приводит к термическому разложению паров топлива, а при малой испаряемости топлива - к образованию коксовых частиц в каплях.
В отличие от однородных смесей, при сгорании которых, даже в случае стехишетрического состава, наблюдается лишь незначительное количество, продуктов неполного сгорания при сжигании неоднородных смесей проис-(одит разложение углеводородов с вьщелеиием водорода и углерода (сажи) и образование окиси углерода.
Дожигание жидкого топлива, продуктов его разложения и неполного сгорания происходит в период расширения в течение поворота кривошипа на 50-60° и более за в. м. т.
Таким образом, скорость и полнота сгорания неоднородных смесей при внутреннем смесеобразовании определяются скоростью образования смеси горючей концентрации из переобогащенных смесей в результате молекулярной и турбулентной диффузии и воздействия направленных потоков воздуха в камере сгорания. Осуществить полное перемешивание топлива и воздуха в тот короткий промежуток времени, который представляется для сгорания, весьма затруднительно. Поэтому в двигателях с внутренним смесеобразова- нием "достаточно полное сгорание цр}}ет .быть получено только при коэф-жциентах избытка воздуха больших единицы. Методы улучшения исполь-* зования воздуха, а следовательно, и объема цилиндра, рассмотрены в гл. XI.
Сжигание бедных однордных смесей при воспламенении факелом запального жидкого топлива производится в так называемых газо-жидкостных двигателях. В этих двигателях высокому сжатию подвергается газо-воздуш-ная смесь, имеющая состав более бедный, чем нижний предел распространения пламени при условиях конца сжатия (а = 2,0 2,5). Так же, как и в двигателях с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия вокруг капель запального топлива, впрыскиваемого в конце сжатия, образуется горючая смесь из паров топлива, газа и воздуха, которая и воспламеняется. При этом задержка воспламенения вследствие меньшей концентрации кислорода в газо-воздушной смеси значительно больше, чем в воздухе. В результате воспламенения капель по окружающей газо-воздушной смеси начинает распространяться фронт пламени. Несмотря на то, что скорость его распространения в бедной смеси невелика, наличие очень большого числа очагов зажигания (капель) приводит к быстрому сгоранию почти всей газовоздушной смеси, за исключением медленно сгорающих участков, не захваченных факелом запального топлива. Однако условия сгорания капель жидкого топлива, окруженных продзп<тами сгорания газо-воздушной смеси, весьма неблагоприятны, и обычно наблюдается значительное догорание смеси.
ГЛАВА V
ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
§ 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Изучение Процессов, составляющих рабочий цикл двигателя, необходимо для того, чтобы установить закономерности их протекания, выявить факторы, влияющие на эти процессы, и найти пути повышения экоиомичносги и эффективности двигателя. Нахождение общих закономерностей протекания процессов позволяет выработать методы расчета показателей работы, которые можно ожидать от вновь проектируемого двигателя при заданных параметрах и условиях работы. Сложность процессов, составляющих рабочий цикл, и большое 1*исло определяющих параметров естественно приводит к известной приближенности расчетов. Точность их тем больше, чем более изучены процессы рабочего цикла и чем ближе посвоей конструкции и условиям работы проектируемый двигатель к тем двигателям, при испытаниях которых получены закономерности и показатели, положенные в основу методики расчета. Следует также иметь в виду, что эти экспериментально полученные показатели соответствуют некоторым усредненным значениям, в то время как даже последовательные циклы в реальном двигателе всегда в большей или меньшей степени отличаются один от другого.
Эксперименты показывают, что неидептичность рабочих циклов по величине максимального и среднего давлений двигателей с внутренним смесеобразованием колеблется в пределах 5-10%, достигая 15% и более в двигателях с внешним смесеобразованием. Кроме того, наряду с основными конструктивными факторами, влияющими на протекание рабочего процесса (способы газообмена и смесеобразования, степень сжатия и др.), существует также ряд регулировочных параметров (фазы распределения, состав смеси и др.), которые можно изменять в достаточно широких пределах при заданной конструкции двигателя, влияя таким образом на протекание рабочего процесса. В связи с этим чрезмерное усложнение методов расчета для его кажущегося уточнения оказывается практически неоправданным.-
Выбор метода расчета рабочего процесса зависит от поставленной задачи. В том случае, если в результате расчета должны быть получены показатели экономичности и эффективности двигателя и ориентировочные (в пределах точности, требуемой для прочностного расчета деталей двигателя) данные давлений газов, нет необходимости в определении точных закономерностер! изменения давлений в период сгорания.- При оптимальных регулировочных параметрах, для которых собственно и ведется расчет, изменение объема рабочего тела в течение этого периода относительно мало, и характер протекания давления влияет на показатели экономичности и эффективности лишь в пределах точности самого теплового расчета. Если же ставится задача опреде-• ления диналшческих нагрузок от давления газов на детали двигателя, может
возникнуть необходимость в методике расчета протекания давления газов в период всего рабочего цикла.
Метод теплового расчета для определения показателей экономичности и эффективности был впервые предложен В. И. Гриневецким и в дальнейшем уточнен и обоснован Ы. Р. Брилингом, Е. К. Мазингом и Б. С. Стечкйным. Методы расчета изменения давления в цилиндре в период сгорания предлагались многими исследователями, однако в связи с наличием ряда условных предпосылок эти методы не получили широкого практического применения.
§ 2. ПРОЦЕСС ЗАРЯДКИ Наполнение цилиндра
В действительном рабочем цикле двигателя в начале каждого цикла в цилиндр поступает извне определенное количество воздуха или готовой горючей смеси воздуха с топливом.
Процесс наполнения цилиндра свежим зарядом, или, как его называют, процесс зарядки, зависит от целого ряда факторов. В результате влияния этих факторов действительное количество горючей смеси или воздуха, поступившее в цилиндр за период наполнения, не равно тому количеству, которое теоретически могло бы заполнить рабочий объем цилиндра 1/ при тех условиях, при которых свежий заряд находится перед впускными органами двигателя, т. е. во впускном патрубке двигателя с внутренним смесеобразованием или перед впускным патрубком карбюратора или газбсмесителя двигателя с внешним смесеобразованием. Эти параметры свежего заряда {р и TJ могут существенно отличаться от параметров воздуха в окружающей среде (Ро и Tq). Давление перед впускными органами в четырехтактных двигателях без наддува меньше давления окружающей среды вследствие сопротивлений, возникающих при протекании воздуха (свежего заряда) через воздушный фильтр и по впускному трубопроводу. В двигателях с наддувом,, а также во всех двухтактных двигателях давление больше р, так как воздух предварительно сжимается нагнетателем или продувочным насосом. Температура свежего заряда также может отличаться от температуры окружающей среды. В двигателях, работающих на генераторном газе, температура поступающего в смеситель газа обычно выше температуры воздуха, и поэтому температура свежего заряда (смеси газа и воздуха) вьпне температуры окружающей среды; при работе на сжатом газе температура.-смеси может быть ниже температуры воздуха вследствие охлаладения газа при редуцировании давления. При предварительном сжатии в нагнетателе температура свежего заряда повышается.
Таким образом, для четырехтактных двигателей без наддува
Рк = Ро - ДРо.
где Л/?о-сопротивление воздушного фильтра и впускного трубопровода, включая для газогенераторных двигателей сопротивлепие газогенераторной установки. Для двигателей с воспламенением от сжатия и карбюраторных двигателей без наддува обычно принимают Т,. Tq. Для газовых двигателей при значительном различии температур воздуха Тд и газа Т средняя температура свежей смеси
