2.2Принцип работы и общее устройство двух- и четырехтактных дизелей
2.2.1Четырехтактные дизеля
Рабочий цикл в четырехтактном двигателе совершается за четыре хода поршня, три из которых являются подготовительными, а один — рабочим. Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в цилиндре.
I такт — впуск. Поршень «а» (Рис. 2 .15) движется вниз, вследствие чего цилиндре создается разрежение. Под действием привода, не показанного на рисунке, открывается впускной клапан «в», и воздух из атмосферы через впускную трубу «б» поступает в цилиндр.
Продолжительность впуска по углу поворота коленчатого вала показ углом 1—2, заштрихованным на чертеже. Внизу рисунка в осях РV (давление и объем) дана зависимость давления в цилиндре от изменения его объема.
Рис. 2.15 Схема работы четырехтактного дизеля
Линия 1—2 представляет собой изменение давления в цилиндре в период впуска и называется линией впуска.
Давление в цилиндре период впуска Ра зависит от быстроходности двигателя, величины живого сечения впускного клапана, а также длины и изгибов впускного трубопровода. При увеличении быстроходности двигателя уменьшается давление впуска. Чем больше площадь живого сечения клапана, тем больше Ра. Увеличение длины и изгибы впускного трубопровода уменьшают величину Ра. В зависимости от указанных факторов давление впуска колеблется в пределах Ра = (0,078 – 0,093) МН/м2 = (0,78 – 0,93) кгс/см2.
II такт – сжатие. Поршень движется вверх. После закрытия впускного клапана (точка 2) начинается сжатие воздуха в цилиндре. В результате уменьшения объема увеличиваются давление и температура воздуха. Сжатие происходит до в.м.т., обозначенной на схеме цифрой 3. Изменение давления при сжатии характеризуется линией сжатия 2—3.
Давление в конце сжатия Рс = (2,7 – 4,4) МН/м2 = (27 – 44) кгс/см2, а температура 750—850°К. Температура в конце сжатия должна быть выше температуры самовоспламенения топлива.
III такт — горение топлива и расширение продуктов сгорания. В конце сжатия производится впрыск топлива через форсунку «е». Опережение подачи топлива необходимо для подготовки в цилиндре рабочей смеси. К моменту подхода поршня к в.м.т., в конце II такта, в цилиндре заканчивается образование рабочей смеси, которая самовоспламеняется примерно около в.м.т. На схеме начало, и конец сгорания топлива обозначены цифрами 3 и 4. После сгорания температура и давление в цилиндре возрастают, что указывает на увеличение внутренней энергии газов. Под давлением газов поршень движется вниз, совершая рабочий ход. На протяжении этого хода происходит превращение тепловой энергии в механическую. Расширение газов продолжается до момента открытия выпускного клапана (точка 5). Линия 4—5 называется линией расширения.
IV такт — выпуск. Поршень движется вверх, выпускной клапан «г» открыт, и отработавшие газы через выпускную трубу «д» выходят в глушитель, а затем в атмосферу. Как видно из схемы, выпуск по углу поворота коленчатого вала занимает 180°. Процесс выпуска в осях РV изображается линией 5—6, расположенной немного выше атмосферной.
Рис. 2.16 Теоретическая диаграмма четырехтактного дизеля
Давление в период выпуска равно 0,105—0,125 МН/м2 = (1,05 – 1,25 кгс/см2). Если соединить линии отдельных процессов, изображенных в осях РV для каждого такта, на одном чертеже, то получим замкнутый контур, называемый теоретической диаграммой (рис 2.2). Моменты начала и конца происходящих в цилиндре процессов обозначены теми же цифрами, что и на схемах каждого такта.
На Рис. 2 .16 линия 1–2 – процесс впуска, 2–3 – сжатия, участок, 3–4 – горения, линия 4–5 – расширения и 5–6 – выпуска. Обозначенные на Рис. 2 .16 объемы называются: Vs – объем, описываемый поршнем за один ход – рабочий объем цилиндра; Vc – объем пространства сжатия (камеры сжатия); Va = Vs + Vc – полный объем цилиндра.
Отношение полного объема цилиндра к объему пространства сжатия называется степенью сжатия:
Е = Va/Vc