Продувка — это процесс замены выхлопных газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания свежей смесью воздуха и топлива (или свежим воздухом в случае двигателей с непосредственным впрыском) для следующего цикла. Если продувка неполная, оставшиеся выхлопные газы могут вызвать неправильное сгорание в следующем цикле, что приведет к снижению выходной мощности.
Продувка одинаково важна как для двухтактных , так и для четырехтактных двигателей . Большинство современных четырехтактных двигателей используют головки цилиндров с поперечным потоком и перекрытие фаз газораспределения для продувки цилиндров. Современные двухтактные двигатели используют либо продувку Шнурле (также известную как «петлевая продувка»), либо продувку с прямым потоком.
Продувочное или продувочное отверстие — это отверстие, через которое в цилиндр поступает чистый воздух, а выпускное отверстие — это отверстие, через которое выходит горючая смесь.
Первыми двигателями, специально разработанными для поощрения продувки, были газовые двигатели, построенные Crossley Brothers Ltd в Соединенном Королевстве в начале 1890-х годов. Эти двигатели Crossley Otto Scavenging стали возможны благодаря недавнему переходу с золотниковых клапанов на тарельчатые клапаны , что позволило более гибко контролировать события фаз газораспределения . [1] Закрытие выпускного клапана происходило более чем на 30 градусов позже, чем в более ранних двигателях, что давало длительный период «перекрытия» (когда открыты и впускной, и выпускной клапаны). Поскольку это были газовые двигатели, им не требовался длительный период закрытия клапана во время такта сжатия. Выхлопные газы вытягивались из двигателя частичным вакуумом, следующим за «зарядом» выхлопных газов из предыдущего цикла сгорания.
Этот метод требует, чтобы выхлопная труба была достаточно длинной, чтобы удерживать газовый сгусток в течение всего такта. Поскольку двигатель Crossley был очень медленно вращающимся, это привело к тому, что выхлопная труба имела длину 65 футов (20 м) между двигателем и его чугунным глушителем «горшок». [2]
.jpg/1280px-Two-stroke_deflector_piston_(Autocar_Handbook,_13th_ed,_1935).jpg)
Головки цилиндров с поперечным потоком используются в большинстве современных 4-тактных двигателей, где впускные отверстия расположены с одной стороны камеры сгорания, а выпускные отверстия — с другой. Импульс газов способствует продувке во время фазы «перекрытия» (когда впускные и выпускные клапаны одновременно открыты).
Для двухтактных двигателей продувка поперечным потоком использовалась в ранних двигателях с компрессией картера , например, используемых в небольших мотоциклах. Перепускное отверстие (где смесь топлива и воздуха поступает в камеру сгорания) и выпускное отверстие располагались на противоположных сторонах камеры сгорания. Такое расположение имело преимущество простоты, но также направляло входящий заряд непосредственно к выпускному отверстию. Чтобы улучшить опорожнение цилиндра от выхлопных газов и сохранить больше входящего заряда в цилиндре, часто использовался дефлекторный поршень . Такая форма поршня направляла всасываемые газы к верхней части цилиндра, чтобы протолкнуть выхлопные газы вниз и наружу через выпускное отверстие. Однако дефлекторный поршень был не очень эффективен на практике — большая часть газового потока шла по короткому пути и все равно не достигала верхней части цилиндра — а форма поршня ухудшала форму камеры сгорания, вызывая длинные пути пламени и чрезмерную площадь поверхности. Поэтому вертикальная петлевая продувка редко используется в современных двухтактных двигателях.
Продувка Шнурле (иногда называемая «петлевой продувкой» или «обратной продувкой») — это конструкция, используемая большинством современных двухтактных двигателей без клапанов. Ключевое отличие от продувки с поперечным потоком заключается в том, что передаточные отверстия расположены по обе стороны от выпускного отверстия и направлены на противоположную стенку цилиндра. [3] Когда топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания, она проходит через цилиндр, затем вверх по стенке цилиндра напротив выпускного отверстия, прежде чем сделать петлю у головки цилиндра и вернуться обратно к выпускному отверстию. Этот длинный путь потока и противоположные направления потоков впуска и выпуска сводят к минимуму смешивание свежих и отработанных газов и ограничивают количество свежего заряда, который выходит из цилиндра до закрытия отверстий. Этот метод продувки требует более глубокого понимания трехмерного потока газа в цилиндре и большей осторожности в размещении, размере и угле различных отверстий.
Продувка с однопоточным потоком — это конструкция, в которой свежий впускной заряд и выхлопные газы текут в одном направлении. Для этого требуется, чтобы впускные и выпускные отверстия находились на противоположных концах цилиндра. Как используется в некоторых двухтактных двигателях, свежий заряд поступает через поршневые управляемые отверстия вблизи дна цилиндра и течет вверх, выталкивая выхлопные газы через тарельчатые клапаны, расположенные в головке цилиндра. Другие двигатели с однопоточным потоком, такие как морской двигатель Ricardo Dolphin, используют нисходящее направление потока, при этом свежая воздушно-топливная смесь поступает в верхнюю часть цилиндра, а выхлопные газы выходят в нижней части цилиндра. Еще одна конструкция использует поршневые управляемые отверстия на обоих концах цилиндра и два противоположных поршня в каждом цилиндре, движущихся в противоположных направлениях для сжатия заряда между ними.
Метод продувки с однопоточным потоком часто использовался для двухтактных дизельных двигателей в автомобилях, морских судах, железнодорожных локомотивах и в качестве стационарных двигателей. Его недостатком является дополнительная сложность, масса, объем и стоимость, необходимые для внедрения тарельчатого клапанного механизма (или дополнительного коленчатого вала или коромысла, необходимых для управления вторым поршнем).
