Процесс работы четырехтактного дизеля
Содержание
Введение
Раздел 1. Принцип ДВС
Таблица конструктивных и технических параметров.
Процесс работы четырехтактного дизеля.
Раздел 2. Основные детали
Подвижные детали.
Неподвижные детали.
Раздел 3. Системы дизеля
Система газораспределения
Система топливная
Система охлаждения
Система смазки
Таблица конструктивных и технических параметров.
Таблица 1
Конструктивные | ||
Название параметров | Размер | Обозначение |
1. Диаметр цилиндра | мм | |
2. Ход поршня | мм | |
3. Радиус кривошипа | мм | |
4. Высота камеры сжатия | мм | |
5. Объем камеры сжатия | ![]() | |
6. Рабочий объем цилиндра | 21,37 | ![]() |
7. Полный объем цилиндра | ![]() | |
8. Степень сжатия | 14,2 | - |
9. Число цилиндров | n | |
10. Масса двигателя | 12 300 | кг |
Технические | ||
Название параметров | Размер | Обозначение |
1. Мощность | кВт | |
2. Число оборотов КВ | Об/мин | |
3. Часовой расход топлива | кг/час | |
4. Удельный расход топлива | Л.с.час | |
5. Среднее давление | 7,62 | Кг/ ![]() |
6. Давление сжатия | Кг/ ![]() | |
7.Давление сгорания | Кг/ ![]() | |
8. Давление масла в системе | Кг/ ![]() | |
9. Температура в конце сжатия | ||
10. Температура охлаждающей воды | ![]() |
Процесс работы четырехтактного дизеля.
Рассмотрим термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 6.5).
Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме диаграммы:
/ — начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а—г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре
этот процесс изображен линией 1—2 — процесс всасывания свежего заряда.
Фаза ф2-3 — 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.
Фаза у3_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 7 = 500...700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (»1700°С) и давление (Р^ 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 рабо-
чим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4.
Фаза ц>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.
Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.
Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС. Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина.
Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.
При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.
Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3...4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5...2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.
Индикаторная диаграмма комбинированного четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом представлена на рис. 6.6.
В двигателях с наддувом процесс зарядки цилиндра происходит иначе, чем у дизеля без наддува. Турбокомпрессор засасывает воздух при атмосферном давлении Р0 и сжимает его до давления Рк. Сжатый в компрессоре воздух проходит через охладитель и впускной коллектор. На пути от турбокомпрессора до цилиндра давление воздуха снижается от Рк до Ра, поэтому линия давления впуска расположена ниже линии Рк и выше линии Р0.
После заполнения цилиндра воздухом начинается процесс сжатия, который на индикаторной диаграмме изображен кривой 2— 3.
Рис. 6.6. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом:
Р0— атмосферное давление; Р„ — давление в период наполнения; Рг — давление в цилиндре в период выпуска; Рк — давление воздуха в наддувочном коллекторе; Кс — объем камеры сжатия; КЛ — рабочий объем; К„ — полный объем цилиндра; 1 — 5 — процесс продувки: 1 — открытие клапанов впуска; 2 — закрытие клапанов впуска; 3 — впрыск топлива в цилиндр; 4 — открытие клапанов выпуска; 5— закрытие клапанов выпуска; I — точка максимального давления газов в цилиндре
Подвижные детали
Поршень.
Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.
Для передачи усилия от поршня (или наоборот) может использоваться шток, либо кривошип, который соединяется с поршнем с помощью пальца. Другие способы передачи усилия используются реже. В некоторых случаях шток может играть роль направляющего устройства, в этом случае юбка не нужна.
Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. В уплотняющей части поршня располагаются компрессионные и маслосъёмные кольца. В некоторых конструкциях поршней из алюминиевых сплавов в его головку залит ободок из коррозионностойкого чугуна (нирезиста), в котором прорезана канавка для верхнего наиболее нагруженного компрессионного кольца. Благодаря этому значительно увеличивается износостойкость поршня. Кольцевые каналы для маслосъемных колец выполняются со сквозными отверстиями, через которые масло, снятое с зеркала цилиндра, поступает внутрь поршня и стекает в поддон картера двигателя.
Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Так как масса поршня у приливов оказывается большей, чем в других частях юбки, температурные деформации при нагреве в плоскости бобышек также будут наибольшими. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.
Шатун.
Шатун (иногда ещё называют тяговое дышло) — деталь, соединяющая поршень (посредством поршневого пальца) и шатунную шейку коленчатого вала. Служит для передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу или колёсам для преобразования во вращательное движение. Для меньшего износа шатунных шеек коленчатого вала между ними и шатунами помещают специальные вкладыши, которые имеют антифрикционное покрытие.
Шатун двутаврового сечения. Для подвода смазки к поршневому пальцу от шатунного подшипника к стержню шатуна прикреплена трубка. Нижняя головка шатуна отъёмная, с прокладкой, изменяя толщину которой , можно регулировать степень сжатия в цилиндре. Нижняя головка шатуна не имеет вкладышей подшипника , обе ее половины залиты баббитом Б83. Величина зазора в подшипнике регулируется сменными прокладками в стыке между половинами головки.
Шатунных болтов два. В верхней головке шатуна запрессована стальная втулка, залитая свинцовистой бронзой и тонким слоем баббита.