Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 29

 

115 

условны  и  зависят  от  особенностей  опытного  двигателя 

и  метода  испытания.  На  основе  широких  статистических 

экспериментальных  данных  периодически  определяется 

в  среднем  наиболее  надежный  метод  испытания.  Это 

делалось  более  или  менее  регулярно  для  автомобильных 

двигателей  (особенно  начиная  с  1932  г.).  В  случае  авиа- 

ционных  двигателей  так  называемые  корреляционные 

опыты  также  проводились,  хотя  и  в  значительно  более 

умеренных  масштабах.  Но  так  как  в  этом  случае  эксплуа- 

тируется  относительно  небольшое 

число  типов  двигателей  и  условия 

эксплуатации  ограничены  более 

узким  пределами,  то  подходящий 

метод  испытания  легко  может  быть 

подобран  в.  каждом  отдельном 

случае.

 

206.  Хотя,  как  следует  из  ска- 

занного,    для    каждого   топлива 

имеется  определенная  связь  между 

допустимой  температурой  и  допу- 

стимым  давлением  конечной  части 

заряда,        невозможно        установить 

такую  связь  вполне  точно,  так  как 

подсчитать  можно  только  среднюю 

температуру  заряда.  Но  при  этом 

имеется  неопределенность  в  отно- 

шении ее локальных различий. 

207.  При  увеличении  числа  оборотов  детонация  обычно 

ослабевает  вследствие  уменьшения  длительности  периода 

нормального  распространения  пламени  до  наиболее  уда- 

ленных  зон  камеры  сгорания,  выравнивания  температур 

в  заряде  (в  случае,  если  детонация  все  же  имеет  место, 

выравнивание  температур  делает  ее  более  интенсивной) 

и  уменьшения  плотности  заряда  (за  исключением  двига- 

телей,  снабженных  центробежными  нагнетателями).  В  слу- 

чае  увеличения  числа  оборотов  автомобильного  двигателя 

наблюдаемая  интенсивность  детонации  обычно  изменяется 

примерно  так,  как  показано  на  рис.  67,  а.  Иногда,  однако, 

зависимость  между  интенсивностью  детонации  и  числом 

оборотов,  бывает  такой,  как  показано  на  рис.  67,  б,  когда 

с  увеличением  числа  оборотов  детонация  вновь  появляется 

или      вообще      наблюдается    только      при      высоких      числах 

оборотов.    Связано   это   с   двумя   причинами.   Первой 

 

Рис.  67.  Зависимость  ин- 

тенсивности  детонации  от 

числа оборотов двигателя

 

 

116 

является  автоматическая  регулировка  момента  зажигания 

при  растущих  числах  оборотов,  как  показано  кривой 

на  рис.  42.  Такая  зависимость  обеспечивает  моменты  за- 

жигания,  приблизительно  оптимальные  с  точки  зрения 

наилучшей  экономичности,  но  могущие,  однако,  суще- 

ственно  отличаться  от  значений,  при  которых  достигается 

отсутствие  детонации.  Второй  причиной  является  так 

называемая 

температурная 

чувствительность 

топлива. 

Если  топливо  с  ростом  температуры  обнаруживает  зна- 

чительное  увеличение  склонности  к  детонации,  то  оно 

будет  детонировать  интенсивнее  в  более  горячем  быстро- 

ходном  двигателе.  Наиболее  подвержены  этому  явлению 

топлива,  полученные  путем  глубокого  крекинга,  содер- 

жащие  высокий  процент  ароматических  соединений,  в  то 

время  как  другие  топлива,  в  основном  состоящие  из  про- 

дуктов  прямой  гонки  с  добавкой  или  без  добавки  ТЭС, 

детонируют легче при низких числах оборотов.

 

208.  Важное  значение  имеет  поведение  топлива  при 

различном  составе  смеси,  которое  связано  с  температур- 

ной  чувствительностью.  Выше  при  рассмотрении  детона- 

ции    имелась    в    виду    смесь  с    наивысшей      склонностью 

к  детонации.  Этот  состав  обычно  совпадает  с  тем  составом, 

при  котором  температура  сгорания  максимальна,  а  по- 

этому  достигается  и  максимальное  среднее  индикаторное 

давление  (в  пределах  значений  КС  =  1,0  ÷  1,1  с  неболь- 

шими  изменениями).    Как  уже  указывалось  (абзац  182), 

с    обогащением    смеси    температура    может    быть    значи- 

тельно  снижена  при  относительно  небольшом  снижении 

среднего  давления,  если  давление  на  впуске  неизменно. 

При  этом  склонность  к  детонации  уменьшается,  поэтому 

представляется  возможным  увеличить  давление  на  впуске. 

Эта        возможность      в      значительной        мере      используется 

в  авиационных  двигателях  для  получения  высокой  мощ- 

ности при взлете и наборе высоты. 

