Белоусов Е.В. Дизельные двигатели современных морских судов

Подождите немного. Документ загружается.

– 1 –

ГЛАВА 1

Устройство дизеля, его работа, рабочие процессы

РАЗДЕЛ 1

История создания поршневых двигателей внутреннего

сгорания

История поршневых двигателей внут-

реннего сгорания (ДВС) начинается с 1678.

В этом году выдающимся голландским ма-

тематиком, инженером-механиком и физи-

ком Христианам Гюйгенсом (1629–1695)

был предложен первый поршневой двига-

тель. Предполагалось, что в качестве топ-

лива для такого двигателя будет использо-

ваться черный порох. Однако предложен-

ный Гюйгенсом двигатель никогда не был

построен.

Предложенный в 1860 году бельгийским

инженером Етиенне Ленуаром* (1822–

1900) двигатель работал без сжатия и его

КПД немногим отличался от паровых ма-

шин, поэтому значительной конкуренции

он им не составил. Однако, учитывая отно-

сительную простоту, связанную с отсутст-

вием парового котла этот двигатель полу-

чил достаточно широкое распространение.

Идея организации рабочего процесса с

предварительным сжатием рабочего тела

высказанная еще в 1828 году Сади Карно*

позже была реализована Евгением Ланге-

ром* (1833–1895) и Николосом Отто*

(1832–1891) для сконструированного ими

четырехтактного двигателя. Этот двигатель

потреблял в четыре раза меньше топлива,

чем двигатель Ленуара, и был первым эф-

фективным поршневым двигателем внут-

реннего сгорания.

* краткая информация о данном деятеле науки и

техники приводится в конце книги.

Первые двигатели внутреннего сгорания

работали на генераторном газе, что созда-

вало определенные неудобства для их ис-

пользования, особенно на транспорте. В

результате многочисленных поисков в ка-

честве универсальных топлив для ДВС вы-

бор пал на продукты переработки нефти. С

данным видом топлива в дальнейшем свя-

зано значительное усовершенствование

двигателей Отто и их широкое распростра-

нение на транспорте, однако эффектив-

ность таких двигателей еще долго остава-

лась довольно низкой.

Попытки создать поршневой двигатель

внутреннего сгорания имеющий высокую

эффективность использования топлива

предпринимались многими инженерами

того времени, однако наибольшего успеха

удалось добиться немецкому инженеру Ру-

дольфу Дизелю* (1858–1913) (рис. 1.1). 28

февраля 1892 года им был получен патент

№ 67207 на «Рабочий процесс и способ вы-

полнения одноцилиндрового и многоци-

линдрового двигателя». Примерно через

год после получения патента издательством

технической литературы Юлиуса Шприн-

гера в Берлине была напечатана брошюра

Дизеля под названием «Теория и конструк-

ция рационального теплового двигателя,

призванного заменить паровую машину и

другие существующие в настоящее время

двигатели». В этой брошюре Дизель, ана-

лизируя опыт создания поршневых двига-

телей, а также основные теоретические по-

– 2 –

ложения термодинамики, в том числе раз-

работанные основоположником техниче-

ской термодинамики Сади Карно* изло-

женные в его работе «О движущей силе ог-

ня и о машинах, способных эту силу преоб-

разовывать», предложил концепцию созда-

ния рационального теплового двигателя.

Рисунок 1.1 – Рудольф Дизель

Интересно отметить, что первоначально

в качестве топлива для своего двигателя

Дизель предполагал использовать мелко-

дисперсную угольную пыль, которая долж-

на была подаваться в цилиндр в конце про-

цесса сжатия с помощью струи сжатого

воздуха. Дизель исходил из убеждения, что

энергия воздушного заряда в результате

сильного сжатия может превысить порог

активации процесса горения топлива, и, как

следствие этого, в цилиндре двигателя бу-

дет происходить его самовоспламенение.

Для этого предлагалось значительно увели-

чить степень сжатия воздушного заряда по

сравнению с двигателем Отто.

Работа Дизеля вызвала большой интерес

среди специалистов, найдя себе как сто-

ронников, так и противников. Фактически,

предлагался принципиально новый тип

двигателя с постепенным сгоранием рас-

пыленного в воздушном заряде топлива.

Многие оценивали положения, изложенные

в брошюре, как чрезвычайно интересные в

теоретическом плане, однако вряд ли осу-

ществимые на практике. Тем не менее ни у

кого не вызывало сомнения, что, если опи-

санные Дизелем теоретические предпосыл-

ки удастся осуществить на практике, то

двигатель, полученный таким образом, бу-

дет иметь неоспоримые преимущества пе-

ред всеми известными на тот момент теп-

ловыми двигателями.

В феврале 1893 года Аугсбургский ма-

шиностроительный завод (ныне концерн

МАN) согласился выделить средства для

постройки экспериментального двигателя.

Позже, в апреле этого же года, к финанси-

рованию проекта присоединилась стале-

плавильная кампания Фридриха Круппа в

Эссене.

Последовательно с 1893 по 1897 г. Р. Ди-

зелем было изготовлено три опытных об-

разца. Первый полностью соответствовал

принципам, изложенным в его патенте, од-

нако, столкнувшись с трудностями подачи

угольной пыли в камеру сгорания, изобре-

татель решил сначала испытать двигатель

на жидком топливе – ламповом керосине.

Третий двигатель (рис 1.2), построенный

Дизелем, работая на керосине, показал

КПД порядка 26,2%, что в полтора-два раза

превосходило КПД других тепловых двига-

телей, известных на тот момент.

Рисунок 1.2 – Один из первых работоспо-

собных двигателей Р. Дизеля

– 3 –

Поэтому даже в таком виде двигатель

Дизеля начал пользоваться коммерческим

спросом, и основные усилия изобретателя,

как и большинства других инженеров, были

направлены на совершенствование рабоче-

го процесса, основанного на использовании

жидких топлив.

В числе тех, кто разглядел перспективы

нового изобретения для использования в

качестве судового двигателя, был Джоан

Джакоб Зульцер* (1855–1922) потомок ос-

нователей фирмы братьев Sulzer*, которая

на тот момент занималась производством

судовых паровых машин в Швейцарском

городе Винтертур. В 1879 г., Р. Дизель, еще

будучи студентом Высшей технической

школы в Мюнхене, проходил практику на

этом предприятии и сыном основателя

фирмы его связывали не только деловые

отношения но и личная дружба. В 1898 го-

ду фирма братьев Sulzer приобретает па-

тент двигателя и в течении нескольких по-

следующих лет полностью переориентиру-

ют свое производство на выпуск новой про-

дукции. Один из первых судовых дизелей

выпущенных на этом предприятии показан

на рис. 1.3. На заводе братьев Sulzer в 1905

г. впервые были спроектированы двухтакт-

ные двигатели, которые получили в на-

стоящее время преимущественное распро-

странение на торговом флоте.

Рисунок 1.3 – Дизельный двигатель 4S№9a по-

строенный фирмой Sulzer в 1910 году

Аналогичной прозорливостью обладали

и владельцы Датского машиностроительно-

го концерна Бурмейстер и Вайн*

(Burmeister & Wain). Они приобрели в1898

году патент и начали производство стацио-

нарных и судовых двигателей Дизеля. Пер-

вый двигатель данного концерна сохранил-

ся до настоящего времени (рис. 1.4). Сна-

чала производство велось по оригинальным

чертежам, переданным Р. Дизелем, однако

впоследствии были выявлен целый ряд

конструктивных недостатков, и инженера-

ми концерна была разработана собственная

конструкция двигателя с учетом особенно-

стей эксплуатации в судовых условиях.

Рисунок 1.4 – Двигатель № 1 концерна

Burmeister & Wain

В 1912 году, на верфи Копенгагена стро-

ится первый океанский теплоход "Зелан-

дия" (Selandia) с двумя восьмицилиндро-

выми четырехтактными реверсивным судо-

вым дизельными двигателями мощностью

932 кВт, при 140 мин

-1

фирмы Burmeister &

Wain. С этого момента дизельный двига-

тель начинает уверено отвоевывать пози-

ции на мировом торговом флоте.

Новый двигатель находит себе сторон-

ников и в Российской империи. Одними из

первых кто приобретает патент Дизеля,

становятся Эммануэль Нобель, владеющий

рядом машиностроительных заводов в Рос-

сии и в частности в Санкт-Петербурге.

_____________________________________

На рисунке 1.4 представлен двигатель модели

DM140 B&W который имеет диаметр цилиндра 320

мм и ход поршня 490 мм. Мощность двигателя со-

ставляет 40 лошадиных сил при 180 оборотах в ми-

нуту, вес 16 тон. Двигатель надежно проработал 40

лет и 1940 году, будучи в совершенно исправном

состоянии, был выкуплен B&W для музея

Christianshavn в Копенгагене. В настоящее время

двигатель полностью восстановлен

и находится в

работоспособном состоянии.

– 4 –

По рекомендации своего друга, профес-

сора Санкт-петербургского технологиче-

ского института Георгия Филипповича

Деппа*, в 1898 году Нобель покупает па-

тент Дизеля. Уже в 1899 году было не толь-

ко налажено производство дизельных дви-

гателей но и впервые дизельный двигатель

был установлен на речном судне «Вандал»,

разработаны реверсивные двигатели и дви-

гатели, работающие на сырой нефти.

Наряду с иностранными, русские ученые

и инженеры внесли весомый вклад в миро-

вое судовое дизелестроение и теорию ди-

зельных двигателей. Русский ученый Г.В.

Тринклер*, параллельно с итальянцем Са-

бате разработал и предложил цикл двигате-

ля дизельного типа, с воспламенением топ-

лива от сжатия со смешанным подводом

теплоты сначала при постоянных объеме, а

затем при постоянном давлении.

Все современные ДВС с воспламенени-

ем от сжатия работают по циклу Тринкле-

ра-Сабате.

В 1906 г. профессор Высшего Москов-

ского технического училища В.И. Грине-

вецкий* разработал теорию рабочего про-

цесса ДВС, которая в дальнейшем была уг-

лублена его учениками – профессорами

Е.К. Мазингом* и Н.Р. Брилингом*. Теория

отличается простотой математического ап-

парата, четкостью определений, правиль-

ностью качественной оценки влияния раз-

личных факторов на весь рабочий процесс.

Эта теория долгое время служила основной

при изучении рабочих процессов, в цилин-

дре двигателя, и до настоящего времени

является важным пособием при учебном

проектировании ДВС; она обеспечивает

удачный выбор основных параметров,

дающих наглядное представление об осо-

бенностях протекания отдельных процес-

сов. Эта теория является прекрасным сред-

ством для уяснения основных зависимостей

и незаменима в педагогическом отношении.

Теория газообмена в двухтактных двига-

телях разработана профессором А.С. Орли-

ным*. Большой вклад в теорию и практику

судовых дизелей внес В.А. Ваншейдт* дол-

гие годы руководивший коллективом кон-

структоров завода «Русский дизель».

Профессором Н.М. Глаголевим*, кото-

рый долгое время заведовал кафедрой

«Двигатели

внутреннего сгорания» Харь-

ковского политехнического института, раз-

работан метод моделирования рабочего

процесса двигателя на основе массового

баланса. Профессором Н.Ф. Разлейцевым*

разработана методика расчета процесса

распыливания и сгорания топлива.

Перечислить всех тех, чьи имена заслу-

жено вписаны в историю отечественного и

мирового дизелестроения в данной книге, к

сожалению, не представляется возможным

В настоящее время работы по совершенст-

вованию судовых двигателей продолжает

плеяда молодых ученных, воспитанников

отечественной школы двигателестроения

каждый из которых своим трудом вносит

свой вклад в дальнейшее развитие отрасли.

