1.3. Схема и рабочий процесс двухтактного тепловозного дизеля с прямоточно-клапанной продувкой цилиндров

V-образная схема двухтактного тепловозного дизеля с прямоточно-кла­пан­ной продувкой позволяет уменьшить длину дизеля в два раза (рис. 1.3).

В отличие от четырехтактного дизеля этот дизель имеет в крышках цилиндров только выпускные клапаны 1. Взамен впускных клапанов по всей окружности нижней части цилиндра выполнены продувочные окна 3, сообщающиеся  с ресивером 4, в который турбокомпрессор (не показан) нагнетает сжатый воздух. Один рабочий цикл дизеля длится в течение двух ходов поршня (двух тактов). Ход поршня вверх. При нижнем положении поршня окна 3 и клапаны 1 открыты. Сжатый воздух из ресивера 4 входит в цилиндр и вытесняет отработанные газы через открытые клапаны 1 в выпускной коллектор 5 и далее в турбокомпрессор. Этот процесс называется продувкой. Когда поршень закроет около 2/3 высоты окон 3, закрываются выпускные клапаны и происходит дозарядка цилиндра сжатым воздухом. Когда окна 3 закрываются, происходит, как и у четырехтактного дизеля, сжатие воздуха, а в конце сжатия – впрыск, воспламенение и сгорание части топлива. Ход поршня вниз. При обратном движении поршня заканчивается впрыск и сгорание топлива, расширяются продукты сгорания и перед открытием окон 3 происходит выпуск газов. Для этого кулачковый вал 6 нажимает на клапаны, сжав пружины 2, и открывает их. Газы под собственным давлением уходят из цилиндра. Затем открываются продувочные окна и начинается продувка цилиндра от газов, оставшихся после выпуска. За два такта вал дизеля совершает один оборот. Дизель такого типа установлен на тепловозе М62. 1.4. Схема и рабочий процесс тепловозного двухтактного дизеля с прямоточно-щелевой продувкой цилиндров Тепловозный двухтактный дизель с прямоточно-щелевой продувкой цилиндров работал на тепловозах ТЭ10 до их модернизации и замены на дизель Д49 (рис. 1.4). Дизель имеет десять цилиндров 1 (на рисунке показан один). В каждом цилиндре установлено два поршня: верхний 2 и нижний 3, которые связаны шатунами с верхним коленчатым валом 4 и нижним коленчатым валом 5.

Крутящий момент верхнего вала передается на нижний вал через вертикальный вал 6 с упругой муфтой 7. Нижний вал дизеля вращает якорь электрического генератора 8, который вырабатывает постоянный ток.

В цилиндре выполнено два ряда окон: продувочные 9 и выпускные 10. Выпускные коллекторы 11 установлены вдоль дизеля с обеих сторон и ведут газы к двум турбокомпрессорам 12 (показаны условно). Воздух, сжатый  турбокомпрессорами, подается в центробежный нагнетатель 13, получающий вращение от верхнего коленчатого вала  через редуктор 14. При сжатии в турбокомпрессорах и нагнетателе воздух сильно нагревается, поэтому его охлаждают водой в охладителе 15. Чем ниже температура воздуха, тем больший его заряд умещается в объеме цилиндров.

Рис. 1.4. Схема двухтактного дизеля с прямоточно-щелевой продувкой цилиндров: 1 – блок цилиндров; 2 – верхний поршень; 3 – нижний поршень; 4 – нижний коленчатый вал; 5 – верхний коленчатый вал; 6 – вал вертикальной передачи; 7 – упругая муфта; 8 – генератор; 9 – продувочные окна; 10 – выпускные окна; 11 – выпускной коллектор; 12 – два турбокомпрессора; 13 – центробежный нагнетатель второй ступени сжатия воздуха; 14 – повышающий редуктор; 15 – водяной охладитель сжатого воздуха; 16 – форсунки; 17 – топливные насосы; 18 – валы привода топливных насосов

Охлажденный сжатый воздух подается к продувочным окнам всех десяти цилиндров.

В каждом цилиндре установлено две форсунки 16, через которые два насоса  высокого давления 17 впрыскивают топливо. Давление топлива в плунжерных парах насосов создается кулачковыми валами 18.

Принцип действия дизеля заключается в следующем. Нижний коленчатый вал установлен так, что при полностью открытых продувочных окнах 9, выпускные окна 10 уже частично прикрыты поршнем, что показано на схеме штрих-пунктиром.

Первый ход – поршни сходятся. При этом происходит продувка цилиндра, а когда закроются нижние окна, через верхние произойдет дозарядка цилиндра сжатым воздухом. После закрытия продувочных окон происходит сжатие воздуха поршнями, а в конце сжатия – впрыск, воспламенение и сгорание части топлива.

Второй ход – поршни расходятся. При этом заканчивается впрыск и сгорание топлива, следует расширение газов, их выхлоп через выпускные окна и следом – продувка цилиндра сжатым воздухом через продувочные окна, которые открываются чуть позже выпускных. За два хода поршней коленчатые валы совершают по одному обороту.