Авиационные дизели - Мелькумов Т.М.

Автор: Мелькумов Т.М.

Теги: авиация дизель авиатехника топливо

Год: 1940

Похожие

Конструкция и расчет деталей авиационных двигателей. Книга вторая. Часть I

Двигатели внутреннего сгорания Т.1

Паровой двигатель в авиации

Двигатели танков. Послевоенный период.

Текст

056/. 5
/м'Уй
t. м. мелысумов
АВИАЦИОННЫЕ
ДИЗЕЛИ
ВОЕНИЗДАТ

wi<X)l г.л
КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Т. И. МЕДЬ КУ МО В

05$(.
Pt У
АВИАЦИОННЫЕ
ДИЗЕЛИ
XuIucbKoro Аг4о-
к’-'стнтуту
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
НАРКОМАТА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР
Москва — 194 О
t. M. Мельнумов. Авиационные дизели
Книга содержит основные сведения по теории дизе-
лей и топливу для дизельмоторов. В ией дается краткое
описание авиадизелей, насосов, форсунок и приво-
дятся некоторые данные по эксплоатации авиадизелей.
Книга предназначена для начальствующего состава
Красной Армии.
ОТ АВТОРА
В советской технической литературе имеется небольшое числи
оригинальных и переводных учебных пособий по теории и кон-
струкции быстроходных дизелей, а также монографий, касаю-
щихся отдельных вопросов этой теории. Эти учебные пособия
содержат в себе материал, относящийся главным образом к авто-
транспортным дизелям, и предназначаются для слушателей
высших учебных заведений или для специалистов-инженеров.
Действительная обстановка в настоящее время требует изда-
ния такого пособия, которое, во-первых, относилось бы преиму-
щественно к области авиадизелестроснья и, во-вторых, было бы
доступно по характеру изложения более широкому кругу лиц.
Предлагаемая книга и преследует указанные две цели. Наряду
с вопросами, общими для всех быстроходных дизелей, в ней
содержатся данные по конструкции, аппаратуре и эксплоатации,
целиком относящиеся к авиационным дизелям.
Ряд вопросов, как, например, тепловой расчет и термохимия,
современные воззрения на механизм сгорания в дизелях, теория
построения характеристик, процессы в топливопроводе и пр., —
опущены сознательно, с одной стороны, учитывая назначение
книги и, с другой, исходя из ограниченного ее объема. При
составле нпп книги были использованы только проверенные мате-
риалы. В отдельных же случаях автор, излагая свое частное
мнение, оговаривал эю каждый раз.
Описание насосов и форсунок, данное в главе VIII книги,
составлено военпнженером 2 ранга Д. Е. Городенским.
Автор приносит свою глубокую благодарность профессору
Л. К. Мартенсу, который, рецензируя данный труд в рукописи,
сделал ряд ценных указаний.
Ноябрь, 1939 г.
Москва.
1*

Глава I
ВВЕДЕНИЕ
Под двигателем Дизеля, или нарпцательно дизелем, в широ-
ком смысле, понимается всякий поршневой двигатель, который
сжимает чистый воздух и сгорание в котором происходит путем
самовоспламенения впрыскиваемого в цилиндр топлива. Способы
распиливания топлива и формы камер сгорания могут быть
самыми разнообразными; однако если в двигателе сжимается
воздух и топливо воспламеняется без постороннего источника
зажигания, то п,акой двигатель всегда будет представлять дизель-
мотор.
Дизель-мотор в четырехтактном выполнении, т. е. совершаю-
щий один цикл от начала до конца за четыре хода (такта)
поршня или за два оборота коленчатого вала, имеет следующую
последовательность процессов в цилиндре:
Первый такт — поршень движется от верхней мертвой точки
к нижней при открытом всасывающем клапане и производит
всасывание чистого воздуха из атмосферы или резервуара.
Второй такт — поршень движется от нижней мертвой точки
к верхней; все клапаны закрыты; в цилиндре происходит сжатие
воздуха; сжатие должно обеспечить такую температуру воздуха
в цилиндре, чтобы топливо, впрыскиваемое насосом через фор-
сунку, в конце сжатия самовоспламенилось. Практически да-
вление в конце сжатия достигает не менее 30ki'cm*, а температура
воздуха — около 660—600° Ц и выше.
Третий такт — поршень движется от верхней мертвой точки
к нижней; все клапаны закрыты; в цилиндре происходит сгора-
ние, а затем расширение продуктов сгоранпя; в конце расши-
рения открывается выхлопной клапан для выхлопа отработавших
газов и понижения давления в цилиндре.
Четвертый такт — поршень движется от нижней мертвой точки
к верхней при открытом выхлопном клапане, и происходит вы-
талкивание отработавших газов наружу.
Па фиг. 1 представлены схематически процессы четырехтакт-
ного мотора. Предварение открытия выхлопного клапана, запазды-
вание закрытия всасывающего клапана и перекрытие их в верхней
м ртвой точке делаются и в дизеле для обеспечения лучшей
чистки и наполнения цилин дра. Перекрытие клапанов в дизелях
б
может быть сделано большее, чем в карбюраторных моторах,
так как здесь отработавшие газы встречаются с воздухом и,
следовательно, нет опасности взрыва смеси, как это имеет место
в карбюраторном моторе, где всасывается горючая смесь томлива
и воздуха.
По тем же причинам дизель-моторы легко могут быть выпол-
нены двухтактными, т. е. такпмп, у которых весь рабочий про-
цесс совершается за два хода (такта) поршня или за один оборот
коленчатого вала.
Обычно двухтактный процесс осуществляется в следующем
порядке. В конце сжатпя в цилиндре имеется готовая смесь
топлива п воздуха, если это карбюраторный мотор, илп чистый
Фиг. 1. Процессы четырехтактного двигателя:
А — всасывгние, В — сжатие, С —сгорание и расширение, В — выталкивание.
воздух, еелп это дпзель. В карбюраторном моторе вблизи верхней
мертвой точки подается электрическая искра, в дизеле впрыски-
вается топливо, происходит воспламенение, сгоранпе и расшире-
ние продуктов сгорания. В конце расширения открывается вы-
хлопной орган (окно внизу цилиндра пли клапан в головке) и
происходит выхлоп отработавших газов; вслед за этим откры-
вается так называемое продувочное окно илп клапан, через кото-
рые под некоторым искусственно созданным давлением в цилин, i.p
поступает смесь, если это карбюраторный мотор, пли воздух,
еелп это дизель. Смесь пли воздух принудительно очищают
цилиндр от оставшихся в нем отработавших горячих газов и
заполняют цилиндр. При движении поршня от нижней мертвой
точки к верхней закрываются продувочные^ и выхлопные органы,
после чего в цилиндре происходит сжатие смеси пли роздуха,
6
На фиг. 2 представлен схематически рабочий процесс двух-
актного мотора. Из описания процесса видно, что контакт
сВсжей горючей смеси с отработавшими газами ири продувке
может привести к взрыву свежей смеси: кроме того, одновре-
менное открытие продувочных и выхлопных органов при условии,
что смесь, как указывалось выше, поступает в цилиндр под
некоторым давлением, приводит к неизбежной потере смеси
через выхлопные окна пли к увеличению расхода горючего. По
этим причинам двухтактные карбюраторные моторы имеют весьма
ограниченное применение (мотоциклы, маломощные лодочные
моторы и т. п.). Эти опасности отпадают для дизеля, в котором
цилиндр заполняется чистым воздухом; поэтому дизели выпол-
няются как четырехтактными, так и двухтактными.
Фиг. 2. Процессы двухтактного двигателя:
А — выхлоп и продувка, В — сжатие, С — расширение и начало выхлопа.
Первый работоспособный дизель появился в 1897 г. в Германии,
после упорной трехлстней работы пзобретателя мотора Рудольфа
Дизеля при шпроком содействии двух предприятий: Крупна и
Аугсбургского машиностроительного завода. Еще до начала
непосредственной работы над созданием мотора нового типа
Дизель опубликовал небольшую книгу, в которой пытался теоре-
тическим путем обосновать рабочий процесс рационального
теплового двигателя, т. е. двигателя с высоким коэфициентом
полезного действия. Правда, в ходе работы над мотором многие
положения этой книги были отброшены и процесс двпгателя
в его окончательном виде сильно отличался от теоретических
предположений, тем не менее громадная заслуга Дизеля и его
сотрудников заключается в создании двигателя, работающего по
повой схеме и обладающего высокой экономичностью.
7
Фиг. 3. Схема двигателя двойного
действия.
Первый двигатель Дизеля работал на керосине и имел удель-
ный расход горючего 240 г на одну эффективную силу-час.
С течением времени двигатели Дизеля стали работать на более
тяжелых фракциях нефти: на сырой нефти, на мазуте, на маслах
каменноугольного происхождения и других видах топлива. Воз-
можность применения низкосортных и дешевых сортов топлив
при малом их расходе послужила толчком к быстрому развитию
дизель-моторов и расширению сферы их применения. Дизели
иолучилпприменение на стационарных заводских установках,
на электростанциях, на морских
и речных судах, на сухопутном
и, наконец, на воздушном транс-
порте.
Первый судовой дизель был
построен в России, в Ленинграде,
в самом начале 800-х годов на
заводе „Русский дизель®.
Двигатели Дизеля строились
как в четырехтактном, так и
в двухтактном выполнении, вер-
тикального и горизонтального
типа, простого и двойного дей-
ствия. Как известно, двигателями
простого действия называются
такие, у которых цилиндр имеет
только одну рабочую полость;
в двигателях двойного действия
цилиндр имеет две рабочие по-
лости по обе стороны поршня.
Для обеспечения двойного дей-
ствия поршень соединен с шату-
ном через поршневой шток и
особый опорный шарнпр-крейц-
копф, а цилиндр имеет две го-
ловки, в одной из которых поме-
щен сальник для уплотнения
движущегося штока. На фиг. 3
показана схема двигателя двой-
ного действия. Выполнение ди-
зеля четырехтактным и двухтактным двойного действия позволяет
сильно увеличить мощность одного цилиндра. В тихоходных
двигателях максимальная мощность, снимаемая с одного цилиндра,
достигает 2 500 л. с. Двойное действие в быстроходных дизелях
не имеет применения ввиду ненадежной работы поршня и колец.
Введение топлива в цилиндр в конце хода сжатия требует
для обеспечения полного сгорания мелкого его распиливания
и хорошего перемешивания с воздухом. Это в свою очередь
требует создания высокого давления топливным насосом или
применения какого-либо другого способа распиливания. В конце
прошлого столетня состояние металлургии и машиностроения не
позволяло обеспечить изготовление доброкачественного тонлпв-
1(ого насоса и форсунки, которые смогли бы надежно обеспечить
необходимое высокое давление; ввиду этого Дизель был выну-
жден изыскивать другие способы распиливания топлива. Был
разработан способ распиливания топлива с помощью сжатого
воздуха, доставляемого особым компрессором, соединенным с ос-
новным двигателем. Этот способ рас-
епылпвания называется компрессор-
ным, а сами дизели—компрессорными
дизелями.
Компрессорный двигатель работает
по следующей схеме (фиг. 4): двух-или
трехступенчатый компрессор а при-
водится в движение от вала плп от
шатунного механизма мотора и сжи-
мает воздух до GO—80 ат, нагнетая
(-го в баллоны сжатого воздуха, один
из которых меньшего размера (Ь) на-
зывается рабочим баллоном и служит
для распиливания топлива во время
работы мотора, а второй большего
размера (с) называется пусковым бал-
лоном и, как показывает само на-
звание, служит для запуска мотора.
В четырехтактном моторе после ра-
бочего хода следуют такт выталкива-
ния отработавших газов, такт всасы-
вания воздуха и такт его сжатия.
В головке двигателя для этой цели
служат клапаны s выхлопа и е всасы-
вания. Клапан т является пусковым.
Для подачп топлива в цилпндр слу-
жат насос h п форсунка t.
Топливный насос приводится в дви-
жение от распределительного вала,
с числом оборотов вдвое меньше ко-
ленчатого вала двигателя, если это
четырехтактный мотор, и с тем же
числом оборотов, что и коленчатый
вал, если это двухтактный мотор.
Форсунка смонтирована на головке. Полость форсунки соединена
с рабочим баллоном и, следовательно, прп работе всегда запол-
нена сжатым воздухом; с другой стороны, форсунка соединена
Tpj бопроводом с топливным насосом. Естественно, что форсунка
должна иметь запорную иглу/1, которая открывается в необходи-
мый момент (вблизи в. м. т.) с помощью коромысла, приводимого
распределительным валом. Топливный насос дозирует (отмеривает)
нсооходимое количество топлива и подает его в полость форсунки
обычно в такте всасывания или в начале такта сжатия. Насосу при-
ходится преодолевать давление сжатого воздуха. Топливо стекает
Фиг. 4. Схема компрессор-
ного дизеля;
а — компрессор распиливающего воз-
духа; Ь — баллон распиливающего
воздуха; с — баллон пускового воз-
духа; d—бак для топлива; е— всасы-
вающий клапан; t—форсунка; /—игла
форсунки; 5 — выхлопной клапан;
h — топливный насос; i — промежу-
точный холодильник; J — ступенчатый
поршень компрессора; Л—2-я ступень
компрессора; I — холодильник после
2-й ступени компрессора; т — пу-
сковой клапан; п — фильтр для вса-
сываемого воздуха; о — выхлопной
трубопровод.
9
через отверстия в пластинках (фиг. 5) вниз к устью форсунки.
Когда игла форсунки приподнимается для впрыска, сжатый
воздух с большой скоростью устремляется внутрь цилиндра,
подхватывая при этом топливо, находящееся в форсунке, распи-
ливая и перемешивая его с воздухом в камере сжатия.
Для обеспечения хорошего распиливания топлива и переме-
шивания его с воздухом требуется определенная скорость
вытекания воздуха из форсун-
ки или определенная раз-
ность давлений между давле-
нием воздуха в форсунке и
давлением воздуха в камере
сжатия. В конце сжатия давле-
ние в цилиндре равно в сред-
нем 32—35 ат, именно поэтому
давление распиливающего воз-
духа достигает указанных
выше величин 60—80 ат.
Впрыск заканчивается вблизи
в. м. т., в начале расшире-
ния. За период впрыска, пока
форсунка открыта, в ци-
линдр поступает, кроме
топлива, сжатый распиливаю-
щий воздух, около 5—8" 0 от
количества воздуха, поступив-
шего в двигатель через органы
всасывания и наполнения. Это
количество расходуемого на
распыливанпе сжатого воз-
духа служит исходной величи-
ной для определения произво-
дительности и размеров ком-
прессора. После начала впрыс-
ка топливо в цилиндре само-
воспламеняется. происходит
сгорание и расширение про-
дуктов сгорания с производ-
ством полезной работы.
Компрессор, который выра-
батывает сжатый распылпва-
или трехступенчатым. Воздух из
1тический всасывающий клапан I
Фиг. 5. Форсунка компрессорного
дизеля.
ющий воздух, выполняется двух-
атмосферы поступает через автом
в первую ступень низкого давления, сжимается в ней до опре-
деленного давления, причем в это время всасывающий клапан
прижат к своему седлу давлением внутри цилиндра и особыми
пружинами; при сжатии открывается автоматический нагнета-
тельный клапан 2, и воздух из первой ступени поступает через
охлаждаемый водою змеевик и через всасывающий автомати-
ческий клапан 3 во вторую ступень, где оц сжимается еще
10
больше и поступает через автоматический нагнетательный кла-
пан 4 пли в третью ступень, проходя опять через охлаждаемый
„одой змеевик I, пли непосредственно в рабочий баллон. Ком-
прессор СЛ5ЖИТ и для заполнения сжатым воздухом пуско-
вых баллонов. Промежуточное охлаждение между ступе-
нями приходится обязательно делать, ибо иначе при высоком
сжатии воздух будет иметь очень высокую температуру, что
приведет к взрыву масла в ступени высокого давления, к взрыву
баллонов, где при недостаточной аккуратности персонала может
скопиться масло, которое способно самовоспламениться и при-
вести к взрыву.
Описанный нами компрессорный дизель был единственным
типом дизеля с конца прошлого столетия и в сущности до
конца мировой войны 1914—1918 гг. Этот тип дпзеля получил
весьма широкое распространение на спловых стационарных и
судовых установках. Компрессорный дизель отличался большими
достоинствами, заключавшимися в том, что давление в цилиндре
при сгорании оставалось прак-
тически постоянным, равным
давлению конца сжатия; что
двигатель работал плавно, на
широком ассортименте топлив
нефтяного и каменноугольного
происхождения.
йа фиг. 6 показана индика-
торная диаграмма компрессор-
ного дизеля. Как впдно, дав-
ление в цилпндре мри сгора-
нии не увеличивается. Однако
Фиг. 6. Вид индикаторной диаграммы
компрессорного дизеля.
компрессорный дпзель обладал рядом существенных недостатков.
Пал) ше компрессора с Tpj бопроводамп, змеевиками, баллонами
усложняет эксплоатацию двигателя, делает его громоздким и
дорогим, увеличивает вес п габарпты моторной установки; на-
конец, на привод компрессора затрачивается мощность от мо-
тора и, следовательно, уменьшается его полезная, эффективная
отдача и повышается расход топлива на силу-час. У компрессор-
ных дизелей удельный расход топлива на эффективную силу-
час составлял обычно около 190 i. В силу всего этого компре< -
сорные дизели, получив широкое и разностороннее применение,
не призы нялпсь на автомобильном транспорте.
Когда успехи машиностроения и металлургии позволили со-
здать насос и форсунку, надежно работающие прп высоких
давлениях п точно отмеривающие очень малые порции топлива,
необходимые для впрыска, перешли к так называемому беском-
прессорному распылпванпю. При этом способе распиливания
компрессор со всем его хозяйством отпадает, стоимость, габарпты
и вес двигателя уменьшаются, удельный расход топлива умень-
шается, так как двигателю не приходится затрачивать мощность
на компрессор. Первый бескомпрессорный дизель был создан
А- Мац -Ксхни в Англии (фирма Виккерса) еще до мировой войны;
II
успешное решение безвоздушного впрыскивания топлива отно-
сится к 1910 г. Уже в годы войны в Англии для подводных
лодок строились почти исключительно только двигатели этого
типа. После войны бескомпрессорныс дизели стали строиться во
всех странах, и в настоящее время они почти полностью вытес-
нили дизели с компрессорным распиливанием.
Появление бескомпрессорных дизелей расширило область их
применения. Впоследствии стали делать успешные попытки
применения дизелей для автомобильного и воздушного транс-
порта. Для этого нужно было значительно повысить обороты
двигателя и снизить его вес. На пути создания многооборотных
легких дизелей были большие трудности, связанные с тепловым
процессом и технологией изготовления специальной аппаратуры
(насосов и форсунок). Эти трудности были легче устранимы при
создании дизель-моторов для автомобильного транспорта, где
удельный вес мотора не ограничен такими жесткими нормами,
как в авиации. В настоящее время быстроходный бескомпрес-
сорный дизель завоевал прочное место на грузовых автомобилях
и тракторах.
Начало работ но внедрению дизеля в авиацию относится
к 1915 г., когда фирма Юнкере приступила к разработке авиа-
ционной модели своей классического типа двухтактной двух-
поршневой машины. Первый опытный экземпляр авпадизеля
был изготовлен в 1916 г., но он оказался неудачным. Фирма
Юнкере, с небольшим перерывом после войны, упорно работала
и продолжает работать над преодолением многих трудностей
создания авиадизеля, достигнув реальных результатов. С 1921 г.
в Англии, по заданию правительства, были начаты последования
и изыскания, имевшие своей конечной целью изготовление авиа-
ционного дизеля. Вслед за Англией начались аналогичные ра-
боты в США и во Франции.
В мае 1929 г. поднялся в воздух первый самолет, оборудо-
ванный авнадизелем Паккард (США). В том же году в сентябре
совершил первый полет самолет с установленным на нем авиа-
дизелем Юнкере. В 1930 г. английские дизели фирмы Бпрд-
мору были установлены на дирижабле R-101, погибшем во
Франции на пути в Индию. В 1931 г. на самолете с авиадпзелем
Паккард был совершен не превзойденный до сих пор рекордный
но продолжительности полет без доливки горючего (84 часа
32 мин.). Авиадизели Паккард имели небольшое эксплоатацпон-
ное применение на самолетах и дирижаблях ввиду несовершен-
ства моторов. После гибели конструктора Вульеона производ-
ство дизелей Паккард было прекращено.
Линейная эксилоатация авпадизелей Юнкере началась
в 1931 г., и с тех нор она из года в год возрастает. В 1936 г.
четыре дизеля Мерседес-Венц (максимальная мощность 1 200 л. с.)
были установлены и успешно эксплоатировались на цеппелине
LZ-129 на трансатлантических рейсах.
В мае 1934 г. был осуществлен первый высотный полет само-
лета с английским авиадпзелем Бристоль „Феникс", при этом
12
пыла достигнута высота 8 370 м. Этот полет не был оформлей
о правилам ФАИ. Официальный рекорд высотного полета авиа-
пизетя принадлежит Франции, где в 1937 г. на самолете „11о-
г'ез-2б“, с авиадпзелем Клерже, была зарегистрирована высота
полета 7 655 м.
Экспериментальные и конструкторские работы по созданию
авиадизелей проводились во многих странах достаточно интен-
сивно и широко. Однако необходимо констатировать, что, несмотря
на многолетние изыскания, пока достигнуто очень мало реальных
результатов; в настоящее время имеется только одна-две экспло-
атациоиные модели авиадизелей.
Чем объясняется сравнительно малая успешность работ в обла-
сти авиадизелестроения? Основная трудность задачи лежит в осо-
бенностях рабочего процесса быстроходного дизеля. Авиационный
Фиг. 7. Схема распространения пла
мени в камере карбюраторного
мотора.
мотор должен обладать малыми
габаритами и весом. Габариты и
вес мотора определяются мно-
гими условиями, среди которых
наибольшую роль нужно отвести
числу оборотов, максимальному
давлению всдышки и главное
тому, насколько полно исполь-
зуется для сгорания топлива
весь наличный запас кислорода
в цилиндре. Основные размеры
мотора (диаметр цилиндра и ход
поршня) определяют, при прочих
равных условиях, количество по-
ступившего в цилиндр воздуха.
Если в- одном типе мотора
в силу каких-то причин для сгорания может быть использовано
только 70—80% воздуха, а в другом типе при том же литраже—
все 100%, то, очевидно, при прочих равных условиях мощность
во втором типе мотора будет больше, чем в первом типе, а габа-
§иты будут одни и те же, так как габариты зависят от литража.
адача уменьшения габаритов мотора, следовательно, заклю-
чается в том, чтобы наилучшим образом использовать для сго-
рания топлива весь поступивший или введенный в цилиндр
воздух.
Рассмотрим с этой точки зрения карбюраторный мотор и
Дизель. В карбюраторном бензиновом моторе в цилиндр посту-
пает смесь воздуха и топлива. При достаточной температуре
воздуха на всасывании топливо в значительной своей массе
испаряется и хорошо перемешивается с воздухом. Процесс паро-
образования горючего и перемешивания паров с воздухом про-
должается и в ходе сжатия. Можно с большим основанием полагать,
что в камере сжатия к моменту подачи электрической искры
Находится однородная смесь, т. е. в любой точке а камеры сжа-
тия (фиг. 7) пропорция воздуха и топлива одна п та же и соот-
ветствует условию полного использования кислорода. Как известно,
13
Это условие имеет место при коэфпциейтс избытка воздуха
около 0,9 (богатая смесь). Если, для простоты рассуждения,
допустить отсутствие вихревых движений смеси в камере сжатия,
то получается следующая картина сгорания. Искра свечи Ъ вос-
пламенит смесь, и пламя начнет передвигаться от свечи вперед
во всех направлениях с одинаковой скоростью. Позади фронта
пламени будут продукты сгорания, а впереди фронта пламени
будет свежая несгоревшая смесь, в которой соотношение
топлива и воздуха, цак было указано выше, остается тем, каким
мы хотим его иметь при регулировке карбюратора. Таким обра-
зом, в любой точке камеры сжатия обеспечено или полное сго-
рание топлива, пли полное использование кислорода воздуха.
Совсем иначе обстоит дело в дизель-моторе. Здесь в цилиндре
содержится только воздух. Топливо впрыскивается в цилиндр
в конце сжатия, но не мгновенно, а в течение 10—25° угла
поворота коленчатого вала. Воспламенение же топлива начи-
нается еще до окончания впрыска. При сгорании первых порций
топлива в цилиндре количество кислорода уменьшается, появ-
ляются продукты сгорания; оставшийся в цилиндре кислород
разбавлен азотом воздуха и свежими продуктами сгорания.
Поэтому последующим порциям впрыскиваемого топлива труднее
находить необходимое количество кислорода для полного сгора-
ния. Чем ближе к концу впрыскивания, тем более ухудшается
качественный состав содержащихся в цилиндре газов и тем
труднее обеспечивать полное сгорание топлива. В силу этого
в дизелях не удается использовать полностью для сгорания весь
кислород. Практически для сгорания удается использовать не
более 75—8О°/о количества поступившего в двигатель воздуха.
Поэтому литровая мощность дпзеля получается меньше литро-
вой мощности карбюраторного бензинового мотора, даже несмотря
на более высокий коэфпциент полезного действия у дизеля.
Поэтому при всех одинаковых условиях, а именно: если одина-
ковы обороты мотора, давление и температура воздуха на вса-
сывании и одинаково число тактов,—габариты дизеля будут
больше габаритов карбюраторного мотора, а увеличение габари-
тов означает также увеличение веса мотора на заданную мощ-
ность.
Для обеспечения самовоспламенения топлива в дизелях приме-
няется высокая степень сжатия: 15—17; при этом, как указыва-
лось, давление в конце сжатия достигает высоких значений:
35 ат и выше. В бескомпрессорных дизелях, в противополож-
ность компрессорным, давление в цилиндре при сгорании воз-
растает. Это увеличение максимальных давлений вспышки
в цилиндре тем более значительно, чем выше обороты. В быстро-
ходных дизелях максимальное давление в цилиндре достигает
величины 80—85 ат и выше, если двигатель не пмеет наддува
и снабжен камерой сгорания типа, применяемого у тихоходных
двигателей. Эти значения давлений превышают величину дав-
ления вспышки карбюраторных моторов и, как следствие, при-
водят к увеличению размера и веса деталей.
14
Следует указан,, что Во многих случаях п само повышение да*
Бленпй в цилиндре дизеля при сгорании происходит более резко,
чем в карбюраторном моторе.
На фиг. 8 представлены три наложенные друг на друга инди-
каторные диаграммы. Диаграмма 7 относится к тихоходному
компрессорному дизелю, диаграмма 2—к быстроходному беском-
прсссорному дизелю, диаграмма 3 — к карбюраторному мотору.
Из рассмотрения диаграмм следует, что и в компрессорном
тихоходном дизеле и в бескомнрессорном быстроходном дизеле
полезная работа (площадь диаграммы) меньше, чем в карбюра-
торном моторе; но, в то вре-
мя как в компрессорном ди-
зеле максимальное давление
такое же, что и в карбюра-
торном двигателе, в быстро-
ходном бескомнрессорном
дизеле давление намного
выше. Таким образом, у ди-
зелей растет вес не только
из-за больших габаритов, но
также и вследствие увели-
чения размеров деталей.
Что касается оборотов, то
дизель-моторы, как это до-
казано практически, могут
иметь столь же высокие обо-
роты, как и карбюраторные
моторы. Есть автомобиль-
ные дизели, развивающие
з ООО об/мин', имеются авиа-
ционные модели с числом
оборотов 2 500—2 800 в ми-
нуту; в лабораторных усло-
виях обороты успешно до-
водились до 4 000 в минуту.
Следовательно, главная
трудность создания авиади-
зеля заключается в том, что
не удается использовать для
мотора.
сгорания весь кислород, по-
ступивший в цилиндр. Вторым недостатком дизеля следует
считать высокое давление в цилиндре. Попытки уменьшения
максимальных давлений вспышки путем соответствующего устрой-
ства камеры сгорания до сих пор всегда сопровождались увели-
ченпем расхода топлива, т. е. уменьшением коэфпциента полез-
ного действия.
Увеличение литровой мощности и вследствие этого уменьше-
ние габаритов дизеля возможно путем прпмененпя двухтактного
процесса работы. Этот путь используется многими. Однако спе-
цифические трудности создания двухтактного мотора заключаются
15
в необходимости производить Надлежащую очистку цилиндра от
отработавших газов л заполнение его свежим воздухом и главное
в обеспечении надежного действия поршня и поршневых колец.
Удвоение же числа вспышек увеличивает общее тепловыделе-
ние в цилиндре, повышает температуру поршня п колец и де-
лает их, а также смазку менее надежными.
Указанные выше трудности в создании авиационных четырех-
тактных и двухтактных дизелей не являются нс преодолимы ми.
Это доказывается появлением двухтактных дизелей Юнкере,
четырехтактных дизелей Клерже, а также работами, проводи-
мыми в Советском Союзе.
Глава И
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС
БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ
U03>
Тепловой двигатель служит для преобразования в механиче-
скую работу энергии топлива, выделяемой при сгорании; при
этом, согласно второму закону термодинамики, не все тепло,
содержащееся в топливе, превращается в работу; часть тепла,
даже в идеальном случае, должна быть отдана окружающей
среде. В действительных условиях к этим потерям добавляются
другие тепловые и механические потери, которые еще больше
уменьшают фактически снимаемую с мотора мощность.
Неизбежные термодинамические потери тепла полностью зави-
сят от рабочего процесса или цикла, который совершается в дан-
ном двигателе. Поэтому чрезвычайно важно для правильного пони-
мания процесса преобразования тепла в работу отвлечься от
тепловых и механических потерь, связанных с теплообменом,
неполноте^ сгорания, трением в звеньях мотора и другими
условиями реальной работы двигателя, с тем чтобы установить
совершенство того идеального процесса пли цикла, к которому
приближается процесс двигателя. Это отвлечение от реальных
условий позволяет, во-первых, сравнивать друг с другом два
мотора различного типа и, во-вторых, совершенствовать данный
тип двигателя путем использования и соответствующего изме-
нения всех факторов, положительно влияющих на мощность
и экономичность двигателя. Выбор идеального цикла, конечно,
не может быть произвольным. Идеальный цикл должен макси-
мально приближаться к той диаграмме, которая реально сни-
мается индикатором при испытании двигателя. Таким образом,
идеальный цикл представляет собой скелет рабочего процесса,
освобожденный от тепловых потерь, связанных с сгоранием
топлива в цилиндре и теплообменом со стенками и от механи-
ческих потерь.
В компрессорных дизелях давление в цилиндре в период сго-
рания топлива не отличается значительно от давления конца
< жатия, поэтому за идеальный цикл этих моторов был принят
Ц 3Lл ^*'изеля- ^ак известно, идеальный цикл Дизеля (фиг. 9)
опт из процесса адиабатического сжатия чистого воздуха
2 ГыБЛГОТЕКА* i 17
1—2, процесса подвода тепла при постоянном давлении 2—3,
процесса адиабатического расширения 3—4 и процесса отвода
тепла при постоянном объеме 4—1.
Здесь —количество подведенного извне тепла для осуще-
ствления идеального цикла, a Q.,— количество отведенного тепла
при совершении замкнутого идеального цикла.
‘О достоинствах идеального цикла судят прежде всего но
величине термического коэффициента полезного действия. Под
термическим коэффициентом полезного действия понимается отно-
шение тепла, эквивалентного работе, полученной в результате
совершения идеального цикла, ко всему теплу, подведенному
к циклу. Из термодинамики известно, что термический к. п. д.
идеального цикла Дизеля равен:
ра —1 1
Ar(p—1) ‘ Е*-' ’
где р — степень предварительного расширения:
е — степень сжатия;
к—показатель адиабатического процесса, принимаемый для
идеального цикла постоянным
(1)
'1/
Фиг. 9. Идеальный цикл Дизеля.
и равным 1,4.
В отличие от компрессорных
дизелей, при испытании беском-
прсссорных тихоходных дизелей
было установлено, что при сго-
рании топлива давление возра-
стает с 32—34 в конце сжа-
тия до 40—45 ki/ch2, С одновре-
менным заметным увеличением
объема. Это дало основание счи-
тать, что идеальный процесс оес-
компрессорного дизеля совер-
шается ио так называемому сме-
шанному циклу, или циклу Са-
бат э, в котором тепло подводится
сначала при постоянном объеме,
а затем при постоянном давле-
нии. По мере роста числа оборотов бсскомпрессорных дизелей уве-
личение давления при сгорании становилось все более зна-
чительным и. наоборот, расширение при сгорании уменьшалось,
т. е. рабочий процесс все более приближался к процессу кар-
бюраторного мотора, а идеальный цикл все более приближался
к циклу Отто. Однако за последнее время в некоторых кон-
струкциях быстроходных многооборотных бсскомпрессорных ди-
зелей с наддувом увеличение давления при сгорании имеет
сравнительно умеренную величину, поэтому цикл Сабатэ может
быть принят для них с большим основанием. Таким образом,
за идеальный цикл авиадизелей будем принимать цикл Сабатэ.
Как известно из термодинамики, цикл Сабатэ состоит из про-
цесса адиабатического сжатия чистого воздуха 1—2 (фиг. ю);
участка изохоры 2—3, на котором подводится тепло Q'; участка
18
изобары 3—4, на котором подводится тепло процесса ади-
абатического расширения 4 —5 и из участка пзохоры 5—1, на
которой отводится тепло Q2. Общее количество тепла, подве-
зенного извне для осуществления цикла, равно
Из термодинамики известно, что термический к. и. т. идеаль-
ного цикла Сабатэ равен:
„ _1_____1
У!«“1 X—1+АХ(р— I) / *’ ( ’
гче ) — —степень увеличения давления на участке подведения
тепла (или в реальном случае — при сгорании): остальные вели-
чины имеют то же значение, что и в случае цикла Дизеля.
Исследование этой формулы показывает, что термический
к. и. Д- цикла возрастает при увеличении s и X и при умень-
шении р. Таким образом, хотя
максимальных давлений в ци-
линдре и нежелательно увеличе-
ние X, однако такое увеличение X
повышает к. п. д. цикла и, сле-
довательно, уменьшает расход
топлива на силу-час. На фиг. 11
графически представлена зави-
симость термического к. п. д.
при постоянной степени сжатия
(г =15) от степени предваритель-
ного расширения р и степени по-
вышения давления X. Как по-
казывает график, термический
к. и. д. растет заметно с увели-
чением Хи с уменьшением р.
Термический к. и. д. цикла Сабатэ составляет около СО—65%
для тех значений е, X и р, которые встречаются в авиадизелях.
В реальном случае содержимое цилиндра меняет свой состав
о точки зренпя ограничения
А
Фиг. 10. И; сальный цикл Сабатэ.
и имеет переменную теплоемкость; тепло не подводится извне,
а выделяется в результате сгорания топлива, причем топливо
не успевает полностью сгореть в соответствующий период ра-
бочего процесса и догорает в большей илп менылей степени
также и на линии расширения; затем имеет место теплообмен
со стенками, причем часть тепла, выделяемого топливом при
ct орании, уходит в стенки еще в период сгорания бесполезно
для процесса, наконец, тепло от рабочего тела не отводится,
а само рабочее тело — отработавшие газы — удаляется из цилин-
дра, имея высокую температуру. Все эти отклонения приводят
к юму, что действительная работа, получаемая внутри цилиндра,
или так называемая индикаторная работа L- становится меньше
раооты и. шального цикла Lug; соответственно этому индикаторный
тмпн'ПЦПеНТ п"лезНого Действия 7)^, представляющий отношение
„ Эквивалентного Полученной внутри цилиндра работе,
сему теплу, внесенному в машину для производства указан-
2*
19
ной работы, становится меньше термического к. и. д. д,. Отно-
шение
называется относительным индикаторным к. п. д. и представляет
величину, характеризующую степень приближения действитель-
ного рабочего процесса к идеальному циклу. Из равенства (3)
получается:
^=V4jo- (4)
Величина д;о для быстроходных дизелей составляет 0,7 — 0,75,
если термический к. и. д. цикла считать по формуле (2), т. е.
4t
69
63
67
65
65
6W
63
62
61
60
59
53
57
56
55
54
53
52
51
56
Фиг. 11. Зависимость термического к. п. д. цикла Сабатэ от степени повыше-
ния давления и степени предварительного расширения.
предполагать теплоемкость газа за весь цикл постоянной. Таким
образом, внутренние тепловые потери реального двигателя умень-
шают его полезную отдачу на 25—ЗО°/о сравнительно с работой
идеальной машины.
Но не вся полученная внутри цилиндра индикаторная работа
передается по своему назначению, например, в случае авиаци-
онного мотора на винт. Часть этой работы затрачивается на пре-
одоление трения поршневого, кривошипно-шатунного механизма,
на самообслуживание мотора (распределение, помпы, насосы
2'0
я др.), на удаление отрг1ботавщих газлв и заполнение цилиндра
свежим зарядом.
Следовательно, полезная работа, передаваемая по назначению
/например, на винт), или так называемая эффективная работа Д,
получается меньше индикаторной работы Д. Соответственно этому
эффективный коэфициент полезного действия т]„, представляющий
отношение тепла, эквивалентного работе, передаваемой валом
мотора по назначению, ко всему теплу, внесенному в двигатель
с топливом для производства указанной работы, будет меньше
индикаторного к. п. д. т1(. Отношение
Й = =
называется механическим коэфициентом полезного действия и
представляет собой относительный коэфициент, характеризую-
щий степень механического совершенства мотора. Из формулы
(5) получается:
= (6)
Величина ?),„ для авиадизелей составляет в среднем 0,8—0,82.
Таким образом, на трение и самообслуживание мотора теряется
18—2О°/о от работы, развиваемой внутри цилиндра в реальных
условиях.
Имея в виду формулу (4), выражение для эффективного к. и. д.
можно написать в следующей развернутой форме:
* (7)
Это выражение показывает, что эффективный к. п. д. т)в зави-
сит от совершенства (rJ() того цикла, который положен в основа-
ние данного мотора, от степени приближения реального про-
цесса в цилиндре к идеальному циклу, т. е. от теплового
совершенства двигателя (>)(.о), и, наконец, от механического
совершенства двигателя (»],„).
Эффективный к. п. д. то, связывается с удельным расходом
топлива на эффективную силу-час Се формулой
632
ни-се’ W
где 632— термический эквивалент силы-часа, выражает тепло
в калориях, эквивалентное работе 1 л. с. в течение
одного часа;
низшая теплотворная способность топлива в Кал. кг.
Если при испытании мотора определены эффективная мощ-
'1_С'Г"ГЬ П ча^овои Расход топлива Gm, то удельный расход
1М Йм^ЭФФСКТиВНУЮ сил^"час получается непосредственно
О)
21
после чего может быть подсчитан эффективный к. и. д. vj, по
формуле (8).
Удельный расхо ( топлива на эффективную силу-час в совре-
менных авиадизелях составляет для номинальной мощности 160—
170 гл. с.ч., что при теплотворной способности газойля Нн ==
— 10 200 к/ дает значения эффективного к. и. д. — 0,39—0,36.
На эксплоатацпонной мощности удельный расход топлива на
эффективную силу-час составляет 152—155 г; этому удельному
расходу соответствует эффективный к. п. д. 0,4—0,41.
Все изложенное выше полностью относится как к четырех-
тактным, так и к двухтактным моторам.
Если известно среднее индикаторное давление в цилиндре
кг’см-, число цилиндров ?, рабочий объем одного цилиндра Г,,
в литрах и число оборотов мотора в минуту », то, как известно,
индикаторная мощность четырехтактного мотора может быть под-
считана но формуле
jV<--2o-’ и»)
а расход топлива на индикаторную силу-час по формуле
Эффективное давление равно
Ре = РЛ.,
и эффективная мощность
дг PciVhU
900 •
(11)
(12)
(13)
Выражение для механического к. и. д. может быть написано,
кроме формулы (5), еще в следующих двух видах:
или
(11)
(15)
Рассмотрим случай двухтактного мотора. Прежде всего выяс-
ним, каким образом осуществляется весь его рабочий процесс.
Предположим, что головка цилиндра нс имеет клапанов, а в
нижней части цилиндра имеется два ряда узких окон. На одной
половине цилиндра сделаны длинные окна, обозначенные на
фиг. 12 буквой а; па другой половине цилиндра сделаны более
короткие окна, обозначенные буквой Ъ. Окна соединены — верх-
ние с атмосферой, нижние с ресивером, в котором особый нагне-
татель или компрессор поддерживает некоторое давление р,.
больше атмосферного давления р0. Крайние положения поршня
соответствуют вертикалям I—1 (н. м. т.) и 11—11 (в. м. т.).
Цилиндр расположен горизонтально; над цилпн ipox нанесены
оси координат р, V.
22
Допустим, что поршень, перемещаясь от нижней мертвой
точки к верхней и закрывая при своем движении окна, дошел
то положения, отмеченного вертикалью Ш—III, когда оба ряда
окон закрылись. Так как перед этим пространство цилиндра
было соединено через окна и с атмосферой, то можем считать,
что при положении поршня III—III давление в цилиндре
равно р0 и состояние рабочего тела изображается точкой 1. Оче-
видно, с этого момента при дальнейшем движении поршня
начнется сжатие, изображаемое кривой 1—2. Перед верхней
мертвой точкой в цилиндр впрыскивается топливо так же, как
и в четырехтактном двигателе; топливо самовоспламеняется
п сгорает. Процесс сгорания на р
фиг. 12 схематически изображен .
изохорой 2—3 и изобарой 3—4. Т1
При обратном движении поршня
после участка сгорания 3—4
имеет место процесс расширения
отработавших газов, который
продолжается до точки 5, со-
ответствующей началу открытия
окон «. Так как окна а соединены
с атмосферой, а давление в ци-
линдре больше атмосферного
(5—6 К1СМ-), то продукты сгора-
ния будут выходить из цилиндра
наружу, понижая давление и ко-
личество газов в цилиндре. При
движении поршня от положения
III—III к нижней мертвой точке
окна а будут открываться все
больше и больше, вследствие
чего давление в цилиндре будет
падать быстрее. Так будет про-
должаться до того момента, когда
Фиг. 12. Схема двухтактного
процесса.
поршень придет в положение IV—IV, соответствующее началу
открытия второго ряда окон Ъ. Процесс падения давления в ци-
линдре изображается кривой 5—6, а сам процесс, очевидно,
представляет собой нормальный выхлоп. Состояние рабочего
тела в конце этого участка изображается точкой 6.
Важно заметить, что отработавшие газы занимают весь объем
цилиндра, считая от вертикали IV—IV. Начиная с этого момента
открываются окна Ъ, и так как давление в ресивере рк больше
атмосферного давления, а давление в цилиндре унало, то при
правильном выборе момента открытия окон Ь воздух из реси-
вера начнет поступать в цилиндр, вытесняя отработавшие газы
из всего пространства цилпндра. Этот процесс вытеснения
отработавших газов из цилиндра носит название продувки.
т,гл.™Ки.м Аразом, процесс продувки складывается из двух эле-
п!°Б’ И3 ц^тУ^ения в цилиндр свежего воздуха через окна Ь
з вытеснения (выхлопа) отработавших газов через окна <>
23
естественным путем, вследствие разности давлений в цилиндре
и наружной атмосферы, п искусственным путем- под влиянием