Кто-то сегодня только стоит в начале

пути к вершинам научной и инженерной

деятельности в области проектирования и

эксплуатации судовых двигателей. Воз-

можно эта книга встанет их первым шагом

на этом пути, и кто знает, может в будущем

новые авторы, внесут их имена в свои тру-

ды по истории отрасли.

– 5 –

РАЗДЕЛ 2

Общие сведения о судовых двигателях внутреннего

сгорания и их работе

2.1 – Общее устройство и принцип ра-

боты судовых поршневых двигателей

внутреннего сгорания

На флоте преимущественное распро-

странение получили дизельные двигатели

внутреннего сгорания (далее дизеля). Они

установлены на 95…98 % морских и реч-

ных судов. Другие типы двигателей на су-

дах торгового флота применяются крайне

редко, а их рассмотрение выходит за рамки

изучения данного курса. По этому, далее

под термином двигатель внутреннего сго-

рания (ДВС) или судовой двигатель внут-

реннего сгорания (СДВС) будет подразуме-

ваться поршневой двигатель дизельного

типа.

Двигатель внутреннего сгорания –

поршневая тепловая машина, в которой

химическая энергия топлива сначала пре-

образуется в теплоту, а за тем тепловая

энергия преобразуется в механическую ра-

боту.

Все процессы, связанные с преобразова-

нием энергии топлива в механическую ра-

боту у данного класса тепловых двигателей

происходят в пространстве рабочего ци-

линдра. Теплота подводится к рабочему

телу в процессе сжигания топлива в камере

сгорания. На первом этапе рабочим телом

является (процессы наполнения и сжатия)

воздух, а на втором (после воспламенения и

сгорания топлива) – газообразные продук-

ты сгорания топлива, которые, расширяясь,

совершают полезную работу.

Такой способ преобразования энергии

имеет существенные преимущества перед

другими типами тепловых машин, так как

горячий источник теплоты находится внут-

ри самого двигателя. В результате этого

отпадают потери связанные теплообменом,

как это имеет место, например, в циклах

пароэнергетических установок. В результа-

те двигатель получается компактным, так

как отсутствуют громоздкие и малоэффек-

тивные теплообменные аппараты.

Быстротечность рабочего процесса по-

зволяет срабатывать в ДВС более высокие

температурные перепады без ущерба для

элементов конструкции самого двигателя.

Это в свою очередь ведет к повышению

термического и эффективного КПД цикла.

На сегодня судовые дизеля являются са-

мым эффективным тепловым двигателем

которым располагает человечество. Луч-

шие образцы таких двигателей имеют КПД

на уровне 48…51%, а с системами утилиза-

ции теплоты этот показатель еще выше.

Все современные СДВС выполняют с

принудительной подачей воздуха повы-

шенного давления в цилиндры двигателя.

Такой способ воздухоснабжения называет-

ся наддувом. Применение наддува обеспе-

чивает более высокое массовое наполнение

цилиндров, что дает возможность увели-

чить цикловую подачу топлива (по сравне-

нию с ДВС без наддува), а следовательно,

получить большую эффективную мощность

на выходном фланце коленчатого вала дви-

гателя.

Наибольшее распространение получил

газотурбинный наддув, при котором энер-

гия, выделяющаяся в результате расшире-

ния отработавших газов на лопатках газо-

вой турбины, расходуется на привод цен-

тробежного компрессора, который осуще-

ствляет предварительное сжатие воздуха до

предусмотренных параметров. Такие агре-

гаты наддува получили название газотур-

бокомпрессоров.

Двигатель внутреннего сгорания – тепловая ма-

шина поршневого типа, в которой химическая энер-

гия топлива сначала преобразуется в теплоту, а за

тем тепловая энергия преобразуется в механическую

работу.

– 6 –

Исследования рабочего процесса пока-

зали, что такой способ наддува позволяет за

счет использования энергии отработавших

газов повысить эффективность работы ди-

зеля, его экономичность и мощность, сни-

маемую с выходного фланца коленчатого

вала.

