Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 38

 

151 

и  снижения  теплового  режима  двигателя.  Результаты 

опытов  по  сравнению  цетановых  чисел  легких  дистиллятов 

и  арахисового  масла  (растительное  масло,  состоящее  из 

длинной  н-алкильной  цепи  с  группой,  полученной 

из  глицерина,  которое  не  может  возгоняться  без  разло- 

жения)  иллюстрируются  в  табл.  5.  В  этой  же  таблице 

приведены  соответствующие  значения  периода  индукции 

в  градусах  угла  поворота  коленчатого  вала.  Дизель,  на 

котором  получены  эти  значения,  четырехтактный,  непо- 

средственного впрыска.

 

 

Рис.  100.  Влияние  тепла,  затрачиваемого  на  прогрев  и  испарение  топ- 

лива, на падение давления в период индукции:

 

а  —  при  легкоиспаряющемся  топливе;  б  —  при  трудноиспаряющемся  топливе: 

1 — начало впрыска

 

Д.  Наконец,  рассмотрим  падение  давления  из-за  за- 

трат  тепла  на  прогрев  и  испарение  топлива,  видимое  на 

специально  для  этой  цели  снятых  диаграммах  «давление— 

время»  (рис.  100).  При  одинаковом  периоде  индукции 

в  случае  тяжелого  нефтяного  остатка  (рис.  100,  б)  падение 

давления  заметно  меньше  и  начинается  позднее,  чем  при 

впрыске  дистиллята  (рис.  100,  а).  При  проведении  по- 

добных  опытов  распыливание  и  распределение  топлива 

по  камере  должны  быть  как  можно  более  однородными, 

иначе  реакции  в  период  индукции  в  отдельных  зонах 

с  оптимальными  условиями  будут  идти  достаточно  интен- 

сивно  и  компенсировать  за  счет  выделяющейся  в  этих 

реакциях  энергии  падение  давления  вследствие  прогрева 

и испарения.

 

261.  Выше  отмечалось,  что  физическая  фаза  периода 

индукции  начинает  доминировать  в  случае  тяжелых  топлив 

на  режимах,  на  которых  двигатель  еще  не  прогрет.  Влия- 

ние  этого  фактора  при  пуске  двигателя  и  при  работе  в  хо- 

лодную погоду, особенно в двигателях малых размеров,

 

 

152 

проявляется  и  в  случае  применения  легких  дизельных 

топлив.  Следует  помнить,  что  период  индукции  при  пуске 

очень  продолжителен,  поэтому  струи  успевают  раз- 

виться  и  попадают  на  холодные  стенки  камеры  сгорания. 

В  результате  может  иметь  место  такой  недостаток  горю- 

чего  в  заряде,  что  если  даже  и  произойдет  воспламенение, 

оно  не  будет  сопровождаться  необходимым  повышением 

давления.  Необходимо  отметить,  что  часто  можно  облег- 

чить пуск холодного двигателя впрыском бензина, име-

 

 

Рис.  101.  Влияние  на  продолжительность  периода  индукции,  измерен- 

ного в градусах поворота коленчатого вала:

 

а  —  нагрузки  и  числа  оборотов  двигателя      (изменение      температуры  и  давле- 

ния);  б  —  температуры  воды  T

в  ох   

в  рубашке  охлаждения;  β  —  концентрации 

кислорода   в   воздухе

 

ющего  на  рабочих  режимах  более  длинный  период  ин- 

дукции,  чем  у  дизельного  топлива.  В  очень  холодную  по- 

году  для  пуска  дизелей  иногда  применяется  эфир.  Для 

улучшения  испарения  впрыскиваемого  топлива  исполь- 

зуются хорошо известные свечи накаливания.

 

262.  Из  приведенных  выше  примеров  ясно,  как  влияют 

температура  и  тип  применяемого  топлива  на  период 

индукции.  Влияние  температуры  наглядно  иллюстри- 

руется  рис.  101,  а,  где  представлена  зависимость  периода 

индукции  в  двигателе,  аналогичном  упомянутому  выше, 

от  нагрузки  и  числа  оборотов.  Следует,  конечно,  иметь 

в  виду,  что  в  этом  случае  меняется  не  только  темпера- 

тура.  Другой  пример  влияния  температуры  показан  на 

рис.  101,  б,  из  которого  следует,  что  температура  охла- 

ждающей воды оказывает влияние на температуру заряда.

