Прямоточно-клапанная продувка

В задачу расчета входит определение фаз газораспределения и геометрических размеров газораспределительных органов, обеспечивающих наилучшую сходимость располагаемых и теоретически необходимых время-сечений.

В двигателях с прямоточно-клапанной продувкой обычно выхлопными органами являются клапаны, а продувочными – окна.

1.2.1. Построение диаграммы время-сечения для продувочных окон.

Строится эпюра пути поршня методом, описанным в п. 1.1.3. На полученной кривой откладывается высота продувочных окон, равная m_s×h_пр (рис. 3). В расчете можно принять: h_пр = (0,08…0,18)× S. Полученная площадь 1НМТ1^¢ будет характеризовать время-сечение продувочных окон.

Рисунок 3 – Построение кривой время – сечения для продувочных окон

1.2.2. Построение диаграммы время-сечения для выхлопных клапанов.

В двигателях с прямоточно-клапанной продувкой в цилиндровой крышке чаще всего размещаются четыре выпускных клапана диаметром d_кл = (0,25…0,35)×D. Угол скоса клапана принимают a = 45^о или a = 30^о.

Максимальная величина подъема клапана выбирается в пределах h_кл(max) = (0,25…0,3)× d_кл.

На линии АВ (рис. 3, а) от НМТ влево откладывается угол опережения открытия выхлопных клапанов q_к, а затем – продолжительность открытия клапана d. В расчете можно принять q_к = 80…90^о; d = 120…150^о (большие значения для быстроходных двигателей). Далее, от точки, соответствующей началу открытия клапана, необходимо построить график пути клапана. Характер графика будет зависеть от профиля кулачковой шайбы кулачкового вала газораспределения. Обычно принимают параболический профиль, для которого можно использовать графический способ построения эпюры пути клапана. Этот способ показан на рис. 3, б. Для других типов кулачковых шайб построение графика пути клапана можно найти в рекомендуемой литературе.

Заметим, что при необходимости, для осуществления большей продолжительности открытия выхлопных клапанов d в быстроходных двигателях, в профиль кулачковых шайб у вершины вводится дуга круга на участке 15–20 градусов поворота вала. На графике пути клапана эта дуга будет соответствовать прямой ав наибольшего открытия клапана (рис. 3, в).

Если точку 1, соответствующую началу открытия продувочных окон, снести на диаграмму пути клапана, а точку, соответствующую закрытию клапана, на диаграмму время-сечения продувочных окон, получим значения f₁, f₂, f₃, f₄. Планиметрируя эти площади на чертеже, можно определить их значение в мм².

1.2.3. Определение масштабов время-сечений.

Масштаб время-сечения для продувочных окон определяется по формуле:

(18)

Однако эта формула справедлива только для прямых радиальных окон. При прямоточно-клапанной продувке окна выполняются тангенциально и с наклоном к оси цилиндра (рис. 4, б). В этом случае эффективная суммарная ширина окон будет равна, а масштаб время-сечения:

(19)

Для тепловозных двигателей b = 75..85^о, а g = 20…30^о.

Масштаб время-сечения для выпускных клапанов определяется из условия, что длина боковой поверхности живого сечения усеченного конуса, образуемого между седлом и полностью открытым клапаном (см. рис. 4, а), равна:

(20)

Очевидно, что при a = 45^о: q = 2,2 × z × (d_кл + 0,5 × h_кл(max)),

а при a = 30^о: q = 2,7 × z × (d_кл + 0,43 × h_кл(max)).

Как говорилось выше, обычно число клапанов z = 4. Если, по аналогии с прошлыми выводами, принять, что по оси ординат 1мм чертежа соответствует а мм (или а×10^-3 м) реального подъема клапана, а по оси абсцисс 1 мм чертежа – j^о п.к.в., то масштаб время-сечения для выпускных клапанов будет равен:

(21)

1.2.4. Располагаемые и теоретически необходимые время-сечения.

Используя формулы (19) и (21), получим:

(22)

Для определения теоретически необходимых время-сечений используются формулы (12), (13), (16).

При этом необходимо иметь в виду, что для прямоточно-клапанных продувок при расчетах по формуле (12) нужно принимать коэффициент расхода для выпускных клапанов в пределах m₁ = 0,65…0,8, а давление в момент открытия продувочных окон определяется по формуле:

(23)

1.2.5. Коэффициенты сходимости определяются по формуле:

(24)

Дата добавления: 2014-12-07