Устройство дизельного двигателя: из чего состоит и как работает

2

10 минут

Дизельный двигатель — это сердце любой строительной техники. Экскаваторы, бульдозеры, погрузчики, самосвалы, автогрейдеры — всё это работает на дизелях. Но, в отличие от бензинового двигателя, дизельный устроен иначе: здесь нет свечей зажигания, топливо воспламеняется от сжатия, а давление в цилиндрах достигает десятков бар.

Понимание того, как устроен дизельный двигатель, помогает не только грамотно эксплуатировать технику, но и вовремя выявлять неисправности, правильно подбирать запчасти и продлевать ресурс машины.

В этой статье мы подробно разберем устройство дизельного двигателя: из каких узлов и систем он состоит, как работает каждый механизм и что происходит внутри цилиндра в процессе работы.

Что такое дизельный двигатель

Дизельный двигатель — это поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива происходит не от искры, а от высокой температуры сжатого воздуха.

Это главное отличие от бензинового двигателя: в дизеле свечи зажигания не нужны. Топливо воспламеняется за счет того, что воздух в цилиндре сжимается поршнем в 16–22 раза, нагреваясь до 800–900 °C. В этот момент форсунка впрыскивает дизельное топливо, и оно мгновенно воспламеняется.

Где применяются дизельные двигатели:

• Строительная и дорожная техника (экскаваторы, бульдозеры, грейдеры)
• Грузовые автомобили и тягачи
• Сельскохозяйственная техника (тракторы, комбайны)
• Генераторные установки
• Морские суда
• Железнодорожные локомотивы

Основные узлы и системы дизельного двигателя

Дизельный двигатель — это сложная система, состоящая из нескольких взаимосвязанных механизмов. Каждый из них выполняет свою функцию, но все они работают как единое целое.

Ниже разберем каждую систему подробно.

1. Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Блок цилиндров — это основа двигателя, массивная деталь из чугуна или алюминиевого сплава, внутри которой находятся цилиндры. Именно в цилиндрах происходит сгорание топлива, и именно там движутся поршни.

В блоке цилиндров также расположены:

• Каналы для охлаждающей жидкости
• Масляные каналы для смазки
• Гильзы цилиндров (съемные или интегрированные в блок)

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Основные элементы КШМ:

• Поршни — движутся внутри цилиндров, сжимают воздух и воспринимают давление газов при сгорании.
• Поршневые кольца — уплотняют зазор между поршнем и стенкой цилиндра, не позволяют газам прорываться в картер.
• Шатуны — соединяют поршни с коленчатым валом.
• Коленчатый вал — преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное.
• Маховик — сглаживает рывки вращения, на нем также закрепляется стартер.

2. Головка блока цилиндров (ГБЦ)

Головка блока цилиндров закрывает верхнюю часть блока цилиндров и является одной из самых нагруженных деталей двигателя. Через нее проходит и высокое давление, и высокая температура.

Что находится в ГБЦ:

• Впускные и выпускные клапана — управляют подачей воздуха и выпуском отработанных газов.
• Форсунки — впрыскивают топливо в камеру сгорания.
• Свечи накаливания — подогревают воздух в камере сгорания перед холодным пуском.
• Каналы охлаждения — отводят тепло от головки.

Есть ли в дизельном двигателе клапана?Да, есть. И они работают точно так же, как на бензиновых двигателях: впускные клапана открываются, чтобы впустить воздух, выпускные — чтобы выпустить отработанные газы.

3. Газораспределительный механизм (ГРМ)

ГРМ управляет открытием и закрытием клапанов в строго определенные моменты, синхронизируя их с работой коленчатого вала.

Из чего состоит ГРМ:

• Распределительный вал — управляет клапанами через толкатели и коромысла.
• Клапана — впускные и выпускные (по 2–4 на цилиндр в зависимости от конструкции).
• Привод ГРМ — ремень, цепь или шестерни, которые синхронизируют распределительный и коленчатый валы.

Есть ли ГРМ в дизельном двигателе?Да, ГРМ есть в любом 4-тактном дизельном двигателе. Без него не будут открываться и закрываться клапана, и двигатель не сможет работать.

4. Топливная система дизельного двигателя

Топливная система — это самая сложная и высокоточная часть дизельного двигателя. Она должна подать топливо в цилиндры под огромным давлением и в строго определенный момент.

Основные элементы топливной системы:

• Топливный бак — хранение запаса топлива.
• Топливопроводы низкого давления — подача топлива от бака к фильтрам и ТНВД.
• Топливные фильтры — очистка топлива от воды и механических примесей.
• ТНВД (топливный насос высокого давления) — создает высокое давление и распределяет топливо по форсункам.
• Топливопроводы высокого давления — соединяют ТНВД с форсунками, выдерживают давление до 2000 бар.
• Форсунки — впрыскивают топливо в камеру сгорания в нужный момент.

Типы топливных систем:

• Классическая (механическая) — ТНВД создает давление и синхронизирует впрыск с работой двигателя.
• Common Rail — современная система с аккумулятором высокого давления (рампой), где топливо находится под постоянным давлением и подается по команде электронного блока управления.

5. Система смазки

Назначение системы смазки — снизить трение между движущимися деталями, отвести тепло и очистить двигатель от продуктов износа.

Основные элементы:

• Масляный насос — создает давление в системе.
• Масляный фильтр — очищает масло от механических частиц.
• Масляный радиатор (теплообменник) — охлаждает масло.
• Маслоприемник — забирает масло из поддона.
• Масляные каналы — подают масло к подшипникам коленвала, распределительному валу, поршневым кольцам и другим узлам.

6. Система охлаждения

Дизельный двигатель выделяет большое количество тепла. Без системы охлаждения он быстро перегрелся бы и вышел из строя.

Основные элементы:

• Водяной насос (помпа) — обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости.
• Радиатор — отводит тепло в окружающий воздух.
• Термостат — поддерживает оптимальную температуру.
• Вентилятор — обдувает радиатор (с механическим или электрическим приводом).
• Расширительный бачок — компенсирует изменение объема жидкости при нагреве.
• Патрубки и шланги — соединяют элементы системы.

7. Система наддува (турбина)

Большинство современных дизельных двигателей оснащаются турбокомпрессором. Его задача — увеличить количество воздуха, поступающего в цилиндры, чтобы повысить мощность.

Как работает турбина:

• Отработанные газы поступают на колесо турбины и вращают его.
• На одном валу с турбиной установлено колесо компрессора.
• Компрессор засасывает атмосферный воздух и нагнетает его во впускной коллектор.
• Воздух проходит через интеркулер, где охлаждается (холодный воздух плотнее → содержит больше кислорода → лучше сгорание топлива).
• Сжатый и охлажденный воздух поступает в цилиндры, что позволяет сжечь больше топлива и получить больше мощности.

Принцип работы дизельного двигателя (4 такта)

Дизельный двигатель работает в четыре такта. Каждый такт соответствует одному ходу поршня (вверх или вниз).

Ключевое отличие от бензинового двигателя: в дизеле топливо воспламеняется от сжатия, а не от искры свечи зажигания. Поэтому свечи зажигания в дизеле отсутствуют. Вместо них есть свечи накаливания, которые помогают запустить холодный двигатель, но не участвуют в воспламенении топлива в рабочем процессе.

Часто задаваемые вопросы про дизельный двигатель

Заключение

Дизельный двигатель — это сложный и высоконагруженный механизм, который состоит из нескольких ключевых систем: кривошипно-шатунного механизма, газораспределительного механизма, топливной системы, системы смазки, охлаждения и наддува. Все они работают в тесной связке, обеспечивая мощность, экономичность и долговечность техники.

Понимание устройства дизельного двигателя — это основа грамотного обслуживания и своевременного ремонта. Если вы знаете, как работает каждый узел, вы вовремя заметите неисправность и сможете правильно подобрать запчасти для замены.

В каталоге «Экслтрейд» представлен широкий ассортимент запчастей для дизельных двигателей — от фильтров и поршней до ТНВД, форсунок и турбин. Подберите нужные детали для вашего двигателя в нашем каталоге.