Читайте также:
|
Фазы газораспределения и, таким образом, газообмен регулируются посредством распределительного вала. Последний вращается с частотой в два раза меньшей, чем коленчатый вал двигателя, от которого распределительный вал приводится. При вращении распределительный вал открывает клапаны, преодолевая усилия клапанных пружин; это обеспечивает впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов (соответственно через впускные и выпускные клапаны). Перед подходом поршня к НМТ выпускной клапан открывается и около 50% по объему продуктов сгорания выводится из цилиндра под действием высокого давления, созданного во время предшествующего такту выпуска такта рабочего хода. По мере перемещения поршня вверх во время такта выпуска он выталкивает почти все оставшиеся продукты сгорания.
Непосредственно перед тем, как поршень достигнет ВМТ, и перед закрытием выпускного клапана начинает открываться впускной клапан. Это положение носит название “перекрытие клапанов”. После ВМТ выпускной клапан закрывается при еще открытом впускном клапане; поршень при этом перемещается вниз и обеспечивает всасывание свежего заряда.
Этот второй такт газообменного процесса, который носит название такта впуска, продолжается и после НМТ.
Двумя следующими друг за другом тактами в четырехтактном рабочем цикле являются такт сжатия и такт рабочего хода.
На бензиновых двигателях с дроссельной заслонкой во время перекрытия клапанов происходит заброс отработавших газов из камеры сгорания во впускной коллектор или из выпускного тракта обратно в камеру сгорания, а оттуда во впускной коллектор. Это особенно проявляется при малом угле открытия дросселя при большом разрежении во впускном коллекторе Внутренняя» циркуляция отработавших газов негативно сказывается на работе двигателя в режиме холостого хода, но ее нельзя полностью устранить. Должен быть найден компромисс между требуемой высокой скоростью подъема клапанов и удовлетворительными характеристиками на холостом ходу.
При раннем открытии выпускного клапана обеспечивается хорошая продувка цилиндра и уменьшение количества остаточных газов. За счет этого уменьшается работа, затрачиваемая на газообмен.
Момент закрытия впускного клапана оказывает наибольшее влияние на зависимость расхода воздуха от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
При раннем закрытии выпускного клапана максимум коэффициента наполнения заряда достигается при малой частоте вращения коленчатого вала, то время как при позднем закрытии клапана максимум коэффициента наполнения смещается в сторону более высокой частоты вращения коленчатого вала.
Обычно фазы газораспределения представляют компромисс между двумя конструкторскими требованиями: получением максимального среднего эффективного давления (и, таким образом, крутящего момента) и получением максимальной мощности. При более высоких частотах вращения коленчатого вала, соответствующих максимальной мощности, и при более широком скоростном диапазоне работы двигателя сохранить указанный компромисс крайне трудно.
Для получения минимальной токсичности отработавших газов и максимальной топливной экономичности необходимо создавать двигатель с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу и высоким значением крутящего момента в зоне низких частот вращения коленчатого вала (вместе с высокой удельной мощностью силовых установок малой массы). Это возможно при использовании изменяемых фаз газораспределения (особенно для впускных клапанов). Наиболее важным для высокоскоростных бензиновых двигателей серийного производства считается момент закрытия впускного клапана.
Изменение фаз газораспределения поворотом распределительного вала
Гидравлический управляющий механизм поворачивает распределительный вал, изменяя момент открытия впускных клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (Альфа - Ромео, Мерседес - Бенц).
Распределительный вал обеспечивает задержку закрытия впускного клапана на холостом ходу и при высокой частоте вращения. Это приводит к определенному росту продолжительности перекрытия клапанов в ВМТ для устойчивости работы двигателя на холостом ходу и повышения мощности при высокой частоте вращения. Распределительный вал поворачивается для обеспечения более раннего закрытия впускного клапана на средних частотах вращения при полной нагрузке, что позволяет получить более высокий коэффициент наполнения и крутящий момент.
Выборочное введение в действие кулачков с разными профилями на одном распределительном валу
Изменение фаз работы впускных и выпускных клапанов может быть осуществлено введением в действие кулачков с двумя различными профилями (Хонда).
Профиль первого вида обеспечивает оптимальные открытие впускного и выпускного клапанов и высоту подъема клапанов в диапазоне средних частот вращения коленчатого вала двигателя. При высокой частоте вращения коромысло, которое качалось вхолостую при низких частотах, соединяется со стандартным коромыслом; оно взаимодействует с кулачком второго вида, что обеспечивает подъем клапана на большую высоту и увеличение времени открытого состояния клапана.
Изменение высоты подъема клапанов и момента их открытия
Непрерывное изменение фаз клапанного распределения как функция частоты вращения коленчатого вала двигателя (Фиат) — оптимальное, но наиболее трудно осуществимое решение. Используется кулачок с криволинейным трехразмерным профилем, имеющий возможность осевого перемещения вместе с распределительным валом. Способ существенно увеличивает крутящий момент в установленных рабочих диапазонах частот вращения коленчатого вала.
Оптимизацию впускного и выпускного трактов осуществляют на основе испытаний при стационарном потоке. Выпускные клапаны оценивают при небольшом их подъеме и с учетом давлений в фазе продувки. Показатели пропускной способности для впускных и выпускных каналов указывают на то, что конструкция впускного тракта, приводящая к турбулентности заряда в камере сгорания, сильно снижает пропускную способность тракта и коэффициент наполнения.
Преимущества четырехтактного цикла:
- высокий коэффициент наполнения во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала;
- низкая чувствительность к падению давления во выпускной системе; - возможность влияния на кривую наполнения подбором фаз газораспределения и конструкцией впускной системы.
Недостатки четырехтактного цикла:
- клапанный механизм является весьма сложным устройством;
- литровая мощность меньше, чем у двухтактного из—за того, что только каждый второй оборот коленчатого вала используется для производства эффективной работы.
ЛЕКЦИЯ 6
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 79 | Нарушение авторских прав