Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей

У двухтактных двигателей рабочий цикл совершается в 2 раза бы­стрее, поэтому при тех же размерах, одинаковых числе цилиндров и ча­стоте вращения мощность их теоретически должна быть в 2 раза боль­ше мощности четырехтактных. Практически же мощность двухтактных двигателей превышает мощность четырехтактных примерно на 70 – 80 %, так как часть хода поршня (10 ÷ 25 %) занята выпускными и продувочными окнами, в результате чего рабочий объем цилиндра меньше. Кроме того, 6 – 10 % мощности затрачивается на привод проду­вочного насоса.

Вследствие большей мощности двухтактного двигателя вес, прихо­дящийся на единицу мощности, у него при прочих равных условиях меньше, чем у четырехтактного.

Ввиду того что число рабочих ходов в единицу времени у двухтакт­ных двигателей в 2 раза больше, у них обеспечивается лучшая равно­мерность вращения коленчатого вала. Чтобы добиться одинаковой рав­номерности вращения, четырехтактный двигатель должен быть снаб­жен маховиком больших размеров, чем двухтактный.

Пусковые качества двухтактного двигателя выше четырехтактного. Для пуска двигателя в ход сжатым воздухом при любом положении коленчатого вала необходимо, чтобы один из пусковых клапанов был открыт, у двухтактных двигателей это достигается при числе цилинд­ров не менее четырех, у четырехтактных - не менее шести. Если число цилиндров менее указанного, то при остановке двигателя коленчатый вал может занять непусковое положение и перед пуском двигателя его нужно проворачивать вручную.

Двухтактные двигатели с продувкой через окна имеют более про­стую конструкцию, так как у них нет впускных и выпускных клапанов и приводов к последним. Упрощение конструкции в некоторой степени облегчает уход за двигателем.

Преимуществом двухтактного двигателя является и то, что сила, возникающая от давления газов на поршень двухтактного двигателя (простого действия), не изменяет своего направления, вследствие чего подшипники шатуна не подвергаются знакопеременной нагрузке.

К недостатку двухтактных двигателей относится большая тепловая нагрузка цилиндра и поршня. Величина ее превышает в 1,7 - 1,8 раза тепловую нагрузку четырехтактных двигателей, так как у двухтактных рабочий цикл совершается в 2 раза быстрее. Для обеспечения нормаль­ной работы поршни двухтактных двигателей с диаметром цилиндра 250 – 300 мм и более и четырехтактных диаметром цилиндра 400 – 450 мм изготовляются с охлаждением.

У двухтактных двигателей малых мощностей, особенно быстроход­ных, удельный эффективный расход топлива несколько больший, чем у четырехтактных, что объясняется недостаточной очисткой цилиндров от отработавших газов. Экономичность двухтактных и четырехтактных дви­гателей средних и больших мощностей примерно одинакова. Однако не­которые четырехтактные двигатели с высоким наддувом расходуют топ­лива меньше за счет использования наивыгоднейших моментов открытия и закрытия клапанов.

На основании сравнения рассмотренных преимуществ и недостатков можно сделать вывод, что для силовых установок больших мощностей, примерно с 2900 – 3700 кВт (4000 ÷ 5000 л. с.) на один агрегат, предпоч­тение следует отдавать двухтактным двигателям.

На речном флоте наибольшее распространение получили четырех­тактные двигатели, а на судах морского флота, где агрегатная мощ­ность выше, – двухтактные.

Остов – это группа основных неподвижных, главным образом, корпусных деталей двигателя. На судовых дизелях применяют остовы различных конструкторских схем. Типы остовов СДВС классифицируются по количеству плоскостей разъема между корпусными деталями.

Остов с одной плоскостью разъема состоит из крышки цилиндра (или блока крышек) и блок-картера туннельного типа. Данный тип характерен для маломощных СДВС (например, дизель 2ЧСП 10.5/13).

Остов с двумя плоскостями разъема имеет три разновидности:

– первая содержит крышку (или блок крышек) цилиндра, блок-картер и фундаментную раму (например, дизель 6L160HNS);

– вторая – крышку (или блок крышек) цилиндр, блок цилиндров и фундаментную раму. Последняя в данной схеме объединяет картер и собственно фундаментную раму и иногда называется блок-рамой (например, дизель 6ЧСП 18/22);

– третья – крышку (или блок крышек) цилиндра, блок-картер с «подвесным» коленчатым валом и поддон (например, 6ЧН 21/21).

