> Энциклопедический словарь Гранат, страница 180 > Для различных Д

Для различных Д

Для различных Д. коэффициент подачи различен и находится в зависимости от конструкции рабочих органов, от числа оборотов: Д. с принужденным действием клапанов по сравнению с двигателями с самодействующими клапанами дают больший Т}е; точно так же Д. тихоходные по сравнению с Д. быстроходными имеют больший гИс. Таблица 5 иллюстрирует эти положения.

Период сгорания. Не всякая рабочая смесь может воспламеняться: для каждого газа существует высший и низший предел воспламеняемости. Высшим пределом воспламеняемости называется такой предел, при котором дальнейшее обогащение смеси газом слу

7аЛ

жит ужи причиной невоспламеняемости ея; низшим пределом воспламеняемости — при котором дальнейшее разбавление смеси воздухом или другим газом также служит причиной невоспламеняемости смеси. Так, например, воспламеняемость смеси СО с воздухом лежит в пределах между 16% и 74% ея содержания в воздухе. За пределами этих величин в ту или другую сторону смесь уже не может воспламеняться.

Скорость сгорания различных смесей также нф одинакова. Опыты Клерка (фигура 14) вполне подтверждают это положение.

Фигура 14. Смесь газа: воздух (в % объёма)

а		1:14
Ь		1:13
с		1:12
d		1:11
е		1;9
f		1:7
и		1:6
и		1:5
и		1:4

ТАБЛИЦА 5.

Опытные данные для рα= 0,88 до 0,93 at ра — 0,85 до 0,90 „ ра — 0,80 до 0,85 я Рα= 0,78 Д° °.ч3 „ Рα= °.60 Д° 0,75 ярг=1,08 до 1,15 at Тг — 700 до 800

Рг > Тг,равт)е.

; т,е — 0,88 до 0,93 в тихоходных Д. с управляемым впускным клапаном.; гИе=0,80 до 0,87 в тихоходных Д. с самодействующим впускным клапаном.; tle=0,78 до 0,85 в быстроходных Д. с управляемым впускным клапапом.; чив — 0,65 до 0,85 в быстроходных Д. с самодействующим впускным клапан.; чие=0,50 до 0,65 в быстроходных атомобильных Д. с самодействующим ь впускным клапаном и охлаждением ребрами. (Калоризаторы в бензиновых Д. уменьшают на 3—5%.) f При слишком раннем закрытии выпускного клапана, при слишком длинном I или узком газоотводе эти величины могут быть значительно больше.

Кривия скорости сгорания даны в зависимости ог коэффициента смешения. Как видно, скоростьгорапия богатой смеси значительно больше, чем бедной. Так, при коэффициенте смешения 1:6 продолжительность сгорания равна 0,05 сек., тогда как при коэффициенте смешения 1:14 опа ужо в 10 раз больше (0,5 сек.) Это указывает на то, что при богатых смесях можно допустить поздний запал, чего нельзя сделать при смесях бедных. Скорость сгорания зависит также от давления с;катия, поп которым протекает сгорание, причем с повышением сжатия скорость сгорания замедляется. Nagel проделал ряд опытов со светильным и генераторным газами, дающих зависимость скорости сгорания от температуры рабочей смеси:

		Скорость		Скорость
		сгорапия		сгорапия
		цри 15°.		при 75°.
Светильный газ 16%. .		3,5 mtrsec.		3,8 mtr/sec
Генераторный газ 46,5% .		1,95 „		2,1,

Эти цифры указывают на положительное влияние температуры па скорость сгорания. Итак, хотя нагре-ваиииф смеси во время всасывания и сжатия способствует лучшему перемешиванию газов, но повышающееся вместе с тем давление мешает газам хорошо диффундировать.

Период расширения. Показатель линии расширения зависит главным образом от давления сжатия. Нег-beig, производивший опыты для исследования этой зависимости, нашел, что:

при давлении сжатия рс=16 10 8 6 4 3 at

ноказ. лпп. расшнр. :г: 1,285 1,295 1,365 1,335 1,395 1,43,

Как видпо из ноя, чем больше К, т -е. чем больше давление сжатия, тем больше тепла обращается в полезную работу (L). Потеря тепла в охлаждающую стенки цилиндра воду (IV) с увеличением Е несколько убывает, так же как и потеря в выхлоп (<е). Остаточный член, включающий потерю от неполноты сгорания и в окружающую среду, остается почти без изменения, что указывает па достаточную точность приведенных опытов. Таблица 7 дает распределение тепла в Д. в зависимости от коэффициента смешения а при определенной степени сжатия (Ие=8,16):

ТАБЛИЦА 7.

