Дизельный двигатель
Благодаря высокой эффективности дизельный двигатель широко применяется на грузовых автомобилях. Вместе с тем, большинство легковых автомобилей имеют в линейке своих моторов дизельные двигатели. В Европе дизель постепенно вытесняет бензиновые двигатели, к примеру, свыше 50% новых легковых автомобилей там имеют дизельный двигатель.
На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, обладающие высокой эластичностью, т.е. способностью развивать номинальный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала.
Принцип работы дизельного двигателя основан на самопроизвольном (компрессионном) воспламенении дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешиваемого со сжатым и нагретым до высокой температуры воздухом. В отличие от бензинового двигателя процесс работы дизеля не зависит от коэффициента избытка воздуха, а определяется гетерогенностью (неоднородностью) топливно-воздушной смеси.
Дизельный двигатель имеет ряд отличительных особенностей:
имеет большую степень сжатия и как следствие более высокий коэффициент полезного действия, больший вес и габариты, низкий расход топлива;
имеет низкие обороты коленчатого вала и как следствие меньшую удельную мощность, сопровождаемые неполным сгоранием топлива, сажеобразованием;
не имеет дроссельной заслонки, поэтому развивает высокий крутящий момент на низких оборотах;
имеет сложную конструкцию топливной аппаратуры и как следствие высокую чувствительность к качеству топлива.
Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются:
снижение расхода топлива;
снижение токсичности отработавших газов;
повышение мощности двигателя;
снижение уровня шума;
облегчение холодного запуска.
Для реализации этих требований на современных дизельных двигателях применяются следующие системы:
Система впрыска Common Rail
Достигаемый эффект:
- снижение расхода топлива;
- снижение токсичности отработавших газов;
- снижение уровня шума
Выпускная система
Достигаемый эффект:
- снижение токсичности отработавших газов
Система рециркуляции отработавших газов
Достигаемый эффект:
- снижение токсичности отработавших газов
Впускная система
Достигаемый эффект:
- снижение расхода топлива;
- снижение токсичности отработавших газов;
- повышение мощности двигателя
Турбонаддув
Достигаемый эффект:
- снижение расхода топлива;
- снижение токсичности отработавших газов;
- повышение мощности двигателя
Система предпускового подогрева
Достигаемый эффект:
- облегчение холодного запуска
Система впрыска Common Rail предполагает накопление топлива в аккумуляторе высокого давления и его впрыск электронно-управляемыми форсунками. Электроника обеспечивает впрыск строго определенных порций топлива, чем достигается высокая экономия, полное сгорание и повышение мощности. При необходимости топливо может впрыскиваться многократно в течение одного цикла.
Выпускная система современного дизеля ориентирована на снижение в отработавших газах сажи, несгоревших углеводородов и оксидов азота. Для этого в системе устанавливается сажевый фильтр. Накапливаемая в фильтре сажа удаляется путем регенерации.
Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения содержания в отработавших газах оксида азота, для чего часть газов возвращается во впускной коллектор. Для повышения эффективности работы системы отработавшие газы принудительно охлаждаются в специальном охладителе, включенном в систему охлаждения двигателя.
Впускная система дизельного двигателя может оборудоваться впускными заслонками. Применение заслонок образует два канала всасывания, обеспечивает завихрение воздушного потока и улучшенное смесеобразование на всех режимах. При запуске двигателя и работе на низких оборотах заслонки закрыты, при высокой частоте вращения коленчатого вала и высоком крутящем моменте – открыты. Закрытие заслонок приводит к снижению в отработавших газах оксида углерода и несгоревших углеводородов.
Наиболее эффективной системой повышения мощности дизельного двигателя является турбонаддув. Для создания оптимального давления наддува на всех режимах работы двигателя в системе используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины.
Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время применяется система предпускового разогрева, представляющая собой электронно-управляемые свечи накаливания, установленные во впускном коллекторе. Дополнительно на автомобиль может устанавливаться подогреватель дизельного топлива.