Файл: Взоров, Б. А. Форсирование тракторных двигателей.pdf

'определяемого допустимым коэффициентом избытка воздуха а, дает прирост индикаторной мощности всего на 9%. Форсирова­ ние только по частоте вращения до средней скорости поршня 9,15 м/с увеличивает индикаторную мощность па 22%, но с уче­ том возрастания механических потерь повышение эффективной

2000 об/мин с двумя впускными и двумя выпускными клапа­ нами. Как видно, применение четырех клапанов на цилиндр п повышение частоты вращения с 1750 до 2000 об/мин позволило получить только увеличение среднего индикаторного давления при одинаковых значениях а, а индикаторный к. п. д. остался без изменения. Линии 3 соответствуют тому же эксперименталь­ ному дизелю, но работающему с наддувом при 2000 об/мин. Стрелками показана схема форсирования.

Номинальному режиму серийного дизеля А-41 соответствует

8,9 кгс/см2 в точке Е. Это дает увеличение эффективной мощности примерно па 8% при снижении индикаторного к. п. д. от

5* 123

0.471 до 0,448. Столь малое приращение мощности при форси­ ровании неприемлемо. Больший эффект может быть получен только одновременным увеличением частоты вращения и повы­ шением индикаторного давления. В рассматриваемом дизеле при средней скорости поршня примерно 9,3 м/с соответствую­ щая частота вращения равна 2000 об/мин.

Как показано горизонтальной стрелкой, переход из точки А в точку В означает форсирование по частоте вращения, что уже может дать 14% прироста мощности. Перейдя па линию 2, можно дополнительно форсировать дизель по среднему инди­ каторному давлению, увеличение которого должно также ком­ пенсировать повышение механических потерь (это показано пе­ реходом в точку С со средним индикаторным давлением 9,6 кгс./см2). При этом изменение индикаторного к. и. д. проис­ ходит так, как показано стрелками па кривых гр= /(а). Вна­

эффективной — приблизительно 34% при уменьшении индика­ торного к. и. д. примерно на 3,5%.

Следующей ступенью форсирования является применение наддува. При условии сохранения частоты вращения 2000 об/мин

к. п. д. при этом понижается до 0,44, т. е. па 6,5%. Но приме­ нение четырех клапанов на цилиндр вместо двух уменьшает потери на насосные ходы, и поэтому повышение эффективного удельного расхода топлива составит около 3%. В этих иссле­ дованиях давление наддува было равно примерно 1,5 кгс/см2 при температуре воздуха, прошедшего через холодильник, при­ близительно 53° С.

Из графика, показанного на рис. 82, также следует, что применение наддува для форсирования дизеля повышением среднего индикаторного давления без увеличения частоты вра­ щения приводит к уменьшению индикаторного к. п. д. Переход при любом значении а с линии 2 на линию 3 по р-, означает переход с линии 2 на линию 3 по гр. Наблюдаемое пони­ жение индикаторного к. п. д. объясняется следующими при­ чинами.

При наддуве увеличивается плотность воздушного заряда и становится равной рк при давлении рк и температуре Тк после компрессора.

Увеличивается также температура конца сжатия и тепло­ емкость, уменьшается степень повышения давления

Рс

124

к. п. д. Этому же способствует увеличение тепловых потерь вследствие повышения температуры цикла и улучшения тепло­ передачи от газов при большей их плотности. Однако при над­ дуве, как правило, повышается коэффициент избытка воздуха а, влияние которого на индикаторный к. п. д. имеет сложный ха­ рактер. С увеличением а степень повышения давления X уменьшается, но в то же время улучшаются процессы смесеоб­ разования и сгорания. Последнее обстоятельство имеет прева­ лирующее значение и потому индикаторный к. п. д. возрастает, несмотря на некоторое уменьшение X. Введение охлаждения воздуха после компрессора, благодаря чему понижается тем­ пература конца сжатия, также повышает индикаторный к. п. д.

Эффективный к. п. д. при наддуве повышается в широком диапазоне нагрузок, так как этому способствует уменьшение механических (насосных) потерь.

Рассмотрение разных способов форсирования, сделанное с помощью рис. 81 и 82, показывает, что с применением наддува или без него наиболее целесообразным является комбинирован­ ный способ форсирования, т. е. увеличение среднего индикатор­ ного давления при одновременном повышении частоты враще­ ния. Это целесообразно еще и потому, что при таком способе в случае одинакового процентного увеличения мощности, как и при форсировании только по одному среднему индикаторному давлению, меньше увеличивается крутящий момент дизеля, что повышает надежность трансмиссии трактора.

Допустимое изменение параметров дизеля при форсирова­ нии, как было показано на рис. 81 и 82, получается при обеспе­ чении минимально допустимого для номинального режима коэф­ фициента избытка воздуха а, являющегося на упомянутых гра­ фиках аргументом двух функций: среднего индикаторного давления и индикаторного к. п. д., зависящих также от частоты вращения.

В результате выбора таким способом величин pit гр- и п мож­

среднее эффективное давление в кгс/см2

P e ^ P l — P».a>

удельный эффективный расход топлива в г/л. с. ч

Pi

125

Для тракторных дизелей запас крутящего момента, который может быть выражен как отношение максимального момента к моменту при номинальном режиме,

Р = Мтя?~ = 1,12 ч- 1,20.

-Д ю м

Частота вращения, соответствующая максимальному мо­ менту,

«мш;,х = (0-70 ч- 0,80) /11ЮМ.

Выбирая значения р и /гмшах в указанных пределах, 'можно вычислить среднее эффективное давление /д.м при максималь­ ном крутящем моменте:

Рем = Р/Кн-

где рт — среднее эффективное давление на поминальном режи­

рис. 81 и 82, определить коэффициент избытка воздуха «м при максимальном крутящем моменте, который должен быть «м^ >1,25.

Среднее индикаторное давление получается расчетом и зависит от нескольких физических параметров. В частности, pi возрастает с увеличением степени повышения давления к. Однако увеличение pi при наддуве происходит даже при умень­ шении /., так как при этом возрастает рс.

Давление рс изменяется в зависимости от конструктивных параметров: степени сжатия, фаз газораспределения, частоты вращения, давления наддува, сопротивления воздухоочистителя и др. Кроме того, рс зависит от изношенности гильз, поршне­ вых колец, степени засоренности воздухоочистителя, вязкости масла и условий окружающей среды. При данном давлении рс значения к, а следовательно, и р ; зависят от pz. Для повыше­ ния мощности и индикаторного к. п. д. желательно повышать Р: при данном рс. Однако это повышает динамическую и теп­ ловую напряженность деталей и уменьшает надежность дизе­ ля, так как увеличение р: вызывает еще увеличение скорости dpjdcp нарастания давления при сгорании, т. е. «жесткости». Поэтому одной из главных задач исследований рабочего про­ цесса является получение высоких индикаторных к. п. д. при

вращения при постоянном среднем эффективном давлении рс =

126

частоты вращения среднее индикаторное давление увеличива­ ется (см. рис. 83), так как это необходимо для компенсации возрастания механических потерь. При этом в' диапазоне ча­ стот вращения 1200—2100 об/мин наблюдаются линейные за-

мерно до 2,0. Увеличение ре от 2 до 6,3 кгс/см2 при 2100 об/мин дает следующее изменение тех же параметров: р, — от 61 до 76 кгс/см2, dp/d(p — от 8,0 до 9,6 кгс/(см2• град) п л — примерно от 1,6 до 2,0. При 1750 об/мин все эти величины, имея меньшие значения, растут так же, как и при 2100 об/мин, пропорциональ­ но рс- Значение dp/dtp при обеих частотах вращения возрастает только с увеличением рс примерно до 4 кгс/см2.

127