Рабочий цикл двухтактного дизеля принципиально не отличается от рабочего цикла четырехтактного. Он состоит из тех же процессов и характеризуется примерно одинаковыми параметрами цикла и рабочего тела. Различие заключается в способе осуществления принудительного выпуска и зарядки рабочего цилиндра воздухом.
Недостатки четырехтактных дизелей
Недостатком четырехтактных дизелей является относительно большая длительность вспомогательных процессов рабочего цикла. Так, из общей продолжительности цикла, соответствующей 720° ПКВ, около 560—570° ПКВ отводится на осуществление газообмена и сжатия, а только 160—150° ПКВ — на рабочий ход. Это неблагоприятно сказывается на удельной мощности двигателя и на равномерности его вращающего момента.
Рабочий цикл двухтактного дизеля
Рабочий цикл двухтактного дизеля совершается за один оборот коленчатого вала (360° ПКВ). Меньшая продолжительность цикла в двухтактных двигателях является следствием сокращения периода газообмена (всего 120—140° ПКВ).
Процессы продувки и зарядки
В конце такта расширения и в начале такта сжатия через органы газораспределения нагнетается сжатый воздух, который вытесняет продукты сгорания и занимает их место в рабочем цилиндре. Эти процессы называют продувкой и зарядкой цилиндра. Продувочный воздух предварительно сжимается продувочным насосом или компрессором, выполненным в виде отдельного агрегата.
Схемы продувки
Для продувки цилиндра в настоящее время используют две основные схемы: контурную и прямоточную. Наиболее совершенной являются прямоточные схемы продувки.
Рабочий цикл в двухтактном двигателе
На рис. 5 показана схема работы двухтактного двигателя с прямоточно-клапанной схемой (а — первый такт, б — второй такт) продувки. Основные особенности устройства дизеля следующие: впускные окна 1 расположены в нижней части цилиндра, высота которых составляет около 10—20 % хода поршня; выпускные клапаны 2 размещены в крышке цилиндра с приводом от распределительного вала, частота вращения которого такая же, как у коленчатого вала двигателя; продувочный насос (компрессор) 3 нагнетает воздух под давлением в ресивер 4 для очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его свежим зарядом.
На рис. 5 показана схема работы двухтактного двигателя с прямоточно-клапанной схемой (а — первый такт, б — второй такт) продувки. Основные особенности устройства дизеля следующие: впускные окна 1 расположены в нижней части цилиндра, высота которых составляет около 10—20 % хода поршня; выпускные клапаны 2 размещены в крышке цилиндра с приводом от распределительного вала, частота вращения которого такая же, как у коленчатого вала двигателя; продувочный насос (компрессор) 3 нагнетает воздух под давлением в ресивер 4 для очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его свежим зарядом.
Первый такт
Первый такт соответствует ходу поршня от НМТ к ВМТ. В начале хода поршня продолжаются процессы удаления выпускных газов, продувки и наполнения цилиндра свежим зарядом (линия 1-2а, рис. 6,б). Конец продувки (точка а) определяется моментом закрытия впускных окон и выпускных клапанов. Последние закрываются или одновременно с впускными окнами или несколько ранее. Давление в цилиндре к концу газообмена в двухтактных дизелях несколько выше атмосферного и зависит от давления воздуха в ресивере. С момента окончания газообмена и полного перекрытия поршнем впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Когда поршень не доходит на 10—30° ПКВ до ВМТ (точка 3), в цилиндр через форсунку начинает подаваться топливо (рис. 6,а).
Второй такт
Второй такт соответствует ходу поршня от ВМТ к НМТ. В цилиндре произошло сгорание топлива (линия сz4, рис. 6, б) и начался процесс расширения (линия z4b, т. е. осуществляется рабочий ход. Несколько раньше момента подхода поршня к впускным окнам (точка 5) открываются выпускные клапаны (точка b) в крышке цилиндра, и продукты сгорания начинают вытекать из цилиндра в выпускной патрубок (свободный выпуск); при этом давление в цилиндре резко падает (участок b5—1, рис. 6,б).
Впускные окна открываются поршнем, когда давление в цилиндре становится примерно равным давлению воздуха в ресивере. Воздух, поступая в цилиндр через впускные окна, вытесняет через выпускные клапаны оставшиеся в цилиндре продукты сгорания и заполняет цилиндр.
Преимущества и недостатки двухтактных дизелей
Сравнение рабочих циклов четырех- и двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частотах вращения мощность двухтактного двигателя значительно больше. Учитывая увеличение числа рабочих циклов в два раза, следовало бы ожидать увеличения мощности вдвое. В действительности мощность двухтактного двигателя увеличивается приблизительно в 1,5—1,7 раза из-за потери части рабочего объема, ухудшения очистки и наполнения цилиндра, а также затраты мощности на привод продувочного насоса.
К преимуществам двухтактных дизелей следует также отнести большую равномерность крутящего момента, так как полный рабочий цикл осуществляется при каждом обороте коленчатого вала. Недостатки — более низкое качество очистки и наполнения цилиндра, относительно высокий температурный уровень поршня, крышки, цилиндра и клапанов. Кроме того, из-за несовершенства очистки рабочего цилиндра от остаточных газов расход топлива в двухтактных дизелях выше по сравнению с четырехтактными дизелями.
Если вы ищете качественные решения для аренды катеров, посетите Freewnd в Торревьехе.
Для более подробной информации о морских технологиях и оборудовании, посетите Seamen.
Заключение
Двухтактные дизели обладают рядом преимуществ, таких как большая мощность и равномерность крутящего момента, что делает их привлекательными для использования в различных областях. Однако, недостатки, связанные с качеством очистки и наполнения цилиндра, а также повышенным расходом топлива, требуют дополнительных усовершенствований для повышения их эффективности.