Arten der Spülung des brennbaren Gemisches eines Verbrennungsmotors, Grundlagen der Konstruktion und des Betriebs von Bootsmotoren von Wasserfahrzeugen, wie ein Sportboot gebaut wird, Bootsreparatur, Reparatur eines Wasserfahrzeugs, wie man ein Wasserfahrzeug in einer Garage herstellt, Wassersport. Design
Der einfachste Zweitaktmotor 
Der Zweitaktmotor ist technisch gesehen der einfachste: Bei ihm übernimmt der Kolben die Arbeit des Verteilerkörpers. Auf der Oberfläche des Motorzylinders sind mehrere Löcher angebracht. Sie werden Fenster genannt und sind für den Push-Pull-Zyklus unerlässlich. Der Zweck der Einlass- und Auslassöffnungen liegt auf der Hand: Durch die Einlassöffnung kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch zur anschließenden Verbrennung in den Motor gelangen, und durch die Auslassöffnung werden die bei der Verbrennung entstehenden Gase aus dem Motor entfernt. Der Spülkanal dient dazu, den Fluss von der Kurbelkammer, in die es zuvor gelangt ist, in die Brennkammer sicherzustellen, wo die Verbrennung stattfindet. Es stellt sich die Frage, warum das Gemisch in den Kurbelgehäuseraum unter dem Kolben gelangt und nicht direkt in den Brennraum oberhalb des Kolbens. Um dies zu verstehen, muss beachtet werden, dass bei einem Zweitaktmotor die Kurbelkammer eine wichtige Nebenrolle spielt, da sie eine Art Pumpe für das Gemisch ist.
Es bildet eine abgedichtete Kammer, die oben durch einen Kolben verschlossen ist, was bedeutet, dass sich das Volumen dieser Kammer und damit der Druck darin ändert, wenn sich der Kolben im Zylinder hin und her bewegt (wenn sich der Kolben nach oben bewegt, ändert sich der Druck). Das Volumen nimmt zu und der Druck sinkt unter den Atmosphärendruck, es entsteht ein Vakuum. Wenn sich der Kolben dagegen nach unten bewegt, nimmt das Volumen ab und der Druck wird höher als der Atmosphärendruck.
Die Einlassöffnung an der Zylinderwand ist die meiste Zeit durch den Kolbenmantel verschlossen; sie öffnet sich, wenn sich der Kolben dem oberen Ende seines Hubs nähert. Der erzeugte Unterdruck saugt eine neue Ladung Gemisch in die Kurbelkammer. Wenn sich der Kolben dann nach unten bewegt und Druck in der Kurbelkammer erzeugt, wird dieses Gemisch durch den Spülkanal in die Brennkammer gedrückt.
Bei dieser Konstruktion, bei der der Kolben aus offensichtlichen Gründen die Rolle eines Verteilerkörpers übernimmt, handelt es sich um den einfachsten Typ eines Zweitaktmotors. Die Anzahl der beweglichen Teile ist nicht von Bedeutung. Dies ist in vielerlei Hinsicht ein erheblicher Vorteil, lässt jedoch hinsichtlich der Effizienz zu wünschen übrig. Früher diente der Kolben in fast allen Zweitaktmotoren als Verteilerelement, in modernen Konstruktionen wird diese Funktion jedoch komplexeren und effizienteren Geräten zugewiesen
Verbesserte Zweitaktmotorkonstruktionen
Auswirkung auf den Gasfluss Einer der Gründe für die oben beschriebene Ineffizienz des Zweitaktmotors ist die unvollständige Reinigung der Abgase. Da sie im Zylinder verbleiben, verhindern sie das Eindringen des gesamten Frischgemischvolumens und reduzieren dadurch die Leistung. Damit verbunden ist auch ein Problem: Frisches Gemisch aus dem Spülöffnungsfenster fließt direkt in die Auslassöffnung, und wie bereits erwähnt, leitet das Spülöffnungsfenster das Gemisch nach oben, um dies zu minimieren.
Kolben mit Deflektor
Die Reinigungseffizienz und die Kraftstoffeffizienz können durch die Schaffung von mehr verbessert werdenEffizienter Gasfluss im Zylinder. Frühe Verbesserungen bei Zweitaktmotoren wurden durch eine spezielle Formung des Kolbenbodens erreicht, um das Gemisch vom Einlasskanal zum Zylinderkopf abzulenken – eine Konstruktion, die Deflektorkolben genannt wird.“ Der Einsatz von Deflektorkolben bei Zweitaktmotoren war jedoch aufgrund von Kolbenausdehnungsproblemen nur von kurzer Dauer. Die im Brennraum eines Zweitaktmotors erzeugte Wärme ist normalerweise höher als die eines Viertaktmotors, da die Verbrennung doppelt so schnell erfolgt und der Kopf, die Oberseite des Zylinders und der Kolben die heißesten Teile des Motors sind. Dies führt zu Problemen im Zusammenhang mit der thermischen Ausdehnung des Kolbens. Tatsächlich wird der Kolben bei der Herstellung so geformt, dass er leicht unrund ist und sich an der Oberseite verjüngt (ein ovales Zylinderprofil), sodass er rund und zylindrisch wird, wenn er sich bei Temperaturänderungen ausdehnt. Das Hinzufügen eines asymmetrischen Metallvorsprungs in Form eines Deflektors an der Unterseite des Kolbens verändert die Eigenschaften seiner Ausdehnung (wenn sich der Kolben übermäßig in die falsche Richtung ausdehnt, kann er im Zylinder klemmen) und führt auch zu seiner Gewichtung mit a Massenverschiebung von der Symmetrieachse. Dieser Nachteil wurde deutlich deutlicher, als die Motoren für den Betrieb bei höheren Drehzahlen verbessert wurden.
Arten der Spülung von Zweitaktmotoren
Schleifenblasen
Denn der Deflektorkolben hat zu viele Nachteile und einen flachen oder leicht abgerundeten Boden Da der Kolben von der Bewegung des einströmenden Gemischs oder der strömenden Abgase kaum beeinflusst wird, war eine andere Option erforderlich. Es wurde in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts von Dr. E. Schnurle entwickelt, der es erfand und patentierte (obwohl er es zugegebenermaßen ursprünglich für Zweitaktmotoren konzipierte). Dieselmotor). Die Spülfenster befinden sich einander gegenüberliegend an der Zylinderwand und sind schräg nach oben und hinten gerichtet. Dadurch trifft das einströmende Gemisch auf die Rückwand des Zylinders und wird nach oben abgelenkt, fällt dann, oben eine Schleife bildend, auf die Abgase und fördert deren Verdrängung durch die Auslassöffnung. Folglich kann durch die Wahl der Position der Spülfenster eine gute Zylinderspülung erreicht werden. Es ist notwendig, die Form und Größe der Kanäle sorgfältig abzuwägen. Wenn die Bohrung zu weit gemacht wird, kann der daran vorbeigehende Kolbenring in das Fenster fallen und sich verklemmen, was zu einem Ausfall führen kann. Daher sind Größe und Form der Fenster so ausgelegt, dass ein stoßfreies Durchfahren der Schiene an den Fenstern gewährleistet ist, und einige breite Fenster sind in der Mitte durch eine Brücke verbunden, die als Träger für die Ringe dient . Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehr und kleinere Fenster zu verwenden.
Derzeit gibt es viele Optionen für die Position, Anzahl und Größe der Fenster, die maßgeblich zur Leistungssteigerung von Zweitaktmotoren beigetragen haben. Einige Motoren sind mit Spülfenstern ausgestattet, die ausschließlich der Verbesserung der Spülung dienen und kurz vor dem Öffnen der Hauptspülfenster geöffnet werden, die den Großteil des Frischgemisches liefern. Aber das ist alles für den Moment. Was kann getan werden, um den Gasaustausch zu verbessern, ohne teure Teile in der Produktion zu verwenden? Um die Leistung weiter zu verbessern, muss die Füllphase genauer gesteuert werden.
Suzuki Lets TW-Membran 
Membranventile
In jedem Zweitaktmotordesign ist eine verbesserte Effizienz und Kraftstoffeffizienz bedeutet, dass der Motor effizienter laufen muss, dies erfordert die Verbrennung der maximalen Kraftstoffmenge (daher erhalten). maximale Leistung) bei jedem Krafthub des Motors. Es bleibt das Problem der aufwändigen Entfernung des gesamten Abgasvolumens und der Befüllung des Zylinders mit dem maximalen Volumen an frischem Gemisch. Solange die Gasaustauschprozesse innerhalb eines Motors mit einem Kolben als Verteilungsorgan nicht verbessert werden, kann eine vollständige Reinigung der im Zylinder verbleibenden Abgase nicht gewährleistet werden und das Volumen des einströmenden Frischgemischs kann nicht erhöht werden, um die Verdrängung der Abgase zu erleichtern . Eine Lösung könnte darin bestehen, die Kurbelkammer durch Vergrößerung ihres Volumens mit mehr Gemisch zu füllen, aber in der Praxis führt dies zu einer weniger effizienten Spülung. Um die Effizienz der Spülung zu steigern, muss das Volumen der Kurbelkammer reduziert und damit der für die Befüllung mit der Mischung verfügbare Raum begrenzt werden. Es wurde also bereits ein Kompromiss gefunden und es sollte nach anderen Möglichkeiten zur Leistungsverbesserung gesucht werden. Bei einem Zweitaktmotor, bei dem der Kolben als Zeitgeber fungiert, geht zwangsläufig ein Teil des der Kurbelkammer zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches verloren, wenn sich der Kolben während des Verbrennungsprozesses nach unten zu bewegen beginnt. Dieses Gemisch wird in den Ansaugkanal zurückgedrängt und geht somit verloren. Es ist eine effizientere Möglichkeit zur Steuerung der einströmenden Mischung erforderlich. Gemischverluste können durch den Einsatz eines Membranventils, eines Scheibenventils oder einer Kombination aus beidem verhindert werden.
