Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 42

 

167 

281.  б)  Использование  начавшегося  горения  для  улуч- 

шения  смешения.  На  этом  принципе  основана  работа 

всех  предкамерных  двигателей,  начиная  с  двигателя  Бронс, 

созданного  в  1907  г.  Этот  принцип  позволяет  при  некоторых 

обстоятельствах  в  той  или  иной  мере  контролировать 

интенсивность  взрыва  да- 

же  в  тех  случаях,  когда 

все  топливо  впрыскивается 

уже  в  самом  начале  сжа- 

тия,  как  это  имело  место 

в  двигателе  Бронс.  В  со- 

временных   предкамерных

 

 

Рис.      117.        Влияние      вспомо- 

гательного  впрыска  на  инди- 

каторную диаграмму:

 

1 — подъем иглы

 

дизелях  вследствие  сокра- 

щения  периода  индукции 
(за  счет  горячих  вставок) 

может  быть  получена  ис- 

ключительно 

плавная 

диаграмма 

давления. 

Основной 

принцип  здесь  заключается  в  том,  что  топливо  вводится 

крайне  неравномерно  распределенным  в  малое  про- 

странство,  отделенное  от  основной  камеры  сгорания, 

причем  таким  образом,  что  после  воспламенения  в  этом 

пространстве  смесь  топливных  паров,  газов  и  продуктов 

окисления  очень  богатой  смеси  выбрасывается  с  большой 

скоростью  в  основную  камеру  сгорания.  На  рис.  119 

показана  конструкция  некоторых  камер  сгорания  пред- 

камерных дизелей.

 

 

Рис.  118.  Влияние  наличия  длин- 

ного  нагнетательного  топливо- 

провода  на  изменение  действи- 

тельных  фаз  впрыска  от  числа 

оборотов насоса:

 

/  —  п ервая  в олна ;  //  —  в торая 

волна;  ///  —  третья  волна;  1  — 

геометрическое  начало  подачи ; 

2 — геометрический    конец  подачи

 

 

168 

282.  В  дополнение  к  указанному  эффекту  уменьшение 

стука  может  быть  частично  достигнуто  также  соединением 

предкамеры  с  основной  камерой  столь  узким    каналом, 

что  повышение  давления  в  основной  камере  будет  про- 

исходить 

медленнее, 

чем 

в  предкамере  (рис.  120). 

Однако  не    следует  ду- 

мать,  что  в  предкамер- 

ном  дизеле  стук  исклю- 

чен; 

перетекание 

заряда 

из  предкамеры  в  основ- 

ную  камеру  может  при- 

водить    к  такому  быст- 

рому  горению  в  послед- 

ней,  что  и  здесь  будет 

иметь    место  стук.      По- 

этому  имеет  также  боль- 

шое  значение    правиль- 

ный  подбор  размеров    каналов,  соединяющих    обе  части 

камеры  сгорания.  Слишком  ранний  впрыск  в  предкамер- 

ном  дизеле  не  является  рациональным,  так    как    в  этом 

случае  топливная      струя  сталкивается  с  сильным  пото- 

ком    воздуха,    втекаю- 

щего    в     предкамеру,

 

вследствие  чего  проис- 

ходит  резко  взрывное 

сгорание.

 

283.  С  акустической 

точки  зрения  предкамер- 

ные   двигатели    имеют 

особенно  неблагоприят- 

ную  форму  камеры  сго- 

рания;  в  колебательной 

системе,    состоящей    из 

двух  полостей    (с  объе- 

мами      V

1

  и      V

2

),  соеди- 

ненных   каналом   (рис.

 

121),  могут  возникать  весьма  сильные  колебания  давле- 

ния,  сопровождающиеся  резкими  акустическими  эффек- 

тами, слышимыми на расстоянии 100 м и более.

 

284.  Поздний  впрыск  неблагоприятен  с  точки  зрения 

своевременного  окончания  горения  и  достижения  высо- 

кого к. п. д. Нередко вынужденно применяют высокую

 

 

Рис.  119. Типы предкамер:

 

а — предкамера,    расположенная   по   оси 

цилиндра;    б — предкамера   с   наклонной 

осью,   расположенная   на   периферии  ци- 

линдра

 

 

Рис.   120.   Индикаторные   диаграммы 

в    координатах    ρ—τ,    определенные 

в   предкамере   и      главной  камере сго- 

рания:

 

1 — в предкамере; 2 — в основной  камере

 

 

169 

степень  сжатия  (20  :  1  и  даже  выше),  что  помогает  улуч- 

шить  пуск  в  холодное  время  года,  затрудненный  в  связи 

с  большой  поверхностью  теплообмена.  Тем  не  менее  для 

пуска  в  холодное  время  обычно  применяют  свечи  нака- 

ливания или другие средства облегчения пуска.

 

285. 

в)  Осуществление  смешения  с  использованием 

движения  поршня  так,  что  топливо,  впрыснутое  ранее, 

постепенно  смешивается  с  воздухом  после  полного  испа- 

рения.  По  такому  принципу  работали  многие  старые 

калоризаторные двигатели или полудизели. Идея заклю-

 

 

 

Рис. 121. Схема  акустиче- 

ской  колебательной  си- 

стемы  двигателя  с  разде- 

ленной камерой  сгорания

 

Рис.  122.  Схема  кало- 

ризаторного  двигателя 

с  иллюстрацией  ран- 

него  впрыска  топлива 
(в  период,  когда  пор- 

шень движется вверх)

 

чается  в  том,  что  весь  воздух  или  большая  его  часть  вы- 

тесняется  при  сжатии  в  специальную  камеру  сгорания 

через  сравнительно  узкую  горловину  (рис.  122).  Топливо 

перед  этим  уже  впрыснуто  в  эту  камеру  и  испарилось  за 

счет  подачи  его  на  горячую  стенку.  Из-за  малого  объема 

камеры  смесь  в  ней  первоначально  очень  богата  и  поэтому 

не  может  воспламениться  до  поступления  в  эту  камеру 

достаточного  количества  воздуха  в  процессе  сжатия. 

Здесь  очень  важным  оказывается  размер  горловины. 

Этот  процесс  так  и  не  удалось  усовершенствовать  до  такой 

степени,  чтобы  он  оказался  удовлетворительным  во  всех 

отношениях.

 

286.  г)  Использование  мероприятий,  благодаря  кото- 

рым  независимо  от  момента  начала  впрыска  часть  топлива, 

подаваемая  последней,  оказывается  в  высокой  степени 

сконцентрированной,  и  поэтому  ускорение  испарения  топ- 

лива  вследствие  начавшегося  горения  не  приводит  не- 

медленно к полному смешению. Обычно высокая концен-

 

 

 

 

170 

трация  топлива  имеет  место  у  стенки.  Часть  топлива  может 

в  этом  случае  осаждаться  на  стенке  и  в  дальнейшем  по- 

степенно  испаряться  вследствие  достаточно  высокой  тем- 

пературы  стенки,  а  также  за  счет  тепла,  получаемого 

от  горящих  газов.  Это  может  в  большой  степени  способ- 

ствовать  получению  желаемого  эффекта  смягчения  про- 

цесса   (среди   прочих   двигатель   ΜΑΗ   с   М-процессом,

 

сконструированный        Мойре- 

ром,  рис.   123).

 

Вследствие 

описанного 

характера  процесса  на  диа- 

граммах 

давления 

всегда 

имеется  постепенный  переход 

к  фазе  I I I   даже  в  том  слу- 

чае,  если  в  фазе  II  происхо- 

дит 

значительное 

и 

резкое 

нарастание давления.

 

При  таком  процессе  ис- 

пользуется 

одноструйный 

распылитель, 

и, 

следова- 

тельно,  для  достижения  пол- 

ного  и  своевременного  смеше- 

ния 

необходимо 

обеспечить 

достаточно 

интенсивное 

дви- 

жение  заряда.  Этот  метод  при- 

меняли  во  многих  двигате- 

лях,  имеющих  вихревую  ка- 

меру  и  предкамеру,  и  даже  в  некоторых  двигателях  не- 

посредственного  впрыска 

1

  [двигатель  Рикардо  с  гиль- 

зовым  распределением  (рис.  124,  а),  двигатель  Лейланд 
(рис.  1 2 4,   б ) ].   Двигатель  Лейланд,  в  частности,  имеет 

очень  мягкий  процесс  сгорания  (рис.  125).  Характе- 

ристики  двигателей  последнего  типа,  однако,  оказались 

не  вполне  удовлетворительными,  особенно  у  моделей  ма- 

лых  размеров  вследствие  чересчур  низкой  энергии  смесе- 

образования.  В  случае  моделей  больших  размеров  это 

обстоятельство  не  имеет  особого  значения,  так  как  для 

избежания  тепловой  перегрузки  в  них  используется  зна- 

чительный избыток воздуха. К тому же дизели больших

 

1

  Под  «непосредственным»  здесь  подразумевается  впрыск  в  камеру 

сгорания,  которая  прямо  соединена  с  цилиндром  наибольшим  сече- 

нием  и,  следовательно,   не  имеет  соединительной   горловины.

 

 

Рис.   123.    Схема    М-процесса, 

осуществляемого в дизелях ΜΑΗ