На тепловозах применяются как четырехтактные, так и двухтактные бескомпрессорные двигатели внутреннего сгорания.
Принцип работы четырехтактного двигателя иллюстрируется рис. 109. При движении поршня 2 вниз (1-й такт) воздух подается в цилиндр через открытый впускной клапан 5. При обратном движении поршня (2-й такт), когда клапаны 5 и 6 закрыты, происходит сжатие воздуха, сопровождающееся сильным его нагреванием В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышается 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. Рабочим ходом поршня, совершающим полезную работу (вращение вала), является только третий.
Схема работы простейшего двухтактного двигателя представлена на рис. 110. При движении поршня вверх (1-й такт) вначале закрываются выпускные окна 6, а затем и продувочные 2, 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 (рис. 111) 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 1,35— —2,4*105 Па, что существенно увеличивает мощность двигателя. Такой способ заряда цилиндров свежим воздухом называется наддувом.
Рис. 109. Схема работы четырехтактного двигателя:
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — кривошип; 5 — впускной клапан; в — выпускной клапак
Рис. 110. Схема работы двухтактного двигателя:
1 — Цилиндр; 2 — продувочные окна; 3 — шатуну 4 — кривошип; 5 — поршень; 6 — выпускные окна
На современных тепловозах распространены двухтактные двигатели 10Д100 и четырехтактные 5Д49. Особенность конструкции двигателя 10Д100 состоит в том, что поршни встречно движущиеся, а продувка прямоточная. Верхний поршень, соединенный шатуном с верхним коленчатым валом, открывает и закрывает верхние продувочные окна. Нижний поршень, связанный с нижним коленчатым валом, открывает и закрывает нижние выпускные окна. Верхний-и нижний коленчатые валы, соединенные вертикальной передачей, вращаются согласованно.
Рис. 112 Схема топливной системы тепловозов 21310 Л:
1 — топливный бак; 2 — нагнетательная труба; 3— топливоподкачивающий агрегат, 4 — фильтр грубой очистки, 5 — фильтр тонкой очистки; 6, 7—манометры, 8 — топливоподогреватель
Рис. 113 Система смазки дизеля:
1 — поддои (картер) дизеля; 2— иасос для прокачки масла перед запуском; 3 — маслораздаточный коллектор; 4 — главный циркуляционный иасос. 5 — трубопровод горячего масла; в — фильтр грубой очистки масла; 7 — фильтр Тонкой очистки масла; 8 — трубопровод охлажденного масла; 9 —холодильник; 10 —-маслояодогреватель. 11 — насос центрифуги; 12 — центрифуга; 13 — насос для прокачки масла через масло-подогреватель
Вертикальная передача устроена так, что нижний коленчатый вал при вращении опережает верхний на угол 12°. Благодаря этому нижние выпускные окна открываются раньше, чем продувочные, обеспечивая тем самым предварение выпуска, необходимое для работы двухтактного двигателя. Запаздывание закрытия продувочных окон обеспечивает дополнительную подачу свежего воздуха в цилиндры (дозарядка).
Подача топлива в каждый цилиндр осуществляется двумя топливными насосами через две 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 (рис. 112) включает топливный бак 1, топливоподкачивающие агрегаты 3, 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.
Система смазки дизеля — циркуляционная под давлением, создаваемым насосом 4 (рис. 113). Масло из поддона 1 дизеля (картера) направляется в холодильник 9, где его температура снижается на 15—20° С. Охлажденное масло проходит через щелевой фильтр 6 и поступает в маслораздаточный коллектор 3 дизеля и далее к подшипникам коленчатого вала, распределительным валам, шестерням и другим деталям.
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.
17746 просмотров 
