Газ алмасу кезеңінде клапандардың жабылмауы

113
Шынайы  қозғалтқышта  жоғарыда  аталған  жағдайларда  енгізуді  жүзеге  асыру
мүмкін емес.
Сыртқы  қоспа  түзу  жəне  үрмелеуі  жоқ  қозғалтқыштарда  беріліс  жүйесіне Р
0
қысымда жəне Т
0
температурада қоршаған ортадан ауа беріледі.
Көлік  құралын  пайдалануда  қозғалқыш  цилиндріне  берілетін  ауа  құрамында
шаңдар  болады.  Цилиндрге  шаң  аралас  отын  беруге  мүлдем  рұқсат  етілмейді,  себебі  ол
цилиндрдің, сақиналардың, піспектің  жəне  қозғалтқыштың  басқа  да  бөлшектерінің
қарқында тозуына алып келеді. Ауаны шаңдардан тазарту үшін ауа сүзгілері қолданылады
(ауа тазалағыштар). Ауа сүзгісінен ауа беріліс құбырларымен цилиндрге беріледі.
Ауаның  беріліс  жүйесімен  ары  қарай  жүруінде  гидравликалық  кедергілер
туындайды. Олар  құйын, ауаның  қабырғаларға  үйкелісі, қоспа  бөлшектерінің  өз  ара
үйкелісі, ауа құбыры қимасының өзгеруі жəне т.б. пайда болу салдары болып табылады.
Гидравликалық  кедергілердің  болуынан  беріліс  құбырында  ауа  қысымы
төмендейді.
4.1 жəне 4.2 суреттерінде  ұшқынмен  тұтанушы  төрт  ырғақты  қозғалтқыштарда
жəне  дизельдерде  өңделген  газдардың  шығару  жəне  таза  заряд  беру  процестерінің
индикаторлық  диаграммалары  көрсетілген. Ұшқынмен  тұтанушы  қозғалтқыштарда, 42 -
сурет, бұл  процестер Р
о
  қысымы  мен Т
о
  температурада  атмосферадан  ауаның  берілу
жағдайлары  үшін  арналған. 4.2 - суретте  газ  алмасу  процесі  үрлемелі  дизельдің
қозғалтқыш  үшін  көрсетілген.  Бұл  жағдайда  ауа  алдын  ала  компрессорда Р
к
қысымға
дейін сығымдалады жəне мұнда оның температурасы Т
k
 дейін жоғарлайды.
4.1 - сурет. Ұшқынмен тұтанушы төрт ырғақты қозғалтқыштарда газ алмасу
процесінің сипаттамасы

114
а - таза заряд беру жəне өңделген газдарды шығару жүйелерінің сұлбасы;
б - газ алмасу процесінің жəне газ бөлу фазасының индикаторлық диаграммасы: -
толық жүктеме;  - - - - бос жүріс.
Компрессор  газ  шығырымен  іске  қосылады, онда  шығыр  алдында  орналасқан
ресиверге  шығару  клапаны  арқылы  түсетін  өңделген  газдар  энергиясы  пайдаланылады.
Ресивердегі Р
p
қысым  атмосфералықтан Р
0
  барлық  уақытта  үлкен, бірақ Р
к
төмен,
сондықтан  газ  алмасу  диаграммасында  шығару  процесін  сипаттайтын 12r қисық  сызық
енгізу  қисық  сызығынан За4 төмен  орналасады. Газ  алмасу  процесінің  индикаторлық
диаграммасының  бұл  аумағында  оң  жұмыс  жасалады. Егер  енгізу  процесінде  ауа
атмосферадан (үрмелеусіз) берілсе, онда газ алмасу процесі 4.1 - суретте  көрсетілгендей
жүреді. 4.1, б жəне 4.2, б суреттерде клапандардың ашылу жəне жабылу сəтін сипаттайтын
газ  бөлу  фазалары  жəне  иінді  білік  айналым  бұрышы  бойынша  өңделген  газдардың
шығуы  жəне  таза  заряд  берудің  жалпы  ұзақтылығы  берілген. Газ  бөлу  фазасының
диаграммасында жəне индикаторлық диаграммада бірдей аталатын нүктелер шығару жəне
енгізу  клапандарының  ашылу  жəне  жабылу  сəттеріне  сəйкес. Ашылу  жəне  жабылу
алдында  клапандар  қозғалысы  аздаған  жылдамдықпен  жүруі  қажет. Газ  бөлу  механизмі
элементтерінің  сынуына  алып  келетін  өте  үлкен  динамикалық  жүктемелер  есебінен
туындайтын, көтерілу  жəне  орынына  отырудың  алғашқы  сəтінде  клапанның  жылдам
қозғалысы болмау керек.
4.2 - сурет. Үрлемелі төрт ырғақты дизельде газ алмасу процесінің сипаттамасы:

