Еще немного о авиационных дизелях.
Некоторые тонкости в работе, отличия дизеля от бензинового двигателя.
"эксплоатация" - именно так слово пишется у автора. Хм.
Т.М.Мелькумов.
Авиационные дизели.
Глава X. Авиадизели в эксплоатации.
Москва, 1940
Запуск мотора. ... Условия запуска дизель-мотора существенно отличны; именно в цилиндре нет смеси, а имеется только воздух; топливо впрыскивается в цилиндр насосом в соответствующий момент в конце сжатия, и оно должно самовоспламениться. Самовоспламенение топлива возможно только при наличии определенных величин давления и температуры воздуха в цилиндре. Перед запуском во всех цилиндрах, независимо от положения поршня, давление атмосферное, а температура воздуха равна температуре мотора, поэтому впрыск в цилиндр топлива не дает вспышки. Следовательно, запуск авиадизеля при неподвижном положении коленчатого вала невозможен,-коленчатый вал должен вращаться, для чего должны быть предусмотрены внешние источники энергии для вращения вала. Этого, однако, еще мало. При запуске холодного или даже предварительно прогретого мотора требуется обеспечение определенного числа оборотов или определенной угловой скорости вращения коленчатого вала, иначе самовоспламенение не будет достигнуто. В самом деле, если коленчатый вал вращается медленнее, чем нужно для надежного запуска, то при сжатии много тепла от воздуха отдается стенкам цилиндра, головке и поршню; поэтому температура и давление воздуха в конце сжатия получаются слишком низкими, и самовоспламенение впрыскиваемого топлива не достигается. Кроме того при медленном вращении вала много воздуха уходит при сжатии из рабочей полости в картер через зазоры между поршнем, кольцами и цилиндром, - это приводит к добавочному уменьшению давления воздуха в конце сжатия. Таким образом, ясно, что необходимые для надежного самовоспламенения топлива и, следовательно, для запуска авиадизеля давление и температура воздуха в цилиндре в конце сжатия могут быть нолучены только при вполне определенном минимальном числе оборотов коленчатого вала или при определенной минимальной скорости поршня. Следовательно, пусковое устройство должно обеспечить проворачивание коленчатого вала с определенной угловой скоростью, преодолевая при этом работу сил трения, работу сжатия воздуха в цилиндрах и затрачивая энергию также на ускорение движущихся масс мотора.
Величина минимальных оборотов, при которой возможен запуск мотора, зависит от его типа, числа цилиндров, условий среды и теплового состояния.
Особенности малых оборотов авиадизелей. При испытании различных моделей авиадизелей выяснилось, что у них, как правило, величина устойчивых малых оборотов выше, чем у карбюраторных моторов. Например, у авиадизеля ЮМО-204 обороты малого газа составляют 600 в минуту при максимальных оборотах 1 700 в минуту. Известно, что величиной малых оборотов при заданном винте определяется сила тяги, действующая на самолет и влияющая особенно на посадочную скорость и на пробег после посадки. Следовательно, повышенное значение малых оборотов авиадизелей ухудшает условия посадки самолета. Причина этого кроется главным образом в двух обстоятельствах: во впрыске и в неравномерности хода мотора.
Мы уже указывали, что подача топливного насоса за один впрыск в один цилиндр составляет на номинальной мощности мотора небольшую величину - 0,1-0,25 см3. С уменьшением оборотов мотора, снабженного винтом фиксированного шага, эффективная мощность падает пропорционально кубу оборотов, и хотя удельный расход топлива на малых оборотах сильно возрастает, тем не менее величина подачи топлива за один впрыск резко уменьшается и составляет около 0,02-0,05 см3 в зависимости от размеров цилиндра. Такая незначительная порция топлива должна быть отмерена насосами и с необходимой тонкостью распылена в цилиндре.
Обеспечить одинаковые количества топлива, подаваемого в цилиндры мотора отдельными насосными элементами, на всех режимах работы мотора практически невозможно. Мотор преимущественно работает на оборотах выше средних; поэтому, естественно, нужно добиваться точной регулировки насосов на эксплоатационных и выше оборотах; при этом на малых оборотах получается относительно большая неравномерность впрыска. Неравномерность впрыска топлива на очень малых величинах подачи приводит в свою очередь к тому, что отдельные цилиндры, насосы которых имеют относительно других меньшую подачу, работают с перебоями, пропусками и даже вовсе выключаются. Чтобы достигнуть устойчивой работы всех цилиндров, приходится увеличивать подачу топлива, т. е. иначе увеличивать мощность и обороты мотора.
