Простой дизельный двигатель: 10 самых надежных дизельных двигателей Автомобильный портал 5 Колесо

Дизельный двигатель

Главное и основное преимущество дизельного двигателя — экономичность. Чтобы понять, почему дизельный мотор расходует меньше топлива, достаточно знать, что его КПД выше бензинового. Причина — в особенностях конструкции и принципе работе мотора.

Бензиновый двигатель, несмотря на все новейшие разработки, улучшающие его характеристики (например, система прямого впрыска), по-прежнему уступает дизельному: в полезную работу преобразовывается около 30% энергии сгоревшего топлива. У дизеля этот показатель, в среднем, 40%, а с турбонаддувом и промежуточным охлаждением — свыше 50%.

Первый работоспособный двигатель, в котором топливо воспламеняется от сжатия, разработал в конце XIX века немецкий инженер Рудольф Дизель

Именно поэтому экономичные в пересчете на «стоимость километра» и более «эластичные» при смене режимов работы моторы уже завоевали Европу, где стоимость литра топлива значительно выше, чем в России. Единственным препяствием остается конструктивная невозможность без конца снижать веса и уменьшать размеры мотора — при производстве дизелей точность подгонки деталей должна быть на порядок выше, а это недостижимо при слишком миниатюрных деталях. Поэтому до настоящего времени относительно массивные и тяжелые дизельные двигатели все еще ставят в основном на внедорожники и крупные легковые автомобили. 

История дизельного двигателя

Первый работоспособный двигатель, в котором топливо воспламеняется от сжатия, разработал в конце XIX века немецкий инженер Рудольф Дизель. В качестве топлива для опытных образцов Дизеля использовался керосин, в дальнейшем, в ходе развития дизелестроения применялись различные виды горючих жидкостей от рапсового масла до сырой нефти. В результате пришли к более простым в производстве, то есть более дешевым, чем бензин, мазуту и солярке. Их низкая себестоимость объясняется тем, что эти классы топлива можно вырабатывать без применения сложных процессов, за счет прямой перегонки нефти.

Основное применение дизели, которые поначалу были очень большими, получили на кораблях и в стационарных механизмах. Несовершенные системы впрыска топлива не позволяли использовать их в автомобилях, требующих высокооборотистых силовых агрегатов.

Лишь в 20-е годы XX века появились первые образцы грузового и общественного транспорта с дизельными двигателями. Еще через 15 лет моторы этого типа начали применять в легковом автомобилестроении, но все равно долгое время дизель – мощный, не страдающий от детонации при любом объеме цилиндров, но тяжелый и шумный, был основным двигателем «тяжеловозов» — грузовой и сельскохозяйственной техники, железнодорожного транспорта, судов.

Основное отличие дизеля от бензинового двигателя – в принципе воспламенения смеси

Только в 70-е годы рост цен на нефть в сочетании с развитием технологий стимулировал разработку небольших дизелей, вскоре составивших конкуренцию бензиновым моторам.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя

По конструкции дизельный двигатель мало отличается от бензинового. Та же система цилиндр-поршень-шатун-коленвал, трансформирующая расширение сгорающей топливно-воздушной смеси в крутящий момент.

Основное отличие дизеля – в принципе воспламенения смеси. Если в бензиновых моторах топливо смешивается с воздухом до попадания в цилиндры и поджигается принудительно электрической искрой, то в дизелях топливо и воздух поступают в цилиндры раздельно. Фазу сжатия проходит только воздух, при уплотнении нагревающийся до 700-900 градусов. В точке максимального сжатия в цилиндр под большим давлением через специальные форсунки впрыскивается топливо. Из-за высокой температуры происходит его самовозгорание, после чего следуют циклы, идентичные для всех двигателей внутреннего сгорания – расширения и выпуска отработавших газов.

Плюсы и минусы дизельного двигателя

К главным достоинствам дизеля, помимо уже упомянутого высокого крутящего момента и экономичности, можно отнести и простоту конструкции. Дизелю не нужна система зажигания и дроссель. Как следствие – устройство двигателя проще, а значит, он более неприхотлив в эксплуатации, чем бензиновый.

С другой стороны, по причине высокой нагрузки стенки цилиндров должны быть толще, а находящиеся под нагрузкой детали — массивнее. Отсюда соответствующие вес и габариты. В конце восьмидесятых эту проблему начали решать за счет применения алюминия, но дизели с алюминиевыми головками были не слишком надежными — при перегреве алюминиевые детали неминуемо «вело». Двигатели с алюминиевой головкой блока требовали еще большей точности при сборке и затяжке болтов, крепящих головку к блоку.

Проблемой дизелей до недавнего времени был и уровень шума при работе. Дело здесь в том, что взрывной характер воспламенения смеси, который в бензиновых двигателях называется детонацией, — нормальная история для дизеля. Впрочем, в последние годы большинство автопроизводителей успешно с этим недостатком справляются, повышая уровень шумоизоляции салона автомобиля.

Дизели очень требовательны к чистоте топлива, которое не только сгорает в камере двигателя, но и смазывает насос

Есть и еще одно конструктивное «слабое место» дизельного агрегата. Для подачи топлива в камеру сгорания используется топливный насос высокого давления. Это сложный механизм, поэтому дизели очень требовательны к чистоте топлива, которое не только сгорает в камере двигателя, но и смазывает насос. Абразивные частицы и вода могут быстро вывести из строя точный механизм насоса.

Повышенные требования предъявляет дизель и к моторному маслу, смазывающему точно подогнанные детали кривошипно-шатунного механизма. Масло должно быть чистым, а при сгорании дизельного топлива выделяется много сажи, и ее частицы, проникая в масло, быстро делают его негодным. Мельчайшие посторонние частицы работают как абразив, резко увеличивая износ, поэтому масло в дизельных двигателях следует менять чуть ли не вдвое чаще.

Одним из факторов, тормозящих рост популярности дизельных автомобилей, остается одно из свойств дизельного топлива. Дело в том, что при снижении температуры до нуля градусов оно заметно густеет. Поэтому на заправках в холодный сезон топливо меняют на зимнее, которое отличается от летнего только тем, что в него добавлены присадки, препятствующие загустению. И тем не менее, дизельные автомобили нередко беспокоят свих владельцев проблемами «холодного» запуска – инертность отягощенного парафинами топлива прямо пропорциональна понижению температуры воздуха. В особо холодных регионах этот недостаток решается сегодня путем установки предпускового подогрева как самого двигателя, так и различных частей топливной системы, в зависимости от конфигурации. Установка подогрева, заводского или от стороннего производителя, естественно, делает автомобиль дороже.

Справедливости ради, стоит сказать, что вязкость и нелетучесть дизельного топлива — одновременно и положительная черта дизеля. За счет этих качеств двигатели этого семейства менее пожароопасны.

Вопросы эксплуатации дизельного двигателя

В теории, более толстостенный и сконструированный в расчете на интенсивные нагрузки дизель долговечнее бензинового мотора. Он обладает специфическими особенностями — максимальный крутящий момент достигается при относительно низких оборотах. Для дизеля характерна стабильная, но плавная динамика, поэтому автомобили с двигателем этого типа скорее для спокойных водителей (если, конечно, дизель небольшого объема). Зато манипулировать педалями и ручкой КПП приходится реже (стартовать можно и со второй передачи), однако, раз «рванув» со светофора, можно сразу «списывать» изрядный запас моторесурса. 

быстро, мощно, бесшумно! — Журнал «4х4 Club»

На пути, который пришлось пройти инженерам, чтобы свести разницу между бензиновыми и дизельными силовыми агрегатами к минимуму, были годы исследований и множество технических новшеств. Я расскажу о самых интересных и полезных из них.

 

 

 

Первый дизельный двигатель.
Выглядит неказисто из-за огромного маховика.

 

НЕ РЫЧИ!

Первое, за что мы с вами так долго недолюбливали машины на дизельной тяге – непрерывно сопровождающее их тарахтение. Таков уж принцип работы этого мотора. Горючая смесь в нем приготавливается непосредственно в камере сгорания, куда, в уже сжатый и нагретый воздух впрыскивается порция дизтоплива. Температура сжатого воздуха настолько высока, что топливо самовоспламеняется. Поэтому в дизеле, в отличие от бензиновых моторов, работающих по циклу Отто, нет свечей зажигания, а есть лишь калильные свечи, нагревающие воздух перед пуском в морозы.

Стуки и металлическое бряцание исходит вовсе не от соприкосновения металлических частей мотора, как может показаться, а прямо из центра камеры сгорания. Кардинально изменить ситуацию можно только при помощи оптимизации процесса горения солярно-воздушной смеси. А именно – заставить весь ее объем воспламениться в максимально короткое время. Для этого нужна высокая точность дозы и момента впрыска. Сделать это можно в первую очередь, подняв давление топлива. Тогда все то, что должно воспламениться попадет в цилиндр предельно быстро, и задержка вспышки будет минимальной, а звук работы — тихим.

 

 

Пионер в области автостроения компания Mercedes-Benz первая освоила и дизельные моторы.
Четырехцилиндровый рядный дизель этого грузовика составлен из двух одинаковых блоков.
Все трубки охлаждения и подачи топлива, равно как и привод клапанов, «на улице»,
от чего дизель становится больше похож на паровую машину.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

Поднять давление в привычном для дизеля устройстве подачи солярки – топливном насосе высокого давления (ТНВД) — на высоких оборотах работы мотора выше двухсот атмосфер, без ущерба для его ресурса, оказалось очень сложно технически. И главное – слишком дорого для технологии, претендующей на массовость. Кроме этого, искать принципиально новые решения конструкторов вынудили жесткие условия экологических норм.

Выход был найден. Так появились насос–форсунки, поместившиеся рядом с клапанами и приводящиеся не от отдельного вала, как ТНВД, а вместе с клапанами — распредвалом. Заодно, на один навесной агрегат (а ТНВД – довольно громоздкая штуковина) у двигателя стало меньше.

Своего конструкторы добились – давление было повышено относительно простым способом, но усложнилась задача регулировки длительности фазы впрыска. Точное управление количеством топлива требовало совершенно нового подхода к конструкции топливной аппаратуры, которая в конце концов повторила по сути обычный, бензиновый впрыск c общей топливной рампой и электронно управляемыми форсунками, но на качественно ином уровне.

Дизель, в отличие от бензинового мотора, работает при втрое большей степени сжатия, а потому и давление впрыска у систем Common Rail, по сравнению с бензиновыми аналогами, выглядит едва ли не фантастическим. В 2008 году лидер и пионер выпуска впрысковых топливных систем компания Bosch создала систему с рабочим давлением 2000 бар!

 

 

Форсунка дизельного двигателя (к которой на рисунке подходит трубка)
впрыскивает порцию дизтоплива прямо в сжатый объем камеры сгорания.
В этот момент рождается характерный дизельный стук.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

Само собой, такое давление потребовало повышения качества топлива, и в первую очередь – его очистки от сернистых примесей. Большинство топливных компаний мгновенно отреагировали на новые требования и, по этой причине, мир стремительно забывает о дешевой солярке. Как говорится – красота требует жертв!

Рабочее давление подобных систем, как и многие другие процессы, влияющие на характер горения топлива и, в конечном итоге, на КПД мотора, очень разнятся от производителя к производителю. Именно поэтому некоторые бренды до сих пор опасаются выводить на отечественный рынок версии машин с дизельными двигателями. По их представлениям, качество топлива на наших просторах ниже того, которое требуется для производимых ими моторов.

 

ТРЯСКЕ — НЕТ!

Вибрация – второй вечный спутник дизеля. Длинный ход цилиндра и высокая энергия вспышки топлива заставляют мотор трястись, особенно в области холостых оборотов.

Руководствуясь принципом «клин клином вышибают», конструкторы оснастили самые передовые дизели балансирными валами, которые создают точно такие же ускорения, но направленные в противоположную сторону. Не смотря на громоздкость этих валов, которых внутри блока может быть два, сложность их привода, дополнительный вес и шум от работы, принцип активного подавления вибраций оказался единственно приемлемым для дизельного мотора.

В разных моторах балансирные валы приводят и шестернями, и специальной цепью, и зубчатым ремнем. Их располагают в самых разных местах двигателя, но все они делают моторы менее дрожащими, и работу – плавной.

 

ПАРОВОЗАМ ТУТ НЕ МЕСТО

О том, что дизельный выхлоп токсичен, знали еще во времена первых, самых несовершенных агрегатов. Черный дым из выхлопной трубы и сегодня частый спутник автомобиля с шильдиком «D» на корме. Копоть – самый трудноустранимый спутник моторов на топливе тяжелее бензина. Даже в почти прозрачном, на вид, дизельном выхлопе содержится сажи на порядок больше, чем в отработанной смеси бензинового мотора. Массовое применение дизельной техники в Европе, и последовавшее вслед за ним резкое повышение концентрации углеводородов в атмосфере поставило проблему снижения дымности выхлопа перед европейскими производителями в полный рост. Поскольку большое количество сажи — врожденная черта дизельного мотора, в борьбу с «паровозным» шлейфом из трубы, помимо передовых топливных систем, о которых я уже рассказал, вступили разнообразные сажеуловители. Противосажевые фильтры стали обязательными для всех автомобилей, продающихся в Европе. Наиболее продвинутые конструкторы, озабоченные чистотой природы, соорудили целую систему, помогающую углеродистым соединениям догорать в устройстве, аналогичном бензиновому катализатору. Mercedes-Benz предлагает на модели Е320 с этой целью добавлять в продукты горения мочевину, для которой предусмотрена отдельная емкость. В его двигателе Bluetec в выхлопные газы впрыскивается восстановитель AdBlue, на 80% сокращающий объем угарного газа. Кроме того, в моторе предусмотрены сажевый фильтр и катализатор-накопитель. Инженеры Mercedes считают силовую установку Bluetec самым чистым дизельным двигателем в мире.

