Такт впуска: подготовка воздушно--топливной смеси
Во время такта впуска поршень движется вниз, создавая вакуум в цилиндре, и воздух всасывается в цилиндр через впускной клапан. В дизельных двигателях обычно используется конструкция камеры сгорания с «прямым впрыском» или «вихревая», при этом первая впрыскивает дизельное топливо непосредственно в цилиндр, а вторая способствует смешиванию за счет завихрения на впуске. Современные двигатели также оснащены турбокомпрессорами, которые используют выхлопные газы для приведения в движение турбины, которая сжимает всасываемый воздух, увеличивая плотность воздуха и тем самым повышая эффективность сгорания топлива.
Такт сжатия: основная подготовка к преобразованию энергии
После закрытия впускного клапана поршень движется вверх, сжимая воздух в цилиндре. Дизельные двигатели обычно имеют степень сжатия от 16:1 до 22:1 (по сравнению с примерно от 8:1 до 12:1 для бензиновых двигателей), а высокое давление поднимает температуру воздуха выше 500 градусов, что намного превышает точку самовоспламенения дизеля (около 220 градусов). На этом этапе предъявляются высокие требования к материалам двигателя и производственным процессам, требующим высоко-прочных блоков двигателя, жаростойких-температурных-поршневых колец и прецизионных систем охлаждения.
Силовой удар: высвобождение энергии и выходная мощность
Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, форсунка впрыскивает дизельное топливо в камеру сгорания в виде тумана, который автоматически-воспламеняется при смешивании с воздухом,-высокотемпературным. Газы с высокой-температурой и-давлением, образующиеся при сгорании, толкают поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал через шатун, преобразуя химическую энергию в механическую. На этом этапе требуется точный контроль момента и количества впрыска, чтобы избежать детонации или неполного сгорания. В современных двигателях используется электронный блок управления (ЭБУ) для контроля частоты вращения двигателя, нагрузки и температуры в режиме реального времени, динамически регулируя параметры впрыска. Например, двигатели China 6 должны соответствовать стандартам по выбросам твердых частиц (PM) и оксидов азота (NOx) и оснащаться системами селективного каталитического восстановления (SCR) и сажевым фильтром (DPF) после-очистки для дальнейшей оптимизации сгорания.
Такт выпуска: выброс выхлопных газов и подготовка к следующему циклу
После рабочего такта выпускной клапан открывается, и поршень движется вверх, вытесняя выхлопные газы из цилиндра. Выхлопные газы содержат несгоревшие углеводороды, окись углерода и оксиды азота, которые необходимо очищать с помощью трехкомпонентного каталитического нейтрализатора или системы SCR. Современные двигатели также используют технологию рециркуляции выхлопных газов (EGR), чтобы перенаправлять часть выхлопных газов обратно во впускную систему, снижая температуру сгорания и уменьшая образование NOx.
