Общее устройство дизеля: Устройство дизельных двигателей | Yanmar Russia
Общее устройство дизеля
Основные детали. Из составных частей дизеля принято выделять прежде всего так называемые основные детали.
К неподвижным основным деталям, или к деталям остова двигателя, относят: фундаментную раму, станину, цилиндры (или блок-картер), крышки цилиндров.
Под основными деталями кривошипно-шатунного механизма (основными деталями движейия) понимают: поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик.
Фундаментная рама является деталью, несущей на себе весь двигатель и воспринимающей действующие в нем силы. Она крепится к судовому фундаменту. На фундаментную раму устанавливаются станины, а на станины—цилиндры. Однако для двигателей речного флота характерно выполнение станин и цилиндров в виде одной детали, называемой блок-картером. Внутри фундаментной рамы и блок-картера (станины) образуется замкнутое пространство, называемое картерным, в нем движутся детали кривошипно-шатунного механизма.
Рис. 1. Четырехтактный дизель
Цилиндры закрываются сверху крышками, в которые вставлены клапаны, форсунка и некоторые другие детали. Поскольку в цилиндре во время работы двигателя действуют высокие температуры, стенки блок-картера и крышки цилиндров могут сильно нагреться. Во избежание этого названные детали охлаждаются водой. Она поступает из магистрали в нижнюю часть пространства между втулками цилиндров и стенкой блок-картера (зарубашечное пространство), движется вверх, переходит в пространство внутри крышки цилиндра и через кран уходит на охлаждение выпускного коллектора, а затем — в отводную магистраль.
Поршень соединен с шатуном пальцем. В верхней части поршня имеются уплотнительные кольца, предотвращающие пропуск воздуха или газа между поршнем и втулкой цилиндра. Шатун, преобразующий поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, нижйей головкой охватывает шейку кривошипа коленчатого вала. Подшипники, в которых вращается коленчатый вал, опираются на фундаментную раму. На внешнем конце коленчатого вала насажен маховик, т. е. тело с большим моментом инерции, препятствующим значительным колебаниям скорости вращения коленчатого вала.
Системы. Многие детали и механизмы двигателя объединены в единые комплексы, каждый из которых выполняет какую-то частную функцию при работе двигателя или при управлении им. Такие комплексы называются системами или устройствами.
Строгого разграничения систем и устройств нет. Чаще всего к системам относят такие комплексы деталей и механизмов, которые предназначены для постоянного обслуживания двигателя в работе. Если придерживаться этого определения, то дизель имеет следующие системы.
Система газораспределения служит для периодической смены заряда в цилиндре. Она включает в себя клапаны, приводы открытия клапанов, распределительный вал, привод распределительного вала, впускной и выпускной коллекторы и некоторые другие узлы. Сторона, на которой расположены распределительный вал и клапанные приводы, называется стороной распределения двигателя.
Топливная система обеспечивает хранение, очистку и подачу топлива в цилиндры в распыленном виде. В состав системы входят различные емкости, фильтры, насосы, подающие топливо в форсунки, и др.
Система смазки непрерывно подает к узлам трения предварительно очищенное и охлажденное масло. Для выполнения такой функции она имеет насосы, фильтры, холодильники, баки и ряд других элементов.
Система охлаждения служит для подачи, распределения и отвода охлаждающей двигатель воды и включает в себя насосы, баки, арматуру и т. п.
Кроме того, дизель имеет систему регулирования, автоматически поддерживающую заданную скорость вращения коленчатого,вала, систему контроля, сигнализации и защиты, позволяющую контролировать работу двигателя, автоматически подающую сигнал при нарушении нормальной работы и останавливающую его при появлении опасности аварии.
Устройства. Двигатель оборудуется также комплексами деталей и механизмов, используемыми периодически, в основном — для управления им. Такие комплексы обычно относят к устройствам.
Как видно из предыдущего, ДВС не может начать работу без затраты внешней энергии: чтобы самовоспламенилось топливо, надо предварительно сжать в цилиндре воздух, а это может быть обеспечено лишь при достаточной скорости движения поршня. Задачу первоначального раскручивания вала двигателя за счет внешней энергии выполняет пусковое устройство. У крупных судовых двигателей пуск производится сжатым воздухом, небольшие двигатели имеют электрические пусковые устройства. В первом случае цилиндры двигателя снабжаются специальными пусковыми клапанами, а двигатель в целом — распределительным органом. Во втором случае на двигателе устанавливается электростартер.
Для обеспечения хода судна вперед или назад главный судовой двигатель должен работать с разным — по потребности — направлением вращения вала. Изменение направления вращения (реверс) осуществляется реверсивным устройством, одним из самых сложных.
Пуск и реверс двигателя производятся сжатым воздухом, следовательно, необходимо устройство для приготовления и хранения сжатого воздуха. Оно же используется, для обеспечения сжатым воздухом аппаратов подачи звуковых сигналов теплоходом,, для санитарной системы судна и др.
При эксплуатации теплохода часто приходится воздействовать на те или иные системы и устройства двигателя в целях изменения режима его работы, в том числе для остановки, реверса, пуска. Эти операции выполняет устройство управления. Современные теплоходы имеют автоматизированные устройства управления, позволяющие изменять режим работы двигателя непосредственно из ходовой (штурвальной) рубки так, что целый ряд (программа) операций совершаются в результате одного движения руки человека.
Двигатели внутреннего сгорания других типов могут иметь отличные от названных системы и устройства. Так, например, у карбюраторных двигателей есть системы смесеобразования, зажигания.
Устройство топливной системы дизельного двигателя
Дизельные двигатели изначально имели ярко выраженное «тракторное происхождение», и до сих пор поэтому ассоциируются у многих с шумностью, «львиным рычанием», повышенными показателями вибрации и детонации. Но это явно устаревшее представление. Современные дизели, благодаря применению новых автоматических систем управления и подкорректированным принципам работы топливной системы, в значительной степени избавились от пресловутых дрожи и звука. Сохранив при этом свои лучшие качества – мощную тягу и экономичность. Как эволюционировала, вместе с дизельным мотором, его топливная система, и что она из себя представляет на данный момент, рассмотрим в этой статье.
О конструктивных особенностях дизелей, в сравнении с бензомоторами
И дизель, и бензиновый мотор являются двигателями внутреннего сгорания. В глобальном смысле, по своей конструкции дизель не отличается от бензомотора: и там, и здесь – цилиндры, поршни и шатуны в них. Однако в дизелях степень сжатия гораздо выше (19-24 единицы, а у бензинового – 9-11). Потому и все детали, и клапаны в значительной степени усилены (чтобы противостоять намного более высоким нагрузкам). Потому и вес, и габариты дизельного мотора гораздо более внушительны, чем бензинового.
Главное же различие состоит в способах формирования топливно/воздушной смеси, её воспламенения и сгорания. В бензиновых моторах смесь топлива с воздухом формируется во впускной системе, а воспламеняется она от искры свечи зажигания. В дизельных же моторах горючее и воздух подаются в рабочие полости цилиндров по отдельности. Сначала воздух. Он накаляется до семи-восьми сотен градусов и сжимается. Когда затем в камеру сгорания под большим давлением впрыскивается топливо, то оно самовоспламеняется, практически мгновенно.
Таким образом, искры никакой не требуется. А свечи накаливания, которые установлены в цилиндрической головке представляют собой нагревательные элементы, типа паяльника, и предназначены они для быстрого обогрева воздуха в камере сгорания, покуда мотор ещё не прогрелся. Это называется системой предпускового подогрева.
Когда включается зажигание, свечи накаливания за несколько мгновений разогреваются до 800-900 градусов, прогревая воздух и обеспечивая процесс самовоспламенения. Сигналы о работе данной системы подаёт водителю контрольная лампа. Электропитание снимается со свечей в автоматическом режиме, спустя 15-20 секунд после запуска непрогретого двигателя, когда его устойчивая и стабильная работа уже вполне обеспечена. Решающая же роль в обеспечении подобных показателей работы мотора принадлежит его топливной системе, об устройстве которой и пойдёт речь.
Принцип и общая схема работы топливной системы
Последовательность работы топливной системы дизельного двигателя следующая. Солярка закачивается из топливного бака при помощи топливоподкачивающего насоса (шестерёнчатого, либо помпового типа), а после фильтрации она подаётся топливным насосом высокого давления (ТНВД) на форсунки. Топливо после закачки из бака проходит сначала через фильтр грубой очистки, избавляясь от крупных включений. Далее, уже непосредственно перед топливным насосом высокого давления – сквозь фильтр тонкой очистки. В связке с ТНВД работают форсунки, через которые солярка в распылённом состоянии и впрыскивается в цилиндры.
Схему топливной системы дизельного двигателя двигателя можно не условно, а вполне чётко разделить на два отсека: высокого давления и низкого. На участке низкого давления осуществляется предварительная подготовка, фильтрация топливной смеси, перед его отправкой в отдел высокого давления. Отсек высокого давления, в свою очередь, дорабатывает смесь до конца и переводит её в рабочую камеру.
Основная функция топливной системы, описание её работы
Предназначение топливной системы дизельного двигателя состоит в том, чтобы подавать в цилиндры чётко отмеренный объём дизтоплива, в конкретный момент времени и под определённым давлением. Поэтому, из-за необходимости обеспечения постоянно высокого давления, а также за счёт высоких требований к точности работы, топливная система дизельного двигателя будет посложнее в конструкции, чем у бензинового, и достаточно дорого стоит.
Теперь попробуем представить себе бесперебойную работу топливной системы в поэтапном режиме, а для этого разберём по порядку отдельные её составные части. Итак, топливный бак служит для размещения солярки и обеспечения бесперебойной её подачи в систему. Эту функцию выполняют трубопроводы. Вначале топливоподкачивающий насос высасывает из бака горючее и через фильтры подаёт его в распределительную магистраль низкого давления. При этом в системе поддерживается стабильное давление в три атмосферы. Топливо дважды проходит фильтрацию, проходя через фильтры грубой и тонкой очистки.
В задачу топливных фильтров входит контроль за чистотой горючего и избавлением его от возможных посторонних примесей – от частичек грязи, воды, песчинок. Прошли те времена, когда дизели были весьма непритязательными к качеству топлива. Современные дизельные моторы требуют очень чистой солярки для сохранения достойных показателей своей работы. Чистота горючего сейчас – одно из основных и непременных условий эффективной работы двигателя. Топливо подаётся только в том случае, если в системе нет воздуха.
После фильтрации солярка попадает в магистраль высокого давления. Эта часть топливной системы обеспечивает подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определённые моменты. Топливный насос высокого давления, в соответствии с порядком работы цилиндров, по топливопроводам высокого давления подаёт солярку к форсункам.
Форсунки, размещённые в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют горючее в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачиваюший насос постоянно подаёт топливному насосу высокого давления топлива «с запасом», то есть несколько больше, чем нужно, то его избыток, а с ним – и попавший в систему воздух, по специальным дренажным трубопроводам, отводится обратно в бак.
Для обеспечения синхронного впрыска горючего устроена специальная топливная рамка, к которой и подсоединяются форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо, сразу же в момент его подачи.
ТНВД создаёт необходимый для впрыска показатель давления, и топливо распределяется по всем цилиндрам мотора. Количество впрыскиваемого топлива, а вместе с ним – и мощностной режим работы двигателя, варьируются нажатиями на педаль акселератора. В современных дизельных двигателях просто нажатием педали «газа» объём подаваемого топлива не увеличивается, а меняется лишь программа, по которой работают регуляторы.
Да, нажимая на педаль, водитель или механизатор уже не увеличивает этим непосредственную подачу топлива, как это было в карбюраторных движках прошлых лет. А только изменяет тем самым программы работы регуляторов, которые уже сами варьируют объём единовременной подачи горючего, по строго определённым зависимостям от числа оборотов, давления наддува, от положения рычага регулятора и т.п.
Главные составные части топливной системы дизельного двигателя
Итак, помимо топливного бака и магистральных топливопроводов, с которыми всё более или менее ясно, основными составными частями топливной системы дизельного мотора являются: топливоподкачивающий насос, фильтры грубой и тонкой очистки горючего, топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки.
Топливоподкачивающий насос
Устройство подкачивающего насоса дизельного топлива довольно несложное. Оно представляет собою две находящиеся в постоянном зацеплении шестерни. Когда происходит процесс вращения, зубья этих шестерней выполняют функцию лопастей, создавая и поддерживая ток горючего по направлению к ТНВД. Главным же действующим элементом подкачивающего насоса, который и непосредственно нагнетает топливо, является поршень. Как уже было отмечено, производительность топливоподкачивающего насоса устроена превышающей производительность насоса высокого давления, поэтому и оборудованы специальные топливопроводы для слива излишков обратно в топливный бак.
Топливный насос высокого давления
ТНВД предназначается для подачи топлива к форсункам под давлением, в соответствии со строго определенной программой, в зависимости от заданных режимов работы двигателя и от управляющих действий водителя. По своей сути, современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления работой двигателя и, в то же время, главного исполнительного механизма, реагирующего на команды шофера.
Благодаря внедрению в производство топливных насосов высокого давления с электронными системами управлением, а также 2-хступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания, получилось добиться достаточно устойчивой работы дизеля с неразделённой камерой сгорания на оборотах до 4500 в минуту, оптимизировать его экономичность, снизить показатели шума и вибрации.
Далее: по всей длине насоса, во внутренней его полости, расположен вращающийся вал, снабжённый специальными кулачками. Этот вал ТНВД получает энергию вращения от распределительного вала двигателя. Его кулачки при движении воздействуют на толкатели, которые, в свою очередь, и стимулируют нагнетающую работу поршня-плунжера. При своём продвижении вверх этот плунжер создаёт высокое давление топлива внутри цилиндра. Сила этого давления и выталкивает горючее, которое направляется по топливной магистрали к форсункам.
Для сравнения: на участке топливной системы низкого давления, где топливоподкачивающий насос гонит солярку через фильтры к ТНВД, давление составляет 3 атмосферы. А топливный насос высокого давления толкает горючее к форсункам с силой давления до 2000 атмосфер! Это нужно для того, чтобы обеспечить качественные впрыск и распыление топливной смеси в камеры сгорания цилиндров мотора.
Внутри корпуса, или гильзы, топливного насоса высокого давления расположен плунжер, иначе – специальный поршень, обладающий диаметром, значительно меньшим, чем его длина. Это называется плунжерной парой. Её детали притёрты друг к другу таким образом, что зазор не превышает 4-х мкм.
Поскольку работа дизеля в разных режимах и на разных оборотах требует, соответственно, и разного количества горючего, устройство плунжера было немного изменено: по его поверхности «пустили» специальную спиральную выточку, позволяющую менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.
Это сделано было для того, чтобы плунжер мог не только нагнетать топливо под давлением по направлению к форсункам, но и регулировать количество, объём этой подачи. Для этого служит подвижная часть плунжера, которая, в зависимости от изменения параметров, может открывать или закрывать канавки внутри него. Данная подвижная часть соединена с педалью «газа» в кабине механизатора.
В зависимости от того, каков угол поворота плунжера, устанавливается и соответствующая степень открытия каналов прохождения топлива, и его непосредственное количество, подаваемое на форсунки.
Форсунки
Другой важнейший элемент топливной системы дизельного двигателя – это форсунки, на каждом из его цилиндров. Они, совместно с ТНВД, обеспечивают подачу строго дозированного количества топлива в камеры сгорания. Регулировки давления открытия форсунки формируют рабочее давление в топливной системе, а типы распылителей определяют форму факела топлива, которая имеет важное значение для активизации процессов самовоспламенения и сгорания. В современных дизельных моторах обычно применяются форсунки двух типов: со шрифтовым, или с многодырчатым распределителем.
Форсункам на двигателе приходится работать в очень тяжёлых условиях: игла распылителя совершает возвратно/поступательные движения с частотою в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель всё время непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из специальных, высоко-жаропрочных сплавов, делается с особой точностью и является прецизионным элементом.
Распределитель форсунок выполняет функцию равномерного поступления топлива в камеры сгорания и наиболее эффективное его воспламенение. Чем более мелко распыляется топливная смесь, тем устойчивее, в целом, получается работа силового агрегата. Не менее важный фактор – это равномерность распыления горючего, во всех возможных направлениях. Современные форсунки производятся с многочисленными мельчайшими отверстиями, как раз для того, чтобы распыление топливной смеси происходило во всех направлениях, и в равномерном режиме.
Кроме того, работа форсунок поддерживает следующие процессы, с которыми напрямую связана эффективная работа двигателя:
- Обеспечение высокого давления и температуры в камерах сгорания;
- Смешивание солярки с воздухом в оптимальном объёме;
- Соответствие угла опережения впрыска частоте вращения коленчатого вала мотора.
Форсунки бывают с механическим, либо с электромагнитным управлением. В обычных форсунках открытие отверстия распылителя связано с тем давлением, которое имеется на тот момент в топливной магистрали. Отверстие форсунки перекрывается иглой, соединённой со специальным поршнем вверху форсунки. Пока давления нет, игла перекрывает выход топлива через отверстие распылителя. Когда происходит поступление топлива под давлением, поршень перемещается вверх и тянет за собою иглу. Отверстие раскрывается, и распыление начинается.
В современных дизельных двигателях используются форсунки с электромагнитной системой управления. Их работа регулируется уже не по механическому принципу, а с помощью электромагнитных импульсов, поступающих от блока управления. Каждая из форсунок снабжена электромагнитным клапаном, открывающим либо закрывающим распыление топлива.
