Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 43

 

171 

размеров  обычно  работают  на  малых  числах  оборотов, 

при  которых  проблема  смесеобразования  не  стоит  очень 

остро.

 

287.  Уместно  сравнить  метод,  изложенный  в  пункте  «г», 

со  случаем,  когда  осуществляется  тонкий  распыл  топлива 

во  вращающийся  воздух,  и  смешение  каждой  порции  впры- 

скиваемого  топлива  завершается  очень  быстро  (двига- 

тель  Юнкерс,  рис.  126).  Это  сравнение,  приведенное  схе- 

матически  на  рис.  127,  дает  наглядное  представление 

о различных путях осуществления процесса   в дизеле.

 

  

Рис.  124. Схема двигателей   с  эксцен- 

тричным   расположением   форсунки  и 

вихревым движением заряда:

 

a — двигателя    Рикардо с гильзовым рас- 

пределением;   6 — двигателя  Лейланд

 

Рис. 125.  Индикаторная диа- 

грамма дизеля с камерой ти- 

па Лейланд

 

При  использовании  метода,  приведенного  в  пункте  «г», 

после  периода  индукции  также  имеет  место  значительное 

ускорение  испарения  со  стенки,  и  в  целом  горение  не  за- 

нимает  более  длительного  интервала  времени,  чем  при 

впрыске в объем камеры.

 

288.  Состав  смеси  только  в  редких  случаях  является 

доминирующим  фактором,  так  как  обычно  воспламенение 

начинается  в  момент,  когда  впрыск  находится  в  Стадии 

полного  развития  и,  как  следствие,  имеется  более  или 

менее  богатая  топливом  зона  ядра  факела  или  факелов. 

Только  на  малой  нагрузке,  когда  отношение  θ  большое 

и  когда  среднее  по  камере  значение  коэффициента  КС 

очень  мало,  можно  нередко  наблюдать  тенденции  к  умень- 

шению  скорости  нарастания  давления,  вследствие  чего 

работа  дизеля  становится  весьма  бесшумной  (при  этом, 

однако,  нередко  имеют  место  неполное  сгорание,  образо- 

вание  альдегидов  и другие  аналогичные эффекты).  Это

 

 

 

 

172 

явление  было  описано  подробно  со  ссылками  на  индика- 

торные  диаграммы,  определенные  с  помощью  сравни- 

тельно  инерционного  поршневого  индикатора  [30].  Вслед- 

ствие  искажения  индикаторных  диаграмм,  являющегося 

следствием  динамического  эффекта  процесса,  иногда  полу- 

чается  более  типичная  регист- 

рация  горения  со  стуком,  чем 

по  точным  индикаторным  диа- 

граммам. Интенсивность имею-

 

 

Рис. 

127. 

Схематическая 

иллюстра- 

ция  метода  смягчения  начала  про- 

цесса  сгорания    направлением    топ- 

лива на стенку камеры горения:

 

а  —  схема  первоначального  медленного 

смешения, 

ускоряемого 

после 

воспла- 

менения;  б—схема  быстрого  и  полного 

смешения  при  отсутствии  топлива  на 

стенке;  /  —  топливо,  осажденное  на 

стенке  камеры  сгорания;  //  —  топливо, 

подготовленное 

для 

взрывного 

сгора- 

ния  со  стуком;  1  —  конец  испарения 

со  стенки;  2  —  начало  впрыска;  3  — 

конец  впрыска

 

щих  место  вибраций  может  непосредственно  наблю- 
даться  по  колебанию  давления  на  диаграммах,  а  измерен- 

ная  скорость  нарастания  давления  может  служить  мерой 

интенсивности  стука.  На  рис.  128  показано,  как  эта  ско- 

рость  нарастания  давления  (tg  α)  изменяется  с  увеличе- 

нием θ, которое достигалось дросселированием подавае-

 

 

Рис. 126. Схема двухтакт- 

ного дизеля с противопо- 

ложно      движущимися 

поршнями

 

 

173 

мого  воздуха.  Видно,  как  tg  α  после  достижения  макси- 

мального  значения  вновь  уменьшается  с  увеличе- 

нием  θ.

 

289.  Характер      влияния      состава      смеси      на      скорость 

сгорания  можно  очень  отчетливо  наблюдать  при  компрес- 

сорном      распыле,      при      котором    распределение      топлива 

по      всему      пространству      камеры      сгорания      происходит 

очень    быстро    (абзац    271).      В    этом      случае  диаграммы, 

снятые  при  работе  двигателя  с  небольшими  нагрузками, 

при      большом  θ      всегда 

показывают 

«мягкую» 

работу  (рис.  129,  а,  кри- 

вая  3),  в  отличие  от  диа- 

грамм,  полученных  на 

том  же  двигателе  при 

непосредственном 

меха- 

ническом впрыске.

 

290.  Но  и  при  непо- 

средственном          механи- 

ческом      впрыске  может 

иметь      место  смягчение 

процесса  сгорания  при 

работе      с    небольшими 

нагрузками      в      резуль- 

тате        влияния      состава 

смеси    на    скорость  сго- 

рания,        что        особенно 

благоприятно  для  авто- 

мобильных    дизелей,      так      как    в      противном  случае    они 

работали  бы  очень  шумно  при  многочисленных  кратко- 

временных        остановках.        Наибольшие      трудности      здесь 

возникают      при      таких  способах      организации      процесса 

горения,      при    которых  период  индукции  τ

i

  значительно 

уменьшается      с    ростом      числа    оборотов      из-за      действия 

тепловых    аккумуляторов.    В  двигателях  этого  типа  сго- 

рание  при  работе  под  нагрузкой    проходит  часто  очень 

мягко    вследствие    короткого      τ

i

    и    эффектов,    описанных 

в  абзаце  281    и  последующих,  но  при  работе  двигателя 

на холостом ходу нередко наблюдается стук.

 

Иногда  это  связано  с  тем,  что  с  целью  достижения  наи- 

большей  простоты  топливоподающую  аппаратуру  не  снаб-. 

жают  автоматами  опережения  впрыска.  Поэтому  впрыск, 

в частности на холостом ходу, происходит слишком рано,

 

 

Рис. 128. Характер изменения скорости 

нарастания  давления  в  зависимости 

от  продолжительности  периода  индук- 

ции,  изменяемой  дросселированием 

воздуха на впуске

 

 

174 

что  в  значительной  мере  способствует  работе  со  стуком, 

особенно в предкамерных двигателях.

 

Современные 

конструкции, 

включающие 

автоматы 

опережения  впрыска,  обеспечивают  заметное  улучшение 

работы  двигателя  на  режимах  малых  нагрузок  и  холо- 

стого хода.

 

291.  Из  сказанного  очевидно,  что  явление  стука  отнюдь 

не является простой функцией свойств топлива и периода

 

Рис.    129.    Влияние    на- 

грузки   на  индикаторную 

диаграмму:

 

а  —  при  компрессорном  рас- 

пыле; б  —  при  впрыске  с  ме- 

ханическим  управлением; 
1  —  

1

/

2

  п олн ой   нагр узки ;  

2  — 

1

/

4

  полной  нагрузки; 

3 — холостой   ход

 

 

индукции  τ

i 

.  Оно  контролируется  в  значительной  степени 

также  различными  конструктивными  особенностями  камер 

сгорания,  и  в  ряде  случаев  может  даже  иметь  место  зави- 

симость,  обратная  обычной.  В  большинстве  случаев  при- 

менение  топлива  с  более  низким  цетановым  числом  вызы- 

вает  более  жесткую  работу  двигателя  (из-за  длинного  τ

i

) 

по  сравнению  с  использованием  топлива  с  более  высоким 

цетановым  числом,  но  топливо  с  низким  цетановым  числом 

причиняет  меньше  неприятностей  при  наиболее  критиче- 

ских условиях работы двигателя на холостом ходу.

 

 
III. 

ПЕРИОД ДИФФУЗИОННОГО ГОРЕНИЯ 

292.  Выше  было  выяснено,  что  фаза  II  не  является  фазой 

чисто  взрывного  сгорания;  в  такой  же  мере  можно  утвер- 

ждать,  что  в  фазе  III  имеются  элементы  взрывного  харак- 

тера,  особенно  в  тех  случаях,  когда  скорость  реакции 

недостаточно  велика  по  сравнению  со  скоростью  смеше- 

ния,  что  предполагалось  при  определении  понятия  «диф- 

фузионное  горение»  (абзац  15).  Как  следствие,  имеют 

место  зоны,  в  которых,  несмотря  на  закончившееся  сме- 

шение,  реакции  еще  продолжаются.  При  этом  можно  ожи- 

дать   большей   задержки   завершения   горения,   чем  та,