольф Нобель. Другим серйозним раціоналізаторськими рішенням стало винахід паливного насоса високого тиску (ТНВД), який замінив використовуваний раніше для стиснення пального компресор.

Серйозний внесок у вдосконалення ТНВД вніс в 20-ті роки 20-го століття Роберт Бош. Він винайшов і впровадив модель вбудованого насоса і безкомпресорної форсунки, застосування яких привело до суттєвого зменшення габаритів дизельного двигуна, що, в свою чергу, дозволило встановлювати його спочатку на громадський і вантажний транспорт, а в другій половині 30-х років — вперше використовувати на легкових машинах. Подальші поліпшення даного агрегату, зокрема використання спеціального дизельного палива, дозволили силовій установці на цьому типі пального успішно конкурувати з бензиновими двигунами, постійно збільшуючи займану частку ринку.

Відмінність від бензинового двигуна

Головна відмінність дизельного двигуна від бензинового було згадано вище. Воно полягає у відсутності системи запалювання, що пояснюється використанням принципу самозаймання паливно-повітряної суміші в результаті нагнітання тиску і викликаного цим нагріву пального. Необхідно відзначити кілька ключових наслідків різниці між розглянутими типами силових установок.

Головні позитивні для дизельного двигуна моменти полягають у наступному. По-перше, відсутність системи запалювання робить конструкцію агрегату помітно простіше, підвищуючи надійність і довговічність. По-друге, компресійний займання палива забезпечує більш повне і ефективне згорання, в результаті чого підвищується ККД силової установки і знижується кількість шкідливих викидів.

Основним негативним наслідком зазначеного вище відмінності між двигунами внутрішнього згоряння виступають більш суттєві вимоги до міцності і якості виготовлення клапанів і інших деталей дизельних агрегатів. Це пов’язано з тим, що вони експлуатуються під серйозним навантаженням, пов’язаної з підвищеним тиском паливно-повітряної суміші.

Принцип роботи

Дизельні двигуни діляться на двох- і чотиритактні. Перший варіант в сьогоднішніх умовах використовується вкрай рідко, а тому детально розглядати його просто не має сенсу. Стандартний принцип роботи звичайного чотиритактного двигуна передбачає, що цілком логічно, 4 основних етапи:

1. Впуск. Колінвал повертається в діапазоні між 0 і 180 градусами. На цій стадії повітря подається в циліндр.
2. Стиснення. Положення коленвала змінюється зі 180 до 360 градусів. Це забезпечує рух поршня до так званої верхній мертвій точці (ВМТ), що призводить до стиснення повітря в циліндрі в 16-25 разів.
3. Робочий хід з подальшим розширенням. Колінвал здійснює переміщення між 360 і 540 градусами. В камеру спалювання через форсунки впорскується паливо, яке при змішуванні з повітрям спалахує. Це відбувається трохи раніше, ніж поршень досягає ВМТ.
4. Випуск. Колінвал завершує оборот, переміщаючись між 540 і 720 градусами. В результаті чергового переміщення поршня у верхню частину циліндра з камери згоряння видаляються відпрацьовані гази. Після цього цикл починається заново.

Основні різновиди

Основним параметром, який використовується для класифікації дизельних двигунів, виступає конструкція камери спалювання. За цим параметром розрізняють два основних типи розглянутих силових установок, на яких використовується:

1. Розділена камера згоряння. Подача пального проводиться в спеціальну камеру, яка називається вихровий і розміщується в голівці блоку, з’єднуючись з циліндром за допомогою каналу. Наявність такого додаткового елементу дозволяє домогтися збільшення рівня нагнітання, що позитивно позначається на здатності суміші до самозаймання;
2. Нерозділене камера згоряння. Більш проста, а тому надійна конструкція, при використанні якої паливо подається безпосередньо в простір над поршнем, яке і виступає камерою згоряння. Це дозволяє помітно знизити витрату палива, що, поряд з надійністю механізму, стало ключовою причиною широкого розповсюдження саме такого типу дизельних двигунів.

Особливо популярними дизельні агрегати з нерозділеного камерою згоряння стали після появи ТНВД системи Common Rail. Її використання дозволяє забезпечити оптимальний рівень тиску, кількості і часу впорскування палива для подальшого спалювання. Таким чином, досягаються всі основні переваги двигунів з розділеною камерою згоряння без властивих їм недоліків.

Основні переваги і недоліки

Широке поширення і успішна конкуренція дизельних двигунів з бензиновими пояснюється рядом вражаючих переваг. Головними з них виступають:

• ККД, що досягає 40% на звичайних установках і 50% на дизельних двигунах з турбонаддувом. Такі показники є просто недосяжними для агрегатів, що використовують як паливо бензин;
• Потужність. Крутний момент дизельного двигуна забезпечується навіть на малих обертах, що гарантує автомобілю впевнений і швидкий розгін;
• Екологічність. Згоряння палива під високим тиском призводить до зменшення кількості утворюються в процесі експлуатації двигуна вихлопних газів. В сьогоднішніх умовах цього плюси дизелів надається все більше значення;
• Надійність. Як правило, моторесурс дизельного агрегату приблизно в півтора-два рази перевершує аналогічний показник бензинового конкурента. Крім того, відсутність системи запалювання дозволяє позбутися від багатьох традиційних проблем двигунів на бензині, наприклад, слабкою іскри на свічках або їх затоки.

Серед недоліків, властивих дизельному двигуну, перш за все, необхідно виділити два. Перший — це трохи більше висока вартість транспортних засобів, обладнаних цим типом силової установки. Різниця в ціні зазвичай варіюється від 10 до 20%.

Другий мінус — необхідність істотних експлуатаційних витрат. Це пояснюється серйозними вимогами до якості виготовлення та рівнем технічного обслуговування автомобілів з дизельними двигунами. Однак, звернення в солідну компанію за придбанням, а також подальшим обслуговуванням, комплектуванням і ремонтом зведе до мінімуму недоліки агрегату, залишивши в повній цілості його вражаючі гідності.

Причини поломок дизельних двигунів

• зношення ДВС або його окремих елементів (клапани, турбіни, турбокомпресори, ланцюг або ремінь ГРМ і т.д.);
• неякісне паливо: вода, тверді частинки, присадки невідомого походження забруднюють систему харчування, сприяючи швидкому зносу ТНВД, форсунок, паливних магістралей;
• несвоєчасне технічне обслуговування або використання неякісних витратних матеріалів (масла і масляного фільтра) прискорюють знос ДВС;
• постійна робота на підвищених обертах, несправні системи рециркуляції, охолодження, інші перевантаження також прискорюють знос.

Ремонт дизельного двигуна

Якщо Вам знадобився ремонт дизельного двигуна у Львові то краще довірити цю справу професійному автосервісу такому як СТО Авто.