Классификация и маркировка ДВС. Учимся самостоятельно определить модель и двигателя по его маркировке Что такое двигатель миллионник

Кроме подразделения на главные и вспомогательные, судовые двигатели различают по числу тактов, составляющих рабочий цикл. Под тактом понимают рабочие процессы в цилиндре двигателя, совершающиеся в течение одного хода поршня (вверх или вниз). Осуществить полный рабочий цикл можно за четыре такта - четырехтактные двигатели (четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала) и за два такта - двухтактные двигатели (два хода поршня или один оборот коленчатого вала).

По способу образования смеси топлива с воздухом, необходимым для сгорания, различают двигатели с внутренним и внешним смесеобразованием. Внутреннее смесеобразование происходит в цилиндрах дизелей за счет перемешивания и испарения впрыскиваемого форсункой мелкораспыленного топлива в среде сжатого воздуха, имеющего высокую температуру. Внешнее смесеобразование в основном присуще двигателям, работающим на легких сортах жидкого топлива. У этих двигателей для образования топливо-воздушной смеси служит специальный прибор - карбюратор. Поэтому их называют также карбюраторными. Четырех- и двухтактные карбюраторные двигатели часто используют на маломерных судах, спасательных шлюпках, разъездных катерах в качестве двигателей стационарных и подвесных моторов.

На речных судах применяют двигатели с вертикальным однорядным расположением цилиндров и V-образные двигатели (на теплоходах типа «Ракета» и «Метеор»). Цилиндры двигателей подвесных лодочных моторов расположены горизонтально.

ГОСТ 4393-74 устанавливает требования к основным типам и параметрам дизелей в зависимости от среднего эффективного давления и частоты вращения. Эти требования распространяются как на рядные, V-образные, так и на двухрядные и звездообразные дизели. По этому ГОСТу стационарные, судовые, тепловозные и промышленные дизели указанных модификаций с частотой вращения от 3000 до 100 об/мин, цилиндровой мощностью от 8 до 4630 э. л. с. и средним эффективным давлением от 4,7 до 20 кгс/см2 разделены на 24 типа.

Направление вращения коленчатого вала также считается классификационным признаком. Если смотреть на двигатель со стороны потребителя энергии, то у двигателя левого (левой модели) вращения коленчатый вал будет вращаться против часовой стрелки, у правой модели - по часовой. В паспортах двигателей иностранных марок может указываться обратное направление вращения.

Существуют и другие классификационные признаки. Некоторые из них отражены в маркировке двигателей.

В соответствии с ГОСТ 4393-74 судовые, стационарные, тепловозные и промышленные двигатели имеют буквенные и цифровые обозначения.

Первая цифра обозначает количество цилиндров, последние цифры - диаметр и через дробь - ход поршня в сантиметрах. Буквы, стоящие между цифрами, обозначают: Ч -четырехтактный, Д - двухтактный, Р - реверсивный (изменяется направление вращения коленчатого вала), С - судовой нереверсивный (направление вращения коленчатого вала не меняется, а изменяется направление вращения гребного вала при помощи специальной реверсивной муфты), П-двигатель имеет редукторную передачу от коленчатого к гребному валу, снижающую число оборотов, Н - двигатель с наддувом (свежий заряд воздуха подается под некоторым избыточным давлением). Имеются и другие обозначения: ДД - двухтактный двигатель двойного действия, К - крейцкопфный, но такие двигатели на речных теплоходах не применяют. В конце марки после дробного числа может ставиться цифра, указывающая па модификацию двигателя.

Не следует путать условное обозначение по ГОСТу с заводской маркой («названием»). Так, например, двигатель 6ЧРН 36/45 имеет заводскую марку Г70; двигатель 3Д6 по ГОСТу обозначается как 6ЧСП 15/18; двигатель М400 имеет условное обозначение по ГОСТу 12ЧСН 18/20 и т. п.

Материал подготовлен к публикации М.Ухановым (aka miha, CTTeam) и mgs.

Параметр	ЗМЗ 4062	ЗМЗ 4061	ЗМЗ 4063	ЗМЗ 4052	ЗМЗ 409
Рабочий объем, дм 3 (л)	2 ,28			2 ,46	2 ,69
Диаметр цилиндра, мм	92			95 ,5
Ход поршня, мм	86				94
Степень сжатия	9 ,3	8	9 ,3	9 ,3	9
Система питания	Впрыск	Карбюратор		Впрыск
Номинальная мощность, кВт/л.с, при частоте вращения КВ, мин - 1	106 ,3 /145	73 ,5 /100	80 ,9 /110	118 / 152	105 /142 ,8
	5200 об.мин	4500 об.мин	4500 об.мин	5200 об.мин	4400 об.мин
Максимальный крутящий момент, Нм (кгс/м), при оборотах вращения КВ, мин - 1	206 (21 )	181 ,5 (18 ,5 )	191 ,3 (19 ,5 )	210 ,9 (21 ,5 )	230 (23 ,5 )
	4200	3500	3500	4200	3900
Частота вращения на холостом ходу, мин - 1 , минимальная (максимальная)	850 ±50 (6000 )	700 ±50 (6000 )		850 ±50 (5000 )
Минимальный удельный расход топлива, г/кВт‑ч (г/л.с‑ч)	252 (185 )	285 (210 )	278 (205 )	265 (195 )
Порядок работы цилиндров	1 –3 ‑4 –2
Расход масла на угар, % от расхода топлива	0 ,3	0 ,4		0 ,3
Масса двигателя в комплекте поставки заводом, кг.	187	185		187	190

Примечание: здесь и далее перевод из системы СИ в техническую и обратно, где не требуется точность, сделан с погрешностью до 2 %. Энергетические и экономические показатели – по внешней скоростной характеристике (ГОСТ 14846 –81 ).

МАРКИРОВКА ДВС ЗМЗ.

Маркировка (идентификационный номер) двигателей нанесена на специальной обработанной площадке, расположенной с левой стороны двигателя на блоке цилиндров над бобышками крепления передней опоры двигателя. В маркировке двигателей применяются буквы латинского алфавита (кроме букв I, О, Q) и арабские цифры. Буквы и цифры наносятся с помощью клейм ударным методом. Маркировка состоит из двух составных частей: описательной и указательной. Описательная часть маркировки состоит из шести знаков и имеет следующую структуру. На первом месте стоит сокращенное цифровое обозначение модели двигателя базовой комплектации. Если обозначение модели двигателя включает менее шести цифр, то на незаполненных местах последних знаков (справа) выбиты нули. Например: «406200 ».

Для отражения варианта комплектности двигателя, отличной от базовой, применяется условный буквенный код данной комплектности, который расположен на последнем знаке (справа). Условный код комплектности присваивает предприятие-изготовитель (ЗМЗ). Например: «40620 F» и др. Указательная часть маркировки состоит из восьми знаков (цифр и букв). Первый знак – условный буквенный код года выпуска двигателя (V – 1997 ; W – 1998 ; X – 1999 ; Y‑2000 ). Последующие годы будут обозначаться цифрами: 2001 цифрой 1 , 2002 – цифрой 2 и т.д. Второй знак – условный цифровой код сборочного цеха (конвейера), в котором собран двигатель (О, 1 , 2 …). Последующие знаки – порядковый номер двигателя, присвоенный предприятием-изготовителем (ЗМЗ). На незаполненных местах указательной части маркировки выбиты нули. Например: «W4002774 », где W – - 1998 год; 4 – код сборочного цеха (конвейера); 2774 – номер двигателя. В начале и конце маркировки, а также между ее составными частями выбит разделительный знак – пятиконечная звездочка. Пример маркировки:

Фазы ГРМ.

Маркировка используется для условного обозначения типа двигателя и выполняется на дизелестроительных заводах. Условные буквенные обозначения отдельных характеристик дизелей, применяемых в России и Украине, в Германии и других странах, приведены в таблице 5.1. В каждой стране применяется свое обозначение двигателей.

В соответствии с государственным стандартом обозначение двигателей состоит из цифр, указывающих число цилиндров, и буквенных обозначений характеристик двигателя, после которых дробью показаны диаметр цилиндра и ход поршня (в сантиметрах).

Например, обозначение 64Н18/22 расшифровывается так: шестицилиндровый, четырехтактный, с наддувом двигатель с диаметром поршня 180 мм и ходом поршня 220 мм.

Марка 6ДКРН 74/160 обозначает: шестицилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом, с диаметром цилиндра 740 мм и ходом поршня 1600 мм.

Таблица 5.1 Условные обозначения характеристик двигателей.

Характеристики	Страны
Россия, Украина	МАН, Германия	Бурмейстер и Вайн, Дания	Зульмер, Швеция
Четырехтактные	Ч	V	V	B
Двухтактный	Д	Z	V	-
Реверсивный	P	U	F	D
Крейцкопфный	K	K	T	S
Тронковый	-	G	-	T
С газотурбинным наддувом	H	A, C	B	A
С реверсивной муфтой	C	-	-	-
С редуктором	П	-	-	-
Дизель	-	D

В то же время дизели некоторых отечественных заводов имеют особую маркировку. В Германии в маркировку двигателей входят тактность, число цилиндров и ход поршня. Например, двигатель 6VD24 расшифровывается как шестицилиндровый нереверсивный четырехтактный дизель с ходом поршня 240 мм. При наличии наддува, а также если дизель реверсивный дополняются буквы А и U. Например, 8NVD – 48 AU.

На учебном судне института в качестве главного установлен дизель 6NVD26-A-3(шестицилиндровый, нереверсивный, четырехтактный дизель с газотурбинным наддувом, ходом поршня 260 мм, 3-й модификации), а в качестве вспомогательных – два дизеля 64 12/14.

Типы СЭУ с ДВС.

Судовые энергетические установки с ДВС классифицируются по целому ряду признаков.

По числу гребных валов: одновальные; двухвальные; трехвальные и т.д.

По способу передачи мощности от дизеля к гребным винтам:

С жесткой передачей без изменения частоты вращения (гребной винт вращается с частотой вращения коленчатого вала главного двигателя);

С гибкой передачей (с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт; гидротрансформаторов);

С электрической передачей – дизели работают на генераторы, а гребные винты приводятся в действие от гребных электродвигателей (ГЭД);

С гидропередачей, обеспечивающей гидрореактивную движущую силу (на судах с водометными движителя).

По числу двигателей , работающих на каждый гребной вал: одномашинные – на каждый гребной вал работает один главный дизель; многомашинные – на каждый гребной вал работают два и более главных двигателей, передающих свою энергию вращения на гребной вал через один общий редуктор.

По типу применяемых двигателей :

Однотипные, когда используются однородные типы двигателей;

Комбинированные – используются несколько типов главных двигателей (например, дизели и газовые турбины и т.п.).

По типу движетеля: с гребным винтом фиксированного шага (ВФШ); с гребным винтом регулируемого шага (ВРШ); с противоположно вращающимися соосными гребными винтами; с водометными движителями; с крыльчатыми движителями.

Современные мощные главные двигатели выполняются с наддувом и струйным распылением топлива. Четырехтактные дизели выполняются тронковыми, двухтактные – тронковыми и крейцкопфными, а также с противоположно движущимися поршнями и несколькими коленчатыми валами.

Главные судовые дизели классифицируются по ряду признаков.

1. По назначению:

Всережимные, обеспечивающие все скорости судна от самой малой до полной;

Ускорительные (форсажные), обеспечивающие полные и близкие к полным хода при кратковременном использовании;

Маршевые (экономического хода), обеспечивающие длительный экономический ход.

2. По конструктивному исполнению:

Рядные с вертикальным расположением цилиндров четырехтактные с числом цилиндров от 6 до 12 и двухтактные с числом цилиндров от 5 до 12;

V-образные с числом цилиндров от 8 до 20;

X-образные с числом цилиндров от 16 до 32;

Звездообразные с числом цилиндров от 42 до 56;

Двухрядные – по существу два дизеля, соединенных общим картером, рамой и зубчатой передачей;

D-образные двухтактные с противоположно движущимися поршнями с числом цилиндров от 9 до 18.

3. По реверсивности: нереверсивные с реверсивными муфтами или с реверс-редукторами; реверсивные.

4. По массовым и габаритным характеристикам, скоростному режиму и ресурсу:

Малооборотные тяжелые;

Среднеоборотные;

Быстроходные средней удельной массы;

Быстроходные легкие.

Рассмотрим более детально указанные типы дизелей и сравним их.

Малооборотные тяжелые дизели являются в основном двухтактными с клапанной или петлевой продувкой. Они отличаются высокой удельной массой (до 55 кг/кВт), большими габаритами и низкой частотой вращения коленчатого вала. Такие дизели применяют для прямой передачи мощности на гребные винты крупнотоннажных морских судов (танкеров, сухогрузов, рудовозов и др.). Ведущие западные фирмы создали ряд дизелей этого класса с числом цилиндров от 6 до 12, мощностью 30-35 тыс. кВт. Например, дизели фирмы МАН-Бурмейстер и Вайн. К таковым относится дизель 60МС. Это двухтактный крейцкопфный реверсивный с прямоточно-клапанной продувкой и турбинным наддувом.

Среднеоборотные дизели получили широкое распространение в качестве главных дизелей СЭУ. Это четырехтактные двигатели с высоким давлением наддува, числом цилиндров от 6 до 20 при рядном или V-образном расположений цилиндров, частотой вращения коленчатого вала 350…550 об/мин. Такая частота вращения коленчатого вала, как правило, не позволяет устанавливать прямую передачу на гребной винт. Поэтому применяются редукторные передачи, соединяемые с дизелем упругими муфтами. Ресурсы дизелей и передач отвечают высоким требованиям морского флота. Причем суммарная масса дизель-редукторного агрегата в 2,0…2,5 раза меньше малооборотных тяжелых дизелей.

На различных судах в качестве главных двигателей широко применяются среднеоборотные дизели фирм: «МАН-Бурмейстер и Вайн», «Зульцер», «Пилстик», «МаК» и др. Они, как и малооборотные дизели эксплуатируются на тяжелых сортах топлива. Примером могут служить среднеоборотные дизели <40/54 фирмы «СЕМТ Пилстик», а также дизели фирмы «МаК» серии М601.

Высокооборотные (быстроходные) дизели средней удельной массы. Это дизели рядной и V-образной конструкции мощностью 740…4500 кВт при частоте вращения 750…1500 об/мин. Такие дизели применяются на судах ограниченного водоизмещения (буксирах, небольших танкерах, морских траулерах, речных судах) и в качестве главных дизель-генераторов на судах с электродвижением.

