Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 35

 

139 

в  обоих  случаях  плотность  увеличивается  в  большей 

степени,  чем  уменьшается  Н

и 

).  В  результате  большее 

количество  калорий  тепла  выделится  при  неизменной 

продолжительности  впрыска  (рис.  90).  Диаграмма  давле- 

ния  (рис.  91,  а)  показывает,  что  при  неизменном  начале 

впрыска  увеличивается скорость  нарастания давления,

 

Рис.  90.  Влияние  плотности 

топлива  на  тепловыделения 

при  идеальном  сгорании  и 

одинаковой  характеристике 

впрыска топлива:

 

a   -продолжительность  впрыска

 

достигается  большее  давление  сгорания,  а  также  большее 

среднее  индикаторное  давление  цикла  при  неизменном 

объеме  впрыснутого  топлива  (рис.  91,  б).  Это  можно 

наблюдать  на  практике,  когда  сравниваются  характе- 

ристики  двигателя  на  двух  топливах  при  неизменном 

положении рычага управления, или как это часто бывает

 

 

Рис. 

91. 

Индикаторные 

диаграммы 

идеального 

сго- 

рания топлив с различной плотностью:

 

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

 

с  малыми  двигателями  при  нагружении  их  до  положения, 

когда  регулятор  выключается  из  работы  (рейка  насоса 

на  упоре).  Но  и  в  том  случае,  когда  при  работе  на  обоих 

топливах  двигатель  нагружается  одинаково,  будет  наблю- 

даться  различие  в  диаграммах,  так  как  продолжитель- 

ность  впрыска  при  большем  значении  произведения  Н

u 

ρ 

будет  меньше,  вследствие  чего  идеальный  процесс  сме- 

щается  к  в.  м.  т.,  что  приведет  к  возрастанию  максималь- 

ного давления сгорания и к. п. д. (рис. 92).

 

 

 

140 

Учитывая  зависимости,  приведенные  ранее,  можно 

найти  пути  достижения  как  можно  более  близкой  к  опти- 

муму  регулировки  процесса  при  работе  двигателя  на  раз* 

личных   топливах.   Не   исключена   также   возможность

 

Рис.  92.  Изменение 

индикаторной  диаграм- 

мы при идеальном сго- 

рании  за  счет  более 

короткого  впрыска 

при топливе с большей 

плотностью

 

применения  плунжерных  пар  различного  диаметра  при 

очень  большой  разнице  в  H

u 

ρ,  которая  может  встретиться 

в  случае  использования  двигателя  для  различных  назна- 

чений  или  его  экспортирования  в  страны  с  резко  разли- 

чающимися топливами.

 

 
ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС 

247. 

Рассмотрим  отклонения  действительной  индика- 

торной  диаграммы  от  идеальной,  связанные  с  конечной 

скоростью  реакций  и  несовершенным  смесеобразованием 

1 

(рис.  93).  На  диаграмме  пока- 

заны  четыре  периода  (фазы) 

горения   [26].

 

I.  Период  индукции  процесса 

самопроизвольного  самовоспла- 

менения,   которое   инициирует 

горение  (время  воспламенения, 

задержка      воспламенения      или 

запаздывание воспламенения). 

II.  Период  (фаза)  взрывного 

сгорания      топлива,      аккумули- 

рованного      и      подготовленного 

к горению в течение периода I. 

III.  Период  диффузионного  горения  топлива,  не  сго- 

ревшего  за  период  II  и  поданного  позднее.  В  этом  случае 

можно различить: 

1

  Автор  не  упоминает  отклонения,  связанные  с  тепловыми  поте- 

рями в действительном цикле. Прим. пер.

 

 

 

Рис.    93.     Фазы    сгорания 

в дизеле:

 

1 — подвод тепла;  2 — идеаль- 

ное  сгорание;  /,  //,  ///  — фазы 

сгорания

 

 

141 

а)  участок,  на  продолжении  которого  диффузионное 

горение    практически      успевает    следовать    за      впрыском 

и  где  диаграмма  давления  прямо  определяется  характе- 

ристикой  впрыска;  этот  участок  с  периодом    II  вместе 

составляют период основного горения 

1

,

 

б)  участок  догорания,  происходящего  после  оконча- 

ния  впрыска.

