Индикаторная диаграмма 2 х тактного двигателя: Принцип действия и индикаторная диаграмма двухтактного дизеля

Принцип действия и индикаторная диаграмма двухтактного дизеля

Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два такта (за один оборот коленчатого вала). Процессы выпуска и наполнения ци­линдра воздухом происходят только на части хода поршня (130—150° пово­рота коленчатого вала), а потому они значительно отличаются от таких же процессов в четырехтактных двигателях.

Процессы очистки цилиндра (выпу­ска) и продувки (наполнения) весьма сложны и зависят и от типа двигателя, и от самого устройства органов продувки и выпуска. В судовых двухтактных дизелях нашли применение различные устройства органов продувки и вы­пуска, т. е. различные системы продувок.

На рис. 8 изображена схема устройства двухтактного дизеля тронкового типа с прямоточно-клапанной продувкой.

В нижней части боковой поверхности рабочего цилиндра расположены продувочные окна, а в крышке цилиндра — выпускные клапаны. Продувоч­ный воздух нагнетается в цилиндр продувочным насосом (в рассматриваемой схеме — продувочный насос роторного типа, или объемный насос). Он рас­положен сбоку и приводится в действие от распределительного вала. Вы­пускные клапаны приводятся в действие от распределительного вала, число оборотов которого равно числу оборотов коленчатого вала.

Индикаторная диаграмма данного двигателя показана на рис. 9.

Первый такт — сжатие воздуха в цилиндре начинается с момента пере­крытия поршнем продувочных окон (точка 7, рис. 8 и 9). Выпускные кла­паны закрыты. Давление воздуха в конце сжатия (точка 2) достигает 35— 50 кГ/см² и температура 700—750° С.

Второй такт включает горение топлива, расширение продуктов сго­рания, выпуск и продувку. Процесс подачи топлива в цилиндр и его сго­рание заканчиваются так же, как и в четырехтактном дизеле, и осуще­ствляются в период расширения (точка 3).

Начало подачи топлива — точка 2′ (рис. 9), а точка 2 — конец сжатия.

Максимальное давление цикла достигает 55—80 кГ/см², а температу­ра 1700—1800° С.

При дальнейшем движении поршня от ВМТ к НМТ происходит расши­рение продуктов сгорания и в момент открытия выпускных клапанов (точка 4), которые открываются раньше открытия кромкой поршня продувоч­ных окон, начинается выпуск.

Открытие выпускных клапанов раньше открытия продувочных окон необходимо для снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха к моменту открытия продувочных окон.

Следовательно, с момента начала открытия порш­нем продувочных окон (точка 5) до полного их открытия (точка 6) и вновь до момента закры­тия окон (точка 1, при обратном движении поршня от НМТ к ВМТ) происходит процесс продувки цилиндра.

Продувочный воздух, заполняя цилиндр, поднимается вверх, вытесняя отработавшие газы из цилиндра через клапаны в выпускной тракт.

Таким образом происходит одновременная очи­стка цилиндра от отработавших газов и на­полнение цилиндра свежим зарядом воз­духа.

Закрытие выпускных клапанов (конец вы­пуска) производится несколько позже закрытия поршнем продувочных окон (точка 6), что спо­собствует лучшей очистке верхней части цилин­дра от отработавших газов.

После закрытия выпускных клапанов рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

На рис. 10 приведена развернутая индикаторная диаграмма рассма­триваемого двухтактного дизеля, а на рис. 11—его круговая диаграмма рас­пределения. Обозначения фаз распределения такие же, как и на рис. 9.

Как видно на индикаторной диаграмме, давление в цилиндре всегда выше атмосферного. Величина минимального давления в цилиндре зависит от величины давления продувочного воздуха. Давление продувочного воз­духа составляет 1,2—1,5 ата и при работе двигателя с наддувом повы­шается до 2,5 ата.

На круговой диаграмме (см. рис. 11) углы обозначают следующие фазы распределения.

2Х тактный цикл дизеля. Индикаторная диаграмма.

В двухтактном дизеле рабочий цикл совершается за два такта:

— первый такт – продувка цилиндра и сжатие воздуха

— второй такт – сгорание рабочей смеси, расширение и предварительный выпуск продуктов сгорания, продувка цилиндра.

ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА 2Х ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Индикаторная мощность Рi двигателя, полезная работа, совершаемая газами в цилиндре поршневого двигателя в единицу времени.

Среднее эффективное Ре давление это давление которое зависит от количества топлива впрыскиваемого в цилиндр.

Эффективная мощность Ре   — мощность, снимаемая с соединительного фланца вала двигателя, т. е. отдаваемая валопроводу, генератору или любому потребителю энергии на данном режиме работы

Индикаторная мощность Рz — мощность развиваемая газами внутри рабочих цилиндров двигателя, называют индикаторной.

3. Основные электрические величины – электрический ток, напряжение, мощность

электрического тока, единицы измерения.

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ТОК — УПОРЯДОЧЕННОЕ НЕКОМПЕНСИРОВАННОЕ ДВИЖЕНИЕ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.

I=U/R

НАПРЯЖЕНИЕ –

КОЛЛИЧЕСТВО ЭНЕРГИИ ЗАТРАЧИВАЕМОЕ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ИЗ ОДНОЙ ТОЧКИ В ДРУГУЮ.

U=Ir

МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА – СКОРОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ. МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА РАВНА РАБОТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, ПРОИЗВОДИМОЙ В ТЕЧЕНИЕ ОДНОЙ СЕКУНДЫ.

P = A/t

4. Общие требования к техническому обслуживанию стс и к.

ПОД СУДОВЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ ПОНИМАЮТСЯ УСТАНОВКИ, АГРЕГАТЫ, МЕХАНИЗМЫ И ДРУГОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СУДНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЕГО РАБОТОСПОБНОСТЬ В СООТВЕТСТВИИ С НАЗНАЧЕНИЕМ.

1. Общие положения 1.1. Техническая эксплуатация судовых технических средств и конструкций (СТС и К) должна производиться в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей и требованиями настоя­щих Правил.

1.2. Все операции связанные с вводом в действие, изменени­ем режимов работы, выводом из действия, проворачиванием и разборкой технических средств, должны производиться с разре­шения, по указанию или с извещением должностных лиц (капитана, вахтенного помощника капитана, старшего механи­ка, вахтенного механика, ответственного по заведованию), если это предусмотрено соответствующими пунктами Правил или другими документами, регламентирующими действия судового экипажа. 1.3. Бездействия, связанные с техническим использованием, обслуживанием и ремонтом СТСиК должны регистрироваться вахтенным механиком в машинном журнале. 1.4. На судне должен быть организован учет технического со­стояния СТСиК а также учет наличия и движения сменно-запасных частей и предметов, материально-технического снабжения по заведованиям.

1.5. При в воде в действие оборудования, убедиться что оборудование исправно, КИП исправны и так далее.

БИЛЕТ 2.

1. Посадка и остойчивость судна, теоретические основы.

Остойчивость, метацентрическая высота. Информация об остойчивости.

ОСТО́ЙЧИВОСТЬ — способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент и возвращаться в состояние равновесия.

Судно плавает на поверхности воды под действием двух основных сил: силы тяжести и Архимедовой силы.   Сила тяжести -“тянет судно вниз”,  равна его весу и приложена к центру тяжести судна ЦТ.  Сила плавучести или Архимедова сила –“выталкивает судно из воды”,  равна его водоизмещению и приложена в центре подводного объема ЦВ судна.

В “прямом” положении судна эти силы уравновешивают друг друга и лежат на одной вертикальной линии.  При крене  форма подводной части корпуса изменится,   ЦВ сместится в сторону накрененного борта, и возникнет так называемыйвосстанавливающий момент, который противодействует крену. При наклонении судна ЦВ как бы поворачивается вокруг  точки, называемой метацентром m.

Расстояние от метацентра m до центра тяжести ЦТ  (метацентрическая высота)  является  характеристикой остойчивости судна. Чем меньше судно, тем больше должна быть  метацентрическая высота. Чем ниже расположен центр тяжести, тем судно остойчивее. Существует  простое правило: 

КАЖДЫЙ КИЛОГРАММ ПОД ВАТЕРЛИНИЕЙ ПОВЫШАЕТ ОСТОЙЧИВОСТЬ, А КАЖДЫЙ КИЛОГРАММ НАД ВАТЕРЛИНИЕЙ УХУДШАЕТ ЕЕ.

Диаграммы индикаторов

— Материалы для изучения морской инженерии

3 мая 2014 г., 10:46 | 3 комментария | Jaz

• Индикаторная диаграмма очень важна для понимания процесса сгорания в цилиндре, а также для регулировки двигателя.
• Диаграмма периодически снимается с индикаторного клапана, установленного на головке блока цилиндров, и необходимо подтверждать условия сгорания.
• Давление сжатия и максимальное давление в цилиндре можно предположить по индикаторной диаграмме.
• Индикатор двигателя — это устройство, используемое для снятия индикаторной диаграммы, которое можно рассматривать как «стетоскоп» для дизельных двигателей.
Диаграммы-индикаторы
• дают полноту сгорания в цилиндре, состояние ходовой части, неравномерность подкачки и впрыска топлива и многое другое.

Pcom – давление сжатия

Pmax – максимальное давление

Существует 4 типа индикаторных диаграмм, которые можно снять с цилиндра двигателя, чтобы узнать состояние и работу двигателя.

1. Плата питания/Схема индикатора питания
2. Диаграмма сжатия
3. Чертежная карта / Диаграмма рассогласования фаз
4. Схема световой пружины

Площадь индикаторной диаграммы рассчитывается по

• Планиметр (обычно используется на борту)
• Средний ординатный метод

Силовая карта

• Силовая карта снимается при вращении индикаторного барабана синхронно с движением поршня
• Область на этой диаграмме представляет работу, выполненную в течение одного полного цикла, в масштабе 9.0006
• Среднее индикаторное давление (MIP) получается из этой диаграммы для расчета мощности, производимой в цилиндре

КАРТА ПИТАНИЯ

Диаграмма компрессии

• Диаграмма компрессии снята аналогично силовой карте, но подача топлива в цилиндр отключена
• Высота этой кривой показывает максимальное давление сжатия
• Если линии сжатия и расширения совпадают, это говорит о том, что индикатор правильно синхронизирован с двигателем
• Уменьшение высоты на этой диаграмме указывает на низкую компрессию, которая может быть связана с изношенной гильзой цилиндра, неисправными поршневыми кольцами, недостаточным количеством продувочного воздуха или негерметичным выпускным клапаном

ДИАГРАММА СЖАТИЯ

Вытяжная карта / Диаграмма несовпадения фаз

• Вытяжная карта извлекается аналогично силовой карте с включенным топливным насосом, но с индикаторным барабаном, сдвинутым по фазе на 90 градусов с ходом поршня
• На этой диаграмме более наглядно показаны изменения давления при сгорании топлива. По его форме можно определить фазы газораспределения или неисправность форсунки

DRAW CARD

Схема световой пружины

• Диаграмма световой пружины взята аналогично силовой карте и в фазе с двигателем и с легкой пружиной сжатия, установленной на индикаторе
• На этой диаграмме показаны изменения давления во время выпуска и продувки в увеличенном масштабе
• Может использоваться для обнаружения ошибок в этих операциях

СХЕМА СВЕТИЛЬНОЙ ПРУЖИНЫ

Опубликовано в: Дизельные двигатели | Tagged: диаграмма сжатия, карта розыгрыша, важность индикаторных диаграмм, индикаторные диаграммы, световая пружинная диаграмма, внефазовая диаграмма, силовая карта

Диаграммы индикаторов, карта мощности, карта извлечения, расчет мощности

Диаграммы индикаторов, карта мощности, карта извлечения, расчет мощности

1) Пропеллер полностью погружен.

2) Судно полностью загружено на ровном киле.

3) Судно движется ни против, ни против встречного ветра или сильного волнения.

4) Корпус не обрастает подростом.

Если судно слегка загружено с частично погруженным гребным винтом или если судно движется при благоприятном ветре или волнении, двигатель не развивает полную мощность, чем обычно, при той же скорости. Корабль может быть недоэксплуатирован или перегружен… все эти условия схема будет обманчива.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ВЫНОСНОГО СУЖДЕНИЯ

1) БЛОК №.

2) Рейтинг пружин.

3) Обороты двигателя

4) индекс топливного насоса и индекс регулятора.

5) Индекс нагрузки.

6) Температура и давление выхлопных газов.

7) Температура на выходе JCW, охлаждающее масло поршня, температура охлаждающей воды на выходе.

8) Температура и давление очистки.

9) Обороты турбонагнетателя / противодавление отработавших газов.

10) Перепад давления в воздушном охладителе.

11) Температура воздуха перед фильтром.

12) Расход топлива (показания расходомера до и после по времени), расход цилиндрового масла.

13) Осадка судна

Меры предосторожности-

1) Для уменьшения эффекта трения снимается поршень индикаторной карты, поршень и цилиндр очищаются и смазываются.

2) Проверяется герметичность индикаторного поршня в цилиндре. Это делается путем демонтажа поршня и его медленного опускания через цилиндр под действием собственного веса. Нижняя часть цилиндра закрыта, и поршень должен удерживаться на своем месте.

3) Барабан не должен упираться в упор в конечном положении. Люфт в механизме карандаша исказит диаграмму.

4) На кране не должно быть скоплений сажи и масла.

5) Стилус должен быть отрегулирован на легкое давление при письме.

6) Барабан при срабатывании движения силового поршня кулачком должен находиться в правильном положении. Затем он представляет собой перемещение силового поршня. В этом случае диаграммы сжатия и расширения при отсечке топлива должны совпадать.

Типы индикаторных карт

Взятие индикаторных карт позволяет инженеру получить больше информации о процессе сгорания (через карту розыгрыша или противофазы), измерить выходную мощность цилиндра двигателя (через мощность карты) и проверьте чистоту процесса очистки (по диаграмме световой пружины).

Существует пять типов индикаторных карт, которые могут предоставлять следующую информацию:

1. Силовые или синфазные карты

• Cylinder power, calculated from the area within the P~V diagram
• Indicates after burning present when card shape enlarged during the expansion stroke

 

2. Draw or out-of -фазовые карты

• Измерение давления сжатия
• Измерение точки воспламенения топлива

3. Легкая/слабая пружинная карта

• FOULLING выхлопных или газовых потоков.
• Измерение точки воспламенения топлива
• Измерение максимальной скорости повышения давления после начального сгорания

 

ПРОЦЕДУРА ПОЛУЧЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ КАРТОЧКИ
1. Используйте надлежащие средства индивидуальной защиты, такие как перчатки, защитные очки, защитную обувь и соответствующее снаряжение.
2. Для открытия и закрытия кранов используйте соответствующие инструменты, поставляемые с прибором.
3. Плотно натяните диаграммную бумагу на барабан.
4. Перед подсоединением прибора к индикаторному крану откройте индикаторный кран, сделайте два-три пусковых хода, продуйте из крана сажу и остатки продуктов сгорания.
5. закрепите инструмент на кране так, чтобы шнур был натянут.
6. Возьмите атмосферную линию с закрытым краном.
7. Откройте кран индикатора и слегка прижмите стилус к бумаге и проведите вертикальные линии при движении поршня вверх и вниз, когда вы будете готовы тянуть веревку ролика, убедитесь, что она находится внизу, и тяните веревку до тех пор, пока цикл не завершится. описан.
8. Закройте кран
9. Отсоедините шнур.
10. убедитесь, что прибор не подвергается длительному воздействию высокой температуры. Это может повлиять на его точность. Снимите крюк, вручную поверните барабан в место, доступное для силовой схемы, снимите компрессионную магистраль с отсечкой подачи топлива.

После извлечения индикаторных карточек из всех цилиндров откройте прибор и очистите все детали и смажьте их.

Анализ карточек

Нормальная диаграмма

Максимальное давление обжига слишком велико

– Причины могут быть связаны с ранним введением; что вызвано

            + Неправильная синхронизация подачи топлива кулачками.

            + Неправильная настройка VIT

            + Негерметичная топливная форсунка

Слишком низкое пиковое давление.

 

На приведенной ниже схеме показано; компрессия такая же, но пиковое давление слишком низкое.

Это происходит из-за позднего впрыска, вызванного следующими факторами:-

+Плохое качество топлива.

+Форсунка топливной форсунки заблокирована.

+Топливные насосы негерметичны.

+Низкое давление топлива.

+Инжектор заклинил.

Давление сжатия низкое, и пиковое давление также слишком низкое

На приведенной ниже диаграмме дефицита диаграмма показывает, что давление сжатия низкое, и пиковое давление также слишком низкое.

Это может быть вызвано следующими причинами;

+ Негерметичность выпускного клапана.

+ Утечки через поршневые кольца, т.е. сломанные или изношенные поршневые кольца.

+ Повышенный износ вкладыша.

+ Прогорела головка поршня.

+ Низкое давление продувки.

Высокое давление сжатия

На приведенной ниже диаграмме показано высокое давление сжатия вместе с высоким пиковым давлением.

Это может быть вызвано следующими причинами:

+ Слишком позднее открытие выпускного клапана, т.е. неправильная синхронизация выпускного клапана.

+ Перегрузка двигателя.

Расчет мощности:

 

Измерение приведенной мощности дизеля

— Площадь можно измерить с помощью инструмента, известного как планиметр, или с помощью правила средних ординат. [На современных двигателях эту диаграмму можно снимать непрерывно, используя два преобразователя, один датчик давления в камере сгорания, а другой датчик на валу. Таким образом, с помощью компьютера мы можем получить в режиме онлайн указанную диаграмму и мощность всех цилиндров.]

– Затем площадь делится на длину диаграммы, чтобы получить среднюю высоту. Эта средняя высота, умноженная на шкалу пружины индикаторного механизма, дает указанное среднее эффективное давление для цилиндра. Среднее эффективное или среднее давление [Pm] теперь можно использовать для определения работы, совершаемой в цилиндре.

Расчеты

Площадь индикаторной диаграммы = a [мм ² ]

Длина диаграммы = l мм

Средняя высота диаграммы = a [мм ^{2 90 ]}

Среднее индикаторное давление = a [мм ² ] / l [мм] X k [бар/мм]; Где k = шкала пружины в барах на мм

или

Pm = ( a / l) x k [бар]

Работа, выполненная за один цикл = среднее отображаемое давление x площадь поршня x длина хода

= [Pm] x [a] x [l]

Чтобы получить мощность этой единицы, необходимо определить скорость, с которой совершается работа.