Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 34

 

135 

показано  ниже,  этого  недостатка  нет.  Те  же  диаграммы 

в  координатах  ρ—V  представлены  на  рис.  83,  б,  из  кото- 

рого  видно,  что  при  работе  на  частичных  нагрузках  сго- 

рание  происходит  практически  при  постоянном  объеме, 

а  на  повышенных  нагрузках  —  приблизительно,  в  соот- 

ветствии с циклом Сабатэ.

 

242.  В  случае  регулирова- 

ния  мощности  двигателя  из- 

менением  начала  подачи  топ- 

лива  при  постоянном  конце 

ее,  как  это  в  некоторых  слу- 

чаях  принято  на  практике, 
серия  циклов  тепловыделения 

выглядит,  как  показано  на 

рис.  84.  Соответствующие  диа- 

граммы  давления  представлены 

на  рис.  85,  а,  где  видно,  что  максимальное  давление 

сгорания  монотонно  возрастает  при  увеличении  нагрузки. 

На  меньших  нагрузках  индикаторная  диаграмма  термо- 

динамически  менее  благоприятна  (см.  диаграмму  ρ—V 

на рис. 85, б), но в данном  случае будут особенно не-

 

 

Рис.  85.  Индикаторные    диаграммы,  снятые  при  различ- 

ных нагрузках двигателя при постоянном конце подачи:

 

α — развернутые;   б — представленные   в   координатах   р — V

 

благоприятно 

сказываться 

отклонения 

от 

нормального 

процесса,  возрастающие  при  непрогретом  двигателе.  Не 

будем  обсуждать  все  причины,  по  которым  этот  тип  регу- 

лирования  мощности  иногда  является  предпочтительным. 

Отметим  лишь,  что  он  применяется  в  тех  случаях,  когда 

число  оборотов  двигателя  возрастает  с  нагрузкой  (судо- 

вые или в прошлом авиационные двигатели).

 

 

Рис.  84.   Регулирование по- 

дачи (мощности) при посто- 

янном конце подачи

 

 

136 

243.  Из  диаграмм  давления,  показанных  на  рис.  83,  б, 

уже  очевидна  зависимость  от  нагрузки  теоретически  до- 

стижимого  к.  п.  д.  Это  может  служить  базой  для  оценки 

получаемых  в  действительности  значений  удельного  рас- 

хода  топлива.  Во  всех  случаях,  когда  тепловыделение 

происходит  приблизительно  в  самом  начале  хода  расши- 

рения, к. п. д. может быть выражен формулой

 

 

при  условии,  что  теплоемкость  по- 

стоянна.  В  действительности  тепло- 

емкость 

продуктов 

сгорания 

рас- 

тет  с  температурой,  вследствие  чего 

показатель  k  и  к.  п.  д.  несколько 

уменьшаются 

с 

увеличением 

на- 

грузки  (а  следовательно,  и  темпе- 

ратуры).  На  самом  деле  к.  п.  д. 

будет 

уменьшаться 

еще 

больше, 

так  как  с  увеличением  нагрузки 

процесс  приближается  к  циклу  Сабатэ.  В  принципе, 

таким  образом,  получаем  (при  идеальном  горении)  зави- 

симости,  показанные  на  рис.  86,  причем  зависимость 

удельного  расхода  топлива  от  нагрузки,  естественно, 

имеет  характер,  обратный  характеру  зависимости  к.  п.  д. 

Изобразим 

зависимости 

удельного 

индикаторного 

g

i 

и  удельного  эффективного  g

e

  расходов  топлива  от  на- 

грузки,  приняв,  что:

 

1)  давление  на  входе  в  двигатель  равно  атмосферному 

(1   am); 

2)  давление на входе в двигатель равно 2,5 am; 
3)  зависимости      g

i

      от      полного      количества      воздуха 

в цилиндре в обоих случаях аналогичны; 

4)  имеется  постоянная  разница  между  средним  инди- 

каторным  (р

i

)    и  средним  эффективным  р

е

    давлениями, 

равная  1  am. 

Соответствующие  графики  показаны  на  рис.  87  (кри- 

вые  /и  //).  Из  этих  зависимостей  очевидно,  что  из-за 

уменьшения  относительного  значения  потерь  на  трение 

удельный  расход  топлива  при  наддуве  оказывается  мень- 

шим,  а  зависимость  его  от  нагрузки  становится  более 

пологой. На рис. 87 в ряде точек приведены также зна-

 

 

 

Рис. 86. Зависимости 

удельного индикаторного 

расхода топлива и инди- 

каторного к. п. д. от вели- 

чины среднего индикатор- 

ного давления

 

 

137 

чения коэффициента избытка воздуха 

для того,

 

чтобы  ясно  показать  соотношение  между  двумя  кривыми. 
244.  Конструктор  обычно  стоит  перед  проблемой  уве- 

личения к. п. д. до оптимального значения при поддер-

 

 

Рис.  87.  Влияние  высокого  наддува  на  зависимость  удельного  эффек- 

тивного расхода топлива от среднего давления цикла:

 

/ — без наддува; // — с высоким наддувом

 

жании  в  то  же  время  давления  сгорания  в  разумных 

пределах.  Повышения  к.  п.  д.  можно  достигнуть  увели- 

чением  опережения  впрыска,  вследствие  чего  большая 

часть сгорания будет протекать вблизи в. м. т. (рис. 88).

 

Рис.   88.    Влияние   угла

 

опережения   впрыска   на

 

величину   максимального

 

давления сгорания:

 

a,     b — продолжительность 

впрыска

 

Но,  как  видно  из  рисунка,  с  ростом  к.  п.  д.  одновременно 

растет  максимальное  давление  сгорания.  Как  будет  по- 

казано  ниже,  выбор  опережения  впр,ыска,  при  котором 

достигается 

оптимум,  определяется  совершенно  иными 

соображениями,  основанными  в  большой  мере  на  откло- 

нениях действительного процесса от идеального. Полезно,

 

 

 

 

138 

однако,  установить  в  принципе,  как  изменяются  к.  п.  д. 

и  максимальное  давление  сгорания  при  опережении  впры- 

ска  в  случае  идеального  процесса  для  того,  чтобы  срав- 

нить  с  ними  данные,  получающиеся  на  практике.  Таким 

образом  можно  выявить  действие  вторичных,  но  иногда 

очень  важных  факторов,  таких,  например,  как  потери 

тепла,  меняющиеся  со  временем,  движение  заряда  смеси 

и т. д.   На рис. 89 схематически показаны зависимости

 

индикаторного 

к. 

п. 

д. 

η

i

 

и 

максимального 

дав- 

ления 

сгорания 

р

mах

 

от 

нагрузки 

при 

трех 

раз- 

ных 

значениях 

опере- 

жения 

впрыска 

(были 

выбраны 

четыре 

значе- 

ния 

подачи 

топлива, 

грубо соответствующие

 

нагрузкам

и

 

полной).

 

245. 

Аналогичным 

образом  

мог ут 

быть 

в 

принципе 

установлены 

и 

другие 

зависимости. 

Некоторые 

из 

них 

дейст- 

вительно  важны  и  могут  встретиться  на  практике  при  ис- 

пользовании топлив с различными свойствами.

 

Единственным 

свойством 

топлива, 

которое 

может 

Влиять  на  идеальную  диаграмму  тепловыделения,  в  дей- 

ствительности  представляющую  собой  изменение  во  вре- 

мени  произведения 

, 

является  теплота 

сгорания 

единицы  объема  топлива,  если  проводить  анализ  на 

основе  зависимости 

, 

обеспечиваемой  системой 

впрыска  топлива.  В  действительности  некоторые  другие 

свойства  топлива  также  оказывают  влияние  на  процесс, 

в  частности,  его  вязкость,  плотность  и  сжимаемость 

в  связи  с  их  влиянием  на  зависимость  типа 

при 

заданной системе впрыска.

 

246.  Заменим  в  конкретном  случае  одно  топливо  на 

другое,  имеющее  большую  теплоту  сгорания  на  единицу 

объема  (это  может  иметь  место,  например,  при  переходе 

на  топливо  с  большим  содержанием  ароматических  угле- 

водородов   или   на  топлива  с  меньшей   испаряемостью;

 

 

Рис.  89.  Зависимость  максимального 

давления  сгорания  и  индикаторного 

к.  п.  д.  от  нагрузки  при  различных 

значениях угла  опережения впрыска:

 

1 — раннее начало впрыска; 2 — промежу- 

точное начало впрыска; 3 — позднее начало 

впрыска; 4 — предел P

max