Раздел 2. Устройство и принцип работы четырёхтактных и двухтактных двс

Преимущества и недостатки двигателей внутреннего сгорания по сравнению с двигателями внешнего сгорания. Конструктивные определения и параметры ДВС. Устройство ДВС, основные подвижные и неподвижные детали и их назначение. Принцип работы четырёхтактных и двухтактных ДВС. Понятие степени сжатия. Особенности двигателя с самовоспламенением рабочей смеси (двигатель Дизеля). Топливная аппаратура дизелей.

Понятие продувки и наддува ДВС. Типы продувок двухтактных двигателей. Тронковые и крейцкопфные двигатели, их преимущества и недостатки.

Индикаторные показатели ДВС. Понятие среднего индикаторного давления. Понятие работы цикла. Вывод формулы индикаторной мощности двигателя. Обоснование применения мощных двухтактных дизелей с газотурбинным наддувом и прямоточно-клапанной продувкой в качестве главных двигателей транспортных судов. Понятие длиноходового двигателя.

Режим работы ДВС. Понятие скоростной внешней характеристики двигателя. Механическая и тепловая напряженность деталей двигателя. Воздушный запуск дизелей в работу, природа повышенного износа трущихся деталей двигателя при его запуске.

Методические указания

Целью изучения данного раздела является понимание устройства и принципа работы судовых ДВС, их подавляющего использования на судах как в качестве главных, так и вспомогательных двигателей. Это обуславливается прежде всего их более высокой экономичностью при большом диапазоне чисел оборотов, (несмотря на наличие значительных тепловых потерь, в основном с отработавшими газами и охлаждающей водой), по сравнению с двигателями внешнего сгорания из-за более высокого термического КПД рабочего цикла. Кроме того ДВС обладают также следующими положительными качествами:

- возможностью форсировки рабочего процесса;

- возможностью изменения частоты вращения в широком диапазоне;

- высокой готовностью к действию и высокими маневренными качествами;

- экономным расходом топлива (во время стоянки топливо не расходуется);

- высокой надёжностью и живучестью (т.е. способностью установки при

повреждениях в высокой мере сохранять в действии двигатели и их сис-

темы и устройства, необходимые для обеспечения движения судна и его

живучести);

- высокой степенью автоматизации и способностью широко применять

ДАУ;

- способностью обеспечить устойчивую низкую частоту вращения гребного

винта (составляющей 25 – 30% номинальной), при которой пропульсив-

ный КПД значительно выше, чем на высоких частотах.

Экономичность дизельных установок превышает на эксплуатационных режимах в среднем в 2,5-3,5 раза экономичность паротурбинных установок, и в 1,5-2,5 раза – газотурбинных установок. Коэффициент полезного действия СДУ достигает 51%, что определяет его топливную экономичность (эко-номичность установок оценивается расходом топлива на пройденную милю пути).

Эти положительные качества обусловили широкое применение ДВС в качестве главных (95% всех ГД) и вспомогательных двигателей в современных судовых энергетических установках. Следует знать, что наряду с положительными качествами ДВС имеют и ряд недостатков. Это ограниченная по сравнению с газовыми и паровыми турбинами агрегатная мощность, высокий уровень шума и вибрация, токсичность выпускных газов, повышенный расход смазочного масла, большая чувствительность к росту нагрузки, появление неуравновешенных сил инерции и возможность возникновения крутильных колебаний.

ДВС – поршневые двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра. Смесь газов, образующихся при сгорании топлива, представляет собой рабочее тело. Преобразование тепловой энергии в механическую осуществляется посредством расширения рабочего тела и давления на поршень, в результате чего и происходит работа.

Необходимо понимать разницу между ДВС с внешним образованием рабочего тела и ДВС с внутренним образованием. Представлять, в чём заключается преимущество и недостатки двигателей Дизеля. Требования к ДВС, устанавливаемых в качестве главных двигателей, должны быть увязаны с их положительными качествами и недостатками. Уяснить классификацию ДВС, особенности тронкового и крейцкопфного типа конструкции КШМ.

Необходимо чётко формулировать характеристики малооборотных длинноходовых двухтактных дизелей, обосновать их установку в качестве главных двигателей. Чётко формулировать характеристики среднеоборотных четырёхтактных дизелей и обосновать их установку в качестве дизель-генераторов.

Литература [1,3,6]