Раздел I. Основные сведения о двигателях внутреннего сгорания.

Опр. ДВС- Машина преобразования тепловой энергии в механическую работу.

Схема работы 4-х тактного дизеля (рис. 1, стр. 3).

Понятие ВМТ и НМТ. Опр. Расстояние проходимое поршнем от ВМТ до НМТ называется ходом поршня.

Принцип работы:

1) ход поршня – ход впуска;

2) ход поршня – ход сжатия, в конце сжатия когда поршень дойдёт до ВМТ, давление воздух Рс = 30-45 кгс/см², в результате Т = 750-900 К или 500-600ºС, на заднюю до прихода поршня в ВМТ, форсунка впрыскивает мелко распылённое топливо. Попадая в сильно нагретый воздух топливо вспыхивает. Никаких дополнительных устройств для воспламенения в дизеле нет.

Продукты сгорания в смеси с частью воздуха образуют рабочий газ, с температурой до 2 000 К, что вызывает увеличение давления газа до 5-8 мПа или 5 000 – 9 000 кПа (50-80кгс/см²).

Процесс сгорания происходит когда поршень переходит через ВМТ. Под давлением рабочего газа поршень движется вниз вращая коленчатый вал. Объём рабочего газа увеличивается и давление понижается происходит процесс расширения, поскольку газ совершает полезную работу этот ход поршня называют 3) рабочим ходом.

К приходу поршня в НМТ процесс расширения закончен открывается выпускной (выхлопной) клапан и отработанный газ выходит в атмосферу 4) (процесс выпуска), (выхлоп).

Когда поршень придёт в ВМТ выпускной клапан закроется, а впускной откроется и вновь начнётся процесс (всасывания) впуска.

Следовательно за 4 хода поршня или 2 оборота коленчатого вала в цилиндре произошли следующие процессы: всасывание, сжатие, сгорание, расширение, выпуск. Совокупность процессов, в результате которых достигнуто первоначальное состояние газа, называется циклом. Часть цикла, совершающегося за один ход поршня, принято называть, тактом.

Рассмотренный цикл осуществился за 4 такта, и двигатель работающий по этому циклу называют четырёхтактным.

2. Теоретическая индикаторная диаграмма.

Цикл работы двигателя изображается графически в осях (VP) – объём давление. Такой график обычно называют индикаторной диаграммой, так как он вычерчивается при работающем двигателе специальным прибором называемым индикатором. Но мы рассмотрим не действительную, а теоретическую диаграмму. В теории ДВС она называется диаграммой расчетного цикла.

При положении поршня в НМТ под ним заключён объём Va – полный объём цилиндра. По приходу поршня в ВМТ объём под ним уменьшается до Vc – объём пространства (камеры) сжатия.

Разность Vs = Va – Vc – рабочий объём цилиндра.

Отношение полного объёма цилиндра к объёму пространства сжатия называется степенью сжатия.

Е = Va/Vc У дизелей речного флота она встречается в пределах 12-18.

При ходе всасывания объём увеличивается от Vc до Va. Давление при всасывании ниже, атмосферного. Поэтому линия всасывания оа расположена ниже линии давления Ро.

Недостатком четырёхтактного двигателя является то, что из четырёх ходов поршня только один рабочий, а три подготовительные, совершающиеся с затратами энергии, выделяющимися за рабочий ход.

Урок 2. 2/4. Принцип работы 2-х тактного дизеля.

В простейшем варианте двухтактный дизель не имеет впускных и выпускных клапанов. Вместо них цилиндр снабжён впускными и выпускными окнами.

Так как давление в цилиндре двухтактного двигателя бывает всегда выше атмосферного, воздух находится в ресивере под давлением 120-150 кПа или 1,2-1,5 кгс/см². Этот воздух называется продувочным, поступая в цилиндр, он вытесняет отработанный газ, т.е. продувает, данный термин применяется и к окнам (продувочные окна), ресиверу (ресивер продувочного воздуха, к насосу подающему воздух в ресивер (продувочный насос)).

Как видно рабочий цикл происходит за 2 хода поршня, он включает в себя 2 такта – поэтому называется 2-х тактным.

Теоретическая индикаторная диаграмма.

В двухтактном цикле различают большее количество характерных объёмов, чем в четырёхтактном. Общими являются понятия:

Vc – объём пространства (камеры сжатия);

Vs – рабочий объём цилиндра;

- полный объём цилиндра

Характерными только для двухтактного цикла будут:

Vh – потерянный объём части хода поршня (он соответствует высоте выпускных окон).

