книги из ГПНТБ / Чернышев А.Н. Корабельные двигатели внутреннего сгорания. (Теория рабочих процессов поршневого двигателя) учебное пособие

Х0 - константа соударений реагирующих веществ;

е- основание натурального логарифка;

AR *1,985 ккал/моль град - универсальная газовая по­ стоянная ;

Е ккал/моль - условная энергия активации - та осредненная для данного топлива минимальная энергия, которая необходима, чтобы при столкновении молекул произошла хими-

Рис. 48. Типы развития реакции.

1 - воспламенения нет, 2 - воспламенение.

1. Скорость цепной реакции возрастает медленно (на­ пример из-за малой температуры смеси), переходит через максимум, не достигнув критического значения, и начинает снижаться из-за того, что постепенно расходуется больная часть исходного вещества реагентов. Воспламенения (взрыва)

170

столько, что скорость реакции достигает критического зна­ чения, после чего наступает воспламенение смеси (взрыв). Величина периода задержки Tj. показана на рис. 48.

Таким образом, для воспламенения обязательно должны быть созданы такие условия, при которых величина скорости реакции достигнет критического значения.

Величина периода задержки воспламенения зависит от ус­ ловий в цилиндре дизеля и может быть представлена функци­ ей вида

Здесь

pj иТ4 - давление и температура в цилиндре на момент подачи топлива;

С м Б * постоянные, характеризующие конструк­ тивные и эксплуатационные особенности двигателя.

Формула (129) правильно отражает сущность явлений и свидетельствует о том, что с увеличением температуры и давления в цилиндре дизеля физическая и химическая подго­ товка топлива к воспламенению происходит более активно, вследствие чего период задержки самовоспламенения сокраща­ ется. Однако эта формула не позволяет в явном виде устано­ вить зависимость Т j от конструктивных и эксплуатационных факторов и потому мало пригодна для пользования. Б после­ дующих параграфах будет показана полуэмпирическая формула А. И. Толстова, наведшая практическое применение в исследо­ ваниях дизелей.

Если коротко подвести итог сказанному, могут быть сде­ ланы следующие важнейиие выводы:

171

цесса сгорания происходит вблизи ВМТ, где дахе при значи­ тельном угле поворота вала дизеля перемещения порння не­ велико. Поэтому анализ процесса сгорания выполняется на

пламенения. Продолжается с момента начала подачи топлива (точка I ) до начала видимого процесса сгорания (точка 2 -

В течение первого периода происходят физико-химиче­ ские процессы подготовки топлива к воспламенению. В зави­ симости от особенностей топливной аппаратуры и режима ра­ боты в цилиндр дизеля за период задержки самовоспламене­ ния подается от 25 до 100$ (малые нагрузки) общей порции топлива, впрыскиваемого за цикл.

Изменение температуры и давления в этот период практи-

173

Рис. ЦЯ.

Фазы процесса сгорания (индикаторная диаграмма дизеля

а -подъем иглы форсунки; 6-*распределение количества пода - ваелеого топлива по углу поворота коленвала G*; в - давле­ ние "чистого* сж ат ия -расш ирения; г - изменение давления при сгорании т оплива; д - изменение т емперат уры е ци­

линдре дизеля.

i - начало подачи топлива; 2 ~начало видилеого процесса сгорания; 3 -максимальное давление сгорания; д - конец глав­ ного периода сгорания; S - окончание догорания т оплива.

№

чески не отличается от таковых при чисток сжатии, т .е . без подачи топлива.

Период задержки воспламенения оказывает очень больное влияние на развитие всего последующего процесса сгорания, на экономичность и надежность работы двигателя.

время этого периода почти одновременно воспламеняется все топли|р, поданное в цилиндр во время задержки воспламене­ ния &г* . Период продолжается 0,0006*0,002 сек. Интенсив­ ность (динамика) нарастания давления характеризуется сред­

ке исследования процесса сгорания используется также дру­ гой критерий - мгновенная максимальная скорость нараста­ ния давления

определяемая как тангенс максимального угла наклона каса­ тельной к кривой нарастания давления.

В двигателях дизеля

Wc/>-2H 0 кГ/см2 град. пкв.

175

При малых скоростях нарастания давления двигатель работа­ ет мягко, без стука; при больших - детали дизеля воспри­ нимают ударную нагрузку, сопровождающуюся резким металли­ ческим стуком.

Скорость нарастания давления более всего зависит от количества одновременно воспламеняющегося топлива £ / , ко­ торое успевает поступить в цилиндр за период задержки вос­ пламенения. Количество же поданного за это время топлива зависит от периода задержки воспламенения. Чем больше пе­

рания топлива. Занимает промежуток времени от момента до­ стижения максимальной температуры цикла до окончания про-

176

цесса сгорания, т .е . практически до открытия выпускных клапанов, что соответствует 0,0025*0,006 сек. Характери­ зуется резкиы снихениеы температуры и концентрации реаген­ тов, вследствие чего скорость сгорания уыеньиается (см. формулы (127) и (128)), сгорание протекает вяло и неэффек­ тивно.

В заключение необходимо еще раз подчеркнуть условность разделения процесса сгорания на четыре периода.

§ 32. Факторы, влияющие на качество процесса сгорания в дизелях

Качество процесса сгорания долхно быть таковых, чтобы обеспечивались:

сгорания топлива. Чем больше период догорания и меньше пол­

177

1) коэффициента избытка воздуха oi ,

2)скорости нарастания давлени^ во втором периоде (или степени повышения давления

3)числа оборотов вала дизеля.

Коэффициент избытка воздуха. В цилиндре дизеля коэффи­ циент избытка воздуха

оборотов основными причинами этого являются изменение цик­

воздуха перед ц и л и н д р а м и * Удельный вес воздуха в свою очередь может зависеть от

числа оборотов "свободного" турбокомпрессора, изменяюще­ гося с изменением нагрузки, и некоторых других эксплуата­ ционных фахторов (атмосферных условий перед компрессором,

173

При малых значениях коэффициента избытка воздуха ус­ ловия для сгорания топлива в отведенный промежуток време­ ни ухудшается: увеличивается догорание на линии расшире­ ния, возрастают тепловые потери с выпускными газами и в охлаждающую воду, индикаторный к. п. д. сравнительно мал.

С увеличением коэффициента избытка воздуха условия сгорания становятся благоприятнее и индикаторный к. п. д. увеличивается, достигая максимума при оС «3»4.

Дальнейшее увеличение оС может вызвать некоторое уменьшение индикаторного к. п. д ., что объясняется:

-снижением давления распыливания и ухудшением ка­ чества смесеобразования и сгорания при малых нагрузках вследствие уменьшения цикловой подачи топлива (см. рис. 39, гл. УШ);

-малыми концентрациями топлива в объеме цилиндра

и, как следствие, вялым, растянутым по времени сгоранием, увеличенными потерями теплоты с выпускными газами и в ох­ лаждающую воду.

Скорость нарастания давления. С увеличением скорости нарастания давления во втором периоде сгорания (рис. 49)

к. п. д. возрастает.

Влитературе обычно приводятся зависимости индикатор­

ного к. п. д. от степени повышения давления , Гс . Это более удобно и оправдано тем, что величина Л так же,