Коэффициенты 9 и ау определяют при испытании непосредственным измерением расхода топлива и воздуха.
Из выражений (190) и (191) следует, что удельная мощность зависит от:
а) отношения -г- низшей теплотворной способности топлива к количе-
ству воздуха, теоретически необходимого для сгорания 1 кг топлива;
б) коэффициента т тактности двигателя;
в) качества протекания рабочего процесса, оцениваемого отношением - индикаторного к. п. д. к коуффициенту избытка воздуха;
г) количества воздуха или смеси, попадающей в цилиндр за цикл, характеризуемого произведением fiyi - коэффициента наполнения на удельный вес воздуха или смеси;
д) механического к. п. д. tijt и
е) быстроходности, оцениваемой числом оборотов п в минуту коленчатого вала.
Из перечисленных факторов для увеличения удельной моишости можно использовать тактность т двигателя, отношение Tj/a, произведение У1у\„ и число оборотов п. Поэтому можно наметить следующие пути увеличения удельной мощности:
а) переход на двухтактный цикл;
б) увеличение степени сжатия s, обеспечивающее увеличение индикаторного к. п. д. -ц,;
в) повышение числа оборотов п коленчатого вала;
Если пренебречь содержание1М жидкого топлива в смеси для двигателей с внешним смесеобразованием, т. е. принять, что для всех двигателей жидкого топлива Mj = aLo и заменить
Рк RJk „ , kP ~~ 104 и 1.0 - ,
ТО выражения (185) и (188) можно написать в следующем виде:
/V, = 0,00019 4--VW; (189)
N„ = 0,00019 . V (190)
В формулы (189) и (190) удельный вес 7 воздуха подставляется в кг/м. Формулы (189) и (190) одинаково пригодны для анализа изменения поршневой и литровой мощностей как четырехтактных, так и двухтактных двигателей Следует отметить трудность аналитического определения величин ц,, а и -Цу, входящих в формулы. Наиболее сложным является определение величин а и -Чу для четырехтактных двигателей с продувкой камеры сгорания и для двухтактных двигателей.
Учитывая, что произведение т\у( = ср. - это коэффициент избытка продувочного воздуха, а произведение аср = а-суммарный коэффициент избытка воздуха, получим после умножения и деления правых частей выражений (189) и (190) на ср:
/V, = 0.00019.4-л. cJdM- (191)
Для сравнения примем, чго двигатели имеют одинаковую конструкцию камеры сгорания и характеристики подачи топлива, а также = 64 и Рк2 = Р/с4 (lf/c2 == T/f4)- Тогда при «2 = «4 можно ожидать равенство индикаторных к. п. д. т\.5 = f\.
Тогда
.-- Кй1 ~ 2 -. (194)
В выражении (194) коэффициент наполнения -Чу отнесен к полезному объему. Значение -Цу, отнесенное ко всему рабочему объему с учетом доли потерянного хода, равно fiyiO - ф). Тогда выражение (194) может быть переписано так:
п2 2 ~ "" (195)
Обозначим через р отношение коэффициентов наполнения:
2 2 = 2В(1 -ф) (196)
Тогда
Величина коэффициента р зависит от схемы продувки двухтактного двигателя, давления наддува р,, а также от качества продувки камеры сгорания в четырехтактном двигателе. Для высоких значений (2 кг1см и выше) коэффициент р без большой погрешности может быть принят равным единице. Поэтому для двигателей с высоким наддувом
"2 = : 2(1-). (197)
Для двигателей с умеренным наддувом величина [3 может быть меньше единицы вследствие более высокого значения коэффициента остаточных газов у двухтактных двигателей.
Опытное исследование и сравнительные подсчеты показывают, что литровая мощность двухтактного двигателя при прочих равных параметрах больше литровой мощности четырехтактного двигателя в 1,5-1,7 раза.
Увеличение степени сжатия. Увеличение степени сжатия е приводит к увеличению индикаторного к. п. д. -q, а следовательно, и удельной мощности двигателя. Однако следует иметь в виду, что при большом увеличении сгепени сжатия рост литровой мощности замедляется, что объясняется значительным увеличением механических потерь. Увеличение механических потерь связано с повышением давления газов в цилиндре двигателя. Изменение среднего давления сопротивлений р с увели-
г) применение принудительной подачи заряда (наддув), т. е. увеличение произведения цлТл-;
д) переход на непосредственный впрыск в карбюраторных двигателях (увеличение -Цу и -п).
Переход на двухтактный цикл. Если обозначить индексами 2 и 4 соответственно параметры двухтактного и четырехтактного двигателей, то отношение их удельных мощностей (поршневой и литровой) будет следующим:
чеиием степени сжатия может быть определено по опытной зависимости, предложенной Масленниковым для карбюраторных двигателей
£-Ь 8,5
Рт Рт (6=6)
14,5
где е - текуи;ее значение степени сжатия;
(s=6)-среднее давление сопротивлений при е = 6. В двигателях с воспламенением от сжатия величину е выбирают исходя из условий обеспечения надежного пуска двигателя и допустимой нагрузки на его детали. Поэтому величина е у этих двигателей не превышает 16-17 и очень редко увеличивается до 20-21. Дальнейшее увеличение е, как показывают опыты, не дает увеличения мощности и может даже привести к уменьшению ее.
12 &
Фиг. 87. Влияние сгепени сжатия е на литровую мощность Njt бензинового двигателя.
Фиг. 88. Повышение экономичности при разных нагрузках в зависимости от степени сжатия е.
Карбюраторные двигатели работают с такими степенями сжатия, при которых их увеличение существенно влияет на рост удельной мощности двигателя и улучшение его экономичности. В связи с этим развитие современного бензинового двигателестроения происходит по пути непрерывного роста повышения степени сжатия.
Иа фиг. 87 показано изменение лигровой мощности в зависимости от е рядного шестицилиндрового двигателя с нижними клапанами при п = = 2800 об/мин и восьмицилиндрового V-образиого двигателя с верхними клапанами при п = 2400 об/мин. Применение верхнего расположения клапанов, клиновидной камеры сгорания, сдвоенного карбюратора и других усовершенствований позволило при е=8 получить при более низком числе оборотов такую же литровую мощность, как и в двигателе с нижними клапанами. Диаграмма показывает замедление роста литровой мощности при приближении степени сжатия к 12.
Повышение степени сжатия в бензиновых двигателях ограничивается увеличением склонности к детонации. Для обеспечения без детонационного сгорания при переходе на работу с высокими значениями е приходится при* менять высокооктановое топливо.
При форсировании двигателя по степени сжатия наиболее экономичная работа двигателя на частичных нагрузках получается при более бедном составе смеси. С повышением степени сжатия расширяется диапазон изме-1ения нагрузки, в котором двигатель работает при а > 1. При обеднении смеси уменьшается неполнота сгорания в двигателе и, таким образом, с увеличением степени сжатия улучшается экономичность двигателя на частичных нагрузках. Экономичность работы двигателя с увеличением е (фиг. 88) растет более интенсивно на малых нагрузках. Последнее особенно важно для. 10*
