Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 39

В большинстве зарубежных стран маркировка двигателей не регламентируется стандартами, а фирмы-строители используют собственные системы условных обозначений. Но даже одна и та же фирма нередко меняет принятые обозначения. Все же необходимо отметить, что многие фирмы в условных обозначениях указывают основные размеры двигателя: диаметр цилиндра и ход поршня.

3.4. Устройство и принцип действия четырехтактного дизеля.

Поршневой четырехтактный двигатель (рис. 3.4) состоит из картера, образующего кривошипную камеру, где находится кривошипно-шатунный механизм; цилиндра, внутри которого движется поршень, и крышки цилиндра, в которой размещены органы газораспределения впускной и выпускной клапаны.

Поршень перемещается в цилиндре из одного крайнего положения в другое, совершая возвратно–поступательное движение. Эти крайние положения поршня называются положениями в мертвых точках. Положение поршня, когда расстояние между ним и крышкой цилиндра наименьшее, называется положением во внутренней (верхней) мертвой точке и обозначается ВМТ. Другое крайнее положение поршня, когда расстояние между ним и крышкой цилиндра достигает наибольшей величины, называется положением в наружной (нижней) мертвой точке – НМT. Перемещение поршня из одной мертвой точки в другую называется тактом.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из следующих четырех тактов: впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Порядок работы четырехтактного дизеля таков.

Во время такта впуска поршень перемещается из ВМТ в НМТ. Вначале этого такта открывается впускной клапан. При движении поршня по направлению к НМТ объем, заключенный между поршнем, стенками и крышкой цилиндра, увеличивается. В цилиндре создается разрежение. Вследствие этого–воздух из окружающей среды через впускной клапан попадает в цилиндр.

Затем начинается обратное движение поршня из НМТ в ВМТ при этом впускной клапан закрывается. Так как пространство между поршнем и крышкой цилиндра уменьшается, заключенный в цилиндре воздух сжимается. Происходит такт сжатия. При сжатии сильно повышается давление и температура сжимаемого воздуха. В конце такта сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется под воздействием горячего воздуха. Выделение тепла при сгорании топлива вызывает резкое повышение температуры и давления воздуха по сравнению с теми температурой и давлением, которые имел воздух в конце сжатия.

рис 3,4

Рис. 3.4. Схема, принцип работы четырехтактного дизеля и диаграмма p-v:

1 – поршень; 2 – всасывающий (выпускной) клапан; 3 – впускной патрубок; 4 – форсунка; 5 – выпускной клапан; 6 – картер; 7 – цилиндр

Под действием повышенного давления поршень перемещается из ВМТ в НМТ и совершает такт расширения или рабочий ход. Находящиеся в цилиндре продукты сгорания расширяются, а давление и температура их понижаются. При этом тепловая энергия газов преобразуется в механическую работу. Часть механической энергии затрачивается на преодоление полезных сопротивлений, т. е. на привидение в движение электрогенератора, гребного винта или колес автомобиля. Остальная часть механической энергии расходуется на преодоление сопротивлений от сил трения и противодавления газов во время подготовительных тактов и на увеличение живой силы движущихся частей двигателя (главным образом, маховика). Происходит увеличение угловой скорости вращения коленчатого вала, т.е избыточная часть   механической энергии, полученная во время такта расширения маховик как бы поглощает, аккумулирует механическую энергию, которую он отдает в течение остальных трех тактов.

За тактом расширения следует такт выпуска. В начале этого такта открывается выпускной клапан, и поршень, перемещаясь из НМТ ВМТ выталкивает продукты сгорания в атмосферу. Некоторая часть продуктов сгорания (остаточные газы) остается в пространстве между поршнем и крышкой цилиндра.

На этом рабочий цикл заканчивается, а затем повторяется в той же последовательности. Такты впуска и выпуска называются насосными ходами. В течение этих тактов поршень двигателя работает как поршень насоса, засасывая окружающий воздух и выталкивая из цилиндра продукты сгорания.