Дизельный ДВС

Цикл у поршневых ДВС может совершаться за четыре или два хода поршня (два оборота или один коленчатого вала). Поэтому также двигатели называют соответственно четырех- или двухтактными.

При сравнении рабочих  циклов четырёх- и двухтактных дизелей  видно, что при одних и тех  же размерах ( диаметре цилиндров, ходе поршня) и при равной частоте вращения коленчатых валов двухтактные дизели должны развивать вдвое большую мощность, чем четырёхтактные. Однако с точки зрения работы газа часть хода поршня двухтактного дизеля, пропорциональная объёму, считается потерянной, поэтому практически двухтактный дизель при одинаковых условиях развивает мощность не вдвое, а только в 1.7-1.8 раза большую, чем четырёхтактный дизель. Но двухтактные дизели одинаковой мощности с четырёхтактными имеют меньшие размеры и массу. Устройство двухтактных дизелей с продувкой через окна в цилиндре проще четырёхтактных, поэтому их легче обслуживать. Рабочий цикл у двухтактного дизеля совершается за один оборот коленчатого вала, поэтому вращение последнего у двухтактных дизелей осуществляется равномернее, чем у четырёхтактных. Детали двухтактных дизелей испытывают большие температурные нагрузки, т.к. в них чаще повторяется процесс сгорания. Несмотря на простоту устройства двухтактные дизеля менее экономичны, чем их четырёхтактные аналоги ( хуже очищаются цилиндры, требуются дополнительные затраты энергии на привод продувочного насоса и т.п.). Поэтому на речном и морском транспорте большее распространение получили четырёхтактные дизели, а двухтактные используют на некоторой части катеров и шлюпок с подвесным мотором.

Топливо и воздух (свежий заряд) могут поступать в двигатель  по отдельности или в виде приготовленной в определённом соотношении смеси.

Устройства, в которых  приготовляется такая смесь, называют карбюраторами. Поступившая в цилиндр  горючая смесь для лучшего  перемешивания сжимается поршнем  и воспламеняется электрической  искрой. При сгорании смеси в цилиндре двигателя резко возрастает температура  и давление. Образовавшиеся при сгорании смеси газы перемещают поршень в  цилиндре, совершая полезную работу. Тепловые машины, работающие по такой схеме называются двигателями с искровым зажиганием.

У большинства двигателей судов процесс смесеобразования и подготовки смеси к сгоранию происходит внутри цилиндров. Воздух и  топливо поступают в цилиндры судовых двигателей раздельно, и  топливо самовоспламеняется вследствие высокой температуры сжатого  воздуха ( давление достигает 3-10 Мпа, а температура 450-800 градусов). Такие двигатели получили название дизелей по фамилии их изобретателя - немецкого инженера Р. Дизеля.

При рассмотрении конструкции  двигателей принято их детали компоновать  в отдельные группы, являющиеся, как правило, самостоятельными сборочными единицами. В связи с этим в  конструкции любого дизеля обычно выделяют корпус, кривошипно-шатунный механизм и различные системы.

Корпус (остов) дизеля образует фундаментная рама, станина, цилиндры и крышки цилиндров. К кривошипно-шатунному  механизму относят поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик. Под  системами понимают комплексы механизмов, аппаратов, приборов и других устройств, выполняющих определённые задачи при  подготовке дизелей к пуску и  обслуживанию их в работе.

Чтобы произвести пуск дизеля, его коленчатый вал должен вращаться  с такой частотой вращения, при  которой температура и давление в цилиндре оказались бы достаточными для устойчивого самовоспламенения поступившего в цилиндр топлива. Для этого имеется система пуска. Система газораспределения служит для заполнения цилиндров воздухом (свежим зарядом) и для очистки цилиндров в нужный момент от продуктов сгорания топлива. Очистка, хранение и подача топлива в цилиндры осуществляются с помощью устройств топливной системы. Смазочная система служит для непрерывного смазывания трущихся деталей дизеля, для уменьшения их изнашивания, нагревания и механических потерь на трение. При работе дизеля цилиндры м их крышки, поршни, выпускной коллектор и другие детали интенсивно нагреваются. Для отвода лишнего тепла от этих деталей служит система охлаждения.

