Впервые о дизельном двигателе заговорили в девятнадцатом веке, когда Рудольф Дизель поставил перед собой задачу создать нечто лучшее, чем существующий тогда паровой двигатель. Максимальные возможности того времени – это было появление ДВС на керосине, который работал благодаря воспламенению топлива с помощью свечей. Его КПД стало выше, но ниже современного ДВС.
Первый двигатель Дизеля
Изобретение пришло в движение в 1892 году. Через пять лет мастер нашел спонсоров, которые помогли ему создать одноцилиндровый дизельный двигатель, который был назван в его честь. Мощность у него была всего двадцать лошадиных сил, а КПД составил всего 34 процента. Но и это было достижением по сравнению с паровыми автомобилями.
Топливо поступало сразу в цилиндр. Теоретически дизельный двигатель мог работать на любом жидком горючем, даже на сырой нефти, на которой работали паровые двигатели, но не все так было просто. Лишь российские ученые смогли добиться в двадцатом веке, чтобы дизельный двигатель заработал на сырой нефти. До этого он работал на керосиновом масле.
Состоит дизельный двигатель из четырех тактов. На первом этапе функция такова, что он захватывает атмосферный воздух с улицы, на следующем шаге поршень двигается в обратном направлении, разогреваясь до 750 градусов. Поэтому, когда на третьем этапе в цилиндр вводилось данное горючее, оно самовозгоралось, двигая поршень, который на четвертом шаге выталкивал продукты распада.
Для чего нужно было постепенно впрыскивать топливо? Чтобы оно горело, а не взрывалось. Именно такой постепенный впрыск состоял в том, чтобы еще запускать компрессор, который нагнетал воздух в отдельно стоящий резервуар. Он служил силой для впрыскивания горючего в цилиндр, когда запускался двигатель. Это еще больше давало КПД.
Устройство работало на керосине, Дизелю не удалось сделать так, чтобы ДВС работал на нефти, это сделали россияне, что выдвинуло дизельные двигатели на мировой рынок. Функции работы ДВС на керосине были практически теми же, что и на нефти, чего не скажешь о паровом двигателе, который стал постепенно вытесняться из производства.
Изначально дизельные двигатели применялись только на автомобилях грузового плана, на военной технике, чего не скажешь сегодня, когда они ставятся и на легковые авто. Ведь раньше размеры не играли никакой роли. Главная особенность у ДВС – это надежность и экономичность. Тогда как первое авто вышло в 1935 году, где уже был учтен размер, вес, комфорт.
Первыми автомобилями, на которых стояли дизельные двигатели, стали Мерседесы-Бенц. Теперь речь пошла о таких характеристиках, как: обороты, крутящий момент, доступность и экономичность топлива. Все это сделало особенно привлекательным такой тип двигателя для внедорожников в современном мире. После выхода первого авто стали известными трехцилиндровые и четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания.
Характеристика прошлых двигателей внутреннего сгорания была близка к новому проекту, который уже говорил о бензиновых моторах, они имели меньше шума, больший КПД, но при этом оставались такими же надежными и экономичными.
Как мы знаем, компания Субару выпустила первый оппозитный дизель. Именно Субару занимается много лет разработками и применением оппозитных моторов на своих автомобилях Форестер.
Конструкция с особенностями
Для начала отметим, что использовались трехцилиндровые и четырехцилиндровые высокооборотные двигатели внутреннего сгорания, чего не скажешь о первом одноцилиндровом, в сравнение не идет даже двухцилиндровый дизельный двигатель.
Клапаны стали играть большую роль, их пришлось усилить, что изменило их характеристику. Так как они, помогая поршню сжиматься, направляя в цилиндры горючее, стали намного больше выполнять работы. Поэтому у дизельного двигателя размеры больше чем у бензинового мотора, хотя камера внутреннего сгорания такая же.
Есть данные о недостатках. Это:
- Во-первых, большая вибрация и сильный шум.
- Во-вторых, всего лишь двухлитровая мощность
- В-третьих, медленный старт холодного мотора.
Но современных устройствах уже решили подобные вопросы, результаты их решения стали оптимальными.
Главное отличие между разными дизелями, это то, как устроена камера сгорания. Есть дизели с неразделенным устройством сгорания, это возможность непосредственного впрыска, то есть поршень получает дозу горючего, так как камера сгорания находится прямо в поршне. Если обороты малые, то это лучший вариант, который может иметь двухтактный дизельный двигатель.
В случае, когда камера сгорания разделена, такое устройство у авто более распространено. Оно считается более оптимальным у двухлитрового мотора. Ведь впрыск осуществляется в особое место, чаще в вихревую камеру, которая находится в головке блока цилиндров. Там есть особый канал, который направляет горючее туда, где образуется вихревая сила, ведь в блок попадает атмосферный воздух, в итоге происходит самовозгорание горючего. Благодаря огромному сжатию, в камере сгорания поднимается температура воздуха, благодаря чему и воспламеняется дизельное топливо.
Воспламеняется горючее в вихревой емкости, а потом догорает уже в камере сгорания. Давление в цилиндрах не превышает допустимого значения, поэтому шум у современного мотора ниже, чем на старых вариантах. Подобные устройства составляют сегодня основное множество.
