Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 56

 

223 

ствии  доводки  остается  неизвестным,  обеспечивается  ли 

все  еще  достаточно  эффективное  горение  также  и  при 

значительно  более  высоких  нагрузках,  что  очень  важно. 

Практика  показывает,  что  если  достигается  эффективная 

работа  при  больших  перегрузках,  то  при  этом  двигатель 

оказывается  мало  чувствительным  к  нарушениям  нор- 

мального  режима  в  результате  износа,  разрегулировки, 

смены  топлива.  В  быстроходном  двигателе  с  воспламе- 

нением  от  сжатия  максимально  достижимому  среднему 

давлению  цикла  придается  большее  значение,  и  доводоч- 

ные работы проводятся более тщательно.

 

363.  Очень  простым  способом  получения  данных  по 

особенностям  горения  в  том  или  ином  дизеле  является 

испытание  двигателя  при  использовании  различных  то- 

плив,  качество  которых  оценивается  двумя  главными  пара- 

метрами; цетановым числом и летучестью.

 

Первым  параметром  определяется  соответствие  периода 

индукции,  а  вторым  —  соответствие  дальнобойности  про- 

никновения  струй  геометрии  камеры  сгорания  и  скорост- 

ному режиму двигателя.

 

Летучесть, 

выраженная 

температурой, 

при 

которой 

возгоняется  65%  топлива  (метод  ASTM),  связана  в  боль- 

шой  степени  с  вязкостью,  которая  влияет  на  пробивную 

способность  струй  так  же,  как  и  летучесть;  при  этом 

низкая  летучесть,  соответствующая  высокой  температуре 

возгонки  65%  топлива,  и  высокая  вязкость  приводят 

к  увеличению  пробивной  способности  струй  и  к  уменьше- 

нию их дисперсности.

 

Если  имеется  в  распоряжении  серия  различных  топлив 

(их  можно  получить  смешением  топлив,  имеющих  крайние 

значения  параметров),  то следует измерить их расход:

 

а)  на  холостом  ходу  (особенно  при  высоких  числах  обо- 

ротов);

 

б)  на  режимах  перегрузки,  после  грубой  оценки  того, 

какое  из  топлив  обеспечивает  получение  максимальной 

мощности [38, 39].

 

После  этого  нужно  построить  графики,  аналогичные 

графикам,  показанным  на  рис.  177  и  178,  где  в  дополне- 

ние  к  расходу  топлива  приведена  также  дымность  отра- 

ботавших  газов.  Уже  на  основании  этих  зависимостей 

можно  сделать  много  интересных  выводов  относительно 

характера  наиболее  важных  отклонений  горения  от 

идеального.

 

 

224 

364.  При  работе  двигателя  на  холостом  ходу  обычно 

наилучшие  результаты  получаются  при  работе  с  топливом, 

имеющим  высокое  цетановое  число  и  большую  летучесть 
(низкую  температуру  разгонки  65%  топлива),  однако 

не  всегда  в  одной  и  той  же  степени.  Цетановое  число  влияет 

на развитие горения во времени, в то время как от лету-

 

 

Рис.  177.  Влияние  цетанового  числа  и  испаряемости  топлив  на  дым- 

ность  отработавших  газов  и  расход  топлива  на  режимах  малых  на- 

грузок:

 

/  —  зона  едва  видимого  дыма;  //  —  зона  со  светло-голубым  дымом;  ///  — 

зона  с  голубым  дымом;  IV  —  зона  с  серо-голубым  дымом;  V  —  зона  бездым- 

ного  выпуска;  а  —  п  =  1500  об/мин,  P

e

  =  0,65  am;  б  —  n=  1500  об/мин; 

Р

е

  =  1,14  am;  сплошные  линии  —  границы  зон  дымления;  штриховые  —  расхода 

топлива в процентах

 

чести  в  основном  зависит  степень  попадания  топлива 

на  стенки.  Последнее  сопровождается  появлением  голу- 

бого  дыма,  который  может  в  особых  случаях  сгущаться 

до серого тумана.

 

365.  При  работе  двигателя  на  больших  нагрузках  нет 

однозначного  влияния  свойств  топлива  на  работу  дви- 

гателя,  но  нередко  оптимум  лежит  ближе  к  низким  цета- 

новым  числам,  которые  неприемлемы  по  таким  причинам, 

как  стук,  работа  на  холостом  ходу,  пуск.  Все  вместе  взятое 

может  указать  направление  дальнейших  поисков  для 

достижения  благоприятных  условий  работы  дизеля  на 

всех режимах.

 

 

225 

366.  Дым  при  работе  двигателя  на  больших  нагрузках 

бывает  главным  образом  черным  (сажа),  но  характер 

дымности  может  сильно  различаться.  Сажа  в  отработав- 

ших газах двигателя с вихревой камерой очень мелкая,

 

 

Рис.  178.  Влияние  цетанового  числа  и  испаряемости  топлива  на  дым- 

ность  отработавших  газов  и  расход  топлива  на  режимах  больших  на- 

грузок в зависимости от типа двигателя:

 

/ —зона   бездымного   выпуска;   II —зона   со   светло-серым   дымом;    /// —

 

зона с черным дымом;  IV — зона со слабым дымлением;   V — зона с серым

 

дымом;    а—двигатель=1;   n = 850   об/мин,   p

е

 — 6,9 кГ/см

2

;

 

б — двигатель   2;   n = 1435    об/мин;

   

p

e

 = 7,7  кГ/см

2

;   в — двигатель   3; n = 

=1400 об/мин, р

е

 = 6,4    кГ/см

2

;   г — двигатель   4;   n = 1500   об/мин;   p

е

 =

 

= 8,0  кГ/см

2

 

сухая  и  черная;  в  небольших  количествах  она  иногда  при- 

дает  отработавшим  газам  красноватый  оттенок,  если  на- 

блюдать  струю  отработавших  газов  на  фоне  чистого  неба. 

Крупные  частицы  сажи  свидетельствуют  о  том,  что  они 

образованы  в  зонах  с  недостаточно  интенсивным  движе- 

нием  заряда;  темно-серый  дым  появляется  в  случае,  если 

в отработавших   газах   имеются   сажа и пары топлива.

 

8    Д. Д. Брозе

 

 

226 

Общие  проблемы  и  последствия 

сгорания в двигателях

 

 
 
 
 
 
 
 
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ПРЕДЕЛОМ 
УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ И ГОРЕНИЕМ 

367.  Интересно  выяснить,  лимитируется  ли  и  до  какой 

степени  развитие  двигателей  в  направлении  повышения 

удельной  мощности  процессом  сгорания,  и  если  нет,  то 

что же лимитирует это развитие. 

368.  Наиболее  просто  выяснить  этот  вопрос  примени- 

тельно  к  двигателям  с  искровым  зажиганием  и  гомоген- 

ным    зарядом,      в    которых    условия    явно  благоприятны: 

в  этих  двигателях  горение  происходит  наиболее  быстро 

при  полном  использовании  всего  кислорода.    В  дизелях 

возможно  осуществить  столь  же  быстрое  горение,  но  для 

этого необходим достаточный избыток воздуха. 

369.  В    связи    с  затронутой    проблемой    представляет 

интерес  только  действительная  продолжительность  основ- 

ного    горения;    для    начальной  фазы    горения    (задержки 

воспламенения)  может  быть  отведено  достаточно  времени 

в  процессе  сжатия.  Правда,  при  очень  высоких  числах 

оборотов  могут  возникать  проблемы,  связанные  с  регу- 

лированием  опережения  зажигания  [40].  Основной  вопрос 

сводится    к  тому,  как  много  энергии  может  быть  превра- 

щено    из    химической    в    тепловую    в  течение    интервала 

времени,      отведенного  для    горения      и    соответствующего 

приблизительно 20° угла поворота коленчатого вала. 

370.  Несколько      лет      назад      Лонгвелл      [41]      пытался 

найти      предел      скорости      превращения      энергии      подачей 

в      специальную      бомбу      пропано-воздушной      смеси      под 

высоким  давлением.  В  этих  исследованиях  он  в  качестве 

оценочного  критерия  использовал  относительное  количе- 

ство несгоревшей смеси.