Дизельний двигун є двигуном внутрішнього згоряння, який використовує стиснення для займання дизельного палива. У бензинових двигунах використовується цикл Отто, в якому паливо і повітря зазвичай змішуються перед входом в камеру згоряння і спалахують свічкою запалювання, що робить займання від стиснення небажаним тому що відбудеться детонація. Двигун працює по дизельному циклу, названому на честь німецького інженера Рудольфа Дизеля, який винайшов його в 1892 році на основі двигуна з гарячою лампою і на який він отримав патент 23 лютого 1893 року. Дизель призначений для використання в двигуні різних видів палива, включаючи вугільний пил і арахісове масло. Він продемонстрував це на Всесвітній виставці 1900 року, використовуючи арахісове масло.
Як працюють дизельні двигуни
Стиснення будь-якого газу підвищує його температуру – метод займання палива в дизельних двигунах. Повітря втягується в циліндри і стискається поршнями при ступені стиснення 25: 1, що набагато вище, ніж в двигунах з іскровим запалюванням. Майже в кінці такту стиснення дизельне паливо впорскується в камеру згоряння через інжектор (або розпилювач).
Паливо запалюється від контакту з повітрям, який через стиснення був нагрітий до температури приблизно 700-900 градусів за Цельсієм (° C) (1300-1650 за Фаренгейтом (° F).)). Що виникає в результаті згоряння викликає підвищене нагрівання і розширення в циліндрі, що збільшує тиск і переміщує поршень вниз. Шатун передає цей рух на колінчастий вал, щоб перетворити лінійний рух в обертальний для використання в якості потужності в різних додатках. Впуск повітря в двигун зазвичай регулюється механічними клапанами в головці блоку циліндрів. Для збільшення вихідної потужності більшість сучасних дизельних двигунів оснащуються турбонагнітачем, а в деяких модифікаціях – нагнітачем для збільшення обсягу всмоктуваного повітря. Використання проміжного охолоджувача / проміжного охолоджувача для охолодження всмоктуваного повітря, який був стиснутий і, таким чином, нагрітий турбонагнітачем, збільшує щільність повітря і зазвичай призводить до підвищення потужності і ефективності.
У холодну погоду дизельні двигуни можуть важко запускатися, тому що холодний метал блоку циліндрів і головки відводить тепло, створюване в циліндрі під час такту стиснення, тим самим запобігаючи займання. У деяких дизельних двигунах усередині циліндра використовуються невеликі електричні нагрівачі, звані свічками розжарювання, які допомагають запалити паливо при запуску. Деякі навіть використовують резистивні сіткові нагрівачі у впускному колекторі для підігріву повітря, що поступає до тих пір, поки двигун не досягне робочої температури. Підігрівачі блоку двигуна (електричні резистивні нагрівачі в блоці двигуна), підключені до електромережі, часто використовуються при виключенні двигуна на тривалі періоди (більше години) в холодну погоду, щоб скоротити час запуску і знос двигуна.
Дизельне паливо також схильне до «парафінізірованію» в холодну погоду – термін, що позначає затвердіння дизельного палива до кристалічного стану. Кристали накопичуються в паливі (особливо в паливних фільтрах), що в кінцевому підсумку призводить до нестачі палива в двигуні. Для вирішення цієї проблеми використовуються малопотужні електронагрівачі в паливних баках і навколо топливопроводов. Крім того, більшість двигунів мають систему «повернення палива», за допомогою якої будь-який зайве паливо з інжекторного насоса і форсунок повертається в паливний бак. Після прогріву двигуна повернення теплого палива запобігає утворенню парафіну в баку. Останнім часом паливні технології покращилися, так що завдяки спеціальним присадкам парафінізация більше не відбувається в усіх країнах, крім самих холодних. в результаті чого надлишок палива з інжекторного насоса і форсунок повертається в паливний бак.
Хронологія ранньої історії дизельного двигуна:
• 1862: Ніколаус Отто розробляє свій вугільний газовий двигун, схожий на сучасний бензиновий двигун.
• 1891: Герберт Акройд Стюарт з Блетчлі покращує свій нафтовий двигун і здає права на виробництво двигунів Хорнсби з Англії. Будують перші двигуни з холодним запуском і запалюванням від стиснення.
• 1892: Двигун Хорнсби № 101 побудований і встановлений на водопровідній станції. Зараз він знаходиться в музеї вантажівок MAN в Північній Англії. • тисячу вісімсот дев’яносто дві: Рудольф Дизель розробляє двигун типу теплового двигуна Карно, який спалює вугільний пил. Його найняв геній холодильної техніки Карл фон Лінде, потім мюнхенський виробник чавуну MAN AG, а потім швейцарський виробник двигунів Sulzer. Він запозичує у них ідеї і залишає в спадок всім фірмам.
• 1892: Джон Фройліх будує свій перший сільськогосподарський трактор з масляним двигуном.
• тисячі вісімсот дев’яносто чотири: Вітте, Рід і Фербенкс починають створивши ать масляні двигуни з різними системами запалювання.
• 1896: Хорнсби будує дизельні трактори та залізничні двигуни.
• 1897: Вінтон виробляє і водить перший побудований в США газовий автомобіль; Пізніше він будує дизельні заводи.
• 1897: Міррліс, Ватсон і Ярян створюють перший британський дизельний двигун за ліцензією Рудольфа Дизеля. Зараз це виставлено в Музеї науки в Південному Кенсінгтоні, Лондон.
• 1898: Буш встановлює двигун типу Рудольфа Дизеля на своїй пивоварні в Сент-Луїсі. Це перший в США. Рудольф Дизель удосконалює свій двигун з компресійним пуском, патентує і ліцензує його. Цей двигун, зображений вище, знаходиться в німецькому музеї.
• 1899: Дизель передає ліцензію на свій двигун машинобудівникам Burmeister & Wain, Krupp і Sulzer, які стають відомими машинобудівниками.
• 1902: Ф. Рундлоф винаходить двотактний картерной двигун з продувкою гарячої лампи.
• 1902: Компанія під назвою Forest City почала виробництво дизельних генераторів.
• 1903: Корабель Gjoa перетинає крижаний Північно-Західний прохід за допомогою гасового двигуна Dan.
• 1904: Французи будують перший дизельний підводний човен Z.
• 1908: Bolinder-Munktell починає виробництво двотактних двигунів з гарячою лампою.
• 1912: Побудовано перший дизельний корабель MS Selandia. SS Fram, флагманський корабель полярного дослідника Амундсена, переобладнаний на дизель AB Atlas.
• 1913: Фербенкс Морс починає виробництво напівдизельні двигуна моделі Y. Підводні човни ВМС США використовують агрегати NELSECO.
• 1914: німецькі підводні човни оснащені дизелями MAN. Військова служба доводить надійність двигуна.
• 1920-ті роки: рибальський флот переходить на нафтові двигуни. З’являються дизелі Atlas-Imperial of Oakland, Union і Lister.
• 1 924: З’являються перші дизельні вантажівки.
• 1 928: Канадські національні залізниці використовують маневровий дизель на своїх верфях.
• 1930-ті роки: Клессі Камминс починає з голландських дизельних двигунів, а потім будує свої власні вантажівки і розкішний автомобіль Duesenberg на автодромі Дейтона.
• 1930-ті роки: Caterpillar починає виробництво дизелів для своїх тракторів.
• 1933: Citroen представляє Rosalie, легковий автомобіль з першим в світі комерційно доступним дизельним двигуном, розробленим разом з Гаррі Рікардо.
• 1934: General Motors відкриває дослідний центр GM по дизельному паливу. Він виробляє дизельні залізничні двигуни – Pioneer Zephyr – і створює підрозділ General Motors Electro-Motive, яке стає важливим виробником двигунів для десантних кораблів і танків під час Другої світової війни. Потім GM застосовує ці знання для контролю над ринком, створюючи свої знамениті двигуна для автобусів і залізничних двигунів.
• 1936: Mercedes-Benz будує дизельний автомобіль 260D. ATSF урочисто відкриває дизельний потяг Super Chief.
• 1936: дирижабль «Гінденбург» приводиться в рух дизельними двигунами.