Определение располагаемого «время-сечение»
Фаз газообмена
Определяем площади диаграммы располагаемого «время-сечения» для фазы предварения выпуска (F1, см2), принужденного выпуска (F2, см2), продувки (F3, см2), потери заряда (F4, см2).
Для определения величин располагаемого «время-сечения» указанных фаз умножаем полученные площади на ответствующие масштабы.
Предварение выпуска: - для окон [см2 ·с];
- для клапанов [см2 ·с].
Принужденный выпуск: - для окон [см2 ·с];
- для клапанов [см2 ·с].
Продувка: [см2 ·с].
Расчет теоретически необходимого
Время-сечения свободного выпуска
С целью упрощения анализа газообмена считаем, что свободному выпуску соответствует время-сечение, обусловленное моментами открытия выпускных окон (клапанов) и продувочных окон. Однако, в реальных ДВС процесс свободного выпуска продолжается и после открытия продувочных окон. возможен заброс газов в ресивер продувочного воздуха.
В высокооборотных ДВС допускается отношение р d /р S=1,1…1,8, что обусловлено значительным эжектирующим действием потока выпускных газов, а также значительным превышением сечения выпускных органов к моменту открытия продувочных органов. Поэтому количество газов, попадающих в ресивер, невелико.
В малооборотных ДВС эжектирующее действие газов меньше, поэтому рекомендуемый диапазон р d /р S=0,95…1,40. Кроме того, следует учитывать тип наддува и эксплуатационные факторы (загрязнение выпускного и впускного трактов, падение характеристик наддува из-за рассогласования расходных характеристик дизеля и турбокомпрессора).
|
|
В двигателях с наддувом при постоянном давлении периоды свободного выпуска и предварения выпуска часто совпадают или близки. На рисунке 5.1 изображено изменение давления в системе наддува в период газообмена в цилиндре двухтактного ДВС с постоянным давлением газов перед турбиной.
ОВ, ЗВ – соответственно открытие и закрытие выпускных окон;
ОП, ЗП – соответственно открытие и закрытие продувочных окон
Рисунок 5.1 – Изменение давления в системе наддува двигателя
В двигателях с импульсной системой наддува газы из цилиндра поступают к турбине через трубопроводы небольшого объема и сечения. В начале выпуска давление растет, возникает так называемый импульс давления, и давление р d будет больше, чем рН (р S).
Изменение давления в системе наддува в период газообмена в цилиндре двухтактного ДВС (дизели фирмы «Бурмейстер и Вайн» и ее лицезиантов типа VTBF, K–EF, K–FF, K–GF, L–GF, БМЗ–110, БМЗ–140, БМЗ–160, БМЗ–120, БМЗ–170) с импульсной системой наддува показано на рисунке 5.2 на примере двигателя фирмы МАN с петлевой схемой газообмена.
|
|
ОВ – открытие выпускных окон; НП – начало продувки
Рисунок 5.2 – Изменение давления в системе наддува в период газообмена
в цилиндре двухтактного двигателя с импульсной системой наддува
Методика определения теоретически необходимого время–сечения свободного выпуска сводится к проверке р d, а затем к расчету необходимого время-сечения свободного выпуска и сравнению его с располагаемым. Расчетный вид формулы, определяющей время-сечение предварения выпуска, следующий:
, (1)
где VВ – объем цилиндра в момент открытия выпускных окон или клапанов; для двигателей с контурными схемами газообмена VВ = VС + VS·(1-y);
для двигателей с прямоточно-клапанной схемой газообмена
;
– угол поворота кривошипа после ВМТ, соответствующий моменту
открытия выпускного клапана;
r – радиус кривошипа;
mв – коэффициент расхода выпускных органов; при контурной продувке
mв=0,65…0,75; при прямоточно-клапанной mв=0,6…0,8;
Vd – объем цилиндра в момент открытия продувочных окон;
Vср – средний объем цилиндра между моментами открытия выпускных
и продувочных окон, ;
ТВ – температура конца расширения (из теплового расчета);
|
|
РВ – давление газов в конце расширения (из теплового расчета);
Рd – давление газов к моменту открытия продувочных окон;
Рr – давление газов в выпускном коллекторе.
Эта формула выведена в предположении надкритического и подкритического периодов свободного выпуска, характерного для судовых двигателей.
Методика определения теоретически необходимого время-сечения свободного выпуска сводится к следующему:
1. Пользуясь построенной диаграммой располагаемого время-сечения подсчитываем площадь А1, соответствующую предварению выпуска.
Площадь А1 в масштабе чертежа определяет величину .
2. Из формулы 1 определяют давление газов к моменту открытия продувочных окон (р d), подставляя вместо значение А1.
.
Определив р d проверяем, что отношение р d/р S удовлетворяет условиям допустимого заброса газов в продувочный ресивер. Если р d/р S больше верхнего предела, его нужно снижать за счет увеличения высоты или ширины выпускных окон. Если р d /р S меньше верхнего предела, его нужно повышать для уменьшения потери заряда за счет уменьшения высоты выпускных окон.
3. Так как свободный выпуск не оканчивается в момент открытия продувочных окон, т.е. при давлении в цилиндре р d, а продолжается еще некоторое время уже при открытых продувочных окнах, то в конце свободного выпуска будет давление газов в цилиндре не р d, а рн, которое должно быть меньше р S, что обуславливается гидродинамическим сопротивлением продувочных окон. Существует следующая приближенная зависимость рн=(0,9…0,95)·р S.
|
|
4. Для определения время-сечения свободного выпуска следует решить формулу (1), подставив вместо р d величину рн, выбранную из пределов (0,9…0,95)·р S.
После определения АСВ его значение следует нанести на диаграмму время-сечение в масштабе чертежа
.
Площадь, соответствующая АСВ, ограничена точкой «В» и пунктирной линией, проходящей через точку «Н», которая обуславливает начало продувки. Необходимо при этом учесть, что располагаемые время-сечения принужденного выпуска и продувки соответственно уменьшается на заштрихованные площади.
5. Так как расчет время-сечения свободного выпуска велся с объемами VВ и Vd, что не соответствует выбранному рн, то для его уточнения необходимо решить формулу (1) относительно VН, подставив вместо Vd значение VН, которое может быть найдено с помощью диаграммы время-сечение.
Так как к моменту прихода поршня в точку «Н» открытие продувочных окон составит Dh, то объем VН найдется как сумма Vd и объема цилиндра, соответствующего открытию продувочных окон Dh
VН = Vd +к·Dh·F,
где к – линейный масштаб чертежа; F – площадь поршня.
При этом .
Тогда значение давления рн, соответствующего началу продувки, буден равно
.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 712; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!