Файл: Махалдиани, В. В. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 113

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

жаіно

неудовлетворительным

уплотнением

регулирующего

•поршенька и пригоранием уплотнительных іколец.

 

 

 

 

Более перспективным оказался

ПАРСС,

который

полу­

чает довольно

широкое распространение.

 

 

 

 

 

 

 

 

В связи со оказанным ів настоящей главе

мы 'ограни­

чимся

рассмотрением

лишь некоторых 'сведений о ВКАРО

и

'более подробно

остановимся

на

вопросах

касающихся

ПАРСС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

2.

Анализ

возможностей

снижения

 

максимального

 

 

 

давления сгорания в дизелях с наддувом

 

 

 

 

Влияние

параметров дизеля

на

максимальное

давле­

ние сгорания

можно проследить

по

общеизвестному

урав­

нению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рг = Р «Д *Псж-

 

 

 

 

 

 

(12)

 

Если

учесть,

что

начальное

давление

 

сжатия

ра

растет

примерно

пропорционально давлению

наддува

ph,

а

показа­

тель политропы сжатия

псж практически не зависит от давления

наддува, то на основании анализа

написанного

выражения

по­

лучим,

что на максимальное давление

сгорания рг можно

воз­

действовать лишь путем изменения двух

параметров: степени

сжатия — е и степени повышения давления при

сгорании—X. В

соответствии с этим все способы

снижения максимильного дав­

ления сгорания в дизеле с наддувом

можно

разделить

на

две

принципиально различные группы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К первой группе относятся

способы,

основанные

на

сни­

жении степени

сжатия,

ко второй—способы,

воздействующие

на

величину X, приближающие

процесс сгорания

к изобарному,

т. е. протекающему

при постоянном давлении с Х=1.

 

 

 

Способ снижения

максимального давления

путем приб­

лижения

процесса

сгорания

к

изобарному

осуществляется

уменьшением угла опережения подачи топлива. Этот спо­ соб широко используется на практике и, пожалуй, нет про­ мышленного дизеля, в котором не использовалась бы эта возможность.

С уменьшением угла опережения подачи топлива про­ цесс сгорания хотя и развивается более плавно и мягко, и

61

сопровождается снижением максимального давления сгора­

ния, однако это достигается

ценой значительного снижения

топливной

экономичности работы

двигателя.

 

 

 

Другое

мероприятие

по

влиянию на процесс

сгорания

/в дизеле, уменьшающее максимальное давление,

 

заклю­

чается в воздействии на закон подачи топлива

в

 

цилиндр

двигателя. Здесь

можно

указать

на двухфазный

или сту­

пенчатый

закон

подачи

топлива,

снижающий

как

макси­

мальное

давление сгорания,

таи

и дающий более

 

плавное

протекание процесса сгорания. Осуществление на

 

практи­

ке двухфазного или ступенчатого закона подачи

 

топлива

особенно

для быстроходного

транспортного дизеля

являет­

ся весьма сложным и, пожалуй, в настоящее время пока не доработанным до конца.

 

Работы профессора

А. И. Толстова [16, 17,

18, 19]

по

индикаторному процессу дизеля с высоким

надду­

вом

показали,

что путем подбора

характеристики

впрыска

и сокращения

периода

задержки

самовоспламенения мож­

но заметно снизить максимальное давление сгорания. Для этого создаются такие условия смесеобразования, при кото­ рых топливо сгорает по мере его поступления в цилиндр дизеля.

Этот процесс может быть осуществлен в камере, раз­ деленной на две неравные сообщающиеся между собой по­ лости. Основная полость больших іразмеров образуется в самом цилиндре, а вспомогательная — малых размеров — предназначена для аккумулирования воздуха. При воспла­ менении топлива, впрыскиваемого ©о вспомогательную по­ лость, вследствие повышения давления в ней, начинается перетекание заряда в основную полость вместе с последую­ щими порциями поступающего топлива. Большие скорости перетекания и подогрев смеси воздуха с топливом о стенки

прогретой вспомогательной

поліости обеспечивают

плавное

и качественное сгорание.

 

 

 

Такой способ

смесеобразования

достаточно

широко

распространен

на

практике

и осуществляется в

вихрека­

мерных или предкамерных

дизелях.

Общеизвестно, что

двухполостные

камеры сгорания характеризуются

сравни­

тельно ниэкюи .экономичностью из-за /потерь, связанных с перетеканием заряда через узкую горловину из одной по­ лости в другую, а также из-за сравнительно большей по­

верхности

теплоотвода

через

вспомогательную

полость*

что обусловливает дополнительные потери.

 

К этой группе способов уменьшения максимального дав­

ления

сгорания можно

отнести

также мероприятие, осно­

ванное

на

принципе создания /камеры /горения с

перемен­

ным объемом. Объем /камеры сгорания обычного двигатели при положении поршня вблизи ВМТ, т. е. .в момент возникг новения /наибольшего давления газов при горении топлива, меняется весьма незначительно. Поэтому попытки создания ,камеры, которая могла бы увеличиваться независимо от поворота кривошипно-шатунного механизма, понижая тем самым максимальное давление сгорания, предпринимались неоднократно. Наиболее удачной среди /них является каме­ ра с буферным устройством.

Идея буферного устройства /как было /об этом сказано, заключается в том, что полость камеры сгорания сообща­ ется с цилиндром небольшого диаметра, в .котором нахо­ дится поршень, не имеющий механической связи с подвиж­ ными деталями двигателя. Этот поршень со стороны, про­ тивоположной камере сгорания, нагружен давлением сжа­ того воздуха или пружины. Будучи прижатым к седлу, поршень, в случае превышения давления газов в камере сгорания над давлением за поршнем, /может отойти, увели­ чивая объем /камеры и снижая тем самым максимальные Давления сгорания. С уменьшением давления в камере сго­ рания на ходе расширения поршень буферного устройства возвращается в [Исходное положение, .а работа, аккуму­ лированная воздухом или пружиной при сжатии, передает­ ся на поршень двигателя.

Опыты показали 12], что при совмещении индикатор­

ных диаграмм

режимов

с различной степенью сжатия

с

Диаграммой двигателя

без

буферного устройства четко

видно срезание

верхней

части

/индикаторной диаграммы

и

увеличение ее полноты на линии расширения. Применение буферного устройства сопровождается некоторым сниже-

63

Iнием экономичности работы двигателя, еще -более ухуд­ шающейся с уменьшен,нем маисим,альінопо давления сгора­ ния. Последнее обусловлено потерями ,на трение самого буферного устройства, перетеканием газа и увеличением теплоетв-ода.

При дальнейшем увеличении давления наддува, уже вполне осуществимом в настоящее время, и принятых на практике степенях сжатия максимальные давления сгора­

ния

(настолько сильно повышаются, что даже в предель­

ном

случае, при л = 1, они достигают 'недопустимо вы­

соких значений. Термодинамический анализ идеального цикла іком-биниров,энного двигателя при различных пара­ метрах работы показывает [23], каких высоких значений могут достигать максимальные даівления цикла даже при предельном случае с подводом тепла по изобаре. Все это свидетельствует о том, что способы снижения максимально­ го даівления -сгорания путем воздействия на изменение X при высоком даівлвнии наддува становятся малоэффектив­ ными и поэтому остается -единственный путь, заключаю­ щийся в снижении степени сжатия по мере роста давления наддува.

Очевидно, минимальная степень -сжатия может быть определена из условия получения необходимой температу­ ры конца -сжатия, требуемой для безотказного пуска двига­

теля. При

-высоких давлениях наддува, снижение

степени

-сжатия до

указанного предела может оказаться

уже не­

достаточным. Поэтому появились устройства,

позволяющие

работать с

-переменной степенью сжатия, величина -кото­

рой (может

устанавливаться ,автоматически,

в

зависимости

как от максимального давления сгорания,

так и от нагру­

зочного режима работы

двигателя. При наличии

такого

устройства

пуск двигателя

и работа его на

малых

нагруз­

ках осуществляется на повышенных степенях сжатия, а при высоких нагрузках степень сжатия автоматически снижает­ ся до значения, при котором максимальное давление сгора­ ния не превышает величины, допустимой для данного дви­ гателя.

Такими устройства,ми, как уже говорилось об этом, являются ПАРСС и ВКАРО.

64

Степень ісжатия можно также (регулировать путем из­ менения момента закрытия впускного клапана [20]. Вели­ чина доли потерянного хода поршня при сжатии, которая определяется для 4-х тактного двигателя по моменту за­ крытия впускного клапана, обусловливает изменение ве­

личины

и одновременно действительной степени сжа-

Pk

тия. Изменение последней при различных величинах закры­ тия впускного (клапана связано с изменением коэффициента наполнения. Поэтому для анализа условий сохранения мощности дизеля при номинальном числе оборотов можно воспользоваться зависимостью

Ре = С 7)е

Thа

,

 

 

(13)

где с — числовой коэффициент;

 

 

 

 

ре — среднее эффективное давление;

 

 

 

у]е — эффективный к. п. д.;

 

 

 

 

Th — температура наддувае: ого воздуха;

 

 

а — коэффициент избытка воздуха.

 

 

 

Если прин-ть для данного

двигателя

на номинальном ре­

жиме работы а = const, Th =

const, r\e =

const,

то

(14)

Ре — І кѴѵ Pk) ■

 

 

 

Из этого следует, что выбранная

величина

давления

над­

дува может быть согласована с qазой закрытия вгускного

кла­

пана, т. е. с величиной действительной степени сжатия как при

Pz — ccnst, так

и при ре = const.

 

увеличение ре

 

Эксперименты показывают,

что

при

постоянном рг

может

быть осуществлено

в достаточно

узких пределах, т. к. с

уменьшением

действительной

сте­

пени сжатия заметно

падает

коэффициент

наполнения,

влияющий «а мощность двигателя. Этот способ изменения степени сжитая іболее целесообразно использовать для улучшения внешней характеристики дизеля, снабженного свободным турбокомпрессором.

Приведенный краткий анализ различных способов сни­ жения максимального давления сгорания в дизелях с над­ дувом показывает, что наиболее перспективным является использование для этой цели регулируемой степени сжатия

5. В. В. Махалдиани, И. Ф. Эджибия, А. М. Леонидзе

65

Смотрите также файлы