Дозарядка цилиндра что это (2 видео)

В результате рассмотрения процесса наполнения можно сделать вывод, что количество свежего заряда, поступившее в цилиндр за период наполнения, меньше, чем то количество, которое могло бы поместиться при параметрах среды, из которой свежий заряд поступает.

Степень заполнения рабочего цилиндра свежим зарядом, или степень совершенства процесса наполнения, оценивается коэффициентом наполнения.

Коэффициентом наполнения ?_н называется отношение количества свежего заряда, сжимаемого в цилиндре, к количеству заряда, которое могло бы поместиться в объеме рабочего цилиндра V_s при параметрах среды, из которой поступает свежий заряд.

L — количество молей свежего заряда, сжимаемого в цилиндре;

L₁ — количество молей свежего заряда в объеме V_s при р₀ и Т₀, а в случае работы двигателя с наддувом при р_к и Т_к;

М_r — количество молей остаточных газов при Т_r и р_r;

R_?— универсальная газовая постоянная.

Для дальнейшего вывода выражения коэффициента наполнения сделаем следующие допущения:

процесс наполнения заканчивается в точке а (см. рис. 25 и 26), т. е. отсутствует дозарядка цилиндра в начале сжатия;

абсолютная работа, совершаемая газами за ход наполнения, равна нулю;

кинетическая энергия газов в цилиндре равна нулю.

В соответствии с принятыми обозначениями можно написать, что

и количество смеси свежего заряда с остаточными газами в конце наполнения будет равно

Из уравнения состояния (см. рис. 26) находим:

При работе двигателя без наддува

Подставляя значения М₁ L и М_r в уравнение (14), получим формулу для определения коэффициента наполнения четырехтактных двигателей:

Можно ?_н выразить и через коэффициент остаточных газов ? , так как:

При работе двигателя с наддувом р₀ = р_к и Т₀ = Т_К, а потому получим наиболее общую формулу, справедливую и для двухтактных двигателей,

Уточненное выражение коэффициента наполнения, предложенное М. М. Масленниковым для четырехтактных быстроходных двигателей с наддувом

Данная формула включает опытные коэффициенты, которые учитывают дозарядку цилиндра ?₁, продувку камеры сгорания ?₂ и работу наполнения ?₃. Для быстроходных двигателей эти коэффициенты равны: ?₁ = 1,02 ? 1,06; ?₂ = 1,1 и ?₃ = 0,87 ? 0,88.

Отсутствие опытных данных количественной оценки коэффициентов ?₁ ?₂ и ?₃ для различных двигателей ограничивает практическое применение формулы (17).

Рассмотрение полученных формул (15) и (16) позволяет установить влияние различных факторов на коэффициент наполнения. Наибольшее влияние на величину коэффициента наполнения оказывает давление р_а. С увеличением давления р_а, которое происходит при уменьшении сопротивлений впускного тракта, возрастает плотность и количество свежего заряда, а следовательно, и возрастает коэффициент наполнения. При уменьшении температуры заряда в конце наполнения Т_а плотность его возрастает, а потому коэффициент наполнения также будет возрастать.

Давление и температура остаточных газов р_r и Т_r мало влияют на величину ?_н, так как отношение p_r/T_r в формуле (15) составляет незначительную величину.

Коэффициент остаточных газов ?_r значительно влияет на ?_н; с увеличением ?_r температура свежего заряда в конце наполнения возрастает, а потому коэффициент наполнения уменьшается. Опытные данные показывают, что при увеличении ?_r от 0,05 до 0,15 коэффициент наполнения снижается от 0,86 до 0,69.

Влияние степени сжатия ? на ?_н надо рассматривать совместно с влиянием коэффициента остаточных газов ?_r на ?_н.

Из формул (15) и (16) следует, что с увеличением ? ?_н падает. Однако с увеличением е коэффициент остаточных газов уменьшается и поэтому ?_н будет несколько возрастать. Следует отметить, что при колебании степени сжатия в дизелях (? = 13 ? 16) ?_н изменяется очень мало и это изменение можно не учитывать.

Читайте также: Течет главный цилиндр сцепления форд фокус

Как следует из определения коэффициента наполнения, параметры на впуске р₀ и Т_о непосредственно не влияют на величину ?_н, они влияют на плотность и на вес свежего заряда цилиндра, а следовательно, и на мощность, развиваемую двигателем.

Но, как показывают опыты, повышение температуры на впуске Т₀ уменьшает перепад температур ?Т (нагрев воздуха в цилиндре) вследствие чего ?_н несколько возрастает. Таким образом, изменение Т₀ косвенно влияет на изменение ?_н.

Фазы распределения влияют на протекание процесса наполнения и на величину коэффициента наполнения и коэффициента остаточных газов. Одновременно, как это видно на схематической диаграмме выпуска (рис. 27), при правильном установлении опережения выпуска уменьшается затрата энергии на выталкивание (точка 3) по сравнению с точкой 1, когда опережение выпуска отсутствует. При слишком раннем опережении (точка 2) площадь индикаторной диаграммы значительно уменьшается и уменьшается мощность двигателя. Запаздывание закрытия выпускного клапана позволяет использовать инерционное движение газов в выпускном трубопроводе для понижения давления в нем ниже р₀, а следовательно, для лучшей очистки цилиндра от отработавших газов.

Запаздывание закрытия впускного клапана способствует увеличению свежего заряда, во-первых, потому, что при положении поршня в НМТ все еще остается большое проходное сечение впускного клапана, во-вторых, давление в цилиндре в начале сжатия меньше р₀ и воздух может поступать в цилиндр и, в-третьих, вследствие инерции потока воздух будет поступать в цилиндр и при давлении больше р₀. Перекрытие впускного и выпускного клапанов способствует лучшей очистке цилиндра, а при наддуве осуществляет продувку камеры сгорания.

Изменение числа оборотов двигателя, т. е. изменение скоростного режима двигателя, влияет на скорость потока во впускном тракте, а следовательно, на величину ?р_а и на ?_н. С увеличением числа оборотов двигателя коэффициент наполнения уменьшается, так как вследствие увеличения гидравлических сопротивлений во впускном тракте давление р_а уменьшается. Величина коэффициента наполнения в двигателях без наддува обычно составляет 0,75—0,85, а у двигателей с наддувом за счет уменьшения ?_к коэффициент наполнения возрастает.

Содержание

Дозарядка цилиндра что это
Главное меню
Судовые двигатели
ПРОЦЕСС ВПУСКА И ГАЗООБМЕНА
📺 Видео

Видео:ЗАЧЕМ НУЖЕН ЭТОТ ЦИЛИНДР НА КАБЕЛЕ и ПОЧЕМУ ОН ВАЖЕНСкачать

Дозарядка цилиндра что это

Главное меню

Судовые двигатели

В настоящее время в аспекте турбонаддува способ дозарядки представляет лишь исторический интерес. Дозарядка, осуществляемая с помощью механически приводимого компрессора, заключается в том, что перед самым началом процесса сжатия в цилиндр, наполненный в ходе всасывания (в случае четырехтактного двигателя) или во время обычной продувки при низком продувочном давлении (в случае двухтактного двигателя), подается дополнительное количество воздуха или заряда, имеющего более высокое давление. Преимуществом этого способа является то, что до более высокого уровня давления сжимается только часть заряда, в связи с чем затрачивается меньшая (по сравнению с обычным наддувом) мощность компрессора.

При использовании способа дозарядки на крупных двухтактных дизелях над обычными продувочными каналами размещались так называемые дозарядочные каналы. Последние были соединены с продувочным трубопроводом через возвратный клапан, предназначенный для того, чтобы препятствовать обратному потоку выпускных газов во время хода расширения (рис. 9.1). Для осуществления дозарядки в выпускных каналах через управляемый клапан давление повышалось на 0,3—0,4 бар выше давления в продувочных каналах [9.1].

Читайте также: Антифриз уходит в цилиндры признаки

В области четырехтактных двигателей дозарядка нашла применение на крупных газовых двигателях (работающих на колошниковом газе). На рис. 9.2 показано трехканальное управление на газовом двигателе фирмы MAN, а на рис. 9.3 — соответствующая диаграмма газораспределения. Незадолго до конца хода выпуска открывается впускной клапан, причем сначала происходит соединение только с тем каналом, в котором находится воздух под давлением, на 0,2—0,3 бар превышающим атмосферное. Так как выпускной клапан еще открыт, то этот воздух идет на очистку цилиндра от остаточных газов. При увеличении подъема впускного клапана специальная движущаяся заслонка закрывает канал с повышенным давлением и открывает воздушный и газовый каналы с атмосферным давлением. Воздух и газ поступают в цилиндр при ходе всасывания. В конце хода всасывания с уменьшением подъема клапана эти каналы закрываются, и открывается канал повышенного давления, из которого притекает в цилиндр воздух, т. е. происходит дозарядка.

Применение такой продувки и дозарядки было достаточно эффективным: при небольшом увеличении затрат мощности на сжатие воздуха повышение мощности двигателя составляло 30%. Так как крупные газовые двигатели с диаметрами цилиндров до 1500 мм имели очень низкую степень сжатия (V _С /(V _h + V _с ) ? 1 : 4), то количество остаточных газов в цилиндре было большим; поэтому уже вследствие их продувки достигался заметный выигрыш в мощности. Кроме того, благодаря большим размерам камеры сжатия было возможно размещение больших клапанов, которые при низкой скорости поршня обеспечивали незначительные потери на дросселирование. В связи с этим и в течение сравнительно короткого времени дозарядки в цилиндр могло подаваться достаточное количество воздуха.

На высокооборотных двигателях, имеющих высокие степени сжатия, перспективы применения такого способа неблагоприятны. В этом случае затруднительным является размещение дополнительного клапана большого проходного сечения; поскольку этот клапан может открываться только на короткий промежуток времени, то и время-сечение также оказывается мало. В связи с повышенным дросселированием для воздуха продувки и дозарядки требуется высокий уровень давления, в связи с чем возрастают затраты на работу сжатия, хотя количество сжимаемого воздуха меньше. По-видимому, эти причины обусловили то, что применение дозарядки на современных двигателях не получило распространения, несмотря на то, что время от времени предпринимались попытки осуществления подобного способа. В настоящее время с помощью расчета газообмена или всего рабочего цикла исследователь в состоянии определить, что можно и чего нельзя ожидать от этого способа в каждом конкретном случае.

Видео:Зачем на стенках цилиндров нового двигателя наносят царапины. Хонингование, что этоСкачать

ПРОЦЕСС ВПУСКА И ГАЗООБМЕНА

При рассмотрении теоретических разомкнутых циклов процессы впуска и выпуска рассматривались как обратимые процессы, протекающие при постоянном давлении, равном давлению окружающей среды (см. рис.10, прямая rа). В действительном цикле двигателей эти процессы необратимы и протекают при значительном изменении давления. Фактический характер изменения давления в процессе впуска в двигателе без наддува схематически показан на рис. 11 а, а в двигателе с наддувом — на рис. 11, б (кривая r’da ’ aa»).

Анализ протекания процесса впуска показывает, что он фактически является сложнейшим процессом наполнения цилиндра двигателя свежим зарядом (топливовоздушной смесью или воздухом).

Рис. 11. Изменение давления в процессе выпуска в четырехтактном двигателе: а —безнаддува; б —снаддувом

Читайте также: Чем смазывать тормозные цилиндры уаз

При этом процесс впуска практически состоит из трех принципиально различных периодов:

1) в первый период, от момента начала открытия впускного клапана (точка r’) до момента закрытия выпускного клапана (точка а’), происходит одновременное наполнение цилиндра свежим зарядом, выпуск отработавших газов и их смешение. Этот период, когда открыты одновременно впускной и выпускной клапаны, называют перекрытием клапанов (φ_п на рис.12), и именно в этот период происходит наиболее интенсивный провес газообмена;

2) период от точки d до точки а при движении поршня к н.м.т, характеризует основной период впуска свежего заряда, продолжение смешения его с отработавшими газами, выравнивание их совместного давления и температуры;

3) в третий период при движении поршня от н.м.т. (точка а) до точки а» происходит одновременно завершение процесса наполнения цилиндра (дозаряда, или обратный выброс) и начало сжатия смеси.

Предварительное открытие впускного клапана обеспечивает к моменту прихода поршня в в.м.т. некоторое проходное сечение в клапане, что улучшает наполнение цилиндра двигателя. Кроме того, предварительное открытие впускного клапана используется для продувки двигателей с наддувом, что уменьшает количество остаточных газов и снижает тепловую напряженность камеры сгорания, верхней части цилиндра и поршня. Влияние продувки при предварительном открытии впускного клапана может учитываться в расчетах коэффициентом очистки φ_оч.Величина φ_очзависит в основном от степени наддува, скоростного режима двигателя и продолжительности периода перекрытия клапанов. Коэффициент очистки, как правило, учитывается только при расчете двигателей с наддувом. При отсутствии продувки коэффициент φ_оч = 1,апри полной очистке цилиндров от продуктов сгорания в период перекрытия клапанов φ_оч = 0.

Закрытие впускного клапана после н.м.т. позволяет, используя скоростной напор, инерционные и волновые явления во впускной системе, ввести в цилиндр двигателя дополнительную массу свежего заряда, что повышает степень использования рабочего объема цилиндра. Дополнительное наполнение цилиндра после прохода поршнем н.м.т. называется дозарядкой. Влияние дозарядки на параметры процесса впуска может быть учтено в расчете коэффициентом дозарядки φ_доз. Дозарядка рабочего объема цилиндра свежим зарядом в основном зависит от соответствующего подбора фаз газораспределения (прежде всего от величины угла опаздывания закрытия впускного клапана), длины впускного тракта и частоты вращения коленчатого вала. По данным проф. И. М. Ленина при удачно выбранных вышеуказанных параметрах дозярадка на номинальном режиме работы двигателя может достигать 12 — 15%, т. е.φ_доз =1,12 — 1,15. Однако при уменьшении частоты вращения коэффицинт дозарядки уменьшается, а при минимальной частоте вращения вместо дозарядки наблюдается обратный выброс, достигающий 5 — 12%, т. е. φ_доз = 0,95 — 0,88.

Схема фаз газораспределения представлена на рис. 12 в виде круговой диаграммы по углу поворота коленчатого вала в увязке с индикаторной диаграммой процессов выпуска и впуска. Следует помнить, что фазы газораспределения, а также основные геометрические размеры и принципиальные компоновочные схемы впускного и выпускного трактов устанавливаются на основе опытных данных и обязательно уточняются при экспериментальной доводке новой модели двигателя. Правильный выбор фаз газораспределения, основных геометрических размеров и принципиальных схем впускного тракта, а также начальных условий — температур и давлений окружающей среды, отработавших газов и свежего заряда — позволят успешно рассчитать новый двигатель, а затем и создать его.