Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 51

 

203 

 

Рис.    160.  Зависимость    числа  оборотов  вихря  п

вих

    от  положения  за- 

ширмленного  клапана  (угол  охвата  ширмы  140°)  при  перепаде  давле- 

ния  в  клапане,  равном  25,4  мм  рт.  ст.,  и  различных  подъемах  кла- 

пана:

 

/ — впуск; //— выпуск

 

 

Рис.  161.  Влияние  положения  заширмленного  клапана  на  среднее  эф- 

фективное    давление    цикла    двигателя    при    различных    углах    охвата 

ширмы и n = 1000 об/мин

 

203

 

 

204 

камеру  меньшего  диаметра,  чем  диаметр  цилиндра  (сквиш), 

вследствие  чего  угловая  скорость  вихря  увеличивается. 

Этот эффект будет рассмотрен ниже (абзац 340).

 

334.  Таким  образом  было  показано,  что  правильно 

сконструированный  впускной  клапан  с  ширмой  в  сочета- 

нии  с  каналом  соответствующей  формы  имеет  сопротив- 

ление  не  большее,  чем  сопротивление  обычного  клапана 

1

 

Единственный  недостаток  —  отсутствие  вращения  самого 

клапана,  что  имеет  следствием  усложнение  конструкции 

и увеличение склонности пары клапан—седло к утечкам

 

в  результате  загрязнения  или 

тепловых 

деформаций 

седла 

клапана.  В  двигателе,  где  мож- 

но  ожидать  сильного  коксова- 

ния 

(например, 

в 

результате 

эксплуатации  на  тяжелом  топ- 

ливе), 

применение 

заширмлен- 

ного клапана нежелательно.

 

335.  Дикси  использовал  рас- 

пылитель  с  четырьмя  отвер- 

стиями.  Можно  было  наблю- 

дать,  что  при  наибольшем  угле 

охвата  ширмы  клапана  и  уста- 

новке  клапана  в  положение, 

при 

котором 

создавалась 

наибольшая 

интенсивность 

вращения,  образовывался  чрезмерно  интенсивный,  вред- 

ный  для  процесса  вихрь.  В  случае  вращения  заряда, 

вызываемого  только  формой  и  расположением  впускного 

канала,  когда  применялись  обычно  более  чем  четыре  струи, 

также наблюдалось аналогичное «перезавихривание».

 

В  некоторых  старых  немецких  публикациях  приво- 

дятся  зависимости  расхода  топлива  на  полной  подаче 

в  функции  угловой  скорости  вихря  или  положения  за- 

ширмленного  клапана,  как  показано  на  рис.  162.  Можно 

видеть,  что  хорошие  результаты  имеют  место  при  слабом 

вращении  заряда;  чрезмерно  интенсивное  вращение  за- 

ряда  неэкономично,  вероятно,  из-за  повышенных  тепловых 

потерь,  а  также  вследствие  не  улучшения,  а  ухудшения 

распределения  топлива,  хотя  и  не  в  такой  мере,  как  в  слу- 

чае с двухтактным дизелем при тангенциально располо-

 

1

  Наличие  ширмы  на  клапане,  как  правило,  приводит  к  повыше- 

нию сопротивлений впускной системы. Прим. пер.

 

 

Рис.  162.  Зависимость  удель- 

ного  расхода  топлива  от  ско- 

рости вихря

 

 

205 

женных  продувочных  окнах,  упомянутом  выше.  Иногда 

отрицательное 

влияние 

интенсивного 

движения 

заряда 

объясняют  тем,  что  заряд  из  зоны  одного  факела  перено- 

сится  в  зону  соседнего  по  направлению  движения.  Имеют 

место  также  дополнительные  явления  (абзац  341).  Странно, 

что  до  Дикси  ни  один  из  конструкторов  не  пришел  к  пра- 

вильному  выводу,  а  именно,  что  заширмление  клапана 

уже  на  небольшой  угол  достаточно;  при  этом  установка 

ширм может быть менее точной, и наполнение большее. 

336.  Движение  заряда,  созданное  при  сжатии.  Важно 

сочетание   вращательного  движения  заряда,  созданного

 

 

Рис.  163.  Схема  подсчета    скорости      движения  заряда 

в горловине камеры, вызванного движением поршня:

 

/  —  положение  поршня  при  V

e  max 

  ;    е-е  —  плоскость      наи- 

меньшего  сечения    в  горловине;    1  —  скорость  движения  за- 

ряда в горловине; 2 — скорость поршня

 

при  впуске,  с  движением,  создаваемым  поршнем  в  процессе 
сжатия.  В  первом  приближении  можно  принять,  что 
в  период  сжатия  в  цилиндре,  который  можно  рассматри- 
вать  как  имеющий  плоскую  крышку,  все  элементы  заряда 
приобретают  скорость  υ

e

  в  направлении  этой  крышки,  яв- 

ляющуюся  частью  скорости  поршня  υ

p

.  Скорость  υ

e

  отно- 

сится  к  скорости  поршня  как  расстояние  се  данного  эле- 
мента  от  крышки  относится  к  расстоянию  ср  поршня  от 
крышки  цилиндра  (рис.  163),  т.  е.

.      Как      следствие, 

осевая  скорость  заряда  в  заданном  сечении  цилиндра 
определяется 

кривой, 

полученной 

на 

основе 

простой 

аппроксимации  по  кривой  скорости  поршня,  как  пока- 
зано на рис. 163.

 

 

206 

337.  Если      в      заданной      плоскости      е-е  расположения 

элемента  установить  сужение  с  проходным  сечением  F

1 

при  площади  поршня  F

р

,  то  в  первом  приближении  ско- 

рость  через  эту  горловину  может  быть   получена   (см.

 

рис.   163)   умножением скоростей   υ

e

 на отношение

 

Если  получаемые таким образом скорости оказываются

 

значительными, 

то 

следует 

при- 

менить 

более 

точное 

решение 

с 

учетом 

разницы 

давлений 

в  цилиндре  и  в  полости  за  гор- 

ловиной.  Сопротивление  в  горло- 

вине  вначале  приведет  к  умень- 

шению 

скоростей; 

из-за 

появив- 

шегося 

за 

счет 

сопротивления 

перепада 

давлений 

скорость 

перетекания 

на 

последующих 

стадиях  возрастет,  и  в  в.  м.  т. 

эта 

скорость 

еще 

не 

будет 

равна 

нулю.  На  практике  обычно  обходятся  без  этих  расчетов, 

ограничиваясь  лишь  приближенной  сравнительной  оцен- 

кой различных конструктивных параметров.

 

338.  В    случае    вихрекамерных  двигателей      необходи- 

мыми являются расчеты скорости перетекания в вихревую

 

 

Рис. 165. Поршень  с вытеснителем и схема принципа 

вытеснения заряда (принципа сквиш)

 

камеру  в  направлении,  определяемом  положением  горло- 

вины,  и  определение  на  основе  этой  скорости  номиналь- 

ной  скорости  вращения  заряда  в  вихревой  камере  (см. 

рис.  164),  которая  зависит  от  скорости  υ

e  max

.  В  этом  слу- 

чае  возможно  увеличить  угловую  скорость  в  вихревой 

камере  до  таких  пределов,  чтобы  заряд  совершал  полный 

оборот за 20—30° угла поворота коленчатого вала и, сле-

 

 

Рис. 164. Схема для  расчета 

скорости в вихревой   камере