115
а - таза заряд беру жəне өңделген  газдарды  шығару жүйелерінің  сұлбасы; б - газ
алмасу процесінің жəне газ бөлу фазасының индикаторлық диаграммасы: I -компрессор; II
-газ шығыры.
Осы сəтте цилиндрді таза зарядпен көп толтыруды жеңілдету үшін піспектің жану
өнімдерін  ығыстыруы  жəне  таза  зарядтың  өте  қарқынды  өту  процесінің  кезеңінде
клапандардың өту қимасы мүмкіндігінше үлкен болуы қажет. Жоғарыда аталған талаптар
піспектің  шеткі  нүктелерде  орыналаспауында  басталатын  клапандардың  ашылуы  жəне
жабылуына сəйкес газ бөлу фазасының ұлғаюында орындалады.
Тура ағымды клапанды-саңылаулы газ алмасу сұлбалы екі ырғақты қозғалтқыштың
газ  алмасу  процесін  сипаттайтын  индикаторлық  диаграмманың  аумағы 4.3 - суретте
көрсетілген. ЖМН. дейін (b  нүкте) иінді  біліктің 90° айналымына  жуық  шығару
клапандары ашылып өңделген газдарды шығару басталады. Бұл сəтте цилиндрдегі қысым
атмосфералықтан көп есе жоғары болғандықтан, l нүктесіне дейін газдарды шығару үлкен
жылдамдықпен жүреді. l нүктесі үрлеу терезелерінің  піспекпен  ашылуына сəйкес, мұнда
цилиндрге  ауа  түсе  бастайды, ол  қозғалтқыштың  клапандарына  қарай  қозғала  отырып
өңделген газдармен араласып тазартуды жүргізеді.
Тазарту кезеңінде ауаның бір бөлігі өңделген газдармен бірге  атмосфераға шығып
кетеді. Шығару клапандары піспектің кері жүрісінде т нүктесінде жабылады. Бұл уақытта
үрлеу  терезелері  əлі  ашық  жəне  олардың  жабылу  сəтіне  дейін (а' нүктесі) цилиндрдің
ішіндегі  қысымның Р
к
төмен  болғандықтан, цилиндрге  ауа  түсу  жалғаса (зарядпен
толықтыру) береді.
4.3 - сурет. Екі ырғақты дизельде газ алмасу процесінің сипаттамасы

116
 (4.1, б, 4.2, б жəне 4.3 суреттерінде -
.
2L
R
 шамасына айналу орталығының  ауысуы
бұлғақ  ұзындығының  иінді  білік  айналым  бұрышына  байланысты  піспек  жолына,
жылдамдығына жəне үдеуіне əсерін сипаттайды).
4.3.1 Газ алмасу процесін сипаттайтын параметрлер
Қозғалтқыштың цилиндрін ауамен толтыруды жетілдіру толтыру коэффициентімен
- η
V
  бағаланады. Бірақ  бұл  коэффициенттің  өзі  көптеген  факторларға  тəуелді, мысалға
өткен  циклден  қалған  цилиндрдегі  газдарды  шығару  дəрежесіне (қалдықты  газдар).
Сонымен  толтыру  коэффициенті  жалпы  газ  алмасу  процесінің  бағалау  параметрі  болып
табылады.
Толтыру коэффициентінің шамасына əсер етуші негізгі факторлар:
- толтыру соңындағы қысым Р
а
;
- толтыру процесінде цилиндрге түскен қоспа температурасы Т
а
;
- цилиндрдегі қалдықты газдар коэффициенті γ
r
.
- цилиндрдегі қалдықты газдар қысымы Р
r
жəне температурасы Т
r
;
Қысым. Жоғарыда  берілген  беріліс  жүйесінде  заряд  қозғалысының  ндикаторлық
диаграммасынан (4.1 жəне 4.2 суретерін  қара) жəне  сұлбаларынан (4.1 - суретті  қара)
беріліс  процесінде  гидравликалық  шығындар  бар, осның  нəтижесінде  анық  бір  уақытта
цилиндрдегі  қысым  атмосфералықтан Р
0
  (үрмелеусіз  қозғалтқыш)  немесе  ∆Р
а
 шамасына
төмен  болады. Бұл  шығындар  шамасы  беріліс  жүйесі  бетін  өңдеу  сапасына, бұрыштық
айналымдардың  болуына, дроссельді  заслонка  орынына, клапандар  ашылуының
шамасына жəне т.б. тəуелді. Қысым жоғалтулар ∆Р
а
заряд қозғалысының жылдамдығына
тура пропорцианал екендігін тəжірибелер көрсетті.
Сығымдалмайтын  сұйықтар  үшін  Бернулли теңдеуін қолданып  қысым  жоғалтулар
шамасын келесі өрнек бойынша анықтауға болады
к
вп
a
P
P
Pa
r
w
x
×
× 
)
+
=
=
D
0
2
(1
-
2
к
              (4.2)
мұнда: ξ
0
- клапанның өткізу қимасына қатысты беріліс жүйесінің
          кедергі коэффициенті;  шама (1+ξ
0
) = φ = 7 - 10;
   ω
вп
 - клапанның өткізу қимасында ауа қозғалысының орташа
        жылдамдығы; ω
вп
 - 45 - 70 м/сек.
Үрмелеусіз қозғалтқыштың жұмысында Р
к
 =Р
0
 жəне ρ
к
 = ρ
0
.
Егер беріліс процесі ТМН аяқталады деп есептесе, онда қозғалтқыш цилиндріндегі
қысым
                     Р
а
= Р
к
- ∆Р
а
                  (4.3)
Тəжірибелік мəліметтер бойынша:
Төрт ырғақты қозғалтқыштарда
- үрмелеусіз
Р
а
 ≈ (0,8 -0,9) Р
0
;
- үрлемелі
Р
а
 ≈ (0,9 -0,96) Р
к
.
Екі ырғақты тез жүрісті қозғалтқыштарда
- тура ағымды үрлеулі
Р
а
 ≈ (0,85-0,98) Р
к
.

117
Енгізу кезеңінде беріліс жүйесіне қарағанда цилиндрдегі қысым төмен, сондықтан
заряд тығыздығының төмендеуіне байланысты оның цилиндрге түсетін массалық саны аз
болады.
Атмосферадан берілуде Р
а
 жəне Р
0
 қысымдарында жəне бірдей Т
0
температураларда
ауа тығыздығын сипаттық теңдеуден келесі өрнекпен анықтауға болады:
0
RT
P
a
a
=
r
жəне
0
0
RT
P
O
=
r
мұнан
0
0
p
p
a
a
r
r =
Р
а
 қысымда жəне Т
а
температурада заряд массасы
0
0
p
p
V
V
G
a
a
a
a
×
×
=
×
=
r
r
Гидравликалық кедергілерге байланысты заряд массасының төмендеуі
.
1
0
0
0
0
0
0
0
0
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
-
×
×
=
×
×
-
×
=
-
=
D
p
p
V
p
p
V
V
G
G
G
a
a
O
r
r
r
Зарядты  қыздыру. Берілетін  зарядтың  массалық  санының  төмендеуінің  басқа
себебі, оны цилиндр іші кеңістігінің  ыстық  беттерімен жанасуда жəне беріліс жүйесімен
қыздыру.
Қозғалтқыштың  толық  жүктемеде  жұмыс  істеуде  жылу  беру  беттерінің  орташа
температурасы 150-200°С тең, ал атмосферадан түсетін ауа температурасы біршама төмен.
Ауа берілудегі температуралық айырмашылық нəтижесінде ол ∆Т
0
 қыздырылады, ал оның
тығыздығы азаяды.
Қыздыруды есепке алуда толтыру соңындағы заряд температурасы
T
Т
Т
D
+
=
0
'
0
                    (4.4)
Қыздыруды  жəне  гидравликалық  кедергілерді  есепке  алуда  толтыру  соңындағы
заряд тығыздығы
'
0
Т
R
p
a
×
=
r
немесе атмосфералық жағдайларға қатысты параметрлермен өрнектеу арқылы,
'
0
0
0
0
Т
T
p
p
a
×
×
=
r
r
Берілетін заряд саны
'
0
0
0
'
Т
T
p
p
V
G
a
a
O
×
×
×
=
r
                  (4.5)
Жоғарыда аталған себептер бойынша заряд массасының төмендеуі
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
×
-
×
×
=
D
'
0
0
0
0
1
Т
T
p
p
V
G
a
a
r
                (4.6)

118
Зарядты  қыздыру  қозғалтқыш  жүктемесіне  жəне  іске  қосу  процесінің  ұзақтығына
тəуелді.
Қозғалтқыш  цилиндрін  таза  зарядпен  толтыруды  жоғарлату  үшін  іске  қосу
уақытында  оны  қыздыруды  азайтуға  тырысу  керек. Бірақ  бензинді  қозғалтқыштарда
беріліс  құбырын  арнайы  қыздырады, себебі  оларда  жану  процесінің  тиімді  жүруі  үшін
беріліс процесінде отынның қарқынды булануы жүруі қажет.
Зарядты қыздыру жылу шығындаумен байланысты. Артық қыздыру цилиндрді таза
зарядпен толтырудың нашарлауына алып келеді, сондықтан отынды буландыруға қажетті
жылу санын беру қажет.
Бензинді қозғалтқыштарда отынның булануы  үшін ауамен бірге берілетін жылуды
пайдалануды есепке алумен тəжірибе жүзінде анықталды:
∆Т = 0 -20°, дизельдерде ∆Т= 20 - 40°.
Қалдықты  газдар. Қозғалтқыш  цилиндріне  таза  зарядты  беруден  бұрын  одан
қалдықты  газдарды  шығарып  тастау  қажет. Бірақ  цилиндрді  қалдықты  газдардан
тазартудың жетілдірідген түрінде оларды толығымен тазарту мүмкін емес.
Өткен  циклдан  цилиндрде  қалатын  өңделген  газдар  бөлігі қалдықты  газдар  деп
аталады.
Қозғалтқышты  толтыруға  өңделген  газдардың  əсері
қалдықты  газдар
коэффициентімен сипатталады.
Қалдықты газдар коэффициенті - γ
қалд
 бұл М
r
 қалдықты газдар санының іске қосу
кезеңінде қозғалтқыш цилиндріне түсетін М
1
 таза заряд санына қатынасы, яғни
.
1
калд
М
М
r
=
g
Жану  өнімдерінің  молекулалық  массасы  ауаның  молекулалық  санынан  аз  ғана
ерекшеленеді, сонымен қабылдауға болады
.
1
калд
G
G
r
»
g
мұнда: G
r
 - қалдықты газдар саны, кг;
     G
1
 - таза заряд саны, кг
Қалдықты  газдар  коэффициенті  қозғалтқыш  типімен  анықталатын  цилиндрді
тазарту сапасына тəуелді.
Сығымдаудың салыстырмалы төмен дəрежесі  қолданылатын ұшқынмен тұтанушы
төрт  ырғақты  қозғалтқыштарда  дизельдерге  қарағанда  жану  камерасының  көлемі  үлкен.
Сондықтан:
- дроссельдік заслонка толық ашылуда ұшқынмен тұтанушы қозғалтқыштарда γ
қалд
= 0,06 - 0,10,
- үрмелеусіз дизелдерде γ
қалд
 = 0,03 -0,06.
Екі  ырғақты  қозғалтқыштарда  цилиндрді  тазалау  сапасы  газ  алмасу  сұлбасына
байланысты. Газ  адмасудың  айналшақты-камералық  сұлбасында  ауаны  немсес  жанғыш
қоспаны  алдын  ала  сығымдау  айналшақты-камерада  жүреді  жəне  қалдықты  газдар
коэффициенті γ
қалд
= 0,4 жəне  одан  жоғары  шамаға  жетеді. Мұндай  қозғалтқыштарда
цилиндрлер  таза  зарядпен  аз  шамада  толтырылғандықтан  жоғары  көрсеткіштер
алынбайды.
Клапанды-саңылаулы  сұлбалы  екі  ырғақты  қозғалтқыштарда  цилиндрді  тазалау
компрессордан  келетін  ауамен  жүргізіледі. Бұл  қозғалтқыштарда  газ  алмасу  органдары
цилиндрді  толық  тазалауды  қамтамасыз  етеді  жəне  оларда  қалдықты  газдар
коэффициентінің мəні төрт ырғақты дизельдерге ұқсас жəне біршама үлкен.
Барлық  қозғалтқыштар  түрлерінде γ
қалд
  шамасына  жылдамдық  режимі  əсер  етеді.
γ
қалд
  шамасының  төмен  мəні  қозғалтқыштың  ең  үлкен  массалық  толтыруына G
1
сəйкес

