Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Наполнение кривошипной камерыСодержание книги Поиск на нашем сайте
Чтобы лучше понять, сколь важное значение для правильного наполнения кривошипной камеры горючей смесью имеет момент открытия и закрытия впускного окна, рассмотрим движение газов во впускном патрубке и в картере. В такте сжатия при движении поршня вверх в кривошипной камере создается разрежение. После открытия впускного окна начинается поступление горючей смеси. Однако движение смеси в патрубке не равномерное и не всегда направлено в кривошипную камеру. Хоть и упрощенно, процесс колебаний столба смеси во впускном патрубке и в кривошипной камере можно представить в виде работы механизма, в котором смесь заменяется грузом, а упругое содержимое картера — пружиной (рис. 9.5). Обладающий энергией груз попадает в картер и сжимает пружину, которая тормозит его движение, останавливает, а потом выталкивает наружу. Теперь груз растягивает пружину, которая снова втягивает груз внутрь картера. Если бы не было трения, колебательные движения груза, растягивающего и сжимающего пружину, продолжались бы бесконечно долго. Рис. 9.5. Механическая аналогия движения столба смеси во впускном патрубке и кривошипной камере
Точно так же обстоит и с движением газа. Заряд смеси (по аналогии с грузом) втягивается в картер, в котором после движения поршня вверх наступает разрежение. Давление в картере возрастает, достигает максимума, после чего начинается обратный процесс: смесь, которая заполнила картер, начинает возвращаться во впускной патрубок. Если бы впускное окно было открыто, то происходило бы поочередное заполнение и опорожнение кривошипной камеры. Необходимо подобрать такой момент закрытия впускного окна, чтобы в картере находилось как можно больше горючей смеси. Этого мы сможем добиться, если закроем окно в тот момент, когда поступающая в картер струя смеси остановится, но еще не будет идти обратно во впускной патрубок. В картинговых двигателях применяются три метода регулирования наполнения кривошипной камеры горючей смесью. Регулирующими элементами являются поршень, вращающийся золотник или мембранный клапан (рис. 9.6). Как уже говорилось в гл. 4, регулирование с помощью поршня в специальных картинговых двигателях не применяется, а в адаптированных двигателях мембранные клапаны встречаются очень редко. Рис. 9.6. Различные способы управления подачей заряда в кривошипную камеру: а — управление поршнем; б — управление вращающимся золотником; в — управление мембранным клапаном
В двигателе с регулированием наполнения картера горючей смесью путем закрытия впускного окна нижней кромкой поршня возможность изменения фазы открытия впускного окна ограничена. Фазу можно увеличить путем соответствующего увеличения самого окна, особенно за счет изменения положения нижней кромки, либо путем изменения положения регулирующей кромки поршня. На рис. 9.7 даны схемы возможных изменений и диаграммы время-сечения. Заштрихованная поверхность отражает величину время-сечения. На рис. 9.7, б показано окно, которое полностью открыто при ходе поршня So, что обеспечивает наиболее стабильное течение смеси. Продолжительность открытия окна в этом случае больше, чем в случае, приведенном на рис. 9.7, а. Высота окна (сечение) в обоих случаях одинаковая. Увеличение высоты окна путем поднятия его верхней кромки (рис. 9.7, в) несколько увеличивает время-сечение, но приводит к тому, что полностью окно открыто только в верхнем положении поршня. Увеличение время-сечения не всегда компенсирует потери от возмущений, вызванных кромкой поршня.
В двигателях с вращающимся золотником изменения фазы открытия впускного окна можно добиться путем изменения выреза во вращающемся золотнике или угловой ширины окна (рис. 9.8). В обоих случаях фаза открытия окна равна 210°, но фаза полного открытия окна, показанного на рис. 9.8, а, составляет 110°, а на рис. 9.8, б —всего 50°. Хотя окно, показанное на рис. 9.8, а значительно больше окна, показанного на рис. 9.8, б, одна из кромок вращающегося золотника возмущает протекание смеси на 160° поворота коленчатого вала, а в примере рис. 9.8, а всего 100°. Этот пример показывает, что при подборе фазы впуска большую роль играют размеры впускного окна. Наполнение кривошипной камеры зависит от сочетания нескольких факторов: фазы впуска, размеров и формы впускного окна, длины и формы впускного патрубка, объема картера (кривошипной камеры) и т. д. Влияние каждого из этих факторов можно изменить путем соответствующего изменения размеров и формы элементов двигателя. Их можно подобрать таким образом,
Рис. 9.8. Влияние изменения размера впускного окна на угол открытия окна: а — окно полностью открыто при угле 110°; б—окно открыто лишь при угле 50° и неизменном угле открытия окна (210°)
чтобы обеспечить наибольшее наполнение картера. Трудность, однако, состоит в том, что продолжительность открытия впускного окна непосредственно зависит от скорости вращения коленчатого вала. Наибольшее наполнение картера горючей смесью происходит только при такой ЧВ, при которой была оптимизирована впускная система, т. е. при такой ЧВ, при которой впускное окно закрывается в момент наибольшего давления в картере. Эта частота вращения двигателя называется резонансной. При меньшей ЧВ окно закрывается слишком поздно, когда горючая смесь начинает движение из картера. Когда ЧВ будет слишком большой, окно будет закрыто слишком рано, еще не весь заряд смеси, поступающей через впускной патрубок, попадает в картер. Рис. 9.9. Скоростные характеристики форсированного двигателя CZ типа «8»; четко выражена резонансная ЧВ двигателя при частоте вращения 9600 об/мин (по данным А. Холовея)
Так как невозможно добиться оптимального наполнения картера в широком диапазоне ЧВ, приходится останавливать выбор на резонансной ЧВ. Изменение геометрических размеров впускной системы позволяет осуществить формирование внешней характеристики двигателя (рис. 9.9). Необходимо добавить, что изменение сопротивления потоку горючей смеси во впускной системе (например, за счет использования воздушного фильтра), также окажет влияние на значение резонансной ЧВ. Системы продувки цилиндра
Рис. 9.10. Схема систем продувки цилиндра и соответствующие им развертки зеркала цилиндра: а — двухканальная система; б — трехканальная система; в — четырехканаль-ная система; г — пятиканальная система
Применяемые в картинговых двигателях системы продувки цилиндра схематически представлены на рис. 9.10. Рядом показано расположение перепускных окон на развертке зеркала цилиндра для каждой из систем: двух-, трех-, четырех- и пятиканальной. В тех двигателях, где наполнение картера регулируется поршнем, крывает и не закрывает впускное окно. В этом случае впускной патрубок сделан не в цилиндре, и появляется возможность разместить дополнительный перепускной канал. Роль выпускной системы В двухтактном двигателе огромную роль играет выпускная система, состоящая из выпускного патрубка (в цилиндре и за цилиндром), расширительной камеры и глушителя. В момент открытия выпускного окна в цилиндре имеется некоторое давление, которое снижается в выпускной системе. Газ расширяется, возникают ударные волны, которые отражаются от стенок расширительной камеры. Отраженные ударные волны вызывают новый рост давления около выпускного окна, в результате чего некоторая часть отработавших газов снова попадает в цилиндр (рис. 9.11). Рис. 9.11. Схематическое представление последовательных фаз выхода отработавших газов: а — открытие выпускного окна; б — полное открытие окна; в — закрытие окна
Кажется, что выгоднее было бы получить разрежение у выпускного окна, когда оно полностью открыто. Это вызовет откачивание газов из цилиндра и, тем самым, наполнение цилиндра свежей смесью. Однако в таком случае часть этой смеси вместе с отработавшими газами попадет в выпускной патрубок. Поэтому надо добиваться повышенного давления у выпускного окна, когда оно закрывается. В этом случае горючая смесь, попавшая вместе с отработавшими газами в выпускной патрубок, будет возвращена в цилиндр, заметно улучшая его наполнение. Происходит это уже после закрытия поршнем перепускных окон. Как и во впускной системе, волновые явления в выпускной системе дают положительный эффект только вблизи резонансной ЧВ. Изменяя размеры, а особенно длину выпускной системы, также можно формировать скоростные характеристики двигателя. Влияние изменений размеров выпускной системы на характеристики двигателя более значительно, чем изменение размеров впускной системы. Основы процесса сгорания Для лучшего понимания работы двигателя необходимо сказать несколько слов о процессах, происходящих в камере сгорания двигателя. От протекания процесса сгорания зависит нарастание давления в цилиндре, что определяет мощность двигателя. Результаты сгорания топлива, воспринимаемые в виде работы кривошипно-шатунного механизма, в первую очередь зависят от состава горючей смеси. Теоретически идеальным составом горючей смеси является так называемый стехиометрический состав, т. е. такой, при котором в смеси содержится столько топлива и кислорода, что после сгорания в отработавших газах нет ни топлива, ни кислорода. Другими словами, сгорит все находящееся в камере сгорания топливо, а для его сгорания будет израсходован весь кислород, содержащийся в горючей смеси. Если бы в камере сгорания был избыток воздуха (недостаток топлива), то избыток этот не смог бы помочь процессу горения. Однако он стал бы дополнительной массой газа, которую надо «прокачать» через двигатель и нагреть, используя для этого теплоту, которая без этой дополнительной массы повысила бы температуру и, следовательно, давление в цилиндре. Горючая смесь с избытком воздуха называется бедной. Столь же неблагоприятен недостаток воздуха (или избыток топлива). Это привело бы к неполному сгоранию топлива и, как следствие, к получению меньшей энергии. Избыток топлива при этом будет пропущен через двигатель и испарится. Горючая смесь с недостатком воздуха называется богатой. На практике для получения наибольшей мощности целесообразно использовать слегка обогащенную смесь. Это объясняется тем, что в камере сгорания всегда образуются локальные неоднородности состава горючей смеси, возникающие из-за того, что невозможно добиться идеального перемешивания топлива с воздухом. Оптимальный состав смеси может быть определен только опытным путем. Объем горючей смеси, засасываемой каждый раз в цилиндр, определяется рабочим объемом этого цилиндра. А вот масса воздуха, находящегося в этом объеме, зависит от температуры воздуха: чем выше температура, тем меньше плотность воздуха. Таким образом, состав горючей смеси зависит от температуры воздуха. Из-за этого необходимо «настраивать» двигатель в зависимости от погоды. В жаркий день в двигатель поступает теплый воздух, поэтому для сохранения соответствующего состава горючей смеси необходимо уменьшить подачу топлива. В холодный день масса поступающего воздуха возрастает, поэтому надо подавать больше топлива. Надо заметить, что на состав горючей смеси влияет также влажность воздуха. Вследствие всего этого температура даже идеального в данных условиях состава смеси значительно влияет на степень наполнения кривошипной камеры. В постоянном объеме картера при более высокой температуре масса горючей смеси будет меньше и, тем самым, после ее сгорания в цилиндре будет более низкое давление. Из-за этого явления элементам двигателя стараются придать такую форму, особенно картеру (оребрение), чтобы добиться их максимального охлаждения. Горение смеси в камере сгорания происходит с определенной скоростью, за время горения коленчатый вал поворачивается на определенный угол. Давление в цилиндре нарастает по мере горения смеси. Целесообразно получение наибольшего давления в тот момент, когда уже начался рабочий ход поршня. Чтобы этого добиться, смесь надо зажигать несколько раньше, с определенным опережением. Это опережение, измеряемое углом поворота коленчатого вала, называется углом опережения зажигания. Часто опережение зажигания удобнее измерять расстоянием, которое осталось пройти поршню до верхней мертвой точки.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-19; просмотров: 338; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.187.71 (0.007 с.) |