Расчет судового двигателя внутреннего сгорания

Расчет судового двигателя внутреннего сгорания. Анализ конструкции судовых двигателей различных типов. Общий вид дизельного двигателя серии MAN B&W S50-98MC , страница 4

• Высокие требования к качеству топлива при повышенных частотах вращения коленчатого вала (особенно у средне и высокооборотных дизелей);

Основные концепции современного развития дизелестроения направлены на повышение экономичности, агрегатной мощности, ресурса и надежности дизельных двигателей, снижение трудовых затрат на обслуживание в процессе эксплуатации и удельной металлоемкости.

2.2. Анализ конструкции судового двигателя заданного типа

2.2.1. Общие сведения о двигателе

Среди всего многообразия фирм, производящих дизельные двигатели для нужд морского и речного флота, фирма MAN Burmeister&Wain является основным поставщиком главных судовых малооборотных дизелей. Широкий модельный ряд и многолетние традиции производства позволили фирме занять лидирующие положение на рынке. К настоящему времени наибольшее распространение в сегменте судовых малооборотных дизельных двигателей получили двигатели серии S50-98MC (рис. 1).

Дизельные двигатели серии MAN B&W S50-98MC это однорядные, двухтактные, крейцкопфные, реверсивные двигатели с газотурбинным наддувом.

Характерной особенностью двигателей серии S50-98MC является использование механизма отбора мощности у распределительного вала для осуществления впрыска топлива и работы выпускных клапанов. Кроме того двигатели этой серии оснащены пневмоэлектрической системой управления, обеспечивающей регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя посредством электрогидравлического регулятора.

Особенностью топливной системы двигателей серии S50-98MC является то, что каждый цилиндр двигателя оснащен индивидуальным топливным насосом высокого давления, плунжер которого приводится в движение посредством кулачковой шайбы, расположенной на распределительном валу. Оптимальное значение удельного расхода топлива при наименьшем содержании окислов азота в выхлопных газах достигается за счет системы регулирования момента впрыска топлива в цилиндр (система VIT – Variable Injection Timing), входящей в конструкцию топливного насоса.

Рис. 1. Общий вид дизельного двигателя серии MAN B&W S50-98MC.

Особенностью системы газораспределения двигателей серии S50-98MC является то, что работа выпускных клапанов регулируется кулачками, расположенными на распределительном валу. При этом открытие каждого клапана осуществляется индивидуально, посредством соответствующего гидравлического привода, а закрытие – посредством воздушной пружины, размещенной в корпусе клапана. Оптимальное значение удельного расхода топлива при наименьшем содержании окислов азота в выхлопных газах достигается за счет системы регулирования угла закрытия выпускного клапана (система VEC – Valve Exhaust Closing), входящей в конструкцию выпускного клапана.

Особенностью системы смазки двигателей серии S50-98MC является то, что смазка коленчатого и распределительного вала двигателя осуществляется раздельно. При этом смазка коленчатого вала, а также других элементов цилиндрово-поршневой группы и цепной передачи механизма газораспределения осуществляется посредством центральной смазочной системы. Смазка распределительного вала, а также питание гидравлической системы открытия выпускных клапанов обеспечивается автономной системой смазки. Смазка цилиндра осуществляется посредством специальных смазочных насосов, управляемых электронной системой, что обеспечивает более равномерное распределение масляной пленки по поверхности цилиндра, и как следствие более низкий расход масла.

Особенностью системы пуска и реверсирования двигателей серии S5098MC является то, что пусковые клапаны, установленные на каждом цилиндре, открываются посредством сжатого воздуха, подающегося от воздухораспределителя, и закрываются при помощи специальных пружин.

Дизельный двигатель MAN B&W 6S70MC является шестицилиндровым двигателем серии S50-98MC (рис. 1). Номинальная мощность данного двигателя составляет 16769 кВт при 88 об/мин. Максимальная мощность данного двигателя составляет 18630 кВт при 91 об/мин. Максимальное давление в цилиндре двигателя составляет 15 МПа. Вращение двигателя – правое.

Что такое vit на двигателях

Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Cуществует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60. 70%.

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.

Такт сжатия.

1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Далее цикл повторяется.

Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением. С ним двигатель развивает больше мощности.

Наглядно просмотреть работу двухтактного ДВС можно на этом флеш-ролике:

Работа двигателя внутреннего сгорания на мотоцикле

Get Flash to see this player.

Все знают что такое двигатель внутреннего сгорания это такой двигатель в котором химическая энергия топлива, котор ое сгорает в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.
Все знают, но немногие видели как он работает.
Неизвестные герои умудрились заснять на видео процессы происходящие в камере сгорания .

Двигатели в кроссовых мотоциклах классифицируются по:

* По способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако меньшим КПД. Поэтому двухтактные двигатели применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизованых инструментах. Четырёхтактные же двигатели устанавливаются на абсолютное большинство остальных транспортных средств, в том числе и на мотоциклы;

* По способу охлаждения — на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;

* По объему.

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя

Как следует из названия, рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.

1. Впуск. В течение этого такта поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь.

2. Сжатие. Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия. Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако, для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, которое дороже.

Опережение зажигания необходимо для того, чтобы сгорание топлива успело полностью закончится к моменту достижения поршнем НМТ, то есть для наиболее эффективной работы двигателя. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику.

4. Выпуск. После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл начинается сначала.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи НМТ поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра.

Более подробно о рабочем цикле двухтактного двигателя: когда поршень идёт вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно, движущийся вверх поршень создаёт разрежение в кривошипной камере. Под действием этого разрежения открывается клапан впускного коллектора и свежая порция топливовоздушной смеси (как правило, с добавкой масла) засасывается в кривошипную камеру. При движении поршня вниз давление в кривошипной камере повышается и клапан закрывается. Поджиг, сгорание и расширение рабочей смеси происходят так же, как и в четырёхтактном двигателе. Однако, при движении поршня вниз, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (в смысле, поршень перестаёт перекрывать выпускное окно). Выхлопные газы (имеющие ещё большое давление) устремляются через это окно в выпускной коллектор. Через некоторое время поршень открывает также впускное окно, расположенное со стороны впускного коллектора. Свежая смесь, выталкиваемая из кривошипной камеры идущим вниз поршнем, попадает в рабочий объём цилиндра и окончательно вытесняет из него отработанные газы. При этом часть рабочей смеси может выбрасываться в выпускной коллектор. При движении поршня вверх часть свежей смеси вытолкнутой из выпускного коллектора засасывается назад в кривошипную камеру.

Стоит заметить, что двухтактный двигатель при том же объёме цилиндра, должен иметь почти в два раза большую мощность. Однако полностью это преимущество не реализуется, из-за недостаточной эффективности продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском. Мощность двухтактного двигателя того же литража, что и четырёхтактный больше в 1,5 — 1,8 раза.

Важное преимущество двухтактных двигателей — отсутствие громоздкой системы клапанов и распределительного вала.

Преимущества и недостатки 4-тактных и 2-тактных двигателей

Преимущества четырёхтактных двигателей
* Больший ресурс.
* Большая экономичность.
* Более чистый выхлоп.
* Не требуется сложная выхлопная система.
* Меньший шум. * Не нужно предварительно смешивать масло с бензином

Преимущества двухтактных двигателей
* Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения у бензиновых вариантов.
* Большая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма.
* Проще и дешевле в изготовлении.

Топливная смесь для двухтактных двигателей

Для кроссовых мотоциклов производится специальное моторное масло, обычно имеющее маркировку Off road. Рекомендуется ипользовать дорогое, хорошее масло, т.к. это значительно увеличивает срок службы поршневой группы. Например, Motul 800 Off-road .

Пропорции смеси могут варьироваться от модели к модели, но для наших условий самое популярное отнощение 1:33 или 1:40. (Это значит, что на 5л бензина с высоким октановым числом (Аи98 или Аи95) требуется 120-150мл масла).

Смешивание лучше проводить предварительно, в чистой канистре, встряхивая ее до образования равномерной смеси. Большинство двухтактных масел имеют в своем составе специальный краситель, окрашивющий топливную смесь. Топливная смесь может считаться приготовленой, когда имеет ровный цвет красителя (указано на банке с маслом). Например, для масла Motul 800 — это красный цвет, для масел IPONE 2Т — оранжевый.

Что такое vit на двигателях

«ВИТ-2» («Воздушный истребитель танков — 2») — советский двухмоторный самолёт-штурмовик, разработанный перед Второй мировой войной опытным конструкторским бюро [en] Н. Н. Поликарпова. Один опытный образец был построен заводом № 84 в 1938 году. Несмотря на многообещающие характеристики как штурмовика, было рекомендовано внедрить его в серийное производство в качестве скоростного пикирующего бомбардировщика с уменьшенным для увеличения скорости вооружением.

Содержание

• 1 История
• 2 Тактико-технические данные
• 3 Аналоги
• 4 Примечания
• 5 Литература
• 6 Ссылки

История [ править | править код ]

ВИТ-2 был создан на базе самолета ВИТ-1 за счет изменения конструкции и установки двух двигателей M-105 мощностью 1100 лс (820 кВт) каждый, более мощных чем М-103 (двигатель), стоявшие на прототипе.

ВИТ-2 представлял из себя двухмоторный самолёт-моноплан с низким расположением крыла. Конструкция смешанная. Фюзеляж-монокок собирался из двух половин, выклеенных из «шпона» (формованной берёзовой фанеры). Большой топливный бак размещался между кабинами пилота и заднего стрелка. Кабина пилота, место расположения топливного бака и кабина стрелка были закрыты удлинённым фонарем. Конструкция крыла — каркас из стальных труб, обшивка из дюралюминия. В отличие от ВИТ-1 на самолете было установлено разнесенное хвостовое оперение.

Основные стойки шасси убирались в заднюю часть в мотогондол. Ниши шасси с целью уменьшения аэродинамического сопротивления закрывались створками. Хвостовое колесо было неубирающимся. Нос был широко застеклён, чтобы обеспечить хорошую видимость штурману/бомбардиру. В носовой части устанавливалась 20-мм пушка й ШВАКс вертикальным перемещением на 10 °. Задний стрелок-радист сидел в башенке с ручным управлением, также вооружённый пушкой ШВАК, кроме того, ему была предоставлена ​​убирающаяся пара пулемётов ШКАС 7,62 мм в люковой установке для обстрела нижней задней полусферы. В корнях крыла были установлены две 37 мм пушки Ш-37 [en] конструкции Шпитального и две пушки ШВАК. Самолёт мог брать 600 кг бомб на внутренней подвеске или две 500-килограммовые фугасные авиабомбы (ФАБ-500) на внешней подвеске под крыльями. [1]

Постройка ВИТ-2 была закончена к 10 мая 1938 года, и уже на следующий день В. П. Чкалов совершил на нём первый испытательный полёт. Вскоре воздушные винты фиксированного шага были заменены винтами изменяемого шага ВИШ-61 с постоянным числом оборотов. [1] За этим последовали полёты в рамках программы заводских испытаний, которые в период с 11 мая по 11 июля 1938 года проводил лётчик-испытатель завода № 84 Б.Н. Кудрин. При полётном весе 6166 кг на высоте 4500 м была получена максимальная скорость полета 498 км/ч, а при полётном весе 5350 кг — 508 км/ч. В октябре 1938 года начались государственные испытания, [2] показавшие, что ВИТ-2 быстрее чем ВИТ-1 на высоте 4500 метров (486 км/ч против 450 км/ч), но медленнее на высоте 3000 метров (513 км/ч против 530 км/ч). По итогам испытаний был рекомендован для серийного производства в качестве скоростного пикирующего бомбардировщика при условии, что часть вооружения будет удалена, чтобы увеличить скорость. [1]

Тактико-технические данные [ править | править код ]

Источник: Gordon, Soviet Airpower in World War 2.

Общие характеристики

• Экипаж: 3 человека
• Длина: 12,25 м
• Размах крыла: 16,5 м
• Площадь крыла: 40,76 м²
• Аэродинамический профиль: Clark YH
• Масса пустого самолёта: 4032 кг
• Масса взлётная: 6302 кг
• Силовая установка: 2 двигателя V12 M-105 с жидкостным охлаждением, мощностью 783 кВт (1050 л. с.) каждый
• Пропеллеры: 3-лопастной ВИШ-61, диаметр 3,3 м

Скоростные характеристики

• Максимальная скорость у земли: 486 км/ч
• Максимальная скорость на высоте 4500 метров: 513 км/ч
• Практическая дальность: 800 км
• Практический потолок: 8200 м

Вооружение

• 2 пушки Ш-37[en] 37 мм
• 4 авиапушки ШВАК 20 мм
• 2 пулемёта ШКАС 7,62 мм
• Бомбы: до 1000 кг

Аналоги [ править | править код ]

Самолёты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи:

Топливная аппаратура судовых дизелей. Конструкция, проверка состояния и регулировка

• Практика использования морских топлив на судах
• Практические рекомендации по смазке судовых дизелей
• Повреждения и поломки дизелей. Примеры и анализ причин

Топливная аппаратура относится к числу важнейших элементов дизелей. От четкости и эффективности ее функционирования зависит величина развиваемой двигателем мощности, его экономичность, надежность и ресурс. К сожалению последняя, обстоятельная и полезная публикация В.П.Шмелева в книге С.В.Камкина, И.В. Возницкого и В.П. Шмелева Эксплуатация судовых дизелей, посвященная устройству и эксплуатации топливной аппаратуры, относится к 1990 г.
Однако с тех пор прошло 14 лет, за это время в конструкции топливной аппаратуры и, особенно, в организации топливоподачи произошли радикальные изменения. В предлагаемой читателю книге помимо новых подходов к эксплуатационной проверке и регулировке топливной аппаратуры достаточно подробно изложены вопросы организации топливоподачи, позволяющей существенно улучшить эксплуатационных характеристики двигателей. Достигнуто это путем внедрения аккумуляторных систем, систем электронного управления и гидропривода топливных насосов.
Книга в основном ориентирована на судовых механиков, одна из основных задач которых состоит в периодической проверке и регулировке топливной аппаратуры, определяющей качество протекания процессов топливоподачи, смесеобразования и сгорания топлива в цилиндрах двигателя. В книге также приводятся методы контроля рабочего процесса и его регулировки.
Несомненно, книга может рассматриваться и как учебное пособие для учащихся высших и средних учебных заведений, готовящих кадры судовых механиков по специальности 180403.00.
Содержание книги ориентировано на эксплуатацию топливной аппаратуры ведущих дизелестроительных компаний: Вяртсиля-Зульцер, «Катерпиллар-Мак», МАН-БВ».

Оглавление
Предисловие
1. Топливные системы
2. Основы конструкции топливных насосов и форсунок
2.1. Топливные насосы (ТНВД)
2.2. Форсунки
3. Процесс топливоподачи
4. Топливные насосы клапанного типа
4.1. Принцип действия ТНВД с регулированием по началу подачи
4.2. Принцип действия ТНВД со смешанным регулированием подачи
4.3. Топливные насосы двигателей Зульцер RTA
4.4. Проверка и регулирование ТНВД RTA
5. Топливные насосы золотникового типа
5.1 Конструкция и принцип действия
5.2. Насосы двигателей Вяртсиля
5.3. ТНВД двигателей MAH S50 и S70MC
5.4. Топливный насос двигателя MAH KSZ 105/180
5.5. Топливный насос двигателей Пилстик РС2
5.6. Кавитационно-эрозионные разрушения
6. Методы регулирования угла опережения подачи топлива
6.1. Системы VIT
6.1.1. Система VIT двигателей МАН-Б.В. L-MC
6.1.2. Система VIT двигателей Зульцер RTA
7. Проверка и регулирование ТНВД золотникового типа
7.1. РегулированиеТН ВД двигателей Вяртсиля
7.2. Регулирование ТНВД SKL — NVD 48 и 36
7.3. Проверка и регулирование ТНВД двигателей Ч и ЧН 25/34-3
8. Топливные насосы распределительного типа
9. Форсунки
9.1. Конструкция
9.2. Форсунки с многодырчатыми распылителями, распыливание топлива
9.3. Распылители для работы на пониженных мощностях («SLOW» nozzles)
9.4. Тепловое состояние и охлаждение форсунок
9.5. Форсунки двигателей Зульцер RND и RND-M
9.6. Форсунки двигателей Зульцер-RTA
9.7. Форсунки двигателей МАН-БВ L-MC
9.8. Форсунки двигателей SKL-NVD 48, 36 и 24
10. Проверка и регулирование форсунок
10.1. Нарушения работоспособности топливной аппаратуры
11. Насос-форсунки
11.1. Насос-форсунки с механическим приводом
11.2. Насос-форсунки с электронным управлением
11.3. Насос — форсунки с гидроприводом
12. Аккумуляторные системы топливоподачи
12.1. Аккумуляторная система фирмы Вяртсиля
12.2. Аккумуляторная система фирмы МАН-Б.В
13. Системы электронного управления топливоподачей
13.1. Система электронного управления фирмы Катерпиллар
13.2. Система электронного управления фирмы МАН — Б.В
13.2.1. Электронное управление и гидропривод топливных насосов
13.2.2. Электронное управление и гидропривод выхлопных клапанов
13.2.3. Электронное управление лубрикаторами
13.3. Система электронного управления фирмы Зульцер
14. Контроль и регулирование рабочих процессов, измерительные приборы
14.1. Измеряемые параметры
14.2. Индицирование двигателя
14.2.1. Индикаторы «Майгак»
14.2.2. Электронные индикаторы
14.3. Анализ результатов измерений, регулирование рабочего процесса