В какой такт происходит впрыск в дизельном двигатели

Рабочий цикл четырёхтактного дизельного двигателя.

Также состоит из четырёх повторяющихся тактов: впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска, но отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный в воздухоочистителе воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе. Имеются существенные отличия в способе смесеобразования и воспламенения топлива.

Такт впуска. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из- за разряжения, создаваемого поршнем), и в него начинает поступать воздух. Заканчивается такт впуска в момент прихода поршня к НМТ. Впускной клапан закрывается. Температура достигает 50…80.градусов Цельсия, а давление в цилиндре составляет 85…95 кПа (0,9…0,95 кгс/см ).

а-впуск; б-сжатие; в-расширение; г-выпуск.

Рис. Схема работы четырёхтактного дизельного двигателя.

Такт сжатия. Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает имеющийся в цилиндре воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. В конце такта температура воздуха составляет 600…700 градусов Цельсия, а давление – 4…5 мПа (40…50 кгс/см ) и происходит впрыск топлива.

Такт расширения (рабочий ход). При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо под давлением порядка

18…20 мПа. Впрыснутое топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, самовоспламеняется и начинается процесс сгорания. Образующееся при сгорании газы создают давление на днище поршня (6…8 мПа) при температуре 1800…2000 градусов Цельсия. Поршень под давлением газов перемещается от ВМТ к НМТ и совершает механическую работу. К концу рабочего хода температура в цилиндре снижается до 1100…1300 градусов Цельсия, а давление – до 0,3…0,5 мПа (3…5 кгс/cм ).

Такт выпуска. Рабочий ход заканчивается, когда поршень доходит до НМТ и открывается выпускной клапан. Отработавшие газы под действием внутреннего давления через выпускной клапан выходят в атмосферу. Поршень начинает движение от НМТ к ВМТ, вытесняя остаточные отработанные газы. Давление газа снижается до 0,11…0,12 мПа, а температура – до 700 …800 градусов Цельсия. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Как работает дизельный двигатель? Принцип работы дизельного двигателя

За последние десять лет дизельные технологии стремительно развивались. Большая часть современных автомобилей, которые производятся в Европе, выпускаются именно с дизельными двигателями. Конечно, принцип работы данного устройства не изменился. Однако работает современный дизельный мотор намного тише. Он стал экологически чище. В далеком прошлом остались сильное тарахтение, густой черный дым и неприятный запах при работе прибора. Итак, каков принцип работы дизельного двигателя?

Как работает дизельный двигатель?

Заключается принцип действия дизельного двигателя в следующим: в цилиндр

Преимущества и недостатки

Такой принцип работы дизельного двигателя позволяет использовать бедную смесь. Топливо для таких устройств относительно недорогое. Это делает дизельные моторы неприхотливыми и экономичными. Стоит отметить, что в отличие от бензиновых такие агрегаты обладают большим крутящим моментом, а КПД выше на 10%. К минусам

Устройство и особенности некоторых узлов

Учитывая принцип работы дизельного двигателя, детали к таким агрегатам значительно усиливаются, так как они должны выдерживать высокие нагрузки. Среди основных частей агрегата стоит выделить поршень. Форма его днища зависит от типа камеры сгорания, которая может быть встроена в дно клапана. В поршне для дизельного двигателя днище обычно выступает за верхнюю часть блока цилиндра. Привычной системы зажигания в агрегатах такого типа нет. Хотя в них тоже применяются свечи.

Турбина

Мощность, которую способен развить мотор, зависит от количества топлива и воздуха, которые в него поступают. Чтобы повысить возможности агрегата, необходимо увеличить содержание перечисленных компонентов. Для поступления в камеру сгорания большего количества топлива, следует поднять уровень воздуха, который

Камеры сгорания

В дизельных двигателях могут использоваться камеры сгорания нескольких типов: разделенные и неразделенные. Первый тип применялся в легковом машиностроении, но с недавних пор его заменили на более простой. Ведь при использовании разделенных отсеков топливо впрыскивалось в ту камеру сгорания, которая располагалась в головке цилиндра, а не в полость поршня. Выполнялись подобные детали также по-разному и зависело это от процессов образования смеси: вихрекамерные либо предкамерные.

