Общие сведения о рабочих процессах Д. В. С

 

Принцип работы 4х тактного дизеля и его круговая диаграмма.

Четырехтактными называются двигатели, у которых один рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня (такта). В зависимости от процесса происходящего в цилиндре такты делятся на: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

 

 

На рис.5 изображены 4 такта:

a) впуск воздуха;

b) сжатие;

c) рабочий ход;

d) выпуск

 

 

Круговая диаграмма фаз газораспределения и процессов, происходящих в цилиндре четырехтактного двигателя показывает угол рытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, начало подачи и окончание подачи топлива в цилиндр двигателя в градусах рис.11.

 

 

Принцип работы 2х тактного дизеля и его круговая диаграмма.

Двухтактным называются двигатели, в которых весь рабочий цикл совершается за два хода (такта) поршня, соответствующих одному обороту коленчатого вала. В нижней части втулки цилиндра имеются продувочные и выпускные окна, которые расположены с двух сторон, причем выпускные окна больше чем продувочные. При движении поршня от Н.М.Т. к В.М.Т. происходит продувка (накопление) воздухом через продувочные окна при помощи турбонагнетателя, и его сжатие (рис.7а, б), а затем при движении вниз - рабочий ход и выпуск газов через выпускные окна в атмосферу (рис.7в, г)..

Круговая диаграмма фаз газораспределения и процессов, происходящих в цилиндре двухтактного двигателя, показывает углы открытия и закрытия выпускных и продувных окон, подача надувочного воздуха и подачи топлива для работы двигателя.

 

 

 

 

ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ

По выходу из форсунки топливо поступает в среду сжатого воздуха, имеющего высокие давление и температуру. В камере сгорания дизеля развиваются физико-химические процессы, подготовляющие топливо к самовоспламенению: топливо частично испаряется и происходит разложение сложных молекул с образованием промежуточных продуктов окисления.

В дальнейшем идет интенсивный процесс сгорания топлива.

 

Значение распыливания топлива и смешивания его с воздухом для эффективности прохождения процесса горения.

Для распыливания топлива в цилиндре предназначены форсунки. Они должны обеспечить тонкое распыливание топлива. Форма и дальнобойность топливного факела должны соответствовать конфигурации камеры сгорания. В современных судовых дизелях применяют форсунки закрытого типа, у которых канал, подводящий топливо к сопловым отверстиям, перекрыт запорной иглой. При нормальной работе иглы будут ощущаться частые удары стержня форсунки и топливоподающей высокого давления трубке. Если игла зависла, то ударов не будет. Зависание иглы происходит при плохой фильтрации топлива, из-за попадания механических частиц в зазор между иглой и направляющей, при коррозии и перегреве иглы и направляющей. При зависании иглы форсунка начинает лить топливо, появляется подтекание топлива, ухудшается распыление, что сразу отразится на экономических показателях двигателя, т.е. экономия топлива, мощностью, моторесурс.

Рис. 65 а Форсунка состоит: 1. Сопловые отверстия распылителя 0,15 0,75 мм; 2. Корпус распылителя; 3. Запорный клапан (игла); 4. Накидная гайка форсунки; 5. Стержень толкателя; 6. Корпус форсунки; 7. Пружина; 8,9. Регулировочные винты; 10.контргайка; 11. Нагнетательный трубопровод; 12.перепускной канал; 13.стержневой щелевой фильтр зазор между корпусом и стержнем 0,025 0,05 мм. Рис. 65 б - однодырчатый распылитель (штифтовой): 1.отверстие распылителя; 2.штифтовая игла.

Рис.65 в - многодырчатый распылитель.

 

Подача топлива в цилиндр. Угол подачи топлива.

Все ТНВД начинают подавать топливо в цилиндр до ВМТ (опережение подачи топлива). Оптимальный угол опережения подачи топлива зависит от частоты вращения двигателя.

В высокооборотных двигателях он равен 20-30⁰ угла ПКВ, а в малооборотных 4-8⁰ угла ПКВ. Конструкции ТНВД позволяют регулировать количество подаваемого топлива как изменением момента начала подачи, так и изменением момента конца подачи.

