Неизвестный танк часть 2 - 24

ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Раcсматривая работу двигателя, мы предполагали, что впускной и выпускной клапаны открываются и закрываются точно в мертвых точ­ках, так что каждый из клапанов открыт в течение одного хода поршня или полоборота коленчатого вала, в действительности, для того чтобы обеспечить лучшее заполнение цилиндра воздухом или горючей смесью и лучшую очистку цилиндра от отработавших газов, впускной клапан обычно открывается раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки, а закрывается после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку; выпускной клапан открывается до нижней мертвой точки и. за­крывается после верхней мертвой точки.

Моменты, когда открываются и закрываются впускной и вьшускной клапаны, называются фазами газораспределения (рис. 161). Фазы газораспределения выражают углами отклонения коленчатого вала по отношению к верхней и нижней мертвым точкам.

Рис. 161. Диаграмма фаз газораспределения

Для разных двигателей устанавливают разные фазы газораспре­деления. Обычно впускной клапан начинает открываться в конце такга выпуска, когда коленчатый вал еще не дошел на 6—25° до положения, соответствующего верхней мертвой точке. Указанный угол выбирают с таким расчетом, чтобы к моменту, когда в цилиндре возникнет разре­жение, клапан был достаточно открыт.

Закрывается впускной клапан после того, как коленчатый вал пройдегг на 35—75° положение, соответствующее нижней мертвой точке. Хотя поршень в этом случае уже идет снова вверх, воздух (смесь), по инерции продолжая поступать в цилиндр, лучше заполняет его.

Выпускной клапан открывается в конце расширения, за 40—60° до прихода коленчатого вала в положение, соответствующее нижней мерт­вой точке. Открытие вьпускного клапана раньше, чем поршень подойдет к нижней мертвой точке, способствует лучшей очистке цилиндра, так как в этом случае увеличивается продолжительность выпуска. Правда, при этом несколько хуже используется энергия газов — с открытием клапана газы, устремляясь в атмосферу, уменьшают давление на поршень. Но открывается клапан в конце расширения, когда давление в цилиндре значительно понижается и работа газов уже заканчивается; поэтому по-теря энергии вследствие раннего открытия клапана будет невелика. Бла­годаря же более раннему открытию выпускного клапана давление газов на поршень при выпуске уменьшается; ввиду этого на движение поршня вверх приходится затрачивать меньше энергии.

Закрывается выпускной клапан через 5—40° после верхней мертвой точки, когда поршень уже идет вниз. Газы по инерции продолжают еще некоторое время выходить через открытый выпускной клапан, благодаря чему цилиндр лучше очищается от отработавших газов.

Фазы газораспределения значительно влияют на мощность двига­теля. Они, как будет указано ниже, должны быть правильно уста­новлены, т. е. действительные фазы должны соответствовать тем, кото­рые рекомендованы заводом.

МАХОВИК

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, как мы видели выше, совершается за че­тыре хода поршня (два вверх и два вниз), т. е. за два оборота коленчатого вала. Из этих четырех ходов только ход расширения является рабочим хо­дом. Остальные три хода — впуск, сжа­тие, выпуск — вспомогательные. Что­бы поршень мог совершить эта три хода, коленчатый вал двигателя дол­жен продолжать вр ащаться и после р абочего хода, причем вр ащение должно быть возможно более равно­мерным.

Равномерное   вращение вала под­держивается маховиком. Маховик (рис. 162)   представляет   собой диск с мас­сивным ободом, насаженный на конец коленчатого вала.  

Рис. 162. Маховик                

Большая   инерциятяжелого маховика позволяет ему про­должать вращаться сравнительно рав­номерно во время вспомогательных тактов, вследствие чего вращается и коленчатый вал, приводящий в движение поршень.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В двухтактном двигателе, в отличие от четырехтактного, на каждый рабочий ход приходится не три, а только один вспомогательный ход. Рабочий цикл двигателя происходит за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатххпо вала. Такты впуска ивыпуска заключаются из ра­бочего цикла и заменяются продувкой, которая происходит в конце хода расширения и в начале хода сжатия.

На танковых двигателях  (а также на авиационных и автомобиль- ных) продувка осуществляется при помощи специального продувочного насоса, подающего воздух в цилиндры. В зависимости от направления движения продувочного воздуха в цилиндре продувка бывает попереч­ной,  петлевой  или  прямоточной.

Рассмотрим схему работы двухтактного двигателя с поперечной продувкой.

Как видно из рис. 163, на противоположныж сторонах цилиндра имеются два окна — продувочное и выпускное (в действительности де­лается несколько окон каждого типа).

Рис. 163.  Схема работы двухтактного двигателя с поперечной продувкой

Продувочное окно соединено с воздушной камерой (ресивером), выпускное — с атмосферой. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, он закрывает оба окна. Продукты сгорания рабочей смеси толкают поршень вниз. Происходит расширение.

