Принцип роботи дизельного двигуна був розроблений винахідником Рудольфом Дизелем в 1892 році, а перший прототип був створений в 1897 році. У наступні роки він продовжував працювати над вдосконаленням своєї теорії. Незабаром й інші зрозуміли потенціал цього винаходу і почали створювати власні версії. Одним із людей, який побачив важливість дизельного двигуна, був Клессі Лайл Каммінс. У 1919 році він заснував компанію Cummins Engine Company із метою вдосконалення дизельних технологій та виробництва найкращих двигунів у світі. Завдяки його баченню компанія Cummins Inc. на даний час є світовим лідером, що виробляє передові дизельні двигуни для самих різних застосувань – від великовантажних вантажівок і побутових пікапів до промислового видобутку корисних копалин і буріння нафтових свердловин.
Рудольф Дизель побудував свій двигун внутрішнього згоряння на основі циклу Карно, ідеалізованої моделі того, як теоретичний двигун може максимізувати ефективність. Насправді ця модель не працює, оскільки такі фактори, як тертя, роблять максимальну ефективність неможливою. Однак дизельний двигун застосовує цей теоретичний принцип дуже практично. Цікаво, що свічки для дизельного двигуна і свічки для бензинового агрегату об’єднує тільки назва – це абсолютно різні деталі. Ця особливість пояснюється різним принципом роботи бензинового і дизельного двигунів, про це докладніше напишемо нижче.
Як правило, дизельний двигун працює, використовуючи поршень для стиснення повітря для підвищення температури в циліндрі, а потім впорскуючи розпилене дизельне паливо до цього циліндру. Коли паливо стикається з високою температурою, воно запалюється, створюючи енергію, яка штовхає поршень вниз, передаючи енергію колінчастому валу і через силовий агрегат. Цей процес повторюється знову і знову на високій швидкості, що робить дизельний двигун потужним технологічним досягненням. Різні типи дизельних двигунів будуть мати різну ступінь стиснення. Ступінь стиснення дизельного двигуна впливає на те, яку потужність він видає. Чим вище це співвідношення, тим більше виробляється енергії.
Одне з поширених питань щодо того, як працюють дизельні двигуни, полягає в наступному: чому в дизельних двигунах немає свічок запалювання? Проста відповідь полягає в тому, що дизельному двигуну не потрібні свічки запалювання, оскільки паливо запалюється від стиснення повітря. Нехай вас це не бентежить, тому що є певні частини дизельного двигуна, які називаються “свічками розжарювання”.
Порівнюючи свічку розжарювання зі свічкою запалювання, ви виявите, що їх призначення різне. Свічка запалювання використовується для запалювання палива в бензиновому двигуні або двигуні на природному газі. Свічка розжарювання не підпалює паливо, а по суті являє собою невеликий нагрівач, який допомагає нагрівати стиснене повітря в циліндрі. Свічки розжарювання, серед інших ключових переваг дизельних двигунів, особливо корисні при запуску холодного двигуна.
Робота дизеля покроково
Щоб зрозуміти покроковий процес, давайте поглянемо на компоненти та функції дизельного двигуна.
- Блок – будучи основою сучасного дизельного двигуна, блок є тим місцем, де містяться всі деталі для основного процесу внутрішнього згоряння. У блоці є відкритий простір для кожного циліндра, де відбувається згоряння.
- Поршні – Поршні утворюють нижню частину камери згоряння, переміщаючись вгору і вниз в циліндрі під час роботи двигуна. Рух поршнів створює стиснення повітря, що призводить до згоряння.
- Головка блоку циліндрів – Головка блоку циліндрів закриває верхню частину відкритого простору в блоці, щоб потрапити в камеру, де відбувається згоряння. Ця головка може бути одним блоком, що охоплює всі циліндри, або декількома блоками, що охоплюють секцію.
- Клапани – Коли циліндр закритий поршнем знизу і головкою блоку циліндрів зверху, повинен бути спосіб впускати свіже повітря і виводити залишки газів. Ось тут-то і знадобляться клапани. Зазвичай для кожного циліндра є два клапани для впуску повітря і два для випуску відпрацьованих газів.
- Паливні форсунки – Тепер повинен бути спосіб подачі палива всередину циліндра, щоб було що спалювати. Ці компоненти є складною частиною технологічного процесу, що забезпечує розпорошення палива за дуже точним схемами з ретельно контрольованим часом.
- Розподільний вал – Замість того, щоб покладатися на електричну систему для відкриття клапанів і впорскування палива, більшість двигунів використовують механічний процес. Обороти розподільного вала керують синхронізацією цих подій за допомогою пелюсток на валу, які приводять їх в рух.
- Шатуни – Ці деталі з’єднуються із головкою поршня на нижньому важелі та передають зусилля згоряння на колінчастий вал.
- Колінчастий вал– Колінчастий вал перетворює лінійний рух згоряння (висхідну і низхідну частину процесу згоряння) в обертальний рух.
Кожен поршень рухається синхронно з іншим поршнем, створюючи баланс в двигуні. У 4-тактному дизельному двигуні всі ці деталі об’єднуються для забезпечення процесу горіння в чотири етапи. Цими етапами є:
- Хід впуску: Поршень переміщується вниз до нижньої частини циліндра, створюючи негативний тиск, який витягує повітря з відкритого впускного клапана для заповнення циліндра повітрям.
- Такт стиснення: Впускний і випускний клапани закриті, а поршень рухається знизу вгору, стискаючи повітря для створення тепла. В кінці цього ходу паливо впорскується в камеру.
- Робочий хід: Запалюючись від тепла стисненого повітря, паливо вибухає, опускаючи поршень вниз і створюючи робочий хід, який передає енергію іншим частинам двигуна.
- Хід випуску: Випускний клапан відкривається, і поршень переміщається знизу вгору, виштовхуючи всі вихлопні гази у результаті згоряння.
Завдяки широкому діапазону розмірів і технічних характеристик ви знайдете різноманітну лінійку двигунів, які будуть відповідати вашим конкретним потребам, якими б вони не були.
