В четырехтактных двигателях продувка применяется для очистки камеры сгорания от остаточных газов и улучшения наполнения.
Надлежащим подбором фаз распределения, обеспечивающим достаточное время-сечение органов распределения при наличии соответствующих условий на впуске и выпуске, можно значительно повысить коэффициент наполнения.
Моменты конца впуска и начала выпуска в двигателях одного и того же класса разнятся сравнительно мало. Наиболее трудно определить моменты конца выпуска и начала впуска.
Проведенные экспериментальные работы показывают, что максимальный прирост мощности двигателя за счет продувки достигает 10-14%. Кроме того, при продувке вследствие интенсивного отвода тепла от горячих точек камеры сгорания, выпускных клапанов и порншя понижается температура указанных деталей и облегчается форсирование по наддуву. Увеличение угла перекрытия клапанов более 130-140° не дает заметного улучшения наполнения и вызывает излишний расход воздуха и увеличение мощности,, затрачиваемой на приводной нагнетатель.
В карбюраторных двигателях применение значительных углов перекрытия клапанов вызывает забрасывание остаточных газов во впускной трубопровод, что обусловливает необходимость применения специальных конструкций впускных трубопроводов.
При увеличении угла перекрытия клапанов уменьшаются ускорения клапанного механизма.
Для расчета время-сечения продувки (перекрытия клапанов) четырехтактного двигателя можно применить формулу, аналогичную формуле (236).
В этом случае необходимо знать, какая часть воздуха попадает в цилиндр за период продувки. Обозначая через г часть воздуха (по весу), затрачиваемую-на продувку, имеем
7„Л=+, (241)
где обозначение п относится к впускным органам; величина z лежит в пределах 0,1-0,3.
Решая уравнение относительно ср и учитывая, что ср = Tjcp, где ср - коэффициент продувки (см. § 12), получаем
"" -11/ J l/ft •
В уравнение (241) может быть введено вместо время-сечения f„dt впускных органов время-сечение fgdt выпускных органов. В этом случае формула (241) примет вид
fgdt = -Y=, (242).
Средние за процесс условные скорости воздуха и газов в продувочных и выпускных органах выразятся так:
пр \п1п Гвв
В данном случае расчетная формула принимает вид
где ф - функция отношения давлении - .
Коэффициент следует рассматривать не как коэффициент расхода, а как эмпирически определяемый поправочный коэффициент. Его значения,
зависящие главным образом от отношения -, колеблются в широких
пределах.
Следует помнить, что в четырехтактных двигателях имеются значительно большие возможности осуществления достаточного время-сечения впуска и выпуска, чем в двухтактных. Вследствие этого потребные фазы (потребное время-сечение органов) установить экспериментальным путем значительно проще В практике при проектировании распределения в четырехтактных двигателях расчета продувки обычно не делают.
§ 8. ПАРАМЕТРЫ ПРОДУВКИ - НАМУВА
С увеличением давления продувки - наддува увеличивается давление начала сжатия р и среднее индикаторное давление р,. Одновременно уменьшается потребная высота продувочных окон и, следовательно, потерянная часть хода поршня При прямоточной схеме продувки, связанной обычно с несимметричной диаграммой распределения, давление р повышается значительнее. В случае повышения давления р, при прочих равных условиях •появляется необходимость повышения коэффициента избытка продувочного зоздуха «рдля сохранения качества процессов газообмена.
В результате повышения значений р и ср-растетмощность, затрачиваемая на привод нагнетателя.
Исследования показывают, что основным фактором, влияющим на выбор давления р, является произведение диаметра цилиндра D иа число оборотов в минуту п. На фиг. 96 приведена зависимость наивыгоднейшего значения р от величины Dn (область между кривыми), полученная в результате иссле-ований и данных практики для повышения Dn. Однако, несмотря на попытки установления аналитическим путем оптимальной величины р, нельзя считать полученные зависимости достаточно надежными, так как процессы •течения воздуха и газов не подчиняются законам установившегося движения (в основу этих работ были положены именно данные законы).
Современные требования к двигателям транспортных машин вызывают
необходимость выбора отношения давлений - равным 1,5-2,5 (где pQ -
.давление на впуске в нагнетатель) и целесообразность дальнейшего его повы-шения.
где Zj - часть воздуха и газов, попадающая в выпускную систему во время продувки;
Гц - температура в цилиндре во время продувки.
Возможно составление расчетного уравнения с включением время-сечения \fnpdi отнесенного к приведенной площади проходных сечений f, которая может быть получена из соотношения
l .J L. i ..2 (2 t ..2г2 •
Двухтактный двигатель весьма неэкономичен в отношении расходования воздуха. Высокая термическая напряженность поршня, а также качество процесса очистки - наполнения являются серьезными препятствиями к снижению расхода воздуха. Некоторые двухтактные быстроходные двигатели с прямоточной схемой газораспределения характеризуются относительно низким значением коэффициента избытка продувочного воздуха. Организованный характер процессов очистки и наполнения и разделение этих двух процессов позволяют доводить значения сро ДО К2-1,25 при р., равно.м соответственно 1,5-2,0 кг/см.
1,8 1.7 7,6 1,5
1,3 1,2
220 Z40 260 280 Dn
Фиг. 96. Зависимость давления р от величины произведения Dn.
1,8 1fi
1,6 1fi 2,0 Рк
Фиг. 97. .Зависимость давления р„ в цилиндре в момент открытия продувочных окон Ol дав.тения р-
Температура Т зависит от типа нагнетателя; при оценке ее можно пользоваться уравнением политропического изменения состояния
Ниже приведены ориетировочные значения п:
для порнтневых нагнетателей................. 1,4-1,6;
для ротагивных нагнетателей.................1,55-1,75;
для центробежных нагнетателей............... 1,8-2,0
В табл 13 приведены значения коэффициентов расхода органов распре-
Рц - Ри
деления, а также значения параметра а = , определяющего часть общего перепада давлений {р - р}, теряемую в выпускных органах.
Таблица 13
Значения козффиааеитов fx, Vg, й *
Тип схемы распределения
Прямоточная клапанно-щелевая
Прямоточно-щелевая ......
Петлевая..........
0,6-0,8 0,65-0,75 0,65-0,75
0,7-0,75 0.7-0,75 0,7-0,75
0,8-1,2 0.5-1.0 0,3-0,7
0,5-0,9 0,3-0,5 0,4 0,75
* Вследствие относительно небольшого количества типов двухтактных быстроходных двигателей, находя1цихся в эксплуатации, и, следовательно, отсутствия статистических данных, приведенные значения применительно к ним должны рассматриваться как ориентировочные.