На эти электромагнитные элементы форсунок поступают сигналы от электронного бока управления (ЭБУ), который, в соответствии с информацией от целого ряда датчиков, подаёт ту или иную команду на установку нужной степени распыления.
Несколько слов о системе «КоммонРэйл»
Говоря о топливной системе современных дизельных двигателей, нельзя не упомянуть такую её модификацию, как «Аккумуляторная топливная система CommonRail» («Общая рамка», или «Общая магистраль» в переводе с английского). Она проявляет очень хорошие показатели экономичности и эффективности, и вполне заслуженно завоёвывает всё большую популярность. В первую очередь – на дизельных двигателях коммерческого автотранспорта, разумеется.
В ней также используется ТНВД, подающий горючее в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Электронный блок управления регулирует производительность насоса, для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.
В «КоммонРэйл» управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают выверенные дозы дизельного топлива под высоким давлением в рабочие полости цилиндров.
Компьютерная система управления подачей горючего позволяет впрыскивать его в камеры сгорания цилиндров максимально точно дозированными дозами. Сначала впрыскивается микроскопическая, всего лишь в районе миллиграмма, порция, которая своим сгоранием накаляет температуру в камере, а за ней следует основной «заряд». Как результат – дизельные двигатели, оснащённые системой «КоммонРэйл», показывают лучшую экономичность (до 20 процентов). Доля новых дизельных двигателей, оснащённых системой «CommonRail», год от года неуклонно растёт.
Заключение
В целом, именно усовершенствованиям, которым подверглась топливная система дизельных двигателей в наше время, значительно укрепили позиции дизельных двигателей на рынке и в экономике. Дизели стали более экономичными и менее шумными, чем были прежде, а потому завоёвывают всё больше сегментов своего непосредственного применения на рынке.
устройство, принцип действия, достоинства и недостатки
Бензиновый двигатель – разновидность двигателей внутреннего сгорания, в которых в качестве топлива используется бензин. Воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляется при помощи электрической искры. Области применения бензиновых двигателей: транспортные средства, строительная, коммунальная и садовая техника, генераторы электрического тока.
Общее устройство и принцип действия бензинового двигателя
В устройство бензомотора входят:
- Блок цилиндров. Это самая массивная часть бензомотора. Выполняется из чугуна или более легкого сплава на основе алюминия. Снизу блок цилиндров закрыт блоком коренных крышек, а в его верхней части установлена головка блока цилиндров. По количеству цилиндров блоки могут быть одно- или многоцилиндровыми.
- Поршни. В цилиндрах движутся поршни, получающие энергию, которая выделяется при сгорании топливно-воздушной смеси в специальной камере. Поршни движутся по цилиндрам с большой скоростью, поэтому при изготовлении этих деталей требуется высокая точность и их взаимная подгонка по размерам.
- Коленвал. Поршень присоединен к шатуну, который крепится к коленвалу. Оба соединения являются скользящими, что позволяет этим деталям двигаться друг относительно друга. Поршни посредством шатунов приводят в движение коленвал.
- Маховик. Жестко закреплен на валу. С его помощью осуществляется первичный запуск двигателя, при котором зубья стартера и зубья маховика взаимозацепляются, благодаря чему начинается вращение вала.
- Дроссельная заслонка. Регулирует количество топливно-воздушной смеси, которая подается в камеру сгорания.
По способу осуществления рабочего цикла различают двухтактные и четырехтактные моторы:
- Двухтактные. Их используют в случаях, когда на первом месте стоит не высокая мощность и эффективность, а небольшой размер двигателя. Двухтактные бензомоторы устанавливают на мотоциклах, небольших автомобилях, малогабаритной садовой и строительной технике.
- Четырехтактные. Это наиболее распространенный тип бензодвигателей, используемый для установки в большинстве транспортных средств.
Карбюраторные и инжекторные бензиновые двигатели – основные характеристики
Традиционный вариант – приготовление топливно-воздушной смеси в карбюраторе, в котором бензин смешивается с воздушным потоком за счет искусственной конвекции. В инжекторных агрегатах топливо впрыскивают через форсунки в поток воздуха.
Инжекторный способ, осуществляемый в комплексе с бортовым компьютером, обеспечивает высокую точность дозирования бензина. Применение новой технологии позволило создать легкий и компактный двухтактный двигатель, аналогичный по экономичности четырехтактному карбюраторному мотору. Инжекторные бензиновые моторы соответствуют новым требованиям экологических стандартов к чистоте выхлопных газов.
Преимущества и недостатки универсальных бензиновых двигателей
Основные плюсы бензомотора, по сравнению с дизелем:
- удобство эксплуатации, отсутствие необходимости в использовании сезонного топлива;
- более низкий уровень шума;
- более высокий экологический стандарт;
- возможность достичь большей мощности при меньшем объеме двигателя.
Бензиновые моторы проигрывают дизельным агрегатам по нескольким характеристикам, среди которых:
- меньший крутящий момент;
- более высокое потребление топлива;
- более высокая пожароопасность из-за легкого возгорания бензина.
Дизель тепловоза
Тепловозный дизель 10ДН20, 7/25,4: 1 — турбокомпрессор; 2 — блок дизеля; 3 — верхний коленчатый вал; 4 — вертикальная передача; 5 — воздуходувка; 6 — тяговый генератор; 7 — нижний коленчатый вал; 8 — поршень; 9 — антивибратор.
Дизель тепловоза — двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, установленный на тепловозе. Предназначен для преобразования теплоты сгорания топлива в механическая работу, передаваемую на колёсные пары экипажной части обычно с помощью электрической передачи тепловоза, реже — гидравлической передачи тепловоза. Двигатель назван по имени немецкого инженера Р. Дизеля (R. Diesel), построившего в 1897 первый двигатель с воспламенением впрыснутого в цилиндр тяжёлого топлива от сжатия воздуха. Первый в России дизель выпущен заводом «Русский дизель» в 1899. Выпуск дизелей тепловоза для отечеств, локомотивов начат в 1932 на Коломенском машиностроительном заводе, а с 1946 — на Харьковском заводе транспортного машиностроения, где созданы отечеств, дизели 6ЧН31.8/33 мощностью 882 кВт с газотурбинным наддувом и охлаждением воздуха после компрессора (по стандарту первая цифра в марке дизеля обозначает число цилиндров; буквы
Ч или Д — число тактов: четыре или два; буква Н — наддув; последующие два числа, разделённых косой чертой,— диаметр цилиндра и ход поршня в см). Дизели, выпускаемые производств, объединением «Пенздизельмаш», используются на современные маневровых тепловозах ТЭМ2.
В 50-е гт. начато производство дизелей 10Д20,7/25,4 мощностью 1470 кВт, форсированных затем до мощности 2210 кВт путём турбонаддува с охлаждением воздуха после компрессора. Эти дизели являются основными для магистральных тепловозов (см. рис.). Дизели тепловозов выпускаются также на Коломенском тепловозостроительном заводе (семейства ЧН26/26 и ДН23/30). Крупным производителем дизелей в Зап. Европе являлась Чехословакия (ЧН31/36). Среди др. зарубежных стран наибольшее развитие тепловозное дизелестроение получило в США на фирме «Дженерал Моторе» (General Motors) — ДН23/25,4. Выпускаются дизели тепловозов также во Франции фирмой «Пильстик» (Pielstick) — ЧН28/29, в Германии фирмой «МТУ» (MTU) — ЧН23/23.
Дизели классифицируются по числу ходов поршня (тактов), необходимому для осуществления рабочего цикла, на 1 и 2-тактные, по конструктивному исполнению — на однорядные вертикальные с расположением цилиндров в один ряд, двухрядные с расположением рядов под определенные углом (V-образные), с поршнями, движущимися в противоположные стороны, и двумя коленчатыми валами.
Общее направление развития современные дизели тепловозов— повышение удельной (на 1 л рабочего объёма цилиндра) мощности, топливной экономичности и надёжности. Удельная мощность характеризуется ср. эффективным давлением: у 4-тактных дизелей — до 2 МПа, у 2-тактных — до
(обычно 0,6—0,9) МПа. Эти показатели достигаются благодаря применению газотурбинного наддува и охлаждения воздуха после компрессора. На дизели тепловозов с высоким ср. эффективным давлением кроме турбокомпрессора, осуществляющего газотурбинный наддув, для утилизации энергии отработавших газов используют силовые газовые турбины, мощность которых через редуктор передаётся на коленчатый вал двигателя. Давление наддува достигает 0,3 МПа, температурa наддувочного воздуха превышает температуру атм. воздуха до 30 °С. Воздушно-топливное отношение (коэф. избытка воздуха) равно 1,9—2,1. Уд. эффективный расход топлива достигает 200 г/(кВт-ч). Эффективный кпд современные дизели тепловозов при номинальной мощности составляет 0,4—0,43. Расход топлива на холостом ходу равен 2—3% от расхода при номинальной мощности. Дизели тепловозов с наддувом имеют значит, резервы повышения топливной экономичности. С использованием принципов адиабатности и утилизации энергии отработавших газов в силовых турбинах эффективный кпд дизеля может быть увеличен до 0,55. Дизели тепловозов сравнительно просто могут быть приспособлены для использования природного и нефтяного газа, спиртов, искусственного жидкого топлива, водорода и пр. Современные дизели тепловозов в основные имеют среднюю быстроходность, характеризующуюся ср. скоростью поршня — до 100 м/с, частотой вращения коленчатого вала — до 1000 об/мин. Число цилиндров не превышает 20. У среднеоборотных дизелей диаметр цилиндра равен 200— 330 мм, а у высокооборотных — 185— 230 мм. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра 1—1,3. Моторесурс дизеля тепловоза до переборки (наработка до предельного состояния поршневой группы) составляет 120 тыс. км, а до капитального ремонта (наработка до предельного состояния коленчатого вала и подшипников) — 700 тыс. км.
Эксплуатация дизелей тепловозов характеризуется значит, продолжительностью режимов холостого хода, малых нагрузок и переходных процессов. Поэтому реальная оценка эксплуатационных топливной экономичности дизелей тепловозов должна производиться с учётом статистических законов распределения нагрузки по времени. С целью снижения эксплуатационных расхода топлива желательно сохранение минимум уд. эффективного расхода топлива в возможно большем диапазоне мощностей.
устройство и принцип действия » SpecAvto — Спецавто — Бетононасосы
Для погружения деревянных или железобетонных свай в целях возведения свайного фундамента используется специальное устройство, называемое дизельным молотом (или дизель-молотом). Это устройство применяется для возведения свай ударным способом. Оно получило такое название за схожесть с принципом работы дизельного двигателя. Рассмотрим его основные элементы и принцип действия.
Элементы, из которых состоит дизель-молот
Дизель молот включает в себя три основных элемента: шабот, цилиндр и ударную часть. Шабот является чугунным основанием, которое располагается внизу и осуществляет передачу энергии удара на сваю. Цилиндр представляет собой трубу, являющуюся основным элементом верхней части всего устройства. По этой трубе движется ударная часть, представляющая собой поршень, который выполнен из цельнометаллического листа и свободно передвигается вверх и вниз по цилиндру. Этот поршень играет роль бойка. Нижний торец поршня и верхний торец шабота за счет оснащения сферическими углублениями, соприкасаясь, образуют своеобразную камеру сгорания. Масса ударной части дизельного молота определяет его мощность.
Принцип действия
Дизель-молот действует по следующему принципу. Его ударная часть начинает движение вниз и в какой-то момент времени встречается с шаботом. Как было описано выше, нижний торец поршня и верхний торец шабота образуют камеру сгорания. В ней образуется очень высокое давление. По этой причине сближение шабота и ударной части приводит к воспламенению топлива, которое подается методом впрыска на шабот. То есть происходит возгорание дизельного топлива в камере сгорания, при этом создается взрывная энергия импульсного типа. Она выбрасывается, ударяя в шабот, который присоединен к свае. Также на сваю дополнительно воздействует и ударная часть. Ее масса может быть значительно выше веса сваи. По окончани удара остается энергия, которой бывает достаточно для отбрасывания ударной части наверх дизель-молота. Отсюда начинается новый такт работы молота. Все происходит до тех пор, пока сваи не будут забиты на нужную глубину грунта.
Дизель-генератор 6 ЧН 25/34 от компании Штуцер
Основные параметры и характеристики:Обозначение дизеля: 6ЧН 25/34-3
Мощность: 320 кВт
Мощность перегрузки (не более 1 часа): 352 кВт
Кол-во цилиндров: 6
Диаметр цилиндра / ход поршня: 250 / 340 мм
Рабочий объем цилиндров: 100,08 л
Степень сжатия: 12,5
Среднее эффективное давление: 8,47 кг/см2
Максимальное давление сгорания: 75 кг/см2
Частота вращения: 500 об/мин
Средняя скорость поршня: 5,67 м/с
Род тока — переменный трехфазный:
— частота: 50 Гц
— напряжение: 400 В
— ток статора на номинальной мощности при cos =0,8: 578 A
Удельный расход топлива: 228 г/кВт ч
Удельный расход масла на угар: 1,45 г/кВт ч
Срок службы масла: 3000 ч
Объем масла в системе смазки: 340 л
Объем воды в системе охлаждения: 250 л
Ресурсы:
— непрерывной работы: 1000-1200 ч
— до переборки: 10000-18000 ч
— до капитального ремонта: 60000-70000 ч
Габариты:
— длина: 5495 мм
— ширина: 1750 мм
— высота: 2925 мм
Масса сухая: 16600 кг
Автоматизация: 1-я или 2-я степень по ГОСТ 14228-80
Дизель-генераторы, автоматизированные по 1-й степени ГОСТ 14228-80, обеспечивают выполнение следующих операций:
автоматическое регулирование частоты вращения,
автоматическое регулирование температуры в системах охлаждения и смазки,
автоматическое регулирование напряжения генератора,
автоматическая аварийная сигнализация и защита по давлению масла и воды, температуре масла и воды,
местное и дистанционное (со шкафов управления) управление предпусковой прокачкой масла, пуском, остано-вом и частотой вращения,
предупредительная сигнализация о перегрузке дизель-генератора.
Общее устройство:
Дизель-генераторы состоят из дизеля и генератора, смонтированных на общей раме, и вспомогательного оборудования, устанавливаемого в машинном помещении.
Соединение коленчатого вала дизеля с ротором генератора эластичное колодочной резиновой муфтой, а в ДГРА 800/750 жесткое фланцевое.
По исполнению дизель-генераторы правой модели (газо-выпускной коллектор находится справа, а сторона управления слева, если смотреть со стороны генератора).
Дизели четырехтактные, шестицилиндровые, с вертикальным однорядным расположением цилиндров, с непо-средственным впрыском топлива, с газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха.
Остов дизелей состоит из блок-картера и фундаментной рамы, скрепленных анкерными связями, образующих жесткую конструкцию, на которой смонтированы все остальные детали и узлы. В ДГРА 800/750 блок-картер с подвесным коленвалом установлен на подмоторной раме.
На переднем торце дизеля размещены: турбокомпрессор, охладитель наддувочного воздуха, фильтр топлива, насосы воды, масла, топливоподкачивающий и маслопрокачивающий насосы.
Со стороны заднего торца размещены: щит приборов, главный пусковой клапан, распределитель воздуха, меха-низм безопасности, регулятор скорости, привод распредвала.
На верхней части дизеля размещены крышки рабочих цилиндров, к которым крепятся: впускной коллектор, выпу-скной коллектор и коллектор отвода воды из крышек цилиндров.
На стороне управления дизелем размещены: распределительный вал, топливные насосы и их приводы, привод впускных и выпускных клапанов, механизм регулирования подачи топлива, тяга с защелками механизма безопасно-сти и фильтр тонкой очистки масла.
На противоположной управлению стороне дизеля расположены: коллектор подачи охлаждающей воды к втулкам рабочих цилиндров, предохранительные противовзрывные клапаны, охладители масла и воды с регуляторами тем-пературы прямого действия.
9.Система питания дизельного двигателя. Назначение, устройство и работа системы питания дизеля. Общее устройство и работа системы питания дизеля.
Система питания дизельного двигателя должна создавать высокое давление впрыска топлива в камеру сгорания цилиндра; дозировать порции топлива в соответствии с нагрузкой двигателя; производить впрыск топлива в строго определенный момент, в течение заданного промежутка времени и с определенной интенсивностью; хорошо распылять и равномерно аспределять топливо по объему камеры сгорания; надежно фильтровать топливо перед его поступлением в насосы и форсунки.
Дизельное топливо представляет собой смесь керосиновых, газойлевых и соляровых фракций после отгона из нефти бензина. К основным свойствам дизельного топлива относятся: воспламеняемость, оцениваемая октановым числом; вязкость; чистота и температура застывания, по которым различают дизельное топливо по сортам: ДЛ — летнее ДЗ — зимнее, ДА — арктическое.
Система питания дизельного двигателя состоит из:
топливного бака;
фильтров грубой и тонкой очистки воздуха;
топливоподкачивающего насоса;
топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения впрыска топлива;
форсунок;
трубопроводов высокого и низкого давления;
воздушного фильтра;
выпускного газопровода;
глушителя шума отработавших газов.
Схема питания дизельного двигателя
10. Смесеобразование в дизелях.
Процесс смесеобразования происходит в течение короткого промежутка времени внутри цилиндра, когда поршень находится вблизи ВМТ. К началу подачи топлива — в конце такта сжатия давление в цилиндре составляет примерно 3,5—4,5 МПа, а температура — 800—900 К.
