Рабочий цикл четырёхтактного дизельного двигателя

В четырёхтактных дизельных двигателях химическая энергия топлива при сгорании преобразуется в тепловую, а затем в механическую в последовательности, показанной на рис. 134.

Работа двигателя за один рабочий цикл определяется по индикаторной диаграмме. Она представляет собой график зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты р - V). Индикаторная диаграмма может быть построена расчётным путём на основании теплового расчёта или снята на работающем двигателе специальным прибором - индикатором.

Такт впуска. При помощи постороннего источника энергии, например, электрического стартёра или пускового двигателя, коленчатый вал 1 (рис. 134, Г) двигателя приводят во вращение, и поршень 3 начинает двигаться от ВМТ к НМТ, создавая разрежение в полости цилиндра 4 над- поршнем. Впускной клапан 6 при этом открыт, и цилиндр через впускной трубопровод 5 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений цилиндр заполняется воздухом, предварительно проходящим через воздухоочиститель. Вследствие быстрого увеличения объема над поршнем давление в цилиндре становится ниже атмосферного и в конце такта впуска в среднем составляет 0,08... 0,095 МПа (0,8... 0,95 кгс/см2), а температура

303... 323 К (30... 50°С). При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается, и доступ воздуха прекращается.

Схема рабочего процесса четырехтактного двигателя

Рис. 134. Схема рабочего процесса четырехтактного двигателя:

1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - цилиндр; 5 - впускной трубопровод; 6 - впускной клапан; 7 - форсунка; 8 - выпускной клапан; 9 - выпускной трубопровод; I - впуск, II - сжатие, III - расширение (рабочий ход), IV - выпуск

На индикаторной диаграмме (рис. 135) в такте впуска изменение объёма и соответствующего ему давления показано кривой впуска га, расположенной ниже линии атмосферного давления.

Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала (см. рис. 134, II) поршень движется от НМТ к ВМТ. В это время впускной 6 и выпускной 8 клапаны закрыты, рабочий объём в цилиндре уменьшается, поэтому находящийся в нём воздух сжимается. Вследствие большой степени сжатия(е = 14... 22) давление воздуха в конце такта достигает 3,5...5,0 МПа (35...50 кгс/см2), а температура - 873... 923 К (600... 650 °С), то есть становится выше температуры самовоспламенения топлива. Изменение давления в такте сжатия на индикаторной диаграмме характеризуется кривой ас.

Такт расширения. В конце такта сжатия, когда поршень находится околоВМТ, в цилиндр через форсунку 7 впрыскивается топливо. Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом, образуя рабочую смесь, при этом оно воспламеняется и сгорает. Изменение давления на индикаторной диаграмме при этом иллюстрируется кривой cz Давление газов в цилиндре повышается до 6,0...9,0 МПа (60... 90 кгс/см2), а температура - до 1993... 2193 К (1720... 1920°С). Поскольку оба клапана закрыты, расширяющиеся газы начинают давить на поршень, и тот, перемещаясь к НМТ (см. рис. 134, ПГ), шатуном 2 поворачивает коленчатый вал, совершая полезную работу. К концу такта давление газов уменьшается до 0,3... 0,5 МПа (3... 5 кгс/см2), а температура - до 900... 1200 К (627... 927°С). Кривая z'z на индикаторной диаграмме (см. рис. 135) отображает процесс предварительного расширения газов. Далее при движении поршня к НМТ в связи с увеличением объёма уменьшается давление газов в цилиндре. Кривая zb на индикаторной диаграмме характеризует протекание процесса последующего расширения газов. Таким образом, такту расширения соответствует кривая z'zb.

Индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя

Рис. 135. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя

Такт выпуска. Когда газы совершают работу, а поршень дойдёт до НМТ, открывается выпускной клапан. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень за счёт энергии, накопленной маховиком, движется от НМТ к ВМТ, и отработанные газы выходят из цилиндра через выпускной трубопровод 9 (см. рис. 134, IV). Давление в конце такта составляет 0,11... 0,12 МПа (1,1... 1,2 кгс/см2), а температура - 673... 873 К (400... 600°С). Такт выпуска на индикаторной диаграмме (см. рис. 135) показан в виде кривой Ьг.

Далее рабочий цикл повторяется.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >