§ 4. Схема устройства и процесс работы четырехтактного 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. 1.4) движется вниз, вследствие чего в 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 пока­зана углом 1- 2, заштрихованным на чертеже. Внизу рисунка в осях pV (давление и объем) дана зависимость давления в цилиндре от из­менения его объема.

Линия 1- 2 представляет собой изменение давления в цилиндре в период впуска и называется линией впуска. Давление в цилиндре в период впуска

Рис. 1.4. Схема работы четырехтактного дизеля.

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 . Увеличение длины и изгибы впускного трубопровода уменьшают величину . В зависимости от указанных факторов давление впуска колеблется в пределах = (0,078 ÷ 0,093) Мн/м = (0,78 ÷ 0,93) кгс/см .

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 в цилиндре.

Сжатие происходит до в. м. т., обозначенной на схеме цифрой 3. Изменение давления при сжатии характеризуется линией сжатия 2 - 3.

Давление в конце сжатия р = (2,7 ÷ 4,4) Мн/м = (27 ÷ 44) кгс/см , 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 e. 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. Если в СЕУ предусмотрен турбонаддув, то выпускные газы поступают в турбокомпрессор, затем на утилизационный котел или в атмосферу. Как видно из схемы, выпуск по углу поворота клеенчатого вала занимает 180°. Процесс выпуска в осях pV изображается линией 5 - 6, расположенной немного выше атмосферной. Давление в период выпуска равно 0, 105 – 0,125 Мн/м = (1,05 ÷ 1,25 кгс/см ).

Если соединить линии отдельных процессов, изображенных в осях pV для каждого такта, на одном чертеже, то получим замкнутый контур, называемый теоретической диаграммой (рис. 1.5). Моменты начала и конца происходящих в цилиндре процессов обозначены теми же цифрами, что и на схемах каждого такта.

Рис. 1.5. Теоретическая диаграмма четырехтактного дизеля.

На рис. 1.5 линия 1 - 2 - процесс впуска, 2 - 3 - сжатия, участок 3 - 4 - горения, линия 4 - 5 - расширения и 5 - 6 - выпуска. Обозначенные на рис. 1.5 объемы называются: V - объем, описываемый поршнем за один ход - рабочий объем цилиндра; V - объем пространства сжатия (камеры сжатия); V = V + V - полный объем цилиндра.

Отношение полного объема цилиндра к объему пространства сжатия называется степенью сжатия:

. (1)