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

На рис. II показано изменение коэффициента наполнения и ориентировочного значения коэффициента остаточных газов двигателя одной и той же размерности при углах перекрытия

давление за цилиндром становится больше, чем давление пе­ ред цилиндром, коэффициент остаточных газов резко увеличи­ вается. Это объясняется не только увеличением плотности продуктов сгорания в камере сжатия, но и появлением забро-

40

са газа из выпускного коллектора в наддувочный трубопро­ вод через одновременно открытые впускной и выпускной кла­ паны (рис. 7).

Отработавшие газы примешиваются к чистому воздуху в наддувочном трубопроводе и при очередном ходе наполнения попадают в цилиндр двигателя вместе с засасываемым возду­ хом, дополнительно загрязняя его.

увеличения коэффициента наполнения угол перекрытия клапа­ нов делают минимальным (10-40° угла поворота коленчатого

отводимого на продувку. Очистка камеры сгорания от оста­ точных газов улучшается, цн увеличивается.

Уменьшение же оборотов при ^ - > 1 вызовет обратный Г*ц

эффект. С увеличением времени одновременного открытия впускных и выпускных клапанов увеличится количество забра­ сываемого из выпускного в наддувочный коллектор газа, уси­ ливается загрязнение всасываемого воздуха отработавшими газами, что и приводит к уменьшению коэффициента наполне­ ния.

В двухтактных двигателях качественная картина весьма схожа с разобранной применительно к четырехтактным двига-

41

ществляется исключительно за счет продувки цилиндра све-

ента остаточных газов четырех- и двухтактных двигателей на номинальной мощности. При частичных нагрузках и оборо­ тах значения f r могут заметно отличаться от приведенных в таблице.

Т а б л и ц а 3

Ориентировочные значения коэффициента остаточных газов двигателей с газотурбинным наддувом

на полной мощности

Из всего рассмотренного можно сделать весьма важный для специалиста, эксплуатирующего дизель, вывод. Любое нарушение рекомендуемых заводом-изготовителем фаз газо­ распределения может вызвать заметное увеличение у г , уменьшение коэффициента наполнения и циклового заряда воз­ духа в цилиндрах дизеля. Ото приводит к ухудшению процесса сгорания, снижению развиваемой двигателем мощности, эко­

43

номичности и может вызвать перегрев деталей цилиндрово­ поршневой группы и выпускных клапанов, ускоренный их из­ нос или даже выход из строя.

Потери давления во впускных органах

Если теперь предположить, что в формулах (18) и (20) останутся постоянными все величины, кроме непосредствен­ но характеризующих гидравлические потери во впускных орга­ нах, уравнение коэффициента наполнения перепишется в ви­

ления перед впускными органами на величину гидравлических

Для характеристики величины гидравлических потерь иногда

Очевидно, что величины ра и рхц связаны между собой. Изменение рхц неизбежно вызывает изменение рЛ • Поэтому

гателях до значений больших единицы является следствием сложных газодинамических явлений в процессе продувки-на­ полнения.

4»

из известного уравнения Бернулли. В целях упрощения пред­ положим, что начальная скорость перед впускными органами равна нулю. Тогда

ределяется объемным расходом воздуха через цилиндр в еди­ ницу времени. Объемный расход в четырехтактном двигателе более всего зависит от количества циклов в единицу време­

Вдвухтактном двигателе в период газообмена выпускные

ипродувочные органы одновременно открыты и продувочный ресивер через цилиндр сообщается с выпускным коллектором. Поэтому скорость поступления воздуха через продувочные окна и величина гидравлических потерь йра в значительной

45

п дв не превыиает 7% для двигателя без наддува и 4£ для двигателя с наддувом.

О том же свидетельствует и опытные результаты, полу­ ченные на двигателе ЗД6 с нулевым перекрытием клапанов прияг-= c o n s t, что позволило исключить влияние изменения f (рис. 14).

Чн

Подогрев воздушного заряда

Обозначив в формулах (18) и (20) через С постоянные величины, получим зависимость коэффициента наполнения от соотношения температур перед и в цилиндре в момент начала

46

и * м -0, 55*0,65 - Для объемных компрессоров ротационного типа.

Величина перепада температуры воздуха в холодильнике йТх =20*120о зависит от конструкции холодильника, темпера­ туры охлаждающей (забортной) воды Tw , а также от темпе­ ратуры Т* . Чем больше Т* , тем на большую величину мо­ жет быть охлажден в том же холодильнике воздух. Однако следует помнить, что охлаждение воздуха до температуры

47

Для ориентировочной оценки ДТХ ыохно также восполь­ зоваться коэффициентом, получивший название степени ох­ лаждения,

где

ЛТ* = Т* - Т/ .

В зависимости от глубины охлаждения кх =0,2*0,88. Гидравлические потери в холодильнике

Дрх -0,005*0,15 кг/смг .

Температура заряда воздуха в цилиндре дизеля в начале сжатия может быть подсчитана на основании баланса тепло­ ты поступающего в цилиндр воздуха и остаточных газов до и после смешения. Уравнение (29) записано после сокраще­ ния теплоемкостей воздуха, остаточных газов и газовоздуш­ ной смеси, которые предполагаются примерно одинаковыми,

цессе поступления в цилиндр в результате контакта с горя­

величины подогрева воздуха о стенки цилиндра,температуры и количества остаточных газов. Температура остаточных га­ зов в первом приближении

Тг =800*П00°К.

Большие значения Тг соответствуют большей форсировке дви­ гателей при отсутствии продувки.

48

В ы в о д ы

I . Коэффициент наполнения зависит от коэффициента остаточных газов, потерь давления во впускных органах и степени подогрева воздуха, поступавшего в цилиндр.

В идеальной случае (при j r *=0, ра=р*ц »Та =Т«ц ) коэф­ фициент наполнения четырехтактного дизеля был бы больше единицы

2. В действительности величина коэффициента наполне­ ния зависит от конструктивных и эксплуатационных факторов.

ках и на специальных режимах величина коэффициента напол­

вляется исключительно за счет принудительной продувки ци­ линдра воздухом при одновременном открытии впускных и вы­

49