Дизель (дизельный двигатель)

ДИЗЕЛЬ (дизельный двигатель), поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с впрыскиванием топлива в цилиндр, внутренним смесеобразованием (топливо, воздух) и воспламенением от сжатия. Дизель назван по имени Р. Дизеля, построившего первый дизельный двигатель (1897). Дизель работает на жидком дизельном топливе, которое значительно дешевле бензина. Существуют также газовые двигатели, работающие по циклу дизеля, - газодизели.

Широкое применение в основном получили четырёхтактные дизели, где рабочие процессы совершаются за 4 хода поршня (такта). В 1-м такте (поршень идёт вниз) в цилиндр всасывается воздух, во 2-м (такт сжатия, поршень идёт вверх) воздух сжимается до давления 3,6-6 МПа, нагреваясь при этом до температуры 700- 900 К, в конце 2-го такта начинается впрыск жидкого топлива в цилиндр под давлением 10-22 МПа, которое создаётся топливными насосами высокого давления (турбонаддув). В 3-м такте (рабочий ход, поршень идёт вниз) топливо самовоспламеняется (максимальная температура достигает 1800-2300 К) и горит при постоянном давлении по мере подачи его в цилиндр, на остальной части хода поршня происходит расширение продуктов сгорания. В 4-м такте (поршень идёт вверх) осуществляется выпуск отработавших продуктов сгорания. Для надёжного самовоспламенения топлива степень сжатия дизеля выше, чем у бензиновых ДВС с искровым зажиганием, и составляет 16-23. Для разогрева воздуха в камере сгорания в момент запуска дизеля используются свечи накаливания. В двухтактном цикле рабочие ходы происходят в два раза чаще.

Дизели различают по конструкции камер сгорания (КС). В дизель с неразделённой камерой (КС выполнена в поршне) топливо впрыскивается в объём КС на её стенки, а его пары захватываются вихрем воздуха и хорошо перемешиваются. В КС дизеля горение происходит в отдельных зонах, где топливо и воздух перемешаны в соотношении от 1:14 до 1:24. Благодаря такому смесеобразованию используются более бедные смеси, чем у бензиновых ДВС, что обеспечивает более высокую экономичность дизеля. В разделённых КС сгорание начинается в вихревой камере или в предкамере, которые располагаются в головке цилиндра, а затем из-за роста давления в ней заряд перетекает через соединительную горловину в основную камеру (полость над поршнем), где горение продолжается.

Конструкции дизеля многообразны. На маневровых тепловозах и судах применяют V-образные 12-цилиндровые дизели с водяным охлаждением и газотурбинным наддувом. В качестве основных тепловозных двигателей используются вертикальные рядные двухтактные дизели с прямоточной продувкой. Судовые дизели часто делают крейцкопфного типа (смотри Крейцкопфный двигатель). Дизели иногда выполняют без коленчатого вала (смотри Свободнопоршневой генератор газа). Дизели являются наиболее экономичными тепловыми двигателями из-за применения более бедной топливом рабочей смеси и более высокой степени сжатия. Дизельный двигатель имеет кпд 0,31-0,45. Удельный расход топлива лучших дизелей составляет около 190 г/(кВтч), а для большинства типов не превышает 270 г/(кВтч) на номинальной мощности. Дизели применяют в автомобилях, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машинах, тепловозах и судах, в самоходной военной технике (танки, ракетные установки), на дизельных электростанциях. Совершенствование дизеля осуществляется путём повышения мощности за счёт применения турбонаддува и использования альтернативных топлив.

Лит.: Роджерс К., Рэндл С. Дизельные двигатели: Руководство по обслуживанию. СПб., 2003; Двигатели внутреннего сгорания. 2-е изд. М., 2005. Кн. 1: Теория рабочих процессов / Под редакцией В. Н. Луканина, М. Г. Шатрова.