рабочий объем цилиндра обозначить через 1/, то между полезным и полным рабочим объемом цилиндра устанавливается соотношение
(103)
где ф
- потерянная доля хода.
При принятых обозначениях степень сжатия двухтактного двигателя сохраняет прежнее выражение
Vc + Vh Уд Ус Ус
Подсчитанная таким образом степень сжатия часто называется действительной степенью сжатия двухтактного двигателя в отличие от употребляемой иногда условной геометрической степени сжатия е, представ-ляюш,ей собой отношение полного объема цилиндра при положении поршня в и. м. т. к объему цилиндра при положении поршня в в. м. т., т. е. к объему пространства сжатия. Условная степень сжатия е и действительная степень сжатия е связаны между собой соотношением
Выведенные ранее выражения (90) и (96) для величин Ти -q, как было указано выше, одинаково справедливы для четырехтактных и двухтактных двигателей. При подстановке в формулу (96) величины действительной степени сжатия е получается величина riy, отнесенная к полезному рабочему объему цилиндра двухтактного двигателя V. Обычно за объем принимается часть рабочего объема цилиндра с момента закрытия тех органов газораспределения, которые закрываются последними.
При этом условии коэффициент дозарядки Сл = 1-
Уравнение (96) содержит два неизвестных tq. и у. Второе уравнение, связывающее эти величины в двухтактном двигателе, составить пока не удается, что препятствует определению величин -([у и ( ио отдельности.
Параметры очистки и зарядки цилиндра двухтактного двигателя в настоящее время находят следующим образом. На основании экспериментальных данных задаются величиной -(, как более характерной для каждого типа продувки, и затем подсчитывают коэффициент наполнения -Цу .
Ниже более подробно разобраны условия зарядки цилиндра двухтактного двигателя и выявлены те основные факторы, которые влияют на величину f\y.
Процесс наполнения двухтактного двигателя отличается, как известно, тем, что в нем не происходит впуска воздуха из окружающей среды непосредственно в рабочий цилиндр. Воздух предварительно сжимается в продувочном насосе (нагнетателе) до давления 1,1-1,5 ата.
Обозначив через V рабочий объем продувочного насоса и через Чу„р коэффициент его подачи, выразим действительное количество воздуха, поступающего в цилиндр двигателя через продувочные органы за каждый оборот
вала насоса, произведением У „р. При этом предположим, что число оборотов вала продувочного насоса равно числу оборотов вала двигателя. Если на двигателе применяется продувочный насос ротационного или центробежного типа, то произведением ту У условно обозначается его фактическая производительность, отнесенная к одному обороту коленчатого вала двигателя.
Для получения хорошей очистки и зарядки цилиндра объем воздуха, подаваемого продувочным насосом, должен быть больше суммы рабочих объемов цилиндров. Это требование выражается уравнением
-vpnpJVl (105)
где сс. - коэффициент избытка продувочного воздуха, величина которого ориентировочно равна 1,1 -1,3; / - число цилиндров.
Из этого количества воздуха некоторая часть теряется в процессе продувки через выпускные органы и потому действительный воздушный заряд, остающийся в рабочем цилиндре к началу сжатия (приведенный к и
a(l-«)V„/«p (106)
где и - коэффициент утечки, определяющий потерянную при продувке долю воздуха.
В соответствии с определением коэффициента наполнения
•-Ж- --ьГ4г*
Полученное выражение показывает, что для увеличения коэффициента -Цу необходимо уменьшение теряемой при продувке части продувочного воздуха и или увеличение коэффициента избытка продувочного воздуха ср. Увеличивать значение ф нецелесообразно, так как это вызовет уменьшение величины полезного рабочего объема цилиндра.
Коэффициент и может быть получен экспериментальным путем. Величина коэффициента зависит от системы выпускных и продувочных органов, их взаимного расположения, фаз распределения и от количества продувочного воздуха. Для различных двухтактных двигателей величина и изменяется в широких пределах (от 0,5 до 0,05). Вследствие затруднительности выбора правильной величины коэффициента и более надежным является определение коэффициента наполнения f\y с помощью выражения (96) по выбранной величине у.
§ 3. ПРОЦЕСС СЖАТИЯ
Общие замечания
Процесс сжатия в двигателях внутреннего сгорания служит:
1) для расширения температурных пределов, между которыми протекает рабочий процесс:
2) для обеспечения возможности получения максимально достижимой в реальных условиях степени расширения;
3) для создания условий, необходимых для возможно лучшего сгорания горючей смеси.
Все эти условия обеспечивают эффективное преобразование теплоты в полезную работу. В зависимости от того, какой принцип смесеобразования и воспламенения топлива применяется в данном двигателе, различны требования, предъявляемые к протеканию процесса сжатия.
при внешнем смесеобразовании и постороннем зажигании (от свечи зажигания), когда в цилиндре сжимается готовая рабочая смесь воздуха с жидким карбюрированным или газообразным топливом, в процессе сжатия происходит дополнительное перемешивание смеси для повышения однородности ее -состава по всему объему. Это облегчает и ускоряет распространение пламени от места его возникновения, т. е. от электродов свечи, по всему пространству •сгорания и улучшает использование кислорода воздуха. Особенно благоприятные условия в этом отношении создаются, если к концу сжатия в ци-.линдре сохраняется турбулентное движение сжатой рабочей смеси.
Как было установлено при анализе термодинамических циклов, для увеличения термического использования следует стремиться к повышению степени сжатия е.
В то же время степень сжатия должна быть такова, чтобы температура и давление смеси в конце сжатия не достигали таких .значений, при которых МОгла бы возникать дето]1ация или преждевременные вспышки. В соответствии с эти.м верхний предел степени сжатия зависит от таких факторов, как свойства топлива, состав смеси, условия теплоотдачи, конструктивные формы и т. д. Ориентировочные значения пределов изменения степени сжатия в двигателях различных типов с принудительным зажиганием смеси «приведены ниже.
Двигатели с воспламенением от сжатия............ 12-20
Калоризаторные двигатели.................. 5-7,5
В двигателях, работающих с воспламенением топлива от сжатия, тоже, весьма желательно, чтобы к концу хода сжатия (к мш1енту впрыскивания топлива в цилиндр) в пространстве сжатия существовало турбулентное дви- жёние сжимаемого воздуха. Это облегчает перемешивание впрыскиваемого" топлива с воздухом и, следовательно, улучшает использование имеющегося воздуха для сгорания.„Неойходимо, однако, чтобы движение воздуха в npo-J странстве сжатия было организовано в соответствии с формой этого простран-•ства и с направлением факелов впрыскиваемого топлива.
Для работы двигателей с воспламенением от сжатия необходимо, чтобы температура конца сжатия обеспечивала воспламенение впрыснутого топлива. Этим требованием определяется та минимальная степень сжатия, при которой двигатель может работать. Однако в действительности должна быть осуществлена значительно более высокая степей сжатия, так как:
1) увеличенная температура конца сжатия сокращает период между началом впрыска топлива и его воспламенением (период задержки воспламенения), что обеспечивает более мягкую работу двигателя со сгоранием без резкого повышения давления;
2) значительно более высокая температура конца сжатия при обычных ус-.ловиях обеспечивает возможность работы двигателя при низкой температуре всасываемого воздуха, .а также надежный пуск холодного двигателя, когда при усиленной потере теплоты в стенки температура конца сжатия сильно снижается.
Таким образом, значение степени сжатия зависит от эксплуатационных условий и конструктивных особенностей двигателя. Транспортные двигатели, работающие при низких температурах окружающей среды, двигатели с разделенными камерами сгорания и двигатели с малыми размерами цилиндров должны иметь более высокие степени сжатия.
Практические величины степени сжатия двигателей с воспламенением от сжатия укладываются в пределах е = 12 -ч- 20. Причина верхнего огра-
