Дизельный двигатель назван по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля, который чуть не погиб в 1890-х годах во время взрыва опытной модели своего детища.
Дизельные двигатели приводят в действие множество видов транспортных средств, генераторов и различных машин в промышленности и сельском хозяйстве. Дизельный двигатель является разновидностью двигателя внутреннего сгорания. Это значит, что топливо сгорает внутри двигателя, чтобы породить механическую энергию - энергию движения.
Как и в обычном бензиновом двигателе, взрывающаяся смесь парообразного топлива и воздуха заставляет один или больше поршней двигаться внутри цилиндра. Поршни многократно возвращаются в своё исходное положение и снова проталкиваются вниз. Кривошипы и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательное движение поршней в крутящее или вращательное. Каждый поршень по очереди проворачивает коленчатый вал, а тяжелый маховик сглаживает стыки полученного вращательного момента.
Зажигание
Основным отличием между бензиновым и дизельным двигателями является способ, с помощью которого воспламеняется топливовоздушная смесь. В бензиновом двигателе это происходит за счет электрической искры. В дизельном двигателе воздух в цилиндрах сжимается настолько сильно, что его температура превышает 500°С, а иногда достигает 2480°С. Затем впрыскивается топливо, и такой температуры достаточно, чтобы оно воспламенилось без помощи искры.
Цилиндры некоторых дизельных двигателей оборудованы электронагревателями, помогающими распылять топливо во время запуска холодного двигателя. Небольшие двигатели можно завести поворотом ручки, соединенной с коленчатым валом. Более крупные дизели имеют электрический стартер, который соединен через шестерни с маховиком.
Зажигание методом сжатия делает дизельные двигатели проще и, следовательно, надежнее. Еще одно преимущество состоит в том, что дизельное топливо, на котором они работают, нуждается в менее тщательной перегонке и поэтому дешевле, чем бензин. Дизельное топливо также намного безопаснее, так как в отличие от бензина оно не воспламеняется от находящегося поблизости огня.
Дизельный двигатель должен иметь более прочную конструкцию, чем бензиновый такой же мощности, потому что его цилиндры должны выдерживать очень высокое давление. В то же время использование высокого рабочего давления делает этот двигатель более производительным.
Четырехтактный цикл
Каждое движение поршня в цилиндре называется тактом. В четырехтактном дизельном двигателе каждый поршень опускается вниз в своем цилиндре во время первого такта, и впускной клапан в верхней части цилиндра открывается, впуская свежий воздух.
Во время второго такта впускной клапан закрывается, и поршень движется вверх, сжимая и нагревая воздух над собой. Затем в верхнюю часть цилиндра впрыскивается топливо.
Тепло, выделяющееся при сжатии воздуха, приводит к взрыву топлива, и образующиеся газы толкают поршень вниз по цилиндру во время третьего такта, который называется рабочим ходом. Во время четвертого такта поршень снова поднимается вверх, выталкивая газы через выпускной клапан в верхней части цилиндра. Затем выпускной клапан закрывается, и четырехтактный цикл повторяется снова. Скорость работы двигателя контролируется за счет регулирования количества топлива, впрыскиваемого в находящийся в цилиндрах воздух. Обычно поршни двигаются вверх-вниз несколько сотен раз в секунду.
Двухтактный цикл
В одном из видов двухтактного дизельного двигателя отсутствуют впускные и выпускные клапаны.Вместо этого, каждый поршень в момент приближения к нижней точке своего рабочего хода открывает впускной и выпускной каналы или отверстия. Свежий воздух вдувается в цилиндр через впускной канал. Он выталкивает выхлопные газы через выпускной канал на противоположном конце цилиндра. Затем поршень поднимается вверх, закрывая оба отверстия и сжимая воздух над собой. Как и при четырехтактном цикле, топливо, впрыскиваемое в сжатый воздух, воспламеняется и толкает поршень вниз во время рабочего хода.
В другом виде двухтактного дизельного двигателя выхлопные газы выталкиваются через один или более клапанов в верхней части цилиндра.