а		L		W		G		Остат.
1,1		23,7		41,1		14,7		20,5
1,3		26,5		47,9)		16,5		9,1
1,7		29,3		43,3		19,3		8,0
и.»		29,7		41,1		19,9		9,0
2,2		30,0		38,5		21,7		9.8

Как видно, работа с бедной смесью (я=2,2) лает лучшие результаты в смысле количества обращенного в работу тепла (L — 30%). Потеря в поду при переходе к более бедным смесям убывает; потери же в выхлоп несколько растут, что объясняется тем, что при той же нагрузке количество отходящих газов больше у бедной смеси, чем у богатой. Таблицы 8 и 9 показывают, что maximum работы Д. получается при вполне определенном составе рабочей смеси, и что при уклонении в ту или другую сторону от этой цифры полезная работа убывает.

ТАБЛИЦА 8 (В - 3,63).

то есть с повышением сжатия падает показатель линии расширения. Па показатель влияет, хотя не в сильной степени, и величина нагрузки. Herberg производил опыты при разных нагрузках, от больших до холостого хода, и нашел, что показатель при этом мепялся в пределах от 1,28 до 1,33; для холостого хода он был равеп 1,38. На величину показателя линии расширения влияет также и число оборотов Д.—чем оно больше, темь короче время соприкосновения газов со стенками в период расширения, а значит, и теплоотдача в этот период меньше; следовательно, показатель м2 уменьшается. Эту зависимость подтверждает и Клерк, который нашел колебания п“ для разных чисел оборотов в пределах от 1,2 до 1,43 Впрыскивание воды в цилиндр влияет па увеличение показателя п., так как часть тепла тратится на испарение впрыскиваемой воды. При псудачпом образовании пространства сгорания и плохомь распыливании топлива показатель «а доходит иногда до 1. Это бывает также при перегрузках Д., когда часть смеси не успевает сгорать, и по линии расшии епия происходит сильное догорание.

Период сжатия. В идеальном случае сжатие должно протекать по адиабате с переменным показателем. В действительном же процессе сжатие, как и расширение, идет приблизительно по пекоторой нолитропн-ческой кривой с показателем 1,3 — 1,335, отличающимся от показателя адиабаты. Нужно заметить, что и показатель адиабаты не остается постоянным, если принять теплоемкости переменными. Он изменяется в зависимости от температуры. Так, с повышением сжатия температура увеличивается, и этот показатель убывает. Впрыскивание воды в период сжатия понижает показатель кривой сжатия, ибо затрачивается часть тепла на нспарепие впрыскиваемой воды

Топлоиспользование в Д. внутреннего сгорания. Таблица 6 дает на примере генераторного газа (при коэффнц. смешения а 1,5) распределение тепла в Д. в зависимости от степени сжатия Е.

ТАБЛИЦА 6.

Е		L		W		G		Остат.
3,63		21,5		50,4		22,7		5,4
4.58		24,0		49,9		21,6		4,5
6,58		27,9		48,5		18,3		5,3
8,16		29,3		45,6		19,3		5,8

а		L		W		G		Остат.
1,0		18,4		38,9		17,4		25,3
1,2		21,0		46,9		19,9		12,2
1,5		21,9		50,6		22,7		5,4
1,9		20,2		44,4		26,9		8,5
2,0		18,8		39,6		29,0		12,6
		ТАБЛИЦА 9 (К —			8,16).
а		L		W		G		Остат.
1,33		27,8		48,3		17,2		6,4
1,56		29,1		45,9		18,6		6,4
1,88		30,6		41,1		20,4		7,9
2,21		30,4		37,1		22,4		10,1
2,58		29,6		36,1		25,1		9,2

Расчет Д. Расчет Д. сводится главным образом к определению его основных размеров: диаметра цилиндра D и хода поршня S. Пусть имеем топливо с теплотворной способностью Ни. Вели на каждый mtrи) 3 топлива (или и leg жидкого топлива) мы даем L mtr3 воздуха, то теплотворная способность 1 mtr3 смеси бу

Дет —и, обозначая рабочий объём через 1%, получим тепло, заключающееся в нем в виде: у-~- 1%.

Принимая во внимание, что мы заполняем смесью толькочасть цилиндра, умножаем полученное выражение па коэффициент подачи т/е. Если Д. делает и оборотов в мин., то в случае четырехтактного Д. полученноетепло нужно еще умиожить па —— (за два обороти — 1

рабочий ход); для двухтактного же Д.—умножить па н. На основании этого, для количества работы (в л.с.), получаемой из Д. в 1 сек. можем наппсать:

й„. У),.», у. 4-27 е~ (!+£) 2. 6U. 75.

bио

(25)

и) Этот скачок указывает на то, что в случае оченьбогатой смеси часть ея (иногда иб—17%) совершенно неучаствует в процессе горения.

где 7игд — экономический коэффициент полезного действия Д. Отсюда рабочий объём:

У8.75.60.2 .(1+Д) h Ни.гш.г,е.427 Для четырехтактных Д.

у 21 Ne (1+£)

Ни bв> Уе и 10,5 Ne (1+и)

(26)

(27)

Для двухтактных Д.

(28)

Ни гпо bе п

Итак, если известен ииго для данного типа Д., то, задаваясь определенным отношением S/D, можпо из этих формул определить и /0 и S. Из полученных формул можпо бы сделать вывод, что мощность четырехтактного Д. при одних и тех же размерах вдвое меньше мощности Д. дпухтактнагое. Однако в Д. двухтактных, у которых кривошипная камера служит продувочным насосом, 7)е значительно меньше, и потому разница в действительности уже не так велика.

Основные размеры Д. можно также подсчитать, зная из практики среднее индикаторное давление (Рg) для данного типа Д. ИИо уравнению работы пишем для четырехтактного Д.

У/г.п

Р/и-”

2.60.75

___ (29)

Или Уй=-9°00;Ве. -(30)

Ре- «

Здесь Ne в HP, Ре в tg/mtr2; I ft в nitr3. Для двухтактного Д.

Рс г и п

<31>

Откуда: Th= N‘ 45°°—.(32)

гс. и

Обе выведенные формулы для определения основных размеров должны дать одни и те же результаты: 21 Пе (1 + Ю _ 9000 X, _ _ _

ни Уии Ве “

Заменяя здесь Ре через Рг“ г,п

1+ L

Откуда:

Ни ’f)i Ош гиет- Рити

Ре пполучим:

427

~ Pi rim

(1+L)

(34)

427 Ни Т)е

Сюда нужно еще ввести поправку на температуру и давление.

Приводя к 15° и 737,5 mm. атмосферного давления получим:

10000=0,081

427X288

Т),=0,081 т°

Pi (1+А)

Р Hr,

“о пи Уе

Для жидкого топлива, объёмом которого обычно пренебрегают, получим:

ти=0,031--- (36)

РО Ни Чв

:3десь Р{ и Р0 в kg/cm2)

Из выведенных формул видно, что индикаторный коэффициент Г/и зависит, при прочих равных усло виях, от среднего индикаторного давления р и, чем оно больше, тем Д. экономичнее.

Расход топлива. Обозначая С{ расход топлива на индикаторный силочас, имеем:

632

Ви=-тгВ-(37)

Си пи

(632 cal—термический эквивалент силочаса). Приравнивая это выражение полученному нами выше, пишем: 632 ____ Т0 Ри (1+2>)

Ои Пи

— 0,081

Ни Ув

(38)

(39)

Отсюда:

Для газообразного топлива:

_ 7800 Р0 г,е

1 Т0 Ри (1 + А) ’ -и для жядкого топлива:

_ 7800 Pj г/g

Щ ~ Т0 Ри L ’ ‘

Как видим, расход топлива тем меньше, чем больше Ри, и Гюльднер, повышая среднее индикаторное давление до 7 атмосфер, значительно понижает этим расход топлива в своем газовом Д.

Таблица 10 дает величины среднего индикаторного давления для Д.. при работе разным топливом. Из нея видно, что maximum работы для Д. Отто можно извлечь при работе па светильном газе; следующее место занимает бепвин. Плохие результаты дает нефть, и только Д. Дизеля в этом отношении составляет исключение, давая Ри —7 атмосфер и соответственно высокий т)и.

Таблица 11 дает цифры расхода топлива для современных конструкции Д. при разных мощностях. Тут же дапы теоретический и практический расходы воздуха, а также опытные величины для экономического коэффициента полезного действия (тиме).

Как видно из таблицы, возрастание rlw с увеличением мощности Д. не так заметно. Наибольший t]w дает Дизель, и для больших мощностей он доходит до 31%. -

