Как дизель обходится без искры
У бензинового двигателя смесь поджигает свеча зажигания. У дизеля свечи зажигания нет. Он сжимает воздух так сильно, что тот раскаляется, и топливо, впрыснутое в этот горячий воздух, загорается само. Из этого вытекают все особенности дизеля: высокое сжатие, массивные детали, характерный звук и большая тяга на низких оборотах.
| Бензиновый двигатель | Дизель | |
|---|---|---|
| Что поджигает топливо | Искра свечи зажигания | Жар сжатого воздуха, топливо загорается само |
| Когда подаётся топливо | Во впуск или в цилиндр, заранее, чтобы успела получиться смесь | Прямо в цилиндр в самом конце сжатия |
| Степень сжатия | Примерно 10–13 | Примерно 15–18, в учебной модели 16,5 |
| Как меняют мощность | Дроссельная заслонка дозирует воздух | Меняют количество впрыснутого топлива, воздух не ограничивают |
| Давление при сгорании | Ниже | Примерно вдвое выше, поэтому поршни, шатуны и коленвал массивнее |
Если воздух быстро сжать, он нагревается. Это легко почувствовать на велосипедном насосе: при накачке его корпус теплеет. В дизеле воздух сжимается в 15–18 раз и к концу такта сжатия нагревается до 500–600 °C. Дизельное топливо в таком воздухе вспыхивает примерно через тысячную долю секунды без всякой искры.
Воздуха всегда с избытком
Топливо смешивается с воздухом прямо в цилиндре за тысячные доли секунды, поэтому дизелю нужен запас воздуха. На холостых его в 4–5 раз больше, чем нужно для сгорания топлива. Под полной нагрузкой запас уменьшается, и, если воздуха не хватает, топливо догорает с сажей: из трубы идёт чёрный дым.
Откуда «дизельный стук»
Между началом впрыска и воспламенением проходит небольшая задержка. Всё топливо, впрыснутое за это время, вспыхивает разом, давление скачет, и слышен жёсткий стук. Поэтому современный дизель сначала впрыскивает маленькую порцию, предвпрыск. Она загорается и прогревает камеру, а основная порция сгорает уже мягко.
Дизель поджигает топливо теплом сжатия. Поэтому ему важны хорошая компрессия, точный впрыск под высоким давлением, а в холод — помощь свечей накаливания.
Задания в 3D-модели
В интерактивном уроке 5 заданий выполняются в учебной 3D-модели, модель сама проверяет результат:
- Найдите форсунку, которая впрыскивает топливо прямо в цилиндр
- Найдите поршень с камерой сгорания в днище
- Дайте полную нагрузку (не меньше 90 %): пик давления в цилиндре поднимется выше 120 бар
- Уберите нагрузку до 20 % или меньше и посмотрите на избыток воздуха: λ станет больше 4
- Выключите предварительный впрыск и посмотрите на график давления: подъём в начале горения станет резче
Проверьте себя
В конце интерактивного урока — проверка из 3 вопросов. Прогресс сохраняется в браузере.