Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 50

 

199 

форсунок,      если      несколько      форсунок      расположены  по 

периферии камеры сгорания.

 

328.  На  рис.  157  показаны  схематически  примеры 

наиболее  типичных  конструкций  двухтактных  двигателей 

с  созданием  направленного  движения  заряда  за  счет 

тангенциального  расположения  продувочных  окон,  а 

именно  двигателей  с  противоположно  движущимися  порш- 

нями  системы  Юнкерс,  величина  диаметра  камеры  сгора- 

ния которых близка диаметру цилиндра. За исключением

 

 

Рис. 157.  Схемы факелов распыленного топлива в  дви- 

гателе с противоположно движущимися поршнями

 

двигателя  с  наименьшим  диаметром  цилиндра,  конструк- 

ция  которого  была  очень  простой,  в  этих  двигателях 

устанавливалось  от  двух  до  четырех  форсунок  на  каждый 

цилиндр,  как  показано  на  рис.  126.  На  рис.  158  показано 

несколько  камер  сгорания,  величина  диаметра  которых 

уменьшена  по  сравнению  с  диаметром  цилиндра,  а  фор- 

сунка  расположена  эксцентрично.  В  некоторых  случаях 

и  в  таких  камерах  сгорания  используется  несколько 

форсунок  для  улучшения  распределения  топлива  по 

объему.

 

На  рис.  158,  1  показана,  в  частности,  камера  сгора- 

ния,  предложенная  Рикардо,  в  которой  используется 

эффект осаждения части топлива на стенки.

 

329.  Когда  вихрь  создается  с  помощью  тангенциаль- 

ного  по  отношению  к  цилиндру  расположения  продувоч- 

ных  окон,  то  не  исключена  возможность  образования 

чересчур интенсивного вихря по всей периферии цилиндра,

 

 

200 

что  может  приводить  к  следующим  нежелательным  по- 

следствиям:

 

1) 

центрифугированию  топлива  в  период  впрыска, 

вследствие  чего  будут  нарушены  условия  полного  и  свое- 

временного сгорания;

 

2)  центрифугированию  холодного  продувочного  воз- 

духа  (в  цидиндре  остается  значительное  ядро  горячих 

продуктов сгорания).

 

 

Рис  158.  Камеры  сгорания  с  вихревым  движением  заряда 

и различными факелами распыленного топлива

 

В      последнем    случае      положительный      эффект    может 

обеспечить вытеснитель,  центрально расположенный  на

 

поршне,  а  также  большое  отношение

цилиндра  (напри- 

мер,  в  конструкциях  с  противоположно  движущимися 
поршнями).

 

330.  Если  заряд  вращается  слабо,  то  могут  создаться 

условия,  при  которых  случайные  отклонения  в  размерах 

и  направлении  продувочных  окон  могут  оказаться  доми- 

нирующими,  и  работа  различных  цилиндров  будет  неоди- 

наковой. 

331.  В  действительности  структура  вихря  несколько 

иная,  чем  было  рассмотрено  выше.  Даже  если  первона- 

чально вся масса заряда действительно вращается вокруг 

 

201 

оси  цилиндра  по  закону  твердого  тела,  то  в  последующий 

период  могут  создаться  условия,  отвечающие  свободному 

вихрю,  который  характеризуется  тем,  что  на  любых  рас- 

стояниях  x  от  центра  в  кольце  толщиной  dх  количество 

движения mυ постоянно.

 

Так как масса т пропорциональна 2πх, то

 

 или

 

что  дает  гиперболическую  зависимость  между  скоростью 

и  расстоянием  от  центра.  Угловая  скорость  вихря  при 

этом определится как

 

 

В  этом  случае  обе  скорости  ω  и  υ  стремятся  к  очень 

большим  значениям  вблизи  центра  вращения,  что,  конечно, 

может  повлиять  на  характер  деформации  струй  топлива. 

Высказывались  предположения,  что  подобный  характер 

вращения  имеет  место  и  в  условиях  двигателя,  хотя  пря- 

мым  путем  это  установлено  не  было.  Следует  также  иметь 

в  виду  усложнение  структуры  скоростей  движения  за- 

ряда  в  камере  сгорания  в  результате  трения  о  стенки 
(следует  вообще  признать,  что  знания  о  нестационарном 

течении  газов  явно  недостаточны  как  в  отношении  теоре- 

тических  разработок,  так  и  в  смысле  накопленного  опыт- 

ного материала)

1

.

 

Далее  при  рассмотрении  причин  движения  заряда  эти 

вопросы  еще  раз  будут  затронуты.  Как  показано  выше, 

в  бензиновом  двигателе  направленное  движение  заряда 

приводит  к  значительному  ускорению  горения,  что  хотя 

не  доказывает  наличия  движения,  подобного  вращению 

твердого  тела,  но  по  меньшей  мере  свидетельствует  о  на- 

личии  градиента  скорости,  направленного  вдоль  радиуса 
(абзац 160).

 

332.  При  впуске  через  клапаны  также  можно  вызвать 

вращательное  движение  заряда  или,  вернее,  вращательное 

движение всегда практически создается, даже если оно и 

 

1

 

Последними  опытами,  в  которых  производилось  измерение 

скоростей  воздушных  потоков  в  цилиндре  с  помощью  электротермоане- 

мометра  с  температурной  компенсацией  и  методом  ионного  облачка, 

при  проворачивании  коленчатого  вала  показано,  что  во  всяком  случае 

применительно  к  концу  сжатия  более  правильной  является  первая 

схема,  т.  е.  вращение  заряда  в  двигателях  аналогично  вращению 

твердого тела. Прим. ред.

 

 

202 

не  является  желательным,  если  только  канал  не  сконструи- 

рован  таким  образом,  чтобы  подобное  вращение  было 

исключено.  Конструкция  клапана  предопределяет  нали- 

чие  канала  с  коленом,  и  это  само  по  себе  приводит  к  соз- 

данию  вращательного  движения  заряда,  так  как  в  боль- 

шинстве  двигателей  невозможно  направлять  каналы  в  точ- 

ности  радиально.  Точно  так  же,  как  это  наблюдалось  в  от- 

ношении  продувочных  окон,  и  в  данном  случае,  если  не 

предъявлять  особых  требований  к  изготовлению  впускных 

каналов, 

интенсивность 

движения 

заряда  в  различных  цилиндрах  бу- 

дет  существенно  иной.  Это  в  особен- 

ности  относится  к  двигателям  не- 

больших  размеров  с  общей  голов- 

кой  на  два  или  более  цилиндра, 

в  которых  условия  на  впуске  в  раз- 

ные  цилиндры  могут  быть  различ- 

ными.

 

333. 

Путем  придания  впускному 

каналу 

ярко 

выраженного 

танген- 

циального  по  отношению  к  цилиндру 

направления  или  путем  заширмления 

клапана  на  части  его  окружности 

можно  вызывать  вращательное  дви- 

жение  заряда  со  значительной  ин- 

тенсивностью, 

причем 

последняя 

может  контролироваться.  Дикси  [37]  выполнил  такого 

рода  опыты  (хотя  и  не  первым)  и  пришел  к  выводу,  что 

заширмленный  клапан  обеспечивает  наименьшие  потери 

при  наполнении  при  заданной  интенсивности  движения 

заряда.  Он  добился  желаемой  интенсивности  вихря  уже 

при  клапане  с  ширмой,  имеющей  угол  охвата  80°.  Распо- 

ложение  впускного  канала  и  заширмленного  клапана  схе- 

матически  представлено  на  рис.  159.  Рис.  160  дает  пред- 

ставление  об  ожидаемых  угловых  скоростях  вращения 

всей  массы  заряда.  Ясно,  что  наилучшие  результаты  по- 

лучаются  в  том  случае,  когда  заширмленный  клапан  соз- 

дает  поток  воздуха  в  направлении  движения  заряда  во 

впускном  канале.  На  рис.  161  показаны  зависимости  сред- 

него  эффективного  давления  от  угла  поворота  заширмлен- 

ного  клапана  при  разных  углах  γ

ш

  охвата  ширмы  клапана, 

полученные  Дикси  на  двигателе,  где  имел  место  дополни- 

тельный эффект вытеснения  воздуха  в  конце сжатия  в

 

 

Рис. 159. Схема  обра- 

зования вихря заширм- 

ленным клапаном