ЛЕКЦИЯ № 1
МДК.01.01. Основы эксплуатации, технического обслуживания и ремонта судового энергетического оборудования
(Судовые двигатели внутреннего сгорания)
Тема: Понятие о двигателях внутреннего сгорания
Учебные вопросы:
Вступление
1. Дизельные двигатели внутреннего сгорания
2. Другие виды двигателей внутреннего сгорания
Выводы, ответы на вопросы, задание на самостоятельную подготовку
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ
Вступление
Тепловой двигатель – это двигатель, в котором происходит сгорание топлива (химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию) и преобразование части теплоты в механическую работу.
Химическая энергия → Тепловая энергия → Механическая энергия
Тепловые двигатели можно условно разделить на две группы:
- двигатели внешнего сгорания - тепловые двигатели, в которых процессы сжигания топлива (преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию) происходит вне двигателя, а преобразование части теплоты в механическую работу происходит в паровой машине или турбине (паровые машины, паротурбинные двигатели, атомные установки и т.д.). Рабочим телом для преобразования тепловой энергии в механическую работу является водяной пар;
|
| Рис. 1 – Общее устройство дизельного двигателя: 1 – фундаментная рама; 2 – станина; 3 – цилиндр или блок цилиндров; 4 – крышка цилиндра; 5 – выпускной клапан; 6 – форсунка; 7 – впускной клапан; 8 – поршень. |
- двигатели внутреннего сгорания - тепловые двигатели, в которых процессы сжигания топлива (преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию) и преобразование части теплоты в механическую работу происходит непосредственно внутри двигателя (дизельные, карбюраторные, газовые, газотурбинные и реактивные двигатели и т.д.). Рабочим телом для преобразования тепловой энергии в механическую работу являются газообразные продукты процесса сжигания топлива.
Дизельным двигателем (дизелем, двигателем внутреннего сгорания, ДВС и т.д.) называется поршневой двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением топлива от сжатия.
Бензиновым двигателем (двигателем Отто, карбюраторным или инжекторным) называется поршневой двигатель внутреннего сгорания воспламенением топлива от электрической искры.
Газотурбинным двигателем (ГТД) называется роторный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением топлива от электрической искры.
Принципиальное устройство дизельного двигателя. На фундаментной раме 1 установлена станина 2, на которой расположен цилиндр 3, закрытый цилиндровой крышкой 4.
Пространство, ограниченное цилиндровой крышкой, стенками цилиндра и поршнем 8, является объемом цилиндра. На крышке цилиндра располагаются впускной клапан 7, форсунка 6 и выпускной клапан 5.
Пространство, ограниченное фундаментной рамой, станиной и нижними поверхностями цилиндра и поршня образуют картер двигателя, в нижней части которого обычно собирается смазочное масло.
Принцип работы (Working principle). Дизельные двигатели преобразуют содержащуюся (stored) в топливе химическую энергию (chemical energy) в механическую энергию (mechanical energy) выходного вала (output shaft). Процесс преобразования происходит в два этапа (two steps):
- первого (first), химическая энергия преобразуется в тепловую энергию (thermal energy) в результате реакции сгорания или окисления (combustion reactions) топлива;
- второго (second), тепловая энергия преобразуется в механическую энергию посредством кривошипно-шатунного механизма.
Дизельные двигатели внутреннего сгорания
Принцип работы дизельного двигателя (рис.1). Дизельный двигатель работает на нефтяном топливе по циклу Дизеля (Diesel principle).
В цилиндр двигателя 3 через впускные клапана 7 поступает свежий заряд воздуха (Intake of air). Он сжимается (Compression of air) движущемся вверх поршнем 8. В результате этого повышается его давление и поднимается температура. Значение величины температуры недостаточно для самовоспламенения воздушного заряда, но впрыскиваемое через топливную форсунку 6 топливо (Diesel injection) самовоспламеняется вместе с воздушным зарядом.
В результате в цилиндре двигателя еще больше возрастают значения давления и температуры. Продукты сгорания топлива в цилиндре двигателя давят на стенки цилиндра и поршень, вызывают его движение вниз.
Перемещение поршня вниз через шатун 9 и кривошип 10 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя.