Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 40

 

159 

годов,  период  индукции  оказывался  очень  длинным,  и 

в  результате  на  малых  нагрузках  воспламенение  было 

затруднено,  а  в  некоторых  случаях  даже  наблюдались 

пропуски  вспышек.  Можно  предположить,  что  при  этом 

наибольшее  влияние  оказывали  факторы,  приведенные 

в  пп.  3  и  4.  В  случае  однородного  смешения  при  этом  могли 

создаться  условия,  при  которых  в  течение  периода  ин- 

дукции,  т.  е.  до  взрыва,  в  резуль- 

тате  идущих  реакций  выделялось 

уже  заметное  количество  тепла. 

Невозможность 

сокращения 

пе- 

риода индукции побудила одного

 

 

Рис.  107.  Иллюстрация 

чрезмерно  продолжитель- 

ного  периода  индукции, 

наблюдаемого  в  дизеле 

с акрокамерой, вследствие 

высокой турбулизации

 

Рис.  10S.  Зависимость  длительности  пе- 

риода  индукции  от  цетанового  числа 

в  компрессорном  двигателе  с  воспламе- 

нением  от  сжатия  при  двух  значениях 

давления  распиливающего воздуха:

 

1 — высоком;  2 — низком

 

из  изготовителей  двигателей  с  акрокамерами  отстаивать 

диаграмму  ρ—V  типа,  показанной  на  рис.  107.  Небла- 

гоприятный  ее  характер  по  сравнению  с  диаграммой 

цикла  Сабатэ,  полученной  в  тех  же  пределах  изменения 

параметров, очевиден.

 

271.  Наглядный  пример  влияния  тех  же  факторов  на 

период  индукции  имел  место  в  компрессорных  дизелях. 

Когда  в  таком  двигателе  определялся  период  индукции 

для  различных  топливных  смесей  (см.  абзац  266  и  рис.  104), 

то  не  всегда  получалась  плавная  кривая  зависимости; 

при  определенном  соотношении  компонентов  наблюдался 

скачок  (рис.  108,  кривая  1).  Если  давление  воздуха,  ис- 

пользуемого  для  распыла  топлива,  низкое,  то  у  топлив 

с  высоким  цетановым  числом  значение  τ,  оказывалось 

выше, чем при   большем  давлении воздуха; скачок в τ

i

 

 

 

160 

наблюдался  либо  при  более  низком  цетановом  числе, 

либо  отсутствовал  (рис.  108,  кривая  2).  Нетрудно  пред- 

ставить  себе,  что  при  таком  способе  распыливания,  когда 

топливо  впрыскивается  в  мелко  раздробленном  виде 

с  помощью  сильного  потока  воздуха,  который  продол- 

жает  втекать  в  цилиндр,  и  после  того,  как  топливо  уже 

полностью  впрыснуто,  любая  локальная  концентрация

 

 

 

Рис. 109. Схема типичной 

форсунки для компрессор- 

ного распыла:

 

А  —  эжекционное  действие; 

В  —  топливный  туман;  1  — 

щель;  2  —  распиливающий 

воздух;  3  —  механически 

управляемый  клапан;  4  — 

топливо

 

Рис.  110.  Влияние  вели- 

чины  s  щели  (рис  109) 

на 

развернутые 

индика- 

торные 

диаграммы 

для 

топлива  повышенной  вяз- 

кости:

 

a—скорректированная 

вели- 

чина  s  щели  1;  б—чрезмерно 

малая   величина s щели  1

 

смеси  с  коэффициентом  КС,  равным  или  превышающим 

оптимальное  значение,  может  существовать  лишь  в  те- 

чение  очень  короткого  периода,  особенно  если  нагрузка 

мала (абзац 269).

 

272.  Конструкция  распылителя  двигателя  с  компрес- 

сорным  распылом  ясна  из  рис.  109.  Внутри  этого  простого 

распылителя  топливо  подается  в  поток  воздуха  с  помощью 

искусственно  созданного  перепада  давления.  Величина  s 

щели  1  определяет  скорость,  с  которой  топливо  поступает 

в  основной  поток  воздуха.  Было  замечено,  что  при  уве- 

личении  вязкости  топлива  могло  происходить  резкое 

увеличение  периода  индукции  τ

i

,  аналогичное  показанному 

на рис.   108.  Увеличением при вязком топливе высоты

 

 

 

 

161 

щели  1  таким  образом,  чтобы  s

3

  увеличилось  пропорцио- 

нально  увеличению  вязкости  (течение  топлива  через 

щель  ламинарное),  удавалось  Достичь  резкого  улучшения 

процесса  (рис.  110).  Это  свидетельствует  о  том,  что  кон- 

центрация  топлива  во  впрыскиваемой  струе  должна  иметь 

определенное  критическое  значение  —  явление,  анало- 

гичное  явлению,  упомянутому  в  абзаце  269.  Таким  обра- 

зом,  компрессорный  распыл,  обеспечивающий  быстрое 

и  особо  тонкое  смещение,  может  из-за  этой  особенности 

создавать трудности для воспламенения топлива.

 

 

Рис. 111. Камера сгорания  «Комета»:

 

а  —  схема  камеры  первоначального  варианта;  б  —  кривые  давления      в  конце 

сжатия в вихревой камере и периода индукции

 

273.  Из  приведенного  выше  ясно,  что  следует  соблю- 

дать  большую  осторожность  при  использовании  турбули- 

зации.  В  случае,  когда  имеет  место  прямое  соприкоснове- 

ние  воздуха  или  топлива  с  очень  горячими  стенками, 

например,  в  предкамерных  двигателях  с  теплоизолиро- 

ванными 

вставками-воспламенителями, 

благоприятное 

воздействие  турбулентности  достигается  за  счет  факторов, 

описанных  в  пп.  1  и  2  (абзац  269).  Было  установлено, 

что  в  двигателе  Рикардо  с  камерой  типа  «Комета» 
(рис.  111,  а),  которая  совершила  переворот  в  дизелестрое- 

нии  в  период  с  1930  по  1940  г.,  начиная  с  некоторого  ско- 

ростного  режима,  период  индукции  в  единицах  времени 

уменьшается  с  ростом  числа  оборотов  —  его  длительность 

в  градусах  поворота  коленчатого  вала  остается  неизмен- 

ной.  При  этом  на  диаграммах  давления,  снятых  в  сфе- 

рической  вихревой  камере,  обнаружили  увеличение  дав- 

ления с ростом числа оборотов (рис.   111, б); давление

 

6    Д. Д. Брозе

 

 

162 

в  цилиндре  также  росло  с  повышением  числа  оборотов 

в  результате  увеличения  дросселирования  при  перете- 

кании  заряда  в  вихревую  камеру.  В  таких  двигателях 

используется  эффект  аккумулирования  тепла  в  стенках 

теплоизолированной  вставки  в  течение  процессов  горения 

и  расширения  с  последующей  отдачей  этого  тепла  заряду 

в  процессе  сжатия.  Подобная  регенерация  тепла  сама 

по  себе  уменьшает  к.  п.  д.,  но  этот  отрицательный  эффект 

может  быть  нейтрализован  улучшением  эффективности 

горения  за  счет  неизменности  периода  индукции,  выра- 

женного в градусах поворота коленчатого вала двигателя.

 

Рис.  112.  Распылитель 

типа  Пинтакс  со  вспомо- 

гательным  пусковым  рас- 

пыливающим отверстием:

 

1  — 

вспомогательная струя; 

2 — 

основная струя 

Скорости  воздуха  в  камере  «Комета»  меньше,  чем  это  имело 

место  в  акрокамере,  и  топливо  в  данном  случае  не  впры- 

скивается  в  зону  заряда  с  наибольшей  скоростью,  а  кон- 

центрируется  вблизи  горячей  стенки  выше  горловины 

вихревой камеры.

 

274. 

В  холодном  двигателе  теплоизолированная 

вставка  не  может  оказывать  положительного  воздействия, 

напротив,  в  нее  интенсивно  отводится  тепло.  Поэтому 

двигатели,  подобные  описанному,  имеют  плохие  пусковые 

качества.  Улучшение  пусковых  качеств  было  достигнуто 

использованием  в  распылителе  маленького  дополнитель- 

ного  отверстия  с  осью,  направленной  к  горловине  камеры, 

через  которую  в  вихревую  камеру  при  пуске  поступает 

наиболее  нагретый  воздух  (рис.  112).  При  использовании 

этого  принципа  в  штифтовом  распылителе,  в  котором  про- 

ходное  сечение  увеличивается  с  увеличением  числа  обо- 

ротов  и  нагрузки,  оказывается,  что  доля  топлива,  впры- 

скиваемого  через  дополнительное  отверстие,  очень  ве- 

лика  при  пуске  (около  90%)  и  очень  мала  (около  10%) 

при нормальных условиях работы.