9.1. Общие сведения
Дизельный двигатель – это поршневой двигатель с самовоспламенением от сжатия. Принципиальным его отличием является приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров.
В дизельном двигателе топливо и воздух подаются раздельно. Сначала в цилиндр всасывается воздух, затем он сжимается и только после этого в конце такта сжатия впрыскивается топливо.
Самовоспламенение топлива сопровождается резким, скачкообразным повышением давления в цилиндре – этим объясняется обычно шумная, «жесткая» работа дизельного двигателя. В низкооборотных дизельных двигателях большого рабочего объема, которые используются на грузовых автомобилях, этот недостаток проявляется в меньшей степени, и с ним мирятся. В дизельных двигателях легковых автомобилей от него пытаются избавиться применением вихревой камеры, или предкамеры, – небольшого отсека камеры сгорания, в который впрыскивается топливо. Там оно воспламеняется, частично перемешивается с воздухом, после чего распространяется по основному объему цилиндра. Этот способ несколько уменьшает «жесткость» работы двигателя, но снижает его тепловую эффективность и топливную экономичность. Для более плавного воспламенения топлива использованы двухступенчатый впрыск и сложная электронная схема управления.
Характерной особенностью дизельных двигателей является наличие в отработавших газах твердых частиц – сажи. Для хорошего сжигания дизельного топлива требуется значительное, даже избыточное, количество воздуха.
Степень сжатия дизельного двигателя в два раза выше, чем бензинового. Высокая, не менее 14 (достигает 25), степень сжатия необходима для увеличения температуры воздуха в цилиндре до величины, достаточной для воспламенения топлива. Обычно в дизельных двигателях степень сжатия составляет 21–22 и ограничивается лишь прочностными характеристиками двигателя.
Устройства для подачи топлива в дизельных двигателях значительно сложнее, чем в бензиновых. Их сложность определяется прежде всего тем, что приходится впрыскивать очень маленькие, всего по несколько миллиграммов, порции топлива в среду с высоким давлением. Для впрыска и распыления топлива, а также для распределения его частиц по объему камеры сгорания служат форсунки. Высокая степень сжатия требует применения соответствующих топливных насосов: давление в сопле форсунки должно достигать нескольких сотен бар. Все это усложняет и ощутимо удорожает систему подачи топлива и, соответственно, сам дизельный двигатель.
Топливо из топливного бака подается к форсункам топливным насосом высокого давления.
Для уменьшения количества вредных веществ, содержащихся в отработавших газах, на автомобилях с дизельными двигателями устанавливают окислительный каталитический нейтрализатор. Для этой цели используется и система рециркуляции отработавших газов. Добавление отработавших газов в рабочую смесь для снижения предельной температуры сгорания позволяет уменьшить в них выбросы оксидов азота (NOx).
Известны три способа впрыска дизельного топлива в цилиндры двигателя: через форкамеру, вихревую камеру и непосредственный впрыск.
При впрыске дизельного топлива через форкамеру топливо распыляется по ней и мгновенно воспламеняется. Из–за незначительного количества кислорода в форкамере сгорает только часть топлива, остальная часть вытесняется из форкамеры в цилиндр двигателя, где и сгорает полностью.
При впрыске топлива через вихревую камеру процесс сгорания топлива происходит таким же образом, как и при впрыске топлива через форкамеру. Отличие заключается в форме и размерах канала, соединяющего вихревую камеру с камерой сгорания. При впрыске топлива в вихревую камеру оно значительно лучше перемешивается с воздухом, а процесс сгорания протекает более плавно.
При непосредственном впрыске топливо сразу поступает в камеру сгорания. Топливный насос подает топливо под давлением около 900 бар, а впрыск топлива осуществляется в две стадии.
Использование двухканальных топливных форсунок дает возможность произвести первоначальный впрыск незначительной части топлива, в результате чего улучшается процесс сгорания топлива, а сам процесс сгорания протекает более плавно. Количество впрыскиваемого топлива регулируется электронной системой управления двигателем на основании информации от датчиков.
Поток воздуха, поступающий в двигатель, во впускных каналах закручивается по спирали, в результате чего улучшается процесс сгорания в цилиндрах двигателя. Кроме того при этом облегчается пуск холодного двигателя, а предварительный прогрев двигателя необходимо проводить при температуре воздуха ниже –10 °С.
Перед поступлением в топливный насос высокого давления топливо проходит через топливный фильтр, в котором от него отделяется также вода, которую необходимо периодически сливать.
Привод топливного насоса осуществляется зубчатым ремнем. Его внутренние подвижные детали «смазываются» дизельным топливом.
Система питания автомобиля состоит из многосекционного топливного бака, трубопроводов, топливного фильтра, топливоподкачивающего насоса, топливного насоса высокого давления и форсунок.
Топливный бак расположен под днищем в задней части автомобиля. Вентиляция топливного бака осуществляется через закрытую систему удаления воздуха. При вентиляции пары топлива из бака улавливаются канистрой с активированным углем – адсорбером.
Предупреждения
Не допускайте попадания дизельного топлива на шланги системы охлаждения. Шланги, на которые длительное время воздействовало дизельное топливо, необходимо заменить.
Система питания дизельного двигателя особенно чувствительна к загрязнениям, поэтому при проведении работ на системе соблюдайте максимальную чистоту. Перед разъединением топливопроводов тщательно очистите их от грязи. При удалении элементов системы закройте открытые места безворсовой тканью.
Не используйте сжатый воздух для очистки элементов системы, установленных на двигателе.
При проверке работы форсунок никогда не подставляйте руки или любую часть тела под струю топлива, выходящую из форсунки. Топливо выходит из форсунки под высоким давлением и может проникать внутрь через кожу.
Для защиты глаз от попадания в них топлива пользуйтесь очками. При попадании топлива на кожу промойте ее большим количеством воды.
Устанавливайте только чистые элементы системы питания.
Запасные детали извлекайте из упаковки непосредственно перед их установкой.