 

 

С первых серийных дизельных двигателей начала века и по сегодняшний день
обычный дизельный двигатель питает свои цилиндры при помощи топливного
насоса высокого давления (ТНВД, на фото — серебристого цвета). Турбодизели Common Rail
внешне отличаются отсутствием ТНВД. Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

САМЫЕ САМЫЕ

Так, постепенно, дизель избавился от трех своих заклятых врагов – вибрации, черного дыма и шума. Последнему, помимо оптимизации процесса горения топлива, отлично противостоит специальная, дизельная шумоизоляция подкапотного пространства. Толстенный многослойный пластиковый колпак, закрепленный поверх большинства дизельных двигателей, который первым бросается в глаза любому, поднявшему крышку капота – не только украшение. Его основная функция – не пропустить звук в салон. Дополнительная звукоизоляция моторного щита и пола под ногами пассажиров способна поставить полностью непроницаемый барьер любой дизельной трескотне.

Благодаря всем перечисленным ухищрениям, дизель не только оказался на одном пользовательском уровне с лучшими бензиновыми моторами, но и превзошел многих из них. Отмечу, что для уверенного наступления на абсолютное большинство бензиновых моторов, дизелям нужно было научится легко «раскручиваться» до значительно больших оборотов, чем их тарахтящие предки.

Тут конструкторы столкнулись с самыми большими трудностями. А все из-за той же высокой степени сжатия, обуславливающей большой (по сравнению с бензиновыми конструкциями) ход поршня. Кроме того, что испытывающий несравнимо большие ударные нагрузки, дизельный поршень сам по себе тяжел, он передает усилия на коленвал при помощи более прочного, и тоже тяжелого шатуна, да и сам коленвал дизеля больше по размеру и тяжелее.

Развить большие обороты — значит заставить все это хозяйство прыгать, качаться и крутиться с большими ускорениями. И тут двигательные технологии уперлись в проблему создания качественно иных материалов, способных выдержать высокие температуры и тяжелые нагрузки без прироста веса. Иными словами, чтобы построить дизельный мотор, способный достигать в длительном режиме частоты вращения хотя бы пять с половиной тысяч оборотов, нужно применить специально для таких целей созданные чугун, стальные и алюминиевые сплавы и, кроме того, изготовить все детали с точностью, в несколько раз превышающую требования к деталям для бензиновых моторов. Оно и понятно – вершина технологии невозможна без соответствия всех ее составляющих идее совершенства.

Именно дороговизна производства, подгонки и сборки становятся основной причиной большей стоимости высокооборотного легкового дизеля, хотя и его топливная аппаратура тоже откровенно недешева. Пришедшие на смену обычным ТНВД системы с общей рампой Common Rail или с насос–форсунками, конечно, ощутимо дороже. В мире устройств высокого давления действует простой закон. По мере линейного увеличения расчетного давления, цена любого механизма вырастает практически в квадратической зависимости.

 

 

Катализатор-сажеуловитель дизельного двигателя устроен сложнее, чем бензинового.
Поскольку сажа в выхлопе полностью не сгорает, часть ее можно
просто задержать своеобразным фильтром.
Очищенный от копоти выхлоп проникает сквозь фильтр и попадает в атмосферу.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

ДУЕМ БОЛЬШЕ

Дизель и турбонаддув – близнецы–братья. Безнаддувные, так называемые атмосферные, дизели сегодня – большая редкость. Не случайно их называют «тракторными» за узкий диапазон характеристик и областей применения. Возможность кардинально и почти задаром улучшить характеристики дизеля при помощи турбины была использована конструкторами моторов еще на заре прошлого столетия. Еще бы! Для работы турбонагнетателя не требуется дополнительной энергии. Достаточно только силы улетающих в никуда выхлопных газов, а полученный прирост мощности около сорока процентов с лихвой окупает и сложность самой турбины, и еще более высокие требования ко все тем же железкам внутри мотора: поршням, цилиндрам и клапанам.

Сама по себе турбина — тоже маленькое инженерное чудо, сочетающее в себе массу противоречивых качеств. Одни только максимальные обороты около двадцати тысяч в минуту чего стоят!

Как ни странно, в доли стоимости современного дизеля турбина не столь весома, как пару десятилетий назад. Еще и поэтому ее можно считать самым простым и экономически наиболее выгодным способом превратить тракторный дизель в передовой мотор.

В паре с турбонагнетателем почти всегда работает радиатор, в котором наддуваемый воздух охлаждается набегающим спереди атмосферным потоком. Охлаждать воздух для работы двигателя надо по одной причине – масса холодной смеси больше, и значит, больше сила заряда и КПД мотора. Называемый интеркулером, такой радиатор прост, легок и дешев, а потому применяется почти повсеместно.

 

Двухцилиндровый дизельный двигатель Mercedes был установлен на тракторе.
Тракторный мотор был накрыт весьма символическим капотом.
Тряска, грохот и черная копоть были не в счет.
Главное — машина могла двигаться сама и тащить за собой солидный плуг.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

А ПОТРЕБЛЯЕМ МЕНЬШЕ

То, ради чего и был задуман дизельный двигатель, работающий по циклу Тринклера-Сабатэ – высокая экономичность при огромном (в сравнении с бензиновыми моторами такого же литража или мощности) крутящем моменте, было и остается главным достоинством дизеля. Для примера приведу разработанный заводом Volkswagen двухлитровый дизельный мотор, который устанавливают на Volkswagen Jetta с 2009 года.

Помимо этого, большинство разработчиков экологически чистых силовых установок пристально смотрят на переспективные дизели, которые в паре с электромоторами и генераторами по экономичности и экологичности выходят на лидируюшие позиции среди всех гибридных агрегатов.
Дизельный цикл работы мотора проник даже туда, куда, казалось, ему заказана дорога самой теорией двигателестроения. Компания Mercedes-Benz создала бензиновый агрегат c переменной степенью сжатия, который в некоторых режимах, как и дизель, обходится без свечей зажигания, сжимая смесь воздуха и бензина до температуры самовоспламенения. Отдавая дань обоим принципам двигателей внутреннего сгорания, маркетологи Mercedes-Benz назвали этот мотор Dies-Otto.

