Лекция № 1. Классификация, принцип действия СДВС. Схемы работы. Фазы газораспределения.    – 2 час.

 

Краткие сведения из истории

 

Первый промышленный ДВС был сконструирован в 1860 г. Ленуаром (двухтактный с воспламенением от электроискры).

В 1876 немецкий инженер Отто создал четырехтактный газовый двигатель.

Первый ДВС с воспламенением от сжатия (т.е. дизель) сконструирован в 1897 г. Р. Дизелем. Первый промышленный был произведен в 1899 г. на заводе Нобеля (ныне «Русский дизель»), который купил патент у Р. Дизеля(18 кВт,0,3 кг/кВт·час, нефть).

В 1903 году был построен первый в мире теплоход с ДВС.

Нефтеналивная баржа (3 дизеля мощностью по 88 кВт, 240 об/мин., электропередачи на 3 винта).

 

Классификация судовых ДВС

 

По роду работы цикла:

·  с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме (рис. 1а);

·  с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном давлении (рис. 1б);

·  с комбинированным подводом теплоты к рабочему телу.

                                    а)                               б)

Рисунок 1 – Диаграммы теоретических циклов с подводом теплоты при постоянном объеме (а) и постоянном давлении (б)

Рисунок 2 – Теоретический цикл ДВС со смешанным подводом теплоты

По способу осуществления рабочего цикла:

· 4-хтактные;

· 2-тактные.

По способу воздухоснабжения:

· с наддувом;

· без наддува.

По роду применения топлива:

· жидкое;

· газовое.

По частоте вращения:

· МОД – до 240 об/мин;

· СОД – 240< n £ 750об/мин;

· ВОД – > 750 об/мин.

По назначению:

· главные;

· вспомогательные.

По принципу действия:

· простого;

· двойного;

· с противоположно движущимися поршнями.

По конструкции КШМ:

· тронковые (например, часть поршня);

· крейцкопфные (нормальные силы возникают при наклоне шатуна

передаются ползуном на параллели, которые закреплены на станине дизеля.

По расположению цилиндров:

· вертикальные;

· горизонтальные;

· однорядные;

· двухрядные;

· V-образные;

 

Принцип действия

 

Химическая энергия топлива в результате сгорания превращается в механическую работу непосредственно в рабочем цилиндре. Поступательное движение поршня преобразуется с помощью КШМ в механическую работу вращения коленчатого вала.Комплекс последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре, и обуславливает работу, называемую циклом ДВС.Часть цикла, происходящая на протяжении одного хода поршня – такт.

 

Схемы работы 4-х и 2-х тактных дизелей

 

Схема работы четырехтактного двигателя потактно изображена на рисунке 4 (а, б, в, г).

 

Рисунок 4 – Схема работы четырехтактного двигателя

 

Схема работы двухтактного двигателя с контурной схемой продувки изображена на рисунке 5 (а, б).

1 такт – продувка и сжатие;

2 такт – сгорание, расширение, выпуск и продувка.

 

Рисунок 5 - Схема рабочего процесса двухтактного двигателя

 

Маркировка дизелей

В соответствии с ГОСТ 4393-92 судовые дизели маркируют в зависимости от их типа следующими обозначениями:

Ч - четырёхтактный

Д – двухтактный

ДД – двухтактный двойного действия

Р – реверсивный

С – с реверс муфтой

П – с редукторной передачей

Г – газовый

Н – с наддувом

По БМЗ дополнительно указывается и номер модификации.Например, 9ДКРН 80/160-4. Рассмотрим маркировки основных фирм производителей СДВС.

«Бурмейстер и Вайн» (Burmeister & Wain)

V – двухтактный

F – реверсивный

T – крейцкопфный

B – с газовым турбонаддувом

M – четырёхтактный

Н – вспомогательный

Число цилиндров и диаметр указывается перед буквами. Ход поршня указывается после букв.

Например, 874VTBF160 (8ДКРН 74/160); 20MTBH30 (ЧН 20/30)

 

После 1967 года введены новые обозначения:

К – двухтактный крейцкопфный

Маркировка отображает и некоторые конструктивные изменения. Дизели типов K-EF; K-FF – колпачковая крышка цилиндров ТНВД с подводимой втулкой для регулирования угла опережения;

E,F – обозначения моделей; F – судовой реверсивный для прямой передачи;

Последняя буква – назначение

K-GF – увеличенная мощность на 30% за счёт наддува; коробчатая конструкция остова;

K80GF (ДКРН 80/160-4) - увеличенный диаметр шеек крейцкопфа; выпускной клапан перееден а гидравлический привод, изменена конструкция форсунки, (центральный клапан подвода топлива, размещение нагнетательного клапана в мгле для устранения подвпрыскрв и прорыва газов из цилиндра при зависании иглы.

L-GF – большее отношение S/D. Снижение частоты вращения на 20%.

      (рост КПД на 5%).

L-GFCA – переход с импульсной схемы наддува на изобарный для повышения экономичности. (КПД ТК увеличивается на 8%,но пришлось для обеспечения над. пуска ввести две турбовоздуходувки по 0.5% полной мощности). Не такое раннее открытие выпускного клапана, глубокое охлаждение надуваемого воздуха, установка сепараторов влаги.

МАН – Б и В (MAN & Burmeister Wain)

С 1981 года двигатели B&W маркируются под этим брендом

L-GА – отличие от предыдущих моделей только наличием турбокомпрессора разработанного фирмой MAN NA-70.

L-GB – повышение  и экономия за счёт ТК. Новая конструкция поршня с масловым охлаждением конструкцией выпускного клапана, с пневматическим поршней и крылаткой для его вращения. Применён золотниковый насос (ТНВД) смешанного регулирования.

L-GBE – плунжер ТНВД с автоматическим регулированием угла опережения впрыска. Расширена зона постоянных значений

L-MC/MCE – S/D=3.0÷3.25 FTH – с электрогенератором

L35MC (ДКРН 35/105)

S-MC, S-MCE – S/D=3.82÷3.77

S26MCE (ДКРН 26/98) – применена система ViT

Л-ЬС

12K90MC (12ДРН 90/255) – S/D=3.0 но с повышенной на 10% частотой (предназначены для контейнеровозов и быстроходных судов)

MAN & B.W. серии МЕ. Первый двигатель создан в 2003 г. Нет распредвала. Электрическое управление топливоподачей, выхлопными клапанами, смазкой цилиндров, пуском и реверсом

«М AN»

До 1981 года фирма MAN использовала следующие обозначения:                                                      

К – крейцкопфный;

G – тронковый;

Z – двухтактный;

С – c наддувом;

S – приспособленность к монтажу с помощью современного гидравлического инструмента;

Например, K8Z 70/120 (8ДКРН 70/120)

«FiAT»

Выпскались двигатели С7585 (8ДКРН 75/132), С9095 (8ДКРН 90/160) и др.

 

«Grandi Motori Trieste»

Фирма выпускала двигатели A 420 (ЧН 42/50), А 450 и др.

«S.E.M.T. - Pielstiek»

Фирма S.E.M.T. – Pielstiek (Франция) и её лицензиаты выпускали четырёхтактные двигатели серий РС (например, РС 40 L (ЧН 57/75)), РС2 (например, РС2-5, РС2V, РС2-6/2, РС3, РС4. Распространённый на судах дизель РС2-5 имеет следующие основные параметры: , ; = ; ; ;)

«Митцуи»

Фирма выпускает судовой двигатель V60M (, ; = ; ;n = 370 )