Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Двухтактные карбюраторные двигатели

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [21] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Параметры

Vb, см? Лв, кВт п, мин-*

Фааы газораспределения по углу поворота коленчатого вала,

йнуск

продувка

выпуск

Размеры окон по рис. 4.18, мм: А

В С D Е F О

н J к


s3kh400

32,3

8000

7000

22,5

35,5

12,5

11.5

22,6

22,6

54,5

55.5

81,6

82.1

-"ьным. Смесь движется с максимальной скоростью у заднш стенки цилиндра. В центре цилиндра скорость блк

Продувочные каналы имеют обычно форму по типу А или В Плавтги поворот у каналов формы типа В мало влияет на макси: ;ГдГх~и°ниТГ « диапазоне низкими

Рис. 4.19. Эпюры раеирв-деления скоростей (м/е) заряда при продувив:

а - вгблагоприятиого; б - с перемешиванием заряда и ОГ: в, г близкого к идеальному; / - сторона продувки; - сторона выпуска


При прямоугольном изгибе колена сопротивление потоку зависит ОТ радиусов изгиба колена. Чем больше радиус, тем меньше сопротивление потоку при одинаковых площадях входного и выходного сечений. Следует избегать отрыва потока от стенок каналов, так как это приводит к значительным потерям энергии потока. Форма канала С постоянного сечения с сужающейся выходной частью обеспечивает безотрывное течение. Для эффективности процесса газообмена большое значение имеют углы входа продувочных каналов в цилиндр. От них зависят структура и направление потока смеси в цилиндре. Горизонтальный угол ~ 50...60° (см. рис. 4.17, б), причем большее значение соответствует более высокому форсированию двигателя. Вертикальный угол = - 40...45°.

На двигателях с четырехканальной продувкой (см. рис. 4.17, в) горизонтальный угол дополнительных каналов == 80...90° при отношении площадей сечений дополнительного и основного сечений продувочных окон, равном приблизительно 0,4 [2]. Вертикальный угол «2 в таких системах продувки изменяется в широких пределах: для главных продувочных каналов от 75 (мод. ГД2 фирмы Ямаха, 250 см*) до 90° (мод. Г/?2, 350 см*); для дополнительных каналов от 45 (Т/?2) до 90° (ГД2).

При правильно выбранных углах и размерах продувочных каналов свежая смесь движется сначала к задней стенке цилиндра, затем поднимается в камеру сгорания, омывая свечу зажигания и вытеснив ОГ нз объема цилиндра, подходит к выпускным окнам.

Если углы и размеры продувочных каналов выбраны неверно, то значительная часть свежей смеси при продувке может попасть в выпускное окно, а полость цилиндра плохо очистится от ОГ. В результате увеличатся прямой выброс топлива,его расход, снизится мощность двигателя и повысится токсичность ОГ.

Для организации эффективной продувки важное значение имеет симметричность продувочных окон, углов входа и размеров продувочных каналов относительно выпускного окна При несимметричности продувочных потоков происходит образование вихрей и интенсивное перемешивание свежей смеси с ОГ, что также увеличивает прямой выброс топлива, а следовательно, коэффициент остаточных газов.

При несимметричных фазах газораспределения (получаемых с помощью золотника нли ОПК, установленного на впуске) может быть получено необходимое перекрытие периодов впуска смеси в кривошипную камеру и продувки цилиндра, что позволит повысить Tit,.

Совершенство газообмена определяется не только формой я размерами продувочных каналов, но и перепадом давления в кривошипной камере и цилиндре, от которого зависит скорость продувочных струй, а также настройкой системы продувки. Перепад давления определяется степенью сжатия смеси в кривошипной камере, а следовательно, конструкцией кривошипной камеры.




ШО 6000 8000 10000 п,мин-1

Рио. 4.20. Изменение необходимой длины Z-np продувочных каналов в зависимости от частоты вращения а коленчатого вала двигателя

Настройка системы продувки зависит от правильного выбора длины продувочных каналов.

