Файл: Петренко, Е. Я. Некоторые особенности работы автотракторных дизелей в высокогорных условиях.pdf

линдрах и выпускных каналах двигателя, а также уве­ личивается коксование поршневых колец, впускных и вы­ пускных клапанов, распылителей форсунок. Кроме того, частицы нагара, откалываясь от деталей цилиндро-порш­ невой группы, попадают па стенки цилиндров и увели­ чивают степень износа деталей этой группы.

За счет ухудшения процессов смесеобразования и го­ рения увеличивается продолжительность горения и тем­ пература выхлопных газов, что свидетельствует об уве­ личении теплонапряженности двигателей. Поэтому при эксплуатации автотракторных двигателей с постоянной цикловой подачей топлива (с заводскими регулировками топливной аппаратуры) на высотах свыше 1500 м над уровнем моря часты случаи преждевременного выхода из строя головок и прокладок блока, вставок камеры сгорания, впускных и выпускных клапанов, поршней, поршневых колец и распылителей форсунок. Снижается при этом и срок службы картерного масла, так как с по­ вышением температурного режима работы двигателей из масла выгорают легкие фракции и увеличивается выде­ ление смол.

Работа дизелей в области дымления не может быть допущена, так как при этом показатели рабочего цикла значительно отличаются от номинальных, а также резко снижается экономичность двигателей. При работе дизе­ лей за пределами дымления увеличиваются затраты на техническое обслуживание, снижается надежность рабо­ ты и сроки службы двигателей. При этом увеличивается потребление дефицитных запасных частей (детали ци­ линдро-поршневой группы, прокладки и головки блока, вставки камеры сгорания, впускные и выпускные клапа­ ны, распылители форсунок и т. д.) и моторного масла, что создает определенные затруднения в снабжении кол­ хозов и совхозов этими материалами.

28

Второй случай, когда с увеличением высоты, путем соответственного уменьшения цикловой подачи топлива, коэффициент избытка воздуха сохраняется постоянным (а= со«5^). В этом случае часовой расход топлива дви­ гателем в высокогорных условиях изменяется по закону:

ты для обеспечения постоянных значений коэффициента избытка воздуха необходимо уменьшать часовой расход топлива бтн, пропорционально удельному весу воздуш­

ного заряда у'н- В качестве примера в таблице 4 представлены значе­

ния показателей работы дизеля СМД-14 в высокогорных условиях с постоянным значением коэффициента избытка

29

Из этой таблицы видно, что работа автотракторных дизелей с постоянными значениями коэффициента из­ бытка воздуха в высокогорных условиях, достигнутыми путем соответственного уменьшения цикловой подачи топлива, не может быть рекомендована для широкого применения, так как на высотах 2000 м и более падение эффективной мощности достигает весьма ощутимых ве­ личин. В этом случае, вследствие значительного падения литровой мощности, не полностью используются возмож­ ности дизелей, что свидетельствует об относительном увеличении их металлоемкости с ростом высоты.

Третий случай, когда режим работы дизеля в высоко­ горных условиях доводится до предела дымления. В этом случае в начале понижения барометрического давления (увеличения высоты) цикловая подача топлива не из­ меняется, л (за счет снижения коэффициента избытка воздуха) происходит некоторое обогащение рабочей с.меси. При дальнейшем падении давления окружающего воздуха путем соответственного уменьшения цикловой подачи топлива этот коэффициент поддерживается по­ стоянным.

Следует отметить, что уменьшение коэффициента избытка воздуха не должно превышать 10—15% номи­ нального значения, так как в противном случае режим работы дизеля перейдет в область дымления со всеми вытекающими из этого последствиями.

Для определения оптимальных значений коэффициен­ та избытка воздуха и часового расхода топлива дизеля СМД-14 при работе па высотах до 3000 м над уровнем моря предлагаются формулы, полученные в результате стендовых испытаний этого дизеля в реальных высоко­ горных условиях:

30

СМД-14 для высотных условий, полученные расчетом по предлагаемым формулам.

Таблица 5

Расчетные значения коэффициента избытка воздуха

ичасового расхода топлива дизеля СМД-14 для работы

ввысокогорных условиях

Из этой таблицы видно, что с ростом высоты сни­ жается коэффициент избытка воздуха. На высоте 3000 м над уровнем моря коэффициент избытка воздуха соста­ вил а =1,39, что соответствует понижению примерно на 13% по сравнению с работой на нулевой высоте. Таким образом, минимальное значение этого коэффициента не достигло своего нижнего предела (15%).

Такие значения коэффициента избытка воздуха до­ стигнуты путем уменьшения цикловой подачи топлива. На высоте 3000 м значение часового расхода топлива дизеля СМД-14 снизилось до 12,52 кг!час, что соответ­ ствует уменьшению примерно на 16% по сравнению с нулевой высотой.

В таблице 6 даны значения показателей работы дизе­ лей.СМД-14, Д-50 и Д-37М на пределах дымления, по­ лученные при стендовых испытаниях этих дизелей в реальных высотных условиях.

Таблица 6

Результаты испытаний дизелей СМД-14, Д-50 и Д-37М при работе на пределах дымления в высотных условиях

.

32

Сравнивая данные таблиц 3, 4 и б, видим, что при работе дизелей на режимах предела дымления по мере возрастания высоты эффективная мощность снижается в больших пределах, чем при работе с постоянной цик­ ловой подачей топлива (заводские регулировки топлив­ ной аппаратуры). Это происходит потому, что оптималь­ ные значения коэффициента избытка воздуха здесь до­ стигнуты за счет уменьшения цикловой подачи топлива. Па высоте 3000 м эффективная мощность дизеля СМД-14 при работе на режиме предела дымления на 7,7% ниже, чем при работе с заводскими регулировками топливной аппаратуры, и па 7,2% выше, чем при работе с постоян­ ными значениями коэффициента избытка воздуха. При этом удельный расход топлива на 15,4% ниже, чем при работе с заводскими регулировками топливной аппара­ туры, и на 2,7% выше, чем при работе этого дизеля с постоянными значениями коэффициента избытка воз­ духа.

При сравнении данных таблиц 5 и 6 видно, что рас­ четные значения часового расхода топлива дизеля СМД-14 в высотных условиях мало чем отличаются от действительных, полученных при испытаниях этого ди­ зеля в реальных высотных условиях. Поэтому предла­ гаемые формулы (24) и (25) могут быть рекомендованы механизаторам для определения оптимальных режи­ мов эксплуатации дизелей СМД-14 в высогорных усло­

виях.

Как первое приближение • эти формулы могут быть использованы и для других типов двигателей, имеющих внхрекамерное смесеобразование, при работе на высотах до 3000 м над уровнем моря.

В качестве примера рассмотрим методику определе­ ния оптимальных режимов работы вихрекамерного ди­ зеля Д-54 на высотах до 3000 м над уровнем моря.

Показатели работы дизеля Д-54 иа пулевой высоте:

эффективная мощность Ыео —54 л. с.; часовой расход топлива Ото= 11,9 кг!час; удельный расход топлива §ео = 220 г/л. с. ч.\

теплотворная способность топлива На= 10150 ккал/кг; коэффициент избытка воздуха «=1,71; механический кпд двигателя 1]т = 0,62; давление окружающего воздуха Р0 = 1,033 кг/см2\ температура окружающего воздуха /0 = 15°С;

удельный вес воздушного заряда (табл. 2) у'0 =

= 0,992 кг/м3.

Для некоторого упрощения расчета условно принято, что параметры окружающего воздуха изменяются с вы­ сотой в соответствии с Международной стандартной ат­

Д-54 в высотных условиях воспользуемся вышеприведен­ ными зависимостями.

Коэффициент избытка воздуха найдем по формуле:

ая= а 0.'Ц .[1-( 6 5 -10-3-Я].

То

/

Часовой расход топлива

• • —кг/час,

То/

Индикаторный кпд двигателя

тц= (0,4—0,08а) - а.

34