§1 Классификация и обзор конструкций судовых двс

Двигатели внутреннего сгорания подразделяются по следую­щим основным признакам:

• способу осуществления рабочего цикла

четырехтактные (Ч), у которых рабочий цикл осуществляется за

4 хода поршня (два оборота вала);

двухтактные (Д), у которых рабочий цикл происходит за два хода поршня (один оборот коленчатого вала);

• роду применяемого топлива

бензин - поступает в цилиндры в смеси с воздухом, образующейся в карбюраторах или посредством инжекторов;

Дистиллатные (дизельные) или тяжелые топлива, впрыскивае­мые непосредственно в камеры сгорания;

Газообразные - вводятся с воздухом раздельно или в смеси, воспламенение от свечи или от пламени, возникающего при само­воспламенении впрыскиваемого в цилиндр запального дизельного топлива; Двух-топливные, могут работать на газовом или дизель- ном\тяжелом топливе;

• способу наполнения рабочих цилиндров

без наддува, наполнение воздухом осуществляется из атмосферы на такте всасывания при движении поршня от ВМТ к НМТ или за счет давления, создаваемого продувочным насосом (2-х тактные двигате­ли); в настоящее время двигатели без наддува практически не произ­водятся ввиду низких удельных мощностей (мощности, снимаемой с единицы рабочего объема цилиндра);

с наддувом, наполнение осуществляется воздухом, предваритель­но сжатым в специальных надувочных агрегатах (ГТК или приводных);

• способу смесеобразования

с непосредственным впрыском, впрыск и распыливание топлива осуществляется непосредственно в камере сгорания, образованной между головкой находящегося в ВМТ поршня, стенками цилиндра и днищем крышки цилиндра;

с камерным смесеобразованием, впрыск и предварительное сго­рание топлива осуществляются в камеру, размещенную в крышке цилиндра (предкамера, вихревая камера) или в головке поршня;

• конструктивному выполнению

тронковые, у которых направляющей является тронковая часть поршня (юбка);

крейцкопфные, у которых в качестве направляющей использует­ся ползун, перемещающийся по параллелям;

• расположению рабочих цилиндров

одно - и двухрядные;

V- образные и звездообразные;

С противоположно-движущимися поршнями;

• по направлению вращения коленчатого вала

реверсивные, у которых изменение направления вращения до­стигается с

За прошедшие 10 — 15 лет в конструкции судовых дизелей про­изошли радикальные изменения и вызвано это было необходимос­тью повысить удельную мощность и экономичность, надежность и моторесурс и, одновременно, снизить уровень эмиссии выхлопных газов. Если в 70-80 годы повышение мощности достигалось путем увеличения размеров двигателей (диаметры цилиндров были дове­дены до 105-106 см), то сегодня наблюдается обратная тенденция — к снижению размеров двигателей. Крейцкопфные двигатели строятся с диаметрами цилиндров в диапазоне 26-96 см., а увеличение мощнос­ти обеспечивается наддувом. В свою очередь, форсировка наддувом влечет за собой рост уровней тепловых и механических напряжений в элементах конструкции двигателей. В новых конструкциях сниже­нию нагрузок было уделено особое внимание. Были внедрены новые решения в организацию охлаждения цилиндро-поршневой группы, позволившие снизить температуры рабочих поверхностей поршня, крышки и втулки цилиндра в районе камеры сгорания, уменьшить температурные перепады в их стенках при одновременном повыше­нии температур зеркала

цилиндра в его средней и нижней частях, чтобы предотвратить конденсацию на них воды и серной кислоты.

С ростом наддува обычно увеличиваются максимальные дав­ления цикла, что неизбежно влечет за собой рост механических на­грузок, вызывающих повышение напряжений и деформацию конс­труктивных элементов.

В ряде машин конструкторы пошли на радикальные изменения в организации рабочего процесса. Практически меняется рабочий цикл, — от цикла с высокими степенями повышения давления Л = Р_маке/ Р_с= 1,4-1,5 переходят к λ = 1,05-1,1. (практически — возврат к циклу Р. Дизеля).

Это потребовало изменений в законе подачи топлива, ее про­должительности и качества распыливания (давления впрыска уве­личены с 500-700 бар до 1200-1500 бар).

Новые повышенные требования ИМО к чистоте выхлопа вы­нудили принять меры к устранению дымного выхлопа и умень­шения содержания в выхлопных газах оксидов азота NO_x Для дожигания частиц несгоревшего углерода прибегают к дополни­тельному впрыску топлива на ходе расширения. Для снижения количества NO_xb новых двигателях пошли на снижение темпера­тур в процессе сгорания как путем реорганизации законов подачи топлива — уменьшения количества впрыскиваемого топлива в на­чальной стадии подачи, так и путем впрыскивания одновременно с подачей топлива воды, или путем перевода работы двигателей на водотопливные эмульсии.

Дымная работа двигателей обычно отмечается на режимах ма­лых нагрузок и на переходных режимах. Чтобы это устранить потре­бовалось улучшить воздухоснабжение двигателей на этих режимах путем реорганизации системы наддува, применения ГТК с более высокими кпд, перенастройки их на эффективную работу на пони­женных нагрузках и пр.

Ниже приводится информация по судовым двигателям, вы­пускаемым Коломенским заводом. К великому сожалению, отечественная промышленность сегодня находится в тяжелом положении, новые разработки практически не ведутся, а ранее производившиеся модели двигателей не удовлетворяют требова­ниям современного судостроения.