поступающего воздуха. Эти два элемента процесса продувки
называются: первый процесс — собственно продувкой и вто-
рой процесс — выхлопом во время продувки. Соответственно
окна а называются выхлопными, окна Ъ — продувочными. Про-
цесс продувки и выхлопа во время продувки изобразится кри-
вой 6—7—& при движении поршня от вертикали IV—IVвправо
до н. м. т. и обратно снова до вертикали IV— IV. Состояние
газа к моменту закрытия продувочных окон изобразится точкой в',
причем давление в этой точке, вообще говоря, может быть
больше илп меньше1 атмосферного давления р0, или ему равно.
На участке от IV— IV до положения поршня 111—111 проду-
вочные окна Ъ уже закрыты, выхлопные же окна еще открыты,
поэтому продолжается процесс удаления содержимого цилиндра
наружу до тех иор, пока не закроются выхлопные окна и не на-
чнется снова процесс сжатия от точки 1.
Содержимое в цилиндре к началу сжатия представляет собой
смесь поступившего чистого воздуха с отработавшими газами,
оставшимися в цилиндре от предыдущего процесса. Количе-
ственное соотношение остаточных отработавших газов и свежего
воздуха зависит целиком от качества продувки, т. е. от кон-
струкции и схемы продувочных и выхлопных окон, правильного
выбора моментов открытия и размеров этих окон, от давления
продувочного воздуха в ресивере и от других факторов. Эти
вопросы более подробно мы рассмотрим в свое время в гла-
ве VII.
Пока заметим, что нанесенная нами схема двухтактного про-
цесса является несовершенной, но весьма удобна для нагляд-
ного представления способа осуществления рабочего процесса
двухтактного двигателя. Количество отработавших газов, остав-
шихся в цилиндре к началу сжатия, в современных конструкциях
авиационных двухтактных дизелей составляет от 2 до 8% в зави-
симости от типа. Схема, которую мы привели на фиг. 12, чаще
всего не связывается с отдельным компрессором или нагнетате-
лем; роль последних играет кривошипная камера, которая
выполняется в этом случае герметической. Кривошипная камера
соединена с продувочными окнами и имеет один автомати-
ческий клапан, открывающийся внутрь. Через этот клапан при
ходе поршня вверх происходит всасывание воздуха в криво-
шипную камеру. При обратном движении поршня вниз клапан
закрывается и в кривошипной камере происходит сжатие. Так
как объем кривошипной камеры обычно велик сравнительно
с рабочим объемом, описываемым поршнем, то достигается
небольшое повышение давления в кривошипной камере. Когда
поршень открывает продувочные окна, то воздух из кривошип-
ной камеры поступает в ’цилиндр и вытесняет отработавшие
газы.
Схема двигателя с кривошипно-камерной продувкой приве-
чена на фиг. 13. Такой тип продувки является, как указыва-
24
пось несовершенным, так как количество отработавших газов,
оставшихся в цилиндре, достигает 20 и даже 30",0 от коли-
чества поступившего воздуха. Вследствие этого мощность в ци-
iHiupe получается небольшой, а расход топлива на сплу-
час, наоборот, большой. Такого рода схемы двухтактных мото-
Фиг. 13. Разрез двухтактного двигателя с кривошипно-
камерной продувкой.
ров с кривошипно-камерной продувкой находят свое применение
в силовых установках малой мощности, там, где простота ухода
и эксплоатации имеет, решающее значение, тогда как малая
мощность и сравнительно короткая но времени эксплоатация
отодвигает вопросы экономии расхода горючего на второй план,
например: мотоциклы, сельскохозяйственные установки (стацио-
нарные и передвижные).
25
В двухтактных двигателях продувочные окна всегда открыт
одновременно с выхлопными. Так как давление продувочного
воздуха больше атмосферного, то, очевидно, часть свежего воз-
духа через выхлопные окна будет непосредственно уходить
наружу, не способствуя продувке. Количество этого потерянного
воздуха, на сжатие которого была затрачена мощность в ком-
прессоре или нагнетателе, стремятся уменьшить конструк-
тивными приемами. Например, на поршне делают специальный
козырек, который направляет струю поступающего воздуха
таким образом, чтобы, во-первых, содействовать лучшей очистке
цилиндра от отработавших газов и, во-вторых, уменьшить потерю
воздуха через выхлопные окна. Так пли иначе, ио потеря воз-
духа всегда имеет место. Отношение количества воздуха, посту-
пившего через продувочные окна в цилиндр, к тому количеству
воздуха, которое осталось в цилиндре после процессов продувки
и выхлопа, называется коэфициентом продувки и обычно обозна-
чается через <р. В современных авиадизелях коэфициент про-
дувки составляет величину, равную 1,25—1,35, т. е. около ЗО°/о
воздуха теряется при продувке. Это обстоятельство увеличивает
как размеры нагнетателя (компрессора), так и затрату мощности
на него.
Еще одно обстоятельство следует иметь в виду. Как видно
из фиг. 12, на процесс выхлопа и продувки из рабочего объема
цилиндра отнимается часть объема V" и соответственно из
хода поршня S теряется часть хода 6", в течение которого факти-
чески не происходит сжатия и расширения с производством
заметной работы. Этот объем F,'' и ход S” называются потерян-
ным объемом и потерянным ходом. В отличие от этого осталь-
ной объем F' и ход S' называются полезным объемом и полез-
ным ходом. Процесс сжатия и процесс получения работы факти-
чески осуществляются в период полезного хода. Потерянный
ход в зависимости от конструкции и типа двухтактной машины
составляет 12—30й,0 от всего хода поршня.
В дизелях требуется обеспечить самовоспламенение топлива
в различных условиях работы, включая холодное время года
и запуск. Всегда устойчивое самовоспламенение может быть
обеспечено только при определенных величинах давления и тем-
пературы конца сжатия, т. с. при определенных величинах сте-
пени сжатия. Обычно под степенью сжатия в четырехтактных
моторах понимают отношение
т. с. отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжа-
тия. В четырехтактных моторах эта величина характеризует
состояние га; а у верхней мертвой точки. В двухтактных же
дизелях существование потерянного объема К" пли хода S"
меняет представление о степени сжатия. Здесь различают две
величины степени сжатия: геометрическую степень сжатия е'
26
Т1 фактическую степень сжатия г. Геометрическая степень сжа-
тия представляет отношение полного объема цилиндра к объему
камеры сжатия, т. е. (ио фиг. 12)
j _ V,, +
V,
(16)
Фактическая же степень сжатия г относится к полезному
объему V,' или ходу S', т. е. считается с, момента закрытия
окон или с начала фактического сжатия, именно
vi + Vc
ve
(17)
Так как числитель выражения (16) больше, чем числитель
выражения (17), а знаменатели в обоих случаях одинаковы, то,
значит, геометрическая степень сжатия больше фактической.
Обычно всегда в табличных данных и в описаниях двухтактных
моторов приводятся фактические степени сжатия е, а не геоме-
трические.
Можно было бы думать, что, поскольку цикл двухтактного
мотора совершается за один оборот, мощность, развиваемая им,
должна быть в 2 раза больше мощности четырехтактного мотора,
имеющего одинаковые литраж и обороты. Однако это не так.
Диаграмма рабочего процесса двухтактного мотора на участке
1— 2—3—4—5 ничем не отличается от диаграммы рабочего про-
цесса четырехтактного мотора; поэтому при всех прочих равных
условиях может быть получена та же работа пли то же сред-
нее индикаторное давление д, если разделить площадь цикла
1—2—3—4—5 на основание его Vh. Но среднее индикаторное
давление д., отнесенное ко всему объему Vh, описанному порш-
F'
нем, очевидно, будет меньше р' в отношении объемов у-.
Таким образом, при прочих равных условиях среднее инди-
каторное давление двухтактного мотора будет меньше сред-
него индикаторного давления четырехтактного мотора в отно-
v,' v __________v“
шени и =_—L л составит 70—88% от среднего инди-
каторного давления соответствующего четырехтактного мотора,
так как F" = (од 2 — о,3) Vh.
Кроме того необходимость затраты мощности на сжатие воз-
^5’ха, учитывая еще потерянный при продувке воздух, повы-
ает механические потери двухтактного мотора. Вследствие
rnnf ДВ^Х ПР’1ЧЦН развиваемая двухтактным мотором эффек-
вотстЯ ?101ЦН0Сть получается не в 2 раза больше, чем в соот-
четмпУЮЩСМ по литражу, числу цилиндров и оборотам
личен ХТЭЕТН0М М0Т0Ре’ а только на 50—60%. Но и такое уве-
за 1-птнС- иР('^ставлярт серьезное преимущество, так как при
мотопя "Иц™?1ЦН0( Ти сУЩсс’гвенно уменьшаются габариты и вес
свои грин 1 ИочемУ многие организации и страны направляют
> лия на создание двухтактных авиадпзелсп.
27
Если р,среднее индикаторное давление двухтактного мотору
полученное по диаграмме, снятой индикатором, и отнесенное
к полному объему F», описанному поршнем, то индикаторная
мощностьбудет определяться формулой
(18>
в которой все величины имеют ту же размерность, что и в фор-
муле (10).
Эффективная мощность двухтактного мотора определяется
через среднее эффективное давление формулой
450 •
(19)
Фиг, 14. Диаграмма цикла Сабатэ
в координатах
Формулы (9) и (11), для определения удельных расходов топлива,
связь между ре и pt [формула (12)], а также выражения для т1т
[формулы (14) и (15)] имеют силу и для двухтактного мотора.
В тихоходных малооборотных двигателях диаграммы рабочего
процесса снимались индикатором обычно в координатахр (давле-
ние) и V (объем, пропорцио-
нальный ходу поршня). Эти
диаграммы, давая зависимость
давления в цилиндре от объ-
ема, своей площадью непо-
средственно выражали вели-
чину, пропорциональную ин-
дикаторной работе, развивае-
мой внутри цилиндра за один
цикл. Это представляло боль-
шое удобство. Зато сам про-
цесс изменения давления при
сгорании в координатах р, V
выражался неотчетливо, и его исследование поэтому было за-
труднено. Это объясняется тем, что вблизи верхней мертвой
точки скорость поршня уменьшается и большому угловому пе-
ремещению кривошипа соответствует очень малый ход поршня.
С увеличением оборотов мотора индикаторы, которые позво-
ляли получить диаграмму одного цикла в координатах р, V,
оказались неподходящими, так как инерция движущихся частей
индикатора вносила искажение в диаграммы. Для быстроходных
многооборотных двигателей применяются индикаторы, которые
дают зависимость изменения давления в цилиндре не от объема,
описываемого поршнем, а от угла поворота коленчатого вала а.
При этом, в зависимости от типа индикатора, снимается либо
средняя диаграмма за много циклов, путем последовательного
суммирования отдельных точек отдельных циклов (например,
индикатором типа Фарнборо), либо снимается индивидуальная
диаграмма одного отдельного' цикла (например, пьезокварцевым
или оптическим индикатором). Получаемая таким образом диа-
грамма в координатах д,а носит название развернутой диаграммы.
28
На фиг. 14 показана схема такой диаграммы для цикла Сабатэ.
Обычно барабан индикатора типа Фарнборо вращается от колен-
чатого вала, поэтому для четырехтактных моторов участок
всасывания совмещается с участком расширения, а участок
выхлопа—с участком сжатия. Кроме того для снятия высоких
давлений в цилиндре применяются так называемые сильные
пружины, т. е. такие пружины, которые дают малую деформа-
цию при изменении давления в цилиндре, напрпмер пружины,
создающие перемещение штифта пишущего механизма1 на
о 4 _м.м при увеличении или уменьшении давления на 1 кг см2.
Вследствие этого линия всасывания и линия выталкивания
практически совпадают с атмосферной линией ввиду малой раз-
ности давлении (0,1—0,15 тя/сле2) и на индикаторной диаграмме
не получаются. Так и построена диаграмма на фиг. 14. Точки,
обозначенные на ней цифрами, отвечают фиг. 10. Если нужно
и< следовать особо ход давлении при всасывании п выталкива-
нии, то ставятся так называемые слабые пружины, которые
имеют большую деформацию и, следовательно, шот большой ход
штифту пишущего механизма, напрпмер, 9 лг.1 ирп изменении
давления в цилиндре на 1 кг/см2. В этом случае, конечно, область
конца сжатия, сгорание и начало расширения выходят за пре-
делы бумаги и всего хода пишущего механизма и на диаграмме
поэтому не вычерчиваются.
Диаграммы, полученные в координатах р,а, могут быть легко
перестроены в координаты р, V для определения работы, разви-
ваемой внутри цилиндра2. Следует помнить, что нельзя непо-
средственно использовать диаграмму р,а для нахождения работы,
так как произведение р-Да не представляет собою рабо ы; как
известно пз термодинамики, работа выражается произведе-
нием р-дЕ, где ДЕ—малое изменение объема.
Индикаторные диаграммы, получаемые в координатах р,а.,
позволяют детально исследовать участок выделения тепла. На
индикаторных диаграммах могут быть нанесены точки или
линии, соответствующие началу поступления топлива в цилиндр
из форсунки. Изучение диаграмм быстроходных дизелей выявило
некоторые общие свойства их рабочего процесса. Оказалось,
что топливо воспламеняется не сразу после его впрыска в цилиндр,
а спустя некоторый промежуток времени. Топливо при поступле-
нии в цилиндр имеет низкую температуру, и для начала воспла-
менения требуется его фпзико-хпмическая подготовка. Эта под-
готовка топлива к воспламенению связана с затратой опреде-
ленного времени. За это время коленчатый вал продолжает
пах £п« п Х .,В“ *Т перемещения штифта пишущего механизма в мизлимет-
ма^табп» иХпннД» .. п В цвлиндРе ™ 1 зависит от пружины, называется
ПРУЖИ«И « ианоситсн на самой пружине. На этом основании стоит только
лХтпГхВчтоеУнЛп7ЛРТ1°'1КИ ДИаГРаи',ы 01 «мосферной линии по вертикали в мит-
лавлеппе’» п 6 ’ р л ВНСОТУ иа масштаб пружины, получить избыточное
давление в цилиндре в данный момент. ’
1937^”"’ наи₽вмеР> А' Зап кин и др. .Авиационные моторы*, книга 1, Воениздат,
29
свое вращение, в цилиндре продолжается сжатие, и индикатор-
ная диаграмма показывает нормальный ход линии сжатия.
На фиг. 15 кривая 7 представляет линию сжатия и расшире-
ния воздуха в цилиндре, если не впрыскивать топливо и вращать
колончатый вал, например, от электромотора. Точкой а обозна-
чено начало фактического поступления топлива в цилиндр;
точкой Ъ обозначено начало воспламенения. Кривая 2 предста-
вляет линию сгорания и расширения в цилиндре. Линия
сжатия до точки а полностью и на участке аЪ практически
совпадает с линией сжатия для случая вращения от электро-
мотора. Начиная с точки Ь давление в цилиндре растет, вслед-
ствие возрастающего выделения тепла при сгорании. Угол р от
точки а до в. м. т. называется углом опережения впрыска.
Угол 8 между началом фактического впрыска топлива в цилиндр
и началом воспламенения — между точками а и Ь — называется
иерподом запаздывания воспламенения1, илп первой фазой
рабочего процесса. Период за-
паздывания воспламенения мо-
жет быть измерен как в гра-
дусах поворота коленчатого
вала, так и в секундах. Между
углом поворота коленчатого
вала а и временем t в секун-
дах имеется простая пропор-
циональная зависимость, опре-
деляемая формулой
I_ 60 6 __5
» 360 би ’
Фиг. 15. Основные фазы рабочего 60
процесса. °- сь й — вРемя в секундах
совершения коленчатым валом
о щого оборота, если п — число оборотов в минуту; 360 — число
градусов полной окружности; 8 — период запаздывания в граду-
сах угла поворота коленчатого вала.
Повышение давления от точки Ъ осуществляется различно,
в зависимости от конструкции мотора, подачи топлива и от
продолжительности периода запаздывания воспламенения, как
это будет показано в дальнейшем. Характер повышения давле-
ния принято определять величиной, называемой скоростью
нарастания давления. Скоростью нарастания давления назы-
вается отношение величины прироста давления к соответствую-
щему углу поворота коленчатого вала, за период которого имело
место указанное выше повышение давления. На основании этого
определения скорость нарастания давления (фиг. 16) может быть
выражена так:
1У = ^,
Да
1 В некоторых книгах и статьях период о называется периодом индукции, что
нельзя npnanaib удачнлм.
30
К если Да — 1°, то
If = Ap.
величина скорости нарастания давления определяет'жесткость
1Гш плавность рабочего процесса. При большойj [скорости
нарастания давления получается жесткая работа мотора или на
слух работа со стуками. При малой скорости нарастания давле-
ния двигатель работает мягко, без стуков. Пределом мягкой,
плавной работы двигателя считается скорость нарастания давле-
ния 4—6 ат на 1° угла поворота коленчатого вала.
Участок более или менее интенсивного нарастания давления
кончается в некоторой точке с. Участок Ъс представляет так
называемую вторую фазу рабочего процесса, пли фазу нараста-
ния давления. Предполагается, что в конце этой (разы, в точке ',
все количество топлива, которое к этому моменту поступило
в цилиндр, уже вовлечено в ироцесс сгорания. Если к этому
моменту процесс впрыска топлива еще
не закончился и следовательно, топ-
ливо продолжает еще поступать в
цилиндр, то дальше имеет место так
называемая третья фаза рабочего про-
цесса cd, в течение которой топливо
сгорает в цилиндре по мере поступле-
ния. Немедленное включение топлива
в процесс сгорания на третьей фазе
вполне возможно, поскольку в ци-
линдре имеется пламя. Характер из-
менения давления за третью фазу
зависит от двух обстоятельств: 1) от
профиля топливного кулачка, опрело-
сти нарастания давления.
ляющего зависимость количества по-
даваемого насосом топлива от угла поворота коленчатого вала, и
2) от момента достижения точки <• относительно верхней мертвой
точки, т. е. от направления и скорости движения поршня. В зависи-
мости от комбинации подачи топлива и движения поршня может
быть повышение, понижение или приблизительное постоянство
давлений в цилиндре за третью фазу. Последний случай наиболее
желателен, так как он обеспечивает при данном значении макси-
мального давления большую мощность и меньший удельный
расход горючего. Регулировку двигателя стремятся вести таким
образом, чтобы максимальное давление вспышки ря имело место
после верхней мертвой точки.
После точки d идет процесс расширения, причем первая часть
«го сопровождается догоранием, которое в форсированных дви-
гателях иЛИ ЖР в двигателях с несовершенным рабочим про-
цессом может распространяться на весь процесс расширения
и даже выхлопа.
наччКПМ» обРазом> рабочий процесс дизеля, начиная с момента
стопчи Фактического поступления топлива в цилиндр и кончая
1 < наем основной массы впрыснутого топлива, делится па три
31
фазы или На три периода: период запаздывания Воспламене-
ния аЪ, период нарастания давлений Ъс и период завершения
сгорания cd. На средних и малых нагрузках третий период cd
может отсутствовать. Разделение рабочего процесса на три фазы
достаточно обосновано исследованием действительных диаграмм,
снятых с двигателей (фиг. 17). Вместе с тем это разделение
помогло объяснить природу стуков, имеющих место при работе
быстроходного дизеля. Во многих случаях работа многооборот-
ного дизеля сопровождалась стуками, сходными со стуками
в карбюраторных моторах при детонации. Это дало основание
стуки явлению детонации в дизелях.
Однако позднейшие многочислен-
ные исследования показали, что
стуки в дизелях не имеют ничего
общего с детонацией смесп в кар-
бюраторных моторах. В последних
при детонации имеют место: паде-
ние мощности, дымный выхлоп и
повышение удельного расхода топ-
лива, перегрев отдельных точек ка-
меры сгорания (поршень, клапан).
Стуки же в дизелях не дают умень-
шения мощности и ухудшения вы-
хлопа п расхода топлива; в отдель-
ных случаях расход топлива при
работе со стуками даже понижается;
при режиме работы со стуками не
наблюдается также местный пере-
грев деталей. Следовательно, стуки
в дизелях только внешним обра-
зом, на слух, сходны с детонацией
в карбюраторных моторах.
Изучение вопроса показало, что
стуки в дизелях зависят от скорости
нарастания давления при сгора-
вначале приписывать эти
Период
13" впрыскивания

1 среза срезы
о
Фиг. 17. Действительная индика-
торная диаграмма дизеля de la
Vergne Р—228,6 мм, 5=279,4 лги,
п — 750 об/мин
С— — Углы поворота кри-
Опережение
впрыскивания
U Ю 20 30
вошипа в градусах

нгги, а скорость нарастания
давления
зависит в
свою
очередь
от
продолжительности периода запаздывания воспламенения и от мо-
мента начала воспламенения. Было установлено, что чем больше
период запаздывания воспламенения, тем, при прочих равных
условиях, больше скорость нарастания давления при сгорании, тем
более жестка работа мотора, которая при определенной величине
скорости нарастания давления переходит в работу со стуками.
Для достижения плавной работы дизеля, работы без стуков,
необходимо сократить период запаздывания воспламенения или
период фпзико-химпческой подготовки топлива к воспламенению.
Было установлено также, что от продолжительности первой фазы
зависит также и максимальное давление вспышки, именно: чем
больше период запаздывания, тем больше максимальное дав-
ление вспышки. Все факторы, которые будут сокращать
период запаздывания воспламенения, будут тем самым также
32
Фиг. 18. Влияние опережения впрыска на макси-
мальное давление вспышки р3 и максимальную ве-
личину повышения давления Др на 1°. Двигатель
Заурер; п = 1 600 o6j чин.
Фиг. 10. Влияние опережения впрыска на период запаздывания воспламенения 8,
аксимальное давление вспышки рг и на скорость нарастания давления на 1°.
Двигатель Бенц; п = 1 000 об!мин.
а Р кг/см2 нп /'
3 Авиационные ди»ели
уменьшать скорос'Гь нарастания давления п максимальное давле-
ние вспышки.
На фиг. 18 и 19, на основании опытов автора, проведенных
в моторной лаборатории ВВА, приведены кривые изменении
максимальной скорости нарастания давления и максимального
давления вспышки, а на фиг. 19 кроме того и периода запазды-
вания воспламенения в зависимости от момента впрыска топлива.
Кривые на фиг. 18 получены для мотора Заурер, а на фиг. 19 —
для мотора Бенц. Оба мотора — шестицилиндровые автомобиль-
ного типа. Указанная выше зависимость максимального давления
вспышки от скорости нарастания давления и обеих величин
вместе от периода запаздывания воспламенения наглядно видна
на этих графиках.
Зависимость скорости нарастания давления и максимального
давления вспышки от периода запаздывания воспламенения
объясняют следующим образом. Топливный насос впрыскивает
топливо не мгновенно, а в течение определенного времени, соот-
ветствующего в быстроходных дизелях углу поворота коленчатого
вала 15—25° (в отдельных конструкциях 10°). Чем больше период
запаздывания, тем больше топлива будет накоплено в цилиндре
к моменту воспламенения. После начала воспламенения давление
и температура в цилиндре повысятся, и топливо, находящееся
в цилиндре, начнет сгорать ускоренно. Следовательно, чем больше
топлива будет в цилиндре к началу воспламенения, тем больше
тепла выделится за второй период и тем резче будут нарастать
давления.
Глава III
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА РАБОЧИЙ
ПРОЦЕСС АВИ А ДИЗЕЛЯ
В предыдущей главе было установлено, что период запазды-
вания воспламенения является важнейшим элементом рабочего
процесса быстроходного дизеля. От продолжительности этого
периода зависит скорость нарастания давления при сгорании
пли, иначе говоря, плавность работы мотора, а также максималь-
ное’давление вспышки, определяющее размеры и вес деталей.
Поэтому весьма важно проследить влияние разнообразных фак-
торов на период запаздывания воспламенения и тем самым на
весь процесс сгорания в двигателе. Эти факторы должны соот-
ветствовать различным условиям работы двигателя. Их можно
разбить на несколько групп: 1) факторы, связанные со свойствами
топлива; 2) конструктивные факторы; з) условия на всасывании;
1) эксплоатационные факторы. Рассмотрим последовательно влия-
ние всех перечисленных факторов на период запаздывания вос-
пламенения.
/. ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ТОПЛИВ НА ПЕРИОД ЗАПАЗДЫВАНИЯ
ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
Мы указывали, что период запаздывания воспламенения обу-
словливается временем, необходимым для физико-химической
подготовки топлива к самовоспламенению в среде сжатого воз-
духа высокой температуры. Понятно поэтому огромное значение
рода применяемого топлива. В каком направлении идет подго-
товка топлива к воспламенению в дизелях, полной ясности еще
нет. По современным воззрениям, топливо должно обладать боль-
шой склонностью к образованию пероксидов1, при этом само-
воспламенение начинается в смеси паров топлива с воздухом
Следовательно, если это предположение справедливо то нужно
время на испарение части топлива и на образование перекисей-
ченло на испарение топлива берется от сжатого воздуха в камере
1 Неустойчивых углеводородо-кислородных соединений (см. Авиационные моторы",
'аи*’а 1, ctp. 163—164, Воениздат, 1937 г.)
сгорания. Таким образом, с одной стороны, имеет место чисто
физический ироцесс передачи тепла от воздуха частицам топлива,
о другой стороны, химический процесс образования пероксидов
и разложения углеводородов топлива. Оба эти процесса тесно
связаны друг с другом. Было бы ошибочно думать, что одно
только испарение способно обеспечить легкое воспламенение
топлива. Если бы это было так, в дизелях применяли бы бензин.
Однако, хотя бензин и можно сжигать в камере дизель-мотора,
он дает жесткий рабочий процесс; поэтому бензин хуже тяжелых
фракций нефти, более склонных к образованию перекисей.
Можно утверждать, что период запаздывания воспламенения
будет короче для тех топлив, которые скорее образуют перекиси.
Склонность к образованию перекисей зависит от структуры
углеводородов, составляющих топливо.
"Злияние химической структуры топлива. Углеводороды пред-
ставляют разнообразные химические соединения углерода и водо-
рода; они делятся по своей структуре и свойствам на три основ-
ные группы: алифатические, нафтеновые и ароматические угле-
водороды.
Ниже для иллюстрации показаны примеры структурных формул
некоторых углеводородов: простейшего парафинового углеводо-
рода—метана (С’Н4), тяжелого многоатомного парафинового угле-
водорода— цетана (С1сН34), ненасыщенного алифатического угле-
водорода — цетена (С1вН32), нафтенового углеводорода — цикло-
гептана (С6Нн) и ароматического углеводорода — бензола (С6Нв).
н нннннннннннннннн
Н-С-Н Н-С-С—С-С-С—С—С—С—С—с—с—с—с—с—с—с—н
I I 1 1,1 I I I I I I 1 I I I I I
н нннннннннннннннн
метай СН4 цетан С1вН34
ннннннн ннннннннн
I I I I I I I I I I I I I I I 1
H—С- С—С—С— С-С—c-С-С-С— С-С-С-С-С=С
I I I I I I I I I I I I I I I
ннннннн ннннннн н
цетен С1вН32
нн н
Углерод четырехвалентен, т. е. он способен присоединить
к себе четыре атома водорода. В приведенных выше формулах
36
простая одновалентная связь атомов показана одной чертей,
цойная связь —двумя черточками. Если между соседними
«(томами углеродов алифатических углеводородов существуют
го. тько простые одинарные связи, а остальные свободные валент-
ности попользованы на присоединение атомов водорода, то угле-
водород является насыщенным, например цетан: в противном
случае углеводород является ненасыщенным, например цетон.
В случае цетена для полного насыщения в молекулу следо-
вало "бы включить еще два атома водорода, вместо двойной
связи между двумя последними углеродами. В нафтеновом
углеводороде между атомами углерода, расположенными по
вершинам многоугольника, существуют простые одинарные
связи; в ароматическом углеводороде между атомами углерода
имеются более прочные двойные связи.
Алифатические углеводороды имеют структуру, характер-
ную тем, что атомы углерода располагаются в виде откры-
той, незамкнутой цепи. К этой группе относятся предельные
(насыщенные) парафиновые или метановые углеводороды (хи-
мическая формула СпН2п+2) и непредельные (ненасыщенные)
олефины (химическая формула СпИ2п). Нафтеновые углеводо-
роды (химическая формула СпН2п) имеют кольцевую структуру
атомов углерода, но, в отличие от олефинов, являются насы-
щенными, т. о. не имеют свободных связей, ввиду замкнутости
кольца. Атомы углерода имеют между собой простые одинар-
ные связи; поэтому каждый углерод способен присоединить
к себе два атома водорода. Ароматические углеводороды (хи-
мическая формула бензольной группы СпН2п 6) так же, как
и нафтены, характерны кольцевой замкнутой связью атомов
углерода, но в данном случае углеродное кольцо содержит
шесть атомов углерода, каждый из которых способен присоеди-
нить только один атом водорода пли группу углеводорода, так
как между атомами углерода в кольце существуют двойные
связи. Углеводороды с кольцевой структурой (нафтены и осо-
бенно ароматики) отличаются большой прочностью молекулы,
более стойки в отношении образования перекисей и растепле-
ния молекулы, поэтому их способность к самовоспламенению
мала. Наоборот, парафиновые углеводороды обладают менее
прочной связью углеродных атомов, легче поддаются расщепле-
нию и образованию перекисей, поэтому они легче воспламеня-
ются. Эта их способность к воспламенению возрастает по мере
удлинения цепи или увеличения числа атомов углерода, или,
иначе, по мере увеличения молекулярного веса. Если ’взять
(вс фракции нефти: одну нпзкокипящую с малым удель-
ным весом, например бензин, а другую высококипящую с боль-
шим удельным весом, например минеральное масло, то в силу
изложенного способность к самовоспламенению у тяжелой фрак-
ции окажется выше способности бензина к самовоспламенению1.
1 Это положение остается справедливый, несмотря на то, что для различных фракций
одчой и той же нефти процентное содержание отдельных групп углеводородов меняете
Можно констатировать, что химическая структура сонлива
будет существенно влиять на продолжительность периода за-
паздывания воспламенения. Чем больше в топливе парафинов,
тем меньше будет период запаздывания воспламенения; наобо.
рот, чем больше ароматиков в топливе, тем больше будет пе-
риод запаздывания. Соответственно периоду запаздывания вос-
пламенения будет изменяться плавность хода мотора или ско-
рость нарастания давления, а также, максимальное давление
вспышки. Эта связь между химической структурой топлива
Фиг. 20. Диаграммы линий сгорания в двигателе
Юнкере при 1 000 об/мин для трех топлив.
и периодом запаздывания воспламенения экспериментально
была проверена во многих лабораториях. На фиг. 20 приве-
дены верхние части диаграмм рабочего процесса, полученные
Ле-Мезюрье и Стенсфилдом на одноцилиндровом двигателе Юн-
кере при 1 000 об1мин
для трех различных
топлив. Нагрузка и
весь режим работы дви-
гателя, а также мо-
мент впрыска топлива
оставались неизмен-
ными. Кривая 5 пока-
зывает наиболее ран-
нее воспламенение, бо-
лее плавный подъем
давления при сгорании
и меньшее давление
вспышки. Эта кривая
получена для топлива,
состоящего преимуще-
ственно из парафи-
новых углеводородов.
Кривая 10 относится
к топливу7 главным об-
разом нафтено-арома-
тического основания и
показывает наибольшее запаздывание воспламенения, наиболь-
шую скорость нарастания давления и максимальную величину
давления вспышки. Среднее положение занимает кривая 1:1,
относящаяся к топливу нафтенового основания.
Аналогичные результаты многократно получались и в других
лабораториях, в частности и у нас.
Если взять в разных пропорциях два чистых углеводорода,
например алифатический углеводород цетен и ароматический
углеводород а-метпл-нафталпн, и провести испытание на двига-
теле различных смесей пх. то период запаздывания будет тем
больше, чем больше в смеси ароматика. На фиг. 21, по данным
Боерледжа п Брезе, приводится кривая запаздывания воспла-
менения в градусах утла поворота коленчатого вала в зависи-
мости от состава смеси цетена и а.-мстил-цафталина.
Температура самовоспламенения. Сгорание топлива в дизеле
псцовано на принципе самовоспламенения, поэтому большое зна-
чение имеет так называемая температура самовоспламенения
(онлива. Под температурой самовоспламенения понимается та
лапнизшая температура, при которой топливо воспламеняется
л горит без постороннего источника пламени. Эта температура
нС бывает строго постоянной для данного топлива, но зависит
для одного и того же горючего от условий эксперимента. В част-
ности температура самовоспламенения получается разной в раз-
личных аппаратах, служащих для ее определения. Необходимо
поэтому всегда оговаривать, на каком аппарате и ври каких
условиях была найдена температура самовоспламенения; только
Фиг. 21. Кривая запаздывания воспламенения в зави-
симости от состава смеси цетена и а-метил нафталика.
в этом случае возможно сравнение воспламенительных свойств
двух топлив. Температура самовоспламенения зависит от хи-
мической структуры топлива; для парафиновых углеводородов
температура самовоспламенения ниже, чем для ароматических;
для более тяжелых фракций ниже, чем для легких фракций,
что понятно на основании изложенного в главе о химической
структуре топлив. В таблице 1 приводятся температуры само-
воспламенения некоторых углеводородов и топлив? опреде-
ленные в аппарате Мура при атмосферном давлении в струе
кислорода.
Таблица наглядно показывает уменьшение температуры само-
воспламенения для одной и той же группы углеводородов по
мере увеличения числа атомов углерода (например для пара-
Финовых углеводородов СН4, С2Нв и СвНн). Температура само-
воспламенения ароматиков выше температуры самовоспламе-
нения парафинов яри одинаковом Числе атомов углерода. На-
3?
конец, температура самовоспламенения тяжелых фракций нефти
ниже температуры самовоспламенения легких фракций. Эта
таблица объясняет целесообразность применения в дизелях
легковоспламеняющихся керосино-газойлевых фракций нефти.
Таблица 1
Температуры самовоспламенения неноторыж угле-
водородов и топлив в струе нислорода и при давлении
в 1 ат
Вид углеводорода или топлива
Температура
самовоспламене-
ния °Ц
Метан СП4..................
Этан СДТв ............
Этилен С2Н4................
Гексан Се1114..............
Бензол СвЦ.................
Бензин ....................
Керосин....................
Газойль ...................
Парафиновое масло..........
550—700
520—630
500—519
487
730
470—530
240—380
255—270
240
Опыты Таусса и Шульте показали, что температура самовос-
пламенения топлива зависит от давления той среды, куда вво-
Фиг. 22. Зависимость температуры самовоспламенения от давления.
дптся топливо. Па фиг. 22 приведены кривые зависимости тем-
пературы самовоспламенения различных топлив от давления.
Из этих кривых видно, что температура самовоспламенения ца-
]₽т с увеличением давления. Нейман объясняет такое явле-
Ъ(. увеличением плотности воздуха и увеличением передачи
”•11.1»" от воздуха к топливу, вызванным большей плотность»'
иоЗДУ .. х х
Опыты ЦИЛМ, проведенные в специальной бомос с газойлем
прямой гонки Константиновского завода, дали результаты,
вполне удовлетворительно совпадающие с выводом Неймана,
ра фиг. 23 приведена кривая влияния плотности воздуха на
температуру7 самовоспламенения газойля, составленная по этим
опытам.
Влияние присадок к топливу. В карбюраторных моторах для
улучшения антидетонационных свойств топливо - воздушной
смеси к топливу добавляются в малых долях особые вещества
Фиг. 23. Влияние плотности воздуха на
температуру самовоспламенения газойля.
(например, тетраэтилсвинец), повышающие стойкость смеси
в отношении детонации. Уменьшение стука в дизелях Или
увеличение плавности хода дизеля также возможно путем при-
бавления к топливу таких присадок, которые имеют высокие
воспламенительные свойства и тем самым сокращают период
запаздывания воспламенения. Были проверены многие при-
садки: амилнитрит, ацетальдегид, бензальдегид, этилнитрат
и др.
На фиг. 21 приведены, по опытам Уисера, кривые изменения
угла запаздывания воспламенения для трех топлив, в зависи-
мости от количества добавленного к ним этилнитрата. Там же
приведена кривая I), которая относится к случаю добавки те-
траэтилсвинца к топливу, характеристика которого с присадкой
этилнитрата щна кривой Л. Ясно, что свойства присадок для
.Улучшения воспламенительных свойств дизельного топлива
Прямо противоположны свойствам присадок для топлива кар-
бюраторных моторов. В условиях эксплоатации нрисадки прак-
П
тичсски нс применяются, ввиду их дороговизны, неустойчивости
их в отдельных случаях и в общем малой эффективности. По-
Фиг. 24. Влияние добавления этнлиитрата на период
запаздывания воспламенения различных топлив.
пытки применения присадок к топливу для уменьшения периода
запаздывания воспламенения были сделаны только на опытном
авиадизеле Клсрже.
2. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ФАКТОРОВ НА ПЕРИОД ЗАПАЗДЫВАНИЯ
ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
К числу конструктивных факторов можно отнести: степень
сжатия, конструкцию камеры сгорания, давление распиливания,
завихрения воздуха. Рассмотрим последовательно их влияние
на период запаздывания воспламенения.
Влияние степени сжатия. Изменение степени сжатия г вызы-
вает, при прочих равных условиях, изменение давления и тем-
пературы в конце сжатия и к моменту начала впрыска. Уве-
личение давления уменьшает температуру самовоспламенения,
а увеличение температуры сжатого воздуха увеличивает пере-
пад температур между воздухом и частицами топлива, следо-
вательно, при увеличении степени сжатия ускоряются физиче-
ские и химические процессы подготовки топлива к воспламе-
нению.
На фиг. 25 показано влияние увеличения степени сжатия на
температуру самовоспламенения топлива и температуру сжа-
того воздуха. Из графика ясно следует, что увеличение, сте-
пени сжатия должно привести к сокращению периода запазды-
вания воспламенения.
Уменьшение периода запаздывания воспламенения при возра-
стании степени сжатия увеличивает плавность хода мотора, но
максимальное давление вспышки все-таки становится больше,
12
ца фиг. 26, по испытаниям Ш1АХ1 на двигателе Модааг, показано,
,1К растет давление вспышки рг в зависимости от степени
р-^атпя г при постоянном числе оборотов (500 в минуту), постоян-
ной нагрузке (/»f=5 кг'с.«г) и постоянном угле впрыска топлита
Hoii нагрузке (pf = 5 кг 'см2) и
(10,5° до в. м. т.). Однако
Давление конца сжатия рс
растет быстрее, и, вслед-
ствие сокращения периода
запаздывания воспламене-
ния, степень повышения дав-
ления при сгорании X = -^5-
Рс
уменьшается.
Влияние конструкции ка-
меры сгорания. Конструкция
камеры сгорания может ока-
зать существенное влияние
на период запаздывания
воспламенения, скорость на-
растания давления и макси-
мальное давление вспышки,
" v - ;----. Подробно
изложено в специальной главе. Здесь
действующее на поршень.
период запаздывания воспламенения
мости от г на двигателе Модааг («^500 об/мин;
Р, =5 Kr/CM?=const; ?о=10,5° до в. м. T.=consO.
прочих равных условиях, меньше, если в камере сгорания пме-
топлива к воспламене-
нии». Другим примером Может .быть авиационный дизель Юнкере,
У которого поршни снабжены стальными накладками. Эти
накладки при работе имеют высокую температуру, что благо-
приятно отражается на периоде запаздывания воспламенения.
Влияние давления распиливания топлива. Как будет показано
в дальнейшем, повышение давления впрыскивания уменьшает
Фиг. 25. Температуры воздуха в в. м. т.
и самовоспламенения топлива в зависи-
мости от степени сжатия.
о типах камер сгорания
только мы укажем, что
в частности" будет, при
ются искусственно соз-
данные горячие точки(на-
пример, неохлаждаемые
пли плохо охлаждаемые
вставки). Примером ка-
меры сгорания, в которой
имеется плохо охлаждае-
мая вставка, может слу-
жить камера сгорания
автомобильного двигателя
Оберхенели (фиг. 27). Эта
аккумулирующая тепло
вставка (так называемый
тепловой аккумулятор),
вследствие высокой сво-
ей температуры, содей-
ствует ускорению физико-
химической подготовки
43
Фиг. 27. Схема камеры сгорания Оберхенсли.
размер камелек топлива в камере сгорания. Таким образом, вопрос
сводится к тому, способствует ли сокращению периода запазды-
вания воспламенения уменьшение размеров капелек топлива?
Вообще можно утверждать, что если диаметр капельки умень-
шается, то отношение ее поверхности к объему увеличивается,
так как поверхность капли пропорциональна квадрату, а объем
пропорционален кубу диаметра. Следовательно, в этом случае
физико-химическая подготовка топлива к воспламенению должна I
ускориться, так как улучшаются условия теплообмена всей капли
с воздухом и кроме того возрастает относительная концентрация
кислорода на поверхности и облегчаются процессы образования
пероксидов и разложения молекул топлива.
На этом основании мы были бы вправе утверждать, что уве-
личение давления распиливания^ приводит к уменьшению пс- I
риода запаздывания вос-
пламенения. Однако это
не всегда так. Дело в том,
что при впрыскивании ка-
пельки топлива получа-
ются различных разме-
ров— от малых до боль-
ших. Процентное содер-
жание капелек малого
диаметра возрастает с
увеличением давления
распиливания; тем не ме-
нее и при малых давле-
ниях распиливания ка-
пли малых размеров име-
ются в достаточном коли-
честве. Воспламенение нс
охватывает сразу весь на-
личный запас топлива в камере сгорания, а начинается в тех точ-
ках, где были наиболее благоприятные условия для иредпламсн-
ных процессов. А раз это так, то, следовательно, период запаздыва-
ния воспламенения практически не должен зависеть от давления
распиливания, если оно нс слишком мало. Это подтверждается
опытами Венцеля, который исследовал период запаздывания вос-
пламенения топлива в бомбах для различных давлений впры-
скивания (о г 145 до 500 ат и выше) при различной температуре
воздуха, но при постоянной его плотности.
Приведенные выше соображения относятся только к периоду
запаздывания воспламенения. Было бы, однако, ошибочно делать
вывод, что давление распиливания не оказывает влияния ня
процесс сгорания. Мелкость распиливания непосредственно влиш т
на улучшение перемешивания топлива с воздухом, так как
увеличивает общую поверхность заданной порции горючего.
Следовательно, скорость сгорания топлива может увеличиваться
при увеличении давления впрыскивания. Опыты того же Вс п-
целя показывают, что время полного сгорания топлива умень-
44
щается с увеличением давления впрыскивания до известного
предела (в условиях опытов до 280 ат), выше которого улучше-
ния практически уже не происходит.
Влияние завихрения воздуха. Двигатели могут быть сконстру-
ированы таким образом, что воздух в камере сгорания может
быть или в относительно спокойном состоянии, или в состоянии
более или менее интенсивного вихревого движения. Вихревое дви-
жение воздуха в камере сгорания во многих случаях может спо-
собствовать лучшему перемешиванию топлива и воздуха и более
полному использованию располагаемого кислорода для сгорания,
Нас пока завихрения воздуха будут интересовать в связи с пе-
риодом запаздывания воспламенения. Общие соображения в дан-
ном случае могут быть следующие. При равенстве всех прочих
движения воздуха в камере сго-
теплоотдачи в стенки и к ионп-
факторов увеличение скорости
рання приводит к увеличению
женшо температуры и дав-
ления к моменту впрыска
топлива. Это должно небла-
гоприятно отразиться на ве-
личине периода запаздыва-
ния воспламенения. С дру-
гой стороны, увеличение
скорости вихревого движе-
ния воздуха улучшает усло-
вия теплопередачи от воз-
духа к топливу, увеличи-
вает число молекул кисло-
рода, соприкасающихся с
частицей топлива, и, следо-
вательно, ускоряет процесс
физико-химической подго-
товки топлива. Какой из
этих факторов преобладает,
Фиг. 28. Характеристика подачи топлива,
наложенная на диаграмму давления распы-
ли вания
зависит от ряда, причин и прежде всего от степени сжатия
двигателя. В дизелях, где степень сжатия высокая, преобладает
второй фактор. Поэтому в дизелях завихрения воздуха полезны
и с точки зрения запаздывания воспламенения и для улучшения
перемешивания топлива и воздуха.
Влияние закона подачи топлива. Под законом подачи или впры-
ска топлива понимается зависимость количества топлива, подавае-
мого насосом, от угла поворота коленчатого вала. Эта зависимость
главным образом определяется профилем топливного кулачка,
действующего на плунжер насоса. Кривая закона подачи топлива
но времени или по углу поворота коленчатого вала может быть
построена различным образом. Например, на фиг. 28 приводится,
по опытам ЦИАМ, кривая подачи, построенная так, что ординаты
ее показывают количество топлива, впрыснутого через форсунку
за угол поворота вала насоса в 1,06°.
Для целей наших исследований удобнее этот закон строить
иначе, а именно так, чтобы ординаты кривой показывали общее
45
в прысну тоги в цилиндр от начала ййрнскд
времени. Таким именно образом
построен график фиг..-20, полу-
йоличсство топлива,
до рассматриваемого момента
Фиг. 29. Закон подачи топлива
в цилиндр.
ценный на основании предыду-
щего графика. Следовательно,
для некоторого значения угла
поворота коленчатого вала ал ко-
личество всего впрыснутого топ-
лива составляет Ьдх, выраженное
ординатой кривой для момента а/,
полное же количество впрысну-
того топлива выражается конеч-
ной ординатой
Выше указывалось, что в ди*
золях обычно воспламенение на-
чинается еще до окончания про-
цесса впрыскивания. Следова-
тельно, к началу воспламенения в камере сжатия имеется очень
большой избыток воздуха, поэтому изменение закона подачи топ-
лива не может оказать практического влияния на период запаз-
дывания воспламенения. Но при определенной величине периода
запаздывания воспламенения закон подачи топлива может оказать
существенное влияние на рабочий процесс двигателя.
Фиг. 30. Влияние закона подачи топлива
на рабочий процесс.
Пусть кривая 1 на фиг. 30
представляет закон подачи
топлива, кривая 2—диа-
грамму рабочего процесса;
период запаздывания выра-
жается отрезком 8; количе-
ство топлива, впрыснутого
в цилиндр к началу воспла-
менения, выражается орди-
натой Дд^_ Ничего не меняя
в двигателе и во внешних
условиях его работы, изме-
ним профиль кулачка на
более крутой. В этом случае
то же количество топлива
&дт поступит в цилиндр в
более короткий промежуток
времени. Пусть кривая 3 представляет закон подачи топлива
для нового кулачка. Условия подготовки топлива к воспла-
менению не изменились, и, следовательно, период запазды-
вания 8 остался тот же. Но количество топлива Дд" в цилиндре
к моменту воспламенения теперь будет больше, поэтому после
начала воспламенения больше топлива сразу включится в процесс
сгорания, выделится больше тепла и скорость нарастания давления
и сама величина максимального давления вспышки будут выше,
чем в предыдущем случае. Рабочий процесс двигателя для
более крутого кулачка представится кривой 4,
/6
3. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИИ НА ВСАСЫВАНИИ
К этой группе факторов, которые могут оказать влияние на
рабочий процесс, следует отнести: температуру и давление окру-
жающего воздуха, наддув и дросселирование на всасывании,
концентрацию кислорода в воздухе. Рассмотрим их последова-
тельно.
Влияние температуры наружного воздуха. Изменение темпера-
туры наружного воздуха должно привести к изменению темпе-
ратуры также и в конце сжатия и к изменению периода запаз-
дывания воспламенения. Это ясно на основании изложенного
о влиянии степени сжатия и подтверждается испытаниями в бомбе
и на двигателе. Для примера на фиг. 31 приводятся кривые
зависимости периода запаздывания воспламенения от темпера-
туры всасываемого воздуха для трех значений давления внутри
цилиндра в момент начала впрыска. Кривая а относится к давле-
Нривая а для давления внутри цилиндра в момент впрыскивания 25кг',см?
------ 0 ---------------------------------- --------- „-----
-—.— g------ - — ------- « -----„ —_— .. ------------------35—--
Фнг. 31. Влияние температуры всасывания на период запаздывания
воспламенения.
нию в начальный момент впрыска—25 kiIcaP, кривая б—зо-кг/ем*
и кривая в — 35 «г/елА
Хотя увеличение температуры воздуха уменьшает плотность
в конце сжатия и несколько повышает температуру самовоспла-
менения топлива, разность температур конца сжатия п само-
воспламенения увеличивается, и это оказывает наибольшее
влияние.
Влияние давления на всасывании. Давление и температуру на
всасывании следует рассматривать отдельно, как непосредственно
измеряемые величины, влияющие самостоятельно на рабочий
процесс.
Опыты Таусса и Шульте, уже упоминавшиеся нами, показы-
вают уменьшение температуры самовоспламенения топлива при
увеличении давления среды, в которую происходит впрыск.
Следовательно, с увеличенном давления на всасывании и соот-
ветственно в конце сжатия, период запаздывания воспламенения
47
юлжсн уменьшаться. Это отчетливо видно из кривых фиг. 31 и
фиг. 32. Кривые на фиг. 32 получены в бомбе1.
Весьма важно проследить совместное влияние и давления и
температуры воздуха в наиболее интересной для авпадизеля
обстановке —в условиях работы на разных высотах. Уменьшение
с высотой давления и температуры наружного воздуха влечет
за собой увеличение периода воспламенения и должно привести
в более жесткой работе мотора.
Правда, следует заметить, что при высотном полете авпадизеля
Бристоль „Феникс*- на высоту 8 370 м летчик на слух не заметил
увеличения жесткости в работе двигателя, что, невидимому,
"объясняется малой литровой мощностью на высоте.
Фиг. 32. Запаздывание воспламенения
Рабочий процесс при над-
дуве и дросселировании.Над-
дув двигателя связан с по-
вышением давления п тем-
пературы воздуха. Вслед-
ствие этого, на основании
изложенного выше, должен
сократиться период запаз-
дывания воспламенения и
должна возрасти плавность
хода мотора из-за уменьше-
ния скорости нарастания
давлений при сгорании. Од-
нако в данном случае макси-
мальное давление вспышки
не уменьшается. Это объяс-
няется сильным увели че-
нием давления конца сжа-
в зависимости от начального давления тия при наддуве.
воздуха. У вел ичение’давления над-
дува на 25и/0 против атмо-
сферного давления приводит к увеличению давления конца сжатия
примерно на столько аге, про центов2 *. Так как давление конца сжатия
для дизеля без наддува составляет 35—40 ат, то это давление
возрастает при указанных условиях на 8,5 —10 ат. Рост давле-
ния в конце сжатия и является причиной увеличения макси-
мального давления вспышки в двигателе с наддувом сравни-
тельно с тем же двигателем, но не имеющим наддува. Однако,
как показывают испытания, отношение максимального давления
вспышки к давлению в конце сжатия в двигателе с- наддувом
меньше, чем в двигателе без наддува, что связано с сокраще-
нием периода запаздывания воспламенения.
Если поставить во всасывающей трубе заслонку, то при'дрос-
селировании меняются давление и незначительно температура
1 См. журнал „Дизелестроение4- № 10. 1938 г., работа Г. Морозова и А Смирнова.
2 Это следует из формулы ре = jt>usni, где рс — давление в конце сжатия, ри —
давление в начале сжатия, s — степень сжатая и — показатель политропы сжатия.
48
„сздуха, период запаздывания п скорость нарастания Давления
увеличиваются, растет также отношение максимального давле-
ния вспышки к давлению в конце
сжатия, хотя сама величина мак-
симального давления и умень-
шается сравнительно с двигате-
лем незадросселпрованным. На
фиг. 33, по данным Боерледжа
п Брезе, показано увеличение
периода запаздывания воспламе-
нения с уменьшением давления
всасывания воздуха.
Если заснять серию индикатор-
ных диаграмм с двигателя при
работе его с наддувом и дрос-
селированием на всасывании, то
указанные выше закономерности
в отношении периода запазды-
вания воспламенения, скорости
Фиг. 33. Запаздывание воспламене-
ния в зависимости от дросселиро-
вания всасываемого воздуха.
нарастания давления и макси-
мального давления вспышки легко могут быть проверены. По-
добные исследования проводили Боерледж и Брезе, и резуль-
таты, полученные ими, показаны на фиг. 34. Эти диаграммы от-
носятся к одному и тому же значение оборотов, к одинаковому
моменту начала впрыскивания и к одному количеству топлива,
поданного в цилиндр. Наклонная линия, пересекающая диаграммы,
проведена через точки начала воспламенения и показывает уве-
личение периода запаздывания при дросселировании п, наоборот,
сокращение при наддуве.
Влияние концентрации кислорода в воздухе. Прибавление оста-
точных газов к свежему заряду равносильно разбавлению кон-
центрации кислорода в воздухе. Это особенно сильно должно
сказаться при дросселировании воздуха на всасывании. Измене-
ние концентрации кислорода должно отразиться на скорости
окислительных химических реакций до воспламенения. Можно
ожидать, что искусственное увеличение концентрации кислорода
в камере сжатия должно привести к сокращению периода запаз-
дывания; наоборот, уменьшение концентрации кислорода должно
увеличить период запаздывания. Это подтверждается опытами
Боерледжа и Брезе при испытании двигателя на двух степенях
4 Авиационные дизели
49
вжатия; этр подтверждается и испытаниями в бомбе1. Таким обра-
зен, увеличение периода запаздывания воспламенения при дрос-
селировании на Всасывании следует объяснить нс только умень-
шением Давления и отчасти температуры в конце сжатия, но и
уменьшением концентрации кислорода, вследствие относитель-
ного увеличения доли остаточных газов.
4. ВЛИЯНИЕ ЭНСПЛОА РАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ
К числу эксплоатационных факторов следует отнести: нагрузку
и тепловое состояние двигателя, установку опережения впрыска,
т. е, такие факторы, которые полностью или в известной степени
зависят от воли персонала, обслуживающего мотор, или от по-
требителя энергии.
Влияние нагрузки и оборотов. При увеличении нагрузки дви-
гателя возрастает общее тепловыделение в цилиндре; температура
Фиг. 35. Кривая изменения 5 в зависимости от ре при n = 1 600.
Фиг. 36. Кривая изменения 6 по внешней характеристике
двигателя ЦИАМ.
деталей повышается. Если мощность, отдаваемая мотором, растет
вместе с числом его оборотов, то, кроме указанных выше обстоя-
тельств, имеет еще место увеличение вихревых движений воз-
духа в камере сжатия и увеличение фактического давления
распиливания топлива. Все эти явления благоприятно отражаются
на ходе подготовки топлива к воспламенению и должны сокра-
тить период запаздывания воспламенения, если его измерять
в единицах времени (секундах). На фиг. 35, 36 в 37 приведены,
1 См. Труды ЦИАМ, вып. 25, 1938 г., а также журнал гДизелестроение“, № 10,
1938 г., работу Морозова и Смирнова.
50
по опытам ЦИАМ, графики зависимости периода запаздываний
воспламенения от нагрузки двигателя. Первый график относится
к случаю работы ири постоянных оборотах, но при меняющейся
мощности мотора; второй график относится ко внешней характери-
стике; третий — к винтовой характеристике. Разница в характере
изменения периода запаздывания воспламенения для трех ука-
занных случаев объясняется различным для них изменением
Фиг 37. Кривые изменения В° и В сек. по винтовой характе-
ристике двигателя ЦИАМ.
теплового режима мотора, завихрений воздуха п давления рас-
пиливания.
Ускорение физико-химических реакций подготовки топлива к
воспламенению и уменьшение периода запаздывания (по времени)
с увеличением числа оборотов объясняются указанными выше
обстоятельствами и подтверждаются экспериментально. Этот факт
уменьшения периода запаздывания воспламенения с увеличе-
нием оборотов обусловливает возможность создания многооборот-
ных бескомпрессорных дизелей. Иначе, если бы период запазды-
вания воспламенения ио времени оставался постоянным, то
е увеличением оборотов пропорционально возрастал бы угол
запаздывания, и это поставило бы предел развитию оборотов,
чего в действительности нет. Фиг. 38 показывает результат ис-
следования Дэвиса и Джиффена о зависимости между числом
4*
51
оборотов п периодом запаздывания воспламенения, измеренным
в секундах и градусах угла поворота коленчатого вала. Так,
в области 750—2 000 об!мин период запаздывания в углах пово-
рота коленчатого вала практически остается постоянным.
Влияние опережения впрыска. Момент впрыска топлива, при
всех прочих равных условиях, оказывает существенное влияние
на развитие рабочего процесса, на период запаздывания воспла-
менения, скорость нарастания давления, максимальное давление
вспышки, полное и своевременное сгорание топлива и, следова-
тельно, на коэфициент полезного действия.
Необходимо иметь в виду, что
в двигателе приходится считаться
с направлением п скоростью дви-
жения поршня в начальный момент
впрыска и после этого. Слишком
рачниг впрыск в период сжатия
имеет следствием малое давление
и температуру в цилиндре в мо-
мент впрыска, поэтому период за-
паздывания воспламенения может
возрасти сравнительно с несколько
более поздним впрыском. Одновре-
менно, при продолжающемся дви-
жении поршня к верхней мертвой
точке и воспламенении большой
порции горючего, чрезмерно резко
нарастают давления, максимальное
давление вспышки достигает боль-
ших величин и может иметь место
даже полное сгорание топлива до
в. м. т., с последующим сжатием
и расширением продуктов сгорания
диаграмме). При слишком позднем
Фиг. 39. Индикаторные диа-
граммы для трех опережений
нпрыска.
(так называемая петля на
впрыске, например в верхней мертвой точке, хотя начальные усло-
вия в цилиндре — давление и температура — п благоприятны для
воспламенения, но обратное движение поршня и связанное с этим
быстрое падение давления и температуры воздуха в цилиндре
замедляют течение иредпламенных процессов и приводят к уве-
личению периода запаздывания воспламенения. При этом ско-
рость нарастания давленья и максимальное давление вспышки
оказываются очень малыми, вследствие возрастающей скорости
обратного движения поршня на ходе расширения. Процесс раз-
вивается очень плавно, но слишком поздно, поэтому сгорание
протекает с меньшими скоростями и с меньшей эффективностью;
к. п. д. сильно падает. На фиг. 39 показаны наложенные друг,
на друга три индикаторные диаграммы, соответствующие: 1 —
нормальному, 2— слишком раннему и 3 — слишком позднему
моменту впрыска топлива в цилиндр.
Более отчетливо видно влияние опережения впрыска на про-
цесс сгорания в двигателе, если индикаторные диаграммы пред-
52
ставить в координатах: давление — угол поворота коленчатого
вала.
Автор провел на ряде двигателей исследование о влиянии
опережения впрыска на вид индикаторной диаграммы и на
------Диаграммы акро- камеры
------Диаграммы ггоенао камеры
Фиг. 40. График зависимости удельного расхода топлива и вида диаграммы
рабочего процесса от угла опережения впрыска.
удельный расход топлива. Для иллюстрации изложенного выше
на фиг. до приводятся полученные автором на двигателе Зау-
рера диаграммы зависимости рабочего процесса и удельного
расхода топлива от опережения впрыска. Это исследование по-
Фиг. 4ь Влияние опережения впрыска на
период запаздывания воспламенения 8. Дви
гатель Заурер; п = 1 600 об/мпн.
называет, что напвыгоднейший расход получается, когда вос-
пламенение имеет место вблизи в. м. т.; более ранний впрыск
связан с увеличением давления вспышки. Па фиг. 41 дана кри-
вая зависимости периода запаздывания воспламенения от угла
опережения впрыска, полученная автором на двигателе Заурер
5?
при 1 600 об мин и при постоянной температуре охлаждающей
воды на входе и на выходе.
Ротрок исследовал влияние опережения впрыска на момент
начала воспламенения при различных температурах воды в ру-
Фиг. 42. Влияние температуры охлаждающей двигатель воды
на момент начала воспламенения топлива по Ротроку.
башке, двигателя или, иначе, при различном тепловом состоянии
двигателя (фиг. 42). Исследования эти также показали, что
период запаздывания воспламенения зависит от опережения
впрыска. Кроме того эти исследования установили, что период
запаздывания воспламенения сокращается при повышении тем-
пературы воды в рубашке.
Глава /К
ТОПЛИВО ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ
Тихоходные стационарные и судовые дизели проявили себя
в эксплоатации достаточно нетребовательными к качеству то-
плива. Они надежно работают на жидких топливах нефтяного,
каменноугольного, сланцевого, растительного и животного про-
исхождения.
Быстроходные дизели, наоборот, могут удовлетворительно
работать только на жидком топливе, полученном из нефти, и
притом вполне определенного качества. Это объясняется глав-
ным образом тем, что, благодаря большому числу оборотов,
время на сгорание топлива в быстроходном дизеле уменьшилось
в 10 — 20 раз сравнительно с тихоходным дизелем; кроме того
и размеры топливной аппаратуры (насоса, форсунки, трубопро-
водов) значительно уменьшились, и аппаратура также стала
требовательной к топливу.
Нефть широко распространена на земном шаре. Из разведан-
ных месторождений богатейшими являются нефтеносные площади
СССР, США, Мексики, Румынии, Ирана. В Советском Союзе
нефть добывается на Лшиеронском полуострове (Баку), в районе
Грозного, Майкопа, Эмбы, в Фергане (Узбекская ССР), в Турк-
менской ССР, па острове Сахалине, в районе Башкирской АССР
и Куйбышевской области, в Грузинской ССР и др. Основными
источниками добычи нефти до последнего времени были Апше-
ронские, Грозненские и Эмбенские месторождения. Согласно
решению XVIII съезда ВКП(б), Уральские месторождения должны
в ближайшие годы резко увеличить добычу нефти и превра-
титься во „второе Баку“. По разведанным запасам нефти СССР
занимает первое место в мире, по добыче нефти — второе, уступая
первое, место США.
Удельный вес сырой нефти составляет в среднем от 0,80
до 0,90, хотя имеются и более легкие нефти (уд. вес до 0,73)
и более тяжелые (уд. вес до 0,97).
Нефть представляет собой жидкость со специфическим запахом:
цвет нефти различен: от светлокоричневого до черного; встре-
чается и более светлый тип нефти.
Нефть содержит в себе различные углеводороды, начиная
с простейших, легких (малоатомных) и кончая сложными,
55
тяжелыми (многоатомными). Легкие углеводороды имеют низкую
температуру кипения, тяжелые* углеводороды, наоборот,—высо-
кую.
Если постепенно нагревать нефть (например, в котле), то
вначале будут испаряться легкие углеводороды или, как говорят,
легкие фракции нефти, затем более тяжелые и т. д. Ограничив
нагревание нефти, например, до 150сЦ, можно испарить только
такие легкие фракции, температура кипения которых не пре-
вышает 150° Ц. Эти образовавшиеся пары можно собрать, охла-
дить и превратить в жидкость, которая, очевидно, будет иметь
меньший удельный вес, чем исходное сырье. Такой процесс
называется перегонкой, а полученный продукт перегонки в об-
щем виде называется дестиллатом. Остаток после этой пере-
гонки имеет начальную температуру кишния пли просто начало
кипения 150° Ц. Если его подвергнуть вновь нагреванию, но
уже до 300°Ц, то испарятся углеводороды, температура кипения
которых лежит между 150 и 300° Ц. Образовавшиеся пары можно
собрать, охладить и превратить в жидкость.
Продукты перегонки нефти различаются между собой по
своим удельным весам, структуре и другим физико-химическим
характеристикам.
Продолжая нагревание, можно, наконец, добиться такого по-
ложения, когда процесс испарения явно прекращается: основная
часть топлива испаряется, и в котле остается небольшая часть
так называемых остатков перегонки. Принято легкие фракции
нефти, выкипающие до 175—200° Ц, называть бензинами; фракции
нефти после отгона бензина, выкипающие дозОО'Ц. называются
керосинами; фракции нефти с началом кипения 180 — 220°Ц и
концом кипения 350 — 360° Ц называются газойлем *. Остаток
после перегонки бензина, керосина и газойля называется мазу-
том, или нефтяными остатками. Промежуточное положение между
бензином п керосином занимает лигроин (начало кипения около
100 —130° Ц и конец кипения не выше 230° Ц); таким образом,
лигроин представляет смесь тяжелых фракций бензина и легких
фракций керосина. Газойль содержит в себе главную массу
керосиновых фракций нефти и кроме того более тяжелые масля-
ные фракции.
Мазут, или нефтяные остатки, в дальнейшем поступает как
топливо для стационарных и судовых дизелей, для паровых
котлов стационарных установок, морских и речных пароходов
и паровозов. Однако многие сорта нефтей способны дать раз-
личные смазочные масла, получаемые путем перегонки мазута.
Прежде всего при перегонке мазута получается соляровое масло,
затем различные смазки (вазелиновое, веретенное, машинное,
цилиндровое и другие масла). Остаток после перегонки соляро-
вого и смазочных масел называется гудроном. Оппсанный нами
ироцесс относится к случаю так называемой прямой перегонки
1 Эта фракция называется газойлем или газовым маслом потому, что она раньше
всего употреблялась на тазовых заводах при процессе получения газа.
об
нефти, когда путем постепенного нагревания получаются по-
следовательно указанные выше продукты.
Ниже дастся графическая схема основных продуктов, полу-
чаемых из нефти. В таблице 2 даны главнейшие характеристики
различных фракций нефтей согласно ОСТ.
Авиадизель должен надежно эксплоатироваться в различ-
ных климатических зонах. Для удобства эксплоатации топливо
должно обладать достаточной текучестью, подвижностью при
низких температурах. Следовательно, температура застывания
авпадпзельного топлива должна быть ниже тех температур воз-
духа, которые могут встретиться в эксплоатации зимой или
в северных широтах. Кроме того топливо должно допускать
легкую фильтрацию, чтобы не засорять отверстий форсунок и
нс изнашивать быстро насос и форсунку; для этого топливо
должно иметь малую вязкость. По этим причинам в авиадизелях
применяют газойль или смеси газойля и керосина.
Газойли и керосины, полученные из разных нефтей, имеют
различную химическую структуру. Между тем в предыдущей
главе мы установили, что от химической структуры топлива
сильно зависит характер работы двигателя. Поэтому для авиа-
дизелей употребляют газойли, полученные из определенных
нефтей и отличающиеся высокими воспламенительными каче-
ствами. Как проверить эти качества, будет изложено немного
ниже.
Каждое топливо, поступающее на снабжение, должно под-
вергаться лабораторному исследованию для определения ряда
физико-химических величин, характеризующих в сумме топливо.
При детальном лабораторном последовании определяются: удель-
ный вес, теплотворная способность, элементарный состав, вяз-
кость, фракционный состав, температуры вспышки, воспламене-
ния и самовоспламенения, содержание воды, механических при-
месей, серы и золы, коксуемость, нейтральность, температура
застывания. Независимо от этого специальным испытанием опре-
делаются воспламенительные качества топлива. Наконец, обяза-
тельно нужно знать месторождение нефти, из которой получено
данное топливо. Рассмотрим все эти величины последовательно.
Удельный вес. Удельный вес является важной характеристи-
кой, доступной легкому определению. Зная месторождение нефти,
можно по удельному весу быстро убедиться в том, что получено
именно то томливо, которое нужно. Поэтому удельный вес опре-
деляется прежде всего. Для авиационных газойлей удельный
вес колеблется в пределах от 0,85 до 0,88. Газойли отдельных
нефтей имеют более узкие пределы значений удельного веса.
Керосины, употребляемые в дизелях в смеси с газойлем, имеют
удельный вес 0,820 — 0,835. Удельные веса определяются и
в нормах указываются при температуре 4-20° Ц. Если при кон-
троле температура топлива не равна 4-20° Ц, а равна, напри-
мер, <°Ц, то необходимо замеренную при температуре t величину
удельного веса %, привести к температуре 4-20° Ц, пользуясь
формулой:
Т2о = 7». + 0,00068 [t — 20).
Только после этого следует сравнивать полученное значение
удельного веса с техническими условиями на топливо.
Таб.шца ?
Основные физичесние данные нефтепродуктов 1
Наименование Удельный вес ирн 15е Начато ки- пения СИ Фракциоииый состав Конец кн- цения °Ц
jo 100° 100° 2Оо° 270° 8000 360-
Бензин Грозненский авиаци- онный 0,700 -0,720 40—60 65% • 1Ю
Бакинский 0,748—0,754 75 30° 95% — — 175
Краснодарский . . . 0,710-0,715 45 — — — — — 110
Грозненский автомо- бильный 0,730 50 90% — — 175
Бакинский автомо- бильный 0,760 80 20% 80% — 190
Лигроин из бакинских нефтей О,78С—9,795 ДО 90% ___ 230
Керосин тракторный I сорта 0,830 150° 12% 10°'о Sb% 98"/n 300
Газойль 0,85—0,89 180-230 — — 60% 23%| 95% 360
Соляровое масло .... 0,88—0,89 250-260 — — 8О^/о 490
Теплотворная способность. Теплотворная способность опреде-
ляется количеством калорий тепла, которое выделяет 1 к» то-
плива при полном сгорании. Если продукты сгорания охладп-
1 Взято ио „Техническим нормам нефтепродуктов®, ивданным Оргапсфтыо в 1935 г.,
кроме данных по соляровому маслу,
58
ЛИСЬ ДО начальной температуры (до температуры окружающего
воздуха), то водяные нары, содержащиеся в продуктах сгора-
ния,конденсируются и дадут в прибор (калориметр) добавочное
количество скрытого тепла парообразования. В этом случае
будет измерена полная теплоироизво штельность, или, как при-
нято говорить, высшая теплотворная способность топлива. Если
продукты сгорания уходят из прибора пли машины при высокой
температуре (например, в двигателях внутреннего сгорания), то
скрытое тепло образования водяных паров не выделяется, и
фактически замеренное количество тепла при сгорании будет
меньше, чем в первом случае. Теплопроизводительность 1 кг
топлива, определенная в условиях, когда скрытая теплота об-
разования водяных паров не учитывается, называется низшей
теплотворной способностью. Теплотворная способность топлива
нужна ври испытаниях для определения коэфициента полезного
действия мотора и баланса тепла. Кроме того теплотворная спо-
собность также является средством контроля топлива. Низшая
теплотворная способность 1 кг газойля п керосина равна 10 200--
10 500 Нал.
Элементарный состав. Пренебрегая содержанием золы, воды и
механических примесей, количество которых в топливе, как
будет видно пз дальнейшего, невелико, можно считать, что то-
пливо состоит из различных углеводородов; кроме того в топливе
содержится небольшое количество кислорода, азота, серы. Целью
определения элементарного состава топлива является установле-
ние весового процентного содержания углерода С, водорода П,
как главных составляющих элементов топлива, серы S и про-
чих элементов, обычно принимаемых в расчетах за кислород О.
В газойле и керосине содержится в среднем углерода 85,5 —
86,5% по весу, водорода 13,0 —13,5% и прочих элементов не
более 1%.
Знание элементарного состава топлива необходимо при испыта-
ниях двигателя, если нужно определить состав продуктов сгора-
ния, количество теоретически необходимого воздуха, коэфпцпент
избытка воздуха, баланс тепла в двигателе.
Вязкость. Под вязкостью понимают внутреннее трение частиц
жидкости при их движении друг относительно друга. Вязкость
зависит от сил сцепления между молекулами; чем больше эти
силы сцепления, тем больше вязкость жидкости. О вязкости
жидкости судят по времени, необходимом для вытекания (исте-
чения) определенного количества жидкости, взятой прп опреде-
ленной температуре, пз стандартного сосуда с отверстием. Одна
жидкость будет более вязкой сравнительно с другой жидкостью,
если для ее истечения пз сосуда потребуется больше времени.
За техническую единицу вязкости принимают вязкость дестил-
лпрованной воды прп 20 Ц в аппарате (вискозиметре) Энглера
и обозначают эту вязкость в градусах Энглера. Таким образом,
вязкость дестиллированной воды в аппарате Энглера соответ-
ствует 1е Э и представляет то время в секундах, которое необ-
ходимо для истечения из аппарата 200 с№ воды при 20°Ц.
59
В этом случае отношение времени истечения другой жидкости
ко времени истечения дистиллированной воды условно предста-
вляет вязкость данной жидкости в градусах Энглера.
Вязкость жидкости сильно зависит от ее температуры; поэтому
необходимо знать, к какой температуре относится определенная
величина вязкости. Знать вязкость топлива необходимо, так как
качество распиливания, как это будет показано в дальнейшем,
зависит от вязкости. Кроме того вязкость может иметь значение
для движения топлива в трубопроводах при низких темпера-
турах. Вязкость авиадизельных топлив должна быть в пределах
1,2 — 2,0° Э при температуре в 20° Ц и 2,0 — 4,0° Э при темпера-
туре о°Ц.
Вязкость в комбинации с удельным весом может косвенно
характеризовать содержание парафиновых углеводородов в то-
пливе. Поскольку содержание парафиновых углеводородов опре-
деляет способность топлива к воспламенению, постольку знание
вязкости и удельного веса может служить средством косвенной
оценки качества топлива. Такой метод принят в США, и на-
зывается он методом вязкостно-весовой постоянной; он дает удо-
влетворительные результаты.
Фракционный состав. Исследование фракционного состава топ-
лива позволяет установить объемное процентное содержание
углеводородов, выкипающих в определенном интервале темпе-
ратур. Знание фракционного состава также является средством
контроля соответствия топлива, поступившего для эксплоатации,
тому образцу, который признан наиболее подходящим для мото-
ра. В результате испытаний можно построить кривую зависи-
мости объема испарившегося топлива от температуры. Такая
кривая называется кривой разгонки.
В бензиновых карбюраторных моторах фракционный состав
топлива имеет особое значение, так как именно этой характе-
ристикой определяются пусковые способности томлива, приеми-
стость мотора, испарение топлива во всасывающей системе.
В быстроходных дизелях до последних лет фракционному соста-
ву не придавали большого значения, так как предполагалось,
что топливо в двигателе не успевает испариться и сгорает
главным образом в жидком виде. Кроме того было установлено,
что различные топлива с одинаковыми кривыми разгонки по-
разному ведут себя в двигателе и, наоборот, при различных
фракционных составах одинаково проявляют себя в двигателе.
Однако за последние годы взгляд на процесс воспламенения
топлива в двигателе изменился; есть много оснований предпо-
лагать испарение значительного количества топлива до воспла-
менения. Затем экспериментальным путем было установлено,
что топлива с одинаковым удельным весом, но с различным
фракционным составом, по-разному сгорают в двигателе. Поэто-
му в настоящее время технические нормы на авиадпзельное
топливо должны содержать в себе указания ио фракционному
составу. Для авиадизельного топлива можно установить следую-
щие нормы фракционного состава;
60
начало кипения
10% выкипав! при температуре
600,о » » »
в я »
180—220° Ц п
не выше 23о-'
не выше 240°
» » 300°
„ „ 360°
Па фиг. 43 приведены кривые фракционной разгонки газойля,
солярового масла, керосина и для сравнения бензина.
Фиг. 43. Крмпые фракционной разгонки толлив.
Температура вспышки. Под температурой вспышки понимается
та наименьшая температура топлива, при которой количество
испарившихся наиболее легких фракций может образовать горю-
чую смесь с воздухом, способную воспламеняться в присутствии
постороннего пламени. Однако, так как скорость испарения при
этой температуре недостаточна для поддержания горения, горю-
чая смесь вспыхивает и гаснет.
Температура воспламенения. Температура воспламенения —
наинизшая температура топлива, при которой горючая смесь
паров топлива и воздуха над топливом при поднесении пламе-
ни вспыхивает, но, в отличпе от температуры вспышки, горение
не прекращается, а поддерживается, благодаря испарению до-
статочных количеств топлива.
И температура вспышки и температура воспламенения не
характеризуют топливо в отношении его поведения в моторе.
Эти величины связаны только с пожарной опасностью горючего.
Чем выше температура вспышки и воспламенения, тем менее
опасно топливо в пожарном отношении. Температура вспышки
бензина равна — 25° Ц и ниже; температура вспышки газойля
+ 65° Ц и выше. Понятно поэтому, что авиадизель, работающий
на газойле, в пожарном отношении менее опасен, чем карбю-
раторный мотор, работающий на бензине.
Температура самовоспламенения. Под температурой самовоспла-
менения понимается та наименьшая температура нагрева топлива,
61
при котором оно воспламеняется и горит без поднесения по< го-
роннсго пламени. Как уже указывалось, для одного и того же
топлива можно получить различные значения температуры само-
воспламенения, в зависимости от того, при каких условиях опре-
делялась эта величина: в среде воздуха или чистого кислорода,
при атмосферном или большем давлении, наконец, в каком при-
боре. Дизельное топливо должно обладать возможно меньше)!
температурой самовоспламенения. В этом случае период запа-
здывания воспламенения будет короче, и сгорание в двигателе
будет протекать более плавно. Температура самовоспламенения
газойля и других топлив нами уже приводилась в главе III.
Содержание воды. Присутствие воды в топливе нежелательно,
во-первых, потому, что это понижает теплотворную способность
единицы веса горючего, залитого в баки, и, во-вторых, на испа-
рение воды будет затрачено тепло топлива. Значительная часть
затраченного на испарение тепла, соответствующая скрытому
теплу парообразования, отнимается от топлива бесполезно, по-
скольку продукты сгорания удаляются из цилиндра при высо-
кой температуре и водяные пары не конденсируются. По этим
причинам воды в авиадизельном топливе не должно быть. Нуж-
но иметь в виду, что небольшое количество воды в топливе не
мешает процессу сгорания. В так называемых нефтянках — дви-
гателях с небольшой степенью сжатия (3,5—4,5), с калильной
головкой, служащей для целей воспламенения, — в цилиндр
впрыскивалась вода для поддержания температуры накаленной
головки в определенных наивыгоднейшпх пределах, и это ни
в какой степени не мешало сгоранию топлива.
Содержание механических примесей. Механические примеси
в дизельном топливе нс допустимы, так как наличие их влечет
за собой износ топливного насоса и форсунки, засорение отвер-
стий форсунки; возможно даже заедание плунжера во втулке
насоса илп иглы форсунки в корпусе сопла.
Содержание серы. В топливах нефтяного происхождения могут
быть сера и сернистые соединения. Заметное количество серы
(в среднем о,5%) содержится в нефтяных остатках. В бензине,
керосине и газойле серы обычно содержится не более о,05—0,15° 0.
В отдельных нефтях и их продуктах серы может быть и больше.
Присутствие серы в топливе не вызывает опасений; омыты по
сжиганию в быстроходных дизелях топлив е содержанием серы
до 2°/о но весу’ показали, что сера не влияет на работу двига-
теля. При наличии серы выхлопные газы имеют неприятный
запах. Опасения, что наличие серы в топливе и вследствие это-
го сернокислого газа в продуктах сгорания может в соединении
с водой дать серную кпслотуг и вызвать разъедание деталей
камеры сгорания и поверхности цилиндра, невидимому’, носят
больше теоретический характер. Гарантируемое нефтяной про-
мышленностью содержание серы в газойле не более 0,15° „
вполне удовлетворяет условиям работы мотора.
Содержание золы. Зола представляет собой твердые минераль-
ные негорючие примеси в топливе. Большое их количество
62
уижет вызвать пзйосЫ Топливной аппаратуры и зеркала ци-
линдра; в авиадпзельном топливе содержание золы не должно
быть более 0,01% но весу.
Коксообразование. Дизельное топливо, подобно смазочному
маслу, может содержать смолы и асфальты, которые образуют
кокс. О склонности топлива к нагарообразованию и отложению
кокса судят косвенно по коксовому числу путем испытания
топлива в аппарате Конрадсона. Этот метод позволяет составить
представление об относительной склонности топлив к нагаро-
образованию. По американской спецификации содержание кокса,
по Конрадсону, не должно превышать 0,2" и.
Нейтральность. Топливо должно быть нейтрально, т. е. не
должно содержать кислот и щелочей, во избежание коррозии
деталей.
Температура застывания. Под температурой застывания пони-
мают ту температуру, при которой топливо теряет текучесть.
Знание этой температуры важно для обеспечения надежного дви-
жения топлива по трубам при всех условиях эксплоатации
мотора. В случае авиационного двигателя нецелесообразно, по
условиям веса и оперативности, применение искусственного по-
догрева баков и топливопроводов. Поэтому авиадизельное топ-
ливо должно иметь низкую температуру застывания. Для обес-
печения надежной эксплоатации в зимних условиях и в север-
ных районах Советского Союза необходимо, чтобы авиадизельное
топливо имело температуру застывания —40 — 50° Ц, а в отдель-
ных случаях и — 50— 55° Ц.
Перечисленные выше физико-химические величины характе-
ризуют топливо и детально определяются всегда для каждой
партии топлива, поступившего на снабжение. Помимо этого бо-
лее короткая проверка должна быть сделана для каждой бочки.
Эта проверка заключается в определении удельного веса, со-
держания воды и механических примесей и нейтральности.
Воспламенительные качествгт топлива в дизель-моторе подле-
жат особому исследованию. Достаточно удовлетворительный
ответ может дать знание температуры самовоспламенения. Однако
более распространены лабораторный метод оценки качества
топлива по так называемому дизельному индексу и моторный
метод по цетеновому или цетановому числу.
Дизельный индекс. Известно, что при нагревании смеси топ-
лива и анилина, взятых в равных объемах, смесь при после-
дующем ее охлаждении мутнеет при определенной температуре.
Эта температура помутнения раствора называется анилиновой
точкой. Опытным путем- было установлено, что чем больше в
топливе ароматических углеводородов, тем ниже температура
помутнения раствора или тем ниже анилиновая точка. Так как
в дизельном топливе нежелательно большое содержание арома-
тиков, то от дизельного топлива требуется, чтобы анилиновая
точка не была бы меньше определенной величины. По англий-
ским стандартам, анилиновая точка топлива, предназначенного
для быстроходного дизеля, не должна быть меньше 4-С0с Ц.
63
В США Беккер п Фишер нашли, что определенная величина,
зависящая от анилиновой точки и удельного веса топлива и на-
званная ими дизельным индексом, может служить характеристи-
кой воспламенительных качеств. Опытным путем была устано-
влена формула дизельного индекса:
D = (1,81? 4- 32) (^-1,315),
где D — дизельный индекс;
t — анилиновая точка в 0 Ц;
У — удельный вес топлива при температуре 15,5СЦ.
Путем сопоставления поведения различных топлив в моторе
и их дизельных индексов, вычисленных но указанной формуле,
было доказано, что чем выше дизельный индекс, тем меньше
период запаздывания воспламенения топлива в двигателе и, сле-
довательно, тем лучше топливо. Поэтому дизельный индекс вве-
ден в стандарты США и некоторых стран Европы. Авиадизель-
ное топливо должно иметь дизельный индекс не меньше 45.
Цетеновое или цетановое число. Метод дизельного индекса
является косвенным методом оценки качества топлива. Он полу-
чил признание, как указывалось, только в результате сравнения
его данных с непосредственным испытанием топлив в двигателе.
Следовательно, основным методом оценки воспламенительных
свойств топлива является метод прямой проверки его поведения
в двигателе. Нужно выбрать такой параметр, такую величину,
зависящую от свойств топлива, изменение которой может быть
измерено и главное может характеризовать рабочий процесс
двигателя с точки зрения плавности или жесткости. При этом,
если все прочие условия работы двигателя остаются неизмен-
ными, можно уверенно считать, что изменение принятого пара-
метра есть следствие только замены топлива. Величинами, хара-
ктеризующими воспламенительные способности топлива, принято
считать период запаздывания воспламенения и степень сжатия.
В предыдущей главе указывалось подробно, какое большое
значение имеет период запаздывания воспламенения для разви-
тия давлений в цилиндре при сгорании. Было показано, что
уменьшение периода запаздывания воспламенения увеличивает
плавность хода мотора; поэтому топливо, которое имеет меньший
период запаздывания воспламенения, зависящий от его физико-
химических свойств, будет лучше для дизеля. Но период запа-
здывания воспламенения зависит от многих факторов. Для пра-
вильного суждения о качестве топлива, очевидно, необходимо,
чтобы все прочие условия работы двигателя, как-то: обороты,
температуры, степень сжатия, момент впрыска и др., — остава-
лись постоянными; меняться должно только топливо.
Метод оценки топлива по периоду запаздывания воспламене-
ния требует для своей реализации достаточно точного опреде-
ления момента начала фактического впрыска топлива в цилиндр
и момента воспламенения. Были разработаны и применены на
практике приемы непосредственного и косвенного определения
пподотжптелъностп периода запаздывания Воспламенения. Бла-
го пюя этому удалось различные топлива расположить в ряд
ioвеличинам периода запаздывания воспламенения. В дальней-
шем был принят метод сравнения периода запаздывания воспла-
менения данного топлива с периодом запаздывания воспламе-
нения смеси так называемых эталонных топлив. Эталонными
топливами называются такие, которые обладают строго опреде-
ленными постоянными физико-химическими свойствами и слу-
жат для сравнения с ними других топлив.
В качестве эталонных топлив применяются два отдельных
углеводорода, из которых один является наиболее подходящим
для мотора данного типа, а другой наименее подходящим. Как
известно, напрпмер, для карбюраторных моторов эталонными
топливами являются изооктан — стойкий в отношении детонации
углеводород—=п нормальный гептан — легко детонирующий угле-
водород. Антидетонационные свойства топлив выражают в окта-
новых числах, представляющих процентное содержание изо-
октана в смеси изооктана и гептана, которая (смесь) в отношении
детонации эквивалентна исследуемому топливу прп испытании
топлива и смеси в двигателе в строго одинаковых условиях.
Подобно этому для дизельных топлив были выбраны: один
углеводород ароматического ряда — а-метпл-нафталин (С1ОН7СН3),
который очень трудно воспламеняется в дизелях и имеет боль-
шой период запаздывания, и второй углеводород алифатического
ряда — цетен (С16И32) или цетан (С16Н34), которые легко воспла-
меняются в дизелях п имеют малый период запаздывания воспла-
менения.
Воспламенительные качества рыночных дизельных топлив
укладываются между границами, определяемыми воспламенитель-
ными качествами указанных индивидуальных углеводородов.
Располагая эталонными углеводородами, можно всегда подобрать
такую пропорцию их смеси, которая будет иметь тот же период
запаздывания воспламенения, что и исследуемое топливо. В этом
случае качество последнего можно выразить числом, предста-
вляющим процентное содержание легко воспламеняющегося эта-
лонного углеводорода в смеси, т. е. в цетеновых или цетановых
числах. Таким образом, цетсновое число (или цетановое число)
шзельного топлива характеризует его воспламенительные свойства
п представляет процентное содержание цетена (или цетана)
в смеси е а-метил-нафталином, которая (смесь) равноценна иссле-
(уемому топливу по величине периода запаздывания воспламе-
нения прп испытании топлива и смеси в двигателе прп строго
одинаковых условиях.
Первоначально в качестве легко воспламеняющегося углеводо-
рода применялся цет< н. В последнее время, ввиду трудностей
и дороговизны получения цетена, применяют цетан. Поэтому
именно и выражают качество топлива либо в цетеновых, либо
в цетановых числах.
®Т0Р°й моторный метод 'Щенки качества дизельного топлива —
метод критической степени сжатия. Можно проводить иены-
5 Авиационные дизели
65
ганне топлива, оставляя все решительно условия работы мотора
постоянными, кроме степени сжатия. Уменьшая степень сжатия,
можно добиться прекращения воспламенения топлива в цилиндре.
Та величина степени сжатия, начиная с которой п ниже которой
топливо не воспламеняется, называется критической степенью
сжатия. Очевидно, что чем лучше дизельное топливо, тем меньше
будет величина критической степени сжатия.
Если определить величины критических степеней сжатия для
а-метпл-нафталина и цетена (или цетана) и пх смесей, взятых в
различных пропорциях, то можно выражать качество испыту-
емого топлива в цетеновых (или цетановых) числах. В этом случае
цетеновое (пли цетановое) число показывает процентное содер-
жание цетена (или цетана) в смеси, которая имеет ту же крити-
ческую степень сжатия, что и данное топливо, при испытании
пх в двигателе в строго определенных условиях.
Испытания проводятся на стандартном двигателе фирмы Вокеша
(США), в технике известном под названием CFR (Cooperative
Fuel Research Engine, что значит мотор объединенного комитета
по исследованию топлив).
Стандартные условия испытаний по методу запаздывания вос-
пламенения и критической степени сжатия даны в таблице з.
Таблица 3
. Метод Период •апаздмвания Критическая степень
Параметры режима ” - воспламенения сжатия
Число оборотов в минуту 9 0*3 900*3
Температура рубашки цилиндра . . . 96—100° Ц 96—100° Ц
Охлаждающая жидкость Дестиллпрованная Десгиллированпая
Температура воздуха, поступающего вода вода
В МОТО]) 65*1° Ц 65*1СЦ
Давление впрыскивании 105*3,5 т/см3 105*3,5 кг С.ч2
Опережение впрыска 10° до в. м. т. 12° до в м. Т.
Количество впрыскиваемого топлива . . 13,0*0,5 см3 в мп- 18,0*0,5 см3 в мп-
Температура воды, охлаждающей фор- иуту Н)ту
супку 38zt3° Ц —
Головка С высокой турбу- Стандартная CFR с
Давление масла лентностыо чашкообразнейвыеч-
1,7—2,1 ki/cm3 кой в поршне 1,7—2,1 кг'см3 Всасывающий 0,2.и.».
Зазоры клапанов в холодком состоя-
НИИ Всасывающий 0,2 лии,
выхлопной 0,25 мм выхлопной 0,25 л «
Диаметр цилиндра 82,57 Л1.ч 82.57 мм
Ход поршия 114,3 „ 114,3 я
По американской и французской спецификации авпадпзель-
ное топливо должно иметь цетановое число минимально 55—00,
что совтветствует критической степ» ни сжатия 8,2—7,9.
Глава V
РАСПЫЛИВАНИЕ ТОПЛИВА
Из рассмотрения схемы рабочего процесса дизель-мотора, даже
не обращаясь к результатам опыта, можно сделать заключение,
что и мощность мотора п его экономичность в сильной степени
должны зависеть от условий и качества распьтливанпя топлива.
Топливо впрыскивается в цилиндр непосредственно перед мо-
ментом, соответствующим желаемому началу сгорания. За корот-
кий период впрыска и сгорания (в авпадизелях секунды)
топливо должно успеть перемешаться с воздухом I настолько,
чтобы полностью сгореть^и притом в наименьшем избытке воз-
духа, т. е. оставив неиспользованным возможно меныпсе коли-
чество кислорода.
Полнота сгорания топлива в отведенный для процесса сгорания
промежуток времени определяет экономичность мотора, а пол-
нота использования воздуха, находящегося в конце сжатия в ци-
линдре, определяет мощность мотора. На оба эти обстоятельства
оказывают влияние: конструкция камеры сгорания, способ орга-
низации движения воздуха и топлива в камере, месторасполо-
жение форсунки, число, направление и дпаметр отверстий сопла
(наконечника) форсунки, момент начала и продолжительность
впрыска, давление впрыскивания, топливо и пр. В каждом от-
дельном случае только удачная комбинация многочисленных
параметров, влияющих на процесс сгорания, может дать положи-
тельный эффект.
В настоящее время теория быстроходных двигателей тяжелого
топлива (дизелей) не располагает возможностью заранее пред-
сказать для новой конструкции наивыгоднейшее сочетание всех
этих факторов. Однако наше знание о характере влияния каж-
дого из них на рабочий процесс далеко продвинулось вперед.
Это позволяет безошибочно наметить для начала правильное
исходное сочетание, совершенствование которого в дальнейшем
удается только экспериментальным путем. Среди факторов,
влияющих на более полное сгорание топлива и более полное
использование воздуха, процесс распиливания имеет доетатвчно
большое значение.
5*
67
Мы займемся изучением бескомпрсссорного распиливания
топлива, поскольку только этот способ и применяется в авпадц-
зелях. Рассмотрение распиливания топлив с помощью сжатого
воздуха в наши задачи не входит.
Распиливание топлива представляет процесс раздробления
впрыскиваемой в цилиндр порции топлива на мельчайшие
части п внедрения этих частиц в гущу сжатого воздуха. Нас
прежде всего будут интересовать тонкость, однородность и даль-
нобойность распыленного топлива. Определ» нпе тонкости,
однородности и дальнобойности мы дадим в дальнейшем
изложении.
Легко можно убедиться в том, что распад струи и распили-
вание топлива зависят от явлений, происходящих внутри самой
струп топлива, и от сил воздействия воздуха на поверхность
струи. Для этого можно сначала произвести опыт впрыска Топ-
лива в бомбу, из которой выкачан весь воздух и тем создан глу-
бокий вакуум. Опыт покажет, что топливо, впрыснутое в пустоту,
распиливается. Это доказывает наличие в струе самого топлива
внутренних причин, содействующих распиливанию.
Возьмем другой случай. Мы все имели возможность наблюдать,
как спокойная зеркальная поверхность воды под влиянием ветра
возмущается, образуются волны (неровности) на поверхности и
тем большие, чем сильнее ветер. При определенной силе ветра
воздух отрывает с гребней волн частицы воды и распиливает
их на мельчайшие капельки (водяная пыль). Этот отрыв и рас-
пыление воды могут получиться и в результате столкновения
волн, образованных движением воздуха. Следовательно, этот
пример показывает наличие внешних по отношению к струе
причин се распада и распиливания, — это аэродинамические
силы воздействия воздуха на поверхность струи. Очевидно, если
возрастает- скорость струи при неизменной плотности воздуха,
то увеличиваются в центробежные силы внутри струп и аэро-
динамические силы воздействия воздуха на ее поверхность:
в результате возрастет тонкость распиливания. Если скорость
струи меняется мало, а плотность воздуха сильно, то следует
ожидать изменения тонкости распиливания. Напрпмср, ври уве-
личении плