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 |
Достигаемый эффект |
| Система впрыска Common Rail |
снижение расхода топлива;
снижение токсичности отработавших газов;
снижение уровня шума |
| Выпускная система |
снижение токсичности отработавших газов
|
| Система рециркуляции отработавших газов |
снижение токсичности отработавших газов |
| Впускная система |
снижение расхода топлива;
снижение токсичности отработавших газов;
повышение мощности двигателя |
| Турбонаддув |
снижение расхода топлива;
снижение токсичности отработавших газов;
повышение мощности двигателя |
| Система предпускового подогрева |
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.