Смесеобразование представляет собой процесс испарения мелко распыленного топлива и перемешивание его паров с воздухом. Каждая частица топлива должна войти в соприкосновение с воздухом как можно скорее, чтобы выделение теплоты произошло в начале хода расширения. Для улучшения смесеобразования и повышения однородности смеси коэффициент избытка воздуха составляет от 1,4 до 1,7. Равномерное распределение топлива по объему камеры сгорания осуществляется за счет кинематических энергий распыленного топлива и движущегося воздуха, определяемых формой камеры сгорания и скоростью движения поршня.
В современных дизелях находит применение объемное, объемно-пленочное, пленочное, вихрекамерное и предкамерное смесеобразование. Способ смесеобразования обусловлен формой камеры сгорания, которая в сочетании с топливоподающей аппаратурой определяет условия процессов смесеобразования и сгорания. Двигатель с непосредственным впрыском топлива обеспечивает наиболее экономичный рабочий цикл и хорошие пусковые свойства двигателя.
11. Воздухоочистители.
Виды воздушных фильтров для автомобилей
Первый из них – сухой инерционный фильтр. В основе процесса очистки воздуха в нем лежит центробежная сила. В этом фильтре воздух движется по спирали, а частицы пыли по инерции откидываются к стенкам фильтрующего элемента. Затем скопившаяся пыль собирается в специальную емкость или же высасывается с последующим выбросом наружу. Этот тип фильтров обычно используется на транспортных средствах, работающих при большой степени запыленности – грузовых автомобилях и сельскохозяйственной технике. Он позволяет уловить около 70% крупнозернистой пыли.
Следующий вид инерционно-масляный фильтр. Он состоит из большого цилиндрического корпуса с налитым на дне маслом, над которым располагается фильтрующий элемент. Последний изготавливается из металлической либо капроновой сетки. Такой фильтр дважды очищает воздух. Последний поступает через горловину или щели сверху корпуса, затем резко меняет свое направление над маслом. При этом по инерции частицы пыли оседают в масло. Для второй очистки воздух пропускается через сетку, промоченную маслом, чтобы отфильтровать более мелкую пыль. Большим «минусом» этого вида фильтров является пропускание большой части пыли (1-2%), особенно в условиях неполных нагрузок (10%). Кроме того, при работе в загрязненных условиях его необходимо часто промывать. Потому в наше время этот вид фильтров можно найти разве что, на старых «Волгах», «Запорожцах» и грузовых машинах советского производства. В остальных же моделях они уступили место более современным воздушным фильтрам – бумажным.
Применение бумажного фильтра снижает степень износа деталей силового агрегата на 15-20 %. Отметим, что в запыленных условиях эта цифра достигает 200%.
Основой бумажного фильтра является фильтровальная шторка из специальной пористой бумаги. Она может «ловить» частицы пыли не только поверхностью, но и по всему объёму. Кроме того, волокна бумаги, переплетаясь между собой, способны задерживать пыль диаметром до 1 микрона. С целью защиты фильтрующего элемента от размокания при высокой влажности или попадании воды, бумага пропитывается специальной смолой. Бумага в корпусе фильтра сложена «в гармошку». Это дает возможность увеличить площадь фильтрования. Для герметизации места соединения бумаги и корпуса уплотняются пластизолем.
В зависимости от формы, бумажные фильтры бывают цилиндрические, бескаркасные, панельные. В цилиндрических фильтрах иногда установлен предочиститель, изготовленный из специального поролона или синтетического вещества. Он размещается вокруг фильтровальной шторки. Предочиститель продлевает «жизнь» фильтрующего элемента за счет задержки крупнозернистой пыли и масляных испарений.
И последний вид автомобильных фильтров для очистки воздуха – фильтры с пониженным сопротивлением. Эти детали имеют минимальное сопротивление всасываемому воздуху (на 50-60 % меньше, чем у бумажных изделий). Они могут изготавливаться в специальном корпусе или служить сменным элементом для штатного фильтра. Производятся эти фильтры из хлопчатобумажной ткани либо поролона. Перед применением фильтрующий материал подлежит пропитке специальным маслом. В отличие от бумажных, фильтры с пониженным сопротивлением используются многократно. Но это возможно только в случае регулярной промывки специальным шампунем и пропитки специальным маслом.
Компоненты дизельного двигателяи их функциональное применение
Введение
Как правило, двигатели преобразуют тепловую энергию в механическую, направляя газ на поршень и коленчатый вал в сборе. Количество энергии зависит от частоты вращения коленчатых валов согласно техническим условиям. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) более эффективен, чем паровой двигатель, потому что ДВС легко запускать и отключать. ДВС широко используется в сфере транспорта.Важные компоненты двигателей внутреннего сгорания: 1) Топливные системы2) Системы смазки
3) Системы впуска воздуха
4) Выхлопные системы
5) Системы охлаждения
6) Электрические системы
Топливная система
В двигателе топливо попадает в отверстие цилиндра по следующему пути:
Топливный бак → Водоотделитель → Подающий насос → Фильтр → ТНВД → Форсунка → Цилиндр
· Топливный бак предназначен для хранения топлива.Обычно он изготавливается из листового металла. В большинстве топливных баков есть указатель уровня топлива для проверки уровня топлива и сливная пробка для слива топлива.
· Водоотделитель используется для отделения грязи и воды от топлива.
· Подающий насос используется для подачи топлива к фильтру и ТНВД.
· Топливная система должна создавать давление топлива, чтобы открыть форсунку. Давление, необходимое для впрыска топлива в камеру сгорания для компенсации давления сжатия, обычно составляет от 350 до 450 фунтов на квадратный дюйм.Эту работу в основном выполняет ТНВД.
· Форсунка впрыскивает топливо в камеру сгорания. Сопло форсунки распыляет топливо, которое представляет собой дробление топлива на мелкие частицы. Топливо необходимо распылить, когда оно попадает в камеру сгорания. Распыление происходит при давлении от 1500 до 4000 фунтов на квадратный дюйм.
Система смазки
Различные цели смазки включают:
1) Уменьшает износ и предотвращает заедание трущихся поверхностей
2) Уменьшает мощность, необходимую для преодоления сопротивления трения
3) Отводит тепло от поршня и др. детали
4) Разделяет поршневые кольца и цилиндры
5) Удаляет инородные материалы из двигателя
В этой системе детали двигателя смазываются под давлением.Масло хранится в масляном поддоне, откуда масляный насос пропускает масло через сетчатый фильтр и доставляет его через фильтр в главный канал. Из главной галереи масло поступает к коренным подшипникам. После смазки коренных подшипников часть масла возвращается в поддон, часть разбрызгивается на стенки цилиндра, а оставшееся масло проходит через отверстие к шатунной шейке. От шатунной шейки масло поступает к поршневому пальцу через отверстие в перемычке шатуна, где оно смазывает поршневые кольца.Для смазки распределительного вала и зубчатых колес масло подается через отдельный маслопровод из масляного канала. Смазка толкателей клапанов осуществляется путем соединения основного масляного канала с направляющими поверхностями толкателей через просверленные отверстия. Наш обзорный курс по механическому экзамену FE подробно объясняет фундаментальные концепции и функциональные применения деталей машиностроительного оборудования.Маслоохладитель
Маслоохладитель используется для охлаждения смазочного масла. Более высокие температуры уменьшают вязкость масла, что вызывает образование вредной масляной пленки между движущимися частями.Для устранения этого используется маслоохладитель двигателя.
Система впуска
Воздух поступает в отверстие цилиндра по следующему пути:
Воздухоочиститель → Турбонагнетатель → Впускной коллектор → Впускной канал → Впускной клапан → Отверстие цилиндра
· Воздухоочиститель представляет собой фильтр, который предотвращает попадание пыли в отверстие цилиндра. Фильтры обычно имеют поры на поверхности, размер которых измеряется микронами. Самое низкое значение в микронах обычно обеспечивает лучшую фильтрацию.Набор фильтров содержит наружные и предохранительные фильтры в тяжелых дизельных двигателях для лучшей фильтрации.
· Зарядное устройство для клубней — очень важная часть двигателя, которая сжимает воздух из воздушного фильтра. Турбонагнетатели имеют две крыльчатки, закрепленные на одном валу. Эти рабочие колеса приводятся в движение отработанным воздухом. Обычно воздух, всасываемый воздушным фильтром, сжимается перед попаданием в канал цилиндра, что обеспечивает высокую эффективность. Вал будет вращаться со скоростью примерно 100 000 об / мин, что продлит срок службы двигателя.
· Впускной коллектор — это труба, по которой воздух от турбонагнетателя поступает к впускному отверстию.
· Впускной клапан — это клапан, который пропускает воздух в отверстие цилиндра. Открытие и закрытие клапана контролируется распределительным валом.
Выхлопная система
Выхлопные газы проходят по следующему пути в двигателе:
Отверстие цилиндра → Выпускной клапан → Выпускной канал → Выпускной коллектор → Турбокомпрессор → Глушитель
· Для снижения шума двигателя выхлоп пропускается через глушитель.Выхлопные газы имеют более высокое давление, чем атмосферное; если бы эти газы выбрасывались прямо в атмосферу, раздался бы громкий неприятный шум, похожий на звук выстрела из ружья. Глушитель используется для охлаждения выхлопных газов.
Система охлаждения
Охлаждение двигателя преследует множество целей, в том числе:
1) Поддержание оптимальной температуры для эффективной работы в любых условиях.
2) Чтобы избежать перегрева и защитить компоненты двигателя, включая цилиндры, головку цилиндров, поршни и клапаны.
3) Для сохранения смазывающих свойств масла.
Есть два типа охлаждения:
1) Воздушное охлаждение
2) Водяное охлаждение
Каждый цилиндр в двигателе окружен водяными рубашками. Вода в рубашках поглощает тепло цилиндров. Нагретая вода, проходящая через радиатор, помогает охлаждать воду.
Существует три типа методов водяного охлаждения:
1) Прямой или непрямой метод
2) Термосифонный метод
3) Метод принудительной циркуляции
Инженерам-механикам, готовящимся к экзамену FE, настоятельно рекомендуется изучить нагрев и системы охлаждения перед сдачей экзамена по механике FE.
Электрическая система
Электрическая система двигателя состоит из следующих частей:
1) Стартер
2) Генератор
3) Аккумулятор
· Стартер используется для вращения маховика. Стартер получает питание от аккумулятора. Шестерня стартера входит в зацепление с зубьями кольца маховика и вращается, а затем вращает коленчатый вал. Это вращение коленчатого вала приводит к перемещению поршней в цилиндрах.Поршень всасывает воздух и топливо в камеру сгорания, что приводит к запуску двигателя. После достижения определенных оборотов стартер снимает шестерню с маховика.
· Генератор закреплен на двигателе и имеет шкив. Ремень используется для привода вала генератора. Основная задача генератора — заряжать аккумуляторные батареи.
· Обычно используются две батареи, каждая на 12 Вольт.
Дизельные двигатели
Дизельные двигателиХанну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Дизельный двигатель, изобретенный в конце 19 -го годов доктором Рудольфом Дизелем, является наиболее энергоэффективной силовой установкой среди всех типов двигателей внутреннего сгорания, известных сегодня.Такой высокий КПД обеспечивает хорошую экономию топлива и низкие выбросы парниковых газов. Другие характеристики дизельного топлива, которые не были сопоставлены с конкурирующими машинами для преобразования энергии, включают долговечность, надежность и безопасность топлива. К недостаткам дизелей можно отнести шум, низкую удельную мощность, выбросы NOx и PM и высокую стоимость.
Что такое дизельный двигатель?
В большинстве современных дизельных двигателей используется обычное расположение цилиндров и поршней, приводимое в действие кривошипно-шатунным механизмом, общим для других двигателей внутреннего сгорания, таких как бензиновый двигатель.Учитывая этот базовый механизм, разница между базовой конструкцией дизельного и бензинового двигателей очень незначительна.
Концептуально дизельные двигатели работают, сжимая воздух до высокого давления / температуры, а затем впрыскивая небольшое количество топлива в этот горячий сжатый воздух. Высокая температура вызывает испарение небольшого количества сильно распыленного впрыскиваемого топлива. Смешиваясь с горячим окружающим воздухом в камере сгорания, испарившееся топливо достигает температуры самовоспламенения и сгорает, высвобождая энергию, которая хранится в этом топливе [391] .
Определение дизельного двигателя менялось с годами. Например, в начале 20-го, -го, -го века, было проведено различие между «истинным дизельным двигателем» и двигателем, который разделял некоторые аспекты дизельного цикла, но не охватывал все аспекты, которые считались частью дизельного цикла, как тогда предполагалось. . Одно раннее определение «настоящего дизельного двигателя» — это двигатель, имеющий следующие характеристики [2959] :
- Сжатие, достаточное для получения температуры, необходимой для самовозгорания топлива.
- Впрыск топлива струей сжатого воздуха.
- Максимальное давление цикла (достигаемое при сгорании), не намного превышающее давление сжатия, т. Е. Отсутствие выраженного взрывного действия.
В то время как первый пункт из вышеперечисленных характеристик соответствует современному дизельному двигателю, последние два нет. В течение 1920-х и 1930-х годов две другие характеристики утратили свое значение.
Твердотопливный впрыск начал появляться примерно в 1910 году, но только в конце 1920-х годов он начал быстро получать признание.Интересно отметить, что сам Дизель выбрал нагнетание воздушной струи скорее по необходимости, чем по собственному выбору. Дизель предполагал топливную систему с твердым впрыском, а не систему воздушной струи.
Дизель довольно строго придерживался принципа сгорания при постоянном давлении, пункт 3. Это, однако, было возможно только в больших относительно тихоходных дизельных двигателях, которые были распространены до 1920-х годов. В меньших по размеру высокоскоростных двигателях, появившихся в 1920-х годах, практические соображения означали, что сгорание было ближе к процессу постоянного объема, как в цикле Отто, а не к постоянному давлению, как в цикле дизеля.
Краткий обзор ранней истории дизельного двигателя обсуждается в другом месте.
###
Дизельные двигателиДизельные двигатели
ФАС | Военные | DOD 101 | Системы | Корабли | Двигательная установка ||||
Индекс | Поиск | Присоединяйтесь к ФАС
Дизельный двигатель стал неотъемлемой частью силовых установок ВМФ. Он включает сгорание подходящего топлива внутри цилиндра, содержащего поршень, движение которого является результатом преобразования тепловой энергии в механическую работу.Сегодня дизельные двигатели широко используются на флоте в качестве силовых установок для небольших лодок, кораблей и наземных транспортных средств. Они также используются в качестве первичных двигателей во вспомогательном оборудовании, таком как аварийные дизельные генераторы, насосы и компрессоры. Более ста лет назад в письме к своему бывшему наставнику Карлу фон Линде Рудольф Дизель написал: «У меня несколько захватывающих новостей; я нашел двигатель, который, по моим подсчетам, потребляет лишь примерно одну десятую часть угля, необходимого для наши современные паровые машины.«С большим убеждением Рудольф Дизель разработал первый четырехтактный дизельный двигатель на основе своих первоначальных математических расчетов. Его высокая эффективность затмила все, что было до него. С такой же уверенностью мы оптимизировали его изобретение, применив прямой впрыск и турбонаддув. Цели, возможно, несколько изменились, но убежденность, с которой Рудольф Дизель работал над своим двигателем, теперь является основным средством движения корабля и выработки электроэнергии. Самый первый в мире дизельный двигатель был разработан в Аугсбурге, Германия, между 1893 и 1897 годами в сотрудничестве с его известным изобретателем.Следующие вехи сыграли важную новаторскую роль в разработке современного дизельного двигателя: Между 1901 и 1934 годами был разработан первый четырехтактный поршневой двигатель ствольного типа, в Киеве была создана большая дизельная электростанция, на теплоход «Селандия» был установлен первый судовой дизельный двигатель и разработан первый четырехтактный дизельный двигатель с турбонаддувом. В 1935 году был изготовлен первый четырехтактный дизель, работающий на мазуте. В 1952 году был представлен двухтактный дизель, а в 1987 году MAN B&W поставил самый большой дизельный двигатель своего времени — двигатель мощностью 130 000 л.с. для Queen Elizabeth 2.
Двумя наиболее распространенными двигателями для малых лодок, используемыми сегодня в ВМФ, являются дизельный двигатель General Motors Detroit Diesel 6-71 и Westerbeke Model 4-107. Причина их популярности в том, что они надежны и их легко достать.
Средние боевые корабли и многие вспомогательные суда приводятся в движение крупными (~ 50 000 л.с.) дизельными двигателями с одним агрегатом или, для большей экономичности и эксплуатационной гибкости, комбинациями двигателей несколько меньшего размера. Дизельные двигатели имеют относительно высокий КПД при частичной нагрузке и гораздо более высокий КПД при очень низкой частичной нагрузке, чем паровые турбины.Они также обладают большей эффективностью на высоких скоростях, чем любые другие растения, работающие на ископаемом топливе. Таким образом, они требуют наименьшего веса топлива для заданной продолжительности полета. Другие преимущества включают низкую начальную стоимость и относительно низкую частоту вращения, что приводит к уменьшению размеров редукторов. Кроме того, дизельные двигатели можно быстро выводить из эксплуатации при низких температурах. Они надежны, просты в эксплуатации и обслуживании и имеют долгую историю активного развития для использования на море.Крупные дизельные установки адаптированы для использования на флоте на классах LSD-41 (остров Уидби) (два среднеоборотных дизеля приводят в движение каждый из двух валов).В целом, однако, использование дизелей на боевых машинах среднего и большего размера требует объединения нескольких меньших агрегатов для привода общего вала. Это требование приводит к серьезным проблемам с пространством и расположением. Среди других недостатков — необходимость периодического капитального ремонта двигателя и постепенного технического обслуживания. Это приводит к частым периодам простоя, которые из-за количества аналогичных единиц могут не увеличивать количество необходимого времени на техническое обслуживание в порту, но действительно уменьшают количество времени, в течение которого корабль имеет полную мощность, доступную в море.Наконец, судовое дизельное топливо имеет высокий уровень расхода смазочного масла, который может приближаться к 5% от расхода топлива; поэтому необходимо перевозить большое количество смазочного масла.
