19 Вопрос Фазы газораспределения двухтактных двигателей

Рис.10. Круговые диаграммы фаз газораспределения дизелей: а) четырехтактных; б) двухтактных

Фазы газораспределения двухтактных двигателей

В двухтактном дизеле процессы газообмена осуществляются на части ходов расширения и сжатия до и после НМТ. В дизелях с контурной схемой продувки впускные и выпускные окна открываются верхней кромкой поршня. Поэтому круговая диаграмма фаз газораспределения симметрична относительно НМТ (рис. 10б, 1). У дизелей с прямоточно-клапанной схемой продувки выпуск газов происходит через клапаны, управляемые механизмом газораспределения, а впуск через окна, открываемые и закрываемые поршнем. Круговая диаграмма такого дизеля может быть несимметричной (рис. 10б, 11).

Продолжительность процесса газообмена в двухтактных ДВС существенно меньше, чем в четырехтактных, и составляет 120150° ПКВ. Угол опережения открытия выпускных окон _о,вып. = 5091^ ПКВ, угол предварения открытия выпускных окон  _пр. = 1015^ ПКВ. Фазы газораспределения ДВС обычно приводятся в документации заводов-изготовителей

20 Вопрос Фазы газораспределения четырехтактных двигателей

Фазы газораспределения четырехтактных двигателей

Угол открытия впускного клапана

1-1^1- _о,вп. – 4080^ ПКВ, 20÷30^ у ДВС без наддува;

угол опережения впрыска топлива 2-2¹ – _о.т= 8÷16° ПКВ;

угол открытия выпускного клапана 4-4¹– _0,вып. = 30-75^;

угол закрытия впускного клапана 3-3¹ – _з,вп. = 2050^;

Общая продолжительность газообмена 400÷520^ угла поворота коленчатого вала. Продолжительность перекрытия клапанов _з.вып. +_о,вп. – невелика у поршневых двигателей (2070°) и может быть значительной у комбинированных двигателей (80150°).

21 вопрос периоды газообмена .Свободный выпуск

Свободный выпуск

Свободный выпуск продолжается от начала открытия выпускного клапана до НМТ. В начале открытия выпускного клапана давление Р_в = 0,30,8 МПа и перепад давления в выпускном клапане меньше критического:

.

Приблизительно критическую скорость можно вычислить, принимая течение на участие выпускного канала до критического сечения квазистационарным, одномерным и изоэнтропным:

.

У современных судовых ДВС: Т_в = 1600 1000 К,  = 720-550 м/с.

После НМТ перепад давления уменьшается и становится меньше критического, скорость газов в минимальном сечении выпускного органа  _кр.

22 Вопрос Процесс наполнения Основные параметры процесса наполнения

3.1. Процесс наполнения

На процесс наполнения цилиндра влияют следующие факторы: аэродинамические потери во впускном патрубке, впускных клапанах или продувочных окнах, из-за которых давление в цилиндре в начале сжатия в большинстве случаев оказывается ниже давления воздуха в ресивере, вследствие чего понижается плотность воздуха в цилиндре; подогрев воздуха от соприкосновения со стенками цилиндра, поршнем, клапанами, что также уменьшает плотность воздуха; неполная очистка цилиндра от продуктов сгорания.

В результате оставшаяся в цилиндре к началу сжатия масса воздуха при Р_а и Т_а меньше той теоретической, которая могла бы поместиться в рабочем объеме при параметрах Р_s и Т_s. Оценкой эффективности наполнения служит коэффициент наполнения _н. При выводе математической зависимости _н принимают допущения: процесс наполнения заканчивается в точке «а», абсолютная работа, совершаемая газами за ход наполнения, а также кинетическая энергия газов в цилиндре после наполнения, равны нулю, теплоемкости воздуха и остаточных газов при температуре заряда в начале сжатия одинаковы, газовые постоянные воздуха и заряда одинаковы R_s= R_а.

Масса заряда G_a= G_L+G_r = = G_L(1+_r), (28)

.

Масса воздуха в составе заряда , (29)

т. к. , .

Подставив уравнение (29) в уравнение (28), получим

, отсюда

. (30)

Отношение объемов можно выразить в зависимости от степени сжатия. В ДВС существуют понятия о двух степенях сжатия: теоретической (геометрической) и действительной.

Действительной (в зависимости от которой ведут расчеты рабочих процессов) называется отношение объема цилиндра в начале сжатия к объему камеры сгорания:

, (31)

где - доля потерянного хода на органы газообмена, после закрытия которых начинается сжатие в цилиндре; h_а – высота расположения верхней кромки окон от НМТ, после закрытия которых начинается сжатие. Между теоретической ₀ и действительной степенью сжатия  – соотношение

, . (32)

В приближенных расчетах 4 - тактных ДВС считают, что сжатие начинается от НМТ, т.е. а = 0, объем цилиндра в начале сжатия равен полному объему цилиндра , действительная степень сжатия равна теоретической.

В 2 - тактных ДВС используют действительную степень сжатия , под объемом цилиндра в начале сжатия понимают объем в момент закрытия продувочных или выпускных окон:

, , ,

. (33)

Эта формула справедлива для 2 - и 4 - тактных ДВС. По ней определяют коэффициент наполнения, отнесенный к рабочему объему цилиндра V_s.

С увеличением   коэффициент наполнения _н уменьшается, это вызвано уменьшением объема камеры сгорания V_с и уменьшением доли заряда, которая помещается в V_с.

Отношение показывает влияние на _н аэродинамических потерь во впускных органах. Для уменьшения потерь производится периодическая очистка органов газообмена. У некоторых ДВС благодаря дозарядке цилиндра – поступлению воздуха в конце наполнения за счет кинетической энергии потока.

Отношение Т_s/Т_а учитывает влияние подогрева воздуха от стенок цилиндра. С ростом Т_а _н уменьшается. Поэтому создание адиабатного двигателя (без теплообмена через стенки цилиндра) особого эффекта не дает.