2Ый такт - сжатие.

Поршень движется в обратном направлении и сжимает свежий заряд. Давление и температура воздуха повышается до значение P_c =3,5÷4,5 МПа, а T_c = 800-950К. В конце процесса сжатия в цилиндр двигателя из форсунки под большим давлением впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха и сгорает. В результате процесса горения параметры газа возрастают до значений Р_z=5,5÷6,5 МПа, T_z = 1700÷2000К

3Ый такт - расширение.

Под действием усилия, возникающего от давления продуктов сгорания, поршень движется к НМТ и в конце такта давление газов снижается до величины P_в =0,27÷0,35 МПа, а температура находится в пределах T_в = 850÷1100К.

4 Ый такт - выпуск.

В конце расширения открывается выпускной клапан 2 и газы, имеющие давление больше атмосферного, покидают цилиндр. При движении поршня вверх газы принудительно выталкиваются из цилиндра. За ВМТ выпускной клапан закрывается. Рабочий цикл окончен. Рис.2. Индикаторная диаграмма четырехгранного дизеля В координатных осях pV (давление - объем) рабочий цикл четырехтактного дизеля можно изобразить замкнутой кривой, называемой индикаторной диаграммой (рис. 2). На диаграмме каждая линия соответствует определенному процессу. Линия 1а – наполнение, ас – сжатие, - горение, - расширением и - выпуск. Горизонтальной штриховой линией обозначено атмосферное давление P_о =0,1 МПа.

В реальных ДВС открытие и закрытие клапанов начинаются и заканчиваются не в мертвых точках, а с определенным смещением по отношению к ним, что наглядно иллюстрируется круговой диаграммой, представленной на рис. 3. Точка 1 соответствует положению колена вала (кривошипа) в момент открытия выпускного клапана. Когда закрывается выпускной клапан, наполнение цилиндра заканчивается и кривошип занимает положение, соответствующее точке 2. Рабочий акт завершается в точке 3, когда открывается выпускной клапан. Моменту закрытия выпускного клапана соответствует точка 4

Рис. 3. Круговая диаграмма четырехтактного дизеля: I – период впуска,

II – период сжатия; III – период горения топлива и расширения газов; IV – период выпуска

Краткая теория

Принцип работы 2-х тактного дизеля Для подачи воздуха и отвода газов в нижней части цилиндровой втулки по окружности сделаны специальные вырезы (окна). По одной части полуокружности расположены выпуклые окна 1, а по другой – продувочные окна 2. Окна 1 и 2 имеют разную высоту (выпускные окна по высоте больше, чем продувочные). Газораспределительные клапаны отсутствуют.

Порядок выполнения работы

1^ый такт. Около ВМТ в цилиндр впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется и сгорает. Поршень под действием силы давления продуктов сгорания движется к НМТ, производя полезную работу, и открывает выпускные окна. Затем поршень открывает продувочные окна, по которым в цилиндр двигателя из специального резервуара (ресивера) под давлением 0,115-0,125 МП_а подается воздух. Благодаря наклонному расположению продувочных окон сжатый воздух омывает цилиндр по периметру и, вталкивая остатки продуктов сгорания, осуществляет его наполнение свежим зарядом.

2^ый такт. Поршень движется к ВМТ, последовательно закрывая своими кромками продувочные и выпускные окна. После того как закроются выпускные окна, начинается процесс сжатия воздушного заряда, затем подача топлива и его горение, после чего вновь происходит расширение газа.

На индикаторной диаграмме (рис. 1 б) точками в, 1, 2, 3, а указаны положения поршня и кривошипа (на круговой диаграмме), соответствующие моментам открытия и закрытия окон. Весь рабочий цикл совершается при давлении газа в цилиндре двигателя больше атмосферного, поэтому диаграмма располагается над линией Р_о. Так как процесс сжатия в двухтактном двигателе начинается только с момента полного закрытия выпускных окон (точка «а» на рис. 1), то по сравнению с четырехтактным циклом существует определенная потеря рабочего объема цилиндра. Поэтому в двухтактных двигателях вводится понятие о двух степенях сжатия – геометрической «Е» и действительной «Е’»:

;

Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей При одинаковых размерах цилиндра и одинаковой частоте вращения мощность двухтактного двигателя технически в два раза больше, чем четырехтактного, так как в первом случае рабочий цикл совер-	Рис. 1:
	а. Схема работы двухтактного дизеля	б. Индикаторная и круговая диаграмма двухтактного дизеля

шается за один оборот коленчатого вала, а во втором – за два оборота. В действительности увеличение мощности происходит приблизительно в 1,7-1,8 раза из-за потери части рабочего объема цилиндра.

Равномерность крутящего момента на коленчатом валу двухтактного двигателя выше, поскольку рабочий цикл осуществляется за два хода поршня. Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его свежим воздухом более совершенно в четырехтактных двигателях, где на эти процессы отводится около 480^о поворота коленчатого вала (ПКВ), а в двухстворчатых – 120-130^о ПКВ. Экономичность четырехтактных двигателей несколько выше, чем двухтактных. Конструкция двухтактного двигателя, имеющего контурную (бесклапанную) продувку оказывается проще четырехтактного, так как в ней отсутствует газораспределительный механизм. По указанным обстоятельствам все современные мощные малооборотные судовые дизели имеют только двухтактное исполнение.

Основные эксплуатационные показатели, характеризующие технические качества двигателя: номинальная мощность, КВт, моторесурс – положительность работы двигателя, ч, с начала эксплуатации до первого капитального ремонта; удельный расход топлива, г/(КВт.ч); удельная масса двигателя; кг/КВт – отношение сухой, без топлива, без масла и воды массы двигателя к номинальной мощности; габаритный размер – расстояние между крайними по длине, ширине и высоте точками двигателя.

Содержание отчета

1. тему;

2. цель;

3. материальное обеспечение;

4. отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль

1. Что означает 1^ый такт?

2. Что означает 2^ый такт?

3. Что означает индикаторная диаграмма?

4. Что означает круговая диаграмма?

5. Что означает степень сжатия – геометрическая, действительная?

6. Какой мощнее двигатель – двухтактный или четырехтактный при одинаковых размерах, и почему?

7 Что называется тактом двигателя?

8 Сущность значения цикл двигателя.

9 Отличие работы по тактам между четырехтактным и двухтактным двигателям.

10 Принцип работы четырехтактного двигателя.

11 Какую величину работы двигателя изображает площадь индикаторной диаграммы?

12 Что изображает круговая диаграмма?

13 Что означает величина – перекрытие клапанов

Литература

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые дизельные энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

2. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1986.