Все разновидности остова с двумя плоскостями разъема наиболее характерны для СДВС.

Остов с тремя плоскостями содержит крышку (или блок крышек) цилиндра, блок цилиндров, верхний картер («силовой») и нижний картер («несиловой» – поддон). Данный тип остова имеют быстроходные СДВС (например, дизели 3Д6, 3Д12, М401).

Кроме перечисленных деталей, в числе основных к остову относятся втулки цилиндров, коренные подшипники, прокладки газового стыка между крышкой и блоком цилиндров.

Контрольные вопросы

1. Какие бывают СДВС по способу осуществления рабочего цикла?

2. Перечислите такты из которых состоят рабочие циклы 2-х тактного и 4-х тактного СДВС.

3. Что представляет собой индикаторная диаграмма?

4. Каковы назначение и роль остова ДВС?

5. Типы остовов СДВС.

6. Состав и особенности остова с одной плоскостью разъема.

7. Состав и особенности остова с двумя плоскостями разъема.

8. Состав и особенности остова с тремя плоскостями разъема.

9. Назовите конструктивные элементы крышки цилиндра, блок-картера, фундаментной рамы, втулки цилиндра.

10. Перечислите детали остова дизелей 3Д6, 6ЧСП 18/22 и 6NVD – 24.

11. Как осуществляется силовая связь деталей остова дизелей 6ЧСП 18/22, 3Д6, 6NVD – 24?

12. Как и из какого материала изготавливаются детали остова?

13. Как устроены, из какого материала изготовлены коренные подшипники дизелей 3Д6 и 6ЧСП 18/22?

14. Какие вкладыши называются тонкостенными, толстостенными и в каких случаях они применяются?

15. Какие антифрикционные материалы применяются для подшипников СДВС?

16. Какие устройства монтируются в крышке цилиндра?

17. В каких случаях в крышке цилиндра устанавливаются седла для клапанов? Материал седел и способы их крепления.

18. Какие детали остова необходимо охлаждать и как это осуществляется?

19. Как осуществляется уплотнение зарубашечного пространства втулки цилиндра?

20. Как уплотняется газовый стык? Типы прокладок и их материал.

21. Назначение опорно-упорного коренного подшипника, его устройство.

22. Как осуществляется смазка втулки цилиндра и коренных подшипников у дизелей 3Д6, 6ЧСП 18/22?

23. Как устроен остов крейцкопфного дизеля? Назовите его детали.

24. Назначение КШМ.

25. Типы и особенности КШМ рядных, V-образных и крейцкопфных дизелей.

26. Состав КШМ тронкового дизеля.

27. Состав КШМ крейцкопфного дизеля.

28. Назовите основные части поршня тронкового дизеля. Их назначение.

29. Чем отличаются поршни крейцкопфных дизелей?30

30. Охарактеризуйте условия работы поршня. Температурой в каких точках оценивается его тепловая напряженность? Назовите допустимые значения этих температур для поршней из алюминиевого сплава и чугуна.

31. Способы изготовления поршней и материалы, их преимущества и недостатки.

32. Способы охлаждения поршней. Сравните их эффективность.

33. Назначение, типы и устройство поршневых колец.

34. Материалы и методы изготовления поршневых колец.

35. Способы повышения работоспособности поршневых колец.

36. Требования к поршневому пальцу. Типы, материалы, термообработка.

37. Из каких частей состоит шатун?

38. Материалы и методы изготовления шатунов.

39. Как устроен шатун «морского» типа?

40. Типы шатунов V-образных двигателей.

41. Из каких частей состоит коленчатый вал?

42. Из каких частей состоит кривошип (колено) коленчатого вала?

43. Условия работы коленчатого вала и требования к нему. Материалы, методы изготовления и способы повышения его работоспособности.

44. Устройство носового и кормового концов коленчатого вала.

45. Как осуществляется смазка шеек коленчатого вала у МОД, СОД и ВОД?

46. Как подводится масло на охлаждение поршня, смазку головного подшипника и поршневого пальца?

47. Для чего устанавливаются противовесы?

48. Назначение маховика.