Двигаясь вниз, поршень открывает сначала выпускное окно, отра­ботавшие газы устремляются из цилиндра в атмосферу, и давление в ци­линдре падает. Вслед за этим открывается продувочное окно, верхняя кромка которого несколько ниже верхней кромки выпускного окна. На­чинается продувка цилиндра.

Воздух, поступающий из камеры, заполняет цилиндр, выталкивая оставшиеся отработавшие газы. Расположение и форма окон, а также специальный козырек, имеющийся часто на поршне, не позволяют воздуху проходить прямо к выпускному окну, а направляют его поток вверх, благодаря чему лучше очищаегся верхняя часть цилиндра.

Когда поршень, пройдя нижнюю мертвую точку, движется вверх, продувка продолжается благодаря давлению, создаваемому нагнетате­лем, и инерции потока газов. После того как поршень закроет окна, начнется процесс сжатия.

Заметим, что в двухтактном двигателе следует отличать такт сжа­тия, начинающийся с нижней мертвой точки, от процесса сжатия, кото­рый начинается лишь после того, как поршень закроет выпускное окно,

В конце сжатия в цилиндр впрыскивается порция горючего, оно самовоспламеняется, и цикл начинается сначала.

Петлевая продувка (.рис. 164,Б) отличается от поперечной (рис. 164, А) тем, что оба окна располагаются на одной стороне ци­линдра, и поэтому поток воздуха имеет форму петли.

Рис. 164. Поперечная (А) и петлевая односторонняя (Б)продувка цилиндра

Газораспределение, т. е. заполнение и очитка цилиндра при попе-речной и петлевой продувке выполняется через окна (щели), т. е. так, как было описано выше. Такое распределение называется щелевым.

Недостатком поперечной (а также и петлевой) продувки является несовершенная очистка цилиндра от отработавших газов, так как в ци­линдре неизбежно образуются «мешки» — объемы, которые не очища­ются продувочным воздухом потому, что он туда не попадает. В этом отношении лучше прямоточная продувка, при которой воздух прямым потоком направляется к верхней части цилиндра. Схема двигателя с прямоточной продувкой приведена на рис, 165. В этой схеме приме­нено клапанно-щелевое газораспределение (воэможна прямоточ­ная продувка и при другом устройстве распределения).

Рис. 165. Схема работы двухтактного двигателя с прямоточной продувкой                    

Как видно из рисунка, разнища между поперечной и прямоточной продувками заключается в том, что в последнем случае выпускные окна заменены клапаном. Он открывается посредством специального при­вода, как и в четырехтактном двигателе. Выпускной клапан начинает открываться примерно после двух третей хода расширения. Вслед за открытием клапана поршень открывает продувочные окна, и начинается продувка, продолжающаяся до закрытия окон в такте сжатия.

Преимущества этого способа продувки для улучшения очистки цилиндра и заполнения его воздухом очевидны. Однако данный способ требует более сложного устройства газораспределения.

Двухтактный цикл получил распространение главным образом для дизелей, в которых цилиндры продуваются воздухом. В карбюраторных двигателях продувку приходится производить свежей горючей смесью, часть которой при этом выбрасывается наружу с отработавшими га­зами. Потеря горючей смеси увеличивает расход горючего, т. е. снижает экономичность двигателя; поэтому карбюраторные двухтактные двига тели применяются лишь для мотоциклов и автомобилей весьма малой мощности, когда стремятся возможно более упростить двигатель и умень­шить его размеры. В этих случаях нередко отказываются даже  от продувочного насоса, используя для продувки цилиндра движение поршня вниз (рис. 166).

Рис. 166. Поперечная кривошипно-камерная продувка   

Работает такой двигатель следующим образом. Горючая смесь по­ступает из карбюратора через окно впуска в картер двигателя, изо­лированный от атмооферы и связанный с верхней частью цилиндра че­рез продувочное окно. В начале такта расширения поршень сжимает смесь, находящуюся в картере. Сжатая смесь начинает поступать в ци­линдр после того, как откроется продувочное окно. В такте сжатия пор­шень, двигаясь вверх, создает в картере разрежение, вследствие чего го­рючая смесь засасывается из карбюратора. Такая продувка называется кривошипно-камерной, так как она осуществляется самим кривошипно-шатунным механизмом.

Двигатели большой мощности обязательно снабжаются продувоч­ным насосом. Существуют продувочные насосы разных типов. На рис. 167 показан в качестве примера объемный продувочный насос.

Рис. 167. Продувочный насос двухтактного двигателя

В нем дав­ление воздуха создается вращением в противоположные стороны двух фасонных барабанов (роторов), которые засасывают воздух с той сто­роны, где выступы барабанов расходятся, и нагнетают его в противопо­ложную сторону.

• Назад
• Вперед