Общие сведения о двс

Двигатель внутреннего сгорания принадлежит к классу тепловых двигателей, в которых химическая энергия сгорания топлива преобразуется сначала в тепловую энергию, а затем в механическую работу.

ДВС могут быть классифицированы по следующим признакам:

По числу тактов рабочего цикла различают двигатели четырехтактные и двухтактные.

По способу воспламенения рабочей смеси, с самовоспламенением топлива (дизели), и с принудительным зажиганием.

По расположению цилиндров различают двигатели вертикальные, горизонтальные; одно и двухрядные; двигатели с расходящимися поршнями и т.д.

По степени быстроходности двигатели подразделяют (по величине средней скорости поршня) на тихоходные (скорость менее 6 м/с); средней быстроходности (скорость более 6 м/с, но менее 9 м/с) и быстроходные (скорость более 9 м/с, но менее 13 м/с).

Современные тепловозные двигатели представляют собой многоцилиндровые, двух или четырехтактные дизели средней быстроходности и, как правило, с наддувом воздуха.

Сущность наддува состоит в том, что воздух в цилиндры дизеля не засасывается из атмосферы, а нагнетается турбокомпрессором или воздуходувкой. Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что одновременно позволяет также подавать в цилиндры и сжигать большее количество топлива, а, следовательно, получать при тех же размерах цилиндров и той же частоте вращения коленчатого вала дизеля большую мощность.

Таким образом, наддув позволяет почти при тех же размерах и массе двигателя увеличить его мощность в 2-3 раза.

При сжатии воздух нагревается, что в значительной степени уменьшает воздушный заряд в цилиндре, обогащённый кислородом. Поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют промежуточное охлаждение наддувочного воздуха. Охлаждение воздуха на каждые 10°С дает увеличение мощности дизеля на 3 - 4%.

Горение топлива в цилиндрах дизеля

Химическими элементами топлива являются: углерод, водород, кислород и сера.

Воздух представляет собой смесь газов. В нем содержится 21% кислорода, 78% азота и другие газы (углекислого газа в атмосферном воздухе ничтожно мало и составляет в пределах 0,001%).

Горением называется процесс химического соединения (окисления) топлива с кислородом воздуха.

Сгорание считается полным, если весь углерод превращается в углекислый газ, а водород - в пары воды.

Теоретически установлено, что для сгорания 1 кг топлива требуется 14,5 кг воздуха. Однако перемешивание топлива с воздухом в цилиндрах дизеля протекает в течение очень малого времени, поэтому практически подводится значительно большее количество воздуха.

Отношение действительно подводимого воздуха к теоретически необходимому количеству называется коэффициентом избытка воздуха.

Исследованиями установлено, что для нормальной работы дизеля при номинальной мощности, коэффициент должен быть равен 1,8 - 2,2. При снижении нагрузки коэффициент возрастает и на холостом ходу может быть равен 6 -12.

Выбор коэффициента избытка воздуха имеет весьма важное значение для экономичной и надежной работы дизеля. Его значение зависит от того, насколько конструкция дизеля обеспечивает хорошее перемешивание частиц топлива с воздухом по всей камере сгорания.

При распыливании топлива форсунками в цилиндре образуется кольцевой факел из мелких частиц топлива. Форма камеры сгорания должна быть такой, чтобы частицы топлива заполнили все ее пространство, однако не достигали поршня и стенок цилиндра и сгорели во взвешенном состоянии.