3 Процессы газообмена у 4 х и 2 хтактных двигателей
Схемы установки клапанов и их привода а, б, в и г – верхние клапаны с приводом от верхних распределительных валов; д – верхние клапаны с приводом от нижнего распределительного вала; е – нижнее расположение клапана: 1 – коромысло; 2 – рычаг ; 3 – траверса; 4 – штанга; 5 – толкатель.
Схемы расположения клапанов Нештрихованные – впускные клапана Штрихованные – выпускные клапана 12. 02. 2018 3
ГРМ двигателя ЗМЗ-4063 : 1 – поршень; 2 – прокладка головки блока цилиндров; 3 – впускной клапан; 4 – впускной трубопровод; 5 – головка блока цилиндров; 6 – распределительный вал впускных клапанов; 7 – гидротолкатели; 8 – распределительный вал выпускных клапанов; 9 – крышка головки блока цилиндров; 10 –масломерный щуп; 11 - выпускной коллектор; 12 – выпускной клапан.
Процессы газообмена в 4 х-тактных двигателях Точка b 1 – момент начала открытия выпускного клапана за 40 – 700 пкв до прихода поршня в НМТ при давлении 0, 4 – 0, 6 МПа в цилиндре. Точка d – момент закрытия выпускного клапана через 10 – 500 пкв после прохождения поршнем ВМТ. Участок b 1 b 11 - период свободного выпуска отработавших газов, которые покидают цилиндр с критической скоростью 500… 700 м/с. В это время из цилиндра удаляется до 60… 70 % отработавших газов. Участок b 11 r - период принудительного выпуска. Остатки отработавших газов вытесняются поршнем при его движении от НМТ к ВМТ.
Точка f – момент начала открытия впускного клапана за 10 – 300 пкв до прихода поршня в ВМТ. Точка а 0 - момент закрытия впускного клапана через 30 – 800 пкв после прохождения поршнем НМТ. Участок fd - период перекрытия клапанов. Открыты оба клапана (впускной и выпускной), осуществляется продувка цилиндра. Участок аа 0 - период дозаряди цилиндра. Для улучшения наполнения цилиндра используют инерцию потока свежего заряда и волновые явления в системе впуска. Фазы газораспределения - представляют собой периоды, выраженные в градусах ПКВ, в течении которых клапаны открыты. Неизменные фазы газораспределения выбирают для наиболее важных режимов работы двигателя. Двигатели с высокой частотой вращения имеют более широкие диапазоны фаз газораспределения, по сравнению с малооборотными двигателями.
Диаграмма фаз газораспределения α = 10… 320 β = 10… 500 γ = 40… 700 δ = 40… 850 12. 02. 2018 7
Процессы газообмена в 2 х- тактных двигателях Процесс газообмена в 2 х-тактных двигателях отличается от газообмена 4 хтактных тем, что происходит одновременно при открытых впускных и выпускных окнах (выпускных клапанах у дизеля) в виде продувки цилиндра. Все схемы газообмена 2 х-тактных двигателей делят на петлевые (рис. а, б) и прямоточные (рис. в).
Показатели процесса газообмена Коэффициент остаточных газов – характеризует качество процесса очистки цилиндра от продуктов сгорания где 1 - количество молей отработавших газов, оставшихся в цилиндре после выпуска; - количество молей свежего заряда, поступившего в цилиндр. Коэффициент наполнения – характеризует качество процесса наполнения цилиндра свежим зарядом где - количество свежего заряда в молях, которое теоретически могло бы поступить в цилиндр при атмосферных условиях. На процесс газообмена в двигателе оказываю влияние следующие основные факторы: сопротивление на впуске и выпуске; режим работы двигателя; атмосферные условия; наддув.
Влияние нагрузки и частоты вращения на изменение коэффициента ηv 1 – дизель; 2 – бензиновый двигатель.
Для лучшей очистки цилиндров широко применяют сдвоенные или еще более сложные выпускные патрубки, которые соединяют так, чтобы выпуск газов из смежных цилиндров позволял использовать наряду с колебательными процессами и эжекционный эффект.
Для улучшения процесса смесеобразования в карбюраторных двигателях осуществляется подогрев свежего заряда на впуске ( ΔТ ) за счет температуры охлаждающей жидкости или забора горячего воздуха из зоны выпускного коллектора. Рис. 1 – Система подогрева воздуха: 1 – регулирующая заслонка; 2 – термодатчик; 3 – диафрагменный пневморегулятор; А – горячий воздух.
Основные тенденции развития систем газообмена - уменьшение внутреннего сопротивления впускной и выпускной систем; - управление фазами газораспределения и законом подъема клапана; - управление объемом системы впуска; - управление движением воздушного заряда в цилиндре; - применение регулируемого наддува;
Управление фазами газораспределения и законом подъема клапана а – изменение фаз впускного клапана; б – изменение фаз и высоты подъема впускного клапана ( электромагнитный привод ); в - изменение высоты подъема впускного клапана: 1 – ранее открытие клапана; 2 – исходное положение клапана; 3 – позднее закрытие клапана.
Схема работы механизма изменения фаз газораспределения - диапазон изменения фаз газораспределения
Механизма изменения фаз газораспределения а – общий вид; б, в – соответственно положение раннего и позднего открытия клапана: 1 – крышка; 2 – стопорный палец; 3 – ротор с лопатками; 4 – распределитель ный вал; 5 – звездочка привода вала; 6 – корпус устройства.
Механизма изменения фаз газораспределения - Ротор -крепление к р/в - статор – к шкиву - упорный штырь - каналы подачи масла - Шкив - уплотнения
а – минимальный подъем клапана; б – максимальный подъем клапана.
Устройство электромагнитного привода клапана 1 – клапан; 2 – пружина клапана; 3 – шток клапана; 4 – нижний электромагнит; 5 – воздушный зазор; 6 – якорь штока клапана; 7 – верхний электромагнит; 8 – пружина штока и якоря клапана; 9 – датчик положения клапана.
Управление объемом впускной системы Геометрия впускного трубопровода при закрытой заслонке (a) и при открытой заслонке (b).
пневмопривод заслонки
Управление движением воздушного заряда в цилиндре бензинового двигателя а 4 1, 5 – прямой впускной канал; 2, 6 –тангенциальный канал ; 3 – вихревая заслонка; 4 – выпускные каналы.
Управление движением воздушного заряда в цилиндре дизельного двигателя 3 4 1 – дроссельная заслонка общего впускного канала; 2 – заслонка прямого канала; 3 - тангенциальный канал; 4 – полуразделенная камера сгорания в поршне.
