Принцип действия, классификация и основные характеристики судовых двигателей внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания – это машина, которая преобразует тепловую энергию, полученную в результате сжигания топлива внутри цилиндров двигателя, в механическую энергию вращения.

К ДВС относятся карбюраторные двигатели, в которых карбюратором служит аппарат для образования рабочей смеси воздуха и распыленного топлива с подачей ее в цилиндры, где происходит ее воспламенение от свечей зажигания.

Дизелями называются двигатели, в которых топливо в цилиндре воспламеняется в результате сжатия воздуха до высокой температуры.

Устройство дизеля схематически изображено на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 Принципиальная схема устройства дизеля.

Цилиндр 7, закрытый сверху крышкой 4, установлен на станине 9, закрепленной на фундаментной раме 15. В цилиндре движется поршень 5, который с помощью поршневого пальца 6 соединен с шатуном 8. Нижняя часть шатуна соединена с мотылевой шейкой 10 коленчатого вала, который состоит из колена (мотыля и кривошипа) и рамовых шеек 12. Колено, образованное двумя щеками 11 и шатунной шейкой 10. Рамовыми шейками колончатый вал уложен в рамовые подшипники 13 фундаментной рамы 15.

Механизм, образованный шатуном и коленчатым валом, называется кривошипно-шатунным. Он служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Принцип действия дизеля состоит в следующем. При движении поршня 5 вниз в цилиндре 7 создается разряжение, открывается впускной клапан 1 и полость цилиндра над поршнем заполняется воздухом. При движении поршня вверх воздух в цилиндре сжимается до давления»3…4 мПа, в результате чего температура воздуха повышается в среднем до 600°С. Когда поршень находится около крайнего верхнего положения (за 10…30°С) поворота коленчатого, в полость цилиндра через форсунку 2 впрыскивается топливо. Топливо попадает в разогретый до высокой температуры воздух, перемешивается с ним, воспламеняется и сгорает. В результате в цилиндре образуются продукты сгорания (газы) с температурой 1800°С и давлением 5…8 мПа. Газы, расширяясь, давят на поршень (при этом оба клапана в крышке цилиндра закрыты) и перемещают его вниз. Поршень через шатун действует на коленчатый вал и приводит его во вращение.

Одновременно с движением поршня вниз объем цилиндра над поршнем увеличивается, а находившееся над ним газы расширяются, а давление, температура и тепловая энергия газов уменьшаются.

После расширения в цилиндре при последующем движении поршня вверх газы выталкиваются через открывшийся выпускной клапан 3. Затем процессы выпуска воздуха, сжатия, подачи топлива, горения, расширения и выпуска газов повторяются.

Таким образом, во время работы дизеля химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания с последующим ее преобразованием в механическую энергию движения поршня и вращения коленчатого вала.

На рисунке 5.1 представлена схема устройства одноцилиндрового дизеля. Обычно применяют многоцилиндровые дизели, состоящие из ряда одинаковых цилиндров и общего коленчатого вала.

Для нормальной работы дизеля обеспечивается определенная последовательность процессов в каждом из цилиндров: наполнение воздухом (всасывание), сжатие, подача топлива и горение, расширение продуктов сгорания и удаление отрабатывающих газов. Этот ряд последовательно протекающих в цилиндре процессов, обеспечивающих непрерывную работу двигателя, называется рабочим циклом. Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня, называется тактом.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за 4 хода поршня (за два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными. Их рабочий цикл представлен на Рис. 5.2.

Рис. 5.2 Принцип действия четырехтактного дизеля.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня (за один оборот коленчатого вала), называются двухтактными (см. рис. 5.3).

Рис. 5.3. Принцип действия двухтактного дизеля.