Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 46

 

183 

305.  Как  следует  из  механизма  распиливания,  всегда 

имеется  определенное  равновесное  сочетание  между  даль- 

нобойностью  и  дисперсностью  струи.  Например,  при  вы- 

сокой  вязкости  топлива  имеют  место  меньшие  начальные 

возмущения,  ядро  струи  остается  более  компактным,  и  поэ- 

тому    меньшим  оказывает- 

ся   взаимодействие   струи

 

с  окружающим  воздухом. 

Дальнобойность 

струи 

увеличится,  а  дисперсность 

ее  уменьшится,  по  сравне- 

нию  со  случаем,  когда  вяз- 

кость  топлива  меньше.  Это 

можно 

компенсировать 

уменьшением 

проходного 

сечения  отверстий  в  распы- 

лителе  (при  этом  давление 

впрыска  становится  выше), 

применением  более  корот- 

кого  распыливающего  от- 

верстия  (длиной  2d  вместо 
3d) 

или  использованием 

большего  числа  мелких 

отверстий  при  сохранении 

полного  проходного  сече- 

ния  отверстий  неизменным, 

если  невозможно  умень- 

шить  вязкость  топлива, 

например, 

предваритель- 

ным его нагревом.

 

306.  Следует            вообще 

отметить,  что  как  бы      ни 

были  велики    наши  теоре- 

тические  познания  об  ука- 

занных    явлениях,  обычно 

приходится  при  конструк- 

тивных  разработках  форсунок  прибегать  к  опытным  про- 

веркам.  Наиболее      ценная      практическая      рекомендация, 

полученная  опытным  путем,      сводится    к    тому,      что    при 

непосредственном  впрыске      в    условиях      нетурбулентных 

камер  свободная  длина  струи  должна  быть  равна  400  диа- 

метрам  соплового  отверстия,  исходя      из  чего,      рассчитав 

общее проходное сечение отверстий в распылителе, опре-

 

 

Рис.  137. Схематическое  представ- 

ление развития струи   и  распили- 

вания топлива в плотной среде:

 

/  —  распиливающее  действие;  //  — 

вихреобразование;  ///  —  вовлечение 

в  движение  воздуха;  IV  —  зона  распо- 

ложения  топлива, впрыснутого  в  начале 

процесса  (очаг  воспламенения)  1  —дви- 

жущаяся   вершина;   2 — ядро  струи

 

 

184 

деляют  необходимое  число  струй.  В  предкамерных  и  по- 

добных  им  дизелях  диаметр  соплового  отверстия  должен 

быть относительно большим.

 

307.  Струи,  полученные  таким  образом,  оказываются 

очень  жесткими  при  обычно  встречающихся  давлениях  

впрыска  порядка  нескольких  сотен  атмосфер:  они  прони- 

зывают  картон  и  даже  кусок  дерева,  поставленный  непо- 

средственно  около  распыливаю- 

щего  отверстия.  Они  могут  также 

наносить  ранения  рукам,  причем 

любое  проникновение  нефти  в  орга- 

низм,  как  известно,  вызывает  по- 

явление  язвы.  Такой  характер 

струи  ведет  к  ярко  выраженной 

тенденции  попадания  топлива  на 

стенки,  если  последние  находятся 

достаточно  близко  на  пути  движе- 

ния вершины струи.

 

 

Рис. 138. Схема развития факела

 

(по      Швейцеру — «сверление»

 

струей воздуха)

 

Рис.   139.   Турбу- 

лентное сопло ста- 

рого типа

 

308.  Предпринимались  многие  попытки  получить  бо- 

лее  мягкие  струи  либо  увеличением  начальных  возмуще- 

ний  (турбулентные  распылители),  либо  за  счет  быстро 

увеличивающейся  поверхности  контакта  струи  с  возду- 

хом,  для  чего  применяли  щелевые  отверстия  вместо  круг- 

лых.  Вихревые  распылители  (рис.  139)  почти  вышли  из 

употребления  после  применения  их  в  различных  вариантах 

калоризаторных  двигателях  и  других  двигателях  с  уме- 

ренными  давлениями  сжатия.  В  настоящее  время  они  ши-. 

роко  используются  в  несколько  модифицированном  виде 

на  установках  с  непрерывным  горением  при  относительно 

малой  плотности  воздуха  (котлы,  газовые  турбины). 

Возражения  против  их  применения  в  дизелях  следующие: 

относительно высокая стоимость изготовления при точном

 

 

 

185 

выдерживании  размеров; 

относительно  большой 

объем 

топлива,  непосредственно  подверженного  воздействию  го- 

рячих  газов;  слишком  большая  дисперсность  и,  как  след- 

ствие, слишком малая дальнобойность струй.

 

В  калоризаторных  двигателях,  в  которых  стенки 

в  большой  мере  использовались  как  средство  ускорения 

испарения и помогали исправить несовершенство смеше-

 

 

Рис.  140.  Схема  организации  процесса  в    малораз- 

мерном  дизеле  с  одной  веерообразной  струей    и  за- 

вихриванием воздуха

 

ния,  не  требовалась  столь  высокая  точность  изготовления 

вихревых  распылителей,  которая  требуется  при  их  при- 

менении в обычных дизелях.

 

309.  Фирма  Юнкерс  в  двухтактных  дизелях  с  проти- 

воположно  движущимися  поршнями  всегда  использовала 

специфическую  форму  струй.  При  этом  ставилось  целью 

не  создание  вращательного  движения  топлива  в  распы- 

лителе,  а  обеспечивалось  прямое  столкновение  двух 

струй,  вследствие  чего,  как  и  в  ацетиленовых  горелках, 

образовывалась  струя  в  виде  плоского  веера  (рис.  140) 

с  мелкими  каплями,  но  обладающая  малой  дальнобой- 

ностью  (см.  рис.  126).  Эти  форсунки  требовали  очень 

тщательного  изготовления  и  были  очень  чувствительны 

к  неточностям:  даже  при  небольшом  эксцентриситете 

одной  из  струй  плоский  топливный  веер  не  образуется, 

и струя оказывается искривленной.

 

 

186 

310.  Форсунки  со  щелевыми  распиливающими  отвер- 

стиями  изготовляются  в  нескольких  вариантах.  Фирма 

Томассен  на  двигателях  с  горизонтально  расположенными 

цилиндрами  эксплуатировала  в  течение  очень  долгого 

времени  форсунку  с  профрезерованной  щелью  вместо 

сверленого  отверстия  (рис.  141,  а),  но  эта  конструкция 

не 

получила 

дальнейшего 

распространения. 

Наиболее 

обычной  современной  конструкцией  щелевого  распылителя 

является  штифтовый  распылитель,  предложенный  фир- 

мой  Бош  (рис.  141,  б),  в  котором  щель  образована  между 

круглым отверстием и выступающей частью иглы — штиф-

 

 

Рис. 141. Распылители:

 

а — со щелевым  отверстием;  б — штифтовый

 

том.  Последний  может  быть  прошлифован  в  виде  конуса 

с  тем  или  иным  углом,  вследствие  чего  могут  быть  полу- 

чены  струи  с  различным  углом  конуса  и,  следовательно, 

с  различной  дальнобойностью.  Распылители  маркируются 

по  углу  конуса  штифта  в  пределах  от  4  до  45°.  Струя 

с  углом  конуса  4°  очень  жесткая,  струи  с  углами  конуса 
30  и  45°  столь  мягки,  что  можно  держать  руку  непосред- 

ственно  у  распылителя  без  какой-либо  опасности.  Эти  рас- 

пылители  широко  применяются  во  всех  предкамерных  и 

вихрекамерных  дизелях.  Однако  они  не  пригодны  для 

двигателей  с  непосредственным  впрыском,  так  как  при 

требуемой  в  последних  мелкости  распыливания  даль- 

нобойность  струй  в  случае  штифтового  распылителя 

слишком  мала;  кроме  того,  угол  конуса  струи,  обеспечи- 

ваемый  штифтовыми  распылителями,  слишком  мал  для 

использования  в  большинстве  открытых  камер  сгорания, 

а  получение  больших  углов  конуса  связано  с  большими 

конструктивными  трудностями.  На  рис.  142,  а,  б  пока- 

заны  некоторые  формы  струй,  обеспечиваемых  штифто- 

выми  распылителями;  ясно  видно,  что  эти  струи  внутри 

полые.