 

 

153 

263.  Влияние  давления  может  быть  достаточно  точно 

выражено зависимостью

, причем в большин-

 

стве случаев можно приближенно считать, что

,

 

так  как  обычно  химическая  составляющая  периода  ин- 

дукции  преобладает  над  физической.  Это  впервые  было 

продемонстрировано 

диаграммами, 

полученными 

при 

дросселировании  воздуха  на  впуске  в  двигатель  Томас- 

сена  с  непосредственным  впрыском  (рис.  102).  В  этом  слу- 

чае  также  изменяется  не  только 

плотность  заряда  и  очень  трудно 

оценить  влияние  всех  вторичных 

изменяющихся  факторов  (темпе- 

ратура,  условия  впрыска).  Более 

определенные  результаты  полу- 

чены  на  дизеле  с  переменной  сте- 

пенью  сжатия  ε  в  опытах,  имев- 

ших  целью  выявить  влияние  со- 

держания  кислорода  О

2

  на  работу 

двигателя  при  двух  значениях 

степени  сжатия.  Была  также  полу- 

чена    характерная     зависимость

 

 

(рис.  101,  в).  Таким  обра- 

зом  упомянутое  выше  влияние  давления  с  большой 
вероятностью  можно  считать  практически  идентичным 
с  влиянием  содержания  О

2

.  Это  влияние  было  совер- 

шенно  очевидным  при  использовании  газодизельного 
процесса  с  вспомогательным  впрыском,  где  подача  про- 
мышленного  или  городского  газа  немедленно  приводила 
к  удлинению  τ

i

,  причем  до  такой  даже  степени,  что  работа 

двигателя  на  высоких  числах  оборотов  становилась  чрез- 
вычайно затруднительной (абзац 229) 

1

.

 

264.  Влияние  мелкости  распыливания,  а  следова- 

тельно,  давления  впрыска  не  столь  значительно,  за  исклю- 

чением  случаев  применения  топлив  с  низкой  испаряе- 

мостью  и  высокой  вязкостью.  На  практике  очень  трудно 

оценить полностью влияние всех факторов, изменяющихся

 

1

  С  таким  объяснением  вряд  ли  можно  согласиться.  Даже  при 

подаче  газа  в  количествах,  отвечающих  α  =  1,  концентрация  О

2

  сни- 

жается  всего  лишь  на  10%.  Видимо,  здесь  сказываются  чисто  кинети- 

ческие факторы. Прим. ред.

 

 

Рис.  102.  Влияние  давле- 

ния,  изменяемого  дроссе- 

лированием  воздуха  на 

входе в двигатель, на про- 

должительность  периода 

индукции:

 

а — начало впрыска

 

 

154 

с  давлением  впрыска,  например  дисперсности  (распреде- 

ления  капель  в  объеме  камеры  сгорания).  Ведь  достаточно, 

чтобы  оптимальные  условия  создались  в  каком-то  одном 

месте камеры сгорания,  причем положение этого места

 

может  изменяться  без  какого- 

либо 

влияния 

на 

величину 

периода индукции.

 

265. 

В  конкретном  случае 

эффект 

мелкости 

распылива- 

ния 

можно 

продемонстриро- 

вать. 

Дизель 

с 

горизонталь- 

ным 

расположением 

цилин- 

дров,  в  который  топливо  впры- 

скивалось 

в 

горизонтальной 

плоскости 

из 

распылителя 

со  щелевым  отверстием,  имел 

устройство 

для 

создания 

вихря, 

вращающегося 

вокруг 

оси  цилиндра  (рис.  103,  а), 

и 

характеристику 

впрыска 

с 

постепенно 

увеличиваю- 

щимся 

давлением, 

так 

как 

игла  в  начале  впрыска  откры- 

валась 

незначительно 

(рис. 

103,  б).  Опыты  показали,  что 

при 

дросселировании 

воздуха 

на 

впуске, 

осуществляемом 

так  ж е,  ка к  это  делалось 

в 

случае 

исследований, 

ре- 

зультаты 

которых 

показаны 

на  рис.  102,  зависимость  пе- 

риода  индукции  от  давления  заряда  из-за  изменения  давле- 

ния  впрыска  оказалась  не  гиперболической;  на  ней  можно 

различить  две  ветви  (рис.  103,  б).  Это  заставляет  пред- 

положить,  что  период  индукции  второй  части  топлива, 

подаваемого  под  более  высоким  давлением,  был  короче. 

Учитывая  также  результаты  опытов,  которые  будут  об- 

суждаться  позднее,  можно  предположить,  что  в  этом 

случае  менялась  локальная  концентрация  топлива.  В  слу- 

чае  конической  компактной  струи,  впрыскиваемой  из 

круглого  отверстия,  вместо  дисперсной  струи,  впрыски- 

ваемой  из  щели,  отмеченное  явление  было  бы,  очевидно, 

менее заметным.

 

 

Рис.    103.    Влияние    мелкости 

распыливания  на  продолжитель- 

ность периода индукции:

 

а  —  схема  дизеля  с  горизонтально 

расположенными  цилиндрами  с  ви- 

хреобразованием,  создаваемым  за- 

ширмленным  клапаном  и  веерооб- 

разной  струей  топлива;  б  —  инди- 

каторные  диаграммы  при  разной 

степени  дросселирования  воздуха 

на  впуске;  в  —  зависимость  подъема 

иглы  форсунки  от  времени,  иллю- 

стрирующая  ступенчатый  характер 

впрыска