В дизельных двигателях топливо воспламеняется от высокой температуры сжатого воздуха. При запуске двигателя, особенно при низкой температуре окружающего воздуха, температура в камере сгорания недостаточна для надежного самовоспламенения топлива. Для обеспечения надежного запуска дизельного двигателя в его конструкции предусмотрена система предварительного разогрева с использованием свечей накаливания. Свечи накаливания разогревают воздух в зоне впрыска топлива до температуры 850…1000°С за 3…4 с, что позволяет значительно улучшить условия запуска и после запуска в течении нескольких минут подогревать поступающий воздух при прогреве охлаждающей жидкости до 75°С.
Свечи подразделяются на штифтовые с нагреваемой спиралью и керамические.
В штифтовой свече штифт накаливания герметично запрессовывается в корпус 5 (рис. 7.182), обеспечивая хорошее газовое уплотнение. Штифт состоит из термокоррозионностойкого стержня 4 накаливания, внутри которого в уплотненном наполнителе 9 из порошка оксида магния находится спиральная нить накаливания. Эта нить состоит из двух последовательно соединенных резисторов: размещенной на конце трубки накаливания нагревательной спирали и регулирующей спирали. Нагревательная спираль имеет практически независимое от температуры сопротивление, а регулирующая обладает положительным температурным коэффициентом. При работе свечи накаливания она нагревается до температуры 850°С и работает в течение от 4 с до 2 мин. в зависимости от типа свечи и температуры двигателя. Подаваемое топливо при этом нагревается до оптимальной температуры горения.
Продолжительность периода подогрева регулируется блоком управления свечи накаливания, который контролирует температуру двигателя через температурный датчик охлаждающей жидкости и изменяет время подогрева.
Установленная на панели контрольная лампочка сообщает водителю, что происходит подогрев. Лампочка гаснет, после окончания подогрева, что свидетельствует о возможности запуска двигателя. После запуска двигателя свеча накаливания в зависимости от температуры двигателя может работать еще некоторое время. Это помогает улучшить сгорание топлива, пока двигатель прогревается и уменьшает выбросы отработавших газов. Обычно, подогрев включается ключом зажигания, поворотом во второе положение. Однако некоторые модели автомобилей оборудованы системой предпускового подогрева, которая включается только тогда, когда открыта водительская дверь.
Основными элементами керамической свечи накаливания являются контакт, корпус свечи и нагревательный стержень, выполненный из керамики (рис. 7.183). Нагревательный стержень состоит из изолирующего защитного керамического слоя и внутреннего керамического нагревательного элемента, заменяющего собой нагревательную и регулировочную спираль обычных металлических свечей накаливания.
Керамические свечи накаливания в течение 2 сек. достигают температуры примерно 1000°C, что обеспечивает такой же быстрый пуск двигателя, как у бензинового ДВС, без присущей дизельным двигателям «раскачки».
Напряжения при разогреве имеет три фазы. Первая фаза имеет напряжение 9,8…11,5 В, при температуре 1000° в течении 2 сек. – быстрый разогрев. В последующие моменты регулировки напряжение постепенно снижается и держится ниже напряжения бортовой сети: фаза 2 …7 В, фаза 3 … 5 В. Для разгрузки бортовой сети штифты свечей накаливания управляются широтно-импульсной модуляцией со смещением фаз.
Кроме указанных фаз для регенерации сажевого фильтра может применяться промежуточное накаливание. В этом случае свечи накаливания получают с блока управления двигателя сигнал управления на промежуточное накаливание. Благодаря промежуточному накаливанию улучшаются условия сгорания в процессе регенерации. По причине незначительного старения керамики процесс промежуточного накаливания при регенерации сажевого фильтра не оказывает особого влияния на керамические свечи накаливания.
Основными преимуществами керамических свечей накаливания, относительно металлических свечей, являются лучшая работа в условиях холодного пуска за счёт высокой температуры предварительного и последующего накаливания, меньшая токсичность ОГ благодаря более высокой температуре накаливания и больший срок службы.
По сравнению с металлическими свечами накаливания керамические свечи при одинаковой потребности в напряжении обеспечивают гораздо более высокие температуры накала.
В настоящее время отдельные производители в свечи накаливания вставляют датчики давления (рис. 7.184) для корректировки процесса сгорания.
Конструктивно датчик выполнен как часть свечи накаливания, дополняющая её функцией измерения давления. Тем самым нет необходимости изменения конструкции головки блока цилиндров. Нагревательный стержень такой свечи установлен в корпусе подвижно в осевом направлении и передаёт усилие действующего на него давления в камере сгорания через толкатель на измерительную мембрану. Деформация мембраны приводит к изменению её сопротивления, которое регистрируется встроенной в свечу электронной схемой. Обработанные данные о давлении в виде сигнала напряжения передаются в блок управления двигателя для дальнейшего анализа и использования. Использование при управлении двигателем непосредственной информации о текущем давлении в камере сгорания позволяет точнее выбирать момент впрыскивания топлива и тем самым обеспечивать оптимальный процесс сгорания в зависимости от качества топлива и интенсивности рециркуляции ОГ.
Вакуумные насосы. В отличие от бензиновых двигателей, где имеется дроссельная заслонка и существует возможность создания достаточного разряжения для использования его в различных целях, например, в вакуумном усилителе тормозной системы, в дизельном двигателе ввиду отсутствия дроссельной заслонки такой возможности нет. Поэтому в дизельных двигателях для создания достаточного разряжения применяется вакуумный насос. Один из вариантов насоса показан на рис. 7.185.
Вакуумный насос содержит эксцентрично установленный ротор 5 с перемещающейся в нем пластмассовой лопастью 2, которая разделяет рабочую полость насоса на две части.
При вращении ротора и перемещении в нем лопасти объем одной части рабочей полости увеличивается, а объем другой ее части уменьшается.
На стороне всасывания производится забор воздуха из вакуумной системы, который затем вытесняется через специальный канал 7. Вытесняемый воздух может использоваться для охлаждения деталей двигателя. Через специальный канал 9 от головки цилиндров к насосу подается масло, которое используется не только для смазки, но и для уплотнения лопасти в рабочей полости.
Привод вакуумного насоса осуществляется от коленчатого или распределительного вала и в последнем случае вакуумный насос может совмещаться с топливоподкачивающим насосом системы питания.