О непосредственном впрыске. Цитата №2
[Запись в книгу азбучных истин] [О непосредственном впрыске. Цитата №1]
Орлов П.И.
Конструкция и расчет деталей авиационных двигателей
1940 год
Непосредственный впрыск представляет ряд преимуществ перед карбюрацией и в двигателях четырехтактного цикла. Коэфициент наполнения двигателя с непосредственным впрыском в цилиндр больше, чем двигателя с карбюрацией, из-за устранения необходимости подогрева топливо-воздушной смеси перед поступлением в цилиндры.
Степень сжатия у многоцилиндрового карбюраторного двигателя лимитируется максимальной допустимой степенью сжатия в цилиндре, работающем на наиболее бедной смеси. Неодинаковость состава смеси в различных цилиндрах обусловливает недодачу мощности и недостаточно экономичную работу двигателя в целом. Непосредственный впрыск теоретически позволяет добиться правильного состава смеси во всех цилиндрах и тем самым повысить мощность и экономичность двигателя.
Система непосредственного впрыска позволяет двигателю работать произвольно длительное время в любом положении относительно горизонта, тогда как решение этой задачи у карбюраторного двигателя затруднительно. Непосредственный впрыск устраняет одну из главных болезней карбюраторных двигателей, до сих пор не вполне устраненную, - обледенение карбюратора,- и уменьшает пожарную опасность, так как горючая смесь образуется в рабочем пространстве цилиндра и возможность обратных вспышек исключается. Непосредственный впрыск облегчает запуск двигателя, так как устраняет необходимость заливки топлива в цилиндры перед пуском.
Реализовать на многоцилиндровых двигателях все эти преимущества, подтвержденные опытом на одноцилиндровых установках, оказалось довольно затруднительным. Насосы современной конструкции позволяют дозировать с необходимой точностью подачу топлива в цилиндры на всех режимах двигателя, в том числе и на режиме малых оборотов, когда одиночная порция топлива, вводимая в цилиндр, уменьшается до 0,01-0,02 г. Трудным оказалось координировать подачу топлива и воздуха и обеспечить равномерную подачу воздуха и топлива в цилиндры в необходимой пропорции на всех режимах двигателя. У карбюраторного двигателя эта задача решается сразу для всех цилиндров; современные усовершенствования в конструкции карбюратора обеспечивают подачу в цилиндры на каждом режиме двигателя смеси наивыгоднейшего состава. У двигателей с непосредственным впрыском приходится вводить кинематическую связь между механизмом управления, впрыскивающим насосом и дроссельной заслонкой всасывающего трубопровода; эта связь получается сложной, так как состав смеси должен быть различным на различных режимах двигателя.
Натолкнувшись на эти затруднения, опыты над непосредственным впрыском задержались. Выход был найден только в недавнее время. Немецким инженерам удалось автоматизировать регулировку непосредственного впрыска. Командный орган (датчик) автомата, представляющий собой сильфон, располагается во всасывающем трубопроводе двигателя, реагирует на все изменения плотности поступающего в цилиндры воздуха изменением своей длины. Колебания длины сильфона передаются через усилитель (масляный серво-мотор) регулирующей тяге впрыскивающего топливного насоса. Таким образом устанавливается необходимая корреляция между количеством подаваемою в цилиндры воздуха и топлива.
Эта система оказалась настолько успешной, что все германские мощные двигатели жидкостного и воздушного охлаждения были переведены на непосредственный впрыск. Опыт эксплоатации этих двигателей не подтвердил всех ожиданий, связывавшихся с введением непосредственного впрыска. Расход топлива у двигателей с непосредственным впрыском не удалось снизить по сравнению с карбюраторными двигателями. Реальными преимуществами непосредственного впрыска оказались: 1) устранение опасности обледенения, 2) безотказное питание двигателя горючим при любом положении самолета, 3) возможность применения несколько более тяжелых топлив. Первые два преимущества в полной мере обеспечиваются также беспоплавковыми (диафрагменными) карбюраторами, появившимися в недавнее время. Остается третье преимущество, довольно веское для стран с ограниченными ресурсами легкого топлива. Сильным доводом в пользу непосредственного впрыска является также возможность утилизации высокооктановых безопасных топлив. Надо еще заметить, что непосредственный впрыск является наиболее рациональным способом топливопитания звездообразных двигателей большой высотности, у которых затруднительно расположить карбюраторы после нагнетателя, как это требуется условием охлаждения сжатого в нагнетателе воздуха.
Орлов П.И.
Конструкция и расчет деталей авиационных двигателей
1940 год
Непосредственный впрыск представляет ряд преимуществ перед карбюрацией и в двигателях четырехтактного цикла. Коэфициент наполнения двигателя с непосредственным впрыском в цилиндр больше, чем двигателя с карбюрацией, из-за устранения необходимости подогрева топливо-воздушной смеси перед поступлением в цилиндры.
Степень сжатия у многоцилиндрового карбюраторного двигателя лимитируется максимальной допустимой степенью сжатия в цилиндре, работающем на наиболее бедной смеси. Неодинаковость состава смеси в различных цилиндрах обусловливает недодачу мощности и недостаточно экономичную работу двигателя в целом. Непосредственный впрыск теоретически позволяет добиться правильного состава смеси во всех цилиндрах и тем самым повысить мощность и экономичность двигателя.
Система непосредственного впрыска позволяет двигателю работать произвольно длительное время в любом положении относительно горизонта, тогда как решение этой задачи у карбюраторного двигателя затруднительно. Непосредственный впрыск устраняет одну из главных болезней карбюраторных двигателей, до сих пор не вполне устраненную, - обледенение карбюратора,- и уменьшает пожарную опасность, так как горючая смесь образуется в рабочем пространстве цилиндра и возможность обратных вспышек исключается. Непосредственный впрыск облегчает запуск двигателя, так как устраняет необходимость заливки топлива в цилиндры перед пуском.
Реализовать на многоцилиндровых двигателях все эти преимущества, подтвержденные опытом на одноцилиндровых установках, оказалось довольно затруднительным. Насосы современной конструкции позволяют дозировать с необходимой точностью подачу топлива в цилиндры на всех режимах двигателя, в том числе и на режиме малых оборотов, когда одиночная порция топлива, вводимая в цилиндр, уменьшается до 0,01-0,02 г. Трудным оказалось координировать подачу топлива и воздуха и обеспечить равномерную подачу воздуха и топлива в цилиндры в необходимой пропорции на всех режимах двигателя. У карбюраторного двигателя эта задача решается сразу для всех цилиндров; современные усовершенствования в конструкции карбюратора обеспечивают подачу в цилиндры на каждом режиме двигателя смеси наивыгоднейшего состава. У двигателей с непосредственным впрыском приходится вводить кинематическую связь между механизмом управления, впрыскивающим насосом и дроссельной заслонкой всасывающего трубопровода; эта связь получается сложной, так как состав смеси должен быть различным на различных режимах двигателя.
Натолкнувшись на эти затруднения, опыты над непосредственным впрыском задержались. Выход был найден только в недавнее время. Немецким инженерам удалось автоматизировать регулировку непосредственного впрыска. Командный орган (датчик) автомата, представляющий собой сильфон, располагается во всасывающем трубопроводе двигателя, реагирует на все изменения плотности поступающего в цилиндры воздуха изменением своей длины. Колебания длины сильфона передаются через усилитель (масляный серво-мотор) регулирующей тяге впрыскивающего топливного насоса. Таким образом устанавливается необходимая корреляция между количеством подаваемою в цилиндры воздуха и топлива.
Эта система оказалась настолько успешной, что все германские мощные двигатели жидкостного и воздушного охлаждения были переведены на непосредственный впрыск. Опыт эксплоатации этих двигателей не подтвердил всех ожиданий, связывавшихся с введением непосредственного впрыска. Расход топлива у двигателей с непосредственным впрыском не удалось снизить по сравнению с карбюраторными двигателями. Реальными преимуществами непосредственного впрыска оказались: 1) устранение опасности обледенения, 2) безотказное питание двигателя горючим при любом положении самолета, 3) возможность применения несколько более тяжелых топлив. Первые два преимущества в полной мере обеспечиваются также беспоплавковыми (диафрагменными) карбюраторами, появившимися в недавнее время. Остается третье преимущество, довольно веское для стран с ограниченными ресурсами легкого топлива. Сильным доводом в пользу непосредственного впрыска является также возможность утилизации высокооктановых безопасных топлив. Надо еще заметить, что непосредственный впрыск является наиболее рациональным способом топливопитания звездообразных двигателей большой высотности, у которых затруднительно расположить карбюраторы после нагнетателя, как это требуется условием охлаждения сжатого в нагнетателе воздуха.