 

248.  Отклонения  действи- 

тельной  диаграммы  от  идеаль- 

ной      могут      быть      настолько 

большими,  что  трудно  будет 

найти  в  них  какое-либо  сход- 

ство,    в,  частности,      в    связи 

с  тем,  что  взрывное  горение, 

следующее  за  сравнительно 

длительной      задержкой    вос- 

пламенения,      часто      всецело 

определяет  процесс  сгорания. 

К    этому      может  добавиться 

и  несовершенство  самой  реги- 

страции  давления  (из-за  отно- 

сительно  инерционного  инди- 

катора,  чрезмерно  длинного 

соединительного              канала). 

При    этом  в  одних    случаях 

колебания  давления,  разли- 

чимые  на  диаграммах,  могут 

быть  целиком  обязаны  собст- 

венным    колебаниям    индикатора  (рис.  94  а),  тогда  как 

в  других  случаях  они  вызываются  колебаниями  давле- 

ния,  связанными      с      наличием      колебательной      системы, 

включающей камеру сгорания - индикаторный канал -

 

полость датчика (рис. 94, б).

 

249.  В  настоящее  время  легко  проверить,  не  являются 

ли  диаграммы,  аналогичные  показанной  на  рис.  94,  а, 

следствием влияния динамики индикатора, но в прошлом

 

1    Как  показали  советские  исследователи,  в  частности,  А.  И.  Тол- 

стов,      период  основного    тепловыделения    не  ограничивается  в  ряде  

случаев    моментом  достижения    максимального  давления.  Например, 

в  двигателях  с  наддувом  нередко  более  50%  топлива  сгорает  позднее. 

В  этом  плане  предлагаемое  автором  деление  далеко  от  универсальности 

и  мало  отличается  от  классических  трех  фаз,  предложенных  Г.  Ри- 

кардо. Прим. пер. 

 

Рис.  94.   Давление,  замеренное 

индикатором,    имеющим      собст- 

венную частоту колебаний:

 

a  -  низкую;       б  - высокую;      1  — 

точка замера

 

 

142 

это  явление  вызвало  появление  ряда  ошибочных  гипотез 

о  наличии  «последовательных  взрывов».  Труднее  выявить 

влияние  собственно  измерительной  системы,  когда  коле- 

бания  давления  малы  по  амплитуде  и  одновременно  имеют 

очень  низкую  частоту  (собственная  частота  механических 

индикаторов  давления  равна  100—200  гц,  оптических 

и  электрических  1000—10  000  гц  и  более).  Записанная 

диаграмма  давления  может  в  этом  случае  иметь  вид, 

показанный  на  рис.  95  (непрерывная  кривая).  Эта  диа- 

грамма  на  первый  взгляд  кажется  нормальной  и  может 

быть использована для определения среднего индикатор-

 

Рис. 95. Влияние  инерцион- 

ности    индикатора   на   вид 

индикаторной диаграммы:

 

1 

— 

действительное     

давление; 

2 — давление, замеренное инди- 

катором

 

ного  давления.  Ее  нельзя,  однако,  использовать  для 

исследования  горения.  Как  видно  из  диаграмм,  не  исклю- 

чено  даже,  что  замеренное  давление  сгорания  может 

оказаться  ниже  действительного,  хотя  обычно  оно  ока- 

зывается   выше  последнего.

 

250.  Для  точной  записи  давления  в  период  расширения, 

что  очень  важно  для  определения  основных  показателей 

цикла,  необходимо  применять  индикатор  с  очень  высокой 

частотой  собственных  колебаний,  избегать  влияния  инди- 

каторного  канала  и  применять  исключительно  надежные 

методы  тарировки  по  давлению  и  по  времени  (или  объему). 

Во  многих  опытах  удалось  получить  удовлетворительные 

результаты  только  с  помощью  оптико-механических  или 

стробоскопических  (типа  Фарнборо)  индикаторов  и  только 

при  условии  принятия  всех  предосторожностей,  особенно 

в  отношении  точности  привода  индикатора.    При  очень 

узкой  индикаторной  диаграмме  дизеля,  имеющей  в  коорди- 

натах  ρ—V  форму  бумеранга,  чрезвычайно  велика  ошибка 

в  определении  среднего  давления    цикла  при  неверном 

нанесении  на  индикаторную  диаграмму  угловых  отметок 
(в. м. т.). 

251.  В  результате  взрывного  горения  на  детали  дей- 

ствует  динамическая  нагрузка  (абзац  6),  возникает  ха- 

рактерный  для   дизеля   шум,   причем  непосредственной