Принцип работы дизельного двигателя был разработан изобретателем Рудольфом Дизелем в 1892 году, а первый прототип был создан в 1897 году. В последующие годы он продолжал работать над совершенствованием своей теории, и вскоре другие осознали потенциал этого изобретения и начали создавать свои собственные версии. Одним из людей, увидевших важность дизельного двигателя, был Клесси Лайл Камминс. В 1919 году он основал компанию Cummins Engine Company с целью совершенствования дизельных технологий и производства лучших двигателей в мире. Благодаря его видению компания Cummins Inc. в настоящее время является мировым лидером, производящим передовые дизельные двигатели для самых разных применений – от большегрузных грузовиков и бытовых пикапов до промышленной добычи полезных ископаемых и бурения нефтяных скважин.
Рудольф Дизель построил свой двигатель внутреннего сгорания на основе цикла Карно, идеализированной модели того, как теоретический двигатель может максимизировать эффективность. На самом деле эта модель не работает, поскольку такие факторы, как трение, делают максимальную эффективность невозможной. Однако дизельный двигатель применяет этот теоретический принцип очень практичным образом. Интересно, что свечи для дизельного двигателя и свечи для бензинового агрегата объединяет только название – это совершенно разные детали. Эта особенность объясняется разным принципом работы бензинового и дизельного двигателей, об этом подробнее напишем ниже.
Как правило, дизельный двигатель работает, используя поршень для сжатия воздуха для повышения температуры в цилиндре, а затем впрыскивая распыленное дизельное топливо в этот цилиндр. Когда топливо соприкасается с высокой температурой, оно воспламеняется, создавая энергию, которая толкает поршень вниз, передавая энергию коленчатому валу и через силовой агрегат. Этот процесс повторяется снова и снова на высокой скорости, что делает дизельный двигатель мощным технологическим достижением. Различные типы дизельных двигателей будут иметь различную степень сжатия. Степень сжатия дизельного двигателя влияет на то, какую мощность он выдает. Чем выше это соотношение, тем больше вырабатывается энергии.
Один из распространенных вопросов о том, как работают дизельные двигатели, заключается в следующем: почему в дизельных двигателях нет свечей зажигания? Простой ответ заключается в том, что дизельному двигателю не нужны свечи зажигания, потому что топливо воспламеняется от сжатия воздуха. Пусть вас это не смущает, потому что есть определенные части дизельного двигателя, которые называются “свечами накаливания”.
Сравнивая свечу накаливания со свечой зажигания, вы обнаружите, что их назначение различно. Свеча зажигания используется для воспламенения топлива в бензиновом двигателе или двигателе на природном газе. Свеча накаливания не поджигает топливо, а по сути представляет собой небольшой нагреватель, который помогает нагревать сжатый воздух в цилиндре. Свечи накаливания, помимо других ключевых преимуществ дизельных двигателей, особенно полезны при запуске холодного двигателя.
Работа дизеля пошагово
Чтобы понять пошаговый процесс, давайте взглянем на компоненты и функции дизельного двигателя.
- Блок – Являясь основой современного дизельного двигателя, блок является тем местом, где содержатся все детали для основного процесса внутреннего сгорания. В блоке имеется открытое пространство для каждого цилиндра, где происходит сгорание.
- Поршни – Поршни образуют нижнюю часть камеры сгорания, перемещаясь вверх и вниз в цилиндре во время работы двигателя. Движение поршней создает сжатие воздуха, что приводит к сгоранию.
- Головка блока цилиндров – Головка блока цилиндров закрывает верхнюю часть открытого пространства в блоке, чтобы попасть в камеру, где происходит сгорание. Эта головка может быть одним блоком, охватывающим все цилиндры, или несколькими блоками, охватывающими секцию.
- Клапаны – Когда цилиндр закрыт поршнем снизу и головкой блока цилиндров сверху, должен быть способ впускать свежий воздух и выводить остатки газов. Вот тут-то и пригодятся клапаны. Обычно для каждого цилиндра имеется два клапана для впуска воздуха и два для выпуска отработавших газов.
- Топливные форсунки – Теперь должен быть способ подачи топлива внутрь цилиндра, чтобы было что сжигать. Эти компоненты являются сложной частью технологического процесса, обеспечивающего распыление топлива по очень точным схемам с тщательно контролируемым временем.
- Распределительный вал – вместо того, чтобы полагаться на электрическую систему для открытия клапанов и впрыска топлива, большинство двигателей используют механический процесс. Обороты распределительного вала управляют синхронизацией этих событий с помощью лепестков на валу, которые приводят их в движение.
- Шатуны – Эти детали соединяются с головкой поршня на нижнем рычаге и передают усилие сгорания на коленчатый вал.
- Коленчатый вал – Коленчатый вал преобразует линейное движение сгорания (восходящую и нисходящую часть процесса сгорания) во вращательное движение.
Каждый поршень движется синхронно с другим поршнем, создавая баланс в двигателе. В 4-тактном дизельном двигателе все эти детали объединяются для обеспечения процесса горения в четыре этапа. Этими этапами являются:
- Ход впуска: Поршень перемещается вниз к нижней части цилиндра, создавая отрицательное давление, которое вытягивает воздух из открытого впускного клапана для заполнения цилиндра воздухом.
- Такт сжатия: Впускной и выпускной клапаны закрыты, и поршень движется снизу вверх, сжимая воздух для создания тепла. В конце этого хода топливо впрыскивается в камеру.
- Рабочий ход: Воспламеняясь от тепла сжатого воздуха, топливо взрывается, опуская поршень вниз и создавая рабочий ход, который передает энергию другим частям двигателя.
- Ход выпуска: Выпускной клапан открывается, и поршень перемещается снизу вверх, выталкивая все выхлопные газы в результате сгорания.
Благодаря широкому диапазону размеров и технических характеристик вы найдете разнообразную линейку двигателей, которые будут соответствовать вашим конкретным потребностям, какими бы они ни были.
