Главные условия и ограничения работы дизельного двигателя

Топливо в дизельном двигателе впрыскивается прямо в горячий воздух, который сильно сжат. В результате происходит самовоспламенение топлива. Следствием этого является то, что дизельный двигатель от двигателя бензинового (с искровым зажиганием) отличается тем, что первый не имеет связи с ограничениями, которые могут быть связаны с зажиганием. Поэтому, если объем воздуха, который имеется в камере сгорания остается одинаковым, то нужно будет регулировать исключительно количество топлива.

Таким образом, в работе двигателя решающее значение имеет система впрыска топлива, но это не делает дизельный двигатель слишком простым агрегатом. При всех нагрузках и оборотах система отвечает за количество топлива и за его пропорциональное распределение при подаче. Кроме того, нужно считаться с давлением и температурой поступающего воздуха – массой вещей, которые необходимо учитывать и обращать на них внимание.

Как следствие, при работе двигателя во все временные отрезки требуется:

• правильное количество топлива, которое впрыскивается;
• правильное время впрыска;
• правильная последовательность во времени;
• правильное давление впрыска;
• правильное расположение точки впрыска в камере сгорания;

К требованиям оптимального смесеобразования по дозировке стоит принимать во внимание определенные ограничения в работе для конкретного двигателя и автомобиля, так как это может привести к серьезной поломке.

Перечень ограничений предоставлен ниже:

• по дымности;
• по давлению сгорания;
• по температуре, которой могут достигать выхлопные газы;
• по крутящему моменту и обороту двигателя;
• для определенного автомобиля и нагрузок в нем.

Так как большая часть процесса смесеобразования происходит при сгорании, то случается локальное переобогащение и возрастание количества черного дыма в выхлопе. Это происходит даже если избыток воздуха умеренный. Соотношение топлива и воздуха, которое является следствием выброса дыма, находящегося у разрешенного предела, служит критерием того, как качественно используется воздух. При этом не стоит забывать, что в зависимости от двигателя ограничения тоже будут разными. Таким образом, избыток воздуха в двигателях с предкамерой имеет ограничения по дымности в 10—25%, при этом агрегат с прямым впрыском имеет излишек воздуха от 40 до 50%.

Ограничения, связанные с давлением сгорания

Из-за того, что испаренное топливо у дизельного двигателя смешанное с воздухом, сгорание происходит резко, сопровождаясь сильным сжатием в процессе воспламенения. Это можно назвать «жестким» или «шумным» сгоранием. В результате этого будут достигаться высокие пиковые давления, а для этого требуется довольно крепкий двигатель. Усилия, которые получаются при сгорании, становятся следствием периодического изменения нагрузки на составляющие двигателя и на основе их срока службы и размеров эти детали и влияют на ограничения связанные с давлением при сгорании.

Ограничения, связанные с температурой выхлопов

Ограничение по температуре газов при выхлопе дизельного двигателя являются закономерным следствием высоких термических нагрузок, которые влияют на детали двигателя, окружающие горячую часть камеры сгорания, тепловому сопротивлению системы выхлопов и температурной зависимости количества в выхлопных газах токсичных веществ. Как следствие, при нарушениях ограничений происходит быстрое изнашивание деталей, слишком сильный нагрев двигателя, из-за чего двигатель все время может глохнуть, и другие, сопутствующие этому поломки.

Ограничение по количеству оборотов двигателя

Количество подаваемого избыточного воздуха и регулирование количества топлива в дизельном двигателе уже происходит с учетом того факта, что мощность двигателя при одинаковом числе оборотов зависит только от количества топлива при впрыске. Если топливо поступает в дизельный двигатель без нужного снижения крутящего момента, то автоматически возрастают обороты двигателя, а если объем впрыскиваемого топлива не снизится до того, как критические обороты будут достигнуты, то двигатель «перекрутится» и вполне возможно даже выйдет из строя. Чтобы такого не произошло, для дизельного двигателя абсолютно необходимо регулирование оборотов или их уменьшение. Когда двигатель используется в качестве привода какого-либо механизма, ему сопутствует обусловленное количество оборотов, которое все время поддерживается одинаковым или остается в приемлемых пределах без учета нагрузки.

Если дизельный двигатель работает в автомобиле, то водителю требуется иметь технические возможности с помощью педали «газа» выбирать требуемую скорость, обороты двигателя при этом не должны снижаться до холостого хода во избежание полной остановки при отпускаемой педали. Поэтому мы установим различие между двумя видами регуляторов. Существуют регуляторы с переменным числом оборотов и регуляторы, в качестве систем управления в которых имеется минимальное и максимальное число оборотов.

Система, которая регулирует впрыск топлива, должна обеспечить очень точную дозировку для каждого цилиндра и при этом проконтролировать однородность распределения в многоцилиндровом двигателе во всех цилиндрах и по отдельности. Если система регулирования работает не досконально, может произойти серьезная поломка.

Удельный расход топлива

Определенный объем впрыскиваемого топлива теоретически служит в качестве основной величиной для конструирования системы, контролирующей впрыск. Характеристика полной нагрузки измеряется путем ограничений по дымности двигателя в рамках более низких оборотов, а также диапазоном температуры выхлопов или деталей в границах более высоких оборотов. На самом деле требуемые количества топлива рассчитываются на двигателе соответственно эмпирическим величинам.

Системы чаще всего конструируются на высоте уровне моря. Это значит, что величины мощности падают до этого уровня: если работа двигателя происходит на высоте, которая превышает уровень моря, то и объемы топлива должны быть скорректированы, опираясь на барометрическую формулу, которая широко известна в физике. Уменьшение плотности воздушных масс на 7% каждых 1000 м высоты – параметр, который используется как начальная величина для расчета количества топлива при впрыскивании.

В противоположность теоретическому расчету удельного расхода, определяющегося при постоянных условиях проведения проверки на теплом двигателе, лишь на практике затраты топлива при движении даст величины, которые действительно характерны для двигателя.

Чаще всего автомобили ездят на короткие расстояния, при том, что холодный двигатель запускается часто и в границах низких оборотов. Требуемое обогащение для холодного двигателя будет являться следствием явных различий в расходе топлива. Как следствие, цифры, приведенные на теоретическом основании, скорее всего будут исключительно отличаться от практического результата.