Ну и на последок вспомним о дизелях, работающих на смеси дизтоплива и природного газа. Несмотря на то, что газ – тоже органическое топливо природного происхождения, подобные силовые установки позволяют заметно снизить уровень токсичных и сажевых выбросов дизеля без применения дорогостоящих катализаторов и сажеуловителей. Единственный минус газодизельного транспорта – привязанность к специализированным газовым заправкам. Тем не менее, автобусы с газобаллонной аппаратурой на крыше можно увидеть на улицах многих городов мира и России уже сегодня.

 

 

     

 

Этот довоенный грузовик середины 1930-х был разработан компанией Mercedes.
Комплектовался как дизельными, так и бензиновыми моторами.
Армейские интересы заставили выпускать его аналог еще и под маркой Opel.
Его полноприводный дизельный вариант отличался фантастической проходимостью.
Благодаря отсутствию электрооборудования, влияющего на работу дизеля,
машина могла преодолевать брод глубиной ровно по нижнюю кромку боковых окон.
Фото предоставлено компанией Mercedes-Benz.

 

Как работают дизельные двигатели?

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такие вещи случаются каждый день. Но остановись и подумай
момент о том, что происходит — как огромный, тяжелый груз
систематически преодолевать подавляющую силу гравитации, используя
не более чем несколько чашек грязной жидкости (иными словами, топлива) — и, согласитесь,
то, что вы видите, весьма примечательно.
Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков,
поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они
аналогичны обычным бензиновым (бензиновым) двигателям, но генерируют большую мощность,
более эффективно, работая немного по-другому. давайте возьмем
пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (такие, как в этом железнодорожном локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и тщательно отполированный!) вагон British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, именуемый Royal Scots Grey, датированный 1960 годом.
Дизельный двигатель Napier Deltic, который приводит его в действие.

Содержание

  1. Что такое дизельный двигатель?
  2. Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?
    • Четырехтактные двигатели
    • Двухтактные двигатели
  3. Что делает дизельный двигатель более эффективным?
  4. Чем отличается дизельное топливо?
  5. Преимущества и недостатки дизельных двигателей
  6. Кто изобрел дизельный двигатель?
  7. Узнать больше

Что такое дизельный двигатель?

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель относится к типу двигателей внутреннего сгорания. Горение — это еще одно слово для обозначения горения, и внутреннее
означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором
топливо сгорает внутри основной части двигателя (цилиндры)
где производится мощность.

Это сильно отличается от внешнего
двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые использовались старомодными паровыми
локомотивы. В паровой машине есть большой огонь на одном конце
котел, нагревающий воду для получения пара. Пар стекает долго
трубки к цилиндру на противоположном конце котла, куда он толкает
поршень назад и вперед, чтобы двигать колеса. Это внешний
сгорание, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно,
обычно 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо
горит внутри самих цилиндров. Отходы внутреннего сгорания
гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно течь откуда
производится в цилиндр: все происходит в том же
место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны.
чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии от
одинаковый объем топлива).

Фото: Типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга предоставлено ВМС США и
Викисклад.

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в
немного разными способами. В бензиновом двигателе топливо и воздух
вводят в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимается (сжимается)
смесь, делающую ее взрывоопасной, и небольшая электрическая искра от
свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взрываться,
генерируя энергию, которая толкает поршень вниз по цилиндру и
(через коленчатый вал и шестерни) поворачивает колеса. Ты можешь читать
подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем
статья про автомобильные двигатели.

Дизельные двигатели аналогичны, но проще. Сначала воздух попадает в
цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо больше, чем в
бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь
сжимается примерно до десятой части своего первоначального объема. Но на дизеле
двигателем воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1]
Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, то чувствовали, как насос
тем горячее в ваших руках, чем дольше вы его использовали. Это потому что
при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла
создается за счет нагнетания воздуха в пространство, в 14–25 раз меньшее, чем обычно
занимает. Бывает так жарко, что воздух становится действительно
горячие — обычно не менее 500°C (1000°F), а иногда и очень
жарче. Когда воздух сжимается, туман топлива распыляется в
цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным
система впрыска топлива, которая работает немного как сложный аэрозоль
Можно. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности
водитель хочет, чтобы двигатель производил.) Воздух настолько горячий, что
топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры
затыкать. Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из
цилиндр, производящий энергию, приводящую в движение транспортное средство или машину.
на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в
цилиндр, выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан
и этот процесс повторяется сотни или тысячи раз в
минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Фото: Типовой дизельный двигатель проходит испытания в лабораторных условиях.
Фотография Пэта Коркери предоставлена ​​Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Дизельные двигатели почти в два раза эффективнее бензиновых двигателей — примерно на 40–45 %.
в лучшем случае эффективен. [2]
Проще говоря, это означает, что вы можете проехать гораздо дальше на том же количестве топлива.
(или получить больше миль за ваши деньги). Есть несколько причин для
это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах.
Фундаментальная теория работы тепловых двигателей,
известный как правило Карно, говорит нам, что КПД двигателя зависит
на высоких и низких температурах, между которыми он работает.
Дизельный двигатель, который работает при большей разнице температур
(более высокая самая высокая температура или самая низкая более низкая температура) более эффективны.
Во-вторых, отсутствие системы зажигания от свечи зажигания делает
более простая конструкция, которая может легко сжимать воздух намного сильнее — и
это заставляет топливо сгорать горячее и полнее, высвобождая больше энергии.
Еще одна экономия эффективности
слишком. В бензиновом двигателе, работающем не на полную мощность, нужно
подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал;
дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда
они работают на меньшей мощности. Еще одним важным фактором является то, что
дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин
потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирающей их
атомов вместе (другими словами, дизель
имеет более высокую плотность энергии, чем бензин). Дизель тоже лучше
смазка, чем бензин, поэтому
дизельный двигатель естественно будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы будете знать это, если вы
когда-либо слышал ужасные истории о людях, которые заправили свою машину или
грузовик с неподходящим топливом! По сути дизель это
более низкокачественный, менее очищенный продукт нефти, полученный из более тяжелой
углеводороды (молекулы, построенные из большего количества углерода и водорода
атомы). Сырые дизельные двигатели без сложного впрыска топлива
Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе.
популярности биодизеля (разновидность биотоплива, изготовленного, в частности, из
вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя,
Рудольф Дизель успешно запускал свои ранние двигатели на арахисовом масле и
думал, что его двигатель сделает людям одолжение, освободив их от
зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованного
источники силы. [3]
Если бы он только знал!

Фото: Смазка будет путешествовать: Джошуа и Кайя Тикелл, пара
защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine) для производства биодизельного топлива для своего фургона (прикрепленного спереди) из отходов кулинарного масла, выбрасываемых ресторанами быстрого питания.
Топливо стоит впечатляющие 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца предоставлено США.
Министерство энергетики/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели являются наиболее универсальными двигателями, работающими на топливе, из распространенных на сегодняшний день.
можно найти во всем, от поездов и подъемных кранов до бульдозеров и
подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще,
эффективнее и экономичнее. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше.
летуч, а его пары менее взрывоопасны, чем бензин. В отличие от бензиновых двигателей, они особенно хороши для
перемещения больших грузов на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в
грузовые суда, грузовые автомобили, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие
означает, что детали дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большую
напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему
дизелям нужно быть мощнее и тяжелее и зачем, на долго
время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока
это может показаться недостатком, значит дизельные двигатели обычно более
надежные и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на
Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца предоставлено США.
Министерство энергетики/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Загрязнение является одним
из самых больших недостатков дизельных двигателей: они
производят смесь загрязняющих веществ, включая оксиды азота, окись углерода,
углеводороды и частицы сажи, которые загрязняют и опасны для здоровья.
Теоретически дизели более эффективны, поэтому они
должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и
меньше способствуют глобальному потеплению.
На практике ведутся споры о том, так ли это на самом деле.
Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельных двигателей.
лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей,
хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили
по сравнению, дизели действительно выходят лучше.
Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили
сильно загрязняют окружающую среду. Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль
который соответствует нормам выбросов ЕВРО 6, производит примерно в 10 раз больше азота
оксидное загрязнение, как у сопоставимого бензинового автомобиля. [4]
А выбросы CO2?
По данным Британского общества автопроизводителей
и Трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбирающие дизельное топливо, предотвратили попадание в атмосферу почти 3 миллионов тонн CO2».
Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые двигатели, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и
более длительный срок службы обычно компенсирует это.
Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали.
скандал с выбросами Volkswagen
в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил данные о выбросах своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньшими.
загрязняющий.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут по-прежнему использоваться в тяжелых транспортных средствах — грузовиках,
автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все они зависят от них, но их будущее в автомобилях и более легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям послужило мощным стимулом к ​​тому, чтобы бензиновые двигатели стали легче, экономичнее и меньше загрязняли окружающую среду, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях. В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными
бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вообще вытесненными. Опять же сами дизеля
постоянно развиваются; в 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизель может остаться
соперник в небольших транспортных средствах на многие годы вперед, особенно если их выбросы сажи
можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот, вкратце, история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на эту идею 16 февраля 1862 года, но ему это не удается. собрать рабочую машину.
  • 1876: Немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: шотландец Дугалд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года,
    Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру-холодильнику Карлу фон
    Линде (1842–1934), где он узнает о термодинамике (наука
    того, как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель придумал, как улучшить двигатель внутреннего сгорания
    двигатель, использующий более высокое давление и температуру, для которого не требуется свеча зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы другие не могли ими воспользоваться.

    Изображение: Оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он нарисовал его в своем патенте 1895 года.
    Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как называл его Дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), соединена с центробежным регулятором (6), который поддерживает постоянную скорость вращения двигателя (отключая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, затем снова включая его, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в
    Патент США № 542 846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

  • 1893: Дизель строит огромный стационарный двигатель, который работает в течение одной минуты самостоятельно.
    власти, 17 февраля 1894 года.
  • 1895: Патент на дизельный двигатель выдан в США 16 июля 1895 года.
  • 1898: С помощью Дизеля в
    завод Адольфа Буша в Сент-Луисе, штат Миссури, США.
    (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей.
    Дизель начинает лицензировать свои идеи другим фирмам и вскоре становится
    очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, одно из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марна-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, по-видимому, выпав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно.
    доказано.
  • 1931: Клесси Камминс,
    основатель Cummins Engine Co., строит один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и демонстрирует его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1,39 доллара. топлива.
  • 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty,
    свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, созданный на базе популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет
    260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем.
    остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый из них (номер 103) в годичное путешествие, чтобы продемонстрировать его ценность. Несомненно доказывая превосходство дизеля, это звучит похоронным звоном для паровозов.
  • 1970-е годы: глобальный топливный кризис возродил интерес к использованию в автомобилях небольших эффективных дизельных двигателей.
  • 1987: Всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2)
    был переоборудован девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что делало его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире сажевые фильтры (PF) для дизельных двигателей модели 607, заявляющие о снижении выбросов сажи на 99 процентов.
  • 2015: Volkswagen втянут в огромный глобальный скандал из-за систематического мошенничества с тестами на выбросы дизельных двигателей. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей.
    с 2019 года все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Биотопливо
  • Карбюраторы
  • Электрические и гибридные автомобили
  • Двигатели (общий обзор тепловых двигателей)
  • Бензиновые автомобильные двигатели
  • История автомобилей

На других сайтах

  • Форум дизельных технологий: отраслевая организация, продвигающая более чистые и эффективные дизельные двигатели.

Книги

Для читателей старшего возраста
  • Справочник по дизельным двигателям Клауса Молленхауэра, Гельмута Чоке (ред.). Springer, 2010. Обширный сборник научных статей, посвященных истории и эксплуатации всех видов дизельных двигателей.
  • Два основных двигателя глобализации: история и влияние дизельных двигателей и газовых турбин, Вацлав Смил. MIT Press, 2010. Увлекательный социальный анализ влияния дизельного двигателя на нашу жизнь.
  • Биодизель: рост экономики новой энергии, Грег Пал. Chelsea Green, 2008. Всемирный обзор биодизеля, включая его историю, будущее и воздействие на окружающую среду.
  • Дизельный двигатель Дэниела Дж. Холта (ред.). Общество автомобильных инженеров, 2004 г. Сборник технических документов, освещающих последние тенденции и разработки в области проектирования двигателей.
  • Справочник по дизельным двигателям Бернарда Чаллена и Родики Баранеску. Butterworth-Heinemann, 1999. Подробное, хорошо иллюстрированное руководство по всем видам дизельных двигателей и их применению, охватывающее как дорожные, так и морские транспортные средства.
  • Дизель: Человек и двигатель Мортона Гроссера. Дэвид и Чарльз, 1978 г. Если вы ищете простую биографию Дизеля, эта очень читаемая старая книга стоит поискать; довольно легко найти б/у. Первая часть представляет собой хронологический отчет о том, как Дизель разработал свой двигатель, в основном благодаря одержимости стремлением превзойти эффективность бензина и пара. Последние несколько глав (о состоянии мирового производства дизельного топлива) крайне устарели и не стоят того, чтобы их читать, но первые три четверти книги остаются совершенно актуальными.
Для младших читателей
  • Car Science by Richard Hammond. DK, 2007. Это лучше всего подходит для детей в возрасте 9–12 лет, но будет интересно и читателям постарше. (Я работал одним из консультантов и авторов этой книги и очень рекомендую ее.)

