План лекции:

1. Понятие о судовом дизеле.

2. Классификация двигателей.

3. Принцип работы и общее устройство четырёхтактного и двухтактного дизелей.

1. Понятие о судовом дизеле

Двигателями внутреннего сгорания (ДВС) называют поршневые двигатели, в которых процесс преобразования химической энергии топлива в механическую осуществляется внутри рабочего цилиндра. Различают ДВС карбюраторного типа и дизели.Дизель — это двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Воспламенение горючей смеси в цилиндре дизеля происходит не от искры, как в карбюраторных ДВС, а при впрыске топлива в воздух, нагретый до высокой температуры в результате сжатия поршнем.

2.Классификация двигателей.

Основными определениями, которые относятся ко всем ДВС, являются:

— верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ), соот­ветствующие верхнему и нижнему крайнему положению поршня в цилиндре (в вертикальном двигателе);

— ход поршня, т. е. расстояние при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое;

— объем камеры сгорания (или сжатия), соответствующий объему полости цилиндра при нахождении поршня в ВМТ;

— рабочий объем цилиндра, который описан поршнем при его ходе между мертвыми точками;

— такт – часть рабочего цикла, при которой поршень перемещается из одного крайнего положения в другое.

Маркировка судовых дизелей

Марки дают представление об основных размерах и конструктивных особенностях судовых дизелей.

Условные обозначения дизелей по ГОСТ 10150-88 должны состоять из букв и чисел, которые обозначают:

Ч — четырехтактный;

Д — двухтактный;

ДД — двухтактный двойного действия;

Н — с наддувом;

Р — реверсивный;

С — с реверсивной муфтой;

П — с редукторной передачей;

К — крейкопфный;

Г - газовый;

ГД - газодизельный.

3.Принцип работы и общее устройство четырёхтактного и двухтактного дизелей.

В 4-тактном двигателе рабочий цикл осуществляется за 2 поворота коленчатого вала, т. е. за 4 хода поршня.Механическая работа совершается только за время 1-го такта, 3 остальных служат для подготовки.При 1-м такте поршень движется в направлении коленчатого вала.Под воздействием возникающего при этом разрежения воздух через открытый всасывающий клапан устремляется в цилиндр.

Во время 2-го такта при закрытых всасывающих клапанах предварительно поступивший воздух перед поршнем подвергается сжатию, за счет чего повышаются температура и давление.Топливоподкачивающий насос, привод которого согласован с движением соответствующего поршня, повышает давление топлива.

2.​Последовательность и содержание рабочих циклов ДВС.

Принцип действия 4-тактного дизеля.

Топливо впрыскивается незадолго до того момента, когда поршень достигнет верхнего положения.

Впрыснутое и тщательно распыленное топливо в сжатом воздухе нагревается, испаряется и вместе с воздухом образует горячую самовоспламеняющуюся смесь. 3-й такт является рабочим.

Во время процесса сгорания топлива образуются горячие газы, которые вызывают увеличение давления над поршнем в дизелях без наддува от 4,41 до 5,4 МПа, а в дизелях с наддувом - от 5,89 до 7,85 МПа.

Под давлением силы, возникающей за счет давления газов, поршень движется вниз, газы расширяются и производят при этом механическую работу.

Во время 4-го такта открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят наружу.

4-тактные судовые ДВС изготовляются как многоцилиндровые двигатели. Они устроены так, что рабочие такты равномерно распределяются по отдельным цилиндрам.

.Каждый такт носит название основ­ного процесса, происходящего во время данного такта.

Индикаторная и круговая диограммы работы дизеля.

Принцип действия 2-тактного дизеля.

В рабочий цикл 2-тактного дизеля входят 2 такта, или 1 оборот коленчатого вала.

1-й такт, называемый сжатием, начинается, когда поршень находится в нижнем положении.Впускные окна в боковых стенках цилиндра открыты. Через эти окна проходит предварительно сжатый продувочный воздух, давление которого должно быть выше давления находящихся в цилиндре расширившихся газов. Одновременно продувочный воздух через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра и наполняет цилиндр новой дозой. Когда впускные окна закрываются поршнем, к цилиндру воздух не подводится. Так как одновременно закрывается и выпускной клапан, воздух в цилиндре сжимается. Этот процесс не показан на рисунке.
Впрыскивание топлива и воспламенение происходит точно так же, как и в 4-тактном ДВС.

Во время 2-го такта - рабочего (или расширения) - расширяющиеся газы совершают механическую работу.В конце этого такта впускные окна открываются поршнем и процесс продувки цилиндра начинается снова.Отработавшие газы могут выйти из цилиндра через внешний клапан, либо через управляемые поршнем выпускные окна.

На рис. 127 показана схема работы двухтактного дизеля. Газораспределение в двухтактных двигате­лях осуществляется через продувочные окна П и выпускные окна В. Продувочные окна соединены с продувочным ресиве­ром Р, в который продувочным насосом Н нагнетается чистый воз­дух под давлением 0,12—0,16Мн/м². Выпускные окна, несколько выше расположенные, чем продувочные, соединяются с выпускным коллектором. Топливо подается в цилиндр форсункой Ф. Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два хода поршня, за один оборот коленчатого вала. Открытие и закрытие выпускных и продувочных окон производится поршнем.В настоящее время на судах применяют как двухтактные, так и четырехтактные дизели. Для крупнотоннажных грузовых и пас­сажирских судов основным является двухтактный двигатель. Ти­хоходные двухтактные крейцкопфного типа дизеля долговечны, отличаются высокой экономичностью, но имеют большой вес и га­бариты. При одной и той же частоте вращения и одинаковых раз­мерах цилиндров мощность двухтактного двигателя теоретически вдвое больше мощности четырехтактного. Увеличение мощности двухтактного двигателя обусловлено сгоранием вдвое большего количества топлива, чем в четырехтактном, но так как объем ра­бочего цилиндра (из-за наличия выпускных и продувочных окон) используется неполностью, а часть мощности (4—10%) затрачи­вается на приведение в действие продувочного насоса, то факти­ческое превышение мощности в двухтактном двигателе над мощ­ностью четырехтактного составляет 70—80%.

Четырехтактный двигатель при одинаковых мощности и ча­стоте вращения с двухтактным имеет большие размеры и вес. Двухтактный двигатель при одинаковых частоте вращения и числе цилиндров с четырехтактным вследствие удвоенного числа рабо­чих циклов работает более равномерно. Минимальное число ци­линдров, обеспечивающее надежный пуск для двухтактного дви­гателя — четыре, а для четырехтактного — шесть.

Отсутствие клапанов и приводов к ним у двухтактного двига­теля со щелевой продувкой упрощает его конструкцию. Однако на изготовление деталей требуются более прочные материалы, так как двухтактные двигатели работают при более высоких темпера­турных условиях.В двухтактных двигателях очистка, продувка и зарядка све­жим воздухом цилиндра осуществляется на протяжении части одного хода, поэтому качество этих процессов ниже, чем у четы­рехтактного двигателя.Четырехтактные двигатели удобнее в отношении повышения их мощности путем наддува. Для них используют более простую схему наддува, теплонапряженность цилиндров меньше, чем у двухтактных дизелей.

Контрольные вопросы:

1.​ Определить понятие тактов в четырёхтактном и двухтактном ДВС.

2.​ Определить последовательность и содержание рабочих циклов в четырёхтактном и двухтактном ДВС.

3.​ Дать понятие о работе впускных и выпускных окон цилиндра в двухтактном ДВС.

4.​ Определить содержание происходящих процессов в ДВС во время рабочих циклов.

5.Дать понятие о маркировке ДВС.