Диск СГЭО (Лекции_СГЭО_ВЗО_2012) / Глава_8_Выпуск-продувка в дизеле

Глава 8 ПРОЦЕССЫ ВЫПУСКА И ПРОДУВКИ ЦИЛИНДРА В ДИЗЕЛЕ (с. 132)

Три фазы процесса выпуска.

ФАЗА I. Свободный выпуск.

На рис. 8.1 – процесс 6–7. Он происходит под действием изменяющегося перепада давлений между цилиндром ( pц) и выпускным

при этом скорость истечения зависит от текущего отношения β .

1

ФАЗА II. Принудительный выпуск (« выталкивание»). На рис. 8.1 – процесс 7 – r .

Здесь происходит преимущественно принудительное удаление продуктов сгорания за счет выталкивающего движения поршня к ВМТ.

ФАЗА III. Дополнительное удаление продуктов сгорания (« запаздывание выпуска»).

На рис. 8.1 – процесс r –8 .

Дополнительное удаление осуществляется за счет продувки камеры сгорания в период перекрытия клапанов ϕ1−8 .

При организации выпуска добиваются:

–максимально возможного уменьшения сопротивлений в газовоздушном тракте двигателя

–оптимизации фаз газораспределения.

§8.2. Особенности газообмена в двухтактном двигателе

(с. 132)

По сравнению с 4-тактн. ДВС:

–на газообмен отпускается весьма ограниченное время;

–отсутствуют насосные хода;

–в значительной части газообмена выпуск и наполнение протекают одновременно (увеличенные затраты воздуха и количества остаточных газов).

ФАЗЫ ГАЗООБМЕНА В ДВУХТАКТНОМ ДВИГАТЕЛЕ (с. 134)

2

ФАЗА I. Свободный выпуск.

На рис. 8.2 – процесс 6– п. Начинается с момента открытия выпускных окон (точка 6) и продолжается до действительного начала входа продувочного воздуха в цилиндр (точка « п»), когда давление в цилиндре становится равным давлению перед цилиндром ( pц = pк ).

Продувочные окна открываются несколько раньше (точка 7). В это время еще pц > pк , поэтому имеет место небольшой заброс отработавших газов из цилиндра в воздушный ресивер.

Граница между сверхкритическим и докритическим режимами истечения – точка « кр». Ей соответствует критический режим

истечения, при котором отношение давлений выражается

ФАЗА II. Принудительный выпуск – наполнение.

На рис. 8.2 – процесс п – а – 8 (до закрытия продувочных окон). Здесь происходят вытеснение отработавших газов из цилиндра

продувочным воздухом и одновременное наполнение цилиндра свежим зарядом.

ФАЗА III. Потеря заряда или дозарядка. На рис. 8.2 – процесс 8 – 1 .

Потеря заряда происходит ввиду того, что после точки 8, в которой закрываются продувочные окна, выпускные окна остаются открытыми и через них заряд цилиндра « выжимается» поршнем в выпускной коллектор.

Вдвухтактных дизелях с прямоточной продувкой выпускные органы (выпускные клапаны) могут закрываться одновременно или даже несколько ранее продувочных окон. В последнем случае происходит « дозарядка».

Вэтом случае точка 1 на диаграмме расположена по ходу цикла ранее точки 8.

3

СХЕМЫ ПРОДУВКИ ЦИЛИНДРОВ ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ (с. 137)

Основное преимущество контурной продувки заключается в относительной простоте конструкции двигателя. (отсутствуют клапаны и механизм, приводящий их в движение).

Недостаток – низкое качество очистки цилиндра от отработавших газов , значительные расходы продувочного воздуха, следовательно, увеличенные затраты энергии на газообмен.

Свойства прямоточных продувок противоположны:

двигатель более сложен по конструкции, однако эффективность газообмена выше.

В настоящее время в новых судовых дизелях контурные продувки не применяются. Главной причиной – тенденция увеличения отношения длины хода поршня к его диаметру ( S D

Дело в том, что при значительном увеличении S относительном « удлинении» цилиндра) организация « контура», обеспечивающего приемлемое качество газообмена, стала невозможной.

4

§ 8.3. Потери давления в выпускном тракте (с. 138)

pдоп. устр. – в дополнительных устройствах (глушителе, утилизационном котле, газоотводном трубопроводе).

Таким образом, давление в цилиндре в процессе выпуска (см.

§ 8.4. Параметры продувки цилиндров двигателя и связь между параметрами (с. 139)

1. Коэффициент избытка продувочного воздуха ϕ0 , отнесенный к условиям окружающей среды, – это отношение объема

5

Отношение знаменателя выражения (8.7) к знаменателю выражения (8.6) представляет собой коэффициент наполнения ηн

(см. § 4.5).

С учетом этого

6

4. Суммарный коэффициент избытка воздуха αΣ – отношение расхода воздуха Gв , кг/ч на двигатель к расходу воздуха, теоретически необходимого для сжигания топлива L0′Gт , кг/ч

С учетом того, что коэффициент избытка воздуха для сгорания (см.

Заметим, что в каждом из вышеописанных коэффициентов отражена потеря воздуха при продувке цилиндра.

7

§ 8.5. Массовый и объемный расходы газов через двигатель (с. 141)

где vг – удельный объем газов, м3/кг.

С учетом уравнения состояния газа запишем:

8

§ 8.6. Расчет температуры газов в выпускном коллекторе

(с. 142)

Истечение газов из цилиндра – политропный процесс расширения с показателем политропы nг.

Температура « чистых» отработавших газов (без примеси продувочного воздуха) в конце расширения при истечении

Уравнение баланса энергии при смешении отработавших газов с продувочным воздухом в коллекторе:

откуда температура смеси

где теплоемкость смеси

9