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

r *at

\io

Ь -

л . с .

Имея

в виду,

что

Че

„

632,3

fb'KCLC

лМ

Л А

и

Ст

- С т

B u z к

,

Че

H * 4 i

4 a l

получаем

N. =

Н*z-K-G? a c • nM 4 t Пм. •

(160)

лотворной

способности), величины

к

Z

и Ня постоян-

ны. Тогда, принимая

В

60

632,3

получаем

= В ^т

л -с -

(161)

В системе С И

Ve* = B* £

пАв rfr

кет ,

причем

В *=

60

3600

Формула (160) может быть представлена и в более раз-

вернутом виде. Имея в виду, что

(* -

(4 0 ')

и

pH

G-q

а

■

s i r

'

= V* Г«н Чн *

(1 5 0

получаем

Ни

у

4i

W -

60

(162)

1JifK^^Чм^ .

Ne

632,3 |_

Г

п

Ш

Гу

у

Таким

образом,

нами получены два уравнения мощности

двигателя,

имевшие

весьма

важное

и

самостоятельное значе­

ние.

лива,

т .е . Ч-ь Чм.~ 4 t ' УРавнение

в этой

Форме удобно

для анализа влияния различных факторов на

мощность ухе

выполненного двигателя.

Уравнение (162) позволяет проанализировать конкретные

пути

повышения мощности двигателя,

так как

представлено

мощности двигателя за счет

перечисленных факторов. А н а ­

л и з

б у д е т

в ы п о л н я т ь с я

в

п р е д п о л о ж е н и и ,

ч т о п р и

и з м е н е ­

н и и

о д н о й

и з

в х о д я щ и х

в ф о р ­

м у л у

в е л и ч и н

п р о ч и е

о с т а ю т ­

с я

н е и з м е н н ы м и .

i . Теплотворная

способность топлива

Теплотворная

способность дизельных топлив

в за­

Кроме того, окончательный

вывод о целесообразности

перево­

да двигателя на новый вид

топлива возможно

сделать,

полу-

чив данные об изменении

U

.

величины дроби

Действительно, если

для окисления 1 кг

нового топлива

циент

избытка воздуха оС , то

возможен и такой случай,

когда,

несмотря

на увеличение

Ни , дробь -[jr- и вели­

чина

Nc будут

убывать.

0

возрастает

с увеличением

диаметра дц

и хода поршня $ .

Очевидно, если при

этом

все

остальные

параметры, входящие

в уравнение

(162),

останутся

неизменными,

мощность дизеля

будет увеличиваться пропорционально Vh .

Однако

нельзя

не учитывать, что в

этом

случае

будут

возрастать

и габариты дизеля. Увеличение размеров,

а

сле­

довательно,

массы поршня и других движущихся деталей

бу­

дет вызывать

рост сил инерции. Увеличение размеров

цилинд­

ра и, как следствие, шеек

коленчатого вала

будет

приводить

к увеличению

механических

потерь и снижению

т[м

.

Эти

зеля, в результате

чего эффект от увеличения Ne за

счет

Vh

заметно

убывает.

Двигатели больной размерности тихоходны и, как прави­

ло,

имеют

большие

удельные веса.

растает.

Однако увеличение z имеет пределы, так как свя­

зано не

только с ростам габарите» дизеля, но и усложнени­

вались неизменными, то это

привело бы к прямо пропорцио­

нальному возрастанию мощности. В действительности же мно­

гие величины

существенно зависят от числа оборотов и урав­

нение

(162),

где через D

обозначены постоянные, запи-

оется

в виде

зависимости

Ne =

.

(1б3)

С увеличением числа оборотов увеличиваются гидравли­

ческие потери, в результате

чего уменьшается

коэффициент

уменьшение

вызывает

пропорциональное уменьшение

Gg (it? ), размещающегося

в рабочем

объеме

при

f^ c o n s t,

вследствие чего для сохранения постоянства <Х

необходимо уменьшать и цикловую подачу топлива

G? .

Шенно это (см.

уравнение

(161))

и приводит к

снижению

мощности.

Рост числа оборотов приводит к сокращению времени,

отводимого

для

смесеобразования

и сгорания,

в связи с чем

возникают

трудности

сохранения

в пределах

исходного

значения.

Механический к. п.

д.

с увеличением

оборотов

также

уменьшается,

что легко

показать.

Действительно,

„

j

Им „

i

V

*д в

i

- Х п д*

(164)

Пм ~

Ni

Nl

■

к "

п яв

В этом приближенном соотношении предполагается,

что мощ­

ность механических потерь

Нм *к'п% в

(см.

формулу (98)),

а

индикаторная

мощность N;

= X мпял

,

т .е .

не

зависит

от

NHX

и

.

Таким образом, характер изменения

We

(см. формулу

(163))

зависит

от того, как изменяется произведение

*'№4 * 4 1 4 * '

с увеличением

п „

до

определенного

предела

Ne

увеличивается,

затем

наступает максимум,

за

которым

следует уменьшение мощности.

Однако рассмотренное обстоятельство не является един­

ственным,

ограничивающим форсировку двигателей

за

счет

числа

оборотов.

С увеличением

пм

растет средняя

скорость

поршня

увеличивается

изнашиваемость

трущихся

узлов,

возрастают силы инерции

движущихся масс,

нагрузка

на подшипники

н другие

детали двигателя. Все это

говорит

о том,

что

возможности

увеличения

Ые

эа

счет

числа обо­

ротов

ограничены.

который всегд а меньше, чем

в

четырехтактном

д вигателе

в

( 1 -

у п ) р а з .

Кроме

т о г о , так

как цилиндро­

во-порш невая

гр уп п а д в ухта к тн о го

дизеля

работает

в

более

тяжелых

температурны х у с л о в и я х ,

зачастуи

приходится

при­

б е га т ь

к

увеличении оС , что при

неизменном

VH

эквива­

лентно

уменьшении

цикловой

подачи

топлива ( 4 0 0 .

То же

следует и из рассмотрения известного уравнения

Ц,

Л » . ” "

2 »

р.

.

(Ю51)

е

0 ,4 5

Р‘

Поэтому

We Ta*™mj 2»1,б,

а в отдельных случаях

еще мень-

не.

"«

Общий вывод: в о з м о ж н о с т и

у в е л и ч е ­

н и я

м о щ н о с т и

д в и г а т е л я

з а

с ч е т

к о н с т р у к т и в н ы й

м е р о п р и я т и й

в е с ь м а

о г р а н и ч е н ы .

Характеризуется величинами Чк * 4 i ■

•

Коэффициент наполнения

Повышение

способствует увеличении

циклового

за­

ряда

воздуха,

позволяет сжечь большув цикловуи порции топ ­

лива

0 *

при fcconst (4 0 ') и тем самым увеличить N#

(см.

формулу

(162)).

Повышение

возможно за счет уменьшения гидравличе­

ских потерь во впускных органах дизеля и коэффициента

остаточных газов.

Однако значения tiH в современных ди­

щественного

повышения

Ыв за

счет увеличения

коэффициен­

та

наполнения нельзя.

Индикаторный к. п. д. и коэффициент избытка воздуха

Влияние

этих

двух

показателей

на

Ие

рассматривается

параллельно,

так

как

весьма

существенно

зависит от

оL

(см. § 32).

Из формулы (162) следует,

что

чем выше

и мень­

ше

оС (т .е .

больше цикловая

подача

топлива),

тем больше

и Ие (формула (161)).

Величина индикаторного

к. п. д.

зависит от организации

процесса сгорания,

увеличивается

Уменьшение оС

при

сохранении

циклового

заряда

возду­

ха

достигается за счет

увеличения цикловой по­

дачи топлива

( w /) .

Если при этом удается сохранить величи­

ну tfo неизменной,

Ne

возрастает

обратно

пропорциональ­

но уменьшению

оС .

Даже

в том случае, когда

индикаторный

к. п. д. снижается

с уменьшением

ос

(рис.

75,а ),

дробь

пуск и другие нежелатель­

ные явления;

2) вследствие

умень­

шения

ос

резко

ухудшает­

ся

экономичность дизеля.

В современных

дизе­

Рис.

75.

Зависимость

лях

в

зависимости

от

их

и (8)-

от

коэффициента избыт­

назначения

и конструктив­

ка воздуха оС

(сплошные

ли­

нии - эксперимент,

пунктирные -

ных особенностей

при ра­

экстраполяция

по. данным

боте на максимальных мощ­

Д. А. Портнова

[20] ).

ностях

oL =1,3 f2 ,2.

Вывод.

Х о т я

в о з м о ж н о с т и

п о в ы ш е ­

н и я

м о щ н о с т и

д и з е л е й

п у т е м

у в е л и ч е н и я

п о д а ч и

т о п л и в а

и

у л у ч ш е н и я

к а ч е с т в а

р а б о ч е г о

п р о ц е с с а

н е

и с ч е р п а н ы ,

п р и х о ­

д и т с я

к о н с т а т и р о в а т ь

и х

о г р а ­

что

величина

Ne прямо пропорциональна удельному

весу

воздуха

перед

цилиндрами дизеля

. Однако такая фор­

мальная зависимость еще не поясняет сути вопроса. Дейст­

вительно, само по себе

увеличение

f H4 не может

вызвать

увеличения мощности. Однако с ростом

увеличивается

весовой

заряд

воздуха

(см.

уравнение ( I 5 l) ) .

И если в той

же пропорции

увеличивать подачу

топлива (т .е . так, чтобы

с(.= -j

оставался

постоянным),

то будет возрастать и мощ­

ность. тИными словами,

у в е л и ч е н и е

я в л я ­

е т с я

с р е д с т в о м ,

п о з в о л я ю щ и м

с ж е ч ь

в ц и л и н д р а х

д и з е л я

б о л ь ­

ш е е

к о л и ч е с т в о

т о п л и в а

(см. фор­

мулу

(161)).

Увеличение

достигается

путем предварительного

повышения давления воздуха в компрессоре

(наддув

дизеля)

с последующим охлаждением его в холодильнике.

Таким обра­

зом,

величина

и

г

Р«« ' i0

R •

Гкц

увеличивается

не только за

счет

роста числителя ркц , но

и за счет уменьшения знаменателя

Тхц .

Охлаждение воздуха целесообразно в связи

с тем, что в

процессе его сжатия в компрессоре происходит повышение

температуры

т*= т.

1 +

Caft

(2 7 ')

которое

тем больше,

чем меньше адиабатный

(изоэнтропный)

к. п. д. компрессора*/

Т а к и м

о б р а з о м ,

н а и б о л е е

р а -