книги из ГПНТБ / Королев Н.И. Эксплуатация судовых дизелей

тем из каждой точки на прямой ОА параллельно прямым AB и AB' проводят прямые до пересечения с атмосферной линией ВВ'.

Из полученных точек 1', 2', 3', .... 10', а также 1", 2", 3", 10" восстанавливают перпендикуляры до пересечения с линией развернутой диаграммы. В результате этого на линии расшире­

219

Рассмотренный способ определения среднего индикаторного давления по развернутым диаграммам на практике себя оправ­ дал. Обработка диаграмм этим способом занимает примерно столько же времени, сколько обработка нормальных диаграмм ручным способом, т. е. способом трапеции. Правда, много вре­ мени занимает предварительный этап — подсчет отрезков (01, 02 и т. д.), соответствующих в определенном масштабе углам пово­ рота коленчатого вала за равные части хода поршня. Но этот расчет делают только один раз для данного дизеля. Потом эти данные остаются постоянными для любого режима работы дизе­ ля и для всех развернутых диаграмм, снимаемых с него.

При определении по развернутым индикаторным диаграммам мощности дизелей погрешность не превышает 2—3%.

Прямую ОА (см. рис. 107) можно провести из в. м.т. О под любым углом. Однако в этом случае потребуются две такие прямые, проведенные к атмосферной линии под одним и тем же углом: 0А — для линии расширения и ОА' — для лйнии сжатия диаграммы (рис. 109). Этот способ удобен тем, что все построе­ ния можно выполнять на том же листе бумаги, на котором снята индикаториая диаграмма.

Пример. Требуется определить среднее индикаторное давление по развер­

220

называется расстояние от верхней кромки поршня, при положении его в в. м. т. до цилиндровой крышки. Это расстояние обычно из­ меряют после окончательной установки крышек цилиндров при помощи свинцовых выжимок.

Через отверстие какого-либо клапана в цилиндр вводят свин­ цовый шарик размером несколько большим предполагаемой вы­ соты камеры сжатия и устанавливают его па поршень. Затем, проворачивая дизель валоповоротиым устройством, ставят пор­ шень в в. м.т. Выводят поршень из в. м.т. и вынимают выжимку.

Измерив толщину шарика в месте вмятины, находят высоту камеры сжатия. Если она не совпадает с величиной, указанной в формуляре, ее изменяют. Для этого в четырехтактном дизеле меняют толщину заводской регулировочной прокладки под пят­ кой шатуна; в двухтактном дизеле поднимают или опускают цилиндровую крышку (за счет изменения толщины прокладки),

После ремонта дизеля, связанного с перезаливкой подшипни­ ков, высоту камеры сжатия рекомендуется установить па 0,1— 0,2 мм меньше нормы, так как после непродолжительной работы подшипников это отклонение компенсируется их приработкой.

Объем камеры сжатия Ѵс определяют либо непосредствен­ ной заливкой камеры маслом, либо расчетным способом. Иногда применяют комбинированный метод: объем цилиндрической части камеры находят обмером, а сферической части днища поршня — заливкой масла.

Для определения ■объема камеры сжатия заливкой поршень устанавливают в в. м.т. и снимают одну из деталей крышки (форсунку или клапан). Через отверстие камеру заливают мас­ лом, причем гнезда клапанов и зазор между поршнем н цилинд­ ром предварительно замазывают техническим вазелином. Объем залитого масла и определяет величину камеры сжатия.

При подсчете необходимо учитывать объем снятых деталей лсрышки (форсунки, клапана и др.), а также двух трубок, вво­

ту, т. е. изменением толщины прокладки под цилиндровой крыш­ кой, устанавливают таким, чтобы получить необходимые сте­ пень и давление сжатия.

Геометрическую степень сжатия, равную отношению полного объема цилиндра к объему камеры сжатия, находят по формуле

^с-НД П ’

Д22

степень сжатия и конечное давление сжатия можно найти из выражений:

1,35;

для дизеля, находящегося в удовлетворительном состоянии,— 1,33;

для изношенного дизеля— 1,3.

Давления ря и р с можно определить по индикаторным диа­ граммам.

§ 37. АНАЛИЗ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМ

Для хорошей очистки цилиндра от продуктов сгорания и уве­ личения заряда воздуха (или рабочей смеси) необходимо, чтобы впускной клапан дизеля открывался до в. м. т и закрывался пос­ ле и. м. т., а выпускной открывался до н. м.т. и закрывался после в. м. т.

Критерием правильно выбранных фаз газораспределения слу­ жит наибольшая мощность, развиваемая дизелем, а также форма индикаторной диаграммы. При нормальных фазах газораспре­ деления контур индикаторной диаграммы приближается к теоре­ тическому, а положительная ее площадь получает наибольшее значение.

Как слишком раннее, так и слишком позднее открытие или. закрытие клапанов (окон), характеризующее фазы газораспре­ деления, искажает форму диаграммы и снижает мощность ди­ зеля.

Напвыгоднейшие фазы газораспределения, обеспечивающие наибольшую мощность и экономичность дизеля, устанавливают

223-

опытным путем, применяя для этого диаграммы, снятые инди­ катором со слабой пружиной.

Наивыгодиейший момент открытия впускного клапана для четырехтактного дизеля без наддува определяют по индикатор­ ной диаграмме, снятой слабой пружиной. Диаграмма (рис. ПО, а) снята при слишком позднем открытии впускного клапана. Поэто­ му в начале наполнения получается значительное разрежение в цилиндре (показано сплошной линией). Этот недостаток нежела­ телен по двум причинам. Во-первых, значительное разрежение увеличивает механические потери в дизеле (на рисунке это уве­ личение показано заштрихованной площадкой). Во-вторых, разре­ жение приводит к нагреванию всасываемого воздуха (смеси) из-за преобразования кинетической энергии в тепловую, что по­ нижает коэффициент наполнения цилиндра. Поэтому момент от­ крытия впускного клапана следует принимать таким, чтобы ли­ ния наполнения на диаграмме была без резко выраженного раз­ режения в начале впуска.

Рис. ПО. Влияние опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана на характер диаграммы:

У— сжатие: 2 — выпуск; 3— впуск

Нежелательно и слишком раннее открытие впускного клапана, ■так как в этом случае произойдет заброс продуктов сгорания из цилиндра в продувочный ресивер, а это приведет к понижению коэффициента наполнения цилиндра.

При раннем закрытии впускного клапана (на рис. 110,6 по­ казано сплошной линией) в конце наполнения получается значи­ тельное разрежение, приводящее к увеличению потери мощно­ сти дизеля при ходе впуска. Позднее закрытие впускного клапа­ на способствует снижению давления сжатия воздуха (или смеси) и уменьшению коэффициента наполнения цилиндра.

Наивыгоднейшее запаздывание закрытия впускного клапана сбудет в том случае, если произведение величины объема цилинд­ ра в момент закрытия клапана на давление в тот же момент (Ѵр) получится наибольшим, а линия впуска на индикаторной диаграмме будет проходить без значительного искривления в конце хода всасывания, т. е. примерно параллельно атмосфер­ ной линии.

Для хорошей очистки цилиндра от продуктов сгорания необ­ ходимо, чтобы выпускной клапан открывался до прихода поршня в н. м.т. Наивыгоднейшее опережение открытия выпускного кла­ пана определяют по индикаторной диаграмме из условия, чтобы

•ее положительная площадь имела наибольшее значение.

.224

На рис. 111,.а показано влияние на характер диаграммы ран­ него (точка Л), нормального (точка Б) и позднего (точка В) от­ крытия выпускного клапана.

Оптимальное запаздывание закрытия выпускного клапана определяют также по индикаторной диаграмме, снятой слабой пружиной. Влияние этой фазы газораспределения на индикатор­ ную диаграмму показано на рис. 111,6.

Момент закрытия выпускного клапана должен быть таким, чтобы не было повышения давления в цилиндре в конце выпуска, когда поршень находится в и. м. т.

Рис. 111. Влияние опережения открытия и запаздывания закрытия выпускного клапана на характер диаграммы:

/—сжатие: 2—выпуск; 3—впуск

При слишком большом запаздывании закрытия выпускного клапана возможен заброс продуктов сгорания из выпускной тру­ бы в цилиндр в начале наполнения, хотя давление в в. м.т. будет понижаться. Этот недостаток приводит к увеличению коэффици­ ента остаточных газов и уменьшению заряда воздуха.

Практические индикаторные диаграммы четырехтактного дизе­ ля, снятые слабой пружиной (масштаб 12 мм = 1 кгс/см2), пока­ заны на рис. 112.

Рис. 112. Диаграммы четырехтактного дизеля, снятые слабой пружиной:

/ —наполнение; 2—момент открытия выпускного клапана; 3—расширение: 4—сжатие; 5—лы- пуск; 6—атмосферная линия

На рис. 112, а приведена диаграмма без дефектов.

На рис. 112,6 показан случай слишком позднего открытия и слишком раннего закрытия выпускного клапана, что вызвано чрезмерно большим зазором между роликом и кулачной шай­ бой.

На рис.. 112,s показано влияние большого сопротивления на выпуске, вызванного, вероятно, уменьшением сечения выпускного

сывании или малым открытием впускного клапана. Этот недоста­ ток может быть также следствием большого зазора между роли­

ком и кулачной шайбой впускного клапана. В этом случае объем поступившего в цилиндр воздуха меньше объема .цилиндра V на величину 5, пропорциональную части хода поршня до момента повышения давления воздуха до атмосферного.

Фазы газораспределения современных дизелей см. в табл. 17'

и 18.

Фазы газораспределения двухтактного дизеля удобно прове­ рять и регулировать по диаграммам, снятым индикатором со

го поперечно-щелевую продувку, на рис. 113, б — прямоточно-кла­ панную и на рис. 113, в-—односторонне-петлевую.

Рис. 113. Диаграммы выпуска и продувки двухтактного дизеля

Процессы выпуска и продувки двухтактных дизелей обычно разделяют на три основные фазы: свободный выпуск, принуди­ тельный выпуск (продувка) и дозарядка (или потеря заряда).

Первая фаза (свободный выпуск) начинается с момента от­ крытия выпускных органов (точка 1 на рис. 113) и заканчивает­ ся, как правило, при открытых на некоторую величину продувоч­ ных окнах. Отработавшие газы удаляют за счет разницы дав­ лений в цилиндре и выпускном коллекторе.

Первая фаза заканчивается около н. м.т., давление газов в цилиндре в этот момент снижается почти до атмосферного, а в быстроходных дизелях — даже ниже атмосферного из-за динами­ ческого влияния газов, движущихся с большой скоростью.

Вторая фаза (принудительный выпуск или продувка) протека­ ет при одновременном выпуске и продувке цилиндра (точка 2). Продувочные окна открываются при давлении в цилиндре не­ сколько большем, чем давление продувочного воздуха.

В первый период продувки происходит выпуск продуктов сгорания, а затем заполнение цилиндра свежим воздухом. При­ чем при поперечно-щелевой продувке в этот момент продувочный воздух частично перемешивается с отработавшими газами, а при прямоточно-клапанной (щелевой) продукты сгорания послойно вытесняются поступающим продувочным воздухом.

Во время третьей фазы производится или дозарядка цилиндра (если продувочные окна закрываются после выпускных органов)

226

или потеря заряда (если выпускные органы закрываются после продувочных окон).

Основными параметрами, характеризующими качество про­ дувки и выпуска, являются давления газов в цилиндре дизеля к моменту:

открытия выпускных окон; открытия продувочных окон во время свободного выпуска;

Давление газов в момент открытия выпускных окон или кла­ панов определяют измерением высоты ординаты индикаторной диаграммы, проведенной из точки 1 (см. рис. 113) до атмосфер­ ной линии (с учетом масштаба пружины). Произведя аналогич­ ные измерения ординат диаграммы от точек 2, 3 и 4 до атмос­ ферной линии, получают давление газов (или воздуха) в цилинд­ ре дизеля к моментам открытия и закрытия выпускных органов.

Рис. 114. Диаграммы выпуска и продувки двухтактного дизеля с одностороппе-петлевоіі продувкой (а—г ) и с поперечно-щелевой ( д —з)

Качество продувки оценивают, сравнивая индикаторные диа­ граммы, снятые с различных цилиндров одного и того же дизеля.

Для примера на рис. 114 приведены диаграммы, снятые при помощи очень слабой пружины (масштаб 30 мм на 1 кгс/см2), изображающие процессы выпуска и продувки в крупном масшта­ бе (обозначения на этих диаграммах такие же, как и на рис. 113).

Несмотря на то, что диаграммы, показанные на рисунке, по­ лучены с одного дизеля, характер их в области выпуска и про­ дувки различен.

Наилучшие условия продувки цилиндров показывают диаграм­ мы на рис. 114, а, д. О качественном наполнении этих цилиндров свидетельствует тот факт, что давление газов к моменту откры­ тия продувочных окон у них наименьшее. В других цилиндрах это давление достаточно велико, поэтому происходит заброс от­ работавших газов в продувочный ресивер и их перемешивание. А это ухудшает.очистку цилиндра, дизель дымит и не развивает полной мощности, температура отработавших газов повышается.

Нарушение процессов выпуска и продувки, показанное на других рисунках, может наблюдаться по следующим причинам: