статочна для подачи в цилиндр необходимого количества воз духа;, затрудняется пуск двигателя. Путем комбинирования турбонагнетателя с приводным (обычно в этих случаях первой ступенью служит турбокомпрессор, а второй- приводной центробежный нагнетатель) можно решить задачу применения турбонагнетател я.
Пониженная температура выпускных газов в двухтактных двигателях способствует повышению надежности работы деталей турбины, но в то же-время снижению ее мощности. Применение газотурбонагнетателя осложняется также затруднительностью пуска. Повышенное противодавление на выпуске вызывает ухудшение качества газообмена.
Вопрос применения турбонагнетателя без наличия приводного нагнетателя исследуется в последние годы. Уже созданы отдельные конструкции, в которых газотурбонагнетатель при пуске приводи гея в движе]пе пусковым воздухом.
Выпускная и впускная системы влияют на качество процессов очистки и наполнения в большей степени в двухтактных двигателях, че.м в четырехтактных. В последних при наличии наддува и продувки камеры сгорания в период, соответствующий одновременно открытым впускным и выпускным органам, составляет 15-20% всего периода открытия распределительных органов, в двухтактных двигателях он равен 60-80%. Процесс продувки - наполнения осуществляется в основном продувочно-наддувочиым агрегатом. Выталкивающее и всасывающее действие поршня почти отсутствует. На протекание процесса в цилиндре значительное влияние оказывает вся цепь элементов, направляющих поток воздуха и газов (впускная система - впускные органы - цилиндр - выпускные органы - выпускная система). При некоторых условиях динамические явления в выпускной системе значительно меняют характер очистки и наполнения.
При малых значениях избытка продувочного воздуха выпускные клапаны двухтактных двигателей находятся в несколько более тяжелых тепловых условиях, чем выпускные клапаны четырехтактных двигателей. Уменьшить тепловую напряженность клапанов можно путем увеличения их числа и различными конструктивными изменениями (увеличение диаметра стержня, применение охлаждения, рациональная форма головки клапана и т. д.). В случае применения клапанно-щелевой схемы, особенно в быстроходных конструкциях, получаются большие ускорения и, следовательно, большие инерционные силы деталей привода.
Применение воздушного охлаждения цилиндров и головки в двухтактном двигателе встречает большие трудности, чем в двигателях четырехтактных.
Основные причины этих трудностей - большая тепловая напряженность указанных деталей, а также меньшая поверхность цилиндра, которая может быть «оребрена» вследствие наличия впускных и ввтускных аппаратов (окон в цилиндре, каналов в камерах и т. д.).
Конструирование блока в двухтактном двигателе осложняется из-за наличия впускных и выпускных каналов, В случае прямоточной клапанно-щелевой схемы конструкция блока получается несколько менее сложной и более надежной вследствие наличия только вплткных каналов.
Двухтактные двигатели характеризуются большей частью повышенным расходом смазочного масла по сравнению с четырехтактным. Вследствие повышенной подачи масла к трущимся парам двухтактного двигателя в цилиндр попадает относительно большое его количество, увлекаемое потоком продувочного воздуха через выпускные органы в выпускную систему. Расход масла в двухтактных транспортных двигателях в отдельных случаях, достигает 10-12 г/л. с. ч. При удачном решении вопросов конструкции масляной системы расход масла может быть снижен..
§ 2. ПРОТЕКАНИЕ ПРОЦЕССА В ЦИЛИНДРЕ
Наибольшую трудность для расчета представляет процесс газообмена в двухтактных двигателях, качество которого к тому же обычно (за исключением конструкции с противоположно движущимися поршнями) ниже качества процесса газообмена в четырехтактных двигателях Рассмотрим протекание процесса в цилиндре двухтактного двигателя и в смежных с ним системах.
На фиг. 90 дана схема цилиндра двухтактного двигателя, выпускной и продувочной камер и трубопроводов и характер изменения давления воздуха и газов в системе.
Подаваемый продувочным насосом воздух попадает в ресивер 1, откуда по подводящему трубопроводу 2 поступает в камеру 3 и далее через впускные (продувочные) органы в цилиндр 4 двигателя. Продукты сгорания, сначала в результате процесса свободного выпуска, а далее под влиянием продувочного воздуха, поступают через выпускные органы в выпускную систему: выпускную камеру 5, трубопровод 6 и выпускной ресивер 7. Некоторые из звеньев этой цепи могут отсутствовать. Так, например, нередко длина впускного трубопровода практически равна нулю.
Тепловые потери в двухтактных двигателях несколько меньше, чем в четырехтактных, так как время между процессами сгорания в двухтактном двигателе меньше, чем в четырехтактном, а цилиндры двухтактных двигателей охлаждаются продувочным воздухом.
Иа уменьшение тепловых потерь влияет также и более быстрый выпуск продуктов сгорания в двухтактных двигателях. Особенно незначительны тепловые потери в двухтактных двигателях с противоположно движущимися поршнями.
Как уже было отмечено, основным преимуществом двухтактных двигателей является большая литровая мощность по сравнению с четырехтактными, обусловливающая уменьшение габаритов и веса двигателя при условии удачно выбранных геометрических и конструктивных параметров.
К преимуществам двухтактных двигателей необходимо отнести также большую равномерность протекания диаграммы крутящих моментов по углу поворота кривошипа.
Шатуны и коленчатые валы двухтактных двигателей испытывают нагрузку с меньшими амплитудами, поэтому запас прочности при сохранении остальных условий получается большим.
Двигатели с щелевым распределением (с петлевой схемой) характеризуются простотой конструкции, отсутствием клапанов, а также удобством осуществления реверса.
Вследствие отмеченных преимуществ двухтактные двигатели широко, применяются в качестве судовых, тепловозных и других транспортных силовых установок. Вопрос о перспективах применения двухтактных двигателей в автомобильном транспорте является дискуссионным. До настоящего времени двухтактные автомобильные двигатели практически оказываются не только менее экономичными, но часто и более тяжелыми, чем четырехтактные Наличие продувочных и выпускных каналов в блоке цилиндров, нагнетателя с соответствующим приводом, а иногда и неправильный выбор конструктивных и геометрических параметров (в частности величин 8Ю] обусловливают увеличение габаритов и веса, а также усложнение конструкции двигателя.
Устранение этих и других отмеченных выше недостатков позволит шире применять двухтактные двигатели в автомобильном транспорте.
С момента открытия выпускных органов происходит истечение продуктов сгорания из цилиндра в выпускную систему в условиях надкритической обла-•сти до тех пор, пока давление в цилиндре не снизится до критического.
С падением давления ниже критического скорость истечения уменьшается более интенсивно, чем во время истечения в надкритической области.
В быстроходных двигателях в результате влияния ускоренных масс вазов уменьшение скорости замедляется; давление же в цилиндре снижается быстрее и достигает более низких значений, чем при скоростях истечения, подчиняющихся законам установившегося движения.
В начале открытия продувочных органов воздух обычно в цилиндр не соступает, так как давление в цилиндре в этот момент, как правило.
Фиг. 90 Схема цилиндра и трубопровода двуктактного двигателя.
выше давления в ресивере. Выпуск продолжается вследствие разности давлений в цилиндре и выпускной системе и влияния ускоренных масс газов. Большая площадь открытия выпускных органов и интенсивное падение давления в цилиндре в начале открытия продувочных органов способствуют уменьшению заброса продуктов сгорания в ресивер. С некоторого момента воздух из ресивера начинает поступать в цилиндр, вытесняя продукты •сгорания через выпускные органы в выпускной трубопровод. Воздух движет-ся в цилиндре по определенной траектории, зависящей от схемы продувки, конструкции и размеров продувочных органов, формы поршня, отношения давления в цилиндре и в смежных с ним системах.
В начале процесса происходит главным образом вытеснение и замещение Т1родуктов сгорания воздухом, вследствие чего в выпускную систему поступают продукты сгорания. По мере течения процесса воздух интенсивнее перемешивается с продуктами сгорания в цилиндре, и в выпускную систему попадает их смесь Воздух при движении внутри цилиндра обычно не захватывает некоторой части полости цилиндра. Для любой схемы газораспределения следует констатировать наличие застойных и вихревых мешков. Первые чаще образуются у головки цилиндра, вторые - над днищем поршня.
Применяющиеся в двухтактных двигателях схемы продувки могут быть разделены на петлевые (петлеобразные) и прямоточные.
Петлевые схемы (поперечные, эксцентричные и др.) характеризуются поворотом основного потока воздуха при его движении внутри цилиндра таким образом, что он образует.петлю. Во многих схемах петля образуется движением потока по контуру цилиндра, поэтому такие схемы называются иногда контурными. В петлевых схемах управление обеими системами органов распределения (продувочными и выпускными) производится поршнем.