У двухтактных двигателей введение га-

зотурбинного наддува позволило значи-

тельно упростить схему продувки, отка-

завшись от громоздких продувочных насо-

сов.

Объединение в одном энергетическом

агрегате поршневого двигателя и газотур-

бокомпрессора влияет на все тепловые и

газодинамические процессы в цилиндрах

двигателя.

Двигатели, объединяющие в одном агре-

гате поршневую машину, газовую турбину

и компрессор получили название комбини-

рованных. Общее устройство современного

судового двухтактного двигателя с газо-

турбинным наддувом показано на рис. 2.1.

Такие двигатели составляют основу су-

довой энергетики мирового торгового фло-

та, они установлены приблизительно на

75% судов различного назначения.

На ряду с малооборотными двухтактны-

ми дизелями на судах широко применяются

четырехтактные ДВС, которые использу-

ются в качестве главных, а также для при-

вода вспомогательных механизмов и агре-

гатов (судовые электростанции, компрессо-

ра и т.д.). Общая компоновка судового че-

тырехтактного дизеля показана на рис. 2.2.

Таким образом, все двигатели по прин-

ципу работы подразделяются на двухтакт-

ные и четырехтактные. Все процессы в

ДВС связаны с перемещением поршня

внутри рабочего цилиндра, который совер-

шает возвратно-поступательное движение,

преобразуемое коленчатым валом во вра-

щательное. В двухтактных двигателях весь

цикл процессов связанных с получением

полезной работы осуществляется за один

оборот коленчатого вала, в четырехтактных

за два.

Для дальнейшего изложения принципов

лежащих в основе работы поршневых ДВС

необходимо задаться основными понятия-

ми и определениями.

Рисунок 2.1 – Общее устройство современ-

ного судового двухтактного крейцкопфного

дизеля. 1 – фундаментная рама; 2 – станина; 3 –

коленчатый вал; 4 – шатун; 5 – главное соеди-

нение; 6 –поршневой шток; 7 – рубашка цилин-

дра; 8 – цилиндровая втулка; 9 – механизм гид-

равлического привода топливного насоса высо-

кого давления (ТНВД) и выпускного клапана;

10 – поршень; 11 – крышка цилиндра с выпуск-

ным клапаном; 12 – ресивер отработавших га-

зов; 13 – газотурбинный компрессор (ГТК); 14

– охладители наддувочного воздуха; 15 – впу-

скной ресивер

2.2 – Основные понятия и определе-

ния

Общая схема основных геометрических

соотношений рабочего цилиндра и криво-

шипно-шатунного механизма тронкового

двигателя показана на рис. 2.3.

Как уже отмечалось, при вращении вала

поршень совершает в цилиндре возвратно-

поступательное движение и попеременно

занимает свои крайние позиции. Криво-

шипно-шатунный механизм (КШМ) изо-

браженный на рис. 2.3, у которого ось ци-

линдра пересекается с осью кривошипа,

называется центральным. Такой тип меха-

низма характерен для большинства судо-

вых двигателей. Положения кривошипно-

– 7 –

шатунного механизма (рис. 2.3), при кото-

рых оси шатуна и кривошипа лежат в од-

ной плоскости проходящей через осью ци-

линдра, называются мертвыми точками,

так как при этих положениях сила, прило-

женная к поршню, не создает крутящего

момента на коленчатом валу.

Рисунок 2.2 – Общая компоновка судового

четырехтактного тронкового ДВС. 1 – блок-

картер с втулками цилиндров; 2 – коленчатый

вал; 3 – шатун; 4 – вал привода газораспредели-

тельных клапанов; 5 – поршень; 6 – ресивер

отработавших газов; 7 – крышка цилиндра с

выпускными клапанами; 8 – механизм привода

клапанов; 9 – впускные и выпускные газорас-

пределительные клапана; 10 – впускной реси-

вер; 11 – ТНВД; 12 – вал привода ТНВД

У центрального механизма, мертвым

точкам соответствуют крайние верхнее или

крайнее нижнее положения поршня в ци-

линдре.

Верхняя мертвая точка (ВМТ) это по-

ложение поршня, при котором расстояние

от поршня до оси коленчатого вала наи-

большее.

Нижняя мертвая точка (НМТ) – это

положение поршня, при котором расстоя-

ние от поршня до оси коленчатого вала

наименьшее.

Диаметр цилиндра D – основной гео-

метрический показатель двигателя, от него

в значительной степени зависит выбор ос-

тальных его размерностей.

Рисунок 2.3 – Основные геометрические со-

отношения рабочего цилиндра и кривошипно-

шатунного механизма

Ход поршня S – путь, пройденный порш-

нем от одной мертвой точки до другой. У

центрального механизма каждому ходу

поршня соответствует поворот коленчатого

вала на угол 180°.

Радиус кривошипа (мотыля) r – это рас-

стояние между осями рамовой и криво-

шипной шейками коленчатого вала. Для

центрального кривошипного механизма ход

поршня S = 2r (для каждого конкретного

двигателя S и r являются величинами по-

стоянными).

Объемом камеры сжатия или камеры

сгорания V

, называют объем цилиндра над

поршнем при его положении в ВМТ.

Рабочим объемом цилиндра V

, называют

объем, который вытесняется или освобож-

дается поршнем за один ход от НМТ к ВМТ

и наоборот:

= πD

S/4.

– 8 –

Полным объемом цилиндра V

, называют

объем, который образуется над поршнем

при положении поршня в НМТ.

= V

+ V

Длинна шатуна l, в значительной мере

определяет высоту двигателя, а также ха-

рактер и величину действующих к КШМ

сил и моментов.

Теоретической, или геометрической,

степенью сжатия ε называют отношение

полного объема цилиндра к объему камеры

сжатия:

сs

==ε 1

Степень сжатия безразмерная величина

которая показывает, во сколько раз умень-

шается объем цилиндра над поршнем, т. е.

сжимается заряд в цилиндре, при переме-

щении поршня из НМТ в ВМТ.

Теоретическая степень сжатия использу-

ется для приближенных расчетов рабочих

процессов четырехтактных ДВС, у которых

условно можно считать, что процесс сжа-

тия начинается в НМТ.

У двухтактных ДВС, в силу особенно-

стей рабочего процесса часть рабочего хода

поршня теряется на организацию газообме-

на рабочего цилиндра с окружающей сре-

дой. Для удаления продуктов сгорания и

подачи свежего воздуха в цилиндре имеют-

ся специальные продувочные окна или окна

в сочетании с клапанами (рис. 2.4). Процесс

сжатия в этом случае начинается только

после закрытия всех газораспределитель-

ных органов.

Для учета потерь хода поршня на органы

газообмена вводиться понятие действи-

тельной степени сжатия.

Действительной степенью сжатия ε

называется отношение объема цилиндра в

начале сжатия к объему камеры сгорания:

asc

VV )1(

ψ−+

=ε

где ψ

= h

/S – доля потерянного хода на ор-

ганы газообмена, после закрытия которых

начинается сжатие в цилиндре. h

– высота

верхней кромки выпускных окон над дни-

щем поршня при его положении в НМТ или

расстояние проходимое поршнем от НМТ

до момента закрытия выпускного клапана,

м (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 – Основные геометрические со-

отношения рабочего цилиндра двухтактного

двигателя (штрихпунктирной линией показан

момент закрытия выпускного клапана)

Между теоретической и действительной

степенями сжатия существует отношение:

=(ε-ψ

)/(1-ψ

откуда

ε =ε

(1-ψ

)+ψ

В расчетах рабочих процессов двухтакт-

ных дизелей под объемом цилиндра в нача-

ле сжатия имеют в виду объем цилиндра в

момент закрытия выпускных окон или кла-

панов:

(1-ψ

Далее, когда речь будет идти о четырех-

тактных двигателях под термином «степень

сжатия» будет иметься в виду геометриче-

ская, а для двухтактных, действительная

степень сжатия.

Отношение хода поршня к диаметру ци-

линдра S/D – представляет собой главную

– 9 –

размерность двигателя. От величины этого

соотношения в значительной мере зависят

не только мощностные но и массогабарит-

ные показатели ДВС.

С уменьшением S/D:

− уменьшаются габариты двигателя

по высоте и увеличиваются по длине;

− снижаются механические потери и

скорость изнашивания деталей за счет

уменьшения средней скорости поршня;

− улучшаются условия размещения

клапанов и создаются предпосылки для

увеличения их размеров;

− повышается жесткость коленчатых

валов в связи с возможностью увеличе-

ния диаметров коренных и шатунных

шеек и их перекрытия.

Целесообразно уменьшать отношение

S/D при повышении оборотности двигате-

ля. Такая тенденция наблюдается для высо-

кооборотных четырехтактных судовых

ДВС у которых за последние годы наблю-

дается уменьшение S/D с 1,4 до 1…1,1, при

пропорциональном увеличении частоты

вращения коленчатого вала.

Однако значительное увеличение диа-

метра цилиндра, и как следствие уменьше-

ние S/D приводит к:

− повышению нагрузки на детали

КШМ от давления газов и сил инерции;

− уменьшению высоты камеры сго-

рания, что ведет к ухудшению условий

смесеобразования.

В силу названых причин для современ-

ных средне- и малооборотных двигателей

отмечается тенденция к увеличению S/D.

Так для малооборотных дизелей последних

серий S/D возросло с 2,16…2,67 до

2,83…3,82 и даже до 4,2 за счет увеличения

хода поршня.

Постоянна КШМ λ, является основным

безразмерным конструктивным параметром

кривошипно-шатунного механизма, кото-

рый находится как:

λ=r/l

Данная величина непосредственно влия-

ет на кинематику и динамику двигателя. С

увеличением λ двигатель становиться более

компактным, однако в нем возрастает дей-

ствие нормальных сил стремящихся при-

жать поршень к гильзе цилиндра (в тронко-

вом двигателе) или ползун к параллели (у

крейцкопфного).

У современных судовых ДВС λ лежит в

пределах:

высокооборотных 0,25…286;

средне- и малооборотных 0,2…0,25;

малооборотных длинноходных 0,45.

Двухтактные и четырехтактные ДВС от-

личаются друг от друга способом органи-

зации рабочего цикла.

Рабочим циклом называют комплекс по-

следовательных периодически повторяю-

щихся в рабочем цилиндре двигателя про-

цессов.

Процессом называется изменение со-

стояния рабочего тела, сопровождающиеся

изменением его параметров.

Тактом называют часть цикла, происхо-

дящего на протяжении одного хода порш-

ня. Соответствие между тактами и процес-

сами является условным, так как большин-

ство процессов и тактов, как правило, не

совпадают по времени. Обычно такты на-

зываются по названию преобладающего

процесса, например такт впуска, такт сжа-

тия и т.д.

Рабочим ходом называется ход поршня,

при котором совершается полезная работа.

У двухтактных двигателей рабочий ход со-

вершается на каждом обороте коленчатого

вала, у четырехтактных один раз на два

оборота.

Вспомогательными ходами называют

ходы поршня при которых происходят под-

готовительные процессы. Они осуществ-

ляются за счет кинетической энергии дви-

жущихся частей КШМ или за счет рабочих

ходов других цилиндров (в многоцилинд-

ровом дизеле).

2.3 – Идеальные циклы поршневых

двигателей

Термодинамический анализ реального

цикла поршневого двигателя выполнить

достаточно сложно, так как при его проте-

кании имеют место различные потери, ко-

торые снижают эффективность использо-

вания теплоты по сравнению с теоретиче-

ским циклом. Поэтому в теории двигателей

рассматривают идеальные замкнутые тер-

модинамические циклы, состоящие из об-