КИПиА
Промышленная автоматизация
Общие сведения о дизеле.
Общие сведения о дизеле.
Двигатель внутреннего сгорания – это поршневой тепловой двигатель в котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую непосредственно внутри рабочего цилиндра, а тепловая энергия преобразуется в механическую следующим путем.
В результате сгорания топлива образуются газообразные продукты с высоким давлением и температурой 1600-2000 о С. Газообразные продукты сгорания, расширяясь, давят на поршень, перемещающийся внутри цилиндра ограниченных размеров; при этом совершается полезная работа.
Для получения определенного количества работы движение поршня должно быть возвратно-поступательным. С помощью особого кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательное движения поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Возникающий на нем крутящий момент, преодолевая момент сопротивления внешней нагрузки, совершает полезную работу, например, вращение ротора электрического генератора.
Своевременное заполнение цилиндра свежим зарядом воздуха и удаление отработавших газов осуществляется с помощью газораспределительного механизма, который периодически открывает и закрывает впускной и выпускной клапаны цилиндра.
Подача топлива в цилиндр в необходимом количестве в зависимости от нагрузки дизеля обеспечивается системой топливоподачи.
Дизель, в зависимости от мощности, может иметь 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 и более цилиндров. Последовательность процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре, и обусловливающих работу двигателя, составляет в совокупности рабочий цикл.
Рабочий цикл современных двигателей состоит из 4-х тактов, Совершая возвратно-поступательное движение, поршень занимает различные положения в цилиндре. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (в.м.т.), а крайнее нижнее – нижней мертвой точкой (н.м.т.).
Схема работы 4-х тактного дизеля показа на рис. 10
1-й такт – впуск (всасывание) свежего воздуха (рис. 10, а) происходит при перемещении поршня 1 вниз от в.м.т. к н.м.т в цилиндр.
2-й такт – сжатие (рис. 10, б) начинается при обратном ходе поршня к в.м.т. при закрытых клапанах. Воздух в цилиндре сжимается до давления 35-40 атм и нагревается до 500-600 о С и более. В конце второго такта в цилиндр через форсунку 5 впрыскивается распыленное жидкое топливо, которое воспламеняется вблизи в.м.т.
3-й такт – рабочий ход или расширение (рис. 10, в). При этом происходит горение топлива и расширение продуктов сгорания. Давление в цилиндре доходит до 100-150 атм (у дизелей с наддувом), а температура – до 1600-2000 о С.
4-й такт – выпуск (рис. 10, г). В конце рабочего хода, вблизи н.м.т. открывается выпускной клапан 6 и продукты сгорания выходят в окружающую среду. Температура газов 350-400 о С, а давление 3-4 атм.
Тепловой баланс дизеля
При сгорании топлива полезно преобразуется в механическую работу только 29-45% выделяемого тепла. Остальное тепло теряется, а именно:
- уносится отходящими газами;
- уносится охлаждающей жидкостью;
- теряется из-за неполноты сгорания;
- уходит в окружающую среду и теряется в виде потерей на трение.
Наддув дизелей
Эффективным способом повышения мощности дизеля является увеличение весового заряда воздуха, поступающего в его цилиндры. Для этого используется, так называемый, наддув дизеля. Суть его состоит в том, что рабочие цилиндры наполняются воздухом повышенного давления, поступающим из специального агрегата наддува. У разных дизелей давление наддува составляет от 1,3 до 2,5 атм (кг/ см 2).