209.  На      рис.      68      показаны      различные    зависимости 

достижимого  при  «зарождающемся»  стуке  среднего  инди- 

каторного  давления  от  состава  смеси.  Видно,  что  в  случае 

примерно  одинаковых  минимальных    значений    среднего 

индикаторного  давления  использование  бензина,  содержа- 

щего  ароматические  соединения,  обеспечивает  значитель- 

ные  преимущества  в  отношении  повышения  среднего  инди- 

каторного  давления  при  обогащении  смеси.  Это  вызвало 

широкое  производство таких  синтетических  ароматиче- 

 

117 

ских  соединений,  как  кумол  (изопропилбензол).  Выяви- 

лась  также  необходимость  использовать  для  авиацион- 

ного  бензина  два  оценочных  октановых  числа:  первое, 

характеризующее  относительное  положение  минимальной 

точки,  и  второе  —  максимальной  точки 

1

.  Для  опреде- 

ления  этих  двух  точек  применяются  различные  методы 

измерения  и  даже  различные  двигатели.  Топливо  может 

быть  охарактеризовано,  например,  как  имеющее  октановое 

число 100—130.

 

210.  Вместо    значитель- 

ного обогащения смеси можно 

впрыскивать    воду,     также 

обеспечивающую   охлаждаю- 

щий эффект вследствие испа- 

рения   и   диссоциации.   Это 

имеет  особое   преимущество 

при работе на топливах, со- 

держащих   мало   ароматиче- 

ских соединений, когда слиш- 

ком большое  обогащение ве- 

дет к тому, что вновь   повы- 

шается  тенденция  к  детона- 

ции.   Вследствие   опасности 

замерзания вода  может  быть 

заменена смесью воды с мета- 

нолом,   к  которой  в случае 

надобности может быть доба- 

влен  ТЭС.  Эта  смесь  применялась  во  всех  мощных  авиа- 

ционных      двигателях  последнего  периода  (так  называе- 

мый «мокрый» старт). 

211.  На  крейсерских  режимах,  когда  основным  кри- 

терием      является      расход      топлива,      следует      применять 

смесь,    у  которой  значение  коэффициента  КС  <  1.  При 

этих  значениях  КС  тенденция  к  детонации  вновь  пони- 

жается    (рис.    69,    см.    абзац    184).    Однако  использовать 

эту      рекомендацию      на      практике      намного    труднее,      чем 

применять  обогащение  на  полной  мощности.  При  обедне- 

нии  и  соответствующем  повышении  давления  на  впуске 
(наддув) требуется использование точных приборов для 

1

  Допустимых  значений  р

i

  при  работе  на  обедненных  и  на  обога- 

щенных смесях. Прим. ред.

 

 

Рис.  68.  Зависимость  среднего 

индикаторного давления от коэф- 

фициента  КС,  иллюстрирующая 

различие 

антидетонационных 

характеристик  топлив  при  обо- 

гащенных смесях:

 

а — по пределу детонации; б — при

 

постоянной   плотности   на впуске;

 

1 — ароматическое    топливо;    2 —

 

алифатическое  топливо

 

 

118 

контроля  состава  смеси,  в  противном  случае  может  иметь 

место резкая детонация.

 

212. Детонация и преждевременное воспламенение —

 

близкие  явления,  так  как  они  представляют  собой  про- 

цессы 

самопроизволь- 

ного 

воспламенения. 

Однако в   случае дето-

 

 

Рис.  69.  Характерные  области  режимов 

работы двигателя:

 

/  —  зона  пропуска  вспышек;  //  —  зона 

детонации;  ///  —  безопасная  зона  для  взле- 

та  и  набора  высоты;  1  —  кривая  регули- 

ровки  для  экономичной  работы  на  крейсер- 

ном  режиме;  2—предел  среднего  индикатор- 

ного  давления,  при  котором  двигатель  рабо- 

тает без детонации  на всех составах смеси

 

Рис.   70.   Области   режимов 

работы двигателя:

 

/— с детонацией; // — с прежде- 

временным воспламенением

 

 

нации  самопроизвольное  воспламенение  в  основном  опре- 

деляется  температурой  и  давлением  смеси  и  может 

поэтому  возникать  также  в  холодном  двигателе,  в  то 

время  как  для  преждевременного  воспламенения  суще- 

ственной 

является 

термическая 

нагрузка. 

Зависимость 

этих  двух  процессов  от  октанового  числа  топлива  и  числа 

оборотов приведена на рис. 70. 

 
МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. ПРОБЛЕМЫ 
КАРБЮРАЦИИ 

 
213.  Огромное  число  двигателей  с  искровым  зажига- 

нием  является  многоцилиндровыми  и  питается  смесью 

либо  от  одного  карбюратора  на  все  цилиндры,  либо  от 

одного  карбюратора  или  одной  независимо  действующей 

половины  карбюратора  на  группу  цилиндров.  Это  простое 

конструктивное  решение  является  причиной  многих  не- 

достатков,  в первую очередь вредно отражающихся на