С точки зрения обеспечения более равномерного и устойчивого впрыска на малых оборотах четырехтактный двигатель имеет преимущество перед двухтактным с тем же числом цилиндров и той же мощности, мотор с меньшим числом цилиндров при одинаковых мощности и оборотах лучше мотора с большим числом цилиндров. Но это находится в противоречии со вторым важным условием малых оборотов - с условием равномерности хода мотора. Равным образом можно получить устойчивый впрыск на малых оборотах и снизить величину малого газа, выключая часть цилиндров путем соответствующего устройства насосов этих цилиндров. Однако это решение также ухудшает равномерность хода мотора. Точность регулировки насосов на малых оборотах можно повысить, жертвуя в допустимых пределах точностью регулировки на больших оборотах. Наконец, можно повысить точность регулировки топливного насоса на малых оборотах путем создания относительно большого давления во всасывающей полости.
Неравномерность хода авиадизелей, обусловленная характером изменения крутящего момента, как известно, больше неравномерности хода карбюраторных моторов. В области малых оборотов эта особенность дизелей еще более усиливается. Дело в том, что снижение оборотов и мощности карбюраторного мотора достигается дросселированием воздуха на всасывании; при этом сильно уменьшаются работы сжатия и максимальное давление вспышки; поэтому отношение максимального давления вспышки к среднему индикаторному давлению изменяется сравнительно мало. В дизелях, как правило, воздух на всасывании не дросселируется, а изменение числа оборотов и мощности достигается путем изменения количества подаваемого топлива; поэтому при значительном уменьшении среднего индикаторного давления на малых оборотах сравнительно со средним индикаторным давлением на больших оборотах работа сжатия и максимальное давление вспышки уменьшаются относительно мало. Понятно, что это ведет к значительному ухудшению равномерности хода мотора. Махового момента пропеллера не хватает для достижения удовлетворительной равномерности хода, поэтому на малых оборотах- возникает тряска, которая в авиадизелях сказывается сильнее, чем в карбюраторных моторах, в силу указанных причин. С точки зрения равномерности хода двухтактный мотор лучше четырехтактного, многоцилиндровый мотор лучше мотора с малым числом цилиндров. В этом вопросе получается противоречие с требованиями устойчивого впрыска на малых оборотах. ...
Приемистость. Практика показывает, что приемистость авиадизеля, измеряемая временем, необходимым для повышения оборотов мотора от малых до максимальных, выше приемистости карбюраторных моторов. Объясняется это непосредственным воздействием органов управления мотором на подачу топлива и наличием в цилиндре достаточного для сгорания количества воздуха. В карбюраторном моторе изменение положения дроссельной заслонки воздействует сначала на воздух и несколько позднее на топливо, вследствие его инерции. ...
"эксплоатация" - именно так слово пишется у автора. Хм.
Т.М.Мелькумов.
Авиационные дизели.
Глава X. Авиадизели в эксплоатации.
Москва, 1940
Запуск мотора. ... Условия запуска дизель-мотора существенно отличны; именно в цилиндре нет смеси, а имеется только воздух; топливо впрыскивается в цилиндр насосом в соответствующий момент в конце сжатия, и оно должно самовоспламениться. Самовоспламенение топлива возможно только при наличии определенных величин давления и температуры воздуха в цилиндре. Перед запуском во всех цилиндрах, независимо от положения поршня, давление атмосферное, а температура воздуха равна температуре мотора, поэтому впрыск в цилиндр топлива не дает вспышки. Следовательно, запуск авиадизеля при неподвижном положении коленчатого вала невозможен,-коленчатый вал должен вращаться, для чего должны быть предусмотрены внешние источники энергии для вращения вала. Этого, однако, еще мало. При запуске холодного или даже предварительно прогретого мотора требуется обеспечение определенного числа оборотов или определенной угловой скорости вращения коленчатого вала, иначе самовоспламенение не будет достигнуто. В самом деле, если коленчатый вал вращается медленнее, чем нужно для надежного запуска, то при сжатии много тепла от воздуха отдается стенкам цилиндра, головке и поршню; поэтому температура и давление воздуха в конце сжатия получаются слишком низкими, и самовоспламенение впрыскиваемого топлива не достигается. Кроме того при медленном вращении вала много воздуха уходит при сжатии из рабочей полости в картер через зазоры между поршнем, кольцами и цилиндром, - это приводит к добавочному уменьшению давления воздуха в конце сжатия. Таким образом, ясно, что необходимые для надежного самовоспламенения топлива и, следовательно, для запуска авиадизеля давление и температура воздуха в цилиндре в конце сжатия могут быть нолучены только при вполне определенном минимальном числе оборотов коленчатого вала или при определенной минимальной скорости поршня. Следовательно, пусковое устройство должно обеспечить проворачивание коленчатого вала с определенной угловой скоростью, преодолевая при этом работу сил трения, работу сжатия воздуха в цилиндрах и затрачивая энергию также на ускорение движущихся масс мотора.
Величина минимальных оборотов, при которой возможен запуск мотора, зависит от его типа, числа цилиндров, условий среды и теплового состояния.
Особенности малых оборотов авиадизелей. При испытании различных моделей авиадизелей выяснилось, что у них, как правило, величина устойчивых малых оборотов выше, чем у карбюраторных моторов. Например, у авиадизеля ЮМО-204 обороты малого газа составляют 600 в минуту при максимальных оборотах 1 700 в минуту. Известно, что величиной малых оборотов при заданном винте определяется сила тяги, действующая на самолет и влияющая особенно на посадочную скорость и на пробег после посадки. Следовательно, повышенное значение малых оборотов авиадизелей ухудшает условия посадки самолета. Причина этого кроется главным образом в двух обстоятельствах: во впрыске и в неравномерности хода мотора.
Мы уже указывали, что подача топливного насоса за один впрыск в один цилиндр составляет на номинальной мощности мотора небольшую величину - 0,1-0,25 см3. С уменьшением оборотов мотора, снабженного винтом фиксированного шага, эффективная мощность падает пропорционально кубу оборотов, и хотя удельный расход топлива на малых оборотах сильно возрастает, тем не менее величина подачи топлива за один впрыск резко уменьшается и составляет около 0,02-0,05 см3 в зависимости от размеров цилиндра. Такая незначительная порция топлива должна быть отмерена насосами и с необходимой тонкостью распылена в цилиндре.
Обеспечить одинаковые количества топлива, подаваемого в цилиндры мотора отдельными насосными элементами, на всех режимах работы мотора практически невозможно. Мотор преимущественно работает на оборотах выше средних; поэтому, естественно, нужно добиваться точной регулировки насосов на эксплоатационных и выше оборотах; при этом на малых оборотах получается относительно большая неравномерность впрыска. Неравномерность впрыска топлива на очень малых величинах подачи приводит в свою очередь к тому, что отдельные цилиндры, насосы которых имеют относительно других меньшую подачу, работают с перебоями, пропусками и даже вовсе выключаются. Чтобы достигнуть устойчивой работы всех цилиндров, приходится увеличивать подачу топлива, т. е. иначе увеличивать мощность и обороты мотора.
С точки зрения обеспечения более равномерного и устойчивого впрыска на малых оборотах четырехтактный двигатель имеет преимущество перед двухтактным с тем же числом цилиндров и той же мощности, мотор с меньшим числом цилиндров при одинаковых мощности и оборотах лучше мотора с большим числом цилиндров. Но это находится в противоречии со вторым важным условием малых оборотов - с условием равномерности хода мотора. Равным образом можно получить устойчивый впрыск на малых оборотах и снизить величину малого газа, выключая часть цилиндров путем соответствующего устройства насосов этих цилиндров. Однако это решение также ухудшает равномерность хода мотора. Точность регулировки насосов на малых оборотах можно повысить, жертвуя в допустимых пределах точностью регулировки на больших оборотах. Наконец, можно повысить точность регулировки топливного насоса на малых оборотах путем создания относительно большого давления во всасывающей полости.
Неравномерность хода авиадизелей, обусловленная характером изменения крутящего момента, как известно, больше неравномерности хода карбюраторных моторов. В области малых оборотов эта особенность дизелей еще более усиливается. Дело в том, что снижение оборотов и мощности карбюраторного мотора достигается дросселированием воздуха на всасывании; при этом сильно уменьшаются работы сжатия и максимальное давление вспышки; поэтому отношение максимального давления вспышки к среднему индикаторному давлению изменяется сравнительно мало. В дизелях, как правило, воздух на всасывании не дросселируется, а изменение числа оборотов и мощности достигается путем изменения количества подаваемого топлива; поэтому при значительном уменьшении среднего индикаторного давления на малых оборотах сравнительно со средним индикаторным давлением на больших оборотах работа сжатия и максимальное давление вспышки уменьшаются относительно мало. Понятно, что это ведет к значительному ухудшению равномерности хода мотора. Махового момента пропеллера не хватает для достижения удовлетворительной равномерности хода, поэтому на малых оборотах- возникает тряска, которая в авиадизелях сказывается сильнее, чем в карбюраторных моторах, в силу указанных причин. С точки зрения равномерности хода двухтактный мотор лучше четырехтактного, многоцилиндровый мотор лучше мотора с малым числом цилиндров. В этом вопросе получается противоречие с требованиями устойчивого впрыска на малых оборотах. ...
Приемистость. Практика показывает, что приемистость авиадизеля, измеряемая временем, необходимым для повышения оборотов мотора от малых до максимальных, выше приемистости карбюраторных моторов. Объясняется это непосредственным воздействием органов управления мотором на подачу топлива и наличием в цилиндре достаточного для сгорания количества воздуха. В карбюраторном моторе изменение положения дроссельной заслонки воздействует сначала на воздух и несколько позднее на топливо, вследствие его инерции. ...