Дизельный двигатель. Краткий обзор.

Заглянем в прошлое моторов

Первые моторы якобы были изобретены в 100 году н.э. Героном, греческим математиком и инженером. Его дымовые турбины должны были открывать большие ворота. После этого доступные разработки возвращаются лишь до года изобретения парового двигателя. Он разрабатывался в 1712 году британским изобретателем Томасом Невкоменом и совершенствовался в 1778 Джеймсом Уоттом. У этих машин было уже огромное влияние на социальные и экономические структуры в Европе, что и вызвало промышленную революцию.

В 1816 году Роберт Стирлинг разработал двигатель Стирлинга - мотор горячего воздуха. В конце 19-го века начался период двигателей внутреннего сгорания.  Одним из первых разработчиков мотора, работающего по принципу двухтактного газового двигателя был Этьен Ленуар. Позже, с развитием принципа четырехтактного цикла, агрегат совершенствовался и улучшался Николасом Августом Отто, что и стало основой для сегодняшних двигателей внутреннего сгорания.

Отто работал дальше над моторами и изобрел в 1884 электрическое зажигание для газовых двигателей, что делало возможным использование жидкого горючего. Но эти моторы не подходили для использования на автомобилях, так как они были слишком велики и тяжелы. Ситуация изменилась благодаря двум инженерам Готтлибу Даймлеру и Карлу Фридриху Бенцу, которым удалось сконструировать мотор легче и меньше по размерам.

Электродвигатель был изобретен еще задолго до двигателя внутреннего сгорания. Разработки в значительной степени ускорились в 1830-х годах. Практически первый двигатель с электрическим приводом разработал Герман Якоби, немецко-русский физик и инженер.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания, который приводится в действие в результате сгорания дизельного топлива. Названный в честь изобретателя Рудольфа Дизеля, двигатель работает в соответствии с процессом самовоспламенения впрыскиваемого топлива. Самовозгорание происходит в результате сжатия топливно-воздушной смеси в камере сгорания.
 
История двигателя

Дизельный двигатель был изобретен в 1893 году Рудольфом Дизелем. В этом же году Дизель получил патент "Метод работы и изготовление двигателя внутреннего сгорания". В последующие годы двигатель был доработан и усовершенствован в сотрудничестве с машиностроительным заводом Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (MAN) так, что его смогли представить на всемирной выставке в Париже.
 
Особенности дизельного двигателя

Самовоспламенение: в отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель работает в результате самовоспламенения горючей жидкости в камере сгорания.
Смесеобразование: топливо и воздух собираются только в камере сгорания.
Высокая степень сжатия топливной смеси для самовоспламенения.
Качественный контроль и регулирование смеси.

Принцип четырехтактного цикла дизельного двигателя

Дизельный двигатель работает по принципу четырехтактного цикла. Все такты вместе протекают в 2 оборотах коленчатых валов с углом 720 °.

1. Такт – Всасывание
2. Такт – Сжатие
3. Такт – Работа
4. Такт – Выпуск

Эффективность дизельного двигателя

Эффективность современных дизельных двигателей с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом, как правило, около 40%. Это связано с качественным регулированием смеси.

Термодинамика: метод равного давления

Процесс работы дизеля представляет собой термодинамический процесс идеального дизельного двигателя. Процесс реального дизельного двигателя представлен с помощью процесса Seiliger:
 
Изменения состояния:
1-2: изэнтропическое сжатие
2-3: изобарическое тепло (сжигание)
3-4: изэнтропическое расширение
4-1: изохорная теплоотдача

Выхлопные газы и вредные вещества

Из-за сгорания топлива возникают выхлопные газы, которые выпускаются мотором.
 
Состав выхлопных газов:
- Оксиды азота
- Двуокись углерода
- Окись углерода
- Углеводороды
- Частицы (пыль, сажа, копоть)
 
Нормы выбросов для Евро 6 (с 1 сентября 2014)
Окись углерода: 0,5 г/км
Оксиды азота: 0,08 г/км
Углеводороды + окисды азота: 0,17 г/км
Частицы: 0.005