Das Membranventil besteht aus einem metallischen Ventilkörper und einem auf seiner Oberfläche montierten SitzDichtung aus synthetischem Gummi. Zwei oder mehr Zungenventile sind am Ventilkörper angebracht und unter normalen atmosphärischen Bedingungen sind diese Zungen geschlossen. Um die Bewegung des Blütenblatts zu begrenzen, sind außerdem Drosselplatten installiert, eine für jedes Ventilblatt, um dessen Bruch zu verhindern. Dünne Ventilblätter bestehen in der Regel aus flexiblem (Feder-)Stahl, auch exotische Materialien auf Basis von Phenolharz oder Glasfaser erfreuen sich zunehmender Beliebtheit.
Das Ventil wird durch Biegen der Blütenblätter bis zu den Drosselplatten geöffnet, die so konstruiert sind, dass sie sich öffnen, sobald eine positive Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und der Kurbelkammer auftritt; Dies geschieht, wenn der sich nach oben bewegende Kolben im Kurbelgehäuse ein Vakuum erzeugt. Wenn das Gemisch in die Kurbelkammer geleitet wird und der Kolben beginnt, sich nach unten zu bewegen, steigt der Druck im Kurbelgehäuse auf Atmosphärendruck und die Nocken werden gedrückt, wodurch das Ventil geschlossen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die maximale Gemischmenge zugeführt wird und ein Rückfluss verhindert wird. Die zusätzliche Masse der Mischung füllt den Zylinder vollständiger und die Spülung erfolgt effizienter. Membranventile wurden zunächst für den Einsatz in bestehenden Kolbenmotoren angepasst, was zu erheblichen Verbesserungen der Motoreffizienz führte. In einigen Fällen entschieden sich die Hersteller für eine Kombination aus zwei Konstruktionen: Zum einen hatte der Motor einen Kolben als Gasverteilungselement. ergänzt durch ein Membranventil, um den Füllvorgang über zusätzliche Kanäle in der Kurbelkammer fortzusetzen, nachdem der Kolben den Hauptkanal geschlossen hat, sofern der Druck im Kurbelgehäuse dies zulässt. Bei einem anderen Entwurf wurden Fenster auf der Oberfläche des Kolbenmantels angebracht, um die Kontrolle, die der Kolben über die Öffnungen hat, endgültig zu beseitigen; In diesem Fall öffnen und schließen sie ausschließlich unter dem Einfluss des Membranventils. Die Entwicklung dieser Idee bedeutete, dass das Ventil und die Einlassöffnung vom Zylinder in die Kurbelkammer verlegt werden konnten. Besorgniserregende Warnungen, dass die Ventilblätter reißen und im Motor eingeschlossen werden könnten, erwiesen sich als weitgehend unbegründet. Das Verschieben des Einlassanschlusses bietet eine Reihe von Vorteilen, der wichtigste davon ist: dass der Gasstrom in den Kurbelgehäusehohlraum freier wird und somit mehr Gemisch in die Kurbelkammer gelangen kann. Dies wird in gewissem Maße durch den Impuls (Geschwindigkeit und Gewicht) der einströmenden Mischung unterstützt. Durch Verschieben der Einlassöffnung aus dem Zylinder kann die Effizienz weiter verbessert werden, indem die Spülöffnung(en) in die optimale Spülposition gebracht werden. Natürlich, z letzten Jahren Die grundlegende Anordnung von Membranventilen wurde sorgfältig untersucht und es entstanden komplexe Konstruktionen. mit zweistufigen Blütenblättern und mehrblättrigen Ventilkörpern. Die jüngsten Entwicklungen bei Membranventilen betreffen die für die Membranen verwendeten Materialien sowie die Position und Größe der Membranen.
Scheibenventile (Schieberventil)
Ein Scheibenventil besteht aus einer dünnen Stahlscheibe, die mit einer Passfeder an der Kurbelwelle befestigt ist.
Oder so verzahnt, dass sie sich gemeinsam drehen. Es befindet sich wie folgt außerhalb des Ansaugkanals zwischen Vergaser und Kurbelgehäusedeckel. Damit der Kanal im Normalzustand durch die Scheibe blockiert ist, wird ein Sektor aus der Scheibe herausgeschnitten, damit die Befüllung im gewünschten Bereich des Motorzyklus erfolgt. Wenn sich die Kurbelwelle und das Scheibenventil drehen, öffnet sich die Einlassöffnung, wenn der Schnittabschnitt die Öffnung passiert, sodass das Gemisch direkt in die Kurbelkammer gelangen kann. Der Durchgang wird dann durch eine Scheibe blockiert, die verhindert, dass das Gemisch in den Vergaser zurückgeblasen wird, wenn der Kolben beginnt, sich nach unten zu bewegen.
Zu den offensichtlichen Vorteilen der Verwendung eines Scheibenventils gehören noch mehr präzise Steuerung der Anfang und das Ende des Prozesses, ein Abschnitt oder Sektor der Scheibe passiert den Kanal) und die Dauer des Füllvorgangs (d. h. die Größe des geschnittenen Abschnitts der Scheibe, proportional zur Zeit des Öffnens der Scheibe). Kanal). Darüber hinaus ermöglicht das Scheibenventil die Verwendung eines Einlasskanals mit großem Durchmesser und gewährleistet den ungehinderten Durchgang des in die Kurbelkammer gelangenden Gemischs. Im Gegensatz zu einem Membranventil mit relativ großem Ventilkörper verursacht ein Scheibenventil keine Verstopfungen im Ansaugkanal und verbessert somit den Gasaustausch im Motor. Ein weiterer Vorteil des Scheibenventils bei Sportmotorrädern ist die Zeit, die zum Wechseln benötigt wird, um die Motorleistung an verschiedene Strecken anzupassen. Die Hauptnachteile des Scheibenventils sind die technischen Schwierigkeiten, die geringe Fertigungstoleranzen erfordern, und mangelnde Anpassungsfähigkeit, d. h. die Unfähigkeit des Ventils, auf sich ändernde Motoranforderungen wie ein Membranventil zu reagieren. Darüber hinaus sind alle Scheibenventile anfällig für Schmutz, der mit der Luft in den Motor gelangt (feine Partikel und Staub setzen sich in den Dichtungsnuten ab und zerkratzen die Scheibe). Trotz dieses. In der Praxis funktionieren Scheibenventile sehr gut und sorgen in der Regel bei niedrigen Motordrehzahlen für eine deutliche Leistungssteigerung im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor mit Kolben als Steuerelement.
Kombinierter Einsatz von Membran- und Scheibenventilen
Die Unfähigkeit des Scheibenventils, auf sich ändernde Motoranforderungen zu reagieren, hat einige Hersteller dazu veranlasst, die Verwendung einer Kombination aus Scheiben- und Membranventilen in Betracht zu ziehen, um eine hohe Motorflexibilität zu erreichen. Daher schließt der Kurbelgehäusedruck, wenn die Bedingungen dies erfordern, das Membranventil und damit die Einlassöffnung auf der Seite der Kurbelkammer, auch wenn der ausgeschnittene Abschnitt der Scheibe möglicherweise immer noch die Einlassöffnung auf der Vergaserseite öffnet.
Verwendung einer Kurbelwellenwange als Tellerventil
Eine interessante Variante des Scheibenventils wurde mehrere Jahre lang bei einigen Rollermotoren verwendet Vespa. Anstatt eine separate Ventilvorrichtung zur Erfüllung ihrer Aufgabe zu verwenden, verwendeten die Hersteller einen Standard Kurbelwelle. Die Ebene der rechten Wange des Schwungrads ist mit sehr hoher Präzision bearbeitet, sodass bei Drehung der Kurbelwelle der Spalt zwischen ihr und dem Kurbelgehäuse mehrere Tausendstel Zoll beträgt. Die Ansaugöffnung befindet sich direkt über dem Schwungrad (bei diesen Motoren liegt der Zylinder horizontal) und wird daher durch die Kante des Schwungrads abgedeckt. Durch die Bearbeitung einer Aussparung in einem Teil des Schwungrads kann die Öffnung an einer bestimmten Stelle geöffnet werden Der Motorzyklus funktioniert ähnlich wie bei einer herkömmlichen Absperrklappe. Obwohl der resultierende Einlasskanal weniger gerade ist, als er sein könnte, funktioniert dieses System in der Praxis sehr gut. Dadurch liefert der Motor über einen weiten Drehzahlbereich nutzbare Leistung und bleibt dabei technisch einfach.
Position des Abgasfensters
In vielerlei Hinsicht sind die Einlass- und Auslasssysteme eines Zweitaktmotors sehr eng miteinander verbunden. In den vorherigen Absätzen haben wir Methoden zur Zufuhr des Gemisches und zur Entfernung der Abgase aus dem Zylinder besprochen. Im Laufe der Jahre haben Konstrukteure und Tester herausgefunden, dass der Auslasszeitpunkt einen ebenso großen Einfluss auf die Motorleistung haben kann wie der Einlasszeitpunkt. Die Auslassphasen werden durch die Höhe der Auslassöffnung in der Zylinderwand bestimmt, das heißt, wann sie durch den Kolben geschlossen und geöffnet wird, während er sich im Zylinder auf und ab bewegt. Natürlich gibt es wie in allen anderen Fällen keine einheitliche Position, die alle Motormodi abdeckt. Es kommt erstens darauf an, wofür der Motor eingesetzt werden soll und zweitens darauf, wie dieser Motor genutzt wird. Beispielsweise ist für denselben Motor die optimale Höhe der Auslassöffnung bei niedrigen Temperaturen und bei niedrigen Temperaturen unterschiedlich. hohe Frequenzen Drehung des Motors, und bei näherer Betrachtung können wir sagen, dass das Gleiche auch für die Abmessungen des Kanals und direkt für die Abmessungen des Auspuffrohrs gilt. Infolgedessen wurden in der Produktion verschiedene Systeme entwickelt, bei denen sich die Eigenschaften der Abgassysteme während des Motorbetriebs ändern, um sich an wechselnde Drehzahlen anzupassen. Solche Systeme erschienen in (YPVS), (ATAS). (KIPS), (SAPC), Cagiva (CTS) und Aprilia
(RAVE). Die folgenden Systeme werden beschrieben: , und .
Das Herzstück dieses Systems ist das Leistungsventil selbst, bei dem es sich im Wesentlichen um ein Drehventil handelt, das so in der Zylinderlaufbuchse montiert ist, dass seine Unterkante mit der Oberkante der Auslassöffnung übereinstimmt. Bei niedrigen Motordrehzahlen befindet sich das Ventil in der geschlossenen Position, wodurch die effektive Fensterhöhe begrenzt wird: Dies verbessert die Leistung im unteren und mittleren Drehzahlbereich. Wenn die Motordrehzahl einen eingestellten Wert erreicht, öffnet sich das Ventil und erhöht so die effektive Fensterhöhe, was zu einer Verbesserung führt Hochgeschwindigkeitsleistung. Die Position des Leistungsventils wird von einem Servomotor über ein Kabel und eine Riemenscheibe gesteuert. YPVSi-Steuergerät – empfängt Daten zum Ventilöffnungswinkel vom Potentiometer am Stellmotor und Daten zur Motordrehzahl vom Zündsteuergerät; Diese Daten werden verwendet, um das richtige Signal für den Servomotor-Antriebsmechanismus zu erzeugen (siehe Abb. 1.86). Hinweis: Die Offroad-Motorräder des Unternehmens verwenden aufgrund der geringen Leistung der Batterie eine etwas andere Version des Systems: Das Leistungsventil wird von einem auf der Kurbelwelle montierten Fliehkraftmechanismus angetrieben.
Komplettes Leistungsventilsystem von Kawasaki – KIPS
Das System verfügt über einen mechanischen Antrieb von einem an der Kurbelwelle montierten Zentrifugalregler (Kugel). Eine vertikale Stange verbindet den Antriebsmechanismus mit der Steuerstange des in der Zylinderlaufbuchse installierten Leistungsventils. Zwei dieser Leistungsventile befinden sich in Hilfskanälen auf beiden Seiten der Haupteinlassöffnung und sind über ein Zahnrad und eine Zahnstange mit der Antriebsstange verbunden. Während sich die Antriebsstange von einer Seite zur anderen bewegt, drehen sich die Ventile und öffnen und schließen Hilfskanäle im Zylinder und in der Resonatorkammer auf der linken Seite des Motors. Das System ist so konzipiert, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten die Hilfskanäle durch Ventile verschlossen werden, um eine kurzfristige Öffnung des Kanals zu gewährleisten. Das linke Ventil öffnet die Resonatorkammer für die austretenden Abgase und vergrößert so das Volumen der Expansionskammer. Bei hoher Drehzahl drehen sich die Ventile, um beide Nebenkanäle zu öffnen und die Öffnungsdauer des Kanals zu verlängern, wodurch mehr Spitzenleistung bereitgestellt wird. Die Resonatorkammer wird durch ein Ventil auf der linken Seite verschlossen, wodurch sich das Gesamtvolumen der Abgasanlage verringert. Das KIPS-System sorgt für eine verbesserte Leistung bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten, indem es die Kanalhöhe verringert und das Volumen des Abgassystems vergrößert, und bei hohen Geschwindigkeiten, indem es die Höhe des Auslasskanals erhöht und das Volumen des Abgassystems verkleinert. Das System wurde durch die Einführung eines Zwischengetriebes zwischen der Antriebsstange und einem der Ventile weiter verbessert, das die Drehung der Ventile in entgegengesetzte Richtungen gewährleistet, sowie durch die Hinzufügung eines flachen Leistungsventils an der Vorderkante des Auslasskanals. Bei Modellen mit größerem Hubraum wurde die Leistung beim Starten und bei niedrigen Geschwindigkeiten durch das Hinzufügen eines Düsenprofils oben an den Ventilen verbessert.
Drehmomentverstärkungskammer mit automatische Steuerung Honda - ATAS
Das bei den Modellen des Unternehmens verwendete System wird von einem automatischen Fliehkraftregler angetrieben, der auf der Kurbelwelle montiert ist. Ein aus einer Zahnstange und einer Rolle bestehender Mechanismus überträgt die Kraft vom Regler auf das in der Zylinderlaufbuchse installierte ATAC-Ventil. Die HERP-Kammer (High Energy Resonance Tube) wird bei niedrigen Motordrehzahlen durch das ATAC-Ventil geöffnet und bei hohen Drehzahlen geschlossen.
Kraftstoffeinspritzsystem
Offensichtlich besteht die naheliegendste Methode zur Lösung aller Probleme, die mit der Befüllung des Brennraums eines Zweitaktmotors mit Kraftstoff und Luft verbunden sind, ganz zu schweigen von den Problemen des hohen Kraftstoffverbrauchs und der schädlichen Emissionen, in der Verwendung eines Kraftstoffeinspritzsystems. Wenn der Kraftstoff jedoch nicht direkt dem Brennraum zugeführt wird, bleiben inhärente Probleme mit der Ladephase und dem Wirkungsgrad des Motors bestehen. Das Problem bei der Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum besteht darin, dass... dass Kraftstoff erst zugeführt werden kann, nachdem die Einlassöffnungen geschlossen sind, sodass dem Kraftstoff nur wenig Zeit bleibt, um zu zerstäuben und sich vollständig mit der im Zylinder vorhandenen Luft zu vermischen (die wie bei herkömmlichen Zweitaktmotoren aus der Kurbelkammer kommt). . Dies stellt ein weiteres Problem dar, da der Druck im Brennraum nach dem Schließen der Auslassöffnung hoch ist und sich schnell aufbaut. Daher muss der Kraftstoff mit einem noch höheren Druck zugeführt werden, da er sonst einfach nicht aus der Einspritzdüse fließt. Dies erfordert eine ziemlich große Kraftstoffpumpe, was Probleme im Zusammenhang mit erhöhtem Gewicht, Abmessungen und Kosten mit sich bringt. (CTS) und Diese Probleme wurden mithilfe eines Systems namens DITECH gelöst, das auf einem Entwurf einer australischen Firma basierte. Peugeot und Kymmco entwickelten ein ähnliches System. Der Injektor liefert zu Beginn des Motorzyklus einen Kraftstoffstrom in eine separate geschlossene Hilfskammer, die Druckluft enthält (entweder von einem separaten Kompressor oder über einen Rückschlagventilkanal vom Zylinder geliefert). Nachdem die Auslassöffnung geschlossen ist, wird die Hilfskammer geschlossen Die Kammer kommuniziert über ein Ventil oder eine Düse mit der Brennkammer, und das Gemisch wird direkt der Zündkerze zugeführt. Aprilia gibt an, die Emissionen um 80 % reduziert zu haben, was darüber hinaus durch eine Reduzierung des Ölverbrauchs um 60 % und des Kraftstoffverbrauchs um 50 % erreicht wird. Die Geschwindigkeit des Rollers mit diesem System ist 15 % höher als die des gleichen Rollers mit einem Standardvergaser.
Der Hauptvorteil der Anwendung Direkteinspritzung darin. dass im Vergleich zu einem herkömmlichen Zweitaktmotor keine Vormischung von Kraftstoff und Öl zur Schmierung des Motors erforderlich ist. Die Schmierung wird verbessert, da das Öl nicht durch den Kraftstoff aus den Lagern gespült wird und daher weniger Öl benötigt wird, was zu einer geringeren Toxizität führt. Außerdem wird die Kraftstoffverbrennung verbessert und Kohlenstoffablagerungen an Kolben, Kolbenringen und Abgassystem werden reduziert. Durch die Kurbelkammer wird weiterhin Luft zugeführt (ihr Durchfluss wird bestimmt). Drosselklappe, angeschlossen an die Drosselklappe des Motorrads) Dies bedeutet, dass das Öl immer noch im Zylinder brennt und die Schmierung und Schmierung nicht so effektiv ist, wie wir es gerne hätten. Die Ergebnisse unabhängiger Tests sprechen jedoch für sich. Jetzt muss nur noch für eine Luftzufuhr unter Umgehung der Kurbelkammer gesorgt werden.
Lesen Sie den Artikel: 880
Die Zeitintervalle vom Beginn des Öffnens der Motorventile bis zu deren vollständigem Schließen relativ zu den Totpunkten der Kolbenbewegung werden als Ventilsteuerzeiten bezeichnet. Ihr Einfluss auf den Motorbetrieb ist sehr groß. Somit hängt die Effizienz der Befüllung und Reinigung der Zylinder während des Motorbetriebs von der Dauer der Phasen ab. Dies bestimmt direkt den Kraftstoffverbrauch, die Leistung und das Drehmoment.
Das Wesen und die Rolle der Ventilsteuerung
Derzeit gibt es Motoren, bei denen die Phasen nicht gewaltsam geändert werden können, und Motoren, die mit Mechanismen ausgestattet sind (z. B. CVVT). Für den ersten Motortyp werden die Phasen experimentell während der Konstruktion und Berechnung des Triebwerks ausgewählt.
Ungeregelte und variable Ventilsteuerung
Optisch werden sie alle in speziellen Ventilsteuerdiagrammen dargestellt. Oberer und unterer Totpunkt (OT bzw. BDC) sind die Extrempositionen des sich im Zylinder bewegenden Kolbens, die dem größten und kleinsten Abstand zwischen einem beliebigen Punkt des Kolbens und der Drehachse der Motorkurbelwelle entsprechen. Die Startpunkte für das Öffnen und Schließen des Ventils (Phasenlänge) werden in Grad angegeben und relativ zur Drehung der Kurbelwelle betrachtet.
Die Phasensteuerung erfolgt über einen Zahnriemen, der aus folgenden Elementen besteht:
- Nockenwelle (eins oder zwei);
- Ketten- oder Riemenantrieb von der Kurbelwelle zur Nockenwelle.
Gasverteilungsmechanismus Besteht immer aus Hüben, die jeweils einer bestimmten Stellung der Ventile am Einlass und Auslass entsprechen. Somit hängen Anfang und Ende der Phase vom Winkel der Kurbelwelle ab, die mit der Nockenwelle verbunden ist, die die Stellung der Ventile steuert.
Bei einer Umdrehung der Nockenwelle macht die Kurbelwelle zwei Umdrehungen und ihr Gesamtdrehwinkel während des Arbeitszyklus beträgt 720°.
Kreisförmiges Ventilsteuerungsdiagramm Betrachten wir die Funktionsweise der Ventilsteuerung für einen Viertaktmotor anhand des folgenden Beispiels (siehe Bild):
- Einlass. In diesem Stadium bewegt sich der Kolben vom OT zum UT und die Kurbelwelle dreht sich um 180°. Das Auslassventil wird geschlossen und anschließend das Einlassventil geöffnet. Letzteres geschieht mit einem Vorlauf von 12°.
- Kompression. Der Kolben bewegt sich vom UT zum OT und die Kurbelwelle vollführt eine weitere Drehung um 180° (360° aus der Ausgangsposition). Das Auslassventil bleibt geschlossen und das Einlassventil bleibt geöffnet, bis sich die Kurbelwelle um 40° dreht.
- Arbeitshub. Unter dem Einfluss der Zündkraft des Luft-Kraftstoff-Gemisches bewegt sich der Kolben vom OT zum UT. Das Einlassventil befindet sich in der geschlossenen Position und das Auslassventil öffnet vorzeitig, wenn die Kurbelwelle noch nicht 42 ° BDC erreicht hat. Bei diesem Hub beträgt die volle Drehung der Kurbelwelle ebenfalls 180° (540° von der Ausgangsposition).
- Ausgabe. Der Kolben bewegt sich vom UT zum OT und stößt gleichzeitig Abgase aus. In diesem Moment ist das Einlassventil geschlossen (es öffnet sich 12° vor dem oberen Totpunkt) und das Auslassventil bleibt in der geöffneten Position, selbst nachdem die Kurbelwelle den oberen Totpunkt weitere 10° erreicht hat. Die Gesamtdrehung der Kurbelwelle beträgt bei diesem Hub ebenfalls 180° (720° vom Startpunkt).
Der Steuerzeitpunkt hängt auch vom Profil und der Position der Nockenwellennocken ab. Wenn sie also am Ein- und Auslass gleich sind, ist auch die Öffnungsdauer der Ventile gleich.
Warum erfolgt die Ventilbetätigung verzögert und vorverlegt?
Um die Füllung der Zylinder zu verbessern und eine intensivere Reinigung der Abgase zu gewährleisten, arbeiten die Ventile nicht in dem Moment, in dem der Kolben die Totpunkte erreicht, sondern mit einer leichten Voreilung oder Verzögerung. Dadurch öffnet sich das Einlassventil, bis der Kolben den OT passiert (von 5° auf 30°). Dies ermöglicht eine intensivere Einspritzung von Frischladung in den Brennraum. Das Schließen des Einlassventils wiederum erfolgt verzögert (nachdem der Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat), wodurch sich der Zylinder aufgrund der Trägheitskräfte weiter mit Kraftstoff füllen kann, dem sogenannten Trägheitsschub.
Das Auslassventil öffnet auch früh (von 40° auf 80°), bis der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wodurch der Großteil der Abgase unter seinem eigenen Druck entweichen kann. Das Schließen des Auslassventils hingegen erfolgt mit einer Verzögerung (nachdem der Kolben den oberen Totpunkt passiert hat), was es den Trägheitskräften ermöglicht, weiterhin Abgase aus dem Zylinderhohlraum zu entfernen und dessen Reinigung effektiver zu machen.
Die Voreil- und Nacheilwinkel sind nicht bei allen Motoren gleich. Leistungsstärkere und schnellere Modelle haben größere Werte dieser Intervalle. Dadurch wird ihre Ventilsteuerung breiter.
Die Phase des Motorbetriebs, in der beide Ventile gleichzeitig geöffnet sind, wird als Ventilüberschneidung bezeichnet. In der Regel beträgt die Überlappung etwa 10°. Da außerdem die Dauer der Überlappung sehr kurz ist und die Öffnung der Ventile unbedeutend ist, tritt keine Leckage auf. Dies ist ein recht günstiger Zeitpunkt zum Befüllen und Reinigen der Zylinder, was besonders bei hohen Geschwindigkeiten wichtig ist.
Zu Beginn der Einlassventilöffnung liegt das aktuelle Druckniveau im Brennraum über dem Atmosphärendruck. Dadurch bewegen sich die Abgase sehr schnell in Richtung Auslassventil. Wenn der Motor auf den Ansaugtakt umschaltet, entsteht in der Kammer ein Hochvakuum, das Auslassventil schließt vollständig und das Einlassventil öffnet sich auf eine Querschnittsfläche, die für eine intensive Füllung des Zylinders ausreicht.
Merkmale der einstellbaren Ventilsteuerung
Bei hohen Geschwindigkeiten benötigt der Automotor mehr Luftvolumen. Und da bei ungeregelten Steuerventilen die Ventile schließen können, bevor eine ausreichende Menge davon in den Brennraum gelangt, erweist sich der Betrieb des Motors als wirkungslos. Um dieses Problem zu lösen, wurden sie entwickelt verschiedene Möglichkeiten Einstellung der Ventilsteuerzeiten.
Steuerventil für Ventilsteuerung Die ersten Motoren mit ähnlicher Funktion ermöglichten eine Stufenverstellung, die es ermöglichte, die Phasenlänge abhängig vom Erreichen bestimmter Werte durch den Motor zu ändern. Im Laufe der Zeit sind stufenlose Designs entstanden, die eine sanftere und optimalere Abstimmung ermöglichen.
Die einfachste Lösung ist ein Phasenverschiebungssystem (CVVT), das durch Drehen implementiert wird Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in einem bestimmten Winkel. Dadurch können Sie den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Ventile ändern, die tatsächliche Dauer der Phase bleibt jedoch unverändert.
Um die Dauer einer Phase direkt zu ändern, verwenden einige Autos mehrere Nockenmechanismen sowie oszillierende Nocken. Für den präzisen Betrieb von Reglern werden Komplexe aus Sensoren, Reglern und Aktoren eingesetzt. Die Steuerung solcher Geräte kann elektrisch oder hydraulisch erfolgen.
Einer der Hauptgründe für die Einführung von Zeitsteuerungssystemen ist die Verschärfung der Umweltstandards hinsichtlich der Abgastoxizität. Das bedeutet, dass für die meisten Hersteller das Thema der Optimierung der Ventilsteuerung nach wie vor eines der wichtigsten ist.
Arten der Motorspülung interne Verbrennung.
Es gibt zwei Haupttypen des Blasens: Deflektor (quer) und deflektorlos (Rücklauf oder Schleife).
Ein Deflektor ist ein spezieller Vorsprung – ein Visier – an der Unterseite des Kolbens, der dazu dient, die richtige Strömungsrichtung des brennbaren Gemisches sicherzustellen, das durch das Spülfenster in den Zylinder eintritt. In Abb. Abbildung 44 zeigt ein Diagramm der Deflektorspülung.
Das im Kurbelgehäuse komprimierte Gemisch gelangt durch den Spülkanal und das Fenster in den Zylinder und trifft auf seinem Weg auf den Deflektor. Der Gemischstrom wird nach oben in den Brennraum umgelenkt und gelangt von dort nach unten zum Auslassfenster, wodurch die Abgase aus dem Zylinder verdrängt werden. Bei einem solchen Spülsystem befindet sich das Auslassfenster gegenüber dem Spülfenster, was in gewissem Maße zu einem Anstieg des Verlusts des Arbeitsgemisches durch das Auslassfenster während der Zylinderspülung beiträgt. Motoren mit Deflektorspülung haben einen erhöhten Kraftstoffverbrauch. Das Vorhandensein eines Deflektors am Boden des Kolbens erhöht sein Gewicht und verschlechtert die Form der Brennkammer. Aus mehreren konstruktiven Gründen wird das Deflektorblasen jedoch häufig bei Außenbordmotoren eingesetzt: Beispielsweise ist der Moskva-Motor mit einer Leistung von 10 PS so konstruiert. Mit.
Eine etwas höhere Effizienz wird durch deflektorloses Blasen erreicht. Das Schema der Rückspülung mit zwei Kanälen ist in Abb. dargestellt. 45.
In diesem Fall wird der Kolben mit einem flachen oder leicht konvexen Boden hergestellt.
Die Spülströme kollidieren und steigen entlang der Zylinderwand auf, wodurch Abgase in den Auslasskanal verdrängt werden. Basierend auf der Anzahl der Spülkanäle und der Art der Bewegung des Gemischs wird diese Art der Spülung als Zweikanal-Schleife bezeichnet.
Die Spülung der Rücklaufschleife kann über drei oder vier Kanäle erfolgen. im letzteren Fall sind die Spülkanäle nebeneinander, paarweise oder über Kreuz angeordnet.
Rückwärtsblasen mit zwei Kanälen ist häufiger anzutreffen. ZIF-5M- und Strela-Außenbordmotoren verfügen über diese Art der Spülung.
Durch die Verwendung einer deflektorlosen Spülung können hohe Verdichtungsverhältnisse bei gleichzeitig vorteilhafterer Form des Brennraums erreicht werden, wodurch dem Motor mehr Literleistung entzogen werden kann. Rennzweitaktmotoren mit Kurbelkammerspülung verfügen in der Regel über eine zwei- oder dreikanalige Rücklaufspülung.
Der Vorgang des Spülens und Befüllens des Kurbelgehäuses eines Zweitaktmotors mit frischem Arbeitsgemisch hängt in hohem Maße von der Größe der Fenster und der Dauer ihrer Öffnung durch den Kolben ab. Der Beginn des Öffnens und Schließens der Einlass-, Spül- und Auslassöffnungen des Zylinders sowie die Dauer der Einlass-, Spül- und Auslassöffnungen, ausgedrückt in Grad Kurbelwellenwinkel, sind im Ventilsteuerungsdiagramm des Motors zu sehen (Abb. 46).
Der dem Drehwinkel der Kurbelwelle entsprechende Zeitraum, in dem das Kurbelgehäuse durch das geöffnete Ansaugfenster mit frischem Arbeitsgemisch gefüllt wird, wird als Ansaugphase bezeichnet. Die Perioden entsprechen den Drehwinkeln der Kurbelwelle bei Das Öffnen der Spül- und Auslassöffnungen wird als Spül- und Auslassphase bezeichnet.
In Abb. In Abb. 46 zeigt das Gasverteilungsdiagramm des Strela-Motors. Bei diesem Motor beträgt die Ventilsteuerung, ausgedrückt in Grad des Kurbelwellendrehwinkels: Einlassphase in das Kurbelgehäuse – 120°, Spülphase – 110° und Auslassphase – 140°.
Das Diagramm zeigt, dass der rechte und der linke Teil des Diagramms relativ zur Achse, die durch die Totpunkte verläuft, symmetrisch sind. Dies bedeutet, dass sich das Einlassfenster, wenn sich der Kolben 60° vor dem oberen Totpunkt zu öffnen beginnt, 60° nach dem oberen Totpunkt schließt. Das Öffnen und Schließen der Auslass- und Spülfenster erfolgt auf die gleiche Weise. Die Dauer der Auslassphase ist in der Regel 30-35° länger als die Dauer der Spülphase. Die beschriebene Engine wird als Drei-Fenster-Engine bezeichnet.
Die symmetrische Ventilsteuerung eines Zweitaktmotors mit Kurbelkammerspülung wirkt sich negativ auf seine Literleistung und Effizienz aus.
Reis. 46. Gasverteilungsdiagramm der Motoren der Außenbordmotoren ZIF-5M und „Strela“
Eine kurze Dauer der Ansaugphase reduziert die Kurbelgehäusefüllung und damit die Motorleistung. Eine Erhöhung der Höhe des Ansaugfensters hat ihre Grenzen: Sie erhöht die beim Aufwärtshub des Kolbens in das Kurbelgehäuse gesaugte Gemischmenge, führt jedoch zu deren Verlust, da das Gemisch währenddessen durch das offene Fenster in den Vergaser zurückgeschleudert wird die Abwärtsbewegung des Kolbens. Die Dauer der Ansaugphase hängt von der Motordrehzahl ab. Wenn der Motor nicht mehr als 3000-4000 U/min dreht, überschreitet die Ansaugphase in der Regel 110-120° des Kurbelwinkels nicht. Bei Rennmotoren mit 6000 U/min oder mehr erreicht es 130-140°, bei niedrigen Drehzahlen kommt es bei einem solchen Motor jedoch zu einem Zurückschleudern des Gemisches in den Vergaser.
Auch die Auslassphase schnelllaufender Motoren ist erhöht und beträgt 150-160°. In diesem Fall ist die Höhe des Auslassfensters 7-8 mm größer als das Spülfenster. Die Notwendigkeit, die Phasen für Rennmotoren mit mehreren Umdrehungen zu erweitern, erklärt sich aus der Tatsache, dass bei hohen Geschwindigkeiten die Zeit (Dauer) des Öffnens des Fenster verringert sich, wodurch die Füllung der Zylinder mit dem Arbeitsgemisch und die Motorleistung sinken.
Reis. 47. Diagramm von Zweitaktmotoren mit Schieberventilsteuerung: a- mit einer Scheibenspule an der Kurbel; b- mit angetriebenem zylindrischem Ventil (Kran)
Die Kurbelgehäusefüllung eines Zweitaktmotors kann durch die Verwendung eines Ansaugsystems mit rotierenden Schiebern oder Membranventilen erhöht werden.
Im ersten Fall wird auf dem Kurbelwellenzapfen im Inneren des Kurbelgehäuses eine Scheibe mit einem Loch angebracht, damit das Arbeitsgemisch in das Kurbelgehäuse gesaugt werden kann. Das zweite Loch befindet sich in der oberen Wand des Kurbelgehäuses, gegen das die Spule durch eine Feder gedrückt wird. Wenn sich die Kurbelwelle dreht, dreht sich die Spule mit; Wenn das Loch in der Spule mit dem Einlassfenster in der Kurbelgehäusewand übereinstimmt, füllt das Gemisch das Innenvolumen des Kurbelgehäuses. Diagramme eines Motors mit Ansaugung durch eine rotierende Spule sind in Abb. dargestellt. 47.
Der Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht in der Möglichkeit, den Aufwärtshub des Kolbens voll auszunutzen und die Ansaugphase auf 180–200° Kurbelwellendrehwinkel zu erhöhen. Das Gemisch gelangt in das Kurbelgehäuse, sobald die Oberkante des Kolbens das Entlüftungsfenster schließt.
Der Ansaugvorgang endet nach 40-50°, also nach Überschreiten des OT (Abb. 48).
Das Ansaugphasendiagramm eines solchen Motors ist asymmetrisch.
Reis. 48. Gasverteilungsdiagramm eines Zweitaktmotors mit Spulensteuerung zur Abgabe eines brennbaren Gemisches in das Kurbelgehäuse
Zusammenfassung von Mikhail Sorokin (alias Sharoka)
Das Auslassventil beginnt sich am Ende des Expansionsprozesses mit einem Vorlauf relativ zum UT um einen Winkel Ф.в ~30 –75 Grad zu öffnen. Und es schließt nach dem OT mit einer Verzögerung um den Winkel Фз.в, wenn sich der Kolben während des Füllhubs zum UT bewegt. Auch der Beginn des Öffnens und Schließens des Einlassventils ist relativ zu den Totpunkten verschoben: Das Öffnen beginnt vor dem OT mit einer Voreilung um den Winkel F.vp, das Schließen erfolgt nach dem UT mit einer Verzögerung um den Winkel F.vp Beginn des Kompressionshubs. Die meisten Auslass- und Füllvorgänge laufen getrennt ab, aber rund um den oberen Totpunkt sind die Einlass- und Auslassventile gleichzeitig geöffnet. Die Dauer der Ventilüberschneidung ist kurz Kolbenmotoren. Die Gesamtdauer des Gasaustauschs beträgt 400–520 Grad. , bei schnelllaufenden Motoren ist er größer.
Perioden des Gasaustausches.
Ladungswechselperioden werden anhand der Größe der Richtung und Geschwindigkeit in den Einlass- oder Auslassventilen und der Bewegungsrichtung des Kolbens unterschieden.
Kostenlose Veröffentlichung. Vom Beginn der Öffnung des Auslassventils bis zum BDC erfolgt weiterhin freie Entlüftung. Das Ausströmen von Gasen aus dem Zylinder mit einer Volumenzunahme erfolgt dadurch, dass der Druck zu Beginn des Ausstoßens und bis zum UT höher ist als im Auspuffrohr. Die Temperatur der Gase im Zylinder beträgt zu Beginn des Ausstoßtakts 1300–700 Grad. Die Gasströmungsgeschwindigkeit beträgt 720–550 m/s. Bei BDC werden Temperatur und Geschwindigkeit auf Werte reduziert, die für eine Zwangsauslösung charakteristisch sind.
Zwangsfreigabe. Fortsetzung vom BDC zum TDC.
Die durchschnittliche Geschwindigkeit im Ventilspalt beträgt 80–250 m/s. Der Druck im Zylinder zu Beginn der Öffnung des Einlassventils ist höher als der Druck im Ansaugkrümmer, Verbrennungsprodukte strömen gleichzeitig durch das Auslassventil und das sich öffnende Einlassventil aus, der sogenannte Einwurf der Verbrennungsprodukte in die Ansaugkrümmer entsteht. Das Casting wird nach TDC fortgesetzt. Daher beginnt die Befüllung verzögert.
Füllung. Vom oberen Totpunkt bis zum unteren Totpunkt erfolgt eine Befüllung. Die Geschwindigkeit im Ventilspalt beträgt 80–200 m/s.
Aufladen. BDC-Feld – wenn sich der Kolben während des Kompressionshubs in Richtung OT bewegt – bleibt der Druck im Zylinder trotz der Verringerung des Zylindervolumens für einige Zeit niedriger als der Druck vor dem Einlassventil
Zünd- und Verbrennungsvorgänge
Oxidationsprozesse sind Prozesse der Elektronenbewegung von den Bahnen von Atomen oder Ionen des oxidierenden Stoffes zu den Bahnen von Atomen oder Ionen des Oxidationsmittels. Diese Bewegung der Elektronen erfordert Energie, die den Molekülen zu Beginn der Reaktion in Form von kinetischer Energie bei Stößen zugeführt wird. Die Anzahl der Stöße und deren Energie hängen von der Konzentration der Reagenzien im Gemisch und der Temperatur ab und können für homogene und heterogene Gemische aus den Gesetzen der Molekularphysik bestimmt werden.
Die Entwicklung der Theorie der Kohlenwasserstoffoxidation wurde durch die 1897 von A. N. Bach vorgeschlagene Peroxidtheorie der Oxidation eingeleitet, wonach die Oxidation durch Zwischenbildungen von Peroxiden erfolgt, die eine größere Oxidationsfähigkeit als molekularer Sauerstoff haben.
Die 1903 vorgeschlagene Hydroscylierungstheorie war ein bemerkenswerter Beginn der Kenntnis der Abfolge von Zwischenreaktionen. Nach dieser Theorie zerfallen Sauerstoffmoleküle irgendwann in Atome und diese werden zwischen die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome von Kohlenwasserstoffen eingeführt, wodurch Moleküle mit einer OH-Gruppe entstehen und oxidative Prozesse beschleunigt werden.
Im Jahr 1927 äußerte N. N. Semenov die Idee der Möglichkeit von Kettenreaktionen (deren Existenz 1919 von V. Nernst entdeckt wurde) bei der Oxidation von Kohlenwasserstoffen. Diese Idee wurde anschließend zu einer kohärenten Theorie kettenoxidativer Prozesse weiterentwickelt, die die Prozesse der Zündung und Verbrennung von Kraftstoffen erklärt und die Peroxid- und Hydroxylacyltheorie kombiniert.
Nach dieser Theorie erfolgt die Oxidation durch eine Abfolge von Zwischenreaktionen, der Bildung von Zwischenprodukten, die den Übergang des Reaktionssystems vom Ausgangszustand zu den Endprodukten bewirken. Solche Zwischenprodukte können Peroxide, Moleküle und deren „Fragmente“ mit der OH-Gruppe, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, freien Radikalen OH, CH, CH2 sein. Die chemisch aktivsten von ihnen (Atome, Radikale) spielen eine sehr wichtige Rolle als aktive Reaktionszentren: Das Erscheinen eines von ihnen kann eine lawinenartige Masse von Umwandlungen im Reaktionssystem nach sich ziehen, bei der die Oxidationsprodukte und weniger aktive Endprodukte entstehen gesättigte Moleküle von Kohlenwasserstoff-Sauerstoff-Verbindungen (Aldehyde, Alkohole, Aminosäuren) und fördern die Bildung immer aktiverer Zentren.
Abhängig von den Bedingungen in der Reaktionszone kann es dazu kommen unverzweigte oder verzweigte Kettenreaktion. Im ersten Fall wird anstelle eines aktiven Zentrums ein neues gebildet und die Reaktion wird fortgesetzt, bis die Reagenzien aufgebraucht sind oder die Reaktion aufgrund lokal ungünstiger Bedingungen (die Anzahl der Kollisionen aktiver Teilchen von Zwischenprodukten) abbricht klein aufgrund der geringen Konzentration der Reagenzien oder der niedrigen Temperatur, wodurch die katalytische Wirkung einiger Reagenzien verlangsamt wird, Brennkammerwände).
Im zweiten Fall können durch die Reaktion zwei oder mehr neue aktive Zentren in einem aktiven Zentrum gebildet werden; Infolgedessen beschleunigt sich die Oxidationsreaktion, obwohl die Konzentrationen der Reagenzien bereits abzunehmen begonnen haben. Der Prozess beschleunigt sich mit zunehmender Kollisionsenergie und durch die Fragmentierung von Molekülen nimmt die Anzahl der Reaktionszentren zu. In einer verzweigten Kettenreaktion könnte die Verbrennungsgeschwindigkeit schnell bis ins Unendliche ansteigen. Dies geschieht jedoch nicht, da einige Zweige der Reaktion abbrechen (hauptsächlich in der Nähe der Wände der Brennkammer) und die Anzahl der in die Reaktion eintretenden Partikel mit zunehmendem Verbrauch des Gemisches abnimmt. Sobald die Reaktionsgeschwindigkeit ihren Maximalwert erreicht hat, beginnt sie zu sinken.
Nachdem ziemlich viele Moleküle in die Reaktion eingetreten sind, wird die Wärmeabfuhr aus der Ladung in die Wände und die Verdampfung des Brennstoffs durch die freigesetzte Oxidationswärme (den Moment des thermischen Gleichgewichts) und die sogenannte kritische Temperatur Gcr kompensiert In der Kammer stellt sich die Zündtemperatur des Gemisches ein, bei deren Erreichen ein schneller allgemeiner Temperatur- und Druckanstieg erfolgt. Der Moment des thermischen Gleichgewichts kann festgestellt werden, wenn mit einem Druckanzeiger zunächst die Druckänderung in der Kammer ohne Kraftstoffeinspritzung und dann während der Einspritzung erfasst wird.
Bei Druckaufzeichnung mit einem recht empfindlichen Sensor Sie können feststellen, dass nach dem Punkt, an dem die Kraftstoffeinspritzung begann, die Drucklinie zunächst ohne Kraftstoffeinspritzung unter die Kompressionslinie fällt und dann an Punkt 2 die Kompressionslinie kreuzt und schnell anzusteigen beginnt. Die Verzögerung in der Drucklinie zu Beginn der Einspritzung erklärt sich aus dem Wärmeverbrauch für die Erwärmung und Verdampfung der eingespritzten Kraftstofftröpfchen; Wenn der Drucksensor nicht sehr empfindlich ist, kann es sein, dass der Druckunterschied in der Kammer während und ohne Kraftstoffeinspritzung nicht wahrgenommen wird, da sie in einer Linie verschmelzen. Allerdings irgendwann entsprechend Punkt 2. die Linien werden auseinanderlaufen. Wir können daher die Existenz einer Latenzperiode oxidativer Prozesse zwischen den Punkten 1 und 2 feststellen, in der die Verbrennung im Vergleich zur Brennstoffversorgung ausbleibt oder verzögert zu sein scheint. Dieser Zeitraum wird als Induktionszeitraum oder Verzögerungszeit der Kraftstoffzündung bezeichnet und mit Ti (in Sekunden) oder Fi (in Grad) bezeichnet.
Gemessen an Indikatordiagramm Der Winkel Фi hängt von der Empfindlichkeit des Drucksensors ab: Je empfindlicher er ist und je genauer der Aufzeichnungsteil des Indikators das Sensorsignal aufzeichnet, desto kleiner ist der Winkel Фi und desto genauer wird er bestimmt. Es ist klar, dass der Winkel Fi von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Kraftstoffs und den Bedingungen für die Entwicklung von Oxidationsprozessen in der Kammer abhängt. Eine eingehendere Untersuchung der Prozesse während der Zeit der Selbstentzündung von Kraftstoffen mit chemischen, optischen und ionischen Methoden ermöglichte die Feststellung, dass in der kettenthermischen Theorie der Zündung unter verschiedenen Bedingungen ketten- oder thermische Prozesse vorherrschen können in dem A. S. Sokolik Hypothesen von der mehrstufigen Niedertemperatur- bis zur einstufigen Hochtemperaturzündung aufstellte.
Nach der Theorie der Niedertemperaturzündung entwickeln sich in der Kammer zunächst vorflammende oxidative Prozesse unter Bildung von Zwischenprodukten in einem ausreichend großen Gemischvolumen. In diesem Fall wird nicht genügend Wärme freigesetzt, um Oxidationsreaktionen stark zu beschleunigen; Darüber hinaus erfolgen die Umwandlungen in einem mehrstufigen Prozess, bei dem sich aufgrund eines lokalen Sauerstoffmangels zunächst Alkohole, Aldehyde (Formaldehyd HCHO, Acrolein CH2 CH2CHO, Acetaldehyd oder Acetaldehyd CH3CHO), Kohlenmonoxid und dann Kohlenmonoxid ansammeln Peroxide und Radikale. Durch solche Prozesse entsteht im Brennraum eine sogenannte kalte Flamme – ein blaues Leuchten, das durch optische Anregung von Formaldehydmolekülen und dem HCO-Radikal entsteht. Während dieses Zeitraums TI ( Reis. 54, Kurve 1) der Druck in der Kammer steigt nicht an oder sinkt sogar; Die Temperatur, bei der das Leuchten beginnt und endet, liegt praktisch unverändert bei 440–670 K.
In der zweiten Periode T3 findet der Prozess der Oxidation von Aldehyden und die Bildung von Peroxiden eines neuen Typs statt, die chemisch aktiver sind; Ein Druckanstieg auf die Delta-P-Hall-Flamme macht sich durch einen Temperaturanstieg der kalten Flamme (von mehreren zehn auf hundert Grad) bemerkbar.
Anschließend tritt ein sekundärer, intensiverer Glanz auf; Die Ansammlung aktiver Peroxide, Radikale und Atome führt am Ende der Periode zu einer lokalen thermischen Explosion und zur Bildung eines Verbrennungszentrums. Solche Prozesse während der Zeit der Verzögerung der Selbstentzündung des Kraftstoffs mit einem charakteristischen Vorherrschen kettenförmiger mehrstufiger chemischer Umwandlungen finden relativ häufig statt niedrige Temperaturen und hängen wenig von der Temperatur ab; in diesem Fall nimmt die Periode TI mit steigender Temperatur ab und hängt wenig vom Druck ab, während die Periode T2 im Gegenteil mit steigender Temperatur zunimmt und mit steigendem Druck abnimmt.
Die mehrstufige Niedertemperaturzündung ist charakteristisch für Paraffine und Naphthene und tritt bei Dieselmotoren auf, je höher die Cetanzahl des Kraftstoffs ist, desto kürzer ist die Periode t. In einer Kammer und sogar in einem Brenner können sich mehrere solcher Zentren an Stellen bilden, an denen die günstigsten Bedingungen hierfür durch die Kombination von Temperatur, Druck und der sich während der Bildung des Verbrennungszentrums ändernden Zusammensetzung des Gemisches (von „0,1 am Anfang bis a = 1 am Ende), normalerweise unter der Oberfläche des Brenners, in einiger Entfernung von der Düsendüse in der Zone erhöhter Temperaturen (von der Seite der Abgaskanäle, über den erhitzten Oberflächen).
Die Dauer und Anzahl der gebildeten Verbrennungszentren hängt, wie Experimente zeigen, wenig von der Feinheit der Kraftstoffzerstäubung ab, da auch bei sehr grober Zerstäubung genügend kleine Tröpfchen für die Zündung vorhanden sind. Durch Erhöhen des Voreilwinkels der Kraftstoffeinspritzung verlängert sich die Zündverzögerungszeit für alle Kraftstoffarten, da die Prozesse der Erwärmung, Kraftstoffverdampfung und Beschleunigung chemischer Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen beginnen; Die Intensivierung der Turbulenz erhöht die Ti-Periode aufgrund einer Abnahme der Temperatur und der Konzentration des Kraftstoffdampfs am wahrscheinlichen Entstehungsort der Verbrennungsquelle.
