Принцип работы дизельного двигателя мерседеса

Принцип работы дизельного двигателя

В дизельных двигателях чистый воздух впускается в цилиндры и там сильно сжимается. Из-за этого температура в цилиндрах становится выше температуры воспламенения дизельного топлива.

В момент, когда поршень цилиндра почти достигает в верхней мертвой точке, в воздух, сжатый и нагретый примерно до +600°С, впрыскивается дизельное топливо. Топливо самовоспламеняется, поэтому свечи зажигания не нужны.

При очень холодном двигателе одним только сжатием температура воспламенения не достигается. В этом случае двигатель нужно предварительно разогреть. Для этого в камере сгорания каждого цилиндра имеется свеча накаливания, которая разогревает камеру сгорания.

Продолжительность разогрева зависит от температуры окружающего воздуха и регулируется блоком управления двигателем через реле разогрева.

Топливо всасывается топливоподающим насосом непосредственно из топливного бака и нагнетается к ТНВД под давлением, равном примерно 3,5 бар.

В топливном насосе высокого давления даже на малых оборотах двигателя создается постоянное давление, составляющее немногим более 1300 бар.

К топливному насосу высокого давления подсоединен магистральный распределительный топливопровод с топливными форсунками для каждого цилиндра (см. иллюстрацию 1.0).

1.0 Распределительная магистраль дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива (CDI)
1 — распределительная магистраль
2 — топливный фильтр
3 — возвратный топливопровод
4 — подающий топливопровод на ТНВД
5 — электромагнитный клапан отсечки топлива
6 — топливоподающий насос
7 — ТНВД (топливный насос высокого давления)
8 — нагнетающий топливопровод (к распределительной магистрали)
9 — форсунка
10 — нагнетающий топливопровод (к форсунке)
11 — возвратный топливопровод)

Магистральный топливопровод представляет собой своего рода накопитель топлива и высокого давления, распределяющий поступившее топливо между форсунками с неизменным давлением.

Электромагнитные топливные форсунки впрыскивают топливо в свои цилиндры. Однако при этом количество впрыскиваемого топлива определяется и задаётся блоком управления двигателем. Если, например, блок управления закрывает форсунки, то на этом впрыск топлива прекращается.

Если говорить иными словами, то нагнетание топлива и его впрыск выполняются независимо друг от друга.

Преимущество состоит в том, что количество топлива впрыскивается в зависимости от эксплуатационной нагрузки на двигатель на текущий момент, что оптимизирует также и содержание вредных веществ в ОГ.

Однако при этом количество впрыскиваемого топлива не зависит от количества оборотов двигателя.

Через форсунку с многоструйным распылителем топливо впрыскивается в два этапа.

Вначале впрыскивается небольшое, предварительное, количество топлива, что улучшает условия воспламенения основной порции топлива. Это приводит к более мягкому и вместе с тем тихому сгоранию смеси.

Прежде чем попасть в топливоподающий насос и в ТНВД, топливо проходит через топливный фильтр, где задерживаются загрязнения и вода. Поэтому чрезвычайно важно заменять топливный фильтр в сроки, как того требуют условия технического обслуживания.

Топливоподающий насос и ТНВД в техническом обслуживании не нуждаются. Все подвижные детали насоса смазываются дизельным топливом.

Воздух для образования топливовоздушной смеси забирается двигателем или нагнетается турбокомпрессором через воздушный фильтр.

Турбокомпрессор сжимает воздух и подает его в двигатель через радиатор охладителя воздуха наддува (интеркулер). В интеркулере происходит охлаждение горячего воздуха наддува. Этим обеспечивается улучшение наполнения цилиндров, что в свою очередь ведет к увеличению крутящего момента и мощности двигателя.

Эксплуатация дизельного двигателя в зимних условиях

С понижением температуры уменьшается текучесть дизельного топлива, оно загустевает и парафинируется.

Дизельное топливо может стать вязким, а его текучесть можно сравнить в этом состоянии с вязкостью меда.

В результате загустевания топливный фильтр забивается. По этой причине фирмы-производители дизельного топлива добавляют зимой в дизельное топливо присадки, позволяющие сохранять нужную текучесть и обеспечивать запуск двигателя при температурах до -22°С.

Чтобы топливный фильтр в холодное время года не забивался, через клапан подогрева топлива в фильтр отводится горячее топливо (обратка) из ТНВД.

Впрыск топлива у дизельных двигателей полностью контролируется блоком управления. Это дает следующие преимущества:

• а) самодиагностика двигателя, что позволяет быстро обнаружить неисправность;
• б) точное дозирование впрыскиваемого топлива. Это обеспечивает снижение содержания вредных веществ в ОГ и уменьшает расход топлива;
• в) отпадает необходимость регулировки числа оборотов холостого хода, а также заданной частоты оборотов, при которой регулятор начинает ограничивать подачу топлива.