Для обеспечения хода судна  «вперёд» и «назад» дизеля оборудуют  системой реверсирования, с помощью  которой изменяется направление  вращения коленчатого вала. Система  регулирования служит для автоматического  поддержания заданной угловой скорости коленчатого вала.

В процессе эксплуатации судна  возникает необходимость менять частоты вращения коленчатого вала, а так же в пуске, реверсировании и остановке дизеля. Эти операции выполняются с помощью системы  управления. Нормальная и безаварийная работа дизеля контролируется системой предупредительно-аварийной сигнализации и защиты. Кроме перечисленных  групп деталей, механизмов и систем, в конструкции дизелей могут  быть и другие устройства, например средства приготовления и хранения сжатого воздуха, утилизации (использования  теплоты и выпускных газов), нейтрализация  выпускных газов и т.п.

4. Судовой дизель  как объект технической эксплуатации

Под технической эксплуатацией  двигателей понимается комплекс организационных  и производственно-технических мероприятий, обеспечивающих постоянную готовность установок к действию, эффективное  использование и содержание их в  исправном состоянии при минимальных  затратах труда, материалов, времени  и финансовых средств. Техническая  эксплуатация двигателей включает:

Техническое использование - мероприятия по поддержанию готовности дизеля к работе с заданными показателями.

Техническое обслуживание -производственно-технические  операции по соблюдению исправного технического состояния дизеля в течении длительного времени работы с заданными технико-экономическими характеристиками.

Ремонт -комплекс работ для восстановления частично или полностью утраченных проектных технико-экономических характеристик двигателя.

Техническую эксплуатацию двигателей осуществляют судовые экипажи в  соответствии с действующими правилами. Непосредственное руководство технической  эксплуатацией дизелей возлагается  на капитанов - механиков судов, права  и обязанности которых определены Уставом службы на судах Минречфлота РСФСР.

Командный состав, непосредственно  отвечающий за исправность двигателей должен:

Иметь чёткое представление  о физической сущности процессов, происходящих в отдельных элементах двигателя  при различных условиях работы судна.

Знать и учитывать влияние  различных факторов на работу главных  и вспомогательных дизелей.

Хорошо знать методы обнаружения  возможных неисправностей, быстро устранять  их и своевременно проводить плановый ремонт отдельных элементов двигателя  и установки в целом для  поддержания его технико-эксплуатационных показателей на уровне проектных  данных.

Основным документом, отражающим особенности конструкции и технического состояния дизеля, является формуляр. Его составляет завод-изготовитель. В процессе эксплуатации дизелей  в формуляр заносят результаты обмера основных деталей дизеля, неисправности  последних и меры их предотвращения, принимаемые судовым экипажем, технические  усовершенствования, внесённые в  конструкцию тех или иных деталей  и т.п.

Обслуживание СЭУ в  эксплуатационных условиях сводится к  выполнению следующих основных операций:

Подготовке к пуску  дизеля

Производство маневровых работ, т.е остановке, реверсированию, пуску на противоположный ход ( если дизель реверсивный) и изменению частоты вращения коленчатого вала.

Управлению двигателем при  различных условиях работы судна.

Проведению мероприятий  по своевременному предупреждению, выявлению  и устранению возникающих неисправностей.

Производству необходимых  работ, предусмотренных планом.

4.1 Подготовка  дизеля к пуску после продолжительной  стоянки

Содержание и последовательность выполнения операций по подготовке дизеля к пуску определяются конструктивными  особенностями СЭУ и регламентируются инструкциями по их эксплуатации. Прежде чем приступить к производству операций по подготовке дизеля к пуску, необходимо проверить работу устройств связи машинного помещения с ДПУ, аварийного освещения, водоотливных, осушительных и противопожарных средств. Полнота и тщательность проведения всех подготовительных операций в значительной степени влияют на надёжность и безопасность пуска и последующей работы дизеля. Фактический обьём подготовительных работ зависит от того, в каком состоянии находился дизель перед пуском.

После продолжительной стоянки  и ремонта подготовку дизеля к  пуску начинают с его расконсервации (удаления с поверхности деталей консервационных масел) и внешнего осмотра. Для удаления консервационных масел с внутренних поверхностей (при подготовке к пуску) дизель подогревают водой с температурой 90-95 градусов, прокачиваемой через систему охлаждения, картер и маслосборник промывают дизельным топливом, масло из цилиндров удаляют сжатым воздухом (при открытых пусковых клапанах и индикаторных кранах), детали, смазанные консервационным маслом вручную, протирают ветошью или промывают керосином либо дизельным топливом. При этом проверяют надёжность крепления разъемных соединений, удаляют находящиеся поблизости от дизеля и ненужный для запуска инструмент, приспособления и другие детали, убеждаются в отсутствии посторонних предметов в картере, впускных и выпускных коллекторах, на крышках цилиндров, приводах навешенных механизмов и других движущихся частях дизеля. Через отверстия форсунок осматривают внутренние полости цилиндров, убеждаются в лёгкости хода управляемых клапанов и золотников.

После завершения внешнего осмотра и контроля правильности сборки готовят к работе системы  дизеля. При проверке системы охлаждения определяют герметичность охладителей, трубопроводов, резиновых уплотнителей в нижних поясах втулок цилиндров, устанавливают  краны, клинкеты и вентили в рабочее  положение и прокачивают систему  резервным насосом до полного  удаления из неё воздуха. При необходимости  расширительный бак заполняют до установленного уровня умягчённой водой  и опрессовывают систему под давлением, превышающем рабочее не менее чем на 20%.

При подготовке топливной  системы к работе проверяют качество очистки цистерн, фильтров, сепараторов, подогревателей, заполняют топливом или определяют уровень топлива  в расходных цистернах, удаляют  из них отстой воды и механические примеси, определяют правильность сборки фильтров и сепараторов, устанавливают  краны на топливном трубопроводе в рабочее положение и выясняют, поступает ли топливо к ТНВД. Прокачивают топливную магистраль высокого давления до полного удаления воздуха, проверяют её герметичность, качество распыливания топлива форсунками, угол опережения подачи топлива, нулевое положение реек и подвижность деталей регулятора скорости коленчатого вала.

После выполнения необходимых  работ по подготовке к действию систем охлаждения и топливной приступают к проверке смазочной системы. При  такой очерёдности проведения подготовительных операций исключается возможность  попадания воды и топлива в  смазочную магистраль дизеля. При подготовке смазочной системы проверяют герметичность соединений, уровень масла в расходных цистернах и маслосборниках, качество их очистки, удаляют из системы воздух, устанавливают клапаны в рабочее положение, включают резервный насос и, поворачивая коленчатый вал валоповоротным устройством на 2-3 оборота, убеждаются в подводе масла ко всем узлам трения и в свободном перемещении подвижных деталей дизеля. Если элементы системы работают нормально, включают резервный насос, заполняют маслом корпуса реверс-редуктора, регулятора угловой скорости коленчатого вала, ванны турбокомпрессора и других механизмов, смазывают вручную детали, не подключённые к циркуляционной смазочной системе. Когда температура наружного воздуха ниже 8 градусов, масло прогревают до 30-35 градусов.

Перед пуском дизеля определяют давление сжатого воздуха в баллонах и, если оно недостаточно, включают компрессор. После удаления из системы  воды и масла устанавливают в  рабочее положение клапаны на воздушном трубопроводе. Подготовку системы пуска электростартером начинают с обследования аккумуляторных батарей. Уровень электролита и  напряжения на зажимах батарей должны быть в пределах установленных норм, а стартер и его привод - в  исправности.

Перестановкой органов управления из положения «вперёд» в положение  «назад» и обратно проверяют  лёгкость передвижения и правильность действия всех приводов от местного поста  управления, убеждаются в наличии  пломб на КИП, аппаратуре системы СПАСЗО, упорах ограничения максимальной подачи топлива и других средств контроля.

Если система ДАУ исправна, уточняют согласованность указателей местного и дистанционного постов управления в положениях «стоп», «работа», «пуск», проводят пробное проворачивание коленчатого  вала и реверсирование дизеля при  открытых индикаторных кранах и выключенных  ТНВД. Переводят все органы управления в положение «стоп». При отсутствии неполадок дизель считают подготовленным к пуску.

4.2 Подготовка  дизеля к пуску после кратковременной  стоянки

При непродолжительной стоянке (не более 12 ч) дизель подготавливают к  пуску в следующем порядке:

Убеждаются в отсутствии посторонних предметов на крышках  цилиндров, валопроводе и вблизи других движущихся деталей.