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


Ng,KBr

Рис. 4.23. Камерш сгорания двухтактных двигателей:

а - полусферическая; б - полусфернчес-кая без антндетонационноа щели; в - ша-тровая


2500 J000 3500 f-OOO 1*500

Рис. 4.24. Влияние формы камер сгорания ва показатели двигателя «Вос-код-250»:

--- - серийная полусферическая; -сферическая без антидетона-

цнониой щели;------шатровая

(рис. 4.23, а, б) С кольцевой или полукольцевой щелью, образующейся по краям камеры, когда поршень приближается к ВМТ. Топливовоздушная смесь выбрасывается из этой щели в центр камеры, где установлена свеча зажигания, что способствует росту скорости и полноте сгорания топлива. Иногда применяют камеры сгорания шатровой формы с поверхностью, близкой к минимальной при заданном объеме (рис. 4.23, в).

Влияние формы камеры сгорания на мощностные, экономические и токсические показатели двигателя мотоцикла «Восход-250» можно оценить по рис. 4.24. Лучшие мощностные показатели обеспечиваются при полусферической (серийной) камере сгорания, а лучшие экономические и токсические - при шатровой. Наибольший выброс углеводородов наблюдается у двигателя со сферической камерой без антидетонационной щели, что подтверждается пониженной температурой Тог и большими удельными расходами топлива на всех скоростных режимах.

Степень сжатия (7,5; 8,2; 9,8; 12,2) существенно влияет на выбросы углеводородов, поскольку при ее увеличении возрастает относительная площадь поверхности зоны гашения пламени у стенок в процессе сгорания топлива в цикле. Минимальная объемная концентрация СН наблюдается при работе двигателя с меньшими степенями вжатия. При понижении степени сжатия от 12,2 до 7,5 138

Рис, 4.25. Схемв камер сгорания, создающих вихревое движение прн сжатии смесн:

о - типа Заурер (двигатель «Трабаит Р50»,

в = 8.6); б ~ лемннскатной формы (Р50, в = 8,6); в - частичный тангенциальный ввод заряда (сТрабант Р50», в = 8,8); г - 10 же («Трабант Р60», в "= 8,75); 3 - то же, камера сгорания расположена в поршне; t - камера в головке с выступом на днище поршня для усиления вихря; ай выступ на головке, камера в поршне


объемная концентрация СН в ОГ двигателя уменьшается в 2,5 ... 3 раза на всех скоростных режимах, тогда как объемная концентрация СО остается практически постоянной.

В двухтактных двигателях с петлевой продувкой для улучшения смесеобразования топливовоздушной смеси при сжатии можно придать организованное вихревое движение. Для этого используют камеры сгорания различной формы (рис. 4.25). На двухтактных карбюраторных ДВС автомобилей «Трабант Р50» со степенью сжатия 8,6 были исследованы камеры сгорания 4 различной формы, размещенные в головке 2, и определено их влияние на мощностные и экономические показатели. Применение камеры типа Заурер (рис. 4.25, а) не эффективно (что объясняется ее малой компактностью) ни при центральном Л, ни при эксцентричном В положении свечи 3 зажигания.

Камера с лемнискатным профилем в зоне движения потока и свечой 5, расположенной у входа в камеру сгорания, существенного улучшения показателей двигателя также не дала (рис. 4.25, б). В этой камере оказалась занижена площадь сечения горловины 5, связывающей ее с цилиндром /. Двигатель с камерой такой формы имел хорошие пусковые качества. Исследовались камеры, имеющие каналы 6, придающие входящей топливо-воздушной смеси тангенциальное движение (рис. 4.25, в-ж). В осесимметричных камерах (рис. 4.25, в, г), кроме осевого основного входа горючей смеси, имеются тангенциально направленные каналы.

Опыты с камерой с частично тангенциальным вводом заряда, проведенные на двигателе Р60, показали значительно лучшую экономичность. Мощность двигателя при использовании главных жиклеров ПО и 115 возросла во всем диапазоне частот, а при



жиклере 105 рост мощности происходит до частоты вращения 3000 мин"*, уменьшение удельного расхода ge топлива составляет 30 г/(кВтч) по сравнению с базовой моделью. По предварительным оценкам склонность к детонации экспериментальных моделей двигателей ниже. Проверка этих опытных камер сгорания при эксплуатации двигателей на трех автомобилях «Трабант бОЬ (при е, равной 8,5; 9,0 и 9,25) в условиях движения в городе показала снижение расхода ge топлива от 0,6 до 1,75 л на 100 км пути. Кроме того, улучшились работа на повышенных частотах, приемистость.

Таким образом, в результате выбора оптимальных формы и конструкции камеры сгорания можно существенно улучшить показатели двухтактных ДВС.

Для уменьшения передачи теплоты от ОГ к поверхности камеры сгорания и днищу поршня последние необходимо тщательно полировать. С повышением степени сжатия при оптимальной форме камеры сгорания снижаются площадь поверхности теплоотдачи и тепловые потери.

СИСТЕМА ВЫПУСКА

Создание эффективной системы выпуска связано со значитель-НБПйи трудностями. Рассмотрим влияние конструкции выпускной трубы. Пусть выпускная система состоит только из выпускной трубы постоянного сечения (рис. 4.26, а). При такой выпускной системе достигается хорошая очистка цилиндра, которой не пре-питсгвует выпускная труба. ОГ, вытекая из цилиндра в выпускную трубу со сверхзвуковой скоростью, создают волну давления (Рвып > Ро)> которая при изменении поперечного сечения канала или трубы создает отраженную волну. В случае увеличения площади сечения возникают волны разрежения, а при сужении сечения - волны пололительного давления. При постоянной площади сечения большая часть энергии ОГ теряется. Только очень небольшие волны разрежения отражаются к выпускным окнам. Если правильно выбрать длину трубы, то эти пульсации могут несколько улучшить продувку.

В коническом диффузоре (рис. 4.26, б) создаются более интенсивные волны разрежения и ОГ отсасываются из цилиндра. Но этот эффект характерен только для ограниченного диапазона высоких частот вращения при определенных размерах диффузора и длины выпускной трубы. При пониженных частотах вращения результат может быть отрицательный.

В некоторых двухтактных двигателях выпускная труба после расширяющегося конического участка может сужаться снова (рис. 4,26, в). К концу такой трубы присоединен отрезок трубы постоянного диаметра. При наличии сужения в конце трубы после диффузора создаются отраженные волны давления (второй пик давления). Детали конструкции такой выпускной системы определяют форму кривой изменения давления.

12 J *

Рвып



Рис. 4.27. Диаграмма идеального изменения давления Рвып У выпускного окна двигателя с выпускной трубой типа В

Рис. 4.26. Индикаторные диаграммы при выпускных трубах разной конструкции:

я - постоянного сечения; б - с коничеокнм диффузором; « - с сулгеннем после диффузора; / - открытие выпускных окон (фд.вып); - открытие продувочных окон (фцр); Л - закрытир продувочных окон р); 4 - закр.лгве выпускных окон (ф

Для увеличения мощности необходимо, чтобы цилиндр быстро очищался от ОГ, а в течение всего периода продувки должен преобладать вакуум для лучшего опорожнения камеры. Затем от конца продувки, или несколько раньше, отраженная от сужающейся части волна давления должна возвращаться к выпускному окну и возвращать в цилиндр часть заряда топливовоздушной смеси, попавшей в выпускную систему (рис. 4.27). Настройку выпускной системы на определенный скоростной режим работы двигателя необходимо проводить параллельно с подбором фаз газообмена.

Фаза выпуска. Наивыгоднейшая фаза открытия выпускных окон для ДВС гоночных мотоциклов равна приблизительно 100° до ВМТ и после. При более раннем открытии мощность повышается только при больших частотах. Поэтому важно правильно определить размеры выпускных окон, которые зависят от типа двигателя и его на.значения. Причем изменение высоты выпускного окна наиболее суш,ественно влияет на работу двигателя.

Высота выпускного окна связана с требуемой максимальной мощрюстью, высотой продувочных окон и фазой предварения выпуска, необходимой для снижения давления в цилиндре к началу продувки до значения, близкого к значению давления в кривошипной камере.

Влияние доли потерянного хода на топливную экономичность и токсичность ОГ было исследовано на двигателе «Восход-250». В исходном варианте цилиндра было использовано овальное выпускное окно 5 (ыггриховые линии, рис. 4.28). Для достижения на первых опытных образцах двигателя мощности 12,5 кВт при частоте 5200 мин"* доля потерянного хода -фвып = 0,43. Следствием этого явились высокий контрольный расход топлива на




Рнс. 4.28. Развертка цилнндра двнга- Рнс. 4.29. Выпускная труба с суже-теля «Восход-250»: няем после диффузора и цнлиндрнче-

1 - продувочные окна; 2 - впускное окно; СКОЙ Частью за ннм

S - выпускные окна;---- исходный

вариант; - .. конечный вариант

100 КМ (7,6 Л вместо заданных 5 л) и неблагонриятная зависимость изменения крутящего момента, что затруднило движение на мотоцикле при четырехступенчатой коробке передач. Ни предельным обеднением смеси до ухудшения тяговых качеств мотоцикла, ни применением трехканальной продувки и соответствующей настройки выпускной системы снизить контрольный расход топлива до заданного значения не удавалось. Было решено уменьшить долю потерянного хода. Вместо овального выпускного окна было применено низкое широкое окно 3 (сплошные линии) с перемычкой, что позволило сохранить время-сечение предварения выпуска.

При уменьшении доли потерянного хода до "ыа - 0,33, некотором сокращении продолжительности фаз продувки и впуска при соответствующей настройке было достигнуто снижение контрольного расхода топлива на 100 км пути (с 7,6 до 4,6 ... 5 л), расхода топлива по ездовому циклу на 100 км пути (с 6 ... 8,4 до 4 ... 4,3 л), выбросов окиси углерода СО (с 24 до 8 г), углеводородов СН (с 10 до 4,2 г). При этом улучшилась зависимость крутящего момента, и максимальная мощность возросла на б %.

Выбор необходимой ширины окон газораспределения следует проводить с учетом опасности повреждения поршневых колец о его кромки и утечек свежей смеси. Максимальная угловая ширина выпускного окна в серийных двигателях практически не превышает 65°, а в двигателях спортивных мотоциклов - 70°. Ширина выпускного окна должна составлять 20 % периметра окружности поверхности цилиндра. Довольно существенное влияние на показатели двигателя оказывают формы выпускного канала и кромок выпускных окон.

Чтобы избежать потерь от удара и вихреобразования в период выпуска ОГ при повороте вала на первых 50° нижнюю поверхность выпускного канала следует выполнить наклонной. Как показывают результаты продувки, после открытия окон на 20 % ОГ вытекают из цилиндра под углом 80°. При скруглении кромок 142

4.8. Значення длины Lj трубы для различных двнгателей

Характеристика по рис. 4.30

Ре тах» МПа

и, и

0,85 ... 0,95

0,2 ... 0,05

0,7 ... 0,85

0,35 ... 0,2

0,6 ... 0,7

0,5 ... 0,35

0,5 ... 0,6

Свыше 0,5

днища поршня и выпускных окон повышается начальный пик давления. При малом открытии окон ввиду скругления кромок канал становится подобен соплу Лаваля с переменным сечением, что позволяет увеличить коэффициент расхода от 0,78 до 0,85. При правильном выборе радиуса закругления снижается удельный расход топлива. Так, на одноцилиндровом двигателе с цилиндром диаметром 90 мм и ходом поршня 125 мм удельный расход топлива уменьшился с 300 г/(кВтЧ) при острых кромках до 268 г/(кВт-ч) при скругленных.

Оптимальные размеры выпускной системы. Выбор оптимальных размеров выпускной системы представляет довольно сложную задачу. Как было показано (см. рис. 4.26), наиболее благоприятный характер изменения давления рвып У выпускного окна достигается при выпускной трубе (рис. 4.29) с сужением после диффузора и цилиндрической частью за ним.

Размеры каждой части выпускной системы можно оптимизировать с тем, чтобы получить лучшие показатели двигателя на определенном режиме. Размеры выпускной трубы можно определить с помощью эмпирических формул. Длину трубы можно выбрать на основе статистических данных, полученных в результате анализа выполненных конструкций (табл. 4.8). Она зависит от скоростной характеристики двигателя, определяемой его назначением (рис. 4.30).

Влияние длины выпускной трубы на изменение давления Рвып Б выпускной системе исследовалось на двигателе ММВЗ-3.111 с трубами разной длины (L = 340, 430 и 550 мм), диаметром Di = 40 мм и постоянным положением диафрагм - конфузора длиной 1050 мм (рис. 4.31). Амплитуда и форма волны давления зависят от давления, создаваемого колебаниями в трубе с диффузором и колебаниями предшествующего цикла 1191.

При частоте вращения 3000 мин~* волна подпора подходит к выпускному окну при положении поршня вблизи НМТ (сплош-

Рнс. 4.30. Типы скоростных характеристик двигателей различного иазиачення: / - гоночные мотоциклы; - спортивные, кроссовые мотоциклы: / - дорожно-транспортные мотоциклы; IV - дорожные мотоциклы, снегоходы; V - без выпускной системы




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



0.0104
Яндекс.Метрика