Дизельний двигун: як він влаштований, його плюси та мінуси

Чому дизельні двигуни стали такими популярними, особливо в Європі, а потім різко впали в немилість? Які у них головні переваги та недоліки? Розбираємось у всіх подробицях та відповідаємо на основні питання, що виникають при виборі між бензиновими та дизельними ДВС.

Що таке дизельний двигун

Дизельний двигун - це поршневий двигун внутрішнього згоряння, в циліндрах якого паливо займається при взаємодії з повітрям, нагрітим в результаті стиснення. Названий цей тип двигуна на честь свого творця: німецького інженера Рудольфа Дизеля, який отримав на нього патент у 1892 році (а перший зразок, придатний для практичного використання, з'явився у 1897 році). Порівняно з паровими двигунами того часу, дизельний був більшим і важчим, зате мав вищий ККД.

Чим дизельний двигун відрізняється від бензинового.

І в бензиновому моторі, і в дизельному відбувається приблизно таке. Усередині циліндра згоряє паливо, гази, що утворюються при цьому, штовхають поршень, який через спеціальний механізм крутить колінвал. Щоб горіння було можливим, у циліндр подається не лише паливо, а й повітря.

У бензиновому двигуні пальне у потрібний момент підпалюється іскрою. А ось у дизелі ніяких іскор немає — солярка спалахує за рахунок високої температури, яка виходить при сильному стисканні повітря в циліндрі. Згідно з фізичними законами, тиск і температура газу взаємопов'язані.

Спрощено схему роботи дизеля можна описати так. При запуску в циліндрі повітря стискається, при цьому його температура зростає приблизно до 700°C. Далі в циліндр розпорошується дизельне паливо.За такої температури воно починає швидко випаровуватися, після чого його пари спалахують. Двигун починає роботу. Цикл повторюється знову та знову.

У дизельних моторах повітря та пальне подаються в циліндри окремо, «по черзі». У бензиновому необхідно спочатку змішати їх у певній пропорції. Крім того, в бензиновому моторі потрібні електричні свічки, які дають іскру, що підпалює суміш бензину з повітрям.

Дизельний двигун на перший погляд простіше за бензиновий. Але солярку доводиться упорскувати в циліндр під дуже високим тиском. Та й сам мотор повинен цей тиск витримувати, і тут потрібні якісні деталі та висока якість складання.

Чому в дизельних двигунах не використовується бензин

Дизельні двигуни працюють не на бензині, а на однойменному дизельному паливі, яке часто називають соляркою. Чому для двох типів двигунів застосовується різне паливо? Справа в тому, що вимоги до пального у бензинового двигуна та дизельного протилежні.

У першому випадку необхідна достатня стійкість до займання, інакше в циліндрах почнуться «зайві» спалахи, які призведуть до нестійкої роботи двигуна. У другому пальне повинне займатися легко.

За звичайних умов підпалити бензин факелом легше, ніж дизель. Але це пов'язано з інтенсивнішим виділенням у нього пари при нагріванні. У циліндрах двигуна швидко випаровуються і бензин, і солярка. А ось уже готові пари солярки спалахують швидше. Тому саме солярку потрібно використовувати у моторах, де пальне підпалюється високою температурою, а не іскрою.

Що буде, якщо залити в бак невідповідне паливо? Спочатку машина заведеться як завжди, тому що деяка кількість правильного пального залишилася у фільтрах та магістралях системи. Потім, у міру змішування рідин, двигун працюватиме гірше і гірше, впаде потужність, з'являться стукіт і вібрація. Якщо невідповідного палива небагато, і воно лише розбавило правильне, то якийсь час двигун пропрацює, але після цього буде потрібно складний і дорогий ремонт.

Якщо невідповідного палива багато, то двигун заглухне швидко, і тут є шанс відбутися зміною фільтрів та промиванням паливної системи.

На відміну від бензину, солярка швидше починає застигати та втрачати плинність на морозі. "Звичайне", літнє дизельне паливо стає в'язким вже при -5°C. Тому існує зимове паливо, яке залишається рідким довше: до –35°C, а для холодної місцевості вигадали арктичне паливо (до –50°C). На практиці це означає, що восени в дизельний автомобіль потрібно заливати лише зимову або арктичну солярку, і це ще одна нагода заправляти дизельні машини лише на перевірених заправках.

