Рабочий цикл дизеля четырехтактного и двухтактного дизелей.

Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами и давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные моменты производится газораспределительным механизмом.

Газораспределительный механизм - состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки распределительного вала.

Распределительный вал - приводится во вращение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения, чем коленчатый вал, вследствие чего каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала. Взаимосвязь газораспределительного механизма с коленчатым валом находится в определенной механической зависимости. Эта зависимость устанавливается заводом-изготовителем двигателя и изображается диаграммой фаз (углов) газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения – паспортная характеристика определенного типа двигателя. Она на графике указывает фазы (углы) положений колена коленчатого вала, при которых происходят изменения термодинамического процесса в наиболее экономичном режиме в цилиндре двигателя.

Индикаторная диаграмма – изменение давления рабочего тела в цилиндре двигателя за рабочий цикл. Рабочий цикл при измерении фиксируется специальным прибором – индикатором – на диаграмной бумаге в координатах давления P и рабочего объема V_h.

· Термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе.

Весь рабочий цикл совершается за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным ( Рис. 6.5).

Ø Фаза φ_1-2 – это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт (на индикаторной диаграмме этот процесс изображен линией 1 - 2) – процесс всасывания свежего заряда.

Ø Фаза φ_2-3 – это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты (на индикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда), при этом температура его достигает 500…700°С.

Ø Фаза φ_3-4 – это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при t = 500…700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (≈ 1700°С) и давление (Р_ɀ) образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении коленчатого вала в точке 4.

Ø Фаза φ_4-5 – это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска (на индикаторной диаграмме этот процесс – выпуск отработавших газов изображен линией 4 - 5). В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий.

· Работа двухтактного двигателя с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена.

В отличие от четырехтактного в двухтактном двигателе очистка рабочего цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим зарядом происходит только при движении поршня вблизи НМТ. При этом перезаряд цилиндра осуществляется воздухом, предварительно сжатым специальным компрессором, на привод которого тратится значительная часть энергии дизеля. В процессе газообмена в двухтактных двигателях некоторая часть воздуха неизбежно удаляется из цилиндра вместе с выпускными газами. Качество процесса газообмена (продувки) цилиндра в двухтактном двигателе значительно влияет на мощность и экономичность дизеля.

Конструкция двухтактного двигателя с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена имеет следующие особенности:

Ø впускные окна расположены в нижней части цилиндра и их высота составляет около 20% хода поршня;

Ø выпускные клапаны размещаются в крышке цилиндра и открываются приводом распределительного вала один раз за один оборот коленчатого вала;

Ø продувочный компрессор нагнетает воздух в рессивер. Воздух из рессивера очищает цилиндр от продуктов сгорания и наполняет его свежим зарядом.

Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается согласно диаграмме фаз газораспределения (Рис. 6.9):

n – начало открытия окон продувки; k – закрытие клапанов выпуска; c - начало подачи топлива насосом в цилиндр; m – начало открытия клапанов выпуска газов; b – закрытие поршнем окон продувки; НМТ – положение поршня в нижней мертвой точке; ВМТ – положение поршня в верхней мертвой точке.

Фаза k - c – сжатие свежего заряда;

с – впрыск топлива в цилиндр;

c - т – воспламенение топлива в цилиндре, сгорание и расширение газов (рабочий ход);

т - n – выпуск газов через открытые клапаны крышки цилиндра;

n - b – продувка;

n - k – зарядка воздухом цилиндра;

k – клапаны выпуска закрываются, начинается сжатие свежего заряда и цикл повторяется.

Рабочий цикл совершился за два такта или за один оборот коленчатого вала, поэтому такой двигатель называется двухтактным.