Принципы устройства и работы движков внутреннего сгорания и систематизация движков

В движках внутреннего сгорания (д.в.с.) два главных рабочих процесса, входящих в их теоретический термодинамический цикл, а конкретно: сгорание горючего (подвод теплоты) и преобразование термический энергии товаров сгорания в механическую работу (расширение газов) осуществляются в одном месте — снутри рабочего цилиндра. Вот поэтому машины такового типа именуют движками внутреннего сгорания — в отличие от паросиловых установок (паровозов, термических электрических станций), в каких сгорание горючего осуществляется вне движков.

Совмещение 2-ух процессов в одном месте содействует сокращению утрат энергии (теплоты) и увеличению к.п.д. мотора.

Общее устройство д.в.с. разглядим на примере 1-го цилиндра четырехтактного дизеля. двигатель (рис. 4.1, а) состоит из недвижного цилиндра 3, составляющего вкупе с картером 2 и поддоном / единую конструкцию, именуемую остовом. Сверху цилиндр ограничивается крышкой цилиндра, в днище которой размещены впускной 4 и выпускной 6 клапаны и форсунка 5 для подачи дизельного горючего.

Передвигающиеся детали дизеля — поршень 7, шатун 8, кривошип 9 и вал 10 — объединены при помощи шарниров (подшипников) и составляют кривошипно-шатунный механизм. При работе мотора поршень совершает возвратно-поступательное движение повдоль оси цилиндра, которое при помощи кривошип-

но-шатунного механизма преобразуется во вращение вала 10.

Принцип деяния д.в.с. При сгорании горючего в объеме сжатого воздуха меж стенами цилиндра 3, крышкой и днищем поршня 7 образуются газы —■ продукты сгорания. Вследствие этого давление в цилиндре резко растет, что приводит к перемещению поршня. Таким макаром, термическая энергия товаров сгорания преобразуется в цилиндре в механическую работу. После расширения газы выпускаются из цилиндра через выпускной клапан 6.

Поршень возвратимо перемещается в цилиндре меж 2-мя последними положениями. Положение поршня при наивысшем удалении от вала именуется верхней (либо внутренней) мертвой точкой (в.м.т.). Более близкое к валу положение поршня именуется нижней (либо внешней) мертвой точкой (н.м.т.). Величина хода поршня S определяется расстоянием меж этими точками и равна длине 2-ух радиусов кривошипа — 2R. Каждому ходу поршня соответствует поворот кривошипа на 180°, т. е. за один оборот вала поршень делает два хода.

Объем, занимаемый газами в цилиндре при положении поршня в в.м.т., именуется объемом камеры сжатия и обозначается Vc. Объем меж в.м.т. и н.м.т. именуется рабочим объемом цилиндра и обозначается W Рабочий объем цилиндра равен произведению площади поперечного сечения цилиндра на ход поршня: Vh = nD2S/A (тут D — поперечник цилиндра). Полный объем цилиндра Va равен сумме Va и Ус-

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия именуется степенью сжатии е.

63

Поршень в течение каждого хода движется в цилиндре с переменной скоростью, потому его движение охарактеризовывают величиной средней скорости ст. Потому что за один оборот вала поршень проходит путь 25, а частота вращения вала за минуту обозначается я, то средняя скорость поршня равна ст = 25л/60.

Преобразование внутренней хим энергии горючего в механическую энергию в движке осуществляется с помощью газообразного рабочего тела, качество и количество которого в процессе циклически меняются.

Совокупа конфигураций рабочего тела в цилиндре мотора и в смежных с цилиндром системах, служащих для ввода рабочего тела (либо составных его частей) и удаления его, именуется рабочим процессом мотора.

Временами циклическая в цилиндре последовательность частей

рабочего процесса (наполнение свежайшим зарядом, сжатие, горение, расширение и удаление товаров горения) именуется рабочим циклом мотора. Часть цикла, протекающая меж 2-мя смежными положениями поршня в мертвых точках либо соответственная изменению объема цилиндра меж большим и минимальным значениями, именуется тактом. В движке с одним поршнем в цилиндре такт происходит за один ход поршня.

В четырехтактном движке, изображенном на рис. 4.1, а, цикл протекает за четыре хода поршня. При движении поршня 7 вниз от в.м.т. и открытом клапане 4 цилиндр заполняется воздухом (I такт — заполнение). Дальше воздух сжимается передвигающимся ввысь поршнем при закрытых клапанах 4 и 6 (II такт — сжатие).

В конце сжатия форсункой 5 впрыскивается горючее, которое са-

й) ТоллиВо

Принципы устройства и работы движков внутреннего сгорания и систематизация движков

Продукты сгорания

Продукты сгорания

В.м.т.

Принципы устройства и работы движков внутреннего сгорания и систематизация движков

Рис. 4.1. Схемы движков внутреннего сгорания:

а — четырехтактного дизеля; б — двухтактного дизеля с клапанно-щелевон продувкой

64

мовоспламеняется от высочайшей температуры воздуха. Поршень под воздействием давления расширяющихся газов опускается вниз (III такт — рабочий ход). IV такт является тактом выпуска отработавших газов. Поршень подымается вверх, и через открытый клапан 6 газы выталкиваются из цилиндра. Дальше начинается новый цикл и т. д.

Чуть по другому протекает рабочий цикл двухтактного дизеля (рис. 4.1,6). Устройство этого мотора отличается от предшествующего тем, что в крышке цилиндра есть только выпускные клапаны 6, а в стенах цилиндра 3 — впускные окна 11, через которые в цилиндр может поступать свежайший воздух. Эти окна открываются самим поршнем при его движении в цилиндре.

При движении поршня ввысь из последнего нижнего положения поначалу в цилиндр под неким лишним давлением от нагнетателя поступает воздух через окна //, потом в цилиндре происходит процесс сжатия воздуха. Давление и температура воздуха в цилиндре вырастают (I такт).

В конце такта форсункой 5 впрыскивается горючее, которое самовоспламеняется вследствие высочайшей температуры воздуха и сгорает. Давление газов в цилиндре резко увеличивается. Под давлением газов поршень из верхнего положения перемещается в нижнее, совершая полезную механическую работу (II такт—рабочий). В конце такта поначалу открываются выпускные клапаны 6. Отработавшие газы выходят из цилиндра в выпускной коллектор. Давление их в цилиндре падает. При предстоящем продвижении вниз поршень откроет продувочные окна // и свежайший воздух начнет поступать в цилиндр мотора. Происходят продувка и заполнение цилиндра воздухом. Таким макаром, у двухтактного мотора рабочий цикл совершается за два хода поршня, либо за один оборот вала.

Систематизация д.в.с. Движки внутреннего сгорания могут быть классифицированы по последующим главным признакам.

По числу тактов рабочего цикла различают движки четырех- и двухтактные.

По роду используемого горючего бывают движки: легкого водянистого горючего (бензин), томного водянистого горючего (дизельное горючее) и газовые.

По методу смесеобразования, т. е. процесса изготовления горючей консистенции, различают движки:

с внутренним смесеобразованием, в каких рабочая смесь появляется снутри рабочего цилиндра в итоге распыливания горючего форсункой — дизели;

с наружным смесеобразованием, в каких горючая смесь, состоящая из паров водянистого легкого горючего с воздухом либо из газа с воздухом, появляется вне рабочего цилиндра — карбюраторные и газовые движки.

По методу воспламенения рабочей консистенции: с самовоспламенением горючего (дизели), в каких впрыскиваемое в камеру сгорания жидкое горючее воспламеняется вследствие высочайшей температуры воздуха в конце сжатия; с принудительным зажиганием, в каких воспламенение горючей консистенции происходит в резуль тате зажигания ее от стороннего источника (электронной искры),— карбюраторные и газовые движки.

По роду рабочего цикла по аналогии с безупречными циклами различают движки: с подводом теплоты при неизменном объеме (V — = const) —движки, имеющие сравнимо низкую степень сжатия (e = 5-j-7) и принудительное зажигание горючего (карбюраторные и газовые) ; с подводом теплоты при неизменном давлении (р = const) — движки, имеющие более высшую степень сжатия (е = 1214), с воздушным распыливанием и самовоспламенением горючего — компрессорные дизели (в текущее время

3 Зак. 44 3

65

такие движки не используют); со смешанным подводом теплоты — частью при неизменном объеме, а позже при неизменном давлении — движки с высочайшей степенью сжатия (е=12-М8)—бескомпрессорные дизели, К этому типу дизелей относятся современные тепловозные д.в.с. Таким макаром, тепловозные д.в.с. — это бескомпрессорные дизели с самовоспламенением горючего и внутренним смесеобразованием, работающие на дизельном горючем по смешанному циклу.

По расположению рабочих цилиндров различают движки вертикальные, горизонтальные; одно- и двухрядные; с параллельно расположенными цилиндрами и У-образные; движки с расходящимися поршнями (с 2-мя и поболее коленчатыми валами).

По методу остывания цилиндров бывают движки с водяным и воздушным остыванием.

Дизельные движки, не считая того, классифицируются по методу заполнения рабочего цилиндра. Употребляют движки без наддува, у каких всасывание воздуха осуществляется конкретно поршнем (четырехтактные) либо наполнение цилиндра происходит продувочным воздухом с давлением, нужным только для воплощения процесса смены заряда (двухтактные), и движки с наддувом, у каких воздух подается в цилиндр под давлением специального нагнетателя.

Современные тепловозные движки представляют собой многоцилиндровые, двух- либо четырехтактные дизели средней быстроходности, с водяным остыванием и, обычно, с наддувом воздуха. Время от времени используются и быстроходные четырехтактные дизели.

Согласно эталону каждый двигатель характеризуется условным обозначением, включающим в себя (в поочередном порядке) число цилиндров; буковкы, характеризующие тип мотора (Ч — четырехтактный, Д — двухтактный, Н — с наддувом); 66

численные значения поперечника цилиндра и хода поршня (в сантиметрах в виде дроби). Заводы-изготовители, не считая того, обычно присваивают свои условные заводские обозначения (ПД1, 1 ОД 100, М756 и т. д.). Дизель 10Д100 обозначается 10ДН20,7/2Х25,4, дизель 6Д70— 6ЧН24/27, дизел ь 5Д49— 16ЧН26/26.

⇐Предшествующая Оглавление Последующая-

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *