Основы устройства дизеля

На подвижном составе железных дорог Российской Федерации наибольшее распространение получили теплосиловые установки с дизельными двигателями. Они используются на тепловозах, дизель-поездах, изотермических транспортных средствах. На тепловозах применяются четы­рех- и двухтактные дизели с наддувом.

Принцип работы четырехтактного двигателя иллюстрируется рисунком 2. При движении поршнявниз (1-й такт) воздух подается в цилиндр через открытый впускной клапан. При обратном движении поршня (2-й такт), когда клапаны   закрыты, происходит сжатие воздуха, сопро­вождающееся сильным его нагрева­нием. В конце этого такта в ци­линдр впрыскивается дизельное топ­ливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышаются давление и температура; продукты сгорания топ­лива давят на поршень, перемещают его вниз и совершают при этом по­лезную работу (3-й такт). При сле­дующем ходе поршня вверх (4-й такт) происходит выпуск отработав­ших газов из цилиндра. Таким об­разом, рассмотренные процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, протекают за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

Рисунок 2. Схема работы четырехтактного двигателя:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шатун; 4 – кривошип; 5 – впускной клапан; 6 – выпускной клапан.

Рабочим ходом поршня, совер­шающим полезную работу (враще­ние вала), является только третий.

Рисунок 3. Схема работы двухтактного двигателя:

1 – цилиндр; 2 – продувочные окна; 3 – шатун; 4 – кривошип; 5 – поршень; 6 – выпускные окна.

Схема работы простейшего двух­тактного двигателя представлена на рис. 3. При движении поршня вверх (1-й такт) вначале закрыва­ются выпускные окна, азатем и продувочные, после чего происхо­дит сжатие воздуха. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается ди­зельное топливо, которое самовоспламеняется. Продукты сгорания топлива давят на поршень и, переме­щая его, совершают полезную рабо­ту (2-й такт). В конце 2-го такта открываются вначале выпускные ок­на, через которые выходят отрабо­тавшие газы (предварение выпуска), а затем продувочные окна, через которые поступает сжатый воздух для продувки и наполнения цилинд­ра. Таким образом, работа двухтакт­ного двигателя происходит за два хо­да поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала.

Мощность двигателя пропорцио­нальна количеству сжигаемого в цилиндре топлива, однако чем боль­ше сжигается топлива, тем больше нужно подать воздуха. В связи с этим в двигателях современных теплово­зов воздух в цилиндры нагнетается под давлением (l,35-2,4) ·10⁵ Па, что существенно увеличивает мощ­ность двигателя. Такой способ заря­да цилиндра свежим воздухом на­зывается наддувом.

На современных тепловозах распространены двухтактные двигатели 10Д100 и четырехтактные 5Д49.

Подача топлива в каждый ци­линдр осуществляется топлив­ными насосами через форсун­ки. Работой топливных насосов уп­равляет центробежный регулятор. Для изменения частоты вращения вала дизеля и реализуемой мощнос­ти машинист воздействует на регуля­тор с помощью контроллера.

Топливная система дизеля тепло­воза 2ТЭ10Л включает топливный бак, топливоподкачивающие агрегаты, фильтры грубой и тонкой очистки, системы коллек­торов и трубопроводов. Запас топли­ва на одной секции тепловоза сос­тавляет 6300 кг. Этого хватает на 1000—1200 км пробега.

Масло в системе смазки дизеля циркулирует под давлением, создава­емым насосом. Масло из поддона дизеля направляется в холодильник, где его темпера­тура снижается на 15—20 °С. Ох­лажденное масло проходит через щелевой фильтри поступает в маслораздаточный коллектор дизе­ля и далее к подшипникам колен­чатого вала, и другим деталям. Количество масла в дизеле достигает 1000 кг.

Водяная система тепловоза слу­жит для охлаждения деталей дизеля и масла в водомасляных теплообмен­никах, а также для подогрева топли­ва, масла и воздуха, подаваемого для обогрева кабины машиниста. Водяная система содержит до 1500 л воды.