Определение основных параметров механизма газораспределения

Д

Рис. 1. Расчетная схема проходного сечения в клапане

ля обеспечения высокого коэффициента наполнения диаметры клапанов выбирают наибольшими, насколько это возможно по условиям размещения их в цилиндре. Общая площадь проходных сечений в горловинах клапанов цилиндра может составлять, в зависимости от их числа и расположения, 25—40% площади поршня. Проходные сечения, превышающие 35% площади поршня, относятся к шатровым и полусферическим камерам сгорания бензиновых двигателей с большим углом развала осей клапанов. Для камер плоской формы, характерных для дизелей, и клиновидных камер бензиновых двигателей максимальная суммарная площадь входных сечений при двух клапанах составляет 25—30%, четырех − до 40%. Диаметр горловины впускного клапана выбирают на 10—20% больше диаметра горловины выпускного клапана. В этом случае площадь горловины впускного клапана составляет 15—20% площади поршня.

Достаточность площади проходного сечения во впускном клапане (рис. 1) проверяют по условной средней скорости свежего заряда, вычисляемой в предположении, что газ — несжимаемая жидкость, клапан полностью открыт, а поршень движется с постоянной средней скоростью.

Из условия неразрывности потока имеем

,

где — скорость потока в проходном сечении клапана, м/с; i— число одноименных впускных клапанов в цилиндре; — площадь проходного сечения клапана, м²; — средняя скорость поршня, м/с; — площадь поршня, м².

1 грм

Скорость свежего заряда

.

Скорость не должна быть выше принятого в тепловом расчете значения.

Средняя скорость газа в проходном сечении выпускного клапана может быть допущена значительно большей, так как некоторое повышение противодавления на выпуске отражается на среднем эффективном давлении значительно меньше, чем уменьшение коэффициента наполнения.

Проходное сечение в горловине не должно ограничивать пропускную способность впускного (или выпускного) тракта. Учитывая, что через горловину проходит стержень клапана, ее проходное сечение принимают на 10 – 20 % больше проходного сечения клапана при его максимальном подъеме: ( ).

Диаметр горловины (мм)

= .

Проходное сечение клапана с конической фаской представляет собой боковую поверхность усеченного конуса (рис. 1), меньшее основание которого имеет диаметр , большее — , а длина образующей .

Площадь проходного сечения клапана при высоте его подъема в рассматриваемый момент времени

= .

Подставляя значения и и учитывая, что e= получим

.

При угле фаски клапана 30°

.

При угле фаски клапана 45°

Максимальная высота подъема клапана при известных значениях и :

2 грм

при ∝=30^о;

при ∝=45^о.

Максимальная высота подъема клапана в автомобильных двигателях , в тракторнвых − . Более высокие значения характерны для клапанов с .

При выборе угла наклона фаски необходимо помнить, что при его малых значениях вследствие более резкого поворота потока газа в проходном сечении (рис. 2) увеличиваются гидравлические потери и снижается эффект от увеличения площади проходного сечения. Поэтому в том случае, когда можно обеспечить необходимую площадь путем увеличения перемещения клапана, угол фаски 45° предпочтительнее, чем угол фаски 30°.

О

Рис. 2

кончательная проверка принятых значений диаметра горловины и высоты подъема клапана, а также выбранных в тепловом расчете фаз газораспределения производится по условной скорости потока, рассчитываемой по интегральной площади в щели клапана. Интегральную площадь (время-сечение) определяют по диаграмме подъема клапана.