Движущиеся части дизельного двигателя обеспечивают управление элементами, необходимыми для сгорания, и преобразование сгорания в механическую энергию вала. Основными движущимися компонентами являются коленчатый вал, поршневой узел, шатун, распределительный вал, клапаны, рабочий механизм, маховик, гаситель колебаний и различные шестерни.Для запуска дизельного двигателя он должен вращаться достаточно быстро, чтобы получить достаточно тепла для воспламенения топливно-воздушной смеси. Сгорание заставляет поршень опускаться или выдвигаться (рабочий ход) из-за быстрого расширения газов. Некоторые факторы, влияющие на запуск двигателя, включают: температуру окружающей среды, сжатие в цилиндрах из-за чрезмерного износа (низкий) или недавно отремонтированного двигателя (высокий), нагрузка на двигатель (присоединенный генератор) и надлежащая предварительная смазка подшипников двигателя перед к запуску.
Существует две крайности философии технического обслуживания и капитального ремонта дизельного двигателя: дайте двигателю поработать до тех пор, пока он не сломается, а затем отремонтируйте его (обычно в самый неподходящий момент) или постоянно разбирайте его для проверки и замены изношенных деталей. Ни одна из этих философий не является рентабельной и не увеличивает эксплуатационную готовность двигателя. Мониторинг рабочих параметров дизельного двигателя путем построения графиков и анализа их значений — проверенный способ раскрыть механическое состояние дизельного двигателя. По мере износа компонентов двигателя рабочие параметры постепенно меняются.Анализ тенденций в дизельном двигателе — это сбор и анализ рабочих параметров дизельного двигателя с целью прогнозирования необходимости корректирующего обслуживания / капитального ремонта. Эти данные могут быть проанализированы для определения состояния внутренних компонентов двигателя и критических вспомогательных систем. Анализ тенденций и техническое обслуживание на основе состояния — это логические методы определения потребности в основных мероприятиях по техническому обслуживанию двигателя, которые используются в приложениях ВМФ с конца 1960-х годов.Источники и методы
ФАС | Военные | DOD 101 | Системы | Корабли | Двигательная установка ||||
Индекс | Поиск | Присоединяйтесь к ФАС
http: // www.fas.org/man/dod-101/sys/ship/eng/diesel.htm
Поддерживается Робертом Шерманом
Первоначально создано Джоном Пайком
Обновлено 27 февраля 1999 г. 7:56:20
Общая компоновка дизель-электрической силовой установки для двухцилиндрового двигателя …
Контекст 1
… Профиль нагрузки для полного обслуживания электрического двигателя PSV для бассейна Сантос показан на рис. 10. Продолжительность каждого типа операции указана в fi…
Контекст 2
… Расход топлива определяется с использованием расхода мощности на рис. 11 в качестве справочного. Профиль нагрузки — это входные данные, а мощность, которую должен выдавать каждый дизельный двигатель, получается путем вычисления потерь каждого компонента. Масса топлива, необходимая для выработки требуемой мощности в каждом образце, определяется …
Контекст 3
… e Кривые SFOC для двигателей компоновок 1-3 и 2-4 показаны на Рис. 11. Кривые SFOC меняются в зависимости от нагрузки двигателя….
Контекст 4
… рейс с полной и частичной нагрузкой батареи в основном потребляют энергию; однако они поддерживают загрузку двигателей в оптимальной рабочей точке. Фиг.13 показывает нагрузку и передаваемую мощность от дизельных двигателей устройств 1 и 2. Фиг.14 изображает потребляемую мощность от устройства 3; На этом рисунке энергия, обеспечиваемая батареями, представлена желтыми областями, а потребляемая энергия показана зелеными областями. Для устройства 4 поведение, аналогичное показанному на рис.14 — это …
Контекст 5
… рейс с полной и частичной нагрузкой батареи в основном потребляют энергию; однако они поддерживают загрузку двигателей в оптимальной рабочей точке. Фиг.13 показывает нагрузку и передаваемую мощность от дизельных двигателей устройств 1 и 2. Фиг.14 изображает потребляемую мощность от устройства 3; На этом рисунке энергия, обеспечиваемая батареями, представлена желтыми областями, а потребляемая энергия показана зелеными областями. Для устройства 4 поведение, аналогичное показанному на рис.14 — это …
Контекст 6
… точка. Фиг.13 показывает нагрузку и передаваемую мощность от дизельных двигателей устройств 1 и 2. Фиг.14 изображает потребляемую мощность от устройства 3; На этом рисунке энергия, обеспечиваемая батареями, представлена желтыми областями, а потребляемая энергия показана зелеными областями. Для компоновки 4 поведение, аналогичное показанному на рис. 14, выглядит следующим образом …
Контекст 7
… фактически, для компоновок 1 и 2 средняя загрузка двигателей составляет 50% со стандартным отклонением 28, 8%.Для устройств 3 и 4 средняя загрузка двигателей составляет около 80,9% со стандартным отклонением 1,7%. Поскольку высокоскоростные дизельные двигатели работают на MGO, а среднеоборотные — на HFO, расходы на топливо для каждой услуги показаны на рис. 16. Цены на топливо были взяты из Petromedia (2014) на 18-08-2014, ссылка на порт …
Контекст 8
… с учетом приведенных выше уравнений и условий, а также анализа производительности и расхода топлива раздела 5.3, выбросы выхлопных газов от каждого устройства для типичного обслуживания показаны на рис. 17 и 18. Сравнение расхода топлива и выбросов выхлопных газов для каждого …
ZOIL | Основы дизельной топливной системы
Функция дизельной топливной системы состоит в том, чтобы впрыскивать точное количество распыленного топлива под давлением в каждый цилиндр двигателя в нужное время. Возгорание в дизельном двигателе происходит, когда поток топлива смешивается с горячим сжатым воздухом. (В бензиновом двигателе не используются электрические искры.)
Топливная система состоит из следующих компонентов.
Есть много разных типов и форм топливных баков. Каждый размер и форма предназначены для определенной цели. В топливном баке должно храниться достаточно топлива для работы двигателя в течение разумного периода времени. Бак должен быть закрыт, чтобы предотвратить попадание посторонних предметов. Он также должен быть провентилирован, чтобы позволить воздуху поступать, заменяя любое топливо, требуемое двигателем. Требуются еще три отверстия в баке: одно для заполнения, одно для слива и одно для слива.
Дизельные топливопроводы бывают трех типов. К ним относятся тяжелые трубопроводы для высоких давлений между ТНВД и форсунками, трубопроводы среднего веса для легких или средних давлений топлива между топливным баком и ТНВД, а также легкие трубопроводы с низким давлением или без него.
В большинстве систем дизельное топливо необходимо фильтровать не один раз, а несколько раз. Типичная система может иметь три ступени прогрессивных фильтров — сетку фильтра в баке или перекачивающем насосе, первичный топливный фильтр и вторичный топливный фильтр.В последовательных фильтрах все топливо проходит через один фильтр, а затем через другой. В параллельных фильтрах часть топлива проходит через каждый фильтр.
Для получения дополнительной информации о топливных фильтрах см. Основные сведения о дизельных топливных фильтрах.
В простых топливных системах для подачи топлива из бака к ТНВД используется сила тяжести или давление воздуха. На современных быстроходных дизельных двигателях обычно используется топливоперекачивающий насос. Этот насос, приводимый в действие двигателем, автоматически подает топливо в систему впрыска дизельного топлива.Насос часто имеет ручной рычаг заливки для удаления воздуха из системы. Современные ТНВД — это почти все толкательные насосы, в которых используется плунжерный и кулачковый метод впрыска топлива.
Есть четыре основных системы впрыска топлива:
1. Отдельный насос и форсунка для каждого цилиндра
2. Комбинированный насос и форсунка для каждого цилиндра ( насос-форсунка типа )
3. Один насос, обслуживающий форсунки на несколько цилиндров (распределитель тип )
4.Насосы в общем корпусе с форсунками на каждый цилиндр ( common rail system )
Система Common Rail быстро набирает популярность для применения на дорогах. Рядный и распределительный типы используются на внедорожниках и промышленных машинах.
Форсунки дизельного топлива, пожалуй, самый важный компонент топливной системы. Работа форсунок — подавать точное количество распыленного топлива под давлением в каждый цилиндр.Сильно распыленное топливо под давлением, равномерно распределенное по цилиндру, приводит к увеличению мощности и экономии топлива, снижению шума двигателя и более плавной работе.
