Файл: Силовые установки и промысловые механизмы маломерных судов рыбной промышленности (с двигателями до 100 л. с.) учеб. пособие.pdf

лающего в цилиндр, и ухудшается процесс сгорания После прихода поршня в в. м. т. начинается новый рабочий цикл с повторением всех четырех тактов в ука­

занной выше последовательности.

Для наглядности представлений о процессах, проис­

шем движении поршня вниз давление в цилиндре стано­ вится ниже атмосферного и начинается поступление све­ жего заряда воздуха из окружающей среды.

Такт сжатия — кривая а — с. Точка k на линии сжа­ тия определяет начало подачи топлива в цилиндр через форсунку в соответствии с углом опережения впрыска топлива.

Такт горения топлива и расширения продуктов сго­ рания, или рабочий ход — кривая с — у— z — в. Этот такт состоит из отдельных составляющих его процессов. Участок кривой с — у соответствует горению топлива, поступившего в цилиндр, за период задержки самовос­ пламенения при почти постоянном объеме. В результате

16

этого давление в цилиндре резко повышается до давле­

Процесс у — z соответствует сгоранию топлива при почти постоянном давлении, когда поршень начинает двигаться вниз. Точка z обозначает условное окончание

ется р

В действительности сгорание топлива в точке z не заканчивается, а частично распространяется на линию расширения, т.е. происходит его догорание. Процесс догорания нежелателен, так как вследствие увеличения потерь тепла в охлажденную воду и с отработавшими газами возрастает удельный расход топлива двигате­ лем. Точка г' на диаграмме характеризует окончание процесса догорания. Продолжительность процесса дого­ рания наряду с другими факторами в большей степени зависит от быстроходности двигателя. Например, у вы­ сокооборотных двигателей продолжительность процесса догорания больше, чем у малооборотных, так как время,, отводимое на процесс сгорания, меньше. Точка Ь' соот­ ветствует моменту открытия выпускного клапана. Такту выпуска отработавших газов, или выхлопу, соответству­ ет кривая в—г. Давление при выпуске отработавших га­ зов зависит от сопротивления газовыпускного тракта (клапан, патрубок, глушитель и т. д.) и по абсолютной величине всегда выше атмосферного.

Из рассмотренного выше видно, что в цикле четы­ рехтактного двигателя только один такт является рабо­ чим (когда поршень совершает рабочий ход), а осталь­ ные три.— вспомогательными.

В одноцилиндровых двигателях вспомогательные такты осуществляются за счет запаса кинетической энер­ гии маховика, а в многоцилиндровых используется энер­ гия рабочих ходов соседних цилиндров.

Большое влияние на мощность и экономичность дви­ гателей оказывает правильность выбранных фаз газо­ распределения. Углы опере­ Угол опережения впрыска жения открытия и запазды­ вания закрытия клапанов устанавливаются опытным путем при доводке двигате­

ля на стенде завода.

Для наглядного изобра­ жения моментов газораспре­ деления пользуются к р у ­ г о в о й д и а г р а м м о й. На рис. 4 представлена круго­ вая диаграмма газораспре­ деления судового дизеля типа ЧСП 10,5/13.

Наддувочный агрегат, из которого происходит напол­ нение цилиндра свежим воздухом, состоит из воздушно­ го нагнетателя и приводного устройства, обеспечиваю­ щего его работу. Воздушный нагнетатель может быть -центробежного, поршневого или роторного типа.

В зависимости от способа осуществления привода воздушного нагнетателя различают два способа надду­ в а — механический и газотурбинный.

При м е х а н и ч е с к о м н а д д у в е рис. 5, а привод воздушного нагнетателя 1 осуществляется от коленча­ того вала двигателя непосредственно или через какуюлибо передачу, например зубчатую 2.

Механический наддув применяется при небольших

18

давлениях наддувочного воздуха, обычно не превышаю­ щих 1,6—1,7 кгс/см2 (0,16—0,17 МПа), так как с увели­ чением давления увеличивается расход мощности дви­ гателя на привод нагнетателя, в результате чего умень­ шается механический к. п. д. двигателя и соответственно увеличивается расход топлива.

Рис. 5. Схема четырехтактного дизеля с наддувом:

а — механическим, б — газотурбинным .

При г а з о т у р б и н н о м н а д д у в е (рис. 5,6) при­ вод воздушного нагнетателя 1 осуществляется от газо­ вой турбины 2. Колесо газовой турбины установлено на одном валу с воздушным нагнетателем центробежного типа и представляет единый комбинированный агрегатгазотурбонагнетатель. Газовая турбина осевого или ра­ диального типа работает на выхлопных газах, отходя­ щих от двигателя. Отработавшие газы из выпускного коллектора через направляющий аппарат турбины с большой скоростью поступают на лопатки колеса, при­ водя его во вращение. Частота вращения вала турбины зависит от мощности и быстроходности двигателя и по опытным данным составляет 5000—50 000 об/мин. На двигателях малой мощности в последнее время все боль­ шее распространение получают радиальные газовыхлоп-

ные турбины, отличающиеся простотой изготовления и высоким к. п. д.

Газовая турбина, располагаемая в конце выпускного коллектора, создает дополнительное сопротивление га­ зам при выпуске, поэтому противодавление в выпускном

Воздух из атмосферы засасывается воздушным наг­ нетателем, затем сжимается и под некоторым давлени­ ем поступает в наддувочный коллектор или ресивер, а оттуда через открытый всасывающий клапан в цилиндр двигателя.

При сжатии воздуха в нагнетателе, температура его повышается, поэтому целесообразно охлаждать воздух перед поступлением в цилиндр. Для этой цели между воздушным нагнетателем и двигателем устанавливают холодильник, где воздух охлаждается забортной водой.

Промежуточное охлаждение воздуха позволяет уве­ личить его количество при наполнении, снизить началь­ ную температуру при сжатии и соответственно умень­ шить температуру во всех остальных характерных точ­ ках рабочего цикла (ГС ) Тг, Тв), а также снизить температуру поверхностей крышки, донышка, поршня и цилиндра.

В двигателях с наддувом для улучшения качества очистки цилиндра от продуктов сгорания применяется продувка камеры сгорания наддувочным воздухом. С этой целью угол перекрытия выпускного и всасываю­ щего клапанов увеличивается до 90—150° поворота ко­ ленчатого вала. При продувке улучшается наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха и достигается неко­ торое снижение температуры поверхности камеры сго­ рания за счет отдачи тепла наддувочному воздуху.

Увеличение угла перекрытия клапанов выше опти­ мального для повышения продолжительности процесса продувки с целью лучшего охлаждения камеры сгора­ ния нежелательно, так как это приводит к увеличению расхода наддувочного воздуха- и затрат мощности на привод нагнетателя. Оптимальный угол перекрытия кла­ панов для каждого типа двигателя устанавливается опытным путем на стенде завода при доводке головного двигателя.

20