Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 49

 

195 

322.  В  случае  использования  топлив  более  легкого 

фракционного  состава,  вязкость  которых  меньше,  охла- 

ждение  форсунки,  хотя  и  излишнее  с  точки  зрения  коксо- 

вания,  может  улучшить  расход  топлива  за  счет  увеличе- 

ния  вязкости  и  уменьшения  давления  паров,  что  повышает 

дальнобойность струй. В больших тихоходных двигателях

 

 

Рис. 153.   Конструкции   распылителей охлаждаемых фор- 

сунок Бош

 

это  приводит  к  изменению  процесса  в  лучшую  сторону. 

При  использовании  очень  вязких  топлив  температура 

охлаждающей  жидкости  может  быть  поднята  до  80°  С 

и  даже  выше,  если,  конечно,  выбранная  конструкция 

позволяет  это  сделать.  В  случае  достаточного  охлаждения 

распылителя  отложения  на  распылителе  имеют  блестящую 

гладкую  поверхность,  так  как  состоят  из  остатков  масла 

с сажей, причем они не препятствуют развитию струй.

 

 
ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯДА 

323.  В  абзаце  74  и  последующих,  а  также  в  абзаце  269 

уже  приводились  некоторые  сведения  о  различных  влия- 

ниях  движения  заряда  на  процесс.  Подробное  изучение 

влияния  движения  заряда  на  распределение  (дисперс- 

ность)  топливных  струй  было  выполнено  NACA  до  1940  г. 

и проиллюстрировано соответствующими фотографиями.

 

7*

 

 

196 

При  малых  скоростях  движения  воздушного  заряда  его 

движение  оказывает  влияние  только  на  оболочку  фа- 

кела,  состоящую  из  мелких  капель,  уже  потерявших 

свою  скорость.  Такое  взаимодействие  особенно  полезно, 

когда  поток  воздуха  сталкивается  со  струей  под  прямым 

углом  и  увлекает  часть  топлива,  заключенного  в  факеле, 

в  сторону  от  его  оси  (рис.  154,  а).  Этот  процесс  можно 

назвать  развеиванием струи.

 

Так  как  имеет  место  непрерывное  изменение  концен- 

траций и относительных скоростей движения топливных

 

 

Рис. 154. Движение заряда:

 

а  —  развеивающий  эффект  движения    заряда    на    факел    топлива;      б  — 

отклонение  ядра  струи  сильным   поперечным   потоком

 

частиц  в  направлении  от  оболочки  факела  к  его  оси,  то 

развеивающий  эффект  усиливается  постепенно  с  ростом 

скорости  воздуха.  При  скоростях  воздуха  того  же  порядка, 

что  и  скорость  движения  ядра  факела  (100  м/сек  и  более), 

уже  и  само  ядро  факела  в  большой  мере  отклоняется  воз- 

душным  потоком  (рис.  154,  б).  Однако  для  получения  хо- 

рошего  распределения  топлива  нет  необходимости  в  до- 

стижении столь высоких скоростей движения заряда.

 

324.  Более  значительно  влияют  на  струю  быстродви- 

жущиеся  горящие  газы  потому,  что  помимо  аэродинами- 

ческого  они  оказывают  также  тепловое  воздействие. 

При  этом  осуществляется  быстрое  горение  и  частичное 

химическое  превращение  смеси  и  легко  достигается  раз- 

рушение  ядра  факела.  В  тех  случаях,  когда  этот  эффект 

сочетается  с  эффектом  горячих  стенок,  как  это  имеет  место 

в   предкамерных   или   им   подобных   дизелях,   пламена,

 

 

197 

переходящие  из  дополнительной  камеры  в  основную, 

почти  целиком  приобретают  характер  чисто  газовых 

пламен.

 

325.  В  соответствии  с  абзацем  302  можно  классифи- 

цировать  движения  заряда  по  методу  их  создания  следу- 

ющим образом:

 

а)  созданные  в  период  впуска  (абзац  326  и  последу- 

ющие);

 

б)  созданные  в  период  сжатия  (абзац  336  и  последу- 

ющие);

 

в)  созданные  во  время  горения    (абзац  343  и  после- 

дующие).

 

326.  Движение    заряда,      созданное      в      период    впуска. 

Прежде  всего  в  период  впуска  создается  общая  турбули- 

зация  заряда,  упоминавшаяся  выше  (абзац  64),  которая, 

если  все  еще  продолжает  существовать,  может  локально 

способствовать  смесеобразованию  в  конце  такта  сжатия 
(в  зонах  с  диаметром  максимум  0,1D).  Если  заряд  не  имеет 

направленного      движения,        то        распределение      топлива 
(форма  и  размеры  струй)  должно  быть  выбрано  так,  чтобы 

струи  попадали  в  достаточное  число  таких  зон  (рис.  155). 

Так  можно  достигнуть  достаточно      удовлетворительного 

результата,    особенно    в  случае,    если    имеется    большой 

избыток  воздуха  (тихоходный  судовой  двигатель),  причем 

одновременно  простой  оказывается    конструкция  дизеля 

и  достаточно  малым  теплоотвод  в  стенки.  Скорость  этого 

теплоотвода  зависит  в  большой  мере  от  скорости  воздуха 

на  входе  в  цилиндр,  следовательно,  при  тех  же  давлениях 

и    температурах      теплоотдача      в      двухтактном      двигателе 

выше,  чем  в  четырехтактном  [35].  Во  всех  случаях  ско- 

рость  теплоотвода  увеличивается  примерно  в    степени 

2

/

3 

от  скорости  поршня,  что  соответствует  изменению  скорости 

воздуха на входе в цилиндр. 

327.  Если  к  процессу  смешения  предъявляются  более 

высокие    требования,      то    очень      важное    значение      имеет 

правильно  выбранное  движение  воздуха  вокруг  оси  ци- 

линдра.  Как  следует  из  опыта  и  ряда  лабораторных  из- 

мерений    [36],  трение  при  таком  движении  сравнительно 

мало,  поэтому  вихрь  продолжает  существовать  достаточно 

длительное  время  и  соответственно  затраты  энергии  на 

его      создание      незначительны      (следовательно,      невелико 

и  сопротивление  на  впуске  и  потери  наполнения).  В  дви- 

гателях с двухтактным циклом,  а также в двигателях 

2239

 

 

198 

с  гильзовым  газораспределением  вращательное  движение 

воздуха  может  быть  создано  соответствующим  располо- 

жением  входных  отверстий;  в  этом  случае  заряд  может 

вращаться  весьма  интенсивно.  Процесс  можно  мысленно 

представить  следующим  образом:  зная  среднюю  скорость 

потока  в  продувочных  или  впускных  окнах  и  приняв, 

что оси отверстий являются касательными к окружности

 

диаметром  около 

2

/

3

  диаметра 

цилиндра  (рис.  156),  можно 

вычислить  воображаемую  уг- 

ловую скорость потока, отне-

 

 

Рис.  155.  Факел  распы- 

ленного  топлива  в  дви- 

гателе  без  турбулент- 
ного  движения   заряда

 

 

Рис.   156.   Схема   образова- 

ния  вихря  наклонными  про- 

дувочными отверстиями

 

сенную  к  упомянутой  окружности.  Таким  образом,  можно 

получить  величину  интервала  в  градусах  угла  поворота 

коленчатого  вала,  в  продолжении  которого  масса  заряда 

делает один оборот 

1

.

 

Путем  выбора  главного  размера  камеры  сгорания, 

равного  полному  диаметру  цилиндра  или  только  части 

его,  можно  влиять  на  время  поворота  заряда.  Следует 

стремиться  к  тому,  чтобы  это  время  было  равно  продол- 

жительности  впрыска  на  полной  нагрузке,  умноженной 

на число радиальных струй  или  умноженной  на число

 

1

  При  подобном  расчете  уменьшение  диаметра  окружности,  к  ко- 

торой  касательны  оси  продувочных  окон,  до  значений,  близких  к 

1

/

2

  диа- 

метра  цилиндра,  приводило  бы  к  увеличению  скорости  вращения  массы 

воздуха.  На  самом  деле  из-за  взаимодействия  отдельных  входящих 

струй  при  этом  возрастает  не  энергия  направленного  вихря,  а  энергия 

турбулентных пульсаций.