Как устроен дизельный агрегат
Оптимальные обороты двигателя на схеме автономной работы достигаются благодаря компьютеру. Описание такой схемы сейчас и рассмотрим. Главное в движке – это подача топлива. При этом давление должно быть строго фиксированным, и весь процесс эксплуатации устройства должен проходить в определенное время. Если давление будет завышено, то правильной работы цилиндров может не произойти. Именно такие требования к давлению делают устройство дизеля дорогим и сложным.
Основными элементами дизельного двигателя можно назвать три детали, которые имеют внутреннее положение. Речь идет о топливном насосе, работающем под высоким давлением, форсунках, топливном фильтре. Насос или поршень должен подавать по определенной схеме топливо к форсункам, иначе ничего не будет функционировать.
Для начала рассмотрим работу топливного насоса. Благодаря его надежности дизельные агрегаты используют в автономном режиме, как правило, это рефрижераторы. Автономный движок может работать даже тогда, когда нет контроля над его питанием. Так как ему было дано определенное задание, описание его эксплуатации находится в электронной памяти авто. Также можно прочесть описание по эксплуатации в инструкции к машине, где рассказывается, что и как нужно делать, чтобы движок работал постоянно. Следуйте тому, что сказано в описании к эксплуатации.
Когда водитель меняет положение педали «газа» или «тормоза», то он даже не задумывается о том, какие обороты совершает мотор, его движок совсем не интересует, тот же в свою очередь либо уменьшает обороты, либо увеличивает их. Управлением оборотами занимается особая система регулировки, которая способствует правильному функционированию авто.
Атмосферный воздух поступает во внутреннюю часть камеры, при этом двигатель может быть даже 12 цилиндровым, если говорить о современных авто. При этом его размер не уступает по комфортным габаритам никакому другому движку. Обороты он развивает быстро, и машина разгоняется с места за несколько секунд. Поэтому КПД на высоте, а система при этом работает успешно под управлением электроники, стоит вставить ключ зажигания.
Что такое форсунки
Теперь поговорим о форсунках. Они помогают дозированно брать горючее из бака и впрыскивать его в каждый цилиндр. Система управления при этом следит, чтобы вовремя шел забор атмосферного воздуха, чтобы не падали обороты, и КПД было высоким. Причем системой осуществляются все эти действия, стоит вставить ключ зажигания в замок. Подключение топливной магистрали к форсункам производится посредством железных трубок. Схема подключения электрических контактов на каждую форсунку устроена таким образом, чтобы любой, даже начинающий мастер, не смог перепутать их местами.
Также важно сказать о радиаторе охлаждения. Он просто необходим, чтобы падала температура в камерах, только тогда можно говорить о правильной работе всей системы. Радиатор охлаждения находится в непосредственной близости к мотору. Двигатель, прогоняя пары атмосферного воздуха мимо него, способствует его охлаждению. В итоге благодаря радиатору охлаждения наружу продукты распада выходят немного остуженными.
Ресурс дизельного двигателя высок, так как система управления способствует его правильному расходу. В итоге машина экономит горючее, что «на руку» водителю. Когда он вставляет ключ зажигания, он не думает обо всех этих вещах, которыми занимается система управления. Он просто желает двигаться вперед, да так, чтобы его слушалась машина. Его не интересует КПД, но он хочет, чтобы медленно расходовалось топливо, а машина летела, как самолет.
Поговорим о топливных фильтрах
Они должны пропускать такое количество горючего, чтобы машине хватало на все ее расходы. Поэтому, вставив ключ зажигания, функция должна сыграть так, что фильтр пропустит нужное количество горючего. В частности, размеры фильтра таковы, чтобы не пропускать примесей с топливом. Даже устранять воду. То есть основная функция – это зажигание двигателя.
Когда включается зажигание, то добавочный топливный фильтр электроподогрева способствует тому, что мотор подогревается, что помогает ему разгоняться. Особенно это полезно зимой. При этом размеры, которые имеет данный элемент, никак не сказываются на размерах всего двигателя.
При включении зажигания сначала происходит холодный запуск движка, это возможно благодаря описанному выше элементу подогрева. Подобные свечи накаливания, как их еще называют, имеют небольшие размеры, поэтому в целом двигатель небольшой. Но за несколько секунд температура в нем поднимается до восьмисот или даже девятисот градусов по Цельсию.
Свечи приблизительно через двадцать секунд перестают работать, так как в них уже больше нет необходимости, и вся энергия уходит только на работу движка. Другими словами, стоит только включить зажигание, как весь двигатель подогревается до тридцати градусов по Цельсию.
Делаем выводы по дизелю
В заключении хочется подчеркнуть, что благодаря Дизелю появился такой чудесный мотор на свет, который весьма исправно и долго работает. Рассмотрим несколько положительных и отрицательных моментов, которые присущи дизельному мотору по сравнению с бензиновым движком.
Преимущества
- экономный;
- лучше подходит для внедорожников и грузовиков;
- нет свечей зажигания, ничего, что привело бы к отказу в работе авто;
- долговечен.
Недостатки
- разгоняется не так быстро, (это касается старых моторов);
- достаточно шумно работает и издает много вибраций;
- требуется высококачественное горючее;
- на морозе мерзнет топливо;
- не любит больших скоростей;
- требуется частая замена фильтров, нужно качественное масло;
- нужен мощный стартер;
- ремонт обходится дороже.
