11. Конструктивные особенности 2-х и 4-х тактных дизелей.

Кпд и удельные показатели 2-х и 4-х тактных дизелей. Внешние характеристики мощности и крутящего момента 2-х и 4-х тактного дизеля.

Дизели четырехтактные и двухтактные. Четырехтактными называются дизели, у которых полный рабочий цикл — поступление воздуха в цилиндр, перемешивание и сгорание топлива, расширение газов и удаление их из цилиндра — осуществляется за четыре хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. У двухтактных двигателей полный рабочий цикл в цилиндре происходит за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. У четырехтактных дизелей продувка и зарядка цилиндра свежим воздухом происходят иначе, чем у двухтактных, само же смешение топлива с воздухом и сгорание рабочей смеси у обоих типов дизелей одинаково.

Качество дизеля определяет не его тактность, а надежность, экономичность, конструкционная и технологическая отработанность, долговечность и, наконец, правильный выбор типа дизеля для данного рода службы.

Четырехтактные дизели имеют, как правило, меньший удельный расход топлива, меньшую тепловую напряженность, так как в единицу времени совершают меньшее количество тепловых и силовых циклов, чем двухтактные при тех же условиях.

В двухтактных дизелях проще система газораспределения, но в них хуже очищаются и продуваются свежим воздухом цилиндры. Вместе с тем с 1 л рабочего объема цилиндра при прочих равных условиях у двухтактных дизелей снимается на 60—70 % большая мощность, чем у четырехтактных. Однако с увеличением давления наддува (см. ниже) все яснее вырисовывается преимущество четырехтактных дизелей перед двухтактными для тепловозов, так как четырехтактные дизели с газотурбинным наддувом имеют более простую систему воздухо-снабжения, более высокую экономичность, а главное — лучшую приспособляемость к переменным эксплуатационным нагрузкам и разным сортам топлива и масла.

На тепловозах типов М62 установлены двухтактные дизели 14Д40, а на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭ2, ЧМЭЗ— четырехтактные дизели (типов Д49, ПД1М). Как показывает мировая практика, четырехтактных дизелей строится 65—70 %, а остальные — двухтактные. Двигатели низкого сжатия, за исключением маломощных, изготовляют только четырехтактными.

Наибольшее распространение получили дизели со струйным распылением, так как при этом способе смесеобразования расход топлива (при нормальных нагрузках) наименьший. Особенно такие двигатели экономичны при мало изменяющихся нагрузках и частотах вращения. Однако при переменных режимах работы у этих двигателей проявляются существенные недостатки. На малых нагрузках и холостом ходу у них ухудшаются распыление топлива и перемешивание его с воздухом. Кроме того, дизели со струйным распыливанием требуют высококачественного топлива и очень точного изготовления и хорошего содержания топливной аппаратуры.

На отечественных тепловозах с электри­ческой передачей получили распространение дизели.

Д40 (14Д40, 11Д45)

Y-образные с прямоточной клапанно-шелевой продувкой, двухступенчатым комбинированным наддувом и промежуточным охлаждением воздуха в охладителе пластинчатого типа с попереч­ным током воды и воздуха (11Д45) (дизель 14Д40 охладителя воз­духа не имеет). Блок цилиндров сварной с вваренными штампованными постелями коренных подшипников. Коленчатый вал литой из высокопрочного чугуна с азотированными поверхностями шеек. Шатуны (главные и прицепные) из легированной стали, в верхних головках запрессованы стальные втулки, залитые свинцовистой бронзой. Шатунные и коренные подшипники тонкостенные с брон­зовой заливкой и приработочным покрытием. Поршни составные с чугунным корпусом и вставкой из алюминиевого сплава, имеют по четыре компрессионных и два маслосъемных кольца. Втулка ци­линдра чугунная, с водяной рубашкой, ниже которой расположены 18 продувочных окон. Крышка цилиндра составная — из чугунного днища, охлаждаемого водой, и алюминиевого корпуса. Четыре выпускных клапана с наплавкой из жаропрочного сплава приводятся от кулачкового распределительного вала через штанги и рычажный механизм с гидротолкателями. Распределительный вал расположен в развале блока и приводится шестеренной передачей от вала дизе­ля. Топливные насосы высокого давления блочные, форсунки за­крытого типа.

Д49 (1Д49, 2А-5Д49, 1А-5Д49, 2-2Д49, 2-6Д49.

V-образные с газотурбинным наддувом, охлаждением наддувоч­ного воздуха и клапанным газораспределением. Дизели выпускают­ся с числом цилиндров 8, 12, 16 и 20 мощностью от 880 до 4410 кВт (1200 - 6000 л.с.) и частотой врашения от 800 до 1100 об/мин. Для всего мощностного ряда дизелей унифицировано около 70 % сборочных единиц и 80 % деталей (вкладыши подшипников, порш­ни, их кольца, цилиндровые втулки, рубашки, уплотнительные коль­ца, клапаны и их приводы, топливная аппаратура и др.). Блок цилиндров сварно-литой стальной, укреплен на общей с генератором поддизельной раме, установленной на резиновых амортизаторах. Коленчатый вал чугунный или стальной с противовесами, силиконо­вым демпфером и маятниковым антивибратором. Шатуны из леги­рованной стали прицепного типа. Прицепной шатун прикреплен болтами к пальцу, установленному в подшипниках проушин главно­го шатуна. В поршневых головках шатунов запрессованы стальные втулки, залитые свинцовистой бронзой. Шатунные и коренные подшипники стальные тонкостенные с заливкой бронзой и приработоч­ным покрытием. Поршни составные (головка из жаропрочной ста­ли, тронк из алюминиевого сплава), имеют но три компрессионных хромированных и по два маслосъемных кольца. Крышки цилинд­ров, охлаждаемые водой, из высокопрочного чугуна, имеют седла клапанов из жаропрочной стали. Впускные и выпускные клапаны имеют азотированные стержни и упрочняющую наплавку фасок. Втулки цилиндров чугунные, с водяной рубашкой. Выпускные коллекторы имеют водяное охлаждение (кроме восьмицилиндровых дизелей)

Д70 (ЗД70, 2Д70. 12Д70.

V-образные с газотурбинным наддувом, охлаждением наддувоч­ного воздуха. Блок цилиндров стальной, сварной на общей с гене­ратором поддизельной раме. Коленчатый вал из высокопрочного чугуна, шейки азотированы, галтели накатаны. Вкладыши подшип­ников коленчатого вала тонкостенные стальные с залив-кой свинцо­вистой бронзой и гиперболической расточкой. Шатуны прицепного типа стальные, штампованные. Поршни алюминиевые, кованые, неохлаждаемые, с закованным стальным кольцедержателем, с тремя компрессионными и двумя маслосъемными кольцами.

Д50 (2Д50М, ПД1М)

Однорядные, вертикальные, с газотурбинным наддувом, имеют жесткую чугунную раму, на которую установлены цельнолитой чу­гунный блок цилиндров. Втулки цилиндров не имеют водяных руба­шек — вода циркулирует в полости между стенками блока и ци­линдрами. Чугунные четырех-клапанные крышки цилиндров уста­навливают опорным поясом иа притертую торцевую поверхность втулок цилиндров без прокладок. Коленчатый вал стальной, кова­ный. Вкладыши подшипников бронзовые, толстостенные, с бабби­товой заливкой. Шатуны стальные с бронзовой втулкой в верхней головке. Поршни из алюминиевого сплава, литые, неохлаждаемые с четырьмя компрессионными и тремя маслосьемными кольцами. Дизель ПД1М Пензенского дизельного завода отличается or дизе­ля 2Д50М повышенной с 736 кВт (1000 л.с.) до 880 кВт (1200 л.с.) мощностью за счет улучшенных параметров турбокомпрессора, ох­ладителя наддувочного воздуха и изменения некоторых параметров рабочего процесса дизеля