Уборка (двигатель)

Продувка — это процесс замены выхлопных газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания свежей воздушно-топливной смесью (или свежим воздухом, в случае двигателей с непосредственным впрыском) для следующего цикла. Если продувка неполная, оставшиеся выхлопные газы могут вызвать неправильное сгорание в следующем цикле, что приведет к снижению выходной мощности.

Продувка одинаково важна как для двухтактных , так и для четырехтактных двигателей . В большинстве современных четырехтактных двигателей используются головки цилиндров с поперечным потоком и перекрытие фаз газораспределения для продувки цилиндров. В современных двухтактных двигателях используется либо продувка Шнуерле (также известная как «петлевая продувка»), либо прямоточная продувка.

Под продувочным или продувочным отверстием понимается то отверстие, через которое чистый воздух поступает в цилиндр, и выпускное отверстие, через которое выходит горючая смесь.

Происхождение

Первыми двигателями, специально разработанными для стимулирования продувки, были газовые двигатели, построенные компанией Crossley Brothers Ltd в Соединенном Королевстве в начале 1890-х годов. Использование продувочных двигателей Crossley Otto стало возможным благодаря недавнему переходу от золотниковых клапанов к тарельчатым клапанам , что позволило более гибко контролировать фазы газораспределения . ^[1] Закрытие выпускного клапана происходило более чем на 30 градусов позже, чем на более ранних двигателях, что приводило к длительному периоду «перекрытия» (когда и впускной, и выпускной клапаны открыты). Поскольку это были газовые двигатели, они не требовали длительного закрытия клапана во время такта сжатия. Выхлопные газы вытягивались из двигателя посредством частичного вакуума, следующего за «пробкой» выхлопных газов из предыдущего цикла сгорания.

Этот метод требует, чтобы выхлопная труба была достаточно длинной, чтобы удерживать газовую пробку на протяжении всего хода. Поскольку двигатель Кроссли вращался очень медленно, между двигателем и чугунным глушителем возникла выхлопная труба длиной 65 футов (20 м). ^[2]

Виды уборки

Перекрестная очистка

Головки цилиндров с перекрестным потоком используются в большинстве современных 4-тактных двигателей, при этом впускные каналы расположены на одной стороне камеры сгорания, а выпускные — на другой. Импульс газов способствует продувке во время фазы «перекрытия» (когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты).

Очистка вертикальной петли

Для двухтактных двигателей поперечная продувка использовалась в первых двигателях с сжатием картера , например, используемых на небольших мотоциклах. Перепускное отверстие (где топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания) и выпускное отверстие располагались на противоположных сторонах камеры сгорания. Преимущество этой конструкции заключалось в простоте, но она также направляла входящий заряд прямо к выхлопному отверстию. Для улучшения опорожнения цилиндра от выхлопных газов и сохранения большей части поступающего заряда в цилиндр дефлекторный поршень часто применялся . Такая форма поршня направляла впускные газы к верхней части цилиндра, выталкивая выхлопные газы вниз и наружу через выпускное отверстие. Однако на практике дефлекторный поршень оказался не очень эффективным - большая часть газового потока проходила по короткому пути и все еще не достигала верхней части цилиндра - а форма поршня ухудшала форму камеры сгорания, вызывая длинные пути пламени. и чрезмерная площадь поверхности. Поэтому в современных двухтактных двигателях вертикальная петля продувки используется редко.

Шнуерле собирает мусор

Продувка Шнуерле (иногда называемая «петлевой продувкой» или «обратной продувкой») — это конструкция, используемая в большинстве современных бесклапанных двухтактных двигателей. Ключевое отличие от продувки с поперечным потоком заключается в том, что перепускные отверстия расположены по обе стороны от выпускного отверстия и направлены на противоположную стенку цилиндра. ^[3] Когда топливно-воздушная смесь попадает в камеру сгорания, она проходит через цилиндр, затем вверх по стенке цилиндра напротив выпускного отверстия, а затем проходит через головку цилиндра и возвращается обратно к выпускному отверстию. Этот длинный путь потока и противоположные направления впускного и выпускного потоков сводят к минимуму смешивание свежих и отработанных газов и ограничивают количество свежего заряда, который выходит из цилиндра до закрытия отверстий. Этот метод продувки требует лучшего понимания трехмерного потока газа в цилиндре и большей осторожности при размещении, размере и угле различных отверстий.

Однопоточная продувка

Однопоточная продувка — это конструкция, в которой свежий всасываемый заряд и выхлопные газы текут в одном направлении. Для этого необходимо, чтобы впускные и выпускные отверстия находились на противоположных концах цилиндра. В некоторых двухтактных двигателях свежий заряд поступает через порты с поршневым управлением в нижней части цилиндра и течет вверх, выталкивая выхлопные газы через тарельчатые клапаны, расположенные в головке блока цилиндров. Другие прямоточные двигатели, такие как судовой двигатель Ricardo Dolphin, используют направление потока вниз, при этом свежая воздушно-топливная смесь поступает в верхнюю часть цилиндра, а выхлопные газы выходят в нижнюю часть цилиндра. В еще одной конструкции используются порты с поршневым управлением на обоих концах цилиндра и два противоположных поршня в каждом цилиндре, движущиеся в противоположных направлениях для сжатия заряда между ними.

Однопоточный метод продувки часто используется для двухтактных дизельных двигателей автомобилей, морских судов, железнодорожных локомотивов и в качестве стационарных двигателей. Его недостатком является дополнительная сложность, масса, объем и стоимость, необходимые для реализации тарельчатого клапанного механизма (или дополнительного коленчатого вала или коромысел, необходимых для управления вторым поршнем).

См. также

Ссылки

^ Клерк, Дугалд (1907). Газомасляный двигатель . стр. 312–313.
^ Смит, Филип Х. (1962). Научное проектирование систем выхлопа и впуска (1-е изд.). ГТ Фулис. стр. 29–30.
^ «Очистка циклов и порты повышения» . www.twostrokehistoryplus.jigsy.com . Проверено 5 октября 2019 г.

[Clerk,_Crossley-1] Клерк, Дугалд (1907). Газомасляный двигатель . стр. 312–313.

[Smith,_Crossley-2] Смит, Филип Х. (1962). Научное проектирование систем выхлопа и впуска (1-е изд.). ГТ Фулис. стр. 29–30.

[3] «Очистка циклов и порты повышения» . www.twostrokehistoryplus.jigsy.com . Проверено 5 октября 2019 г.

[1]

[2]

[3]