Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 30

 

119 

таких  показателях  двигателя,  как  среднее  эффективное 

давление,  максимальная  мощность  и  расход  топлива. 

Даже  если  карбюратор,  имеющий  правильную  характе- 

ристику,  сконструирован  удачно  (см.  абзац  186),  все  же 

будет  происходить  отделение  более  или  менее  грубо  рас- 

пыленного  топлива  от  остальной  его  части.  Это  проис- 

ходит  вследствие  осаждения  топлива  на  находящихся 

поблизости  дроссельной  заслонке  и  стенках  впускного 

канала  и  отклонения  потока  топлива  (в  виде  капель 

и  пара)  от  течения  воздуха.  Для  максимальной  компакт- 

ности  требуется,  чтобы  в  многоцилиндровом  двигателе 

впускная  труба  разветвлялась  сразу  же  за  карбюратором 

в  патрубки,  ведущие  к  отдельным  цилиндрам  или  группам 

цилиндров.

 

214.  Отделение  топлива  ведет  к  количественно  нерав- 

номерному  его  распределению,  в  результате  которого 

одни  цилиндры  получают  более  богатую  смесь,  чем  дру- 

гие.  Возможно  также,  что  имеет  место  качественно  нерав- 

номерное  распределение  топлива  в  том  смысле,  что  ци- 

линдры  не  получают  топлива  одинакового  состава-  из-за 

неполного  селективного  его  испарения,  за  которым  сле- 

дует  отделение  пара  от  жидкости.  Вследствие  резкого 

ухудшения  качества  горения  при  обеднении  смеси  любой 

недостаток  в  подаче  топлива  к  отдельным  цилиндрам 

должен  всегда  компенсироваться  общим  обогащением 

смеси.  Учитывая,  что  даже  при  хорошем  распределении 

смеси  двигатель  может  работать  при  коэффициенте  КС, 

лишь  немного  меньшем  единицы,  в  двигателе  с  плохим 

распределением  смеси  оказывается  необходимым  обога- 

щать  смесь  до  КС  >  1  во  всем  диапазоне  рабочих  режимов. 

Вследствие  этого  он  будет  не  экономичным.  Различие 

в  качестве  топлива,  поступающего  в  отдельные  цилиндры, 

чрезвычайно  важно  вследствие  того,  что  обычно  приме- 

няемым  антидетонатором  является  ТЭС,  который  значи- 

тельно  менее  летуч,  чем  авиационный  бензин,  и  даже 

в  случае  значительно  менее  легко  испаряемого  автомо- 

бильного  бензина  ТЭС  обнаруживается  только  в  конце- 

вой   фракции 

1

.   Этилен-дибромид — вещество,    которое

 

1

 

Неоднократно  отмечалась  желательность  замены  тетраэтил- 

свинца  значительно  более  летучим  тетраметилсвинцом,  но  эта  замена 

задерживалась  в  течение  долгого  времени  из-за  боязни  значительно 

большей  токсичности  последнего.  Лишь  недавно  эти  опасения  были 

опровергнуты.

 

 

120 

должно  препятствовать  отложению  свинца,  напротив, 

более  летуч.  Нарушение 

качественного  распределения 

топлива  поэтому  вызовет  не  только  разницу  в  детонацион- 

ной  стойкости,  но  также  увеличенную  тенденцию  к  обра- 

зованию свинцовых отложений в отдельных цилиндрах.

 

215.  Решением  этих  проблем,      хотя    и  не  свободным 

от    недостатков,      является      применение    индивидуального 

карбюратора  для    каждого  цилиндра,    как  это  делается 

на  гоночных  и  спортивных  автомобилях,  или  использо- 

вание      индивидуального      впрыска      либо      непосредственно 

в  каждый  из  цилиндров,  либо  в  его  патрубок.    Впрыск 

бензина  в  цилиндры  широко  используется  в  авиационных 

двигателях,  но  применительно  к  автомобильным  двигате- 

лям  он  чрезмерно  дорог.  В  качестве  паллиатива  в  автомо- 

бильных  двигателях  прибегают  к  предварительному  на- 

греву  смеси  или  стенок  впускного  канала,    на  которых 

происходит    осаждение    топлива.      Это    связано,      конечно, 

с  потерей  в  наполнении,  особенно  в  случае  бедных  смесей 
(рис.  71),  так  как  богатая  смесь  отнимает  больше  тепла 

от  более  горячего  воздуха.      Еще  одно  неблагоприятное 

влияние  на  наполнение  вызывается  использованием  в  кар- 

бюраторе  диффузора,  обеспечивающего  относительно  боль- 

шое  разрежение  для      улучшения      точности      дозирования 

и  качества  распыла,  что  приводит  к  потере  среднего  дав- 

ления  и  максимально  достижимой  мощности.  Предвари- 

тельный  подогрев  смеси  повышает  склонность  ее  к  дето- 

нации,  что  должно  быть  скомпенсировано  применением 

более  низкой  степени  сжатия  (а  значит,  имеет  место  до- 

полнительная  потеря  среднего  давления,  мощности  и  эко- 

номичности).  Вторичным  результатом  является  увеличе- 

ние  температуры  отработавших  газов  и  выпускных  кла- 

панов при подогреве смеси. 

216.  Цель  предварительного  подогрева  смеси,  а  именно 

получение  гомогенной  смеси,  более  или  менее  достигается 

при  сочетании  подогрева  с  тщательно,  на  основе  опыта, 

сконструированными  впускными  трубопроводами,  но  пред- 

варительный  подогрев  сам  по  себе  увеличивает  возмож- 

ность  самовоспламенения  бедной  смеси.  Если  бы  только 

был    возможен    быстрый    переход  с  частичной    нагрузки 

на  полную  без  задержки  на  установление  нового  равновес- 

ного  состояния,  связанной  с  тепловой  инерцией  горячих 

деталей,  то  переменный  предварительный  подогрев  мог  бы 

очень способствовать выполнению предъявляемых требо- 

 

121 

ваний.  На  практике  преследуется  достижение  этой  цели, 

но, естественно, достигается она только приблизительно.

 

При  использовании  топлива 

с  одинаковым  октановым  числом 

по изложенным выше причинам

 

Рис. 71. Влияние температуры 

воздуха на впуске на темпе- 

ратуру смеси при различном 

составе смеси:

 

1 — обедненная;       2 — бедная; 

3 — богатая;    4 — обогащенная

 

Рис. 72. Распределение топлива в смеси 

в зависимости от положения дроссель- 

ной   заслонки:

 

А — богатая   смесь;    Б — бедная   смесь: 

1,   2,  3,  4 — номера цилиндров

 

показатели  наиболее  совершенных  многоцилиндровых  кар- 

бюраторных  двигателей  на  10—20%  ниже,  чем  одноцилин- 

дровых двигателей или двигателей с впрыском топлива.

 

 

Рис.    73.      Впускные  каналы:    а  —  неудачная    конструкция;  б  —  улуч- 

шенная конструкция

 

217.  Проблема  карбюрации  и  конструирования  трубо- 

проводов  здесь  не  рассматривается;  будут  изложены  лишь 

несколько  примеров.   Положение дроссельной  заслонки

 

 

 

 

122 

может  вызвать  неправильное  распределение  смеси,  как 

это  проиллюстрировано  на  рис.  72.  Объединенный  впуск- 

ной  канал,  предназначенный  для  подачи  смеси  в  два 

соседних  цилиндра  и  часто  применявшийся  в  ранних 

конструкциях,  ведет  к  плохому  распределению  и  к  раз- 

личию  в  наполнении,  особенно  в  четырехцилиндровом 

двигателе,  в  котором  процессы  впуска  двух  смежных 

цилиндров  несколько  перекрываются  (см.  рис.  73,  а). 

В  настоящее  время  ответвления  впускных  трубопроводов 

к  отдельным  цилиндрам  делаются  обычно  одинаковой 

длины (рис. 73, б).

 

 
СГОРАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОЙ 
(

РАССЛОЕННОЙ) СМЕСИ; 

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ТОПЛИВНЫМ ФАКЕЛОМ 
(

впрыск вспомогательной поджигающей порции 

топлива или двухтопливные двигатели) 

218.  Неоднократно  делались  попытки  создать  двига- 

тели,  в  которых  заряд  был  бы  негомогенным  в  момент 

воспламенения.  В  некоторых  случаях  это  было  резуль- 

татом  сознательного  действия,  т.  е.  таким  способом  хо- 

тели  достичь  определенной  цели,  в  то  время  как  в  других 

случаях  расслоение  было  вторичным,  иногда  даже  неже- 

лательным  эффектом.    Интересуясь  расслоением  заряда, 

следует  вообще  рассмотреть  двигатели,  в  которых  топливо 

впрыскивается внутрь цилиндров. 

219.  Если  впрыск  осуществляется  прежде  всего  для 

избежания  определенных  недостатков  системы  карбюра- 

ции  (предварительный  подогрев  и  потеря  давления  во  впуск- 

ном  трубопроводе,  трудности  дозировки,  опасность  обрат- 

ных  вспышек  или  даже  пожара)  и  если  твердо  придержи- 

ваться  использования  в  качестве  топлива  легкоиспаряе- 

мого      бензина,      то,      как      правило,      применяется      ранний 

впрыск  (в  такте  впуска),  и  смесь  успевает  стать  достаточно 

гомогенной  к  моменту  воспламенения.  При  этом  воспла- 

менение  не  представляет  особых  проблем,  и  воздушный 

заряд  может  быть  использован  полностью.  Экономическая 

регулировка  возможна  здесь,  как  и  в  обычных  случаях; 

сами  проблемы  регулирования  в  данной  книге  не  обсуж- 

даются.