Rensning (motor)
Rensning är processen att ersätta avgaserna i en cylinder i en förbränningsmotor med frisk luft/bränsleblandning (eller frisk luft, i fallet med direktinsprutade motorer) för nästa cykel. Om spolningen är ofullständig kan de återstående avgaserna orsaka felaktig förbränning under nästa cykel, vilket leder till minskad effekt.
Rensning är lika viktigt för både tvåtakts- och fyrtaktsmotorer . De flesta moderna fyrtaktsmotorer använder tvärflödescylinderhuvuden och ventiltiming överlappning för att rensa cylindrarna. Moderna tvåtaktsmotorer använder antingen Schnuerle-rening (även känd som "looprening") eller uniflow-rening.
Spolnings- eller spolporten hänvisar till den port genom vilken ren luft kommer in i cylindern, avgasporten genom vilken den lämnar.
Ursprung
De första motorerna som medvetet konstruerades för att uppmuntra rensning var gasmotorer som byggdes av Crossley Brothers Ltd i Storbritannien i början av 1890-talet. Dessa Crossley Otto rensningsmotorer möjliggjordes av den senaste förändringen från slidventiler till tallriksventiler , vilket möjliggjorde mer flexibel kontroll över ventiltidshändelser . Stängningen av avgasventilen skedde mer än 30 grader senare än på tidigare motorer, vilket ger en lång "överlappningsperiod" (när både insugnings- och avgasventilerna är öppna). Eftersom dessa var gasmotorer krävde de inte en lång period av ventilstängning under kompressionstakten. Avgaserna drogs från motorn genom ett partiellt vakuum som följde i kölvattnet av en "klump" av avgaser från föregående förbränningscykel.
Denna metod kräver att avgasröret är tillräckligt långt för att innehålla gasklumpen under hela slaget. Eftersom Crossley-motorn var så långsam, resulterade detta i ett avgasrör med en längd på 65 fot (20 m) mellan motorn och dess gjutjärnsljuddämpare.
Typer av rensning
Korsflödesrening
.jpg)
Crossflow cylinderhuvuden används av de flesta moderna 2-taktsmotorer, varvid insugsportarna är placerade på ena sidan av förbränningskammaren och avgasportarna på den andra sidan. Gasernas rörelsemängd hjälper till vid spolning under "överlappningsfasen" (när insugnings- och avgasventilerna är öppna samtidigt).
Vertikal slinga rensning
För tvåtaktsmotorer användes korsflödesrening i tidiga vevhuskompressionsmotorer , såsom de användes av små motorcyklar. Överföringsporten av förbränningskammaren. Detta arrangemang hade fördelen av enkelhet, men det riktade också den inkommande laddningen direkt mot avgasporten. För att förbättra tömningen av cylindern på avgaser och behålla mer av den inkommande laddningen i cylindern användes ofta en deflektorkolv . Denna kolvform riktade insugningsgaserna mot toppen av cylindern för att trycka ned avgaserna och ut genom avgasporten. Deflektorkolven var dock inte särskilt effektiv i praktiken - mycket av gasflödet tog en genväg och lyckades fortfarande inte nå toppen av cylindern - och formen på kolven äventyrade formen på förbränningskammaren genom att orsaka långa flambanor och för stor yta. Därför används vertikal slingrening sällan i moderna tvåtaktsmotorer.
Schnuerle Scavenging
Schnuerle rensning (ibland kallad "loop rensning" eller "omvänd rensning") är en design som används av de flesta moderna ventillösa tvåtaktsmotorer. Den viktigaste skillnaden jämfört med korsflödesrening är att överföringsportarna är placerade på vardera sidan av avgasporten och riktade mot den motsatta cylinderväggen. När bränsle/luftblandningen kommer in i förbränningskammaren, färdas den tvärs över cylindern och sedan uppför cylinderväggen mittemot avgasporten innan den slingrar över vid cylinderhuvudet och tillbaka ner till avgasporten. Denna långa flödesbana och motsatta riktningar av insugs- och avgasflöden minimerar blandningen av de färska och förbrukade gaserna och begränsar mängden färsk laddning som kommer ut från cylindern innan portarna stängs. Denna spolningsmetod kräver en större förståelse för det 3-dimensionella gasflödet i cylindern och mer omsorg i placeringen, storleken och vinkeln på de olika portarna.
Uniflow-rening
Uniflow rening är en design där den färska insugningsladdningen och avgaserna strömmar i samma riktning. Detta kräver att inlopps- och avgasportarna är i motsatta ändar av cylindern. Som används av vissa tvåtaktsmotorer kommer den färska laddningen in genom kolvkontrollerade portar nära cylinderns botten och strömmar uppåt och trycker ut avgaserna genom tallriksventiler som finns i cylinderhuvudet. Andra uniflow-motorer - som Ricardo Dolphin-marinmotorn - använder en nedåtgående flödesriktning, med friskluft/bränsleblandningen som kommer in i toppen av cylindern och avgaserna kommer ut mot botten av cylindern. Ytterligare en annan design använder kolvstyrda portar i båda ändarna av cylindern och två motsatta kolvar i varje cylinder som rör sig i motsatta riktningar för att komprimera laddningen mellan dem.
Uniflow-metoden för rensning har ofta använts för tvåtaktsdieselmotorer i motorfordon, marina fartyg, järnvägslok och som stationära motorer. Dess nackdel är den extra komplexiteten, massan, volymen och kostnaden som krävs för att implementera tallriksventilen (eller den extra vevaxeln eller vipparmarna som krävs för att styra en andra kolv).