книги из ГПНТБ / Силовые установки и промысловые механизмы маломерных судов рыбной промышленности (с двигателями до 100 л. с.) учеб. пособие

•Величина потерянной доли хода поршня у дизелей с контурной схемой продувки определяется высотой вы­ пускных окон и по опытным данным составляет 16— 25% от всего хода поршня.

При сравнении рабочих циклов двухтактных дизелей с прямоточной и контурной схемами продувки оказыва­ ется, что прямоточные схемы обеспечивают более каче­

ственную очистку цилиндра от остаточных газов и пред­ отвращают потерю заряда свежего воздуха.

чает момент закрытия выпускных окон и начало процес­ са сжатия, а точка в—момент открытия выпускных окон и начало процесса выпуска. Точка в' соответствует мо­ менту открытия, точка а' — моменту закрытия продувоч­ ных окон и окончания процесса продувки. Линия в—в' условно показывает изменение давления газа в цилиндре в период свободного выпуска (т. е. с момента открытия > выпускных и до момента открытия продувочных окон).

Газораспределение в двухтактных дизелях с контур­ ной продувкой осуществляется поршнем, который, пере­

30

р а с п р е д е л е н и й (рис. 14) при этом оказывается симметричной относительно н.м.т. В зависимости от вы­ соты окон на продувку отводится 60—100°, а на выпуск 120—140° поворота коленчатого вала. Оптимальная вы­ сота выпускных и продувочных окон определяется с уче­ том имеющихся достижений дизелестроительных заводов опытным путем на стенде при доводочных испытаниях.

н.п.т.

Рис. 14. Круговая диаграмма газорас­ пределения дизеля Д 19/30

Наддув двухтактных двигателей, как и четырехтакт­ ных, применяется с целью повышения их мощности за счет сжигания в цилиндре большого количества топлива при увеличении весового заряда воздуха, поступающего, в цилиндр из специального наддувочного агрегата. Од­ нако осуществление наддува двухтактных двигателей только с помощью свободного газотурбонагнетателя (ки-. нематически не связанного с коленчатым валом двига­ теля) оказывается затруднительным, так как в период пуска газотурбонагнетатель не работает, поэтому нечем произвести продувку и наполнение цилиндра.

В связи с этим при осуществлении наддува двухтакт­ ных дизелей широкое распространение получили комби­ нированные схемы (рис. 15), состоящие из газовой тур-

31

бины U центробежного нагнетателя 2, холодильника воз­ духа 5, приводного нагнетателя 4. Приводной нагнета­ тель (с приводом от вала двигателя) обеспечивает про­ дувку и наполнение цилиндра воздухом в период пуска, а при работе двигателя начинает работать газотурбона­ гнетатель, обеспечивая совместно с приводным нагне­ тателем заданное давление в системе наддува. Газотур-

Рис. 15. Комбинированные схемы наддува двухтактных дви­ гателей:

бонагнетатель с приводным нагнетателем в комбиниро­ ванной схеме наддува могут работать параллельно или последовательно на общий продувочно-наддувочный ре­ сивер. При последовательной работе сначала воздух' сжимается в газотурбонагнетателе (первая ступень), а затем в приводном нагнетателе (вторая ступень).

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Индикаторные показатели работы двигателя харак­ теризуют степень использования тепла, выделяемого при сгорании топлива для совершения работы внутри ци­ линдра двигателя. Эти показатели учитывают только тепловые потери в самом цилиндре, величина которых складывается из потерь с охлаждающей водой, с отрабо-

32

где Pi— среднее индикаторное давление, кгс/см2 ; F—площадь поршня, м2 ;

s— ход поршня, м;

i—число цилиндров;

(к. п. д.) и удельный индикаторный расход топлива. Сте­ пень использования тепла, выделяемого при сгорании топлива в цилиндре двигателя для совершения индика­ торной работы с учетом всех тепловых потерь, оценива­ ется индикаторным к. п. д.

Индикаторный к. п. д. представляет собой отношение количества тепла Q,-, преобразованного в работу в ци­ линдре двигателя, ко всему количеству тепла Q, затра­ ченному на получение этой работы, т.е. показывает, ка­ кая доля от всего тепла преобразуется в индикаторную работу .

34

В Международной системе единиц (СИ) индикатор­ ный коэффициент полезного действия можно определить по формуле

3,6-10" ni=~p. .

Ni VH

Удельный расход топлива зависит от степени совер­ шенства рабочего цикла. Из формулы определения ин­ дикаторного к. п. д. видно, что величина удельного рас­ хода топлива обратно пропорциональна индикаторно­ му к. п. д.

Таким образом, индикаторный к. п. д. и удельный ин­ дикаторный расход топлива являются критериями, оце­ нивающими экономичность рабочего цикла.

ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

В отличие от индикаторных показателей эффектив­ ные показатели кроме тепловых учитывают и механичес­ кие потери, возникающие в процессе передачи энергии расширения газов в цилиндре двигателя через поршень

ишатунно-кривошипный механизм на коленчатый вал. Среднее эффективное давление. Под средним эффек­

тивным давлением р е понимают условное постоянное дав­ ление, действующее на поршень в течение всего хода расширения и совершающее работу, равную полезной эффективной работе на соединительном фланце коленча­ того вала двигателя за один цикл.

Среднее эффективное давление вследствие механиче­ ских потерь при передаче энергии оказывается меньше среднего индикаторного. Величина механических потерь складывается из потерь на трение между деталями дви­ гателя, на привод вспомогательных механизмов (газо­ распределения, насосов и др.), на осуществление про­ цессов всасывания и выталкивания газов (четырехтакт­ ные двигатели) и на вентиляционные потери между деталями двигателя и воздухом при их движении.

Все механические потери в двигателе оцениваются

механическим к. п. д. м т| , представляющим отношение эффективной мощности двигателя к индикаторной мощ­ ности.

Ne

Чм = — •

Nt

Так как эффективная мощность двигателя меньше индикаторной на величину, соответствующую мощности механических потерь, то формула для определения ме­ ханического к. п. д. может быть представлена в виде

условии, что мощность механических потерь с изменени­ ем нагрузки двигателя и при постоянном числе оборотов

Эффективная мощность. Под эффективной мощно­ стью понимается полезная мощность, снимаемая с сое­ динительного фланца коленчатого' вала двигателя и используемая для привода гребного винта или вспомо­ гательных механизмов. Эффективная мощность и меха­ нический к. п. д. определяются опытным путем на эк­ спериментальном стенде, который имеет нагрузочное тормозное устройство с приспособлением для записи крутящего момента на валу двигателя. Если известны индикаторная мощность и механический к.'п.д., то эф­ фективную мощность Nе (л. с.) можно определить из выражения

Fsizn

Ne = %< Ni = - ^ r -Pi 11м.

В Международной системе единиц (СИ) Nc (кВт) определяют по формуле

Ne = 16,7ре Fsizn.

Эффективный коэффициент полезного действия и удельный эффективный расход топлива. Эффективный к. п. д. учитывает все потери (тепловые и механические)

36

ный коэффициент полезного действия являются критери­

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ, ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ТОПЛИВА И ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ДВИГАТЕЛЯХ

Способы смесеобразования

Смесеобразование в дизелях осуществляется непо­ средственно внутри рабочего цилиндра в период поступ­ ления и частичного сгорания топлива. Время, в течение

37

которого происходит смесеобразование, определяется продолжительностью процессов впрыска и сгорания топ­ лива и для двигателей различной быстроходности, изме­ няется от 0,05 до 0,005 с. Качество смесеобразования существенно влияет на полноту и продолжительность про­ цесса сгорания топлива, а следовательно, и на эконо­ мичность работы двигателя. Качество смесеобразования характеризуется тонкостью и однородностью распыливания, а также равномерностью распределения капель топлива в объеме камеры сгорания. Тонкость распыливания определяется величиной среднего диаметра боль­

топлива. Например, в быстроходных двигателях с нераз­ деленными камерами сгорания давление впрыскивания составляет около 800—1000 кгс/см2 (80—100 МПа), а в тихоходных 200—400 кгс/см2 (20—40 МПа) . Равно­ мерное распределение капель в объеме камеры сгорания обеспечивает лучшее перемешивание топлива с воздухом и получение однородной топливо-воздушной смеси. На качество смеси также влияют способ смесеобразования и конструктивные особенности камер сгорания.

В дизелях применяются следующие основные спосо­ бы смесеобразования: однокамерное, или с непосредст­ венным впрыском топлива, пленочное, предкамерное и вихрекамерное. Непосредственный впрыск топлива при­ меняется в неразделенных камерах сгорания, предка­ мерное и вихрекамерное смесеобразование — в разде­ ленных камерах, а пленочное смесеобразование, хотя и происходит в камере, разделенной на две части (одна часть в поршне), но благодаря. большому проходному сечению соединительного канала ее относят к категории неразделенных.

Непосредственный впрыск топлива. Неразделенные камеры сгорания представляют собой часть цилиндра, заключенную между днищем поршня и огневой поверх­ ностью крышки или между днищами двух поршней в двигателях с противоположно движущимися порш­ нями'. '

Схемы неразделенных камер сгорания основных кон­ структивных групп представлены на рис. 16.

38