У бензинових двигунах паливо та повітря змішуються до попадання в циліндр. Це завдання виконують системи упорскування у впускний колектор або карбюратор. Суміш надходить у циліндр, стискається, і виникає іскра. Це простий лінійний процес.
З дизельними двигунами справа інакша. Вони відмовляються від попереднього змішування. Натомість паливо впорскується безпосередньо в циліндр. Це істотна відмінність у роботі систем упорскування дизельного палива. Паливо подається після того, як повітря вже було сильно стиснуте. Це повністю змінює вимоги до конструкції вузлів, необхідні його роботи.
Дизельні форсунки значно складніші за бензинові. Це не просто сопло, а високонапірний клапан, здатний витримувати екстремальні температури та тиск. Його завдання – перетворити рідке паливо на дрібнодисперсну хмару. Але створення туману — лише половина справи. Паливна хмара повинна рівномірно розподілитись по всій камері згоряння. Якщо в одних зонах суміш буде багатою, а в інших бідною, двигун працюватиме нерівно. Він вібруватиме. Він може не запуститись.
Механізм подачі
Для забезпечення рівномірного розподілу дизельні інженери використовують креативні рішення в організації повітряного потоку. Не можна покладатися на такт впуску для завихрення повітря, як це відбувається у бензинових двигунах. Тому було розроблено спеціальні механічні пристрої.
Деякі системи використовують вихрові клапани. Це невеликі допоміжні клапани, які допомагають створити сильне завихрення повітря усередині циліндра перед упорскуванням. Інші системи покладаються на камери згоряння. Це невеликі допоміжні камери, що працюють за принципом мікротурбін. Паливо впорскується і займається, викликаючи поширення фронту полум’я і хвилі тиску в основний циліндр, що створює турбулентність, необхідну для змішування палива з повітрям, що залишилося.
Без цього завихрення дизельне паливо збиралося на дні циліндра. Для чистого згоряння потрібний хаос.
Боротьба з холодом
Дизельне паливо не спалахує від іскри. Воно спалахує від тепла стиску. Повітря стискається настільки сильно, що стає гарячим достатньо для займання палива при контакті. Проста фізика.
Якщо на вулиці не холодно.
Якщо повітря в циліндрі холодне, воно може не нагрітися достатньо для запалення палива при контакті. Поршень піднімається. Нічого немає. Двигун просто клацає. Чи не запускається.
Для вирішення цієї проблеми дизельні двигуни використовують свічки розжарювання. Вони виглядають як нагрівальні спіралі та нагадують елементи духових шаф. Вони розташовані в камері згоряння або в камері. Вони нагріваються під час повороту ключа запалювання. Вони підвищують температуру навколишнього повітря та досягають порога займання при стисканні.
Саме тому в дизельних автомобілях індикатор очікування зазвичай спалахує перед запуском двигуна. Система чекає, доки свічки розжарювання завершать свою роботу. Без цього джерела тепла запуск на холодну перетворюється на лотерею.
Точність та обслуговування Common Rail
Сучасні дизельні двигуни рідко використовують застарілий метод механічного насосного упорскування. Системи упорскування Common Rail. Це велике зрушення в управлінні тиском.
У системі Common Rail одна магістраль високого тиску подає паливо всім форсункам. Це забезпечує точніший контроль. ЕБУ (електронний блок управління) може синхронізувати упорскування з точністю до мікросекунд. При необхідності паливо може впорскуватися кілька разів за цикл. Результатом є більш висока ефективність та менші викиди порівняно зі старими моделями.
Але точність має власну ціну. Форсунки дорогі та складні. У деяких високопродуктивних дизельних двигунах тиск може перевищувати 30000 psi. Тут немає місця бруду.
Обслуговування цих систем потребує суворого дотримання правил. Паливний фільтр не можна ігнорувати. Якщо фільтр заб’ється, високонапірні насоси працюватимуть в умовах нестачі палива. Брудні форсунки можуть зіпсувати малюнок розпилу. Регулярне очищення та заміна фільтрів – це не просто рекомендації. Це обов’язкова умова довговічності системи. Нехтування фільтром може пошкодити форсунки або високонапірний насос.