119
айналым  санында, айналым  санын  одан  əрі  жоғарлатуда G
1
төмендейді, ал G
r
көбейеді,
бұл γ
қалд
 жоғарлауына əкеледі.
4.3.2 Қалдықты газдар қысымы жəне температурасы
Келесі өрнектен көрінгендей
.
1
М
М
r
калд
=
g
γ
қалд
 шамасы қалдықты газдар M
r
 санын азайтумен жəне цилиндрді таза зарядпен M
1
толтыруды көбейтумен төмендейді.
Төрт  ырғақты  қозғалтқыштарда  цилиндрде  қалдықты  газдар  санын  азайту  келесі
факторларды туындатады:
- қалдықты газдар алатын көлемді азайту, яғни жану камерасының көлемі V
c
;
- қалдықты  газдар  тығыздығының  жəне  санының  төмендеуімен  байланысты
олардың қысымының Р
r
 төмендеуі;
- қалдықты  газдар  температурасының Т
r
  төмендеуі, бұл  жағдайда  олардың
тығыздығы жəне саны төмендейді;
Сығымдау  дəрежесінің  жоғарлауымен  газдардың  толық  ұлғаю  дəрежесі
жоғарлайды, нəтижесінде Т
r
  төмендейді. Жүктеменің  жəне  айналым  санының  өсуі
керісінше Т
r
 жоғарлауына алып келеді.
Енгізу  соңының  температурасы.  Газ  алмасу  процесінің  жүруіне  əсер  етуші
факторларды  жеке  қарастыруда  əр  фактор  зарядпен  толтыру  процесіне  кезек-кезек  жеке
əсер етеді деп болжалынған.
Шынында газ алмасу жəне негізінен қозғалтқыш цилиндрін таза зарядпен толтыру
жүруде  осы  процестің  сипатын  анықтайтын  барлық  құбылыстар  əр  уақытта  жүреді. екі
ырғақты қозғалтқышта таза зарядты кіргізу өңделген газдар шығуымен бір уақытта жүзеге
асады. Төрт  ырғақты  қозғалтқышта  негізінде  өңделген  газдарды  шығару  беріліс  басына
дейін  аяқталса  да, соңғысы  зарядтардың  қабырғалардан  қыздырылуымен  жəне  оның
ұлғаюшы  қалдықты  газдармен  араласуы  бір  уақытта  бірге  жүреді. Осының  нəтижесінде
беріліс  соңында  заряд  температурасы  қоршаған  орта  температурасынан  жоғары, бірақ
қалдықты газдар температурасынан төмен болады.
Төрт  ырғақты  қозғалтқышта  беріліс  процесі а (4.1, б  суретті  қара) нүктесінде
аяқталады, ал екі ырғақты қозғалтқышта — а нүктесінде (4.3 - суретті қара). Сонда беріліс
аяқталғаннан кейін қоспа температурасын таза заряд жəне қалдықты газдар үшін олардың
араласуына дейін жəне кейін құрылған жылулық тепе-теңдік негізінде анықтауға болады.
),
(
0
1
.
T
T
G
с
Q
р
з
т
D
+
×
×
=
Қалдықты газдармен қалған жылу мөлшері,
,
"
r
r
r
T
G
с
Q
р
×
=
мұнда:
"
р
с - тұрақты қысымдағы жану өнімінің меншікті жылу
         сыйымдылығы.
,
.
r
з
т
кос
Q
Q
Q
+
=
Таза зарядтың қалдықты газдармен араласуынан кейін алынған жылу мөлшері,
мұнда: с
р қос
- тұрақты қысымдағы қоспаның меншікті жылу
           сыйымдылығы;

120
        Т
а
- беріліс соңындағы қоспа температурасы.
  Жылулық тепе -теңдік шарты бойынша
,
)
(
1
a
r
кос
р
кос
T
G
G
с
Q
+
=
немесе
,
)
(
)
(
1
"
0
1
a
r
кос
р
r
r
р
р
T
G
G
c
T
G
с
T
T
G
с
+
=
+
D
+
Полагая, что
кос
р
р
p
c
с
c
»
»
"
екенін  біле  отыра  жəне  теңдіктің  оң  жағы  мен  сол
жағын G
1
бөле отырып аламыз
.
1
1
1
a
r
r
r
O
T
G
G
T
G
G
T
T
×
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
+
=
×
+
+
.
1
калд
r
G
G
g
=
болса
онда
.
1
0
калд
r
калд
a
T
T
T
T
g
g
+
+
D
+
=
(4.7)
Үрмелеусіз төрт ырғақты қозғалтқыштарда Т
а
 = 310 -350° К;
Үрлемелі төрт жəне екі ырғақты қозғалтқыштарда Т
a
= 320 -400° К.
Беріліс  процесінің  соңындағы  заряд  температурасы  γ
қалд
  жəне  ∆Т  төмендеуімен
өседі, осының салдарынан берілетін таза заряд тығыздығы азаяды.
(187) теңдеуі бойынша төрт жəне екі ырғақты қозғалтқыштардың беріліс процесінің
соңындағы  температураны  есептеуге  болады. γ
қалд
  жəне  ∆ Т  мəндерін  тəжірибелерден
алынған мəліметтер негізінде қозғалтқыш типіне сəйкес əр жағдайда таңдау керек.

жүктеу/скачать 7,18 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: