ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 61
Скачиваний: 0
.перекрытие обеспечивает продувку дизеля, так как при' одно временном открытии впускного п выпускного клапанов может происходить протекание через цилиндр воздуха из впускного трубопровода в выпускной. При достаточно больших количе ствах воздуха продувка способствует лучшей очистке цилиндров от продуктов сгорания и некоторому охлаждению поршней, го ловок, гильз и клапанов. Однако при тех относительно неболь ших углах перекрытия, которые имеют место в тракторных дизе лях, и малых перепадах давлений при работе без наддува эф фективность продувки невелика, так как на пути воздуха при перекрытии клапанов расположены значительные гидравличе ские сопротивления. Увеличение угла перекрытия может вы звать нежелательное перетекание отработавших газов из ци линдра во впускной трубопровод. При наддуве вследствие боль шего перепада давлений продувка более эффективна.
Таким образом, главный смысл открытия впускного и закры тия выпускного клапанов не в в. м. т., особенно для двигателей без наддува, заключается в увеличении общего времени откры тия клапанов для уменьшения их ускорений, сил инерции и ■предотвращения разрывов кинематической цепи в распредели тельном механизме.
До настоящего времени не создано методов расчета фаз газораспределения для проектируемого или форсируемого ди зеля. Поэтому единственно правильным является определение оптимальных фаз экспериментальным путем, хотя это сложная
итрудоемкая работа. То обстоятельство, что при выбореопти мальных фаз сказывается влияние других конструктивных элементов, указанных выше, усложняет методику экспериментов
иувеличивает их число. В качестве ориентировочных-' могут служить величины, заимствованые у выпускаемых моделей.
Для получения исходных величин для экспериментов по под бору фаз при форсировании дизеля может быть предложен следующий метод.
«Предварение открытия» впускного клапана позволяет полу чить большое проходное сечение к моменту возрастания ско
рости поршня при движении его от в.м.т. |
к н.м.т. |
|
|
Для клапана с фаской, выполненной |
под углом 45°, проход |
||
ное сечение в мм2 при |
любой высоте |
подъема |
выражается |
следующей формулой: |
|
|
|
f = |
2,22hK(dK+ 0,5hK), |
(1) |
|
где А„ — переменная высота подъема в мм;
di; — меньший диаметр тарелки клапана в мм.
Среднее значение высоты подъема, которое может быть ■определено из кривой подъема клапана /i = 0(cp), равно
]' Ыф ;(фпо + фаз + 180°).
-О
Для обычно применяемых профилей кулачков с достаточной точностью можно принимать
^к.ср ~ 0,5/iKmax. |
(2) |
Рассмотрениевыполняемых конструкцийпоказывает, что максимальнаявысота подъема клапана иего диаметрмогут быть связаны следующей зависимостью:
Актах ~ l,08d,{’65. |
(3) |
Тогда на основании уравнений (2) и (3)
AK.Cp~0,54d2’es.
Подставляя это значение в формулу (1), получим
/ср = 2,22-0,54d,(’e5 (dK+ 0,5- 0,54d°'65),
или
|
|
'с р |
1, 65 |
|
(4) |
|
|
|
|
||
Время открытия клапана при полном угле открытия, равном |
|||||
фп, и частоте вращения п в об/мин составляет |
|
||||
|
|
т = |
Фп |
|
(5) |
|
|
|
6п |
|
|
Количество воздуха, поступающего |
в один цилиндр дизеля |
||||
за один цикл, |
|
|
|
|
|
|
|
Gb.iX= tnfcpxwpK. |
(6) |
||
|
Подставляя уравнения (4) |
и (5) в уравнение (6), |
получаем |
||
|
<?в.ц= 10-6-0,2di'G5/n -^ a;pK, |
(7) |
|||
|
|
|
|
п |
|
где |
dK— диаметр клапана в мм; |
|
|
||
|
т — число впускных клапанов на цилиндр; |
поворота |
|||
|
фц — полный |
угол открытия клапана в градусах |
|||
|
коленчатого вала; |
|
|
|
|
|
п — частота вращения в об/мин; |
|
|
||
|
w — средняя |
скорость воздуха в отверстии клапана в м/с; |
|||
|
рк — средняя |
плотность |
воздуха |
в отверстии |
клапана в |
|
кг/м3. |
|
|
|
|
|
Количество воздуха иа один цикл |
|
|||
|
|
G„.u = 1 0 - 3 V ATiv.p0, |
(8) |
||
где |
Vi, — рабочий объем одного цилиндра в л; |
|
|||
|
— коэффициент наполнения; |
|
|
||
|
р0 — плотность воздуха |
при условиях окружающей среды |
|||
|
в кг/м3. |
|
|
|
|
23
Приравниваем выражения (7) и (8):
|
\0~ е- 0 М ’65т ^пш Р!! = 10~3Улт| р0. |
|
(9> |
|||||||
Для определения |
полного угла |
открытия клапана |
(в граду |
|||||||
сах) |
при форсировании дизеля |
|
|
|
|
|
|
|||
|
ср |
|
= |
ср |
ф |
|
|
1 8 0 ° |
|
|
|
' П . ф |
|
Г П.О.ф 1 1 О.З.ф 1 |
|
|
|
||||
можно пользоваться следующей формулой: |
|
|
||||||||
|
1п .ф |
|
|
1 .65 |
|
тпф |
ф + 180°, |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
( |
||||
|
ф . |
|
|
с1к.ф |
|
ГПфП |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
du и d , ф— диаметры клапанов в мм; |
|
|
|||||||
|
т и тф — число |
|
впускных |
|
клапанов на один цилиндр; |
|||||
|
Пф и п — частоты вращения в об/мин; |
|
и |
|||||||
|
Ф — сумма |
углов |
|
«предварения открытия» |
||||||
|
«опаздывания закрытия» в градусах |
поворота |
||||||||
коленчатого вала.
Индекс ф относится к величинам, получаемым при форсиро вании; величины без этого индекса были до форсирования. Введя этот индекс в уравнение (9) и подставив в него выраже ние (10), получаем
тпф
Ф + 180 = 5000И;1тугФРо.
ШфП
Можно принять, что средняя плотность воздуха в отверстии клапана равна плотности воздуха в цилиндре:
Рк ~ Д Ро-
Тогда после преобразований получаем формулу для опреде ления диаметра клапана dK. ф в мм при форсировании дизеля:
1, Go
(Iк.ф -- V
"ф |
{ |
5000У/, _ |
<*к'Ь5мф |
( И ) |
|
180*//7ф |
1 |
аи |
л |
||
|
Средняя скорость w воздуха в клапанах изменяется в широ ких пределах:
w = 63 — 110 м/с.
В дизелях, выпускаемых в США, встречаются и более высо кие скорости воздуха (до 120 м/с).
Для уменьшения гидравлических потерь следует принимать возможно меньшие значения скоростей:
при одном впускном клапане на цилиндр ш/< 7 5 м/с;
29
. при двух впускных клапанах па цилиндр |
|
|
||||||
|
|
w < |
65 м/с. |
|
|
|
|
|
После определения по |
формуле |
(11) |
диаметра |
клапана |
||||
dк. ф и подстановки найденной величины в формулу (10) |
вычис |
|||||||
ляется полный |
угол открытия |
клапана |
<р„. ф н сумма |
углов |
||||
«предварения |
открытия» |
срп. 0. ф |
н |
«опаздывания |
закрытия» |
|||
фо. 3. ||Ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фф = Ф„.ф - !80° = |
<рп о ф + Фо 3 ф. |
|
|
||||
Is глы, составляющие |
эту |
сумму, |
для |
впускного |
клапана |
|||
равны |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фп.о.ф = |
(0.20 ч- 0,25) Фф |
и |
Фо;, ф = |
(0,80-н 0,75) Фф. |
|
|||
Для выпускного клапана в большинстве конструкций фф та кой же. как и для впускного, а составляющие углы соответст венно равны
Фп.о.ф = (°.80-0,75)фф и <Г0.з.ф = <0,20-ь 0,25) фф.
4. ДИАМЕТР И ЧИСЛО КЛАПАНОВ
Полученный при расчете диаметр клапана в некоторых слу чаях должен быть уменьшен по конструктивным соображениям для увеличения расстояния между клапанами в головке блока.
де,гр.п.с.ч
Рис. 9. Изменение эффективного удельного расхода топ лива ge в зависимости от среднего эффективного давле ния ре при постоянной частоте вращения л = 2000 об/мин:
--------- £/=45 м м ;-------- |
£/=48 мм: — ■— • — г/=42 мм |
При малом расстоянии в этом месте образуются трещины. Уменьшение диаметра клапана в сравнении с расчетным повы шает скорость воздуха, проходящего через клапан, увеличивает насосные потери и уменьшает наполнение. Все это ухудшает "роплпвную экономичность, но зато повышает надежность дви гателя.
На рис. 9 показано изменение эффективного удельного рас хода топлива в зависимости от нагрузки (среднего эффектив ного давления) при постоянной частоте вращения двигателя с впускными клапанами разного диаметра: 42; 45 и 48 мм. Ис
-30