Правда о настроенном резонаторе
Учавствовал я как то раз в научно практической конференции, тема - расчет оптимальных размеров выпускного резонатора для двухтактных бензиновых двигателей внутреннего сгорания... Начну со списка принятых сокращений
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ОГ – отработавшие газы
ГС – горючая смесь
ГС – горючая смесь
НМТ – нижняя мертвая точка
ВМТ – верхняя мертвая точка
КПД – коэффициент полезного действия
СЭМД – средне эффективное машинное давление
ЭДВО – эффективный диаметр выпускного окна
Kh – пиковый коэффициент
Известно, что выпускная система двухтактного двигателя влияет на мощность двигателя, на расход горючего и на шумовые характеристики. Соответственно, для оптимального согласования этих параметров используются оптимально настроенные выпускные системы. Их суть состоит в том, чтобы обеспечить максимальную мощность двигателя при минимальном расходе топлива и низком уровне шума.
Понятие оптимально настроенной выпускной системы для производителей двухтактных двигателей и потребителей является разным. Это объясняется, прежде всего, требованиями к двигателю. Так, для выпускной системы обычного серийного двигателя руководство предприятия вынужденно искать компромисс между следующими параметрами: уровень шума, себестоимость, влияние системы на мощность двигателя. Основополагающим параметром является именно себестоимость.
Предприятие изготовитель при разработке выпускной системы делает упор на легкость в изготовлении и высокий коэффициент понижения шума, а повышению мощности уделяется не так много внимания, как хотелось бы. Поэтому подбор оптимальной выпускной системы является актуальным, при этом заметно может быть увеличена мощность двигателя, повышена его экономичность без серьезных вмешательств в конструкцию двигателя.
Целью данной работы стало создание программы для расчета оптимальных размеров выпускного резонатора двухтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Выпускная система двухтактного двигателя является одной из его важнейших составляющих.
Клапанного механизма, который не позволяет выхлопным газам беспорядочно выходить в окружающую среду. В случае отсутствия выпускной системы, мы получили бы проблему: двигаясь по инерции, выхлопные газы создают сильное разрежение не только над поршнем, но и около выпускного окна; в результате чего, горючая смесь, находясь под давлением из картера заполнит не только пространство над поршнем, но и выпускной патрубок. Такая ситуация недопустима, так как это усиливает загрязнение окружающей среды, понижает экономичность двигателя, его мощность и КПД.
Мощность двигателя зависит в большей степени от того, сколько энергии будет выделяться при горении смеси над поршнем а это, в свою очередь, зависит от количества смеси . Из этого следует, что для повышения мощности все выхлопные газы должны выйти, так как они мешают горению и препятствуют проникновению смеси из картера в камеру сгорания, а смесь воздуха и бензина должна полностью остаться над поршнем, т.е. ее количество должно быть максимально возможным . Другими словами, коэффициент наполнения цилиндра должен быть настолько большим, насколько это возможно.
Для решения этой проблемы используется выпускной резонатор (рис.2, рис.3). Это устройство, в котором происходят сложные пульсирующие возвратно-поступательные движения волн газов, имеющих определенную частоту.
Для оптимального резонатора необходимо, чтобы к моменту закрытия выпускного окна обратная волна обеспечила возврат части рабочей смеси, вылетевшей вслед за выхлопными газами, в цилиндр. Иначе говоря, требуется достижение резонанса или согласования частоты собственных колебаний волны газов с частотой импульса этой волны на выпуске, т. е. с числом оборотов двигателя. Но так как частота собственных колебаний волны зависит еще и от параметров резонатора (сечения, длины), а также от температуры газа в нем, необходим их тщательный подбор.
Общий вид экспоненциального резонатора представлен на рис.2.
Основное свойство экспоненциальных переходов - это минимальное отражение назад. То есть, звуковая волна
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ОГ – отработавшие газы
ГС – горючая смесь
ГС – горючая смесь
НМТ – нижняя мертвая точка
ВМТ – верхняя мертвая точка
КПД – коэффициент полезного действия
СЭМД – средне эффективное машинное давление
ЭДВО – эффективный диаметр выпускного окна
Kh – пиковый коэффициент
Известно, что выпускная система двухтактного двигателя влияет на мощность двигателя, на расход горючего и на шумовые характеристики. Соответственно, для оптимального согласования этих параметров используются оптимально настроенные выпускные системы. Их суть состоит в том, чтобы обеспечить максимальную мощность двигателя при минимальном расходе топлива и низком уровне шума.
Понятие оптимально настроенной выпускной системы для производителей двухтактных двигателей и потребителей является разным. Это объясняется, прежде всего, требованиями к двигателю. Так, для выпускной системы обычного серийного двигателя руководство предприятия вынужденно искать компромисс между следующими параметрами: уровень шума, себестоимость, влияние системы на мощность двигателя. Основополагающим параметром является именно себестоимость.
Предприятие изготовитель при разработке выпускной системы делает упор на легкость в изготовлении и высокий коэффициент понижения шума, а повышению мощности уделяется не так много внимания, как хотелось бы. Поэтому подбор оптимальной выпускной системы является актуальным, при этом заметно может быть увеличена мощность двигателя, повышена его экономичность без серьезных вмешательств в конструкцию двигателя.
Целью данной работы стало создание программы для расчета оптимальных размеров выпускного резонатора двухтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Выпускная система двухтактного двигателя является одной из его важнейших составляющих.
Клапанного механизма, который не позволяет выхлопным газам беспорядочно выходить в окружающую среду. В случае отсутствия выпускной системы, мы получили бы проблему: двигаясь по инерции, выхлопные газы создают сильное разрежение не только над поршнем, но и около выпускного окна; в результате чего, горючая смесь, находясь под давлением из картера заполнит не только пространство над поршнем, но и выпускной патрубок. Такая ситуация недопустима, так как это усиливает загрязнение окружающей среды, понижает экономичность двигателя, его мощность и КПД.
Мощность двигателя зависит в большей степени от того, сколько энергии будет выделяться при горении смеси над поршнем а это, в свою очередь, зависит от количества смеси . Из этого следует, что для повышения мощности все выхлопные газы должны выйти, так как они мешают горению и препятствуют проникновению смеси из картера в камеру сгорания, а смесь воздуха и бензина должна полностью остаться над поршнем, т.е. ее количество должно быть максимально возможным . Другими словами, коэффициент наполнения цилиндра должен быть настолько большим, насколько это возможно.
Для решения этой проблемы используется выпускной резонатор (рис.2, рис.3). Это устройство, в котором происходят сложные пульсирующие возвратно-поступательные движения волн газов, имеющих определенную частоту.
Для оптимального резонатора необходимо, чтобы к моменту закрытия выпускного окна обратная волна обеспечила возврат части рабочей смеси, вылетевшей вслед за выхлопными газами, в цилиндр. Иначе говоря, требуется достижение резонанса или согласования частоты собственных колебаний волны газов с частотой импульса этой волны на выпуске, т. е. с числом оборотов двигателя. Но так как частота собственных колебаний волны зависит еще и от параметров резонатора (сечения, длины), а также от температуры газа в нем, необходим их тщательный подбор.
Общий вид экспоненциального резонатора представлен на рис.2.
Основное свойство экспоненциальных переходов - это минимальное отражение назад. То есть, звуковая волна
Выпускная система двухтактного двигателя (рис. 3) состоит из цилиндра 1(выпускного окна), выпускной трубы 2, прямого конуса 3, цилиндрической части резонатора 4, обратного конуса 5 и глушащей части 6, имеющей ряд перегородок, отверстий и трубок. Часть выпускной системы от выпускного окна до малого отверстия обратного конуса можно назвать мощностной частью, настройка которой оказывает наибольшее влияние на мощность двигателя. Необходимо, однако, заметить, что глушащая часть также может оказывать заметное влияние на мощность.
Истечение газов из цилиндра сопровождается возникновением волн давления и повышением скорости газов, как в самом цилиндре, так и в системе выпуска. При истечении в цилиндре образуется разрежение, а в выпускной системе – волна избыточного давления (сжатия).
Рис.2 Общий вид экспоненциального резонатора
I-мощностная часть; II- глушащая часть; 1-цилиндр; 2-выпускная труба; 3-прямой конус; 4-цилиндрическая часть; 5-обратный конус; 6-глушитель.
Эффекты влияния ускоренных масс и колебания давления в выпускной системе представляют собой два различных явления, однако, они тесно связаны между собой.
Первый эффект основан на том, что газовый поток, приобретя в момент открытия выпускного окна некоторое ускорение, обеспечивает за счет сил инерции добавочное движение газа даже тогда, когда перепад давлений, вызывающий это ускорение, меняет свой знак. За счет этого в цилиндре перед выпускным окном и в начале выпускного патрубка может появиться разрежение.
Второй эффект – колебание давлений оказывает влияние на дальнейшие явления, происходящие в цилиндре и системе выпуска. При настройке выпускной системы, колебания давлений имеют очень важное значение.
Если к выпускному патрубку присоединена прямая труба, оканчивающаяся отверстием того же или большего диаметра, то волна давления, дойдя до конца трубы, отражается от него в виде волны разрежения, двигающейся со скоростью звука в обратном направлении, т.е. к цилиндру. В том случае, если выпускная труба оканчивается стенкой с отверстием меньшего диаметра, волна давления отражается от этой стенки в виде волны избыточного давления, перемещающейся к цилиндру.
В результате действия отраженной волны разрежения, увеличивается разрежение в цилиндре, что улучшает очистку его от отработавших газов и поступление свежей смеси из кривошипной камеры. Однако при этом часть заряда свежей ГС выходит через выпускное окно в трубу.
а) идеально настроенная выпускная система
б) неудачно настроенная выпускная система
Рис.4. Диаграмма давления у выпускного окна
Отраженная волна давления выталкивает эту часть заряда обратно в цилиндр, если выпускное окно еще остается открытым. На рис. 4 а), показана диаграмма давления у выпускного окна в зависимости от угла поворота кривошипа. Точка 1 соответствует началу открытия выпускного окна. Давление вблизи выпускного окна сначала начинает резко возрастать, затем, достигнув максимума, падает и у н.м.т. имеет отрицательную величину; далее постепенно давление снова начинает расти и после точки 3, соответствующей закрытию продувочных окон, опять становится положительным. В точке 4 выпускное окно закрывается, а даление пред окном начинает падать. Так выглядит диаграмма давления у окна в случае идеальной настройки выпускной системы.
Подскажите что это дает??
На рис. 4, б), показана диаграмма давлений у выпускного окна при неудачной настройке выпускной системы. На протяжении процесса продувки имеется избыточное давление, препятствующее выходу отработавших газов, а между моментами закрытия продувочных окон (точка 3) и закрытия выпускного окна (точка 4) имеется разрежение, способствующее истечению части заряда свежей смеси в выпускную систему, т.е. увеличению коэффициента прямого выброса.
Время прихода отраженных волн разрежения и волн избыточного давления зависит от скорости звука и длины частей выпускной системы и не зависит от числа оборотов двигателя. Время открытия выпускного окна для дозарядки цилиндра данного двигателя зависит от числа оборотов. Таким образом настройка выпускной системы позволяет увеличить мощность двигателя только в некотором диапазоне чисел оборотов.
Назначение прямого конуса 3 (см. рис. 1) состоит в том, чтобы создать отраженные волны разрежения, а обратного конуса 5 – волны избыточного давления. Подбирая длину самих конусов и их положение относительно выпускного окна путем изменения длины трубы 2 и цилиндрической части 4, производят настройку системы. Увеличение длины всех элементов снижает число оборотов максимальной мощности; уменьшение длины выпускной системы приводит к их увеличению.
P.S. Сорри что подредактировал))
у меня стоит и очень многое дает))