4. Рабочий процесс двигателя.

Двигатель ЯМЗ-238В работает по четырехтактному циклу с воспламенением топлива от сжатия. Полный цикл рабочего процесса осуществляется за два оборота коленчатого вала и включает в себя такты : впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Периодичность и продолжительность тактов в каждом цилиндре обеспечивается газораспределительным механизмом.

Моменты начала открытия и конца закрытия впускных и выпускных клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.

вмт

нмт

Диаграмма фаз распределения дизеля ЯМЗ-238В.

Впуск 20°+180°+ 56° = 256°

Выпуск 56° + 180° + 20° = 256°

Перекрытие клапанов 20° + 20° = 40°

Перекрытие клапанов - это угол поворота коленчатого вала, при котором одновременно открыты впускной и выпускной клапаны одного цилиндра (40°).

Как видно из диаграммы, впускной клапан открывается за 20º до прихода поршня в ВМТ, когда выпускной клапан еще не закрыт. В результате перекрытия клапанов улучшается очистка и наполнение цилиндров. При дальнейшем движении поршня вниз освобождаемое поршнем пространство заполняется свежим воздушным зарядом (такт впуска).

После прохождения поршнем НМТ начинается процесс сжатия. Однако процесс наполнения продолжается до полного закрытия впускного клапана, которое происходит через 56º после НМТ, из-за наличия инерционного напора воздуха во впускной системе.

При положении поршня в ВМТ объем свободного пространства в цилиндре уменьшается в 15,5-16,5 раза, давление воздуха повышается до 38-43 кг/см², температура воздуха поднимается до 620-680ºС.

Наибольшая эффективность сгорания достигается лишь при организованном перемешивании воздушного заряда с впрыскиваемым в цилиндр топливом. Для этого при впуске осуществляется закручивание воздушного заряда, что достигается специальным профилем впускного канала в головке цилиндров и тангенциальным направлением воздуха при входе в цилиндр. Получаемая эффективность от закручивания воздушного потока такова, что вращение воздуха сохраняется и при следующем такте сжатия. При приближении поршня к ВМТ в такте сжатия воздух начинает вытесняться с периферии цилиндра и перетекать в камеру сгорания, расположенную в средней части днища поршня. Таким образом воздушный заряд получает дополнительное закручивание.

В подготовленный таким образом воздушный заряд через сопловые отверстия распылителя форсунки впрыскивается топливо. Начало подачи топлива форсунками определяется установочным углом (углом опережения впрыска), который поддерживается оптимальным в зависимости от скоростного режима работы двигателя специальной автоматической муфтой. Наибольшего значения (31-32º) угол опережения впрыска достигает при максимальных числах оборотов. В камере сгорания в среде сжатого воздуха с высокой температурой топливо проходит стадию физико-химических преобразований и воспламеняется.

После прохождения ВМТ начинается рабочий ход или такт расширения. В начале рабочего хода сгорание топлива достигает максимальной скорости, давление газов в цилиндре повышается до 73-79 кг/см², а температура – до 1700-1800ºС. Вследствие расширения газов поршень движется вниз, совершая механическую работу. По мере движения поршня к НМТ температура и давление газов в цилиндре понижаются, и за 56º до НМТ начинает открываться выпускной клапан. К моменту его открытия давление газов понижается до 3-4 кг/см², а температура – до 600-650ºС. В НМТ заканчивается рабочий ход поршня и начинается такт выпуска.

При открытии выпускного клапана газы, продолжая действовать на поршень, с большой скоростью устремляются в выпускной трубопровод. Истечение газов из цилиндра по инерции заканчивается несколько позднее НМТ, когда давление газов снижается до уровня давления в выпускном трубопроводе. Дальнейшая очистка цилиндра осуществляется движущимся вверх поршнем, который вытесняет отработавшие газы через выпускной клапан в трубопровод. Закрытие выпускного клапана происходит после ВМТ при повороте кривошипа на 20º