В последнем случае топливо впрыскивается в предварительный отсек, который

Неразделенные камеры сгорания

В двигателе с непосредственным впрыском отсек сгорания имеет определенную форму и является полостью. Встраивается такая камера сгорания непосредственно в днище

Новые разработки

Сегодня чаще используются электронные системы, которые контролируют количество поступившего в камеру сгорания топлива. Это позволило уменьшить уровень шума, а также вибрацию агрегата во время работы. Сегодня же разрабатываются совершенно новые дизельные двигатели, в конструкциях которых применяется непосредственный впрыск горючей смеси.

Раскажите рабочий цикл 4 тактного дизеля.

Назначение главных дизелей?

Установки, вырабатывающая энергию для основных производственно-технических задач (движения судов, осуществления дноуглубительных и других работ).

Крутящий момент через гребной вал передаётся на винт.

Назначение вспомогательных дизелей?

Производят эл.энергию для вспомогательных целей.

Основные неподвижные детали дизеля?

К основным неподвижным детали дизеля относят: фундаментную раму, станину и цилиндры ; крытые сверху крышками . У судовых дизелей станина и цилиндры чаще: всего выполнены в виде общей отливки, называемой блок-картером. Фундаментная рама, блок-картер и крышки цилиндров, составляющие остов дизеля.

Основные подвижные детали дизеля?

КШМ — кривошипно-шатунный механизм (поршень,шатун и коленчатый вала ),

ГРМ- газораспределительный механизм (распределительный вал, коромысло, штанга, клапана),

Системы дизеля?

Система пуска, Система газораспределения, топливная система, смазочная (масляная) система системой охлаждении,. системой реверса, система регулирования система управления. системой предупредительно-аварийной сигнализации и защиты СПАСЗ.

Конструкция дизеля?

1.Фундаментная рама; 2.Станина; 3. Картерное пространство; 4.Цилиндр; 5.Впускной клапан; 6.Форсунка; 7.Крышка цилиндров; 8.Выпускной клапан; 9.Клапанный привод-штанга; 10.Втулка; 11.Поршень; 12.Палец; 13.Шатун; 14.Распределительный вал; 15.Шатунная шейка коленчатого вала. 16.Маховик; 17.Кривошип коленчатого вала.

7. Что называется циклом? Совокупность процессов, в результате которых достигнуто первоначальное состояние газа

8. Что называется тактом? Часть цикла, совершающуюся за один ход поршня

9.Назовите 4 такта в 4-х тактном дизеле в правильной последовательности?Впуск, сжатие, расширение, выпуск.

10.Что называется перекрытием клапанов?В конце такта выпуска и начале такта впуска цилиндры четырехтактного дизеля при открытых впускных и выпускных клапанах некоторое время сообщаются как с впускным, так и выпускным коллекторами.

11. За сколько оборотов КВ совершает рабочий цикл 4-х тактного дизеля? 2об

12. При каком такте 4-х тактного дизеля наблюдается наибольшее давление и температура? В начале такта расширения 5-13 Мпа и 1400-1900

13. Какие два такта выделяют в двухтактном дизеле? Сжатие и рабочий ход.

14. За сколько оборотов КВ совершает рабочий цикл 2-х тактного дизеля? 1 об

15. По какой диаграмме можно отследить последовательность открытия и закрытия клапанов? На круговой диаграмме распределения

Раскажите рабочий цикл 4 тактного дизеля.

Предположим, что поршень (рис. 2, а) при вращении коленчатого вала 8 через шатун 7 перемещается от верхней мертвой точки (в. м. т.) к нижней мертвой точке (н. м. т.). Впускной клапан 2 системой газораспределения открыт, а выпускной клапан 4 закрыт.

При открытом впускном клапане в пространство между крышкой 1, стенками цилиндра 5 и поршнем 6 поступает воздух. Осуществляется такт впуска (наполнения) цилиндра. С приходом поршня в н.м. т. воздух заполнит полный объем цилиндра V_а— Для увеличения массы воздуха впускные клапаны открываются несколько раньше (до прихода поршня в в. м. т), когда кривошип (колено) вала 8 не доходит до в. м. т. на угол φ₁,а закрываются в тот момент, когда кривошип поворачивается на угол φ₂ от н. м. т. Последовательность открытия и закрытия клапанов изображена на круговой диаграмме распределения. Моменты открытия и закрытия их называют фазами газораспределения. Значения углов опережения открытия клапанов и запаздывания закрытия устанавливают в каждом конкретном случае при заводских испытаниях. Они тем больше, чем выше угловая скорость коленчатого вала дизеля. О том, как протекает рабочий цикл в цилиндрах дизеля, можно судить по индикаторной диаграмме (замкнутой кривой), которую получают во время работы дизеля с помощью специального прибора (индикатора). По вертикальной оси диаграммы можно определить давление газов р в зависимости от их объема V, т. е. положения поршня в цилиндре. Изменение давления в период впуска воздуха на индикаторной диаграмме изображено линией ram. Давление при впуске воздуха в цилиндры остается практически постоянным, Процесс впуска завершается по диаграмме в точке m, когда поршень перейдет н. м. т. и начнет двигаться вверх, а кривошип коленчатого вала повернется от н. м. т. на угол φ₂.

В момент закрытия впускного клапана, поршень, двигаясь к в. м. т. (рис. 2, б), начинает сжимать поступивший в цилиндр воздух.

Процесс сжатия, сопровождаемый повышением давления и температуры воздуха, изображен на индикаторной диаграмме линией mс. Температура в конце сжатия должна находиться в пределах, достаточных для самовоспламенения топлива. Обычно давление в конце сжатия достигает 3—5 МПа, а температура 580—730°С. С приходом поршня в в. м. т. объем над ним уменьшается до V_c — объема пространства (камеры) сжатия. Отношение полного объема цилиндра V_a к объему пространства сжатия V_c называется степенью сжатия е. Оно показывает, во сколько раз уменьшается объем газов в цилиндре за ход сжатия. У дизелей е колеблется от 12 до 18.

Так как топливо самовоспламеняется не сразу в момент впрыскивания, оно подается в цилиндр через форсунку 3 (рис. 2, в) в конце такта сжатия (до прихода поршня в в. м. т.). На индикаторной диаграмме момент подачи топлива соответствует точке с. Кривошип коленчатого вала в этом случае не доходит до в. м. т. на угол φ_з, называемый углом опережения подачи топлива. При сгорании топлива давление и температура газов в цилиндрах дизеля в точке z по диаграмме возрастают соответственно до 5—13 МПа и 1400—1900°С. Поршень под давлением газов смещается вниз

к н. м. т., поворачивая через шатун коленчатый вал.

Объем рабочего газа увеличивается, а давление его понижается. Происходит процесс расширения продуктов сгорания топлива. По индикаторной диаграмме он заканчивается в точке b до прихода поршня в н. м. т. Так как газ при расширении совершает полезную работу, этот ход поршня называют рабочим.

До прихода поршня в н. м. т. (в конце рабочего хода) открывается выпускной клапан 4 (рис. 2, г), и продукты сгорания топлива вытесняются из цилиндра в выпускной коллектор. Процесс выпуска начинается с опережением на угол φ₄ и заканчивается с опозданием на угол φ₅. Давление газов в начале выпуска (в точке b по индикаторной диаграмме) составляет 0,3—0,7 МПа, а температура 700— 900°С. В конце выпуска (в точке п) давление газов понижается до 0,11 — 0,25 МПа, а температура до 350— 450°С. Затем цикл повторяется. Как видно из рассмотренной схемы работы, в конце такта выпуска и начале такта впуска цилиндры четырехтактного дизеля при открытых впускных и выпускных клапанах некоторое время сообщаются как с впускным, так и выпускным коллекторами. Этот период называется перекрытием клапанов. Целесообразность его вызывается необходимостью лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания топлива и поступления дополнительного количества свежего воздуха.

17. По какой диаграмме можно судить как протекает рабочий цикл в цилиндрах дизеля? Индикаторной

18.Реверсирование- этоизменение направления вращения коленчатого вала.

19.Маркировка отечественных двс:В начале марки ставится цифра, обозначающая число цилиндров затем — одна из двух букв:

Ч (четырехтактный) или Д (двухтактный).

Марка также может содержать буквы, означающие:

С — с реверсивной муфтой,

П — с редукторной передачей,

После букв следует дробь, числитель который означает диаметр цилиндра в сантиметрах, знаменатель — ход поршня в сантиметрах.

Стандарт предусматривает также включение в марку двух букв Д и Г. Буквы ДД означают, что двигатель двухтактный двойного действия; рабочий цикл у него протекает с обеих сторон поршня. Буква Г означает, что двигатель газовый.

20.Что такое степень сжатия?Отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания

21.Чему равняется степень сжатия дизелей?12-18

22.Что такое угол опережения подачи топлива?В конце такта сжатия кривошип к/в не доходит до В.М.Т. на угол который называется опережения подачи топлива при этом происходит впрыск топлива через форсунку. Подача топлива происходит с опережением для лучшего смешения топлива и воздуха.

23.Назначение фундаментной рамы? Рама служит основанием для всех других деталей и должна обеспечивать повышенную жесткость, т. е. минимальные деформации при работе дизеля.

24. Из которого материала изготавливают фундаментную раму? чугун

25. Как называют раму в которой гнезда подшипников коленчатого вала располагаются значительно ниже ее верхней плоскости? блок-рама

26.К чему крепиться фундаментная рама?К судовому фундаменту

27. Как называется подшипник, который крепит К/в к фундаментной раме? Коренной

28. Каковы составляющие коренного подшипника? Верхний и нижний вкладыши.

29.Из какого материала изготавливают вкладыши? Сам вкладыш из стали, а его рабочая поверхность из антифрикционного сплава — баббит, свинцовистая бронза, алюминиевый сплав.

РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ДИЗЕЛЕЙ

Поршень в цилиндре дизеля 10Д100 при частоте вращения коленчатого вала, равной 850 об/мин, делает за минуту 1700, а за секунду — больше 28 перемещений сверху вниз и снизу вверх. Примерно тридцатая доля секунды дана поршню на один ход. Если подсчитать путь, пройденный поршнем, то он может оказаться равным 200 км за 8 ч работы, а ведь тепловоз может находиться в движении почти 24 ч в сутки.
Если какие-либо явления последовательно и периодически повторяются, следуя друг за другом, это называется циклом. Например, цикл составляет смена времен года, смена дня и ночи и т. д. Аналогично этому в тепловых машинах также происходят циклические (круговые) процессы.
Проследив за процессами, происходящими в цилиндре работающего дизеля, можно заметить, что работа поршня слагается из чередующихся процессов: 1) впуск воздуха; 2) сжатие воздуха; 3) горение впрыснутого топлива, образование газообразных продуктов горения и их расширение; 4) выпуск отработавших газов. Комплекс последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом рабочем цилиндре, называется рабочим циклом двигателя.

Рис. 18 Схематичное изображение рабочих ходов в дизелях

Как бы ни были разнообразны конструкции дизелей, но упомянутые процессы имеют место в каждом из них. Разница только в том, что в одних дизелях весь рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, а в других — за два оборота, т. е. соответственно за два хода (такта) поршня (эти двигатели принято называть двухтактными) и за четыре хода (такта) поршня (эти двигатели принято называть четырехтактными). Таким образом, такт — это часть рабочего цикла.
Рабочим, так сказать, «мускульным» тактом во всех двигателях внутреннего сгорания является расширение продуктов сгорания топлива в цилиндре. Именно во время этого такта развивается сила, перемещающая поршень. Поэтому такт расширения называют рабочим ходом поршня. Этот такт является движущим началом остальных нерабочих тактов, совершающихся за счет накопленной при рабочем такте энергии. На каждый рабочий ход приходится в двухтактном двигателе один нерабочий ход, а в четырехтактном — три нерабочих хода (рис. 18). На тепловозах применяются и конкурируют между собой двухтактные и четырехтактные дизели.

Рис. 19. Схема работы четырехтактного дизеля

Четырехтактный дизель. Первый такт — впуск воздуха (рис. 19). При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней (допустим, что поршень движется благодаря вращению коленчатого вала по инерции) под действием специального механизма открыт впускной клапан, давая, таким образом, доступ воздуху в цилиндр; выпускной клапан закрыт.
Второй такт — сжатие. Пройдя нижнюю мертвую точку, поршень, приводимый в движение коленчатым валом, начинает перемещаться вверх: объем цилиндра уменьшается. Так как оба клапана — впускной и выпускной — в это время закрыты, то поршень сжимает воздух, заполнивший цилиндр. Когда поршень находится около в. м. т., воздух оказывается сжатым до давления 2,94 — 4,9 МПа (30—50 кгс/см2). Этот такт поэтому и называется тактом сжатия. От такого сжатия температура воздуха в цилиндре дизеля повышается до 500 — 600°С.
Третий такт — расширение газа. При подходе поршня к верхней мертвой точке в цилиндр через форсунку впрыскивается порция топлива. Давление впрыска топлива (не путать с давлением газов!), доходящее до 98 МПа (1000 кгс/см2), создается топливным насосом (на схеме не показан). В цилиндре происходит перемешивание топлива со сжатым воздухом и самовоспламенение. Процесс горения топлива сопровождается ростом температуры и давления газов. При сгорании топлива температура газов в цилиндре достигает 1500 — 1800° С, а давление повышается (в зависимости от конструкции и мощности дизеля) до 4,9 — 11,7 МПа (50— 120 кгс/см2). Под действием высокого давления газов поршень перемещается к нижней мертвой точке, а продукты сгорания топлива расширяются. Как уже указывалось, этот третий такт является рабочим ходом поршня потому, что только при этом ходе поршень совершает полезную работу. Температура и давление газов после расширения значительно понижаются. В третьем такте так же, как и во втором, впускной и выпускной клапаны закрыты.
Четвертый такт — выпуск газов. В конце третьего такта открывается выпускной клапан и начинается выход отработавших газов в коллектор. При обратном движении поршня вверх объем цилиндра уменьшается, газы поршнем выталкиваются через открытый выпускной клапан. Процесс выпуска отработавших газов, т. е. очистки цилиндра для последующего впуска воздуха, заканчивается несколько позже того, как поршень пройдет верхнюю мертвую точку. Для чего это делается, мы скоро узнаем, а пока отметим, что четвертый такт является замыкающим в цикле; после него все такты повторяются сначала: 1) впуск, 2) сжатие, 3) расширение, 4) выпуск и т. д. Итак, в четырехтактном дизеле рабочий цикл осуществляется за четыре хода (такта) поршня.
Хорошо ли, что в четырехтактном дизеле только один из тактов — расширение — является рабочим, а три— подготовительными? И да, и нет. Хорошо потому, что цилиндры двигателя тщательно очищаются от отработавших газов. Плохо потому, что на один рабочий такт приходятся три вспомогательных такта, во время которых двигатель не производит работу. Следовательно, в четырехтактных дизелях около 3/4 времени цикла затрачивается на вспомогательные операции — впуск, сжатие и выпуск. Нельзя ли сократить это время, уменьшить продолжительность рабочего цикла?

Двухтактный дизель. Изучая процессы, происходящие в работающем дизеле, конструкторы пришли к выводу, что рабочий цикл дизеля можно осуществить и за два хода поршня: при воспламенении и сгорании топлива поршень совершает один ход сверху вниз (рис. 20, а), следующий, обратный ход поршня используется для сжатия новой порции воздуха (рис. 20, б). Для остальных двух процессов отводится гораздо меньше времени, чем раньше: очистка цилиндра и заполнение его воздухом происходят в период, когда поршень находится вблизи н. м. т.

Рис. 20. Схема работы двухтактного двигателя

Двухтактный дизель так же, как и четырехтактный, имеет цилиндр, поршень, шатунно-кривошипный механизм. У двухтактных дизелей типа Д100 нет клапанов: впуск и выпуск осуществляются не через отверстия в крышке цилиндра, открываемые клапанами, а через специальные окна (щели) в стенке цилиндра (см. рис. 20, б), которые закрываются и открываются самим поршнем во время его перемещения в цилиндре. Поршень двухтактного дизеля сам выполняет функции клапанов. Но, как бы в награду за этот труд, поршень в двухтактном дизеле практически не производит работы по выталкиванию отработавших газов и созданию разрежения в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
Вот как это достигается. В конце рабочего хода, когда поршень приближается к н.м.т., он сначала открывает выпускные (в нашем случае более высокие) окна, через которые и устремляются отработавшие газы в выпускной коллектор; давление в цилиндре начинает падать. Еще через мгновенье поршень, продолжая двигаться вниз, открывает более низкие продувочные окна, сквозь которые в цилиндр врывается струя сжатого воздуха, подаваемого воздуходувкой. Сжатый воздух выталкивает газы через выпускные окна в атмосферу и заполняет объем цилиндра, частично проходя через него «транзитом». Выпуск газов происходит в тот очень короткий промежуток времени, пока окна не перекроет поршень при своем движении вверх от нижней мертвой точки. При этом закрываются продувочные окна, а затем выпускные. После того как поршень перекроет окна, начнется процесс сжатия воздуха.
Процесс очистки цилиндра от отработавших газов и наполнения его чистым воздухом получил название продувки.