Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 32

 

127 

ных  реакций.  Остальная  часть  заряда  —  воздух  с  под- 

мешанным  к  нему  газом  —  воспламеняется  от  горящих 

струй в большом объеме.

 

229. 

При  определенных  условиях  оказывается  воз- 

можным  качественное  регулирование  изменением  коли- 

чества  газа  при  свободном  впуске  воздуха.  В  случае  тихо- 

ходных  двигателей  и  особенно  когда  применяются  газы, 

богатые  водородом  (коксовый  газ,  обогащенный  генератор- 

ный  газ),  при  малых  нагрузках  может  быть  получено 

достаточно  полное  горение.  При  высоких  нагрузках  эти 

газы имеют тенденцию гореть слишком быстро, со стуком,

 

Рис.  76.  Зависимость 

удельного  эффективно- 

го  расхода  топлива  от 

среднего  эффективного 

давления двигателей:

 

1 — бензинового;       2 —

 

с    расслоением    заряда;

 

3 — дизеля

 

вследствие  чего  они  не  очень  подходят  для  использования 

в  таком  процессе.  Газы,  содержащие  мало  водорода, 

особенно  природный  газ  обычного  состава,  обладают 

склонностью  к  замедленному  горению  на  низких  нагруз- 

ках,  как  уже  отмечено  выше.  В  этом  случае  необходимо 

использовать  некоторую  степень  дросселирования  в  целях 

обогащения  смеси.  При  больших  нагрузках,  однако,  эти 

газы  сгорают  лучше.  Применяя  генераторный  газ  можно 

добиться  низкого  содержания  водорода,  подавая  в  гене- 

ратор  меньше  воды,  чем  это  теоретически  необходимо, 

но при этом снизится к. п. д. генератора.

 

230.  В  быстроходных  двухтопливных  двигателях  можно 

встретиться  с  трудностями,  связанными  с  затянутым 

периодом  задержки  воспламенения  впрыскиваемого  топ- 

лива  вследствие  разбавления  воздуха  газом.  Это  имеет 

место  особенно  в  случае  использования  низкокалорийного 

генераторного  газа,  когда  вследствие  очень  малых  коли- 

честв  топлива  диффузия  топливных  струй  в  окружающую 

среду  успевает  завершиться  до  начала  воспламенения, 

что   делает   последнее   невозможным   (абзац   269).   Это

 

 

 

128 

затруднение  удается  преодолеть  увеличением  количества 

впрыскиваемого  дизельного  топлива  или  коренным  изме- 

нением  всей  структуры  факела  с  использованием,  напри- 

мер,  одноструйного  распылителя  вместо  многоструйного. 

Но  тогда  двигатель  перестает  быть  в  полной  мере  двух- 

топливным,  так  как  резко  ухудшается  его  характеристика 

при работе на дизельном топливе.

 

Способы 

комбинированного 

регулирования 

количеств 

подаваемого  дизельного  топлива  и  газа  здесь  не  рассма- 

триваются.  Отметим  лишь,  что  в  большинстве  случаев 

обеспечивается  возможность  быстрого  перехода  от  питания 

газом на нефтяное топливо (иногда даже автоматически).

 

 
 

---------------

 

129 

Сгорание в дизелях

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
ИДЕАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС 

231.  Двигатель  этого  типа,  называемый  также  двига- 

телем  со  сжатием  воздуха  или  двигателем  с  воспламене- 

нием  от  сжатия,  характерен  использованием  диффузион- 

ного  горения,  что  осуществляется  вводом  топлива  в  сильно 

сжатый  воздух  в  момент,  когда  сгорание  является  желатель- 

ным,    а  именно  при  положении  поршня  вблизи  в.  м.  т. 

Топливо  начинает  реагировать  с  воздухом,  находящимся 

в  цилиндре,  немедленно  по  поступлении  в  него.  Однако 

проходит      определенный      промежуток      времени      (период 

индукции),  после  которого  оно  начинает  гореть  достаточно 

быстро.  Таким  образом,  первоначально  процесс  сгорания 

не является чисто диффузионным   [25]. 

232.  Для      идеализации      процесс      сгорания      в      дизеле 

представляют  чисто  диффузионным,  идущим  с  бесконечно 

большой    скоростью  реакции,    в  то  время    как    процесс 

смешения  считается  идущим  одновременно  с  поступлением 

топлива,  т.  е.  без  каких-либо  задержек,  следовательно, 

каждая  из  поступивших  в  любой  момент  времени  частиц 

топлива  полностью  сгорает  в  тот  же  самый  момент.  По- 

вышение  давления  при  идеальном  процессе  сгорания  будет 

постоянно  опережать  повышение  давления  в  действитель- 

ном  процессе.  Давления  сгорания  в  идеальном  процессе 

будут  выше  и  их  изменения  в  функции  времени  или  угла 

поворота  коленчатого  вала  целиком  будут  определяться 

характеристикой  впрыска  топлива,  так  как  в  свете  сде- 

ланного      предположения      любое      количество      поданного 

в  объем  камеры  сгорания  топлива  эквивалентно  подводу 

вполне  определенного  количества  тепла,  которое  может 

быть вычислено по низшему тепловому эффекту реакции. 

5    Д. Д.  Брозе

 

 

130 

Соответственно  представляется  возможным  полностью  кон- 

тролировать  величину  давлений  сгорания  с  помощью 

характеристики  впрыска,  если,  конечно,  действительный 

процесс  достаточно  близок  к  описанному  идеализирован- 

ному.  В  случае  теперь  уже  не  применяемого  процесса 

с  компрессорным  впрыском  и  распыливанием  топлива 

такой  контроль  достигался  приданием  кулачку,  управ- 

лявшему  открытием  иглы  форсунки,  надлежащей  формы, 

подобранной опытным путем.

 

233.  В  системах  с  механическим  впрыском,  которые 

только   и   используются   в   настоящее   время,   особенно

 

в  двигателях  с  высоким  числом 

оборотов, 

отклонения 

действи- 

тельного  процесса  от  идеального 

таковы, 

что 

контроль 

давления 

цикла  отмеченным  способом  мо- 

жет 

быть 

успешным 

только 

в  весьма  ограниченных  случаях, 

причем  приходится  идти  на  ком- 

промисс, 

исходя 

из 

приемле- 

мого 

максимального 

давления 

сгорания.  В  общем  случае  для. 

контроля 

диаграммы 

давления 

оказывается  необходимым  прибегать  к  весьма  разнообраз- 

ным  средствам.  Примером  горения,  в  значительной  мере 

контролируемого  процессом  впрыска,  может  служить 

цикл,  реализуемый  в  тихоходном  двигателе  (судовом  дизеле, 

рис.  77).  Из-за  большого  числа  различным  образом  влияю- 

щих  факторов  достижение  мягкой  работы  быстроходного 

дизеля  возможно  лишь  в  итоге  очень  трудоемкой  доводки. 

Поэтому  на  практике  очень  много  двигателей  работают 

с неприятным шумом.

 

234.  Несмотря  на  то,  что  практически  едва  ли  возмо- 

жен      контроль      динамики      тепловыделения      по      аналогии 

с      идеальным      процессом      сгорания,      последний      все      же 

сохраняет  свое  значение,  во-первых,  потому,  что  в  случае 

не  слишком  больших  отклонений  от  идеального  процесса 

изменения  параметров  термодинамического  цикла,  являю- 

щиеся  следствием  применения  различных  характеристик 

впрыска,  отражаются  на  действительном      цикле      качест- 

венно  так  же,  как  и  на  идеальном,    и,  во-вторых,  потому, 

что  особенности  действительного  цикла  могут  быть  легче 

поняты при сравнении его с идеальным.

 

 

Рис. 77. Диаграмма действи- 

тельного цикла дизеля с пре- 

обладающим   диффузионным 

горением:

 

/,  II ,  I II  — фазы сг оран ия