, полезная часть рабочего объёма цилиндра.

, полезный объём цилиндра степенью сжатия в двухтактном двигателе называется отношение .

• Линия сжатия (ас).

• Линия сгорания при постоянном объёме (сz´).

• Линия сгорания при постоянном давлении (z´z).

• Степень сжатия Е; давление конца сжатия Рс и сгорания Pz имеют те же величины что и 4-хтактного двигателя.

Линия расширения рабочего газа (z_в).

Линия свободного выпуска (в_а).

Линия продувки (е а´е).

Линия продолжения выпуска (е а).

За время изменения объёма на величину Vh происходят процессы газообмена; выпуск, продувка.

Из диаграммы видно, что в любой момент рабочего цикла, давление в цилиндре 2-х тактного двигателя выше давления Ро окружающей среды.

Качественные особенности двухтактных двигателей.

Частота циклов в цилиндре двухтактного двигателя в двое больше чем у четырёхтактного: у первого цикл совершается за один оборот вала, у второго – за два. Это значит, что при тех же размерах поршня h – хода поршня при равной частоте вращения двухтактный двигатель должен развивать мощность вдвое большую, чем четырёхтактный но из-за так называемой потерянной работы газа развивает мощность в 1,7-1,8 раза больше четырёхтактного.

Если сравнить двигатели одинаковой мощности, то двухтактный будет гораздо меньше.

Устройство двухтактного двигателя с продувкой через окна значительно проще, так как отсутствует механизм газораспределения.

Чтобы уменьшить массу тихоходных двигателей большей мощности их чаще строят двухтактными.

Недостатки: худшая очистка цилиндра выхлопных газов, часть энергии уходит на привод продувочного насоса, детали испытывают чаще тепловую нагрузку и быстрее изнашиваются уменьшаются их ресурсы. Пример: бензопилы, лодочные моторы и т.д.

Классификация маркировка ДВС.

Новый материал:

1. Классификация по назначению:

а) стационарные и транспортные;

б) главные и вспомогательные.

2. Классификация по мощности.

Согласно классификации ЦНИДИ делятся:

- меньше 74 кВт (100 л.с.) – маломощные;

- от 74 – 736 кВт (100 – 1 000 л.с.) – средней мощности;

- 736 – 7360 (1 000 – 10 000) – мощные.

- больше 7360 (10 000 л.с.) – сверх мощные.

3. Классификация по рабочему циклу 2-х 4-х тактные.

- по циклу со смешанным сгоранием- дизели, изохорное сгорание.

Карбюраторные – автомобильные.

4. Классификация по роду топлива и смесеобразования: газовые; внешнее смесеобразование, внутреннее, по способу зажигания, на двигатели с самовоспламением топлива от сжатия и газожидкостные с запальным топливом.

5. Классификации по способу заполнения цилиндра.

Заполнение цилиндра воздухом повышенного давления называется наддувом: наддувные и безнаддувные; механический наддув М-400 и газотурбинный М-401. комбинированные наддув применяется на 2-х тактных дизелях.

6. Классификация по сочетанию основных деталей.

Если двигатель пускается сжатым воздухом то двухтактный должен иметь не менее 4-х цилиндров и 4-х тактный не менее 6.

По расположению цилиндров – рядные V-образные угол развала цилиндров 45º-90º; звёздообразные.

7. По типу кривошипно- шатунного действия тронковые и крейцкопфные; простого и двойного действия, двойного действия только крейцкопфные, роторные.

8. Классификация по характеру движения: левого вращения, правого вращения. Направление вращения опредляется при взгляде с кормы. Реверсивные с изменением вращения.

9. По частоте вращения:

- до 250 об./мин. – малооборотные;

- 250-600 об./мин. – среднеоборотные;

- 600 – 1 000 об./мин. – повышенной оборотности;

- свыше 1 000 об./мин. – многооборотные.

10. По средней скорости поршня:

Ст < 6 м/с – тихоходные;

Ст = 6 -9 м/с – средней быстроходности;

Ст = 9 – 13 м/с – быстроходные;

Ст > 13 м/с – повышенной быстроходности.

Ст средняя скорость поршня определяется по формуле, где:

,

S – ход поршня м/с;

n – частота вращения коленвала.