Судовые двигатели

Параметры расчетных и рабочих циклов двухтактных двигателей

При определении параметров цикла двухтактного двигателя, основы­ваясь на экспериментальных данных и прототипе двигателя, задаются раз­мерами продувочных и выпускных окон и величиной давления продувочно­го воздуха. Принятые значения размеров окон и рк окончательно проверя­ются и уточняются при проверочном расчете процессов выпуска и продувки.

Таким образом, исходной величиной для расчета цикла двухтактного двигателя является давление продувочного воздуха рк, величина которого принимается в зависимости от числа оборотов двигателя и системы продув­ки. В двигателях без наддува рк обычно колеблется — 1,1—1,35 ата и принимается минимальным, обеспечивающим требуемое наполнение цилинд­ра свежим зарядом. Более высокие давления рк применяются в быстроход­ных двигателях. При работе двигателя с наддувом величина давления наддувочно-продувочного воздуха зависит от принятой степени наддува дви­гателя. Размеры продувочных и выпускных окон у выполненных двигателей составляют: высота выпускных окон h1 = (0,16?0,25) S; высота продувоч­ных окон h2= (0,08?0,12) S; высота продувочных окон при работе с над­дувом h3 = (0,10?0,15) S, где S — ход рабочего поршня.

Суммарная ширина выпускных окон S1 = (0,20?0,38) ?D продувочных окон S2 = (0,25?0,40) ?D; S1 + S2 ? 0,75 ?D, где D —диаметр рабочего цилиндра двигателя.

Для системы продувки контурной петлевой высота h1 слагается из вы­соты продувочных окон, высоты перемычки между рядами окон и высоты выпускных окон. Высота собственно выпускных окон составляет (0,30?0,38) h1, а перемычка между рядами окон делается высотой 30—60 мм.

Величина давления в начале сжатия ра зависит от давления продувоч­ного воздуха, сопротивлений в выпускном тракте и от системы продувки.

Для контурных систем продувки можно принять

где рк — давление наддувочно-продувочного воздуха и рг — давление газов в выпускном коллекторе для двигателей без наддува (рг = 1,03?1,05 ата); при работе с наддувом оно зависит от давления наддувочно-­продувочного воздуха.

Для прямоточной системы продувки ра ?0,95рк. Значение температуры в начале сжатия Та может быть определено по выведенной ранее фор­муле, т. е.

где Тк — температура наддувочно-продувочного воздуха, значение кото­рой определяется из уравнения политропы сжатия воздуха в нагнетатель­ном насосе:

В формуле (98) р0 = 1 ата и Т0 = 290?300° К — давление и темпе­ратура окружающего воздуха;

?р и ?р1 — гидравлическое сопротивление в насосе со стороны нагне­тателя и всасывания, равное 0,10?0,20 кГ/слс;

пk (показатель политропы сжатия) в насосах равен: пk = 1,4?1,6 (поршневые насосы); пk = 1,55?1,8 (объемные насосы); пk = 1,6?2,0 (центробежные насосы).

Для понижения температуры Тк в двигателях с наддувом применяют охлаждение воздуха, которое позволяет снизить температуру Тк на 25— 50° после каждой ступени сжатия насоса в зависимости от величины по­верхности и интенсивности охлаждения.

В формуле (13а) ?Тk = 5?10° учитывает подогрев воздуха от стенок рабочего цилиндра; Тr — температура остаточных газов может быть при­нята равной Тr = 700?900°К.

Расчетные значения температуры Тa составляют у двухтактных ди­зелей:

Давление и температура в конце процесса сжатия в двухтактных дизе­лях, вследствие повышенных параметров в начале сжатия, несколько выше, чем в четырехтактных, и составляют рс= 36?45 кГ/см2; Тс = 850?950° К при работе без наддува. При наддуве рс достигает 50 кГ/см2 и выше в зави­симости от давления наддувочно-продувочного воздуха. Соответственно повышается и максимальное давление цикла, которое у двухтактных дизе­лей без наддува обычно колеблется рz = 60?65 кГ1см2 и с наддувом повы­шается в зависимости от величины рк. Значения остальных параметров рас­четного и рабочего циклов двухтактных двигателей примерно равны зна­чениям параметров циклов четырехтактных двигателей. Метод определения параметров основных точек цикла с — z' — z — b остается тем же, что и для циклов четырехтактных двигателей.