Все детали системы управления двигателем рассчитаны на длительный срок эксплуатации и практически не требуют ремонта.

В рамках технического обслуживания необходимо лишь менять сменный фильтрующий элемент воздушного фильтра и топливный фильтр.

Устройство предварительного разогрева дизельного двигателя

Если двигатель холодный, то температуры воздуха, образующейся при его сжатии, недостаточно для самовоспламенения впрыскиваемого топлива. В этом случае двигатель нуждается в предварительном разогреве.

С этой целью в камере, сгорания каждого цилиндра установлена свеча накаливания. Свеча накаливания представляет собой корпус с запрессованным штифтом накаливания.

Штифт накаливания имеет спираль накаливания и обмотку регулирования силы тока.

При подаче напряжения спираль внутри штифта накаляется в течение нескольких секунд до температуры свыше +850°С.

При этом через штифт каждой свечи проходит ток силой примерно в 30 Ампер.

По мере увеличения температуры в камере сопротивление регулирующей обмотки увеличивается, снижая силу тока до 15 — 25 Ампер. Этим свеча накаливания защищена от перегрева.

Как только сигнальная лампочка предварительного разогрева на щитке приборов гаснет, двигатель можно запускать.

Продолжительность предварительного разогрева двигателя редко достигает более 10 секунд и регулируется блоком управления двигателем, который запрашивает у датчика температуры охлаждающей жидкости данные о температуре двигателя на текущий момент.

Исходя из полученных данных, блок управления определяет продолжительность разогрева и силу тока накала свечей.

Внимание! Дизельный двигатель с обладает хорошей способностью к запуску в холодном состоянии. Поэтому предварительный разогрев необходим лишь при температурах воздуха ниже 0°С.

Источник статьи: http://www.mercedesman.ru/A-Class/W168/power/diesel/princip-raboty-dizelnogo-dvigatelya

Дизельный двигатель: устройство, принцип работы, преимущества

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель (дизель) представляет собой поршневой ДВС, принцип работы которого основан на самовоспламенении топлива при воздействии горячего сжатого воздуха.

Конструкция дизеля в целом мало чем отличается от бензинового двигателя, за исключением того, что в дизеле отсутствует как таковая система зажигания, поскольку воспламенение топлива происходит по другому принципу. Не от искры, как в бензиновом двигателе, а от высокого давления, с помощью которого сжимается воздух, из-за чего тот сильно разогревается. Высокое давление в камере сгорания накладывает особые требования к изготовлению деталей клапанов, которые предназначены для восприятия более серьезных нагрузок (от 20 до 24 единиц).

Дизельные двигатели применяются не только на грузовых, но и на многих моделях легковых автомобилей. Дизели могут работать на различных типах топлива – на рапсовом и пальмовом масле, на фракционных веществах и на чистой нефти.

Принцип действия дизельного двигателя

Принцип действия дизеля основан на компрессионном воспламенении топлива, которое попадает в камеру сгорания и смешивается с горячей воздушной массой. Рабочий процесс дизеля зависит исключительно от неоднородности ТВС (топливно-воздушной смеси). Подача ТВС в таком типе двигателя происходит раздельно.

Вначале подается воздух, который в процессе сжатия нагревается до высоких температур (около 800 градусов по Цельсию) , затем в камеру сгорания под высоким давлением (10-30 МПа) подается топливо, после чего происходит его самовоспламенение.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени 🙂 ) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку.

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями.

Типы дизельных двигателей

По конструкционным особенностям камер сгорания дизели можно разделить на три типа:

• С разделенной камерой сгорания. В таких устройствах подача топлива осуществляется не в основную, а в дополнительную, т.н. вихревую камеру, которая располагается в головке цилиндрового блока и соединяется с цилиндром каналом. При попадании в вихревую камеру воздушная масса максимально сжимается, тем самым улучшая процесс воспламенения топлива. Процесс самовоспламенения начинается в вихревой камере, затем переходит в основную камеру сгорания.
• С неразделенной камерой сгорания. В таких дизелях камера располагается в поршне, а топливо подается в пространство над поршнем. Нераздельные камеры сгорания с одной стороны позволяют экономить расход топлива, с другой стороны – повышают уровень шума при работе двигателя.
• Двигатели предкамерные. Подобные дизели оснащаются вставной форкамерой, которая соединяется с цилиндром тонкими каналами. Форма и размер каналов определяют скорость движения газов при сгорании топлива, снижая уровень шума и токсичности, увеличивая ресурс работы двигателя.

Топливная система в дизельном двигателе

Основой любого двигателя дизельного типа является его топливная система. Основной задачей топливной системы является своевременная подача нужного количества топливной смеси под заданным рабочим давлением.

Важными элементами топливной системы в дизельном двигателе являются:

• насос высокого давления для подачи топлива (ТНВД);
• топливный фильтр;
• форсунки

Топливный насос

Насос отвечает за подачу топлива к форсункам по установленным параметрам (в зависимости от числа оборотов, рабочего положения регуляторного рычага и давления турбонаддува). В современных дизельных двигателях могут применяться два типа насосов для топлива – рядные (плунжерные) и распределительные.

Топливный фильтр

Фильтр является важной составляющей частью двигателя дизельного типа. Топливный фильтр подбирается строго в соответствии с типом двигателя. Фильтр предназначен для выделения и удаления из топлива воды, и лишнего воздуха из топливной системы.

Форсунки

Форсунки не менее важные элементы топливной системы в дизеле. Своевременная подача топливной смеси в камеру сгорания возможна только при взаимодействии топливного насоса и форсунок. В дизелях применяются два типа форсунок – с многодырчатым и шрифтовым распределителем. Распределитель форсунок определяет форму факела, обеспечивая более эффективный процесс самовоспламенения.

Холодный пуск и турбонаддув дизельного двигателя

Холодный пуск отвечает за механизм предпускового подогрева. Это обеспечивается за счет электрических нагревательных элементов – свечей накаливания, которыми оснащена камера сгорания. При запуске двигателя свечи накаливания достигают температуры в 900 градусов, подогревая воздушную массу, которая попадает в камеру сгорания. Питание со свечи накаливания снимается через 15 секунд после запуска двигателя. Системы подогрева перед запуском двигателя обеспечивают его безопасный запуск даже при низких атмосферных температурах.

Турбонаддув отвечает за повышение мощности и эффективности работы дизеля. Он обеспечивает подачу большего количества воздуха для более эффективного процесса сгорания топливной смеси и увеличения рабочей мощности двигателя. Для обеспечения нужного давления наддува воздушной смеси во всех рабочих режимах двигателя применяется специальный турбонагнетатель.

Остается только сказать, что споры относительно того, что лучше выбрать рядовому автолюбителю в качестве силовой установки в свой автомобиль, бензин или дизель, не утихают до сих пор. Преимущества и недостатки есть у обоих типов двигателя и выбирать необходимо, исходя из конкретных условий эксплуатации автомобиля.

Источник статьи: http://autodromo.ru/articles/dizelnyy-dvigatel-ustroystvo-princip-raboty-preimushchestva

3.6.3 Принцип работы дизельного двигателя

3.6.3. Принцип работы дизельного двигателя

В дизельном двигателе воздух засасывается в цилиндры и там подвергается очень высокой степени сжатия. За счет этого температура в цилиндрах повышается выше температуры возгорания дизельного топлива. Дизельное топливо воспламеняется само по себе, таким образом свечи зажигания здесь не требуются.

На холодном двигателе, температуры воспламенения топлива только за счет сжатия достичь невозможно. В этом случае производится подогрев (преднакал) двигателя. Для этого в каждой вихревой камере дизельного двигателя имеется свеча накаливания, разогревающая камеру сгорания.

Топливо засасывается непосредственно распределительным топливным насосом высокого давления (ТНВД) из топливного бака. Насос создает необходимое высокое давление (около 130 бар) и топливо распределяется по цилиндрам в соответствии с последовательностью зажигания. Одновременно регулятор ТНВД дозирует подачу топлива в зависимости от степени задействования педали газа. В определенный момент времени дизельное топливо впрыскивается через форсунки в форкамеру соответствующего цилиндра. В зависимости от формы форкамеры, или вихревой камеры всасываемый воздух под воздействием сжатия приобретает вихревое движение, что способствует оптимальному смешиванию воздуха и впрыснутого топлива.

До попадания в топливный насос высокого давления топливо проходит через топливный фильтр. Там оно очищается от загрязнений и воды. Поэтому особенно важно сливать воду из фильтра или заменять его в соответствии с регламентом обслуживания.

Топливный насос высокого давления не требует обслуживания. Все подвижные детали насоса смазываются дизельным топливом. Насос приводится в действие через зубчатый ремень.

Будучи самовоспламеняющимся, дизельный двигатель не может выключаться снятием напряжения зажигания и имеет для этого электромагнитный клапан. При выключении замка зажигания снимается питание с клапана и он запирает канал подачи топлива. Благодаря этому гарантируется, что подача топлива прерывается до блокировки рулевого колеса при вынимании ключа зажигания. При запуске двигателя напряжение подается через выключатель замка зажигания на электромагнитный клапан и он открывает канал подачи топлива.

При работе с устройством впрыска дизельного двигателя соблюдайте чистоту.

Источник статьи: http://automn.ru/mercedes-sprinter/mercedes-benz-11838-10.m_id-1032.m_id2-1055.html