В современных форсунках дизельного топлива, например, в топливных системах Common Rail, используется пьезоэлектричество. Пьезоэлектрические форсунки чрезвычайно точны и могут выдерживать очень высокое давление, характерное для систем Common Rail.
Топливо, используемое в современных высокоскоростных дизельных двигателях, производится из более тяжелых остатков сырой нефти, которые остаются после удаления более летучих видов топлива, таких как бензин, в процессе очистки.Наиболее распространенный сорт дизельного топлива — это 2-D, более известный как дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD).
Для получения дополнительной информации о дизельном топливе см. Основные сведения о дизельном топливе со сверхнизким содержанием серы.
Распространенный враг дизельных топливных систем — вода. К сожалению, вода чаще встречается в дизельном топливе, чем думает большинство людей. Если вода попадет в систему впрыска, она быстро окислит компоненты черных металлов (стали). Некоторые из наиболее распространенных отказов, связанных с водой, включают:
• Захват компонента впрыска
• Заедание компонентов дозатора как в насосе, так и в инжекторе
• Отказ регулятора / дозирующего компонента
Дизельная топливная система является важным компонентом любого дизельного двигателя, и ее оптимальная работа важна для максимальной производительности.E-ZOIL производит несколько присадок, разработанных для решения общих проблем, с которыми сталкивается система дизельного топлива. Присадки E-ZOIL повышают смазывающую способность топливной системы и предотвращают преждевременный выход из строя топливных насосов и форсунок. Ознакомьтесь с нашей линейкой присадок для защиты вашего топлива и оборудования!
MIM_WinGD_X62DF.pdf
% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > >> эндобдж 3 0 obj > ручей 2020-07-30T10: 15: 42Z2020-07-30T10: 22: 09 + 02: 00FrameMaker 2019.0.52020-07-30T10: 25: 14 + 02: 00uuid: 5708f2c9-4974-4704-b054-640da1811ba6uuid: 7601341f-0e50 -423c-88fd-83dfbb369ceeapplication / pdf
: [Схема, работа, преимущества, схемы]
В этом посте вы узнаете о дизельной электростанции с ее макет , компоненты , используемые на дизельной электростанции, работают , преимущества и приложения .
Знакомство с дизельной электростанцией
Дизельные электростанции устанавливаются там, где нет подачи угля и воды доступны в достаточном количестве, или там, где мощность должна вырабатываться в небольшом количестве, или там, где для непрерывного энергоснабжения требуются резервные комплекты, например, в больницах, телефонных станциях и т.
Эти станции мощностью от 2 до 50 МВт используются в качестве центральных станций для небольших энергоснабжающих организаций и предприятий.
Дизельные электростанции обычно используются следующим образом:
- Установка пиковой нагрузки: Дизельная электростанция в основном используется вместе с тепловыми / гидроэлектростанциями в качестве установки пиковой нагрузки.
- Используется как передвижная установка.
- Их можно использовать в качестве резервного блока для питания частичной нагрузки.
- Могут использоваться как аварийные устройства связи и водоснабжения в аварийных условиях.
- Дизельная электростанция, используемая в качестве детской станции для электроснабжения небольшого городка или города.
- Используется как пусковая станция для запуска больших паровых установок.
- Используется как центральная станция.
Читайте также:
Блок-схема дизельной электростанции
Простая дизельная электростанция, как показано на рисунке. Дизельные двигатели обычно подразделяются на четырехтактные и двухтактные. Обычно двухтактные двигатели используются на дизельных электростанциях.
Компрессор всасывает воздух из атмосферы и сжимает. Сжатый воздух подается в двигатель через фильтр для запуска, где он сжимается поршнем в цилиндре. Мазут подается из бака через фильтр к топливным форсункам. Форсунка впрыскивает топливо в цилиндр и смешивается со сжатым воздухом.
Впрыскиваемое топливо воспламеняется и происходит сгорание. Это высвобождает огромное количество энергии, которая используется для работы генератора для производства электроэнергии.Охлаждающая вода непрерывно подается для охлаждения двигателя, а смазочное масло подается для смазки деталей двигателя. Воздухозаборник подает воздух в двигатель для последующих операций.
Схема дизельной электростанции
Схема дизельной электростанции представлена на рисунке. Воздух из атмосферы втягивается в компрессор и сжимается. Сжатый воздух направляется к дизельному двигателю через воздушный фильтр. В воздушном фильтре фильтруется пыль, грязь из воздуха и в дизельный двигатель направляется только чистый воздух.
Мазут из бака проходит через фильтр, где масло фильтруется, а чистое масло впрыскивается в дизельный двигатель через топливный насос и топливную форсунку. Смесь сжатого воздуха и жидкого топлива воспламеняется в двигателе, и происходит сгорание. Высвободившаяся тепловая энергия используется для приведения в действие генератора, который производит электроэнергию.
- Система подачи топлива
- Система впуска и выпуска воздуха
- Система смазки
- Система запуска
- Система охлаждения
1.Система подачи топлива
Эта система состоит из топливного бака для хранения топлива, топливных фильтров и насосов для перекачки и впрыска топлива. Мазут может поставляться на территорию завода грузовиками, автомобильным, железнодорожным транспортом, цистернами и т. Д.
2. Система забора и выпуска воздуха
Состоит из компрессора, фильтра для подачи воздуха и труб для выхлопных газов. Предусмотрены фильтры для удаления пыли, грязи и т. Д. Из входящего воздуха. В выхлопной системе предусмотрен глушитель для уменьшения шума.
Система впуска воздуха выполняет следующие функции:
- Для очистки приточного воздуха.
- Чтобы заглушить всасываемый воздух.
- Для подачи воздуха на наддув.
3. Смазочная система
Смазка необходима для уменьшения трения и износа движущиеся части. Он включает резервуар для смазочного масла, насосы, фильтры и смазочный масло.
4. Система запуска
Для первоначального запуска двигателя используются различные устройства, такие как сжатый воздух, аккумулятор, самостартер или электродвигатель.
5. Система охлаждения
Эта система обеспечивает надлежащий контроль циркуляции воды вокруг дизельных двигателей, чтобы поддерживать температуру двигателя на достаточно низком уровне. Горячая вода из рубашки охлаждается в прудах-охладителях и снова рециркулирует.
[quads id = 2]
Основные компоненты дизельной электростанции
Дизельная электростанция состоит из следующих компонентов:
- Двигатель
- Воздушный фильтр и нагнетатель
- Выхлопная система
- Топливная система
- Охлаждение Система
- Смазочная система
- Система запуска
- Система управления.
1. Двигатель
Это основной компонент завода, который разрабатывает требуемая мощность. Двигатель напрямую соединен с генератором.
2. Воздушный фильтр и нагнетатель
Воздушный фильтр предназначен для удаления пыли из воздуха, всасываемого двигателем. Использование нагнетателя заключается в увеличении давления воздуха, подаваемого в двигатель, для увеличения мощности двигателя.
3. Выхлопная система
Включает глушители и соединительные каналы.В температура выхлопных газов достаточно высока, поэтому тепло выхлопные газы могут использоваться для нагрева масла или воздуха, подаваемого в двигатель.
4. Топливная система
Включает бак для хранения, топливоперекачивающий насос, сетчатые фильтры и обогреватели. Подача топлива в двигатель зависит от нагрузки на двигатель. двигатель.
5. Система охлаждения
Сюда входят водяные циркуляционные насосы, градирни и установка для фильтрации воды. Целью системы охлаждения является отвод тепла от цилиндра двигателя, поддержание температуры цилиндра в безопасном диапазоне и продление срока его службы.
6. Смазочная система
Включает масляные насосы, масляные баки, фильтры, охладители и соединительные трубы. Функция смазочной системы — уменьшить трение. движущихся частей и уменьшить износ деталей двигателя.
7. Система запуска
Сюда входят воздушные клапаны. Функция этой системы заключается в запуске двигателя на холоде путем подачи сжатого воздуха.
8. Система управления
Состоит из регулятора, и его функция заключается в поддержании постоянной скорости двигателя независимо от нагрузки на установку путем управления подачей топлива в двигатель в соответствии с нагрузкой.
Дизельная электростанция Преимущества и недостатки
Преимущества дизельной электростанции
Ниже приведены преимущества дизельной электростанции:
- Конструкция и установка очень просты.
- Без труда реагирует на изменяющиеся нагрузки.
- Потери в режиме ожидания меньше.
- Занимайте меньше места.
- Быстро запускается и загружается.
- Нет проблем с золоудалением.
- Требуется меньшее количество воды для охлаждения.
- Низкие капитальные вложения
- Требуется меньше обслуживающего и обслуживающего персонала.
- Более экономичная система смазки.
- Может сжигать довольно широкий спектр топлива.