Die Hochtemperaturentzündung (Kurve 2) erfolgt bei hohen Anfangstemperaturen (800 - 1200 K) und ist ein kontinuierlicher Prozess kettenförmiger chemischer selbstbeschleunigender Umwandlungen infolge der Freisetzung von Wärme. Ein starker Thermoschock, der die Prozesse beschleunigt, die zur Bildung eines Verbrennungszentrums führen, kann durch eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden der Zündkerze bei einer Spannung von (8–15)103 V erreicht werden. Bei hohen Temperaturen in der Entladung In einem Kanal oder einer Schnur (T über 10.000) entsteht ein Verbrennungszentrum mit kleinem Volumen. Dies bedeutet, dass in einem bestimmten Volumen die Prozesse der Erwärmung, des Zerfalls, der Ionisierung von Brennstoff- und Sauerstoffmolekülen und der Zündung so schnell (durch den Plasmazustand) ablaufen, dass sie in die Entladungsperiode passen, deren Dauer (1–2) nicht überschreitet ) 10 ~5 s. Es liegt nahe, anzunehmen, dass dies in einer homogenen, ziemlich homogenen Mischung möglich ist.
Wenn das Volumen des entstehenden Verbrennungszentrums groß genug ist und die Zeit seines Bestehens ausreicht, um die umgebenden Gemischschichten aufzuwärmen und zu entzünden, beginnt sich der Verbrennungsprozess auszubreiten und nach einiger Zeit t; (Zündverzögerungszeit) Auf dem Druckanzeigediagramm ist die Trennung der Druckleitung während des Beginns von der Kompressionsdruckleitung zu erkennen, die beim Ausschalten der Zündung aufgezeichnet werden kann. Wenn sich herausstellt, dass das Volumen der Verbrennungsquelle und die Dauer ihrer Unterstützung durch die Entladung nicht ausreichen, erlischt die Quelle und es kommt zu keiner Verbrennung.
Experimente haben gezeigt, dass die Zündverzögerungszeit von der Art des Kraftstoffs, der Zusammensetzung des Gemischs, der Temperatur und dem Druck des Gemischs am Ende der Kompression sowie von der Leistung der elektrischen Entladung abhängt. Je niedriger die Zündtemperatur des Kraftstoffs und seine thermische Stabilität sind, desto kürzer ist die Zündverzögerungszeit; die Verzögerungszeit verringert sich mit der Anreicherung des Gemisches (auf a = 0,4 – 0,6 und darunter), eine Erhöhung der Temperatur und des Drucks des Gemisches reduziert Ti, eine Erhöhung der Entladungsleistung reduziert Ti umso stärker, je ungünstiger das andere Bedingungen der Selbstentzündung sind.
Die Hochtemperaturzündung ist typisch für alle Motoren mit elektrischer Zündung sowie für Dieselmotoren bei Verwendung von Kraftstoffen mit hohem Aromatengehalt.
Bei Motoren mit elektrischer Zündung geht die Bildung eines Verbrennungszentrums durch die Einwirkung eines Funkens mit der Sättigung seines Volumens mit Verbrennungsprodukten und der Bildung einer Schicht einher – einem Abschnitt zwischen dem nicht brennenden Gemisch und dem resultierenden Verbrennungsprodukte. In diese Schicht gelangen Brennstoff- und Oxidationsmittelmoleküle durch Diffusion von der Seite des Gemisches und von der Seite der Verbrennungsstelle – Verbrennungsprodukte und Wärme. Es entsteht eine sogenannte laminare Flammenfront ( Reis. 55 und) 6 wenige Zehntel Millimeter dick und eine Fläche von mehreren Quadratmillimetern. Die Temperatur in dieser Schicht ändert sich stark von Tcm zu Gvs. Dies trägt zur Beschleunigung von Diffusionsprozessen und zur Bildung einer Heizzone mit einer Dicke von bp und einer Zone chemischer Reaktionen mit einer Dicke von b bei, in der die Konzentrationen der Brennstoffmoleküle St und Sauerstoff Co allmählich abnehmen. Die Flamme beginnt sich senkrecht zur Vorderfläche mit der sogenannten Normalgeschwindigkeit Ui auf das brennbare Gemisch zuzubewegen.
Experimente mit Bomben haben gezeigt, dass die Ausbreitung der Verbrennung im gesamten Volumen nur mit bestimmten Zusammensetzungen brennbarer Gemische möglich ist, die sowohl durch minimale als auch maximale Werte von a, unterschiedlich für, begrenzt sind unterschiedliche Bedingungen Verbrennung (Temperatur, Druck, Menge an Inertgasen), In der Tabelle 7 Es werden Konzentrationsgrenzen der Flammenausbreitung in Luftgemischen von Brennstoffen unter atmosphärischen Bedingungen während Tests in einer Bombe angegeben.
Normalgeschwindigkeiten Ui hängen stark von der Zusammensetzung der Gemische ab ( Abb.56) und haben im Gemisch mit Luft Höchstwerte von 0,5 (für Kohlenmonoxid) bis 1,1 (für Methan). Für Benzin- und Alkohol-Luft-Gemische liegt Ui bei a = 0,85 – 0,95. Bei erhöhten Temperaturen und Drücken erweitern sich die Konzentrationsgrenzen der Entflammbarkeit und die Geschwindigkeiten Ui nehmen zu, mit zunehmenden Restgasen im Gemisch verengen sich die Konzentrationsgrenzen , und die Geschwindigkeiten Ui nehmen ab.
Die Beschleunigung der Verbrennungsausbreitung im gesamten Kammervolumen wird durch das Auftreten kleinräumiger Pulsationen erleichtert, deren Ausmaß die Dicke von 6 nicht überschreitet (kleinräumige oder Mikroturbulenz), und großräumige Pulsationen – Makroturbulenzen, das Auftreten von was mit einer Wirbelbildung beim Füllen und Verdichten einhergeht.
Mikroturbulenzen tragen zu einer Erhöhung von U bei, da die Diffusion intensiviert wird und die leitende Wärmeleitfähigkeit in der Heizzone durch eine turbulente ersetzt wird. Makroturbulenzen beugen die Flammenfront bei ihrer Entwicklung und brechen sie dann auseinander ( siehe Abb. 55, geb). Die Oberfläche und die Dicke der Vorderseite nehmen zu (letztere bis zu 25 mm); Volumina reagierender Komponenten werden in die Heizzonen und in die nicht brennende Mischung eingeführt, die durch Erhitzen komprimiert wird. Dadurch erhöht sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Flammenfront auf das Gemisch zu auf 15–80 m/s; man nennt sie turbulente Geschwindigkeit Ut. Die pro Zeiteinheit verbrannte Gemischmenge nimmt zu. Infolge einer Erhöhung der Wärmefreisetzungsrate erhöht sich die Temperatur- und Druckanstiegsrate im Motorzylinder ( siehe Abb. 53).
Nachdem sich die Flamme über das gesamte Volumen der Brennkammer ausgebreitet hat, nimmt die Menge des reagierenden Gemischs ab. Auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt ab, da die Konzentrationen von Brennstoff und Oxidationsmittel in den Verbrennungszonen abnehmen und die Konzentration der Verbrennungsprodukte zunimmt. Zusammen mit der zunehmenden Wärmeabfuhr in die Wände der Brennkammer und das Volumen des Zylinders bewegt sich der Kolbenanfang von c. Dies bedeutet, dass der Druck abzunehmen beginnt, nachdem er an der dem Winkel Fi entsprechenden Kolbenposition seinen Maximalwert erreicht hat.
Zur quantitativen Charakterisierung von Verbrennungsprozessen und Verallgemeinerungen reichen zuverlässig erfasste Diagramme der Temperaturveränderungen während des Verbrennungsprozesses noch nicht aus. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Temperaturen, die sich aus der Zustandsgleichung von Gasen zu verschiedenen Zeitpunkten der Verbrennung und Expansion unter Verwendung von Drücken aus Indikatordiagrammen und bekannten Auslegungsvolumina der Brennkammer und des Zylinders ergeben, während des Verbrennungsprozesses ebenfalls ansteigen und Maximalwerte erreichen im Moment Фi ( siehe Abb. 53), später als der Zeitpunkt, an dem maximale Drücke erreicht werden. Letzterer Umstand erklärt sich durch den kombinierten Einfluss einer Vergrößerung des Gasvolumens aufgrund der Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt und der anhaltenden Wärmezufuhr zum Gas.
Unter bestimmten Bedingungen kann der beschriebene normale Verbrennungsprozess gestört werden, was sich auf Leistung und Effizienz des Motors, Lärm, Abgastoxizität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Motors auswirkt. Zu diesen Verbrennungsstörungen zählen die folgenden.
1. Ausbleibende Blitze in den Zylindern, die durch ein zu mageres Gemisch, Aussetzer bei der Funkenbildung oder durch eine geringe Zündleistung entstehen; Der Motor springt nicht an oder entwickelt keine Leistung.
2. Blitze im Ansaugsystem; kann als Folge niedriger Verbrennungsraten in den Zylindern auftreten, hauptsächlich aufgrund einer mageren Mischung oder einer späten Zündung; In diesen Fällen brennt das Gemisch auch während des Auslasstakts und mit einer erheblichen Überlappung zwischen den Wirkungsphasen des Auslass- und des Auslasstakts weiter Einlassventile kann das Gemisch im Ansaugsystem entzünden, was als Knallen im Vergaser wahrgenommen wird.
3. Vorzeitige Selbstentzündung des Gemisches in den Zylindern vor dem Auftreten von Funken, die durch lokale Überhitzung der Oberflächen des Brennraums (Auslassventile, Zündkerzen, einzelne Abschnitte des Zylinderkopfes oder Kolbens) oder Überhitzung möglich ist von Kohlenstoffablagerungen auf diesen Oberflächen (Glühzündung); ein Rückgang der Motorleistung durch zu hohen Gegendruck am Ende des Kolbenhubs zum oberen Totpunkt, dessen Überhitzung, dumpfes Klopfen, das sich deutlich vor dem allgemeinen Geräuschhintergrund abzeichnet, resultierend aus hohen Druckanstiegsraten und einem Anstieg ihrer Maximalwerte sind Anzeichen einer Glühzündung.
4. Die Detonation ist ein komplexer chemisch-thermischer Prozess, der unter besonderen Bedingungen in einem brennbaren Gemisch entsteht; Äußere Anzeichen einer Detonation sind das Auftreten metallischer Geräusche in den Motorzylindern, ein Leistungsabfall und eine Überhitzung des Motors sowie die Freisetzung von schwarzem Rauch aus der Abgasanlage. im Dunkeln erkennt man die grünliche Farbe der Flammen, die aus den kurzen Auspuffrohren von Motoren mit Kolben aus Leichtmetalllegierungen austreten; Auf dem während der Detonation aufgezeichneten Indikatordiagramm sind im Bereich maximaler Drücke deren starke Schwankungen in Form scharfer Spitzen zu vermerken.
Das Auftreten einer Detonation und deren Verstärkung werden durch Kraftstoffe mit niedriger Oktanzahl begünstigt, die gegenüber der Detonation instabil sind; angereicherte (a = 0,9) Mischungszusammensetzungen; hohes Kompressionsverhältnis; starke Belastung des Motors; Reduzierung der Motorwellendrehzahl; zu großer Zündzeitpunkt; hohe Temperaturen und hoher Druck am Motoreinlass; Überhitzung der Brennkammer; Vergrößerung der Zylinder.
Die Detonationsverbrennung findet an der Stelle statt, die am weitesten von der Zündkerze entfernt ist und sich in der Nähe der heißen Wände befindet. Bevor die normale Verbrennungsflammenfront eintrifft, kann sich das Gemisch an solchen Stellen stark überhitzen und wird bei der Ausbreitung der Flammenfront einer starken Kompression ausgesetzt, was zur schnellen Entwicklung von Vorflammenreaktionen mit der Bildung und Ansammlung von führt chemisch aktive Zwischenprodukte (Radikale, Peroxide, Wasserstoff- und Sauerstoffatome). Als Folge solcher Prozesse kommt es zu einer Selbstentzündung des Gemisches mit selbstbeschleunigenden Prozessen. Die Verbrennung wird explosionsartig mit einem starken lokalen Temperaturanstieg und der Bildung einer Druckstoßwelle; Die Geschwindigkeit seiner Bewegung in der Kammer kann 1000–2300 m/s erreichen. Die von den Wänden der Brennkammer reflektierte Stoßwelle bildet neue Wellen und neue Zündquellen, was zur Entwicklung einer Dissoziation mit der Bildung von Kohlenmonoxid, atomarem Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und der Aufnahme großer Wärmemengen führt. Dissoziationsprodukte und der unverbrannte Teil des Kraftstoffs verbrennen während des Expansionsprozesses unvollständig und mit geringerem Wirkungsgrad, Leistung und Wirkungsgrad nehmen ab, Motorüberhitzung und Abgasrauch nehmen umso mehr zu, je mehr Detonation in einem größeren Gemischvolumen entsteht. Lokal und kurzzeitig wirkende Stoßwellen erhöhen nicht die Arbeit von Gasen, erhöhen jedoch die Wärmeübertragung in die Wände, die mechanische und thermische Stoßbelastung von Teilen sowie die Gaskorrosion von Oberflächen, insbesondere von Kolbenköpfen, stark. Ein längerer Betrieb von Motoren mit Detonation ist nicht akzeptabel.
5. Blitze in der Abgasanlage, begleitet von schussähnlichen Geräuschen; Solche Blitze sind eine Folge der Entzündung des dort angesammelten brennbaren Gemisches, wenn Blitze in den Zylindern fehlen oder bei plötzlicher Motorbelastung Ruß von den erhitzten Wänden abgerissen wird. Bei Dieselmotoren bildet sich nach der Bildung von Verbrennungszentren im Brennraum eine Flammenfront um sie herum; Die Freisetzung von Wärme und die Ausdehnung von Verbrennungsprodukten führen zur Bildung einer Hitzewelle und zur Kompression des Gemisches. Dies beschleunigt Vorflammenreaktionen und die Bildung neuer Verbrennungsstellen. Die Aufrechterhaltung der Verbrennung in den Brennpunkten und die Bildung neuer Brennpunkte in einem heterogenen Gemisch werden nicht mehr durch die Geschwindigkeit chemischer Oxidationsreaktionen, sondern durch die Bildungsgeschwindigkeit eines Gemisches brennbarer Zusammensetzungen begrenzt. Daher sind bei Temperaturen über 1000 K Diffusionsprozesse und Wirbelbewegungen der Ladung die Faktoren, die die Geschwindigkeit des Kraftstoffausbrands bestimmen.
Wenn während der Zündverzögerung viel Kraftstoff eingespritzt wird, kommt es zu einer größeren Anzahl von Bränden. Dadurch werden chemische Reaktionen und die Bildung eines neuen Gemisches stark beschleunigt; Die Geschwindigkeit der Wärmefreisetzung und des Druckaufbaus kann zu hoch sein und die Verbrennung wird als „hart“ eingestuft.
Ein Abfall der Ladungstemperatur und des Ladungsdrucks am Ende der Kompression kann eine Folge von Verstopfungen sein Luftfilter, Verkokung von Ventilen und Schlitzen von Gasverteilungskörpern, Verlust der Ventildichtheit und Kolbenringe, Änderungen der Ventilsteuerung, Öl gelangt in die Luft.
Bei den meisten Konstruktionen von Zweitaktmotoren gibt es keinen Ventilmechanismus und die Gasverteilung erfolgt durch den Arbeitskolben über die Auslass-, Einlass- und Spülöffnungen. Der Verzicht auf einen Ventiltrieb vereinfacht die Motorkonstruktion und erleichtert den Betrieb. Ein wesentlicher Nachteil der ventillosen Gasverteilung ist die unzureichende Reinigung der Zylinder von Verbrennungsprodukten während des Spülvorgangs.
Blassysteme werden in zwei Haupttypen unterteilt: Schleifen- und Direktströmungssysteme. Die Spül- und Auslassfenster des Konturspülsystems befinden sich am Boden des Zylinders. Die Spülluft bewegt sich entlang der Zylinderkontur nach oben, dreht sich dann am Deckel um 180° und wird nach unten gerichtet, wodurch Verbrennungsprodukte verdrängt und der Zylinder gefüllt werden. Bei Direktstrom-Spülsystemen bewegt sich die Spülluft nur in einer Richtung von den Spülöffnungen zu den Abgaselementen – entlang der Zylinderachse. Die Lage der Spül- und Auslassfenster sowie deren Neigung zur Zylinderachse sind für alle Spülsysteme sehr wichtig.
In Abb. 160,Hölle gezeigt verschiedene Schemata Säuberungen. Querschlitzblasen (Muster a und b) sind die einfachsten und werden in verwendet verschiedene Motoren. Im SchemaB , die in Hochleistungsdieselmotoren verwendet werden, haben die Spülfenster eine exzentrische Position in der horizontalen Ebene und sind zur vertikalen Ebene geneigt. Diese Anordnung der Fenster verbessert die Belüftung. Restgaskoeffizient 0,1-0,15. Die Konturschleifenspülung (Abbildung c) mit radialer Anordnung der Spülfenster zeichnet sich dadurch aus, dass die Spülluft zunächst zum Kolbenboden strömt und dann, nachdem sie eine Schleife entlang der Kontur beschrieben hat, Verbrennungsprodukte in den Abgas verdrängt Fenster, die sich über den Spülfenstern befinden und eine Neigung von 10-15° nach unten zur Zylinderachse haben. Der Restgaskoeffizient beträgt 0,08-0,12. Schleifengebläse werden in langsam- und mittelschnelllaufenden Motoren eingesetzt.
Direktstrom-Blassysteme können mit Ventilschlitzen (Diagramm d) und Direktstrom-Schlitzsystemen (Diagramm e) ausgestattet sein.
Bei der Direktventilspülung befinden sich am Boden des Zylinders entlang des Umfangs tangential ausgerichtete Fenster. Die Freigabe erfolgt über die Auslass-Tellerventile (eins bis vier). Die Auslassventile werden von der Nockenwelle angetrieben, wodurch Sie die günstigste Ventilsteuerzeit einstellen und bei Bedarf durch späteres Schließen der Spülöffnungen für zusätzliche Aufladung sorgen können. Die sich spiralförmig bewegende Spülluft sorgt für eine gute Verdrängung der Verbrennungsprodukte und vermischt sich gut mit dem zerstäubten Kraftstoff. Diese Art der Spülung wird in leistungsstarken Dieselmotoren mit niedriger Drehzahl des Werks Brjansk, Burmeister und Wein sowie in Dieselmotoren mit hoher Drehzahl eingesetzt. Das Direktblasen mit Ventil ist eines der effektivsten Verfahren, der Restgaskoeffizient beträgt 0,04–0,06.
Direktes Schlitzblasen (Abb. 160,D ) werden in Motoren mit gegenläufig bewegten Kolben eingesetzt. Die Spül- und Auslassfenster befinden sich entlang des gesamten Umfangs des Zylinders: Die Auslassfenster befinden sich oben und die Spülfenster unten. Die Abblasfenster sind tangential angeordnet. Diese Art der Spülung ist derzeit die effektivste. Die Qualität der Zylinderreinigung steht der von Viertaktmotoren in nichts nach. Restgaskoeffizient 0,02-0,06. Schlitzblasen mit direkter Strömung wird in Doskford-Motoren, 10D100-Motoren usw. verwendet.
Artikel zum Thema
