§ 8. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ С ЗАЖИГАНИЕМ от ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРЫ
Влияние степени сжатия. На фиг. 69 изображены зависимости индикаторных показателей от степени сжатия. По мере увеличения степени сжатия е повышаются максимальное давление и среднее индикаторное давление р. и снижается удельный индикаторный расход топлива g. Соответственно растет индикаторный к. п. д. В двигателях с искровым зажиганием, различных по конструкции, протекание кривых индикаторного-
к. п. д. в зависимости от степени сжатия имеет одинаковый характер.
Влияние формы камеры сгорания, расположения свечи и клапанов. В зависимости от формы камеры сгорания и расположения свечи зажигания можно допустить различные предельные степени сжатия и, следовательно, получить различные по-величине индикаторные показатели.
Для получения наибольшего среднего индикаторного давления при работе без детонации и возможно малом удельном расходе топлива, а также для повышения срока службы двигателя к камерам сгорания предъявляются следующие требования:
1) компактность, характеризующаяся малым отношением величины поверхности камеры к ее объему;
2) расположение свечи зажигания в-таком месте, от которого путь пламени дс наиболее удаленной точки камеры, а также до наиболее нагретых мест был бы наименьшим;
4) достаточно полная очистка от отработавших газов и хорошее наполнение цилиндра свежей горючей смесью;
5) наличие вихревого движения рабочего тела в период сгорания.
В табл. 9 приведены примерные значения допустимой степени сжатия для камер различной формы.
Вихревые камеры применяются в автомобильных двигателях; цилиндрические камеры - в стационарных газовых двигателях; полушатровые и шатровые камеры сгорания - в мотоциклетных двигателях и автомобильных двигателях с повышенной степенью сжатия.
Для сравнения камер сгорания принят оценочный показатель, представляющий собой отношение термического к. п. д. рассматриваемого варианта камеры сгорания к термическому к. п. д. полусферической клиновидной камеры сгорания (эскиз 1), так как отношение индикаторных к. п. д. приближенно можно считать равным отношению термических к. п. д. Клиновидная камера сгорания позволяет повысить допустимую степень сжатия вследствие того, что уменьшается путь пламени и создается завихривание рабочей смеси при вытеснении поршнем части заряда, заполняющего кольцевую щель над периферийной частью днища поршня. Небольшой карман у свечи предусмотрен для создания более благоприятных условий развития
Фиг. 69. Влияние степени сжатия на параметры рабочего процесса двигателя М-100 (по данным Б. П. Лебедева).
Индикаторные показатели двигателей с зажиганием от электрической искры 125
Таблица 9
Влияние формы камеры сгорания, расположения свечей и клапанов на наибольшую допустимую степень сжатия и индикаторный к. п. д.
Форма камеры ci-opaiinsi
1. Полусферическая клиновидная
2. Вихревая
3. Вихревая с опущенной стенкой
4. Вихревая клино видная
о. Цилиндрическая
6. Шатровая
7. Шатровая с вытеснителем на поршне
Эскиз
Допустимая степень сжатия
Оценочный показатель
при октановом числе топлива
70-74 I 75-80 85-90 \ 70-74 j 75-80 85-!
6.85
0,97
0,98
0,99
1.01
1,07
1,07
1.05
1,07
начального очага пламени в более спокойной смеси, чем в основной камере-сгорания. Вихревая камера (эскиз 2) применяется на двигателях ГАЗ-51, М-20 и др.; вихревая камера сгорания с опущенной стенкой (эскиз 3) - на двигателе ЗИЛ-110 и ЗИЛ 120
В вихревых камерах сгорания наблюдается плавное нарастание давления по углу поворота коленчатого вала вследствие постепенного увеличения сечений камеры сгорания от места зажигания смеси до наиболее удаленной части камеры. Интенсивное завихривание основной части заряда горючей смеси, находящейся под скругленным верхни.м сводом, происходит с результате вытес11ения объема, расположенного между плоской стенкой головки и днищем поршня при перемещении его к в. м. т. Свечу зажигания чаще располагают ближе к выпускному клапану, так как сильно нагревающаяся тарелка клапана повышает температуру смеси, что способствует возникновению очага детонации в этом месте камеры сгорания.
Некоторое снижение склонности двигателя к детонации в камерах сгорания двигателей ЗИЛ-110 и ЗИЛ-120 (эскиз 3) достигается тем, что над выпускным клапаном верхняя стенка камеры сгорания опущена. При подъеме выпускного клапана его тарелка приближается к верхней стенке, горячие газы вытекают под тарелкой и меньше нагревают ее верхнюю часть, входящую в камеру сгорания.
В головке двигателя ЗИЛ-110 свеча зажигания расположена над выпускным клапаном. При расположении свечи над опущенной стенкой снижается склонность двигателя к детонации при работе на полной нагрузке, но при работе двигателя на частичных нагрузках значительно уменьшается скорость, распространения пламени в первый период сгорания вследствие большой загрязненности рабочей смеси в данном месте камеры сгорания. Это приводит к некоторому повышению расхода топлива на частичных нагрузках В головке двигателя ЗИЛ-120 свеча расположена над впускным клапаном, что повышает экономичность двигателя при работе с прикрытой дроссельной заслонкой, но при этом допускается несколько меньшая степень сжатия.
Наиболее удаленной частью вихревых камер является объем, образуемый плоской поверхностью головки и днищем поршня. При уменьшении зазора между ними повышается интенсивность охлаждения смеси и этим устраняется появление детонации.
В вихревых клиновидных камерах (эскиз 4) впуск через верхний клапан и выпуск через нижний боковой клапан обеспечивает хорошие условия наполнения и очистки цилиндра от отработавших газов по время работы как. при полностью открытой, так и при прикрытой дроссельной заслонке. Камера сгорания имеет компактную форму с небольшой удельной поверхностью и-сравнительно небольшим расстоянием от места зажигания до части смеси., сгорающей в последнюю очередь. Расположение свечи над выпускным клапаном значительно уменьшает возможность появления очага детонации в этом месте камеры сгорания.
Шатровая (эскиз 6) камера сгорания с верхними наклонными клапанами и центральным верхним расположением свечи зажигания применяется в-, автомобильных двигателях с повышенной степенью сжатия. Эти камеры сгорания достаточно компактными имеют умеренные потери тепла в стенки. Центральное расположение свечи зажигания позволяет несколько повысите. допустимую степень сжатия по сравнению с. боковым расположением даже-двух свечей.
Шатровая камера сгорания (эскиз 7) с верхним односторонним располо-х<ением клапанов, центральным размещением свечи и с вытеснителем на днище поршня применяется в автомобильных двигателях повышенной мощности. Эта камера сгорания, весьма компактная, обладает высокими анти-детонациопными качествами, так как при центральном расположении свеча
