Фазы газораспределения

Качество газообмена определяется пара­метрами открытия клапанов: продолжи­тельностью открытия и проходным сече­нием клапанной щели, задаваемыми про­филем кулачка. Для увеличения напол­нения двигателя и улучшения очистки от отработавших газов клапаны откры­ваются в моменты, не совпадающие с мертвыми точками, как было принято при рассмотрении рабочего цикла, а с некото­рым опережением вначале и запазды­ванием в конце процесса впуска и выпус­ка. Продолжительность открытия впуск­ных и выпускных клапанов, выражен­ная в углах поворота коленчатого вала от­носительно мертвых точек, называется фа­зами газораспределения.

ВМТ

НМТ

Рис. 31. Диаграмма фаз газораспределения:

1—2 — фаза впуска; 3 — 4 — фаза выпуска.

Фазы газораспределения изображают в виде круговых диаграмм (рис. 31). Выпускной клапан открывается в конце расширения с опережением на угол v до прихода поршня в НМТ. В этот момент давление в цилиндре составляет 0,3...0,5 МПа, а в системе выпуска в результате сопротивления глушителя и трубопроводов оно равно 1,05 МПа, поэтому под действием перепада давлений отработавшие газы начинают выходить со скоростью истечения 500...700 м/с и до НМТ из цилиндра удаляется 60...70 % отработавших газов. Этот период назы­вается периодом свободного выпуска, клапан в это время открыт примерно наполовину своего максимального подъе­ма. При движении поршня от НМТ к ВМТ отработавшие газы выталкиваются поршнем, когда проходное сечение клапан­ной щели близко к максимальному. За­крывается клапан с запаздыванием по отношению к ВМТ на угол р\ В этот период для очистки цилиндра используется отса­сывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе. Следовательно, расширение фазы выпуска уменьшает ра­боту на выталкивание отработавших газов и способствует лучшей очистке цилиндра.

Впускной клапан открывается на угол а до ВМТ. В течение этого промежутка времени выбирается тепловой зазор в при­воде и клапан приоткрывается, что способствует выравниванию давления между цилиндром, впускным и выпускным трубопроводами, так как выпускной кла­пан еще открыт. Период, когда одно­временно открыты оба клапана, называет­ся перекрытием клапанов. При перекрытии клапанов газы могут двигаться от впускно­го трубопровода через цилиндр к выпуск­ному, что способствует продувке цилинд­ра, либо в обратном направлении, что замедляет процесс впуска. Это явление наблюдается при режимах, характеризуе­мых малой частотой вращения коленча­того вала.

При движении поршня от ВМТ к НМТ, когда давление в цилиндре становит­ся меньше давления во впускном трубо­проводе, начинается процесс впуска. Под действием перепада давлений, вызванного движением поршня, скорость воздушного потока увеличивается и может состав­лять 80... 150 м/с (в зависимости от быстроходности двигателя). Момент инер­ции воздушного потока используют для дозарядки цилиндра. Для этого впускной клапан закрывают позднее НМТ на угол 6. Явление дозарядки цилиндра за счет инерционных и волновых процессов при впуске носит название динамического наддува. Необходимо отметить, что динамический наддув наблюдается в узком диапазоне рабочих режимов двигателя. При малой частоте вращения, когда инерция свежего заряда невелика, во время запаздывания закрытия впускного клапана поршень вытесняет часть заряда из цилиндра во впускной трубопровод, т. е. происхо­дит обратный выброс.

Фазы газораспределения для каждой частоты вращения имеют свою оптималь­ную величину, которую подбирают в основ­ном для режимов работы, характеризуе­мых максимальным крутящим моментом, максимальной мощностью, опытным путем в результате длительных доводочных испытаний.