- прямоточная продувка;
- контурная продувка;
- поперечная продувка.
При всех способах продувки необходимо учитывать то, что свободный поток воздуха в камере сгорания может легко отклоняться от своего направления. Поток продувочного воздуха должен двигаться так, чтобы не возникали мертвые зоны, то есть «непродутые» места в камере сгорания. Необходимо избегать ситуации, когда свежий заряд смеси при продувке цилиндра направляется непосредственно к выпускному окну.
Прямоточная продувка
Рис. 8.30. Схема прямоточной продувки
При прямоточной продувке (рис. 8.30) свежий заряд смеси поступает через впускные окна в цилиндр и выталкивает отработавшие газы вверх через один или несколько выпускных клапанов. Впускные окна расположены тангенциально по периметру цилиндра, чтобы обеспечить завихрение потока продувочного воздуха. При этом вихревые движения воздуха, которые возникают еще во время сжатия, помогают в распределении топлива по камере сгорания. При прямоточной продувке достигается хороший коэффициент остаточных газов с небольшим расходом воздуха (λa≈1,2). Так как давление продувочного воздуха незначительное, часто используется нагнетатель продувочного воздуха. В первых двигателях с прямоточной продувкой воздух поступал через клапан в головку цилиндра и направлялся через окно в гильзу цилиндра. Позднее изменение направления потока воздуха предоставляло следующие преимущества:
- выпускной клапан может работать согласно несимметричной диаграмме фаз газораспределения. Он открывается рано для опережения выпуска, но закрывается вместе с впускным окном. При этом после закрытия впускного окна не возникают потери свежего заряда смеси;
- гильза цилиндра в нижней мертвой точке (НМТ) дополнительно не нагревается горячими отработавшими газами.
Эффект продувки при прямоточной схеме большой, но велики и затраты на изготовление таких двигателей. Эту схему используют только там, где необходимо достичь большой литровой мощности двигателя.
Контурная продувка
Рис. 8.31. Схема контурной продувки
При контурной продувке отработавшие газы покидают цилиндр в направлении, противоположном поступающему потоку продувочного воздуха (рис. 8.31). Существует два вида контурной продувки:
- контурная продувка MAN,
- петлевая продувка Шнюрле.
При контурной продувке MAN выпускное окно находится над впускным окном. Поступающий воздух проходит вдоль днища поршня и охлаждает его. Затем воздух поднимается вверх до головки цилиндра, а оттуда вновь направляется вниз к выпускным окнам.
Петлевая продувка Шнюрле основана на размещении впускных и выпускных окон на одном уровне. Продувочный воздух направляется, как и при продувке MAN, в камеру сгорания, а затем вниз, к выпускным окнам.
В обоих видах продувки необходимо следить за тем, чтобы «непродутое» пространство находилось не в середине цилиндра.
Эффективность контурной продувки немного хуже, чем прямоточной, но отсутствие клапанного привода и газораспределение поршнем делает такую систему менее дорогостоящей.
Контурная продувка MAN часто используется в ненагруженных двигателях с наддувочным золотником в выпускном канале. Этот золотник закрывает канал (прежде чем поршень закроет выпускное окно), и, таким образом, предотвращает потери свежего заряда смеси.
Поперечная продувка
Поперечная продувка наиболее проста в изготовлении, но эффект продувки при ее использовании сравнительно небольшой. Поток продувочного воздуха направляется через впускные окна в верхнюю часть цилиндра, где изменяет направление движения и выталкивает отработавшие газы через выпускные окна (рис. 8.32). Так как впускные и выпускные окна находятся друг напротив друга, возникает опасность потери свежего заряда смеси.
Рис. 8.32. Схема поперечной продувки
Раньше для изменения направления движения потока продувочного воздуха в небольших двигателях устанавливался поршень с выступом на днище — дефлектором. Данный тип конструкции исчез с увеличением рабочего объема двигателя, так как поршень имел слишком большую поверхность, поглощавшую тепло.