Кривошипная камера с продувочными каналами является резонатором Гельм-гольца, который можно рассчитать по известным формулам. При продувке в системе кривошипная камера - продувочные каналы возникают колебания, частота которых зависит от геометрических размеров этой системы. Как и в случае впуска, продувка должна проводиться только за 1/2 периода колебания. Если продолжительность продувки превышает 1/2 периода колебания, происходит обратный выброс смесн в кривошипную камеру, а при полном периоде колебания вся смесь вернется в кривошипную камеру.

Расчет двигателя «Адлер-250» (Кк = 274 см, фцр = 112°, Lnp = 6,13 см, fnp = 2,1 см*) показал, что наилучшее наполнение обеспечивается при частоте л = 10 830 об/мин. Такие частоты для серийных двухтактных ДВС пока неприемлемы. На рис. 4.20 показаны зависимости необходимой средней длины Lnp продувочных каналов для достижения наилучшего наполнения. Для двигателя «Адлер-250» при частоте вращения п = 3000 мин" требуется средняя длина продувочных каналов Lnp » 80 см, что конструктивно выполнить невозможно.

Из идеальной зависимости колебаний давления рк двигателя «Адлер-250» следует, что вакуум в кривошипной камере приходится на 1/4...3/4 периода колебаний в продувочных каналах (6670...20 ООО мин"). Второй диапазон, соответствующий вакууму в кривошипной камере, составляет 5/4...7/4 периода колебаний в продувочных каналах (2860...4000 мин"*). Поэтому систему продувки можно настроить не на 1/2, а на 3/2 периода колебаний.

При настройке на 3/2 периода колебаний необходимая длина продувочных каналов значительно уменьшается. Для увеличения длины продувочных каналов и радиусов поворота двухтактных две применяют цилиндры с «отдаленной» продувкой.

ЦИЛИНДРЫ

Конструкция и объем цилиндра оказывают существенное влияние на показатели двухтактных ДВС. Как уже отмечалось, одним из наиболее распространенных методов повышения мощности является увеличение числа цилиндров. Большинство двухтактных двигателей рабочим объемом выше 250 см имеют по два цилиндра. 134

Таким образом частично решается проблема балансировки двигателя.

Что дает уменьшение рабочего объема цилиндра? Во-первых, при меньшем рабочем объеме цилиндра получается меньший объем кривошипной камеры при положении поршня в ВМТ, что повышает частоту вращения, а следовательно, улучшает наполнение. Во-вторых, можно увеличить удельную площадь сечения окон газораспределения, не удлиняя фаз. Увеличение числа цилиндров позволяет заметно поднять литровую (до 80 ... 100 кВт) и поршневую (до 0,6 ... I кВт/см*) мощности ДВС как улучшением наполнения, так и увеличением частоты вращения и степени сжатия. Однако установлено, что уменьпгать рабочий объем одного цилиндра целесообразно лишь до 50 см". Дальнейшее снижение рабочего объема и увеличение числа цилиндров нецелесообразно вследствие как технологических трудностей, так и трудностей охлаждения цилиндров в двигателях мотоциклов.

Выше рассматривалось, что процессы, происходящие в цилиндре, оказывают доминирующее влияние на процесс газообмена. В частности, изменение давления в цилиндре в период продувки сказывается на очистке и наполнении кривошипной камеры. Давление в цилиндре зависит от фаз газораспределения, в том числе и от фазы предварения выпуска и изменения давления в выпускной системе.

Исследование влияния фазы выпуска на двигателе ММВЗ-3.111 проводилось как без выпускной, так и с выпускной системой [19]. Фазы Афвып предварения выпуска и соответствующие им удельные время-сечения предварения выпуска Авып/Уй, фазы фвып выпуска и доли фвып потерянного хода даны ниже.

Дфвып поворота коленчатого вала,

Двып/Кй, мм?-с/л.......

Фвып поворота коленчатого вала, •шып, % (от S).........