Регулирование. Общия соображения. Регулирование двн гателей внутреннего сгорания бывает качественное, количественное и смешанное. Качественное регулирование состоит в изменении состава рабочей смеси; количественное—в изменении степени наполнения смесью цилиндра при сохранении одпого и того же состава, и, наконец, регулирование смешанное представляет собою комбинирование качественного и количественного регулирования. К количественному регулированию можно отнести и регулирование „пропусками-, состоящее в полном прекращении подачи топлива при возрастании числа оборотов Д. Этот способ регулирования является с термической стороны наиболее выгодным, ибо неизменяемость состава смеси, выбранного заранее, обеспечивает полноту горепия. Однако, отсутствие вспышек во время пропусков ведет к большой неравномерности хода Д., что влечет за собой необходимость больших маховиков. Поэтому регулирование пропусками применяется только в Д. малой мощности. Недостаток количественного регулирования заключается в том, что при малых нагрузках получается слишком малое сжатие. Помимо влияния этого на теплопспользование в Д. инерционные усилия будут больше давления сжатия, в результате этого шатун, как бы обгоняя сжатие, прижмется правой стороной вкладыша головки к валу, что при вспышках, то есть при резком повышении давления, вызовет удары вкладыша шатунпой головки о крейцкопфный болт, и Д. будет работать со стуком. Избежать этих стуков при малых нагрузках можно применением более бедных смесей, то есть большими наполнениями цилиндра и менее резким повышением давления вспышки.

Качественное регулирование по сравнению с количественным обладает тем достоинством, что сжатии при нем отстается неизменным. Недостатком же его

ТАБЛИЦА 10.

Опытпия данные для четырехтактных двигателей.

Принято тит=0,80.		Ри kg/cm2,		Рп — Ри bт kg/cm2.		Сравнительно г» двигателем светильного газа
Двигатель светильного газа ..		5,50		4,4		1,00
Двигатель силового газа		4,25		3,4		0,77
Двигатель доменного газа		4,0		3,2		0,73
Бензиновый двигатель		5,25		4,2		0,95
Керосиновый двигатель		3,85		3.1		0,70
Двигатель Дизеля.		7,00		5,6		1,27
		3,85		3,1		0,70

ТАБЛИЦА 11.

Теплопроизводительность, расход воздуха и степень использования топлива для двигателей.

				1		2		3								5		1		6						8
Поставленные в скобках единицы ве“а					Расход воздуха.			Расх. топл. Сна эффективи. силочас (нри						735,5 миллиметров		баром. и		15° С) для Д. разн			ЫОЩП.
в заголовках 1		До 8 относятся к		лонронзводи-		Теоретнч.		Практич.		5		НРе		10 НР„			25 IIP,			50HPe			100 НРе		и более.
жидким (и твердым) родам топлива.			тельность 1 mtr3 (kg) II cal.		L0 на 1 mtr3 (kg) в mtr3.		L на 1 mtr3 (kg) в mtr3.		Се mtr3 (kg)-		Тдо )		Сс ml г1 (kg).		7,w		Ce mtr3 (kg).		7,w		Ce mtr3 (kg).		T,w		Ce mtr3 (kg).		7по
		бедпын		4500		iа еО		§ о		0,70		0,20		0,63		0,22		0,58		0,24		0,54		0,26		0,525		0,27
Светнльпый газ		обыкновенный.. .		1 5000 ) 5500		юиеГ		£		0,63 0,58		0,20 0 20		0,57 0,52		0,22 0,22		0,52 0.48		0.24 0,24		0,48 0,44		0,26 0,26		0,47 0,43		0,27 0,27
		богатый		6СОО		ио		но		0,53		0.20		0,475		0,22		0,44		0,24		0,40		0,26		0,39		0,27
		отпесено къаптрац. .		7500		—		-		0,65		0,13		0,58		0,15		0,50		0,17		0,45		0,19		0,40		0,21
		к его газу		1250		8				3,0		0,17		2,7		0,19		2,4		0,21		2,2		0,23		2,1		0,24
Силовой газ <		к коксу		7000		»=с ГИ СЮ		§		0,75		0,12		0,65		0,14		0,50		0,16		0,50		0,18		0,45		0,20
		к его газу		1150		оеЧ н		но		3,3		0,17		2,9		0,19		2,6		0,21		2,4		0,23		2,3		0,24
Доменный газ .				950		0,75		1,0-1,2		-		-		3,7		0,18		3,3		0,20		3,0		0,28		2,8		0.24
Каменноугольный		газ..		4500		5,3		7,0		-		-		1,00		0,17		0,85		0,19		0,75		0,21		0,70		0,23
				10500		11,5		16—22		0,55		0,11		0,S0		0,12		0,46		0,13		-		-		-		-
Сырая нефть (.7.. Дизеля).			10000		11,0		18-20		0,25		0,25		0,24		0,26		0,23		0,27		0,21		0,30		0,20		0,315
Бензин				11000		11,0		12-17		0,30		0,19		0,23		0,21		0,25		0,23		-		-		-		—
Сырой с ирл 90%		по объёму		5700		0,0		8-12		0,50		0,22		0,46		0,21		0,42		0,26

нспользоваппоезатраченноетепло.