Техника - молодёжи 1966-06, страница 9

УП

М. МАРКИН.

кандидат технических наук

О/чшни.юаою прон з«р,к гнр .пие.Н'О потн* кош i руг.ииИ < yJi

mii'ipciij/icu и 7.5- i ptiju, iHiucum'.a удельной ««мшомктш

шепчем ujc.iohoio pen хода ran.шип н с.и.иичимт mn i

Ди,и-1.-j ним ХХП! 1 к чдл KIK C

За последние три четверти века, го времен!' поивлсьия дизельного двигателя, конструкторам удалось поднять всего на 8—9'^:. его первоначаль-тый кпд, равный 2Ь Особенно медленно увеличивался моторесурс то есть срок роботы двигателя до капитальною ремонта. И асе-тани задачи, поставленные в Директива.-, по пятилетнему плану, вполне реолгиы и осуществимы. Расчеты и эксперименты показывают: технико-экономические показатели современных дизелей можно значительно улучи'ип,.

У конструкции, говоря словами Тараса Бульоы «ость еще порох в пороховницах», да притом в немалом количестве. Надо только уметь полнее использовать возможности рабочего процесса дизеля — процесса впрыска и сгорания гоп-^г*иве. 3 последние годы некоторые зарубежные фярмы, например 4»1 яийскоя фирма «Шодои», использовав аппзрчтуру, рзботиЮЩ/Ю по новому термодинамическому циклу. улучшили показатели д-тзелей.

В статье будет рассказано об этих те?р*тич«< Kt« результата* и некоторых конструктивных путях, ведущих к увеличению моторесурса. Снижению металлоемкости двигателя и расхода топлива.

Моторесурс. Например, для дизеля ЯМЗ-2Э8Н Ярославского моторного завода он составляет всего 4уоО рабочих часов. Но почему двигатель так быстро изнашивается? Слишком велико максимальное давление газов в камере его-рани я.

Все происходит из-за того, что значительна-! доза то-т-ч во' — - свыше 60",j — подается до прихода порш.-t» к верхней мертвой точке, в то бремя, когда поршень еще продолжает дв*чаг1.ся вверх. (Заксн подачи топлива показан на цветной вкладке голубой линией.) Взрывное сгорание создает сильное противодавление на поршень. Вскоре после самовоспламенения топлива давление достигает 105 кг см' На вредную работу противодавления идет, как доказывают расчеты, трет,., г- сой тетловой энергии, возникающей при сгорании. Эта болчем изрядная доля воздействует на сам двигатель.

шченш-и расшатывает соединения его узлов, сокращает

а умет, срок его жизнл.

Корень зла, следовательно, в несовершенном цикле работы двигателя, Самовоспламенение сразу большой массы топлива не всегда дает полное сгорание. Процесс горения затягивается и идет даже в выхлопной трубе, отравляя атмосферу ядовитым дымом, термодинамический цикл позволяет управлять во процессами впрыска и сгорания топлива. Основной идее процесса можно дать метафорическое истолкование, вспомнив древнюю историю о троянском коне. Во время осады Трои греки спрятали небольшую часть своего войска внутри огромного деревянного коня, а сами удалились.

Новый времени

На графим*» слева пунктиром показан цикл ТрИнклсра. ПО мотором у сейчас работает большинство дизелей. Новый циил показан сплошной линией. Увеличение площади, охваченной привей, соответствует при угле с. 45 возрастанию мощности в 2,4 раза. При значении угла - до 20 работу по новому циклу можно реализовать и на существующей аппаратуре двигателей.

На графике справа показано изменение давления во времени. Пуннтнрная линии соответствует традиционному цичлу с началом подачи топлива в момент А. Сплошная линия — случай подачи удвоенной дозы горючего по новому циклу с началом подачи в момент В. Буквой С отмечен момент самовоспламенения.

КОНСТРУКТОР» ДЕРЖИ КУРС НА МОЩНЫЕ ЭКОНОМИЧНЫЕ ДИЗЕЛИ

НОВЫХ ТИПОВ!

На цветной вкладке показаны основ нис узлы двигателя управляемого сгорания и фазы его работы. Инженерная «.изюминка»» всей конструкции — форсунка для подачи топлива. Ее раз рез дан слева вверху.

Цифрами обозначены: 1 — поршень; 2 — камера сгорания; 3 - нанал подачи топлива (оно поступает сюда из топливного насоса); 4 — сопло распылителя; S --- ряд малых отверстий распылителя, 6 — ряд крупных отверстий; 7 — игла распылителя; 8 — штифт иглы; 9 — толкатель; 10 — слабая (внутренняя) пружина; 11 — тарелочка сильной пружины; 1! — сильная (внешняя) пружина; 13 — ппуекмой клапан для воздуха; 14 — выхлопной ила-пан л ля отработанных газов; 15 — водя-ног охлаждение цилиндра.

Каждый цикл сгорания топлива распадается иа три фазы, которые помазаны на в к л а д и е справа. Отсчет развития процесса во времени ведется в углах поворота вала двигателя.

I ФАЗА Топливо, нагнетаемое под давлением, приподнимает иглу распыли

теля. устремляется в его малые отвер-с тип и попадает и камеру сгорания. Одновременно давление передастся на толкатель 9, ноторый начинает сжимать слабую пружину 10 В первой фазе в виде очень мелких капель подается лишь около 20 нормы топлива, приходящейся на цикл. Соприкасаясь « камере со сжатым и потому сильно нагретым поздухом, мелкие капли са-могюсплам^ипются и поднимают температуру среды еще на несколько сотсн градусов (так называемый температурный катализатор).

М ФАЗА. Нарастающее давление топлива продолжает поднимать иглу распылителя. Толнатель 9 упирается в тарелочку 1 1 и через нее начинает сжимать сильную пружину !2. А в зто время открывается ряд больших отверстий распылителя. Через них начинает поступать основная часть топлива. но уже более крупными каплями. Попадая в лону повышенной температуры (около 1900 С), капли быстро и (Ti*лностцЮ сгорают. Давление газов гонит поршень вниз, и об"ьем камеры начинает увеличила гьсн.

Ill ФАЗА. Сгорание заканчивается. Напор топлива под иглой распылителя уже ие может противостоять давлению сжатых сильной и слабой пружин. Под их действием начинается обратное движение толкателя и иглы вниз. Все от-лерстия распылителя закрываются. Окончательная посадка иглы на ее место происходит мягно, без наклепа — под действием слабой пружины.

Динамика подачи топлива проиллюстрирована графином. Двигателю с турбоиаддувом соответствует красная линия, а без иего — розовая. Весь процесс впрыска занимает 19—21" поворота вала. Пологая голубая линия дана для сравнения. Она типична для двигателей с однофазным впрыском топлива, где процесс этот сильно растянут (до 36' угла поворота вала), а температура горения низкая (порядка 1400' С).

Схема турбонаддува дана иа вкладне Внизу. Выхлопные газы от двигателя вращают турбину, а та с помощью компрессора гонит чистый ВОЗДУХ

м двигателю, в камеры сгорания.

5