В бензиновых двигателях топливо и воздух смешиваются до попадания в цилиндр. Эту задачу выполняют системы впрыска во впускной коллектор или карбюратор. Смесь поступает в цилиндр, сжимается, и возникает искра. Это простой линейный процесс.
С дизельными двигателями дело обстоит иначе. Они отказываются от предварительного смешивания. Вместо этого топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Это существенное отличие в работе систем впрыска дизельного топлива. Топливо подается после того, как воздух уже был сильно сжат. Это полностью меняет требования к конструкции узлов, необходимых для его работы.
Дизельные форсунки значительно сложнее бензиновых. Это не просто сопло, а высоконапорный клапан, способный выдерживать экстремальные температуры и давление. Его задача — превратить жидкое топливо в мелкодисперсное облако. Но создание тумана — лишь половина дела. Топливное облако должно равномерно распределиться по всей камере сгорания. Если в одних зонах смесь будет богатой, а в других бедной, двигатель будет работать неровно. Он будет вибрировать. Он может не запуститься.
Механизм подачи
Для обеспечения равномерного распределения дизельные инженеры применяют креативные решения в организации воздушного потока. Нельзя полагаться на такт впуска для завихрения воздуха, как это происходит в бензиновых двигателях. Поэтому были разработаны специальные механические устройства.
Некоторые системы используют вихревые клапаны. Это небольшие вспомогательные клапаны, которые помогают создать сильное завихрение воздуха внутри цилиндра перед впрыском. Другие системы полагаются на предкамеры сгорания. Это небольшие вспомогательные камеры, работающие по принципу микротурбин. Топливо впрыскивается и воспламеняется, вызывая распространение фронта пламени и волны давления в основной цилиндр, что создает турбулентность, необходимую для смешивания топлива с оставшимся воздухом.
Без этого завихрения дизельное топливо собиралось бы на дне цилиндра. Для чистого сгорания требуется хаос.
Борьба с холодом
Дизельное топливо не воспламеняется от искры. Оно загорается от тепла сжатия. Воздух сжимается настолько сильно, что становится горячим достаточно для воспламенения топлива при контакте. Простая физика.
Если только на улице не холодно.
Если воздух в цилиндре холодный, он может не нагреться достаточно для воспламенения топлива при контакте. Поршень поднимается. Ничего не происходит. Двигатель просто щелкает. Не запускается.
Для решения этой проблемы дизельные двигатели используют свечи накаливания. Они выглядят как нагревательные спирали и напоминают элементы духовых шкафов. Они расположены в камере сгорания или в предкамере. Они нагреваются при повороте ключа зажигания. Они повышают температуру окружающего воздуха и достигают порога воспламенения при сжатии.
Именно поэтому в дизельных автомобилях индикатор ожидания обычно загорается перед запуском двигателя. Система ждет, пока свечи накаливания завершат свою работу. Без этого источника тепла запуск на холодную превращается в лотерею.
Точность и обслуживание Common Rail
Современные дизельные двигатели редко используют устаревший метод механического насосного впрыска. Системы впрыска Common Rail. Это большой сдвиг в управлении давлением.
В системе Common Rail одна магистраль высокого давления подает топливо ко всем форсункам. Это обеспечивает более точный контроль. ЭБУ (электронный блок управления) может синхронизировать впрыск с точностью до микросекунд. При необходимости топливо может впрыскиваться несколько раз за цикл. Результатом является более высокая эффективность и меньшие выбросы по сравнению со старыми моделями.
Но точность имеет свою цену. Форсунки дороги и сложны. В некоторых высокопроизводительных дизельных двигателях давление может превышать 30 000 psi. Здесь нет места грязи.
Обслуживание этих систем требует строгого соблюдения правил. Топливный фильтр нельзя игнорировать. Если фильтр забьется, высоконапорные насосы будут работать в условиях недостатка топлива. Грязные форсунки могут испортить рисунок распыла. Регулярная очистка и замена фильтров — это не просто рекомендации. Это обязательное условие для долговечности системы. Пренебрежение фильтром может повредить форсунки или высоконапорный насос.
