Устройство первого дизеля
На основной плите монтировалась А-образная станина, отлитая в одно целое с рубашками водяного охлаждения. Кривошипно-шатунный механизм выполнялся без направляющих. Рабочую поверхность цилиндра представляла запрессованная в станину чугунная втулка, которая при нагревании во время работы свободно удлинялась вниз, вследствие чего температурные деформации были не опасны.
Коленчатый вал располагался внизу и опирался на подшипники, нижняя часть которых отливалась в одно целое с основной плитой.
На станине сбоку был укреплен двухступенчатый компрессор, назначение которого: снабжение двигателя сжатым воздухом для распыления топлива и для пуска его в ход. Движение поршню компрессора передавалось от шатуна с помощью двух серег через балансир и шатун компрессора.
Распределительный вал был укреплен на станине на уровне крышки цилиндра и вращался с числом оборотов вдвое меньшим, чем коленчатый вал, с помощью двух пар винтовых шестерен. Для этого служил вертикальный промежуточный вал, на котором укреплялся регулятор.
Охлаждающая вода подводилась внизу рубашки двигателя, затем через отверстие проходила в крышку цилиндра, откуда отводилась через верхний фланец. В крышке цилиндра были расположены впускной и выпускной клапаны. В крышке по оси цилиндра имелась форсунка для подачи топлива.
Мощность двигателя составляла 25 л. с., на керосине двигатель показал при испытании КПД=26%, что было в несколько раз выше, чем КПД паровых машин того времени.
Как работает дизельный двигатель
Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в принципе воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя. Если в бензиновом варианте процесс поджига горючей смеси осуществляется за счет искры между электродами свечи в определенный момент времени, то в дизеле смесь поджигается за счет сильного сжатия и, как следствие, нагрева камеры сгорания.
Компрессия (степень сжатия) у бензиновых двигателей находится в пределах 10 единиц. Это значит, что объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке в 10 раз больше объема того же цилиндра, когда поршень находится в верхней мертвой точке. У дизелей компрессия более 20. Из-за этого сжатый воздух при работе двигателя достигает высоких температур. Высокая компрессия и температуры влияют на прочность двигателя. Дизеля делаются гораздо прочнее (значит, дороже), чем бензиновые двигатели.
Рассмотрим процесс запуска и работы дизеля:
- После включения зажигания напряжение подается на запальные свечи, которые нагревают воздух в камере сгорания для успешного поджига горючей смеси во время пуска двигателя. Процесс разогрева занимает несколько секунд.
- Когда сигнализатор запальных свечей разрешит пуск двигателя, необходимо включить стартер для запуска двигателя.
- Зубья шестерни стартера входят в зацепление с зубьями маховика двигателя и начинают вращать его. Приходит в движение вся система работы двигателя. Топливный насос высокого давления начинает подавать топливо в двигатель.
- Топливный насос высокого давления подает топливо на небольшие плунжерные насосы, каждый из которых отвечает за подачу топлива под высоким давлением к одной из форсунок.
- Когда поршень в цилиндре приближается к верхней мертвой точке, сжимая тем самым воздух до большого давления (при этом температура такого сжатого воздуха достаточна для воспламенения горючей смеси), форсунка впрыскивает порцию топлива в камеру сгорания (именно для этого нужно создать высокое давление в топливной системе, чтобы "продавить" давление, создаваемое в камере сгорания цилиндра).
- Под действием высокого давления впрыскиваемое топливо распыляется на мельчайшие частицы и смешивается со сжатым воздухом, что существенно улучшает качество сгорания топливной смеси. Под действием высоких температур такая горючая смесь моментально воспламеняется. В этот момент поршень находится в верхней мертвой точке. Вся энергия сгоревшей смеси направляется на движение поршня вниз.
Более подробно процессы, происходящие в цилиндрах дизельного двигателя, рассмотрены на страницах "Работа четырехтактного дизеля" и "Работа двухтактного дизеля".
Чтобы двигатель не пошел "вразнос" (бесконтрольное наращивание мощности) в дизеле используется специальное устройство, называемое регулятором. Регуляторы встраиваются прямо в топливный насос и приводятся в движение от коленвала двигателя, либо от распределительной шестерни масляного насоса. Реглятор дозирует подачу топлива плунжерными насосами форсункам, предохраняет двигатель от чрезмерно высоких оборотов, предотвращая его перегрев и разрушение. Современные электронные регуляторы очень умные системы - они измеряют количество всасываемого в двигатель воздуха, температуру охлаждающей жидкости, атмосферное давление, скорость автомобиля, его общую массу. На основании всех этих характеристик они дозируют впрыск топлива форсунками с таким расчетом, чтобы добиться максимальной эффективности работы двигателя в каждый конкретный момент движения.