Быстроходные легкие судовые дизели сложной конструкции V-, X-, H-образные или звездообразные. Их изготавливают при широком использовании алюминиевых сплавов для получения минимальной массы. Они применяются на наиболее быстроходных судах, требующих развития высокой скорости в легких энергетических установках. Например, на судах с подводными крыльями мощность серийных дизелей этого типа достигает 3700 кВт. Они отличаются малыми размерами диаметра и большим числом цилиндров (12…56). Этот тип двигателей обладает наименьшим ресурсом и в этом их основной недостаток.

5.3.1 Дизельные установки с малооборотными двигателями.

Компоновка, масса, габариты и стоимость установки зависит в основном от характеристик главного двигателя, а малооборотные дизели имеют большие размеры и массу. Поэтому они размещаются в средней части машинного отделения. Чаще всего такие дизели применяются в одновальных установках с размещением в диаметральной плоскости судна параллельно основной плоскости или с незначительным отклонением от линии гребного вала.

Реже встречаются двухвальные установки, а в практике судостроения известен случай строительства трехвального контейнеровоза (Япония) с малооборотными дизелями фирмы «Мицубиси». На этом судне установлено два дизеля эффективной мощностью 18,5 мВт по бортам и один дизель эффективной мощностью 26 мВт – по диаметральной плоскости.

Следует иметь в виду, что многовальная установка во многом уступает одновальной по массе, габаритам, сложности, капитальным затратам, затратам на обслуживание и др. Во многих случаях многовальную установку с малооборотными дизелями не всегда можно считать оправданной, тем более, что в настоящее время максимальная мощность таких дизелей составляет 70 мВт при высокой экономичности. Например, дизели фирмы «Зульцер» типа RTA в 12-ти цилиндровом исполнении.

Таким образом, наиболее эффективны одновальные установки с малооборотными дизелями.

5.3.2 Дизель-редукторные установки со среднеоборотными и высокооборотными двигателями.

Такие установки занимают второе место по распространенности и применяются на морских судах транспортного, технического, вспомогательного и промыслового флота, а также на судах смешанного плавания (река-море) и на речных судах.

Число оборотов коленчатого вала среднеоборотных дизелей (250…750 об/мин) превышает допустимые обороты гребного винта и поэтому в состав такой дизельной установки включаются передачи мощности (механические, гидравлические или комбинированные).

Совокупность установленных на общей фундаментной раме главных двигателей и передач, соединительно-разъединительных или пружинных муфт называется дизель-редукторным агрегатом.

К передачам, как правило, присоединяются один или два валогенератора, что усложняет схему установки, но дает выигрыш в экономии топлива для выработки электроэнергии при работе главного двигателя. Такое решение также позволяет уменьшить количество дизель-генераторов судовой электростанции и экономить ресурс.

Редукторы и соединительно-разъединительные муфты увеличивают массу (на 25…60%) и габариты (на 30…50%) дизель-редукторной установки. Однако, в целом, они в 1,2…2 раза меньше, нежели установки с малооборотными дизелями. Габариты дизель-редукторного агрегата практически не отличаются от габаритов установки с малооборотным дизелем. Однако, последний в два раза выше.

Незначительная высота среднеоборотных дизелей позволяет использовать их на судах, которые перевозят длинномерные грузы и на которых необходимы палубные проезды для колесной техники (например, суда с горизонтальной грузообработкой).

Конструктивно главные установки со среднеоборотными дизелями и механическими передачами бывают одно-, двух-, трех- и четырехмашинными, которые присоединяются к одному редуктору. Такие СЭУ бывают одно- и многовальными.

По сравнению с установками с малооборотными двигателями, рассматриваемые установки имеют ряд преимуществ:

Машинное отделение судна со среднеоборотными дизелями может иметь меньшую высоту, а сама ГЭУ – меньше массу и габариты;

Наличие редуктора позволяет использовать двигатели и гребной вал при частичных оборотах, что отвечает наибольшему КПД винта;

Эксплуатационные характеристики установки выше за счет того, что при снижении скорости хода судна отдельные двигатели можно остановить, а оставшиеся в работе используются более эффективно;

Неисправность одного из двигателей не приводит к остановке судна, а возможность отключения неисправного двигателя позволяет выполнить его ремонт во время рейса.

Следует отметить и недостатки установок со среднеоборотными двигателями по сравнению с установками с малооборотными:

Ресурс среднеоборотного дизеля значительно ниже;

Из-за затрат энергии в редукторе и муфтах механический КПД меньше;

Более сложна эксплуатация из-за большого количества цилиндров дизелей;

Эти установки имеют повышенный уровень шума, что заставляет принимать дополнительные меры по шумоизоляции, а это ведет к удорожанию установки.

Установки с высокооборотными дизелями применяются на рыболовецких сейнерах речного флота, портовых буксирах, судах обеспечения, катерах, судах на подводных крыльях и на воздушной подушке. К этому классу относятся двигатели с частотой вращения коленчатого вала выше 750 об/мин. Поэтому в состав энергетической установки применяется понижающая передача на движители. Как правило, применяется механические, гидравлические, гидромеханические и электрические передачи.

