Судовые двигатели

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Идеальные циклы и тепловые процессы в двигателях Прямоточные системы продувки в двухтактных тихоходных двигателях
Прямоточные системы продувки в двухтактных тихоходных двигателях

Рассмотренные контурные системы продувок нашли применение глав­ным образом в тихоходных двигателях. Все они обладают тем недостатком, что с повышением числа обо­ротов, вследствие сложной траектории продувочного воздуха в цилиндре двигателя, происходит перемешивание продувочного воздуха с продуктами сгорания и, следовательно, плохая очистка цилиндра. Прямоточные системы продувки этого недостатка не имеют, а потому в быстроходных двига­телях они получили преимущественное применение. Фирмы «Бурмейстер и Вайн», «Сторк», «Гетаверкен» и др. применяют прямоточную систему про­дувки и в малооборотных судовых дизелях. Прямоточная система продув­ки применяется двух типов — прямоточно-клапанная и прямоточно-бес­клапанная!

Схема ццилиндра с прямоточно-клапанной системой продувки

Схема цилиндра с прямоточно-клапанной системой продувки показана на рис. 95. Продувочные окна расположены в нижней части цилиндра по всей его окружности. Выпуск производится через один или несколько клапанов, расположенных в крышке цилиндра. При движении поршня вниз сначала открываются выпускные клапаны и начинается выпуск, а затем в момент открытия верхней кромкой поршня продувочных окон (давление с цилиндре в этот момент становится равным давлению продувочного возду­ха) начинается продувка. Продувочный воздух поднимается вверх, фронтально вытесняя продукты сгорания. Движение его вокруг оси цилиндра, благодаря тангенциальному наклону окон, осуществляется для достижения лучшего смесеобразования. При обратном движении поршня вверх закры­ваются выпускные клапаны и продувочные окна. Данная система продувки обладает целым рядом преимуществ, а именно:

1. Независимое от поршня управление открытием выпускных клапанов позволяет получить дозарядку (наддув) свежего воздуха и тем самым обеспечить возможность работы двигателя с высоким средним индикаторным давлением.

2. Совершенная очистка цилиндра от продуктов сгорания (?r = 0,04?0,06) при малом расходе продувочного воздуха.

3. Ввиду большой суммарной ширины продувочных окон высота их делается небольшой, что позволяет увеличить полезный ход поршня.

4. Симметричность рабочего цилиндра как в верхней его части (в крышке цилиндра), так и внизу.

5. Более благоприятные условия работы выпускных клапанов и порш­ня по сравнению с четырехтактными двигателями вследствие охлаждения их продувочным воздухом.

Диаграмма открытия окон прямоточно-клапанной системы продувки

Диаграмма открытия окон прямоточно­клапанной системы продувки показана на рис. 96. Площадь, выражающая «время- сечение» продувки F2, перевернутая в по­ложение над осью абсцисс, наглядно пока­зывает, что «время-сечение» продувки пре­вышает «время-сечение» выпуска F3 на ве­личину, определяемую площадью F5 при условии равенства масштабов площадей. На диаграмме показано, что продувочные окна закрываются в точке S' (раньше за­крытия выпускных клапанов), а выпускные клапаны закрываются в точке А'.

Схема дизеля с противоположно движущимся поршнями (ПДП)

Система продувки прямоточно-бесклапанная применяется в двигате­лях с противоположно движущимися поршнями. Схемы такого двигателя с различными передачами движения верхнего поршня 2 на коленчатый вал показаны на рис. 97. Продувочные (верхние) окна и выпускные (нижние) открываются при расходящемся движении поршней и закрываются при сходящемся их движении. Высота выпускных окон больше, чем продувочных, что позволяет осуществлять свободный выпуск и понижать давление в ци­линдре до давления, равного давлению продувочного воздуха к моменту начала открытия продувочных окон. Открытие выпускных окон произво­дится поршнем 1. Топливо в таком двигателе подается форсункой в прост­ранство сжатия, образуемое между донышками поршней. В данной системе продувки путь продувочного воздуха минимальный, что позволяет осущест­влять хорошую очистку цилиндра.

Диаграммы открытия окон прямоточно-беслапанной системы продувки

Диаграммы открытия окон прямоточно-бесклапанной системы продувки показаны на рис. 98. Диаграмма (рис. 98, а) показывает «время-сечение» при угле между мотылями верхнего и нижнего поршней 180°. Площадь F4 в этом случае выражает «время-сечение» потери свежего заряда. У не­реверсивных двигателей иногда угол между мотылями делают (180—?0)° по направлению вращения вала, что позволяет производить дозарядку ци­линдра свежим воздухом. Диаграмма открытия окон при угле между мотылями (180 — ?0)° показана на рис. 98, б. Площадь F4 в этом случае выражает «время-сечение» дозарядки (наддува) цилиндра продувочным воздухом.
Прямоточная система продувки, особенно прямоточно-клапанная, наш­ла большое применение в судовых дизелях быстроходного типа. Совершенная очистка цилиндра при этой системе продувки позволяет достигнуть в ука­занных дизелях минимальных удельных расходов топлива.