Дизелов двигател. Устройство и принцип на работа.

//Дизелов двигател. Устройство и принцип на работа.

Дизелов двигател. Устройство и принцип на работа.

Дизелови двигатели. Устройство  и принцип на работа.

 

Особеностите на дизеловия двигател, като ефективност, висок въртящ момент и по-евтино гориво го правят предпочитан вариант за повечето хора. Дизеловите двигатели от последно поколение са много близки до бензиновите двигатели по отношение на нивото на шум, като си запазват предимствата на ефективност и надеждност.

 

Конструктивни особености на дизеловите двигатели

 

По проект, дизеловият двигател не се различава от бензина – същите цилиндри, бутала, мотовилки. Въпреки това, много от детайлите му са значително подсилени, за да приемат по-високи натоварвания – защото степента на сгъстяване е много по-висока (19-24 единици, срещу 9-11 за бензинов двигател). Това обяснява и големия размер и тегло на дизелов двигател в сравнение с бензина.

 

Основната разлика е в методите на образуване на гориво-въздушната смес,нейното запалване и изгаряне.  При бензиновия двигател, сместа се образува в системата за прием, а в цилиндъра се запалва с искрата от свещта. При дизеловите двигатели подаването на гориво и въздух се извършва поотделно. Първоначално в цилиндрите постъпва чист въздух. В края на сгъстяването, когато той се нагрява до температура 700-800oС в горивната камера с помощта на дюзите под високо налягане (10-30 МРа) се инжектира гориво, което се възпламенява почти мигновено.

 

Самозапалване, придружено с рязко увеличение на налягането в цилиндъра – от тук идва грубата и шумна работа на дизеловия двигател. Такава организация на работния процес позволява използването на по-евтино гориво и работа на по-бедни смеси, което обуславя по-голяма икономичност. Екологичните характеристики на такъв двигател също са по-добри – по време на работа на бедни смеси, вредните емисии са значително по-ниски от тези на бензиновите двигатели.

 

Недостатъците включват повишен шум и вибрации, по-ниска мощност и трудности при стартиране при ниски температури. При съвременните дизелови двигатели, тези проблеми не са толкова очевидни.

 

Типове дизелови двигатели

Типове дизелови двигатели

Видове дизелови двигатели

Съществуват няколко вида дизелови двигатели, разликата между които се състои в дизайна на горивната камера. Дизелови двигатели с неразделена горивна камера – ги наричат дизелови двигатели с директно впръскване – гориво се впръсква в надбуталното пространство и горивната камера е направена в буталото. Директно впръскване се използва предимно в ниско-оборотни двигатели с голям работен обем. Това е свързано с трудности в процеса на горене, както и повишен шум и вибрации.

 

През последните години, чрез въвеждането на горивна помпа за високо налягане (горивна помпа), с електронно управление, двустепенно впръскване на горивото и оптимизиране на процеса на горене се постига стабилна работа на дизелов двигател с идеална горивна камера със скорост до 4500 об / мин, подобри се нейната ефективност, намалиха се шума и вибрациите.

 

Най-разпространен се явява друг тип дизелов двигател – с отделна горивна камера. Впръскването на горивото не се извършва в цилиндъра, а в допълнителна камера. Обикновено се използва камера, направен в главата на блока  на цилиндрите и съединена с цилиндрите със специални канали, така че когато сгъстения въздух попада в горивната камера се завърта и така подобрява процеса на самовъзпламеняване и смесообразуване. Самозапалването започва във вихровата камера, а след това продължава в основната горивна камера.

 

В горивната камера горенето намалява скоростта на повишаване на налягането в цилиндъра, като по този начин се намалява шума и се увеличава максималните обороти. Тези двигатели съставляват по-голямата част при автомобилите и вановете (около 90%).

 

Устройство на горивната система при дизеловия двигател

 

Най-важната система на дизелов двигател, която определя надеждността и ефективността е системата за снабдяване с гориво. Нейната основна функция – подаване на определено количество гориво в даден момент и с предварително определено налягане. Високото налягане на гориво и изисквания за точност правят горивната система сложна и скъпа.

 

Основните елементи на горивната система на един дизелов двигател са: горивна помпа за високо налягане (горивна помпа), инжектори на гориво и горивния филтър.

 

Горивна помпа за високо налягане.

Горивна помпа дизел

Горивна система при дизел

Горивната помпа е предназначена да подава гориво към дюзите по строго определен начин, в зависимост от режима на работа на двигателя и действията на водача. В своята същност модерната, работеща при различни режими горивна помпа съчетава в себе си функциите на сложна система за автоматично управление на двигателя, отработващи командите на шофьора.

 

Като натисне педала на газта, водача не увеличава непосредствено подаването на гориво, а само сменя програмата на работа на регулаторите, които сами променят подаването по строго определени зависимости според броя на оборотите, нивото на налягането, позиция та на лоста за контрол и т.н. В днешните ванове често са използвани този тип на разпределение помпи.

 

Горивна помпа с разпределение на впръскването. Помпи от този вид са широко използвани в колите с дизелови двигатели. Те са компактни, имат висока равномерност на подаване на гориво към цилиндрите и отлично работят на високи обороти, благодарение на бързото действие на регулаторите. В същото време, тези помпи са много взискателни към чистотата и качеството на дизелово гориво, защото всичките им части се смазват от горивото, а допуските са много малки при високо прецизните елементи.

 

Дизел инжектор или дюза.

 

Дюза с разпръсквач

Дизел дюза

Друг важен елемент от системата е дюзата. Тя осигурява заедно с горивната помпа подаването на строго определено количество на горивото в горивната камера. Регулирането на налягането в дюзите определя работното налягане в горивната система, а типа  на разпръсквачите определят формата на струята от гориво, която има важно значение за самозапалването и горивния процес.

 

Дюзата на двигателя работи в много тежки условия: Иглата на разпръсквача извършва  възвратно-постъпателни движения с честота на половина по-малко от оборотите на двигателя, и при това разпръсквача контактува директно с горивната камера. Ето защо разпръсквача на дюзата се изработва от топлоустойчиви материали с изключителна точност и представлява много прецизен елемент.

 

Горивен филтър на дизела.

 

Горивния филтър, въпреки своята простота, е съществен елемент на дизеловия двигател. Неговите параметри, като например тънкост на филтриране, пропускателна способност, трябва стриктно да се съобразят с конкретния вид на двигателя. Една от функциите му е да се раздели и да се отстрани водата, която обикновено може да се източи отдолу. В горната част на корпуса на филтъра често се намира помпа за обезвъздушаване на горивната система.

 

Понякога съществува и  система за електрическо отопление на горивния филтър, което позволява да се улесни стартирането на двигателя, предотвратяване на запушване на филтъра с парафини, образувани по време на кристализацията на дизелово гориво при зимни условия.

 

Как стартира дизеловия двигател?

 

Студен старт на дизела е обезпечен от система за предварително подгряване. За тази цел, в горивната камера са поставени електрически нагревателни елементи – подгряващи свещи. При включване на подгряването на свещите за няколко секунди се нагрява до 800-900оС, като по този начин загрява въздуха в горивната камера и улеснява самозапалването на горивото. За работата на системата на подгряване на водача свети контролна лампа в купето.

 

Изгасването на лампата показва готовност за стартиране на двигателя. Електрозахранването към запалителната свещ се отстранява автоматично, но не веднага, а след 15-25 секунди след старта, за да се осигури стабилната работа на студения двигател. Съвременните подгревни системи осигуряват лесно стартиране на дизеловия двигател и при -25 и -30 оС, разбира се, при спазване изискванията на сезонност на масло и дизелово гориво.

 

Турбокомпресор на дизелов двигател

 

Ефективно средство за подобряване на мощността и гъвкавостта на дизеловия двигател е турбото. То позволява да се подава допълнително количество въздух в цилиндъра и съответно – увеличаване на подаваното гориво за работен цикъл, което води до повишаване на мощността на двигателя. Налягането на отработилите газове на дизела е 1,5-2 пъти по-високо от това на бензинов двигател, което позволява на турбокомпресора да осигури ефективен тласък от много ниски обороти, избягвайки  присъщия на бензиновия турбомотор провал – “турбоями”.

 

Турбодизела има и някои недостатъци, свързани с надеждността на работата на турбокомпресора. Животът на турбокомпресора е значително по-малък от живота на двигателя и обикновено не надвишава 150 хил.км. Турбокомпресора налага строги изисквания към качеството на маслото в двигателя.

 

COMMON-RAIL система за дизелов двигател

Комон рейл дизел

Система COMMON-RAIL при дизелов двигател

Компютърното управление на подаването на гориво позволява да го инжектира в горивната камера на цилиндъра на две точно премерени порции. На първо място е малка, около милиграм, която увеличава температурата в горивната камера, следвана от основната доза . За дизеловия двигател със запалване на горивото и сгъстения въздух – това е много важно, тъй като налягането в горивната камера нараства постепенно. В резултат на това, двигателят работи по-гладко и е по-малко шумен.

 

В резултат на това при дизелов двигател със система комън-рейл се намалява разхода на гориво с около 20%, а въртящия момент при ниски обороти на коляновия вал се  увеличива с 25%. Така също се намалява съдържанието  на саждите в отработилите газове и намалява шума на двигателя.

Един коментар

  1. Валентин януари 20, 2018 в 7:11 pm -Отговори

    Много полезна информация !

Оставете коментар