Фазы газораспределения двухтактных двигателей
В двухтактном дизеле процессы газообмена осуществляются на части ходов расширения и сжатия до и после НМТ. В дизелях с контурной схемой продувки впускные и выпускные окна открываются верхней кромкой поршня. Поэтому круговая диаграмма фаз газораспределения симметрична относительно НМТ (рис. 10б, 1). У дизелей с прямоточно-клапанной схемой продувки выпуск газов происходит через клапаны, управляемые механизмом газораспределения, а впуск через окна, открываемые и закрываемые поршнем. Круговая диаграмма такого дизеля может быть несимметричной (рис. 10б, 11).
Продолжительность процесса газообмена в двухтактных ДВС существенно меньше, чем в четырехтактных, и составляет 120¸150° ПКВ. Угол опережения открытия выпускных окон jо,вып. = 50¸91° ПКВ, угол предварения открытия выпускных окон j пр. = 10¸15° ПКВ. Фазы газораспределения ДВС обычно приводятся в документации заводов-изготовителей.
Двухтактный ДВС
В двухтактном двигателе процессы газообмена происходят при перемещении поршня вблизи НМТ и занимают часть хода поршня в тактах расширения и сжатия. В двигателях с контурной схемой газообмена впускные и выпускные окна открываются поршнем, поэтому фазы газораспределения и диаграммы площади поперечного сечения окон симметричны относительно НМТ.
В двигателях с прямоточными схемами газообмена фазы открытия выпускных окон (или клапанов) выполняют несимметричными относительно НМТ для лучшего наполнения цилиндра. Обычно впускные окна и выпускные окна (или клапаны) закрываются одновременно или с небольшой разницей по углу.
Общая продолжительность процессов газообмена в двухтактных двигателях составляет 120¸150° угла поворота коленчатого вала, что в 3¸3,5 раза меньше чем в 4-х тактных j0,вып. = 50¸90° , jпр. = 10¸15° ПКВ. В высокооборотных двигателях с выпуском через клапаны эти углы больше, а в двигателях с выпуском через окна – меньше. В двухтактных двигателях процессы выпуска и наполнения происходят в большей части совместно при одновременно открытых впускных (продувочных) и выпускных окнах или клапанах. Поэтому воздух поступает в цилиндр, как правило, при условии, что давление перед впускными окнами больше давления за выпускными окнами или клапанами, (рис. 14) и (рис.15).
При анализе процессы газообмена условно разбивают на четыре периода: свободный выпуск, принужденный выпуск, продувку, потерю заряда.
Свободный выпуск протекает в период от момента открытия выпускных окон до действительного начала продувки, т.е. до начала поступления воздуха в цилиндр. По продолжительности свободный выпуск составляет относительно небольшую долю процесса газообмена. За этот малый отрезок времени давление в цилиндре быстро падает. В случае правильно спроектированных органов газообмена для заданного режима работы свободный выпуск по продолжительности совпадает с периодом предварения выпуска (период от момента открытия выпускных окон или клапанов до момента открытия продувочных окон).
Рис. 14. Изменение давления при газообмене в 2- тактном дизеле с изобарным наддувом
В дизелях с изобарной системой наддува при свободном выпуске в коллекторе наблюдается лишь небольшой всплеск давления Рт, не оказывающий существенного влияния на протекание процессов газообмена.
Свободный выпуск заканчивается в момент открытия продувочных окон. Периоды свободного выпуска и предварения выпуска на (рис. 14) совпадают, что свидетельствует о соответствии фаз открытия выпускных и продувочных клапанов или окон и размеров проходных сечений выпускных клапанов или окон данному режиму работы.
В дизелях с импульсной системой наддува, при интенсивном выпуске значительной доли продуктов сгорания за относительно короткое время, давление в выпускном трубопроводе существенно повышается (рис.15). В нем возникает импульс давления. Использование энергии импульса в газовой турбине повышает ее мощность.
Период предварения выпуска оказывается не всегда достаточным для того, чтобы к моменту открытия продувочных окон давление в цилиндре понизилось до значения необходимого для поступления воздуха в цилиндр. Свободный выпуск заканчивается уже при частично открытых продувочных окнах. В период от момента открытия продувочных окон до начала поступления воздуха в цилиндр наблюдается заброс газов из цилиндра в ресивер через продувочные окна. Это происходит при недостаточных сечениях выпускных окон. В процессе эксплуатации дизелей проходное сечение выпускных окон вследствие нагарообразования уменьшается.
Кроме того, увеличивается сопротивление проточной части турбокомпрессора в результате отложений на соплах и лопатках турбины. Все это приводит к ухудшению качества газообмена в цилиндре.
Рис. 15. Изменение давления при газообмене в 2- тактном дизеле с импульсным наддувом
При прорыве газов в ресивер повышается температура втулки цилиндра в районе продувочных окон. Вместе с газами в продувочные окна и ресивер заносятся частицы цилиндрового масла, несгоревшего топлива. Высокая температура стенок способствует интенсивному закоксовыванию продувочных окон. При этом уменьшается проходное сечение окон, что является еще одной причиной ухудшения качества газообмена в цилиндре. Прорыв в ресивер горячих продуктов сгорания может привести к воспламенению скопившегося там масла. Пожар в ресивере вызывает перегрев цилиндра и может стать причиной тяжелой аварии ЦПГ.
Принужденный (принудительный) выпуск происходит от начала поступления воздуха в цилиндр до момента закрытия продувочных окон и протекает при стабильно сохраняющемся соотношении давлений Рs> Рц>Рт . В этот период через выпускные окна продолжается выпуск газов , оставшихся в цилиндре после свободного выпуска. Газы из цилиндра выталкиваются поступающим в цилиндр воздухом. Продувка протекает одновременно с процессом принужденного выпуска. В расчетах газообмена под продувкой понимают процесс поступления воздуха в цилиндр через продувочные окна. Потеря заряда (дозарядка) – дополнительный выпуск в дизелях, у которых верхняя кромка выпускных окон расположена выше верхней кромки продувочных, происходит от момента закрытия поршнем продувочных окон до момента закрытия выпускных. Часть воздуха в этот период вытесняется через выпускные окна движущимся вверх поршнем.
В дизелях, у которых продувочные окна закрываются позже выпускных, период от момента закрытия выпускных окон до момента закрытия продувочных называют дозарядкой. В этот период при Рs> Рц через продувочные окна в цилиндр продолжает поступать воздух.
36 вопрос
Эффективный к.п.д. – важнейший показатель экономичности работы двигателя. Это отношение эффективной работы на валу, Lе к количеству теплоты, подведенной к двигателю, Qпод.
hе = Lе / Qпод ; 
; 
. (88)
Минимальное значение ge у ДВС обычно при n = (0,8¸0,9)nN.
Эффективный к.п.д. учитывает все тепловые потери, которые учитываются отдельно индикаторным к.п.д., и все механические потери, учитываемые механическим к.п.д.
37 вопрос