Техника - молодёжи 1938-04, страница 42
Ускорение всякого свободно падающего тела равно 9,81 м/сек 2. Ускорение клапана двигателя внутреннего сгорания равна 1000—1500 м/сек*. меньше. Осевшие капли образуют пленку, испарение с которой идет значительно медленнее, чем со сфероидальной поверхности, какую имеет летящая капля. Но вот наконец достигнут всасывающий клапан. Близка цель путешествия рабочей смеси — цилиндр двигателя. Клапан приподнимается, чтобы пропустить рабочую смесь. Высота его подъема не превышает 10—20 мм. Этот путь клапан проходит с небольшой скоростью (2—3 м/сек), но ускорение его при этом достигает 1 ООО—1 500 м/сек г\ Итак, цилиндр заполнен рабочей смесью, первый такт цикла закончен. Начинается второй такт —- сжатие. Оно продолжается, как мы уже подсчитали, 0,012 секунды. В течение этого ничтожно малого промежутка времени, на сжимаемую смесь действуют два противоположных фактора, которые должны решить дальнейшую судьбу капелек топлива. При сжатии объем смеси уменьшается в 4—5 раз, а давление и температура соответственно возрастают. Увеличение температуры смеси способствует испарению распыленных капелек горючего, а увеличение давления, наоборот, вы-' Скорость рабочей смеси во всасывающем клапане доходит до 80 м/сек. Это почта вдвое превосходит скорость 12-бального ураганного ветра, которая равна 40-50 м/сек. 40-50 м/сек зывает конденсацию, т. е. превращает снова в жидкость уже испарившееся топливо. Эта борьба двух противоположных факторов продолжается в течение всего хода сжатия, и победа определяется выбором вида топлива. Так, например, при работе на бензине побеждает температура, и к моменту запала почти все топливо успевает испариться, что является большим достоинством бензина. При рассмотрении теоретического цикла Отто принимают, что сгорание протекает при постоянном объеме смеси, т. е. в тот момент, когда поршень находится в крайнем верхнем положении (начало третьего такта). Но это соответствовало бы действительности только в том случае, если бы скорость сгорания была бесконечно велика. В действительности эта ответственная часть рабочего цикла далека от скоростных рекордов. Скорость распространения пламени в двигателе не превышает 25 м/сек. Таким образом, сгорание рабочей смеси протекает не при постоянном объеме, так как поршень успевает опуститься прежде, чем сгорит весь газ. Если рабочую смесь сжать слишком сильно, ' скорость сгорания в двигателе может достичь 1 тыс. м/сек, а давление —• возрасти до 100—j 140 ат. Явление это, которое называется детонацией, чрезвычайно вредно1 для двигателя и способно вывести машину из строя. При сгорании омеси давление повышается. В нормально работающем двигателе за время, в течение которого коленчатый вал успевает повернуться на 1°, давление повышается на 3 аг. Но время это очень мало. Так, если двигатель делает 2 500 об/мин, вал его поворачивается на 1° за 0,00007 секунды. Следовательно, если бы повышение давления смеси продолжалось хотя одну секунду, оно достигло бы 42 857 аг! К счастью для двигателя, рост давления не продолжается больше 0,004—0,005 секунды. Температура газов в конце сгорания достигает 2 500°. Естественно, что при таких температурах происходит чрезвычайно интенсивный теплообмен между продуктами сгорания и стенками цилиндра. И действительно, тепловая нагрузка двигателя достигает 700 тыс. кал/м- час. Это значит, что с одного квадратного метра поверхности двигателя в течение одного часа передается от сгоревших газов к стенкам цилиндра до 700 тыс. калорий.. Интересно, что с одного квадратного метра .поверхности парового котла в течение одного часа передается от продуктов сгорания к стенкам всего лишь 7 тыс. калорий. Отработанные газы должны быть удалены из цилиндра, чтобы дать место новой порции рабочей смеси. Для этого в конце третьего такта (расширения) открывается выхлопной клапан, и газы со скоростью около 700 м/сек врываются в глушитель. При этом поршень возвращается в исходное верхнее мертвое положение и выталкивает остатки продуктов сгорания. 0,048 секунды — вот время, в. течение которого полностью совершаются в двигателе все рассмотренные нами явления. Если прибавить к этому, что сложнейшая физико-химическая подготовка смеси перед вспышкой, которая называется «запаздыванием воспламенения», занимает «целых» 0,002—0,005 секунды, то беглый обзор рабочего процесса машины будет более или менее полный. Итак, двигатель внутреннего сгорания несет в самом себе огромные скоросци. Заставляя двигаться самолет или автомобиль со скоростью, исчисляемой сотнями метров в секунду, он сам живет напряженной и четкой жизнью, в которой каждая тысячная доля секунды имеет большое значение и всегда на счету. |
