Двигуни внутрішнього згоряння - це теплові машини, в яких хімічна енергія палива перетворюється на теплову енергію та в механічну роботу безпосередньо в робочому циліндрі. Перетворення теплової енергії в механічну відбувається шляхом розширення продуктів згоряння. Розглянемо принцип роботи ДВС на прикладі карбюраторного двигуна.
Робочий цикл зображеного на малюнку двигуна здійснюється за 2 обороти колінчастого валу або за 4 повних ходу поршня (4 такти). Тому двигун - 4-х тактний.
- Впуск (лінія ОА) - поршень рухається від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої мертвої точки (НМТ). Впускний клапан відкритий, випускний клапан - закритий. У циліндр надходить горюча суміш (повітря і пари бензину), що отримується в змішувачі-карбюраторі, розташованому на всмоктуючому патрубку двигуна.
Мал. 1 Схема роботи 4-тактного карбюраторного двигуна
- Стиснення (лінія АС) - поршень рухається від НМТ до ВМТ, обидва клапани закриті.
- Робочий хід (лінія ZB) - в кінці ходу стиснення у ВМТ горюча суміш запалюється за допомогою електричної свічки, відбувається процес швидкого горіння при постійному обсязі (лінія CZ) і потім - розширення газів (ZB) з вчиненням поршнем корисної роботи при його переміщенні від ВМТ до НМТ. Обидва клапана закриті.
- Випуск (лінія ВАО) - в кінці робочого ходу у НМТ відкривається випускний клапан, продукти згоряння виходять з великою швидкістю в атмосферу, тиск в циліндрі різко падає (лінія ВА). Що залишилися в циліндрі продукти згоряння виштовхуються при русі поршня від НМТ до ВМТ через відкритий випускний клапан. У ВМТ випускний клапан закривається, відкривається впускний клапан. Цикл повторюється спочатку.
У 4-х тактном дизелі послідовність тактів - та ж. Однак в період впуску в циліндр надходить не горюча суміш, а свіжий заряд повітря. Паливо подається в циліндр в мелкораспиленном вигляді в кінці такту стиснення (у ВМТ) і самозаймається через високу температуру стисненого свіжого заряду повітря. Частина палива продовжує надходити і в початковий період робочого ходу. Подача палива здійснюється паливним насосом високого тиску через розпилювач форсунки.
Мал. 2 Діаграма роботи 4-тактного двигуна
Як видно з діаграми, згоряння подаваного в циліндр палива частково здійснюється при постійному обсязі (лінія czi), частково при постійному тиску (лінія ziz), коли поршень уже починає робочий хід. В іншому цикл аналогічний циклу карбюраторного двигуна.
У 2-такгном двигуні робочий цикл здійснюється за 1 оборот колінчастого вала (2 ходу поршня). Розглянемо принцип його дії на прикладі 2-тактного крейцкопфний дизеля з контурної продувкою циліндра.
Мал. 3 Схема 2-тактного крейцкопфний дизеля
У нижній частині втулки циліндра є продувальні А і випускні В вікна. Приймемо, що випускні вікна трохи вище продувних. Відкриттям і закриттям вікон управляє поршень робочого циліндра. В кінці робочого ходу поршень своєї верхньою кромкою відкриває випускні вікна В, тиск в циліндрі в цей момент вище атмосферного. Тому під дією різниці тиску продукти згоряння викидаються з циліндра в атмосферу (лінія BА на теоретичної діаграмі роботи 2-тактного дизеля). Ця фаза робочого циклу називається «вільним випуском«.
Мал. 4 Діаграма роботи 2-тактного дизеля
Продувні вікна А відкриваються при подальшому низхідному ході поршня до НМТ. У цей момент тиск в циліндрі стане приблизно рівним тиску в продувному ресівері. Попередньо стиснене повітря з продувочного ресивера через вікна А надходить в циліндр і виштовхує з нього залишилися продукти згоряння через вікна В. Ця фаза очищення називається «вимушеним випуском».
Одночасно з виштовхуванням відпрацьованих газів свіже повітря заповнює обсяг циліндра і частково виходить разом з відпрацьованими газами в атмосферу. Цю фазу називають «продувкою» робочого циліндра. Змушений випуск і продування протікають одночасно від моменту відкриття продувних вікон при русі поршня до НМТ до їх повного закриття при русі поршня від НМТ до ВМТ (лінія АОА на діаграмі). Після закриття продувних і випускних вікон в 2-тактном двигуні починається процес стиснення і далі - як у 4-тактного двигуна.
Процес очищення циліндра від продуктів згоряння і наповнення його свіжим зарядом носить назву «газообмін». Як видно, в 2-тактном дизелі газообмін здійснюється лише на частині ходу поршня, при його перебуванні в районі НМТ.
Рекомендується до прочитання:
Режими обкатки суднових ДВС
Випробування суднових ДВС
Лютий, 13, 2015 1670 0
Поділіться з друзями:
Поділіться з друзями: