Рассмотрим процесс работы четырехтактного дизельного двигателя.
Такт впуска. Поршень движется от верхней мертвой точки (в. м. т.) к нижней мертвой точке (н. м. т.). Впускной клапан открыт, и под действием разрежения из впускного трубопровода в цилиндр поступает воздух. При этом давление в цилиндре составляет 0,085—0,095 МПа, а температура воздуха—40—60°С. ,
Такт сжатия. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. После закрытия впускного клапана цилиндр разобщается с внешней средой и в нем происходит сжатие воздуха. Благодаря высокой степени сжатия давление в цилиндре к концу этого такта повышается до 4,0—5,0 МПа (линия 2—3), а температура сжатия воздуха достигает 620—700°С.
Когда поршень приближается к в.м.т., в цилиндр через форсунку впрыскивается под большим давлением мелко распыленное топливо, самовоспламеняющееся под действием высокой температуры сжатого воздуха. В результате сгорания топлива давление газов в цилиндре повышается до 6,0—8,0 МПа, а температура газов достигает 1800—2000°С.
Такт расширения. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. Оба клапана закрыты, и в цилиндре происходит расширение продуктов сгорания, сопровождающееся падением давления и температуры. При этом расширяющиеся газы выполняют полезную работу. Под их действием поршень совершает поступательное движение, преобразуемое кривошипно-шатунным механизмом во вращательное движение коленчатого вала. К моменту открытия выпускного клапана давление в цилиндре снижается до 0,3—0,4 МПа, а температура газов—до 600—700°С.
Такт выпуска. При открытии выпускного клапана давление в цилиндре сразу резко падает. Поршень, совершая движение от н.м.т. к в.м.т., вытесняет отработавшие газы через открытый выпускной клапан и выпускной трубопровод в атмосферу. Вследствие сопротивления отработавших газов давление в цилиндре превышает атмосферное и составляет в среднем около 0,12 МПа. Отработавшие газы сохраняют высокую температуру (около 600°С).
Величина давления в цилиндрах дизельного двигателя в период сжатия и сгорания значительно выше, чем у карбюраторных двигателей, поэтому конструкция дизельных двигателей должна быть более прочной.
Tags: вал, воздух, газ, давление, двигатель, дизель, клапан, конструкция, кривошип, линия, механизм, поршень, провод, процесс, пуск, шатун
Рабочий процесс дизельных двигателей | 
Комментариев (0)
Детали кривошипно-шатунного механизма дизельных двигателей подвергаются действию высоких давлений и температур, вследствие чего от них требуется повышенная прочность и износостойкость. Повышение прочностных качеств деталей достигается подбором соответствующих материалов и применением наиболее совершенных способов обработки рабочих поверхностей.
Блок цилиндров является базовой деталью двигателя, несущей на себе все его механизмы. Он представляет собой жесткую конструкцию, выполненную в виде тонкостенной отливки из серого легированного чугуна с точно обработанными посадочными местами для установки гильз цилиндров, вкладышей коренных подшипников коленчатого вала и втулок распределительного вала. Блок цилиндров отлит вместе с верхней половиной картера. Гильзы цилиндров мокрые, т. е. их наружная поверхность смывается охлаждающей жидкостью. Гильзы цилиндров легкосъемные, уплотнены в нижнем поясе двумя резиновыми кольцами, в верхней части они входят своими буртиками в выточки блока и прижимаются головками цилиндров. Для повышения износостойкости гильзы отлиты из специального чугуна, обладающего высокими антикоррозийными качествами. Чтобы обеспечить жесткость конструкции, верхняя часть картера опущена ниже оси коленчатого вала, а наружным стенкам блока придана криволинейная форма.
Повышение прочности установки коленчатого вала достигается расточкой гнезд коренных подшипников в блоке вместе с их крышками. Таким образом эти крышки невзаимозаменяемы и должны быть установлены в строго фиксированном положении.
Для возможности установки на одной шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов (по одному из каждого ряда цилиндров) левый ряд цилиндров смешен вперед по отношению к первому (у двигателя ЯМЗ-740 на 29,5 мм).
Полости между стенками водяной рубашки и наружными стенками блока со стороны развала использованы для установки штанг толкателей привода клапанов. Наклонные стенки штанговых полостей вместе с горизонтальной стенкой обеспечивают дополнительную жесткость средней части блока. В приливах к поперечным стенкам водяной рубашки выполнены бобышки для крепления болтов головки цилиндров.
Поршни всех двигателей отлиты из высококремнистого алюминиевого сплава с высокой теплопроводностью. Внешней форме поршня придан сложный профиль переменного сечения с меньшим диаметром верхней части (головки) и большим диаметром нижней части (юбки). Зазор, образующийся между верхней частью поршня и стенкой цилиндра, уплотняется компрессионными кольцами.
В головке поршня имеются канавки для поршневых колец У двигателя ЯМЗ-740 в месте расположения верхнего поршневого кольца на поршне установлена вставка из жаропрочного чугуна, имеющего малый коэффициент теплового расширения, благодаря чему уменьшается тепловое расширение поршня.
В средней части поршня расположены бобышки для установки поршневого пальца. Ось отверстия в бобышках поршня смещена по направлению вращения кривошипа, что уменьшает силу ударов поршня о стенки гильзы цилиндра в момент, когда поршень переходит в.м.т. в период сгорания.
Расположенные на поршне компрессионные кольца уплотняют зазор между цилиндровой гильзой и поршнем, маслосъемные кольца удаляют лишнее масло со стенок цилиндра. У двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 установлены три компрессионных и два маслосъемных кольца, у двигателя ЯМЗ-740 — два компрессионных и одно маслосъемное. Сечение компрессионного кольца в виде трапеции предохраняет его от зависания в случае значительного парообразования. Для уменьшения износа и улучшения приработки наружная поверхность верхнего кольца имеет пористое хромирование, нижних колец—покрыта тонким слоем олова (ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238) или молибденом (ЯМЗ-740).
Маслосъемные кольца современных двигателей стальные коробчатого сечения. В канавку такого кольца устанавливают витой пружинный расширитель, обеспечивающий прижатие кольца к стенкам цилиндра. Снаружи кольцо имеет пористое хромирование.
Поршневой палец в виде пустотелого стержня изготовлен из хромоникелевой стали. Наружная поверхность его цементирована на глубину 1,0—1,4 мм и закалена токами высокой частоты. Плавающее крепление не допускает зажатия пальца ни в бобышках поршня, ни в шатуне. От осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами, установленными в бобышках поршня. При сборке пальца с поршнем последний нагревают в масляной ванне.
Для лучшего уравновешивания коленчатые валы снабжают противовесами. Противовесы штампуются заодно со щеками коленчатого вала или привертываются к ним винтами. Кроме основных противовесов, расположенных на щеках коленчатого вала, на переднем и заднем его концах, установлены два дополнительных противовеса. У двигателя ЯМЗ-236 один из противовесов выполнен в виде прилива на маховике, а другой выносной — на передней щеке коленчатого вала. У двигателя ЯМЗ-740 дополнительные противовесы напрессованы на вал.
От коленчатого вала приводится распределительный вал, а также ряд других вспомогательных механизмов двигателя. Задний торец коленчатого вала имеет фланец для крепления маховика.
От осевого смещения коленчатый вал удерживается четырьмя сталеалюминевыми полукольцами, входящими в выточки задней опоры вала. Коленчатый вал спереди и сзади уплотнен резиновыми самоподвижными сальниками.
Шатунные шейки коленчатого вала имеют наклонные полости, которые используются для центробежной очистки масла, подаваемого из коренных подшипников по сверленым каналам. Частицы грязи при вращении вала отбрасываются к периферии и оседают на стенках полости. Снаружи полости закрыты заглушками с резьбой. При капитальном ремонте двигателя их вывертывают, а полости тщательно очищают.
В отличие от взаимозаменяемых вкладышей шатунных подшипников верхние и нижние вкладыши коренных подшипников невзаимозаменяемы. В верхних вкладышах коренных подшипников выполнены отверстия для прохода масла и кольцевые канавки для равномерного образования смазывающего слоя. От проворачивания и бокового смещения вкладыши удерживаются выступами (усами), входящими в пазы, предусмотренные в постелях блока и крышках подшипников. Крышки коренных подшипников дополнительно стягиваются горизонтально расположенными болтами (ЯМЗ-740).
Маховик, служащий для повышения равномерности вращения коленчатого вала и вывода поршней из мертвых точек, выполнен в виде массивного литого диска.
Коленчатый вал балансируется в сборе с маховиком. Правильность установки маховика на коленчатом валу обеспечивается наличием на фланце коленчатого вала двух установочных штифтов, имеющих несимметричное расположение. Для надежного крепления маховика применяются болты из легированной стали, предохраняемые от самоотвертывания стопорными пластинами. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец, с которым входит в зацепление шестерня стартера при пуске двигателя.