0,078

0,313

0,705

1,25

24,1

29,3

34,5

39,7

При увеличении фазы предварения выпуска (рис. 4.21) имеет место снижение среднего значения противодавления Арц в цилиндре за период продувки (рис. 4.21), что улучшает истечение рабочей смеси из кривошипной камеры. (Параметры а , фо, ре, ge характеризуют работу двигателя без выпускной системы.)

Вследствие увеличения А/?п происходит рост коэффициента фо избытка продувочной смеси со смещением максимума в сторону более высоких частот вращения. При частотах п, меньших тех, что соответствуют фотал, снижение <ро объясняется обратным выбросом смеси из кривошипной камеры. Возрастание коэффициента избытка воздуха а при п » 4100 мин"* обусловлено возросшими колебаниями во впускной системе, кривошипной камере и продувочных каналах. Обеднение смеси на этой частоте вращения отражается и на протекании скоростной характеристики g.



Арц,кПа 2f


3000 ШО 5000 п,мин

Рис. 4.21. Скоростная характеристика двигателя ММВЗ-3.111 при изменении фазы Дфвып предварения выпуска

Основная часть прямого выброса смеси из цилиндра приходится на период выпуска, определяемого продолжительностью фазы предварения выпуска. При снижении частоты (ниже 4100 мин"*) по мере увеличения фазы предварения выпуска существенно возрастает удельный расход топлива и снижается р. Это объясняется увеличением прямого выброса и ухудшением наполнения цилиндра, что связано также с уменьшением действительного рабочего объема цилиндра.

При росте частоты (выше 4100 мин"*) по мере увеличения фазы предварения выпуска наблюдается повышение р, которое вызвано увеличением коэффициента фо и улучшением наполнения. Рост удельного расхода g топлива при этом объясняется увеличением прямого выброса топливной смеси. Иллюстрацией к этим положениям служат диаграммы изменения давления р„ в кривошипной камере при частоте п = 3000 и 500О мин"* (рис. 4.22), 136

ВМТ НМТ

Рис. 4.22. Осциллограммы давления двигателя ММВЗ-3.111 при фазе предварения выпуска Афвып = 28°:

сжатие; 3 - продувка; 4 - расширение; -

/ - впуск; 2 - ,

-----п = 5000 мии-1

- п = 3000 мин-;

Импульс противодавления Ард в начале процесса продувки приводит к забросу ОГ в кривошипную камеру и обусловливает образование блуждающих волн давления в продувочных каналах. С увеличением Афвып максимальное давление Арц импульса, а следовательно, амплитуда волн давления в процессе продувки уменьшаются. К концу продувки амплитуды уже не оказывают значительного влияния на давление в начале впуска. При уменьшении фазы предварения выпуска степень вакуума к началу и избыточное давление к концу фазы впуска возрастают.

Влияние конструкции и объема цилиндров двухтактных ДВС на выделение токсичных веществ с их ОГ довольно противоречиво. Отмечено, что при сгорании смеси в цилиндрах малого объема образуется сравнительно больше углеводородов, чем в цилиндрах большого объема. Это можно объяснить тем, что дтя расширения рабочего объема в большинстве случаев увеличивают диаметр цилиндра, что приводит к повышению температуры стенок камеры сгорания. Рост температуры стенок камеры сгорания обусловливает снижение концентрации углеводородов в ОГ. Однако данный вывод справедлив лишь при условии, что изменяется только рабочий объем двигателя, а все остальные параметры (степень сжатия, фазы газораспределения, частота и другие) остаются постоянными.

КАМЕРА СГОРАНИЯ

Как было показано выше, эффективные показатели двигателя зависят от ряда факторов, в том числе от термического КПД Tit двигателя, полноты сгорания Tin. о топлива, потерь теплоты в системе охлаждения двигателя и др. Термический КПД двигателя связан только со степенью сжатия. Увеличение степени сжатия ограничено, как известно, появлением детонационного сгорания.

Степень сжатия и потери теплоты в процессе горения определяются конструкцией камеры сгорания. Двухтактные ДВС имеют камеры сгорания обычно компактной полусферической формы



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [21] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44



0.0141
Яндекс.Метрика