Самое большое преимущество автомобиля с дизельным двигателем – его экономичность. Для подтверждения этого мнения рассмотрим основные отличия в работе бензинового и дизельного двигателей.
- Особенности сгорания.
- Рабочий цикл.
- Камеры сгорания и турбонаддув.
- Системы с предкамерой. Эта система используется в дизельных двигателях на легковых автомобилях. Топливо впрыскивается в горячую предкамеру, где происходит дополнительное воспламенение. В результате образуется качественная смесь и снижается задержка воспламенения в основном процессе сгорания.
- Система с вихревой предкамерой. Такая система также используется в дизельных двигателях на легковых автомобилях. Как и в предыдущей системе, сгорание начинается в дополнительной камере. Однако такая камера сгорания имеет форму шара или диска (вихревая камера). Горловина (вырез) расположена тангенциально в основной камере сгорания.
- Система с непосредственным впрыском. Большей частью используются в грузовых автомобилях и в различных стационарных дизельных двигателях. Топливо под давлением впрыскивается сразу в камеру внутреннего сгорания, расположенную над поршнем. Образование топливной смеси происходит без дополнительной вихревой камеры.
- М-система или система непосредственного смешивания топлива с дальнейшим распылением его по стенкам. Эта система чаще используется в стационарных дизельных двигателях разного размера. Для испарения топлива используется теплоемкость стенок углубления в поршне. Топливовоздушная смесь образуется в результате управления воздухом в процессе сжатия.
- Выхлопные газы дизельных двигателей внутреннего сгорания.
- наиболее точная настройка момента (начала) впрыска топливной смеси
- точно выполненные форсунки
- точная дозировка топлива в топливном насосе высокого давления (ТНВД)
- увеличение давления впрыска
- точная геометрия факела распыленного топлива
- модификация камеры сгорания
Дизельный двигатель – двигатель внутреннего сгорания с воспламенением топлива вследствие сжатия. В бензиновом двигателе происходит воспламенение топливно-воздушной смеси от искры. Такие двигатели очень чувствительны к детонации. Процесс сгорания в дизельном двигателе начинается с втягивания воздуха, затем происходит его сжатие до уровня, превышающего уровень сжатия в бензиновом двигателе, в результате чего возникает воспламенение топлива. Коэффициент полезного действия (КПД) дизельного двигателя выше, чем у любого другого двигателя внутреннего сгорания. Для низкооборотных двигателей с большим рабочим объемом КПД достигает 0,5 и выше. Как результат: автомобили с дизельными двигателями потребляют меньше топлива, количество вредных отбросов в выхлопных газах также значительно ниже, что является одним из главных преимуществ дизельного двигателя в сравнении с бензиновым.
В дизельном двигателе используется как двух-, так и четырехтактный рабочий цикл. В первом такте поршень движется вниз и через открытый впускной клапан втягивает воздух. Во втором такте, так называемом такте сжатия, происходит сжатие воздуха вследствие обратного движения поршня вверх. Степень сжатия - от 14:1 до 24:1. В конце такта происходит впрыскивание топлива форсункой под очень высоким давлением ( до 1500 кгс/см2). Температура воздуха при этом достигает 8000С. Происходит воспламенение мелко распыленного топлива (третий такт), которое сгорает почти полностью. Энергия, высвобождаемая при этом, давит на поршень, который снова начинает двигаться вниз. Происходит преобразование химической энергии в механическое движение. Четвертый такт – выпуск отработавших газов. Поршень движется вверх и вытесняет их через открытый выпускной клапан. Затем начинается новый цикл.
В дизельном двигателе внутреннего сгорания может использоваться как разделенная (двигатель с предкамерой), так и неразделенная камера сгорания (двигатель с непосредственным впрыском). Двигатели последнего типа считается более экономичными и эффективными, чем двигатели с предкамерой, поэтому чаще устанавливаются на грузовых и грузопассажирских автомобилях. Двигатели с предкамерой дешевле, преимуществами их являются более низкие уровни шума и вредных выбросов в выхлопных газах. Такие двигатели используются в легковых автомобилях. Если сравнить с бензиновым двигателем внутреннего сгорания с воспламенением от искры, оба вышеописанные типа дизельных двигателей более экономичны, в том числе в диапазоне частичных нагрузок. Дизельные двигатели внутреннего сгорания подходят для применения турбонагнетателей (турбокомпрессора) механического наддува или с приводом от выхлопных газов. Использование турбонагнетателя (турбокомпрессора) повышает мощность и коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах.
Типы камер сгорания дизельного двигателя:
Состав выхлопных газов, образующихся в результате сгорания дизельного топлива, во многом зависит от конструкции самого двигателя, его мощности и заданной нагрузки. Чем более полно происходит сгорание топлива, тем ниже концентрация вредных веществ. Полнота сгорания зависит от точной поддержки состава тепловоздушной смеси, абсолютной точности впрыскивания и оптимального завихрения топливовоздушной смеси. Выхлопные газы большей частью состоят из воды (Н2О) и безвредной двуокиси углерода (СО2). Следующие соединения находятся в составе выхлопных газов в относительно небольшом количестве: несгоревшие углеводороды (НС или СН), окись углерода (СО), окись азота (NOx), серная кислота (Н2SО4) и окись серы (SO2), частички сажи. Если же двигатель холодный, в состав выхлопных газов поступают неокисленные или частично окисленные углеводы, различаемые как голубой или белый дым с характерным резким запахом.
Параметры, влияющие на снижение расхода топлива и уменьшение вредных выбросов:
