книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

3. Простота устройства и надежность системы выпуска -

про ­

дувки.

При соблюдении этих требований достигаются высокая эконо­

мичность и высокая мощность дизеля.

В зависимости от взаимного расположения выпускных и проду­

вочных окон различают одностороннюю, поперечную, круговую

и

прямоточную системы продувки. В зависимости от траектории

дви­

тивному

выполнению системы

продувки могут

быть клапанными

и

бесклапанными. Рассмотрим

схемы систем продувки,

получившие

наибольшее

распространение

в современных

дизелях.

П - о б р а э н а я

б е с к л а п а н н а я

п о п е ­

р е ч н

а я

с и с т е м а

п р о д у в к и .

Схема дизеля

с

данным

типом продувки представлена на р и с . 2 .

Выхлопные окна

4

являются

наличие

плохо очищаемых

пауз в верхней

части

цилиндра

и вытеснение

части

свежего

заряда

воздуха через

выхлопные

окна

при

движении

поршня

к в . м . т . после закрытия

продувочных окон.

П е т л е в а я

б е с к л а п а н н а я

с и с т е м а

п р о д у в к и .

Петлевая

бесклапанная

система

продувки

(рис.ІОа)

является

односторонней,

так как

выхлопные

и

про­

дувочные окна расположены с одной стороны

цилиндра.

Про­

дувочные окна наклонены так, что

воздух" ударяется

в

головку

поршня

и,

отражаясь

от

нее,

проходит

по

кон­

туру

цилиндра.

Данная система

продувки обладает

теми

же

не ­

симальный, поэтому со свежим воздухом смешивается до 13%

о с т а ­

точных г а з о в . Более совершенной разновидностью петлевой

систе ­

К р у г о в а я

п р

я м о т о ч н о - в и х

р е в а я

к л а п а н н а я

с и с т

е м а

п р о д у в к и

.

Особен-

51

Выхлопной

I

коллектор

Выхлопные

1

і

окна

J

I I

окна

1 > — —

Форсунка

\ ьРорсунка

Продувочные*

І

окна

ных систем продувки,

поэтому менее надежна.

П р я м о т о ч н о - в и х р е в

а я

б е с к л а п а н ­

н а я

с и с т е м а

п р о д у в к

и .

Наиболее совершенной

Дизель с такой

системой продувки имеет два коленчатых вала,

а каждый цилиндр -

два встречно движущихся поршня. Движение

закрываются раньше верхних продувочных, чем обеспечивается

над­

дув цилиндра. Выхлопные и продувочные окна имеют наклонное

на ­

правление, чем обеспечивается прямоточно-вихревое движение

в о з ­

лая ширина, но по конструкции они сложнее дизелей с ранее

р а с ­

смотренными системами продувки.

Построение диаграмм время - сечение открытия выхлопных

и

ПРОДУВОЧНЫХ окон. Сложность расчета процессов выпуска

и про­

дувки состоит в том, что истечение газов из цилиндра и его

на­

полнение происходят через переменные во времени площади

с е ч е ­

определять на диаграммах

время -

сечение.

Существуют графические и аналитические методы построения

диаграмм

время - сечение. Эти методы

должны учитывать

следую­

щую особенность

кривошипно-шатунных

механизмов: при

подходе

в

в . м . т . поршень

двигается

быстрее,

чем

при

подходе

к

н . м . т . ,

(

если считать скорость врашѳния кривошипа

постоянной,

т . е .

дви­

жение поршня является периодическим,

но не гармоническим. Ука­

занная особенность объясняется влиянием шатуна на движение

поршня и поясняется

р и с . I I .

При повороте

кривошипа

на

угол

Дср

в зове в . м . т . шатун

поворачивается на

угол Ajî

и

располагает ­

ся, как

и кривошип,

вертикально,

поэтому

перемещение

поршня

Д BMJ,

.,

соответствующее

повороту

кривошипа

на

угол

Д

у

в зоне в . м . т . ,

равно

сумме

перемещений

ав.м.1

=

â,+

â z

,так как

перемещения

а,

л

â t

направлены

вверх.

54

Далѳѳ

из

центра

0

проводится

m

лучей

до

пересечения с

окружностью,

делящих

центральный

угол 2 зс

на одинаковые

углы

Лtp

. Чем

больше лучей, тем точнее построение. Сущность

диа­

граммы состоит в том, что если считать углы

Д ср

углами

пово­

рота кривошипа, то вертикальные проекции дуг окружности

р а ­

диусом

R

(например,

дуги

аа,

)

представляют

собой

перемеще­

ние

поршня,

соответствующее

повороту

кривошипа

на

угол А (р .

На

диаграмме

видно,

что

при

одном

и

том же

угле

Aq>

в

зоне

в . м . т . перемещение

& § в м т

больше,

чем перемещение &8нмр

зоне

н . м . т .

Таким

образом, в

диаграмме

Брикса учитывается

рассматри­

Рис.12

время àtf

кривошип

повернется на

угол

Д^*

, а поршень

о т ­

кроет выхлопные окна на величину

aaj

и

начнет

открывать

продувочные окна.Следовательно, ординаты

графика,

ограничи­

вающего

площадь Ff

t представляют

собой

в

каждый

момент

в р е ­

представляет собой

интеграл

время

- высота, соответствующая

повороту кривошипа

на угол

Д <j> .

Время - сечение, соотвѳ тст-

55

вующее площади

F,

,

определяется

умножением

этой

площади

на

суммарную ширину

ß

продувочных

окон.

Через время

Atf

+ Л £ 2

выхлопные

окна откроются на

вели ­

чину

вертикальной

проекции

дуги а а г .

На рисунке

условно

при­

нято,

что вертикальная проекция

дуги

aaz

равна

высоте

вы­

высота

открытия

выхлопных

окон остается

неизменной. За время

Atz

продувочные

окна открываются

на

величину

вертикальной

проекции дуги a,

ûz

. Эта

величина

для

удобства

построения диа­

аналитической зависимости (44) перемещения поршня от угла

п о ­

ворота кривошипа.

Понятие о Физических процессах и о расчете выпуска -

про­

вочных

окон

может

быть

разбита на

четыре площади, соответст ­

вующие

различным

процессан выпуска

- продувки. Площадь Ff

с о ­

ответствует

свободному

истечению продуктов сгорания через

о т ­

цилиндре

р

=

3 -

4

кГс/см^. Характер

изменения давления в

цилиндре

представлен

на

индикаторной диаграмме

двухтактного

дизеля,

изображенной

на

р и с . 1 3 .

Давление

в

цилиндре

быстро

падает

от

величины

рв

и стано ­

вится близким

к

давлению

Рр в выхлопном

коллекторе.

Различают

две фазы

истечения

г а з о в : при

отношении

ß-

больше

криги-

чѳского

(см.точку

s

на

рис . 13)

и отношении

-р-

меньше

критического.

р

Площади

Гг

и

Р}

диаграммы

Брикса

соответствуют

свобод­

56

где

Ps

-

давление

в

продувочной

ресивере;

Рт

-

давление

в

цилиндре

в

процессе

выпуска -

продувки.

Площадь

Рч

соответствует

свободному

вытеснению

свежего

заряда

движущимся

вверх поршнем через выхлопные окна

после з а ­

дувки выпускные окна

(клапаны) закрываются раньше продувочных,

поэтому

на диаграмме

время - сечение имеется площадь, соответ ­

ствующая

фазе наддува

цилиндра до давления Р .

ных окон,

удовлетворяющих следующим

условиям:

-

для

выпускных окон, время - сечение

Ff

должно обеспечить

падение давления в цилиндре от величины рд

до

величины

Р$ ,

в противном случае продукты сгорания ворвутся в продувочный

коллектор

и вызовут там взрыв паров масла;

-

для

продувочных окон, время -

сечение

Г,

должно

обеспе -

Приведенная

формула

(30)

для

расчета времени -

сечения Ft

выпускных окон выведена путем интегрирования

выражения

весового

секундного расхода

газа

за

период

dt

при

адиабатическом

исте­

чении

в пределах

изменения

давления

от

ре

до

критического

РК и

от Рк

до давления Рт при следующих типичных для двухтактных

дизелей условиях:

1.

Абсолютная температура газов за период

свободного

вы­

пуска

колеблется

в

пределах

700

-

І000°К.

2.

Значение

показателя

адиабаты

истечения

к

для

средней

температуры газов

800°К

равно

значению

показателя

политропы

расширения гаэов

в

цилиндре

к

-

пг

=

1,35.

3.

Давление

в выпускном

коллекторе

рр

=

1,02

*

1,05

кГс/см 2 .

4.

В начальный

период

выпуска давление

в

цилиндре