книги из ГПНТБ / Устинов А.Н. Исследование поршневых колец дизелей

:СГво приводит к увеличению удельного расхода воздуха, по­ этому, несмотря на низкое значение коэффициента избытка воздуха при сгорании (асг), температура выпускных газов не­ сколько снижается.

Таким образом, для двухтактных дизелей вредное влияние утечек на процесс наполнения несколько «смягчается», благо­ даря возрастанию удельного расхода воздуха вследствие сни­ жения сопротивления продувочио-.выпускного тракта.

Для двухтактных дизелей с газотурбинным наддувом -сле­ дует ожидать существенного ухудшения процесса наполнения, так как уменьшение располагаемой энергии выпускных газов приведет к снижению оборотов турбокомпрессора, а сопротив-

Рхнм.Вад.ст.

75

55

35

3 6 9 12 15 78 21 2 * 27 S a w 2

Ри с. 26. Зависимость Ps, PT, Gв от относительной площади просвета для двигателя D 19/30 при Ne= const.

ление компрессора почти исключит вероятность увеличения расхода воздуха вследствие снижения сопротивления проду­ вочно-выпускного тракта (тем более, что и снижение сопро­ тивления на выпуске в этом случае будет значительно меньше).

Для четырехтактных дизелей отсутствуют сведения о вли­ янии утечек .на процесс наполнения, однако, учитывая особен­ ности четырехтактного цикла, можно предположить, что это влияние будет менее заметным, чем для двухтактных дизелей.

77

П р о ц есс сж а т и я

Влияние утечек на процесс сжатия любого двигателя име­ ет вполне определенный характер. Оно проявляется в умень­ шении показателя политропы сжатия п\, сопровождается сни­ жением давления .и температуры в конце сжатия (Рс и Тс). Правда, утечки таза (свежего заряда) на линии сжатия менеезначительны, чем на лш-шп расширения вследствие меньших давлений, однако .вполне достаточны, чтобы установить кон­ кретные зависимости п\, Рс, Тс от утечек.

Характер изменения tii = f(B), представленный на рис. 17-аг свидетельствует о влиянии утечек и на пусковые качества дви­ гателя, ухудшающиеся с ростом утечек.

(/цикл = COnst.

< / ц « к л : = СОП 5 Р

78

Помимо снижения Рс п Тс, утечки на линии сжатия приво­ дят к снижению am что предопределяет их отрицательное влия­ ние также п на экономичность двигателя. На рис. 26 представ­ лена зависимость Po— f(q) и aCi~ f( q ) при постоянной эффек­ тивной мощности, а также при постоянной цикловой подаче топлива, полученная автором для двигателя Д 19/30. Более резкое уменьшение Рс при Nc=const обусловлено увеличением цикловой подачи топлива двигателя с утечками для сохране­ ния постоянной эффективной мощности, так как увеличивает­ ся подогрев свежего заряда, что способствует снижению Ря.

В некоторых работах значение давления в конце сжатия Рс принято в качестве критерия, определяющего техническое со­ стояние деталей ЦПГ.

Отмечая простоту такой оценки, следует сказать, что в ко­ нечном счете, уменьшение Рс определяет пусковые свойства дизеля и не позволяет судить об изменении остальных пара­ метров рабочего процесса.

П роцессы сгорания, расш ирения

На изменение характера процесса сгорания оказывает вли­ яние наличие утечек на линии сжатия, следствием которого является снижение асг и увеличение периода задержки .само­ воспламенения смеси в результате снижения а и Тс. Одновре­ менно несколько снижается скорость протекания реакций сго­ рания (также зависящая от асг), что приводит к снижению максимального давления цикла Ру.. Зависимость P-/.=f(q) при постоянной эффективной мощности, а также при постоянной цикловой подаче топлива для двигателя Д 19/30 приведена на рис. 27.

Как показал анализ индикаторных диаграмм, снятых на двигателе Д 19/30 при различных величинах утечки, степень повышения давления Л с ростом утечки уменьшается, степень предварительного расширения р в этих экспериментак остава­ лась неизменной.

При увеличении утечек происходит заметное снижение по­

Влияние утечек на индикаторны е показатели цикла

Наличие утечек на участках сгорания и расширения при­ водят к уменьшению количества рабочего тела, что можно отождествлять с дополнительными потерями тепла для цикла

79

Р и с. 28. Изменение индикаторных показателен цикла при работе дизеля D 19/30 по нагрузочной характе­

“)

Рис. 29. Зависимость основных индикаторных по­ казателей цикла от относительных площадей про­ света: а) при постоянной эффективной мощ­ ности (ЛГе= const); б) при постоянной цикловой подаче топлива ((/цпнл = const).

80

с утечками. Кроме того, снижение а Сг также способствует не­ которому уменьшению индикаторного КПДДля четырехтакт­ ных двигателей результатом совместного влияния указанных факторов следует предполагать увеличение температуры вы­ пускных газов вследствие увеличения догорания на линии рас­ ширения.

Для двухтактных двигателей температура выпускных га­ зов, напротив, несколько снижается вследствие увеличения удельного расхода воздуха из-за снижения сопротивления про­ дувочно-выпускного тракта. Но и это обстоятельство не может повлиять на характер изменения тр.

Основные зависимости между индикаторными показателя­ ми рабочего процесса и относительными площадями просветов дизеля Д 19/30 представлены на рис. 28,.29.

\

Анализ этих зависимостей свидетельствует о том, что рез­ кое снижение М (при <?miM=const) начинается при значениях относительных площадей просвета, равных <7^0,056, что со­ ответствует .величине относительной утечки газа ß=5,5%-

°)

■s )

Р и с. 31. Зависимость основных эффективных показателей цикла от относительных площадей просвета: а) При постоян­ ной цикловой подаче топлива уцикл = const; б) При постоян­ ной эффективной мощности A/e=const; ■в) Зависимость т|н о т диаметрального зазора в сопряжении поршень — цилиндровая

втулка.

82

Влияние утечек на эффективные .показатели цикла

Зависимости основных эффективных показателей .рабочего процесса двухтактного дизеля Д 19/30 от утечек приведены на рис. 30, 31. Характер изменения ge, ре, Ре, Ne в основном, опре­ деляется зависимостью от утечек аналогичных индикаторных

Сравнивая характер изменения индикаторных и эффектив­ ных показателей рабочего процесса от 'относительных площа­ дей просветов для дизелей и карбюраторных двигателей (по работам А. А. Чапчаева '[42], Д. М. Левина [23], Ф. Н. Авдонькина [1 ]), следует отметить, что для дизелей указанные зависимости выражены более резко. Это можно объяснить, во-первых, тем, что дизели имеют более высокие значения мак­ симальных давлений цикла, что способствует возрастанию уте­ чек при одних и тех же относительных площадях .просветов; во-вторых, карбюраторные двигатели имеют более высокое число 'оборотов, что также способствует снижению утечек при равных относительных площадях просветов; в-третьих, при равных относительных площадях просветов абсолютные раз­ меры проходных сечений у карбюраторных двигателей значи­ тельно меньше.

В этом случае следует предполагать, что коэффициенты расхода для этих сечений будут несколько меньше вследствие относительных «поджатий» струи газа при истечении и влия­ нии масляной пленки на процесс истечения. С этих-,позиций ре­ зультаты сравнения утечек газа в дизелях и карбюраторных двигателях находят вполне удовлетворительное объяснение.

Для оценки точности изложенной выше методики аналити­ ческого исследования влияния утечек на параметры рабочего процесса в табл. 14 и на рис. 34 приведены результаты расчет­ ного и экспериментального способов определения зависимо­ стей параметров рабочего процесса от площадей просветов. Их сопоставление свидетельствует о достаточном совпадении ре­ зультатов расчета и эксперимента, что подтверждает пригод­ ность расчетной методики для этих целей. Так, расхождение в

•расчетных и экспериментальных значениях Р\, N\, gi, rji, Pc, ge, "Пене превышает 4%, что вполне удовлетворительно. Несколько большие расхождения имеют место в расчетных и эксперимен­ тальных величинах Ръ, Рс (порядка 5—7%), что можно объяс­ нить следующим: расчетная методика не учитывает влияния на величину утечек масляной пленки в зазорах, в то время как наличие масла приводит к уменьшению площадей просве­ тов. Так как определение Рс, Ръ при корректировке индикатор­ ной диаграммы проводится без учета изменения проходных сечений из-за масляной пленки, расчетные значения Рс и Рг несколько занижены. Вместе с тем следует отметить, что имен­ но расчетное значение Рс имеет место при запуске холодного двигателя (что неоднократно фиксировалось при проведении экспериментов) и только после нескольких минут работы вое-

8 4

0,02 0, 0* 0.06 0,08 0,1

P и c. 34. Сравнение расчетных и экспериментальных за­ висимостей параметров рабочего процесса от площади просветов:--------расчетная;-------------- эксперименталь­ ная.

станавливается то значение Ре, которое при .сравнении приня­ то зкопериментальныім.

Анализируя результаты исследований влияния утечек газа на изменение эффективных показателей рабочего процесса, не­ обходимо отметить следующее.

Наличие.неплотностей в сопряжении цилиндровая втулка— поршневое кольцо оказывает существенное влияние на измене-

85-