Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 25

 

99 

185.  Обычно  на  практике  при  холостом  ходе  двигателя 

используется  достаточно  богатая  смесь.  Также  обычным 

является  переход  к  богатым  смесям  при  снижении  само- 

лета  для  посадки.  Последнее  делается  для  того,  чтобы 

избежать  неравномерной  работы  двигателя  после  резкого 

открытия  дроссельной  заслонки  (для  преодоления  той 

или  иной  критической  ситуации)  вследствие  несколько 

более  позднего  по  сравнению  с  подачей  воздуха  роста 

подачи  топлива.  Обычно  имеется  дополнительный  насос 

для  подачи  добавочной  порции 

топлива  при  внезапном  откры- 

тии дроссельной заслонки.

 

Регулировка  на  богатую 

смесь  при  холостом  ходе  яв- 

ляется  просто  мерой,  способ- 

ствующей  стабилизации  числа 

оборотов  двигателя.  Характе- 

ристика  простого  карбюратора 

всегда  обеспечивает  обогащение 

смеси  при  росте  числа  оборо- 

тов,  так  как  сопротивление  тече- 

нию  топлива  следует  линейному 

закону  Пуазейля,  а  воздуха  — 

закону  второй  степени  Бернул- 

ли.  Малое  открытие  дроссельной 

заслонки  обеспечивает  в  принципе  стабильность  холо- 

стого  хода,  так  как  давление  на  впуске  увеличивается 

при  уменьшении  скорости,  и  наоборот.  Этому  можно 

помочь,  работая  на  смеси,  более  богатой,  чем  та,  которая 

соответствует 

при 

рассматриваемых 

плотностях 

заряда 

максимуму  среднего  давления  цикла,  так  как  тогда 

изменение  плотности  будет  сопровождаться  изменением 

состава  смеси,  что  окажет  соответствующее  влияние  на 

среднее  давление  цикла  (рис.  51).  В  случае  работы  на 

бедных  смесях  уменьшение  числа  оборотов  сопровожда- 

лось  бы  обеднением  смеси,  что  могло  бы  привести  к  паде- 

нию  среднего  давления  цикла  вместо  его  повышения; 

следовательно,  работа  двигателя  была  бы  нестабильной. 

При  регулировке  на  очень  богатую  смесь  при  холостом 

ходе  двигатель  также  может  работать  с  сильно  колеб- 

лющейся  скоростью,  так  как  в  нем  могут  наблюдаться 

пропуски  вспышек  на  максимальных  числах  оборотов, 

на которых смесь будет особенно богатой. При этом вслед-

 

4*

 

 

Рис.  51.  Зависимость  сред- 

него  давления  цикла  от  со- 

става  смеси  при  различных 

плотностях смеси на впуске:

 

1 — нестабильная регулировка; 

2—стабильная   регулировка

 

 

100 

ствие  пропуска  вспышек  число  оборотов  двигателя  будет 

падать,  а  затем  вновь  расти  из-за  более  благоприятного 

состава  смеси  на  малых  числах  оборотов.  Хотя  и  перио- 

дичная  по  характеру,  такая  работа  двигателя  может  быть 

весьма стабильной.

 

 
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 

186.  Автомобильный  карбюратор,  в  принципе  простой 

по  конструкции,  должен  подавать  экономичную,  следо- 

вательно,  бедную  смесь  для  работы  на  нормальном  экс- 

плуатационном  режиме,  и  богатую  смесь  для  получения 

максимальной   мощности   при   работе   с   ускорением   и

 

с  полностью  открытой  дрос- 

сельной  заслонкой.  Характе- 

ристика 

карбюратора, 

отве- 

чающая  этим  условиям,  пред- 

ставится  в  виде  двойной  кри- 

вой  в  координатах:  состав 

смеси  —  расход  воздуха,  как 

показано  на  рис.  52.  Здесь 

по  оси  абсцисс  отложен  рас- 

ход  воздуха,  что  отвечает 

условиям  испытания  карбю- 

ратора  на  стенде.  При  пол- 

ностью  открытой  дроссель- 

ной  заслонке  имеется  опреде- 

ленная  связь  между  расходом 

воздуха  и  числом  оборотов 

двигателя,  в  то  время  как 

в  случае  «дорожной»  характе- 

ристики  эта  связь  между  расходом  воздуха  и  числом 

оборотов  двигателя  зависит  также  от  таких  свойств 

автомобиля,  как  сопротивление  качению,  аэродинамиче- 

ское  сопротивление  и  т.  д.  Кривые  состава  смеси  приме- 

нимы  к  определенному  двигателю.  Каждому  расходу 

воздуха  соответствует  определенное  значение  коэффи- 

циента  КС,  при  котором  расход  топлива  минимален. 

При  увеличении  расхода  воздуха  этот  минимум  смещается  . 

в  сторону  меньших  значений  коэффициента  КС.  При 

определенном  расходе  воздуха  максимальная  мощность 

достигается  всегда  при  более  высоком  значении  коэф- 

фициента   КС,   чем  наилучшая   экономичность.   Расход

 

 

Рис.  52.  Зависимость  коэффи- 

циента  КС  от  расхода  воздуха 

при  различных  эксплуатацион- 

ных  режимах  работы  автомо- 

бильного двигателя:

 

1 — холостой   ход;    2 — ускорение

 

при  полном  открытии дроссельной

 

заслонки;      3 — эксплуатационные

 

нагрузки

 

 

101 

воздуха  в  единицу  времени  зависит  от  положения  дрос- 

сельной  заслонки,  а  также  от  числа  оборотов  двигателя. 

Если  двигатель  работает  с  определенным  расходом  воз- 

духа  при  экономичной  регулировке  карбюратора  и  затем 

он  ускоряется  при  полностью  открытой  дроссельной 

заслонке,  то  коэффициент  КС  должен  автоматически 

возрасти,  чтобы  работа  двигателя  продолжалась  в  соот- 

ветствии  с  верхней  кривой  на  рис.  52  и  чтобы  далее  под- 

держивалось  почти  постоянное  значение  состава  смеси  до 

достижения  максимальной  мощности.  Для  мягкой  ра- 

боты  двигателя  при  холостом  ходе  специальное  устрой- 

ство  должно  обеспечивать  получение  достаточно  богатой 

смеси  (см.  предыдущий  абзац)  и,  как  следствие,  крутую 

кривую  зависимости  коэффициента  КС  на  рис.  52  в  об- 

ласти очень малых расходов воздуха.

 

Так  как  частота  вспышек  при  минимальных  числах 

оборотов  холостого  хода  мала,  любая  неравномерность 

в  работе  двигателя  будет  проявляться  внешне  в  виде 

повышенных  вибраций  двигателя  из-за  появления  низко- 

частотных  импульсов,  находящихся  в  резонансе  с  под- 

веской  двигателя  (абзац  154).  Следовательно,  действи- 

тельно  мягкая  работа  двигателя  на  холостом  ходу  может 

рассматриваться  как  самое  лучшее  свидетельство  хорошей 

конструкции двигателя и системы карбюрации.

 

187. 

Для  двигателей  гоночных  автомобилей  иногда 

применялись  специальные  топливные  смеси  с  целью 

подавления  детонации  и  сведения  к  минимуму  температуры 

на  впуске.  Вследствие  увеличенной  по  сравнению  с  угле- 

водородами  теплоты  испарения  температура  на  впуске 

при  использовании  этих  смесей  может  поддерживаться 

низкой,  поэтому  улучшается  наполнение  двигателя  и 

понижаются 

температуры 

горения. 

Спирты, 

особенно 

метиловый  (метанол),  очень  эффективны  в  рассматривае- 

мом  отношении.  Теплота  испарения  метанола  почти 

в  4  раза  выше,  чем  у  бензина,  и  при  теоретическом  со- 

ставе  смеси  падение  температуры  за  счет  испарения  топ- 

лива  в  7  раз  больше,  чем  в  случае  бензо-воздушной 

смеси.

 

Вследствие  испарения  внутри  цилиндра  тепло  отби- 

рается  от  стенок,  и  нагрузка  на  систему  охлаждения 

заметно  снижается.  Радиатор  может  быть  поэтому  меньше, 

и  следовательно,  он  оказывает  меньшее  сопротивление 

охлаждающему   воздуху,   что   обеспечивает   некоторую

 

 

102 

экономию  мощности.  Переобогащенная  смесь  делает  вну- 

треннее  охлаждение  еще  более  эффективным  и,  кроме 

того,  происходит  увеличение  числа  молекул  продуктов 

сгорания  с  соответствующим  снижением  температур,  упо- 

мянутое  уже  в  абзацах  145  и  182.  Практика  применения 

богатых  топливных  смесей  приводит  к  перерасходу  топ- 

лива.  Следует  иметь  также  в  виду,  что  эксплуатация 

двигателя  в  условиях  гоночных  заездов,  когда  такая 

практика  допустима,  не  дает  каких-либо  сведений  о  пре- 

дельной  способности  двигателей  выдерживать  термиче- 

скую  нагрузку.  По  этим  причинам  в  последние  годы 

во  всех  наиболее  важных  гонках  было  сделано  обязатель- 

ным  использование  обычного,  хотя  и  весьма  высокоокта- 

нового  бензина,  а  не  специальных  топливных  смесей. 

Более  того,  обычно  ограничивают  также  допустимый 

расход  бензина,  чтобы  сделать  обязательным  применение 
«горячих»  смесей,  т.  е.  смесей,  обеспечивающих  высокие 

температуры.

 

 
НАРУШЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО ГОРЕНИЯ 

188.  Конструктор  должен  обеспечить  развитие  горе- 

ния  в  течение  разумного  интервала  времени.  Из  преды- 

дущего  известно,  что  в  результате  слишком  слабой  тур- 

булентности,      чрезмерно      бедных      смесей      или      больших 

потерь  в  стенки  горение  может  происходить  в  течение 

слишком  длительного  периода  времени.  Первым  резуль- 

татом  такого  медленного  горения  является    уменьшение 

мощности  и  экономичности.  В  последней  стадии  процесса 

имеется  опасность  зажигания    все  еще    горящей  массой 

заряда      следующей      порции      заряда      (обратная      вспышка 

в  карбюратор),  так  как  в  случае  смещения  тепловыделе- 

ния      на      такт      расширения      температура      отработавших 

газов  увеличивается  по  сравнению  с  нормальными  усло- 

виями      горения.          Помимо        более        высокой        температу- 

ры  при  этом  важно,  что  газы  все  еще  горят  и  поэтому 

содержат      радикалы      и,      следовательно,      более      способны 

вызвать      поджигание,      чем      «неактивные»      отработавшие 

газы. 

189.  В  случае  медленного  горения  на  стенках  всегда 

будут      образовываться      такие      промежуточные      продукты 

сгорания, как кислоты и альдегиды, причем последние