Рабочий цикл 4-х тактного двигателя состоит из четырех тактов и осуществляется на протяжении 4-х ходов поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала.
Первый такт (рис 1.1,а) - наполнение цилиндра воздухом. Поршень движется от ВМТ к НМТ. Через впускной клапан 1 компрессор К, приводимый газовой турбиной ГТ, подает воздух в цилиндр под давлением рк = 0,14 - 0,30 МПа На графике (линия da). В двигателе без наддува воздух поступает из атмосферы за счет всасывающего действия поршня. Для улучшения наполнения цилиндра воздухом впускной клапан открывается с опережением до прихода поршня в ВМТ (точка d), а закрывается - после НМТ (точка а).
Угол опережения открытия клапана ϕ =50-80°п.к.в. (поворота коленчатого вала) до ВМТ обеспечивает достаточное проходное сечение под клапаном к моменту начала движения поршня вниз и последующую продувку камеры сжатия по окончании выхлопа.
Угол запаздывания закрытия клапана ϕ = 30-60° п.к.в. за НМТ обеспечивает дозарядку цилиндра воздухом за счет инерции его потока, движущегося во впускном трубопроводе с большой скоростью (до 70 м/с). Параметры воздуха в цилиндре в конце наполнения (в точке а): ра= 0,13 - 0,29 МПа (ра<рк- сказывается дросселирование воздуха во впускной системе) и Та = 38 - 52 °С (Та< Тк охлаждение наддувочного воздуха после ГТК).
Второй такт (рис 1.1 б) - сжатие воздуха, подача и самовоспламенение топлива. Поршень движется от НМТ к ВМТ. Процесс сжатия (линия ас) начинается с момента закрытия впускного клапана и заканчивается в ВМТ. Параметры сжатия (в точке с): рс = 4 -12 МПа; Тс= 530 -900° С. В конце процесса сжатия (в точке нп) в цилиндр через форсунку под давлением Рт= 20 - 200 МПа начинает подаваться топливо.
Угол опережения подачи топлива ϕ =2-30° пкв (в зависимости от частоты вращения двигателя) необходим для осуществления физико-химических процессов подготовки топлива к самовоспламенению в среде сжатого, нагретого воздуха и начала его сгорания при положении поршня в районе ВМТ.
Статья о принципе действия двухтактных двигателей.
Третий такт (рис 1.1 в) - продолжение сгорания топлива и расширение продуктов сгорания (рабочий ход). В начале такта происходит интенсивное сгорания топлива с выделением большого количества тепла, давление и температура смеси продуктов сгорания и воздуха, несмотря на увеличение объема цилиндра в связи с начавшимся движением поршня вниз резко растут. В точке z давление достигает максимума и составляет pz = 9 - 18 МПа, tz = 1600 - 2000° С.
Подача топлива заканчивается по прошествии 15 - 20° за ВМТ (точка кп), но сгорание еще продолжается и в зависимости от скорости процесса сгорания, зависящего от качества распыливания топлива, смесеобразования и наличия избытка воздуха, завершается через 40 и более градусов п.к.в. В некоторых случаях не исключено догорание в самом конце расширения газов вплоть до открытия выпускного клапана 2 в точке b. Параметры в конце расширения (точка b): рb= 0,3 - 0,9 МПа и Тb = 630 - 950°С.
Четвертый такт (рис 1.1 г) - выпуск газов начинается до НМТ
Угол опережения открытия выпускного клапана ϕ = 40 - 60° п.к.в. до НМТ обеспечивает увеличение энергии газов, отбираемых на привод газотурбонагнетателя и совершенствование очистки цилиндра от продуктов сгорания. Но, в тоже время, раннее открытие выпускного клапана уменьшает полезную работу газов в цилиндре. Процесс выпуска газов (линия bdr) продолжается в течение всего хода поршня вверх и заканчивается после перехода им ВМТ через 40 - 60° пкв (поворота коленчатого вала). Угол поворота вала ϕп, в течение которого открыты одновременно впускной и выпускной клапаны (линия dr), называется углом перекрытия клапанов. Перекрытиеобеспечивает хорошую продувку камеры сжатия и охлаждение ее стенок свежим воздухом.
Если Вам понравилась статья, то советую перейти ко мне в профиль. Там Вы сможете найти много интересного о судовых двигателях и о работе судового механика!
Литература:
1.Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 260 с. Стр.14-17.
2.Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. / И.В.Возницкий, – М.:МОРКНИГА, 2007.- 282 с. Стр 12-14
3.Возницкий И. В. Судовые дизели и их эксплуатация / И.В.Возницкий, Е.Г.Михеев – М.:Транспорт, 1990. - 360 с Стр.5-7