 

Температуры и давления рабочих циклов:

P c=3,5 700⁰С

Pz= 6,0 Tz 2000^0С

 

^{ТНВД состоит из (рис.64):}

^{1. секция корпуса;}

^{2. регулирующая рейка;}

^{3. окна для подвода и перепуска (отсечки) топлива;}

^{4. нагнетательный клапан;}

^{5. плунжер;}

^{6. окна для подвода и перепуска (отсечки) топлива;}

^{7. впускная кромка плунжера;}

^{8. втулка плунжера;}

^{9. пружина;}

^{10. ролик;}

^{11. толкатель;}

^{12. кулачковая шайба.}

 

Виды смесеобразования у двигателей, формы камер сгорания

Смесеобразованием называют приготовление горючей смеси для подготовки топлива к сжиганию его в двигателе.

По способу смесеобразования различают дизели: однокамерные с непосредственным впрыском топлива; предкамерные; вихрекамерные; с объемно-пленочным смесеобразованием.

Однокамерное смесеобразование. Двигатель имеет неразделенную камеру сгорания (рис.5.2), конфигурация которой должна соответствовать количеству, направлению и дальнобойности факелов. Иметь простую геометрическую форму без «мертвых» зон, в которые не может проникнуть распыленное топливо, и минимальную поверхность охлаждения для уменьшения тепловых потерь.

 

На рис. (рис.5.2) представлены типичные схемы камер сгорания, которые могут быть разбиты на четыре группы: в поршне (1 5); в крышке (6 8); между поршнем и крышкой (11 15); между двумя поршнями в двигателях с противоположно движущимися поршнями (9 10).

Предкамерное смесеобразование. В крышке цилиндра, (рис 5.3а) размещается предкамера,объем которой составляет 20-40% общего объема камеры сгорания.

 

 

Предкамера соединена с основной камерой сгорания 4 каналами. Топливо попадает в предкамеру через форсунку 2 с одним сопловым отверстием. Для облегчения пуска двигателя применяют спирали накаливания 1. Объем вихревой камеры составляет 50-80% общего объема камеры сгорания.

Вихрекамерное смесеобразование. В крышке цилиндра (рис 5.3б) размещена вихревая сферическая камера 3, которая сообщена с основной камерой 4 каналом большого сечения и спиралью накаливания 1. Объем вихревой камеры составляет 50-80% общего объема камеры сгорания.

Пленочное смесеобразование. Камера сгорания (рис.5.4) расположена в головке поршня, диаметр камеры Дк = (0,3 0,5) Д поршня Камера непосредственно соединена с надпоршневым пространством. Головка поршня охлаждается маслом, поэтому температура ее наружной поверхности не превышает 200-400⁰С

 

 

Топливо впрыскивается под давлением около 15 МПа через многодырчатую форсунку, 95% топлива попадает в виде тончайшего слоя на внутреннюю поверхность камеры, остальное распыливается в объеме камеры. Вначале происходит самовоспламенение распыленного топлива, затем от горящего факела воспламеняются пары топлива. Интенсивное перемешивание паров топлива с воздухом происходит за счет вихреобразования в камере. Вихреобразование создается установкой экрана на впускном клапане, направлением впускного канала в крышке, перетеканием воздуха из надпоршневого объема в камеру. Двигатели с пленочным смесеобразованием являются многотопливными, т.е. в них можно сжигать любое легкое топливо: бензин, дизельное топливо, моторное топливо.

Смесеобразование в карбюраторных двигателях происходит в карбюраторе. Карбюраторные двигатели отличаются от дизелей тем, что они работают на легком топливе - бензине или керосине (рис.9). Смесеобразование происходит в диффузоре 3, обороты регулируются открытием или закрытием дроссельной заслонки 4. Топливо из бензобака попадает в поплавковую камеру 9 самотеком или подкачивается бензонасосом, в поплавковой камере уровень бензина поддерживается постоянным, на определенном уровне, за счет закрытия или открытия запорной иглы 6, которая имеет привод от поплавка 7. За счет разности давлений в диффузоре и поплавковой камере бензин через калиброванное отверстие 8 поступает в жиклер 1 (распылитель) в смесительную камеру 2 и через диффузор в двигатель, разряжение, которое создает двигатель через дроссельную заслонку, засасывает смесь во всасывающий коллектор и по циклу в двигатель.