Системи, необхідні для роботи дизельного двигуна

Для роботи дизельного двигуна необхідна система, яка забезпечить подачу пального та повітря. Розглянемо їх коротко.

• Паливний бак.
• Паливний насос. Він хитає солярку з бака та подає її в магістраль.
• Паливні фільтри Очищають пальне від різного сміття.
• Паливний насос високого тиску (ТНВД). Закачує солярку в циліндри двигуна, створює великий тиск (від кількох сотень до кількох тисяч атмосфер).
• Форсунка. Здійснює розпорошення пального в циліндр.
• Турбокомпресор. Нагнітає в циліндри повітря, необхідне згоряння.
• Повітряний фільтр.Очищає повітря, що подається в двигун від пилу.
• Свічки розжарювання. Потрібні для обігріву холодного двигуна. Без додаткового обігріву запустити дизель на морозі було б проблематично. У сучасних автомобілів свічки за потреби включаються автоматично після повороту ключа запалювання. Нагрів відбувається дуже швидко.

Плюси дизельного двигуна

З плюсів дизеля з технічного погляду можна назвати помітно більший — відсотків на 15 ККД. Крім того, є й інші переваги.

• Економічність. Для багатьох автолюбителів це одна з найважливіших переваг. Дизель може виявитися на 10-20% економічнішим, ніж аналогічний бензиновий мотор. Конкретний приклад. Розглянемо два схожі двигуни різних типів, які ставляться на позашляховик Toyota Land Cruiser Prado. Витрата дизеля об'ємом 2,8 л складає згідно з паспортними даними 7,7 л на 100 км шляху (у змішаному циклі). 2,7-літровий бензиновий двигун споживає вже 9,3 л на 100 км.
• Високий момент, що крутить. Тяга у дизеля набагато вища, ніж у аналогічного бензинового двигуна. Це пов'язано з більш високим ступенем стиснення в циліндрах, а точніше меншим обсягом сильно стисненого палива. За таких умов енергія при згорянні виділяється відразу з усієї речовини, що й збільшує тягу двигуна. Причому досягається висока тяга майже відразу, на низьких оборотах. Для вантажівок і позашляховиків тяга на «низах» взагалі може бути життєво необхідна: першою треба починати рух із вантажем, другою — повзти по бруду, не зриваючи колеса в пробуксовку.

Мінуси дизельного двигуна

Тепер розглянемо недоліки дизеля.

• Найменший робочий діапазон. На "низах" дизель тягне краще, але максимальні обороти у нього набагато нижчі.Тому там, де бензиновий двигун продовжує розкручуватися, дизель вимагає переходу на вищу передачу.
• Вища вартість. Зазвичай дизельні автомобілі дорожчі за бензинові (при порівнянній потужності, комплектації тощо). Це зумовлено іншою системою живлення та наявністю такого дорогого вузла як ТНВД. Крім того, сам двигун через високий тиск в циліндрах вимагає використання більш дорогих деталей. Вважається, що різниця в ціні згодом окупиться завдяки економічності дизеля, але для цього потрібен час.
• Вимоги до палива. Дизель потребує якісне пальне. Особливо взимку.

ТО та ремонт дизельного двигуна

Дизельний двигун має низку особливостей, які зумовлюють специфічні несправності та нюанси при проведенні ТО.

• Заміна свічок розжарювання. Зазвичай робиться кожні 40-80 тис. км пробігу.
• Обслуговування та ремонт ТНВД. Насос високого тиску та навіть його ремонт може коштувати дорого. У бензинових машинах немає в принципі.
• Обслуговування та ремонт компресора. Далеко не всі бензинові автомобілі мають компресор, що підвищує тиск повітря, що подається в циліндри. А ось для дизельних він необхідний майже завжди.
• Частіша заміна масла та фільтрів у двигуні.

Враховуючи більш високу вартість ремонту дизеля, під час вибору підтриманого автомобіля з таким двигуном слід звернути увагу на такі ознаки. Вони можуть вказувати на необхідність виконання капітального ремонту двигуна.

• Плаваючі обороти на холостому ході.
• Зниження потужності двигуна.
• Підвищена витрата палива.
• Підвищена витрата олії.
• Димлення (чорний дим із вихлопної труби).