Вопрос

Можно ли установить прокладку на выпускной клапан, чтобы уменьшить утечку и повысить давление в цилиндре?

Итак, у меня есть одноцилиндровый дизельный двигатель. Мы используем его не для выработки энергии (он приводится в действие электродвигателем), а для измерения давления при низких оборотах (100–200). Объёмный коэффициент сжатия составляет около 21,5, а динамический коэффициент сжатия должен быть очень близок к этому значению, поскольку клапаны открываются и закрываются вблизи верхней или нижней мёртвой точки. Я заметил, что давление в конце такта сжатия намного ниже ожидаемого, несмотря на то, что часть воздуха всегда будет утекать, что приводит к снижению давления. Я обнаружил, что причиной является утечка из выпускного клапана.



Во время сжатия значительное количество воздуха выталкивается из выпускного отверстия через клапан, а во время расширения (выработки мощности) поршень втягивает воздух из выпускного отверстия, пока клапан ещё закрыт. Мне нужно добиться максимально возможного давления внутри цилиндра в конце такта сжатия. Поэтому я подумал, можно ли как-то контролировать утечку воздуха из выпускного отверстия. Сейчас я думаю о том, чтобы (1) нанести краску или силиконовую грунтовку на клапан и седло, или (2) использовать герметики для прокладок (RTV??), или (3) прикрепить тонкую резиновую прокладку с помощью прочного клея.



Я знаю, что это не идеальные варианты, но я бы хотел создать как можно большее давление, даже если это приведёт к повреждению двигателя. Буду очень признателен за любые предложения. Спасибо.



PS. Согласно расчётам, максимальное давление должно составлять около 70 бар (теоретически, в реальности оно ниже), но я получаю около 20 бар (отредактировано, ранее по ошибке было указано 11) при 100 оборотах в минуту. Давление повышается до 35 бар при 1200 оборотах в минуту и больше не увеличивается.



Правка: я попробовал притереть клапаны, а когда это не помогло, заказал новую головку блока цилиндров и новые клапаны. Я добился небольшого улучшения (11 бар вместо 7), но это далеко не то, что мне нужно. В общем, мне нужно высокое давление при низких оборотах. Это сложно, но будем надеяться.



При замене головки блока цилиндров и клапанов я также заменил прокладку головки блока цилиндров. Я знаю, что основной причиной является выпускной клапан, потому что при его закрытии можно услышать и почувствовать, как воздух выталкивается и всасывается через клапан.



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/50004/can-i-add-a-gasket-to-my-exhaust-valve-to-reduce-leak-and-increase-cylinder-pres

15 Комментариев

  1. если у вашего выпускного клапана правильный зазор и он расположен перпендикулярно направляющей клапана без чрезмерного люфта в направляющей, а давление на седло клапана соответствует норме... пробовали ли вы впрыснуть немного масла в камеру сгорания, чтобы проверить, повысит ли это компрессию... проверка колец...


  1. Если вы хотите, чтобы эта штука работала как воздушный компрессор, нужно изменить фазы газораспределения, то есть уменьшить инерцию на впуске, которая возникает при высоких оборотах. Отсутствие перекрытия фаз газораспределения в верхней мёртвой точке не окажет существенного положительного влияния на вашу систему.


  1. Я бы не стал использовать какие-либо «герметики», это временная мера, и как только вы увеличите давление, они, скорее всего, перестанут работать.



    Мне кажется, вам нужно сделать следующее:




    • Увеличьте давление, используемое для закрытия клапанов, например, с помощью клапанных пружин с более высоким давлением на седло.


    • Увеличьте время открытия впускного клапана, чтобы цилиндр лучше заполнялся.



  1. Спасибо за ответ. Перекрытие фаз газораспределения практически отсутствует. Зазор вырезан в самом поршне, поэтому расстояние между верхней мёртвой точкой и головкой блока цилиндров очень маленькое. По этой причине фазы газораспределения оптимальны для двигателя. Кроме того, я стремлюсь к высокой температуре, которая достигается за счёт высокого давления.
  1. Хорошо, я рассмотрю возможность использования пружины с более высокой жёсткостью, но я не уверен, что это приведёт меня к желаемому результату. А что касается фаз газораспределения, я бы сказал, что они оптимальны для этого двигателя, работающего на низких оборотах. Спасибо за ответ.
  1. @ Bart Из поршневых колец происходит значительная утечка. В настоящее время я подумываю о том, чтобы использовать поршневые кольца без зазора от Total Seal. Но на самом деле мне удалось повысить давление на 5–7 бар, установив на клапаны прокладку из силиконовой резины. Для моих целей эта резина подойдёт, по крайней мере пока.
  1. Вы уверены, что в поршневых кольцах нет утечки давления? Кроме того, учтите, что большинство датчиков температуры могут недостаточно быстро реагировать на изменение температуры. Они никогда не покажут максимальную температуру, так как датчику требуется время, чтобы нагреться.
  1. Нет, это 1 бар, но мы можем увеличить его. 70 бар — это максимальное давление, определяемое изоэнтропическим соотношением термодинамики для воздуха (P2 = P1 * CR^(1,4)). На самом деле оно будет ниже, и я был бы рад, если бы давление составляло 55 бар.
  1. Если коэффициент сжатия составляет 21,5, а вы ожидаете давление на выходе 70 бар, то какое давление на входе? Оно составляет 3+ бар?
  1. Сейчас для проведения быстрого эксперимента будет достаточно часа. Я продолжу поиски. Спасибо.
  1. Что ж, похоже, что типы исправлений, о которых я думал, — это то, что вы уже сделали. Возможно, есть что-то ещё, но это не в моей компетенции. Просто для полноты картины: насколько долговечным должно быть это устройство? Нужно ли ему работать в течение часа, чтобы провести быстрый эксперимент, или оно будет работать круглосуточно?
  1. Что ж, тогда я подхожу к сути. Если вы ожидаете, что идеальная герметизация обеспечит такой высокий температурный режим, вам нужен материал, способный выдерживать высокие температуры. Краска или RTV не подойдут. Плохая компрессия — реальная проблема для двигателей, так почему бы не решить её таким же способом, а не с помощью какого-то герметика?
  1. Есть краски (или силиконовые грунтовки), которые выдерживают температуру до 650 °C, а также некоторые виды резины. Меня беспокоит то, что прокладка (или краска) может разрушиться и попасть в цилиндр при открытии и закрытии клапана. Так о каком способе устранения неисправности CR вы говорите? Я забыл упомянуть, что уже притирал клапаны, но это не помогло. Затем я заказал новую головку блока цилиндров и клапаны, что немного улучшило ситуацию, но ненамного. Я добавлю эти подробности в свой вопрос. Я знаю, что низкая частота вращения может быть основной проблемой, но именно это нам и нужно — высокое давление при низкой частоте вращения.
  1. Да, в цилиндре нет взрывов. У нас нет датчика температуры, только датчик давления. Однако, если бы давление было выше, я бы ожидал, что температура будет около 650–700 °C, но сейчас она должна быть намного ниже — около 100 °C.
  1. То есть это цилиндр, в котором не происходит взрывов? Я полагаю, что сжатый воздух нагревается, так о каких температурах мы говорим, когда речь идёт о клапанах и седлах?
Вы уже ответили на этот вопрос