Высокооборотные дизели имеют меньше массогабаритные показатели, чем среднеоборотные, меньшую стоимость и высокую ремонтопригодность. Однако они уступают среднеоборотным экономичностью, ресурсом и требуют использования легкого (дизельного) топлива.

Высокооборотные дизели широко применяются в установках с электропередачей. Это позволяет создавать компактные энергетические установки, так как дизель-генераторы можно размещать в любом месте судна, включая платформы и верхнюю палубу. При наличии условий передачи мощности на гребной винт в таких установках можно обойтись без валопровода.

СЭУ со среднеоборотными и высокооборотными дизелями отличаются между собой разнообразием конструктивных и компоновочных решений, которое определяется в большей степени типом и назначением судов. У них чаще, чем в установках с малооборотными дизелями, применяются навешанные вспомогательные механизмы (электрогенераторы, компрессоры воздушные, насосы топливные, масляные, охлаждения, осушительные, противопожарные), а это упрощает компоновку систем и уменьшает нагрузку на судовую электростанцию. В то же время навешанные механизмы (в большом количестве) могут снизить надежность и ремонтопригодность установки.

Опрос:

1) Устройство 2-х тактного двигателя.

2) Процесс работы 2-х тактного двигателя.

3) Теоретическая диаграмма. Описание.

4) Сравнение 2-х и 4-х тактного двигателей.

Новый материал:

1. Классификация по назначению:

а) стационарные и транспортные;

б) главные и вспомогательные .

2. Классификация по мощности.

Согласно классификации ЦНИ ДИ делятся:

- меньше 74 кВт (100 л.с.) – маломощные;

- от 74 – 736 кВт (100 – 1 000 л.с.) – средней мощности;

- 736 – 7360 (1 000 – 10 000) – мощные.

- больше 7360 (10 000 л.с.) – сверх мощные.

3. Классификация по рабочему циклу 2-х 4-х тактные .

По циклу со смешанным сгоранием дизели, изохорное сгорание.

Карбюраторные – автомобильные.

4. Классификация по роду топлива и смесеобразования: газовые; внешнее смесеобразование, внутреннее, по способу зажигания, на двигатели с самовоспламением топлива от сжатия и газожидкостные с запальным топливом.

5. Классификации по способу заполнения цилиндра.

Заполнение цилиндра воздухом повышенного давления называется наддувом: наддувные и безнаддувные; механический наддув М-400 и газотурбинный М-401. комбинированные наддув применяется на 2-х тактных дизелях.

6. Классификация по сочетанию основных деталей.

Если двигатель пускается сжатым воздухом то двухтактный должен иметь не менее 4-х цилиндров и 4-х тактный не менее 6.

По расположению цилиндров – рядные V-образные угол развала цилиндров 45º-90º; звёздообразные.

7. По типу кривошипно- шатунного действия тронковые и крейцкопфные ; простого и двойного действия, двойного действия только крейцкопфные, роторные.

8. Классификация по характеру движения: левого вращения , правого вращения. Направление вращения опредляется при взгляде с кормы. Реверсивные с изменением вращенья.

9. По частоте вращения:

- до 250 об./мин. – малооборотные;

- 250-600 об./мин. – среднеоборотные ;

- 600 – 1 000 об./мин. – повышенной оборотности;

- свыше 1 000 об./мин. – многооборотные.

10. По средней скорости поршня:

Ст < 6 м/с – тихоходные;

Ст = 6 -9 м/с – средней быстроходности;

Ст = 9 – 13 м/с – быстроходные;

Ст > 13 м/с – повышенной быстроходности .

Ст средняя скорость поршня определяется по формуле, где:

S – ход поршня м/с;

n – частота вращения коленвала.

Маркировка дизелей.

Согласно ГОСТ 4393-74 марка дизеля должна включать в себя сочетание числа и букв.

Ч – четырёхтактный;

Д – двухтактный;

ДД – двухтактный двойного действия;

Р – реверсивный;

С – с реверсивной муфтой (реверс);

П – с редукторной передачей;

К – крейцкопфный;

Н – с наддувом;

Г – газовый.

Затем следует дробь числитель означает диаметр поршня;

Знаменатель ход поршня в см 8ЧНСП 18/22 восьмицилиндровый четырёхтактный с поддувом и реверс-редуктором диаметр цилиндра 80 мм, ход поршня 220 мм.

6Ч12/14 , 6ЧРН 36/45 , 6ДР 30/50

В ГДР.

Д (Д) – дизель;

Ф (V) – четырёхтактный;

Н (Н) – среднеходовой после трёх букв указывается ход поршня в (см).

4 НФД 24 .

8 НФД 48. 2 АУ – восьмицилиндровый, среднеходовой, четырёхтактный дизель с ходом поршня 480 мм, вторая модернизации, с наддувом, реверсивной.

В Чехии принято наносить марку двигателя с количеством цилиндров и диаметром поршня в см (в мм), буквы означают Л (L) – судовой; С (S) – стационарный; Рр (Rr) – с механическим и ручным реверсом. ПН (PN) – с наддувом.

Но этот принцип выдерживается не строго 6С 275 Л – не стационарный, а судовой 6Л 275 Рр/ II ПН – шестицилиндровый двигатель с механическим и ручным реверсом, с наддувом цилиндра 275 мм, вторая модернизация.

Маркировка двигателей производства Чехии претерпевает постоянные изменения. В неё введены буквы А, В или С означающие тип двигателя и цифры, характеризующие степень наддува.

1 – низкий; 2-3 – средний; 4 – высокий.

Пример: 6 27,5 А 2 L – шестицилиндровый двигатель с диаметром цилиндра 275 мм, типа А, судовой с наддувом степени 2.

Урок 4. Тема: Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля.

Процесс сгорания. Понятие о жёсткой и мягкой работе ДВС.

1. Общие понятие о топливе.

Топливом называются горючие вещества, сжигаемые в целях получения тепловой энергии. Топливо бывает жидким и газообразным. Основными химическими элементами, входящие в состав топлива являются углерод и водород. Содержание углерода у нефти и нефтепродуктах составляет 83-87% водорода 11-14% от всей массы топлива.

Основным свойством определяющим ценность топлива является теплота сгорания. Ею называется количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива.

Сгорание топлива в дизеле.

Задержка самовоспламенения .

Впрыснутое в цилиндр топливо воспламеняется не сразу. Сначала частички его испаряются, перемешиваются с воздухом и смесь нагревается до температуры самовоспламенения. Процесс этот сильный, многосторонний. Следовательно, после впрыска частичек топлива в цилиндр происходит задержка воспламенения вызванная физическими и химическими подготовительными процессами. Время, прошедшее от момента попадания частичек в цилиндр до начала горения называется периодом задержки самовоспламенения.

Период задержки самовоспламенения составляет 0,001-0,005 с. Если предполагать, что двигатель работает с частотой вращения 750 об./мин., то его коленовал поворачивается на 1º примерно за 0,0002 с., значит за период задержки самовоспламенения кривошип повернётся на угол от 5 до 25º.

Это обстоятельство вынуждает делать впрыск топлива с опережением, т.е. до того как кривошип поршень придёт в ВМТ.

Угол, на который кривошип не доходит до ВМТ, в момент начала впрыска топлива называется – Углом опережения подачи топлива – это важнейший параметр регулировки двигателя у судовых дизелей о составляет 15-33º.

Протекание процесса сгорания.

d – точка начала подачи топлива;

d 0 – угол опережения подачи топлива;

d i – угол поворота коленвала за период задержки воспламенения или (период задержки воспламенения).

с – точка начала горения за период задержки воспламенения (угол d i) в цилиндр поступило какое-то количество топлива, составляющее обычно 15-50% от цикловой подачи, т.е. от дозы, впрыскиваемой за цикл.

Топливо воспламеняется следовательно температура и давление резко возрастают участок (сz). Топливо поступающее в цилиндр по окончании задержок спокойно сгорает, покидая так сказать в огненную среду.

Горение его заканчивается несколько позднее чем впрыск.

Поршень в это время движется вниз объём под ним увеличивается и давление существенно не меняется участок (z 1 , z).

(z – z 0) – участок показывает процесс расширения (топливо на этом участке догорает).

Участок (сz´) характерен интенсивным нарастанием давления от Рс до Рz. Если скорость нарастания будет больше чем 400-600 кПа/ град. П.К.В. (4-6 кгс/см 2),то нагрузка на поршень будет ударной, в цилиндре возникнет стук, такая работа двигателя называется жёсткой . Жёсткая работа крайне вредна и влияет на износ подшипников, деформация и поломка поршневых колец.

Жёсткость работы двигателя зависит от скорости нарастания давления после самовоспламенения, а эта скорость – от количества топлива, поступившего в цилиндр за период задержки самовоспламенения. Короче жёсткость работы дизеля зависит от величины периода задержки самовоспламенения: чем он больше, тем жестее будет работа дизеля.

Значит, для обеспечения мягкой работы дизеля следует стремиться к уменьшению периода задержки самовоспламенения (регулировка раньше угол – опережения подачи топлива).

Уменьшению периода задержки самовоспламенения способствует повышение температуры сжатого в цилиндре воздуха. Холодный дизель работает со «стуками» в цилиндре, после нагрева «стуки» исчезают.

Уменьшению периода задержки самовоспламенения способствует повышение давления сжатия, что объясняется понижением температуры самовоспламенения с ростом давления. Мягкая работа двигателя возможна при хорошей плотности поршня в цилиндре, при заданной степени сжатия и при поддержании двигателя в тёплом – горячем состоянии.

Жёсткая работа дизеля возможна при зависании иглы распылителя (форсунка) – низкое качество распыления.

Жёсткость работы дизеля зависит от самовоспламеняемости топлива – это качество характеризуется цетиновым числом. Его определяют сравнением самовоспламеняемости исследуемого топлива и двух эталонных углеводородов: цетана С 16 Н 34 и альфаметилнафталина С 10 Н 7 СН 3 первый имеет минимальный период задержки самовоспламенения, второй значительный. (Сравнение производят на специальном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью списания). Сначала определяют степень сжатия при которой исследуемое топлива самовоспламеняется при положении поршня строго в ВМТ.

Затем подбирают эквивалетную смесь цетана и альфаметилнафталина, т.е. такую, которая при том же угле опережения подачи топлива и при той же степени сжатия самовоспламеняется при положении в В.М.Т.

Цетановым числом топлива называется процентное содержание цетана в такой его смеси с альфаметилнафталином, которая эквивалента топливу по воспламеняемости. Если, например в эквивалентной смеси цетана содержится 45%, а альфаметилнафталина 55%, то цетановым числом топлива будет 45. Достаточно мягкая работа быстроходных дизелей при цетановом числе 45. тихоходные могут работать при цетановом числе ниже 40.

Повышение цетанового числа сверх 55, вызывает уменьшение полноты сгорания топлива. Черезмерное сокращение периода задержки самовоспламенения приводит к вялому протеканию процесса сгорания, что снижает КПД.

Урок №5. 2/10. (стр. 33-37) Смесеобразование в дизелях.

Опрос:

1) Задержка самовоспламенения, суть процесса.

2) Протекание процесса сгорания.

3) Понятие о жёсткой и мягкой работе дизеля.

4) Цетановое число, физический смысл.

Новый материал:

Смесеобразование называется процесс приготовления горючей смеси в целях подготовки топлива к сгоранию.

Совокупность частиц распыливаемого топлива, образующееся на выходе его из сопла форсунки, называется факелом топлива. Он характеризуется углом и длинной L. Вертикальный угол между осями факелов называется углом распыливания.

Длина, угол факела и угол раскола согласуются с камерой сгорания. Факел должен охватывать всю толщину воздуха в камера, но частицы топлива не должны попадать на охлаждаемые поверхности во избежание коксования.

Количество факелов чем больше тем лучше, но обычно по числу сопловых отверстий; 6-8, Ø 0,20-0,5 мм. Сопловое отверстие представляет канал, длина (которого в 4-7 раз больше его диаметра). Вследствие трения внешнего слоя топлива, распад струи происходит в канале. При выходе из него нити топлива встречают сопротивление сжатого воздуха и распадаются на частицы и образуют факел топлива.

Для хорошего смесеобразования скорость истечения топлива должна быть 250-350 м/с. Для получения такой скорости давление впрыска должно быть 40-80 МПа (400-800

кгс/см2) и выше. Продолжительность впрыска топлива составляет 15-40º угла П.К.В .,

а у быстроходных ещё больше

Для получения процесса смесеобразования необходимо что бы скорость впрыска возрастала и имела максимальное значение в момент прекращения впрыска. Поэтому профиль кулачковой шайбы топливного насоса делают таким, что бы давление впрыска после его начала возрастало. Начальное давление впрыска у судовых дизелей составляет 18-38 МПа (180-380 кгс/см 2 ).

2. Форма камер сгорания.

Полусферическая, Гессельмана, промежуточная, камера сгорания в поршне (ЦНИДИ), (однокамерное смесеобразование).

3. Вихрекамерное образование.

При организации однокамерного смесеобразования в двигателях небольших размеров, при малых диаметрах цилиндров в них мало места для развития факела топлива, при небольшой мощности в цилиндр впрыскивается очень малый объём топлива, поэтому для достижения высокой скорости впрыска необходимо высокое давление и малые сечения сопловых отверстий (у двигателей ЯАЗ 204, Ø 0,15 мм, давление впрыска доходит до 140 мПа или 1400 кгс/см 2 такой двигатель весьма чувствителен к качеству топлива и качеству обслуживания топливной аппаратуры.

Судовые дизели должны быть проще и нетребовательны к качеству обслуживания.

Поэтому нашло широкое применение многокамерное смесеобразование и его разновидность вихрекамерное.

Справка. Вихрекамерное смесеобразование позволяет получить качественное смесеобразование при малых двигателях впрыска (12-24 МПа), 120-240 кгс/см 2 .

Преимуществавихрекамерного смесеобразования ; можно получить большую мощность чем при однокамерном смесеобразовании, лучше происходит процесс сгорания (больше воздуха), менее чувствительны к качеству топлива.

Недостатки; менее экономичны, т.к. на перетекание воздуха и рабочего газа в вихревую камеру затрачивается часть внутренней энергии газа. Конструкции крышки цилиндра усложняется.

Вследствие разделения объёма камеры сгорания на две части, увеличивается поверхность, приходящаяся на единицу объёма воздуха.

Повышенный в связи с этим отвод теплоты через стенки снижает температуру сжимаемого воздуха, что затрудняет пуск холодного дизеля.

Тенденции в совершенствовании смесеобразования (прочитать на уроке с курсантами – стр. 37).

Существует немало ситуаций, когда просто необходимо узнать модель двигателя. Например, при покупке автомобиля или просто запчастей. И тогда встает вопрос: как и где добыть эту информацию? Далее будет рассказано, как определить модель двигателя следующими способами: найти номер на моторе с помощью подкапотной таблички и по вин-коду.

На самом двигателе

Сразу скажем, искать номер на двигателе – это не самый простой способ. Хотя, казалось бы: открыл капот, нашел двигатель, отыскал номер и ввел его в поисковике. Но не все так просто.

Где находится номер двигателя

Во-первых , номер может быть выбит на самых разных местах двигателя. Все зависит от марки и модели авто. Хотя чаще его можно найти на верхней части, той, что ближе к лобовому стеклу. Ну а во-вторых , сам номер может быть в таком состоянии, что без средства от ржавчины и щетки не разобраться, а то и вовсе уничтожен коррозией.

Интересный факт! В некоторых машинах производства США номер на двигателе попросту отсутствует. Это касается только старых моделей.

Какая информация там написана

Как только удалось найти номер двигателя, можно приступить к разбору информации, которую он обозначает. Хотя, в зависимости от марки, бывают некоторые различия, но в основном маркировку составляют 14 знаков. Они условно делятся на два блока: описательный (6) и указательный (8).

Обратите внимание на первый. Три первые цифры в описательном блоке указывают на индекс базовой модели. Далее следует индекс модификации (если таковой отсутствует – ставят ноль), климатическое исполнение и либо латинская «А» (означающая диафрагменное сцепление), либо «Р» (клапан рециркуляции). В указательной части сначала обозначают год выпуска (цифрой или буквой латинского алфавита), потом месяц (следующими двумя цифрами). Оставшиеся 5 знаков указывают на порядковой номер.

Помните! Цифры от 1 до 9 указывают на 2001-2009 годы выпуска, латинская «А» – 2010, В – 2011, С – 2012 и т.д.

Табличка под капотом

Как узнать модель двигателя по вину, расскажем далее, а теперь уделим внимание табличке, на которой это также указано. Она находится под капотом у большинства легковушек и называется подкапотной. С помощью цифр и букв тут подана вся необходимая информация (модель машины, тип двигателя, объем цилиндров, номер рамы либо идентификационный номер, цветовой код и код отделки, ведущего моста, завода производителя и вид трансмиссии). В зависимости от марки автомобиля, она может подаваться в разной последовательности. Для расшифровки вам придется воспользоваться специальной литературой либо же соответствующими ресурсами.

Знаете ли Вы? Проект первого двигателя внутреннего сгорания был представлен еще в 17 веке голландским изобретателем Христианом Гюйгенсом.

Узнать двигатель по вин-коду

Третий способ разъяснит, как узнать модель двигателя по вин-коду. Vehicle Identification Number (идентификационный номер автомобиля), сокращенно VIN. Присваивать автомобилям такой номер начали в Америке и Канаде. Это уникальный идентификационный номер, состоящий из 17 цифр и букв. С его помощью можно узнать практически все о конкретной машине. И, конечно же, есть информация и о модели двигателя. Достаточно заглянуть в техпаспорт автомобиля, чтобы узнать данные (от года модификации до кода) двигателя по vin.

Хотя можно обойтись и без него, посмотрев код на самой машине. Поскольку нет строгих правил по расположению вин-кода, то его можно увидеть и около пассажирского сидения. Но чаще он находится между лобовым стеклом и мотором.

Вин-код делится на 3 части из трех, шести и восьми символов. Используются только цифры и латинские буквы (кроме I, O, Q из-за схожести с цифрами). Первая говорит о производителе, вторая – описывает транспортное средство, третья – является отличительной.

Первый-третий символы говорят о стране, изготовителе и типе ТС, то есть это мировой код производителя. Для того чтобы узнать модификацию двигателя по вин-коду, необходимо обратить внимание на вторую часть. В ней будет указан тип кузова, двигателя и модель. Далее будет идти разнообразная информация, которая может указывать как на тип кузова, шасси, кабины, так и на серию машины, вид тормозной системы и т.д. Девятая цифра кода является проверочной.

В третьей части также указана полезная информация. Например, первый символ этой части (10-й знак кода) указывает на модельный год, второй – завод сборки.

Важно! В обязательном порядке сверяйте vin-код на автомобиле и в техническом паспорте при покупке. Если найдены несоответствия, то стоит не только отказаться от сделки, но и сообщить в правоохранительные органы.

Если вам необходимо узнать модельдвигателя, то вы вполне можете воспользоваться тремя описанными способами (по номеру на самом двигателе, на подкапотной табличке или жепо вин-коду). Какой бы способ вы ни выбрали, для самостоятельной расшифровки символов стоит воспользоваться специальной литературой или онлайн-сервисами.