Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 26

 

103 

могут  вызвать  лаковые  отложения  вследствие  полимери- 

зации.  На  рис.  53  проиллюстрирован  эффект  низкой  тем- 

пературы  охлаждающей  воды,  а  именно,  показаны  лако- 

вые  отложения  на  поршне.  При  этом  также  может  быть 

обнаружен  увеличенный  износ  поршневых  колец  и  ци- 

линдров.

 

190.  Во        избежание        таких 

условий  работы  двигатели  дол- 

жны  быстро  прогреваться.  Од- 

нако  неправильно  понимать  это 

таким  образом,  что  они  должны 

нагружаться  сразу  после  пуска, 

так  как  хотя  в  этом  случае  дви- 

гатель  прогреется    быстрее,  но 

ему    может  быть    нанесен    еще 

больший   ущерб,   т.    е.   износ 

в  стадии  прогрева  увеличится. 

В  то  же  время  любой  конструк- 

тивный      фактор,      способствую- 

щий  сокращению  периода  про- 

грева    двигателя,  будет  полез- 

ным.    Наилучшие  условия  для 

трогания  с  места  при  холодном 

двигателе  следующие:  пуск  (при 

обогащенной  смеси),  работа  дви- 

гателя  при  повышенных  числах 

оборотов      холостого      хода      (что 

достигается        большей        частью 

автоматически),    затем      медлен- 

ное  трогание    с  места  на  уме- 

ренных    числах    оборотов,      после    чего  через    2—3    мин 

может    быть      установлена      обычная      рейсовая      скорость. 

В  случае  очень  холодной  погоды  требуется  больший  пе- 

риод разогрева после пуска двигателя. 

191.  Нарушения 

горения  (нежелательное  опережение 

или  ускорение  процесса  горения)  могут  привести  к  серь- 

езным      поломкам    деталей    двигателя      и      к  ограничению 

предельно достижимой мощности. К ним относятся: 

1)  несвоевременное    воспламенение    (преждевременное 

воспламенение, последующее воспламенение); 

2)  детонация. 

192.  Несвоевременное    воспламенение    связано    с    ка- 

лильным зажиганием, которое может происходить либо

 

 

 

Рис. 53. Отложения на порш- 

не, появляющиеся вследствие 

низкой   температуры  охлаж- 

дающей воды

 

 

104 

до,  либо  после  момента  проскакивания  искры  (абзац  94). 

Оно  возникает  от  очень  горячих  элементов  поверхностей, 

окружающих  пространство  цилиндра  двигателя.  Это  могут 

быть  отложения  нагара,  неплотные  и  в  связи  с  этим  пере- 

гретые  выпускные  клапаны  или  дефектные  прокладки 

головки  блока,  части  которых  выступают  в  камеру  сго- 

рания.  В  современных  правильно  обслуживаемых  дви- 

гателях  нарушения  этого  типа  происходят  чаще  всего  при 

очень высокой мощности в результате перегрева свечей

 

зажигания.  Свеча  зажига- 

ния 

имеет 

центральный 

электрод, 

изолированный 

электрически,  а  значит  и 

термически, 

являющийся 

элементом,  который  всегда 

дольше  всего  подвергается 

воздействию  высоких  тем- 

ператур  горения.  В  допол- 

нение  к  этому,  как  уже 

известно  (абзац  51),  темпе- 

ратура  газов,  воспламенен- 

ных  вначале,  самая  высо- 

кая.  Поэтому  не  является 

исключительным 

случай, 

когда  авиационный  двига- 

тель 

на 

испытательном 

стенде  при  работе  на  высокой  мощности  после  выключения 

зажигания  несколько  снижает  число  оборотов  и  продолжает 

работать.

 

Этот  пример  показывает,  что  в  двигателе,  работа- 

ющем  на  высокой  скорости,  заряд  едва  не  воспламеняется 

от  центральной  части  свечи.  Иногда  можно  наблюдать,  что 

после  выключения  зажигания  вообще  не  обнаруживается 

каких-либо  изменений  в  работе  двигателя.  Это  бывает 

в  тех  случаях,  когда  калильное  зажигание  возникает  как  

раз  во-время,  для  того  чтобы  получалась  нормальная 

индикаторная  диаграмма.  При  дальнейшем  увеличении 

термической  нагрузки  калильное  зажигание  начнется  до 

проскакивания  искры  (преждевременное  воспламенение), 

и  работа  двигателя  станет  неустойчивой,  так  как  из-за 

раннего  момента  зажигания,  сопровождающегося  повы- 

шением 

температуры 

газов, 

воспламененных 

первыми 

(вследствие того, что они начинают гореть существенно

 

 

Рис.   54.   Диаграмма   давление —

 

объем   цикла   с  преждевременным

 

воспламенением

 

 

105 

раньше,  до  в.  м.  т.),  температура  источника  зажигания 

увеличится, что вызовет еще более раннее воспламенение.

 

193.  В  одноцилиндровом  опытном  двигателе  мощность 

и,  следовательно,  число  оборотов  при  преждевременном 

воспламенении  уменьшатся  так,  что  сохранится  баланс 

между  производимой  и  затраченной  работами.  При  этом 

диаграмма  давлений  будет  иметь 

вид,  как  показано  на  рис.  54, 

с  чрезмерно  высоким  давлением 

сгорания.  Если  двигатель  мно- 

гоцилиндровый  и  то  же  явление 

происходит  в  одном  из  его  ци- 

линдров,  то  может  произойти 

авария  из-за  перегрева  поршня. 

Уплотнение, 

обеспечиваемое 

поршневыми 

кольцами, 

осо- 

бенно  в  зоне  стыка  их  концов, 

оказывается  весьма  слабой  за- 

щитой.  На  поршнях,  которые 

разрушаются  таким  путем,  об- 

наруживается  начальное  оплав- 

ление  у  стыка  верхнего  порш- 

невого  кольца,  вскоре  перехо- 

дящее 

в 

полное 

оплавление 

поршня  в  этом  месте,  после  чего 

может  произойти  взрыв  масла 

в картере (рис. 55) 

1

.

 

Преждевременное 

воспламе- 

нение  в  одном  из  цилиндров 

многоцилиндрового  двигателя  проявляется  внешне  в  виде 

очень  сильной  вибрации  из-за  несвоевременного  повыше- 

ния  давления,  что  вызывает  появление  пика  отрицатель- 

ного  момента  (абзац  154).  Если  при  этом  термическая 

нагрузка  в  двигателе  меньше  допустимой  и  поршень 

еще  не  поврежден,  то  воспламенение  может  стать  настолько 

ранним,  что  воспламенится  поступающий  свежий  заряд 

и  произойдет  обратная  вспышка  в  карбюратор.  В  свое 

время наблюдались частные случаи подобного нарушения

 

1

  Хотя  на  фотографии  показан  поршень  одноцилиндрового  дви- 

гателя,  а  именно  двигателя  CFR,  это  не  находится  в  противоречии 

с  высказанным,  так  как  этот  двигатель  оборудован  в  качестве  тормоза 

синхронным  электрогенератором,  и  его  число  оборотов  сохраняется 

неизменным при падении мощности.

 

 

Рис. 55. Повреждение поршня 

вследствие   резко   выражен- 

ного преждевременного вос- 

пламенения

 

 

106 

сгорания  при  использовании  свечей  зажигания  с  фарфо- 

ровыми  изоляторами,  так  как  отрывающиеся  от  хрупкого 

изолятора  частицы  острой  формы  легко  прогревались  до 

высокой  температуры.  Это  привело  к  использованию 

в  качестве  изоляционного  материала  прессованной  слюды. 

Позднее  нашли  применение  керамические  изоляторы  на 

алюминиевой  основе,  имеющие  лучшую  теплопроводность 

и  прочность,  вследствие  чего  они  вытеснили  изоляторы  из 

прессованной слюды.

 

194.  Свечи    зажигания      изготовляются      с    различными 

тепловыми  характеристиками  для  того,   чтобы  сделать

 

Рис. 56. Свечи:

 

а  —  горячая  с  длин- 

ным  путем  теплоот- 

вода;  б  —  холодная 

с  коротким  путем 

теплоотвода

 

возможным  компромисс  между  описанным  явлением  и 

замасливанием  свечи  зажигания.  Вообще,  естественным 

является  стремление  создать  наиболее  эффективную  изо- 

ляцию  центрального  электрода  за  счет  увеличения,  на- 

сколько  возможно,  пути  утечки  заряда  (рис.  56,  а).  Это, 

однако,  приводит  к  наличию  внутри  свечи  большего 

объема  газа  и  к  большему  повышению  температуры  изо- 

лятора.  При  увеличении  термической  нагрузки  двигателя 

пропорционально  уменьшается  опасность  появления  на 

свече  масляных  отложений  вследствие  осаждения  на  изо- 

ляторе  паров  смазочного  масла,  а  опасность  несвоевре- 

менного  воспламенения  возрастает,  поэтому  длина  свобод- 

ной части изолятора (рис. 56, б) должна быть меньшей. 

195.  Кроме  конструкции  самой  свечи,  подбор  опти- 

мальных  условий  работы  свечи  зажигания  на  двигателе 

возможен  при  соответствующих  условиях  внешнего  охлаж- 

дения  свечи.  В  двигателе,  часто  работающем  на  малых  на- 

грузках, свечи зажигания устанавливались так, чтобы в ме-