Статьи

  • Великобритания может запретить продажу бензиновых и дизельных автомобилей через 12 лет, сообщает Shapps by Jasper Jolly. The Guardian, 12 февраля 2020 г.
    Британское правительство предполагает, что оно может полностью запретить двигатели внутреннего сгорания чуть более чем через десять лет.
  • Тесты на выбросы «невозможно обмануть» показывают, что почти все новые дизели все еще грязные Дэмиан Кэррингтон, The Guardian, 6 июня 2018 г. Новое исследование предполагает, что дизельные двигатели в подавляющем большинстве виноваты в загрязнении воздуха в городах.
  • Насколько токсичен ваш
    выхлоп автомобиля? Том де Кастелла, BBC News, 17 октября 2017 г. Почему современные дизели грязнее, чем вы думаете, и почему европейские системы контроля выбросов, основанные на нереалистичных лабораторных испытаниях, не смогли сделать их такими чистыми, как мы ожидаем.
  • По мере того, как скандал с выбросами расширяется, будущее дизельных двигателей в Европе выглядит шатким, Джек Юинг. Нью-Йорк Таймс. 25 июля 2017. Дизельные двигатели могут стать самыми большими жертвами скандала с Volkswagen.
  • Дизельный двигатель на 120 Вацлава Смила. IEEE Спектр. 23 января 2017 г. Почему дизельные двигатели никуда не денутся.
  • Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир, Тим Харфорд, BBC News, 19 декабря 2016 г. Краткий отчет о жизни Дизеля (и неоднозначной смерти).
  • Грязная правда о «Чистом дизеле» Тараса Греско. Нью-Йорк Таймс. Почему наша любовь к дизелям так ужасно испортилась?
  • Затемнение будущего дизельного топлива в автомобилях, Конрад де Энлль. Нью-Йорк Таймс. 8 декабря 2015 г. Есть ли будущее у дизеля в легковых автомобилях?
  • Дизельные автомобили: не пора ли перейти на более чистое топливо? Ричард Андерсон, BBC News, 16 июля 2015 г. С точки зрения загрязнения и выбросов дизельные двигатели кажутся вредными для окружающей среды.
  • Argonne Labs моделирует дизельный двигатель Филипа Э. Росса. IEEE Спектр. 2 октября 2014 г.
    Почему для моделирования того, что происходит внутри двигателя, нужен один из самых мощных в мире суперкомпьютеров?
  • Являются ли газовые двигатели более эффективными, чем дизельные? Рекс Рой, Popular Mechanics, 22 ноября 2010 г.

Технические ссылки

  • Рациональный тепловой двигатель Дизеля: лекция Рудольфа Дизеля. Издательство Progressive Age Publishing, 1897. Эта захватывающая стенограмма — отличное место для более глубокого технического понимания научных и инженерных мотивов Дизеля. Он точно описывает, чего он пытался достичь и как он это делал, кратко документирует историю своих экспериментов на сегодняшний день и включает некоторые сторонние тесты, подтверждающие эффективность его двигателя.

Патенты

  • Патент США № 542,846: Метод и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфом Дизелем, 16 июля 1895 г. Оригинальный дизельный двигатель, описанный самим изобретателем в одном из первых патентов.
  • Патент США № 542846: Двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, 9 августа 1898 г. Усовершенствованная версия двигателя Дизеля, описанная в чуть более позднем патенте.

Каталожные номера

  1. ↑   Вы увидите множество вариантов этой цифры.
    В современной дизельной технологии: дизельные двигатели (Cengage, 2009 г.)., стр. 48), Шон Беннет цитирует 14–24 с типичным значением 16/17.
  2. ↑   Это явно спорный вопрос, в зависимости от того, какие двигатели
    ты сравниваешь. В статье Википедии есть общее обсуждение
    В КПД двигателя.
  3. ↑   Арахисовое масло упоминается во многих источниках, в том числе «Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир» Тима Харфорда, BBC News, 19 декабря 2016 г. Краткое изложение собственных мыслей Дизеля о децентрализации см.
    см. Рациональный тепловой двигатель Дизеля: лекция, Progressive Publishing, 189.7, с.18.
  4. ↑   [PDF] Качество воздуха в
    Отчет Европа — 2016 г., Европейское агентство по окружающей среде, Отчет ЕАОС № 28/2016, стр. 45.

Различные типы дизельных двигателей грузовых автомобилей и их история

Когда вы видите эти гигантские грузовики, перевозящие огромные грузы в гору, это может показаться работой стандартного двигателя, но то, что мы в основном неправильно понимаем, это огромная мощность, которую дизель двигатель генерирует, чтобы заставить этот процесс работать и выполнять работу. Эти дизельные двигатели являются источником энергии для некоторых из самых больших и мощных машин, таких как грузовики, поезда и корабли.

Что такое дизельный двигатель и как он работает?

Дизельный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором топливо сжигается внутри центральной части двигателя путем подачи горячего воздуха под высоким давлением в камеру или цилиндры для выработки мощности.

Стандартные бензиновые двигатели наших автомобилей также являются двигателями внутреннего сгорания, в отличие от двигателей внешнего сгорания, используемых в старомодных паровозах; тем не менее, дизель более мощный.

Кроме того, вы также обнаружите, что эти двигатели внутреннего сгорания более эффективны, поскольку они не тратят много энергии, поскольку тепло просто остается в одном месте. Вы также обнаружите, что ваш двигатель внутреннего сгорания производит больше энергии из того же объема топлива, чем любой другой двигатель внешнего сгорания.

Процесс понимания работы дизельного двигателя можно объяснить в четыре простых шага:

Индукция

Это включает в себя процесс всасывания воздуха, когда поршень движется по каналу и открывает впускной клапан. Ключ в том, чтобы сделать это, когда давление воздуха составляет от 1,7 до почти 2,4 мегапаскалей. Только тогда воздух может быть введен в каждый из цилиндров.

Другие методы запуска зависят от размера двигателя и подключенной нагрузки. Они могут включать использование вспомогательного оборудования, подачу струй сжатого воздуха к двигателю с пневматическим приводом, подачу электрического тока на электростартер и использование небольшого бензинового двигателя, соединенного с маховиком двигателя.

Сжатие

Поскольку впускной клапан закрывается в нижней части хода поршня, это позволяет поршню подниматься и сжимать собранный внутри воздух. Дизельный двигатель не использует топливно-воздушную смесь, а сжимает воздух, что предотвращает проблемы с преждевременным зажиганием, которые в основном встречаются в двигателях с искровым зажиганием с высокой степенью сжатия. Более высокая степень сжатия может быть достигнута с дизельными двигателями, а также более высокая теоретическая эффективность цикла.

Зажигание

Когда топливо впрыскивается в верхнюю часть такта, оно толкает поршень вниз, обеспечивая зажигание. Дизельный двигатель получает энергию, когда горящее топливо распыляется или впрыскивается в цилиндр, где присутствует горячий сжатый воздух. Однако, чтобы этот процесс работал, температура воздуха должна быть выше температуры, при которой может воспламениться впрыскиваемое топливо. Это позволит топливу вступить в реакцию с кислородом воздуха и, следовательно, сгореть.

Кроме того, интересно видеть, что эти дизельные двигатели также известны как двигатели с воспламенением от сжатия, потому что нагрев воздуха за счет сжатия, а не электрической искры, вызывает инициирование сгорания.

Выхлоп

Когда поршень движется вверх, он открывает выпускной клапан, позволяя выйти сгоревшим газам. Турбокомпрессор и доохладитель в дизельных двигателях имеют улучшенные характеристики с точки зрения эффективности и мощности.

Чем дизельный двигатель отличается от бензиновых и бензиновых двигателей?

Несмотря на то, что дизельный двигатель и бензиновый двигатель имеют много схожих основных компонентов и оба работают по четырехтактному циклу, существует несколько неотъемлемых различий в способе воспламенения топлива в обоих этих двигателях и в том, как регулируется выходная мощность.

Ниже приведены наиболее важные различия между ними:

Зажигание

В бензиновом или бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от искры. Процесс начинается с впрыска топлива и воздуха в небольшие металлические цилиндры, а сжатие поршня делает эту смесь взрывоопасной. Следовательно, он воспламеняется от электрической искры, когда свеча зажигания в двигателе поджигает его. Затем эта топливно-воздушная смесь взорвется, создав достаточно энергии, чтобы толкнуть поршень в цилиндр и запустить автомобиль.

Хотя дизельные двигатели могут следовать более простому процессу, они гораздо более управляемы. Для воспламенения в дизельном двигателе требуется только сжатие воздуха. Когда, с одной стороны, бензиновый двигатель имеет типичную степень сжатия 9:1, дизельный двигатель работает при степени сжатия 20:1. Следовательно, только сжатие может воспламенить топливо, когда воздух имеет более высокую температуру, без электрической искры или какой-либо другой системы зажигания.

Простой способ понять этот процесс — связать его с накачкой велосипедной шины. Вы можете заметить, что чем дольше вы им пользуетесь, тем сильнее нагревается насос. Это показывает, что при сжатии воздуха выделяется тепло. Точно так же дизельный двигатель сжимает тепло в еще меньшем пространстве. Это делает воздух горячим; она может доходить до 500°C, а иногда и выше.

Следовательно, когда топливо впрыскивается, оно мгновенно воспламеняется и взрывается без использования свечи зажигания, что, с другой стороны, требуется в нефтяном или бензиновом двигателе. Весь этот процесс демонстрирует силу и эффективность дизельного двигателя и то, насколько важным он стал по сравнению с другими типами двигателей, особенно с теми, которые работают на нефти и бензине.

Воздух на всасывание

Дизельный двигатель всегда всасывает одинаковое количество воздуха, независимо от скорости вращения двигателя, через впускной тракт, который открывается и закрывается только с помощью впускного клапана. Принимая во внимание, что в бензиновом двигателе вы обнаружите различное количество всасываемого воздуха. Это будет зависеть от степени открытия дроссельной заслонки.

Конструкция двигателя

Хотя вы можете обнаружить, что дизельный двигатель выглядит почти так же, как бензиновый или бензиновый двигатель, и содержит почти одинаковые детали, он имеет много других компонентов, что делает его более долговечным, чем бензиновый или бензиновый двигатель.

Вы обнаружите, что дизельный двигатель обычно имеет более толстые стенки и большее количество распорок по сравнению с бензиновым двигателем. Это придает ему дополнительную силу и помогает выдерживать дополнительные нагрузки.

Дизельный двигатель обычно представляет собой более прочный блок с более прочными шатунами, поршнями, крышками подшипников и коленчатыми валами. Поскольку форма камеры сгорания и вихревой камеры дизельного двигателя отличается от бензинового или газового двигателя, вы обнаружите, что конструкция ГБЦ у обоих двигателей также отличается.

Топливо

Как видно дизель работает на дизельном топливе, а бензиновый на бензине; однако необходимо понять, как эти различные виды топлива совместимы с работой их двигателей, и сделать их более эффективными.

Дизельное топливо в основном менее очищено, более плотное, более вязкое, менее летучее, чем бензин. Для тех из вас, кто видел надпись «derv» на дизельной насосной станции, это топливо, которое вы можете использовать для своих автомобилей с дизельным двигателем.

В этом случае также важно учитывать соотношение между дизельным топливом и водой. Он может затвердевать или даже затвердевать, когда он холодный, так как может наблюдать большое количество воды, которая может замерзнуть. Он может обрабатывать около 50 или 60 частей воды. Это может быть немного проблематично, так как может вызвать замерзание или образование парафина на топливопроводах и форсунках.

Если вы когда-нибудь видели, как зимой кто-то дует лампочками на дизельном грузовике, вы должны понять, почему. Более того, другие также используют определенные добавки, чтобы избежать этой проблемы.

Что еще более важно, вы обнаружите, что дизельное топливо имеет более высокую плотность энергии, чем бензин и бензин. Эта большая мощность, составляющая около 147 000 БТЕ, вырабатываемая в среднем на один галлон дизельного топлива, означает, что он имеет более высокую мощность, эффективность и лучший пробег.

Это также объясняет, почему дизельное топливо используется для питания основных транспортных средств, таких как автобусы, грузовики, поезда, краны, строительное и сельскохозяйственное оборудование, а также лодки, что делает его критически важным для строительства, транспорта и сельского хозяйства, и, следовательно, всю экономику.

Типы дизельных двигателей 

Вы обнаружите, что дизельные двигатели бывают двух разных типов: двухтактные и четырехтактные. Ход поршня относится к работе поршня в двигателе, и это принципиально отличает две модели.

Двухтактный

Двухтактный дизельный двигатель использует ход в двух направлениях для завершения своего цикла. Первый такт связан со сжатием, когда поршень движется вверх, что приводит к воспламенению сжатого топлива. Второй такт или обратный ход происходит, когда поршень движется вниз только один раз, чтобы подать новое топливо в цилиндр.

Двухтактный двигатель обычно следует этим трем необходимым шагам:

  1. Выпуск и впуск: когда свежий воздух входит в цилиндр, вытесняя старый через клапаны в верхней части.
  2. Сжатие: это происходит, когда впускной и выпускной клапаны закрываются, а поршень движется вверх, сжимая и затем нагревая воздух. Топливо добавляется, когда поршень достигает верхней части цилиндра, что приводит к самовозгоранию.
  3. Мощность: при воспламенении воздушно-топливной смеси поршень будет перемещен вниз, и мощность будет направлена ​​на запуск колес.

Четырехтактные двигатели

Четырехтактный двигатель может быть частью как дизельного, так и бензинового двигателя. Он имеет один такт сжатия и один такт выпуска, а также каждый из них имеет обратный ход, что в целом делает его четырехтактным двигателем.

Такт сжатия связан со сжатием воздушно-топливной смеси, что приводит к воспламенению, тогда как такт выпуска связан с выпуском сгоревших газов. Поршень в этом случае дважды перемещается вверх и вниз.

Четырехтактный двигатель состоит из четырех основных этапов:

  1. Впуск: состоит во всасывании воздуха в цилиндр через впускной клапан по мере движения поршня вниз.
  2. Сжатие: происходит, когда поршень движется вверх, закрывая впускной клапан и сжимая воздух для его нагрева. Поскольку в него впрыскивается топливо, зажигание происходит без свечи зажигания.
  3. Мощность: с зажиганием, поршень толкается вниз, и мощность передается на колеса.
  4. Выхлоп: поршень возвращается назад, а отработавшие газы далеко выталкиваются через выпускной клапан.

Различия между двумя типами

Хотя существенная разница между двухтактным двигателем и четырехтактным двигателем заключается в количестве тактов, очевидно, что эти два типа отличаются друг от друга и другими факторами. Некоторые из них перечислены ниже:

  • Двухтактные двигатели легче и меньше по сравнению с четырехтактными.
  • Двухтактные двигатели также более эффективны, потому что они производят мощность один раз за каждый оборот, а не один раз за каждые два оборота, как в случае с четырехтактными. Хотя это и плюс, это также означает, что двухтактные двигатели могут страдать от более значительного износа. Следовательно, они могут потребовать большего охлаждения и смазки.
  • Вы увидите, что большинство дизельных двигателей имеют четырехтактный цикл. Двухтактные обычно используются в более крупных двигателях, например, для кораблей и скутеров. С другой стороны, вы можете найти четырехтактные двигатели, которые обычно используются в легковых, грузовых и других автомобилях.
  • Для двухтактных двигателей требуется более легкий маховик, тогда как для четырехтактных требуется тяжелый маховик. Четырехтактный двигатель имеет более сбалансированную силу с одним оборотом на один рабочий ход, а двухтактный двигатель создает более неуравновешенную силу с двумя оборотами на один рабочий ход.
  • Смазка, как правило, проще для двухтактных двигателей и сложнее для четырехтактных.
  • Двухтактные двигатели считаются более шумными, чем четырехтактные. Они также производят больше дыма.
  • Двухтактные двигатели намного дешевле четырехтактных, которые могут быть дороже из-за своего клапана и механизма смазки, а также сравнительной сложности в производстве.

Краткий обзор истории дизельных двигателей

Он был начат Рудольфом Дизелем, немецким инженером, который придумал дизельный двигатель, поэтому дизельный двигатель назван в его честь. Дизель был тем, кто понял, что такт сжатия может заменить процесс электронного зажигания существующего бензинового двигателя. Он предложил этот цикл в своих патентах 189 г.2 и 1893. Он начинался как четырехтактный двигатель.

Вначале в качестве топлива предлагался либо угольный порошок, либо жидкая нефть. Первый промышленный двигатель, разработанный на основе патентов Дизеля, был создан Адольфусом Бушем в Сент-Луисе, штат Миссури, и стал предшественником двигателя Буш-Зульцер. Который был ответственен за питание многих подводных лодок США во время Первой мировой войны. 

Позже производители, желавшие разработать двухтактный дизель, забрали солдат, вернувшихся с войны и использовавших дизельные двигатели. Это сделало дизельные двигатели дешевле и проще в производстве.

Позже была внедрена технология впрыска топлива, чтобы удовлетворить растущую потребность в воздушном компрессоре высокого давления. Он начинался как насос, сделанный для замены воздушного компрессора высокого давления.

Однако нужно было сделать еще одно улучшение. В выхлопе двигателя было очень много дыма, что привело к неправильному сгоранию топлива. Так, для впрыска топлива в цилиндр была введена топливная форсунка.

В 1914 году Уильям Т. Прайс, молодой американский инженер, также внес свой вклад в дизельный двигатель, работая над двигателем, который нуждался в более низкой степени сжатия и без термометров. Он добился успеха и, следовательно, также подал заявку на патенты. Однако многое еще предстояло сделать, чтобы привести дизельный двигатель к тому виду, который используется сегодня.

В то время двухтактные двигатели обычно использовались для производства электроэнергии, приводили в действие водонасосные установки и моторные лодки, траулеры и буксиры.

В начале 1920-х годов General Electric и Ingersoll-Rand объединились в создании дизель-электрического локомотива. Успех был таким, что заказы на локомотив поступали практически из всех отраслей, включая заводы, шахты и железные дороги. Теперь они используются в тяжелой строительной технике, мощных сельскохозяйственных тракторах и большинстве больших грузовиков и автобусов.

Несмотря на то, что использование грузовика с дизельным двигателем имеет свои недостатки, такие как более значительное отсутствие загрязняющих веществ в воздухе, его изобретение по-прежнему является прорывом, который внес огромный вклад в несколько отраслей промышленности в мире, в основном в транспорт, строительство и сельское хозяйство.

Поэтому очень важно знать, как был инициирован этот процесс, и какие типы дизельных двигателей для грузовых автомобилей существуют в настоящее время.

Когда дело доходит до ремонта вашего дизельного двигателя, обратитесь в авторитетную ремонтную мастерскую, специалисты которой смогут эффективно отремонтировать дизельный двигатель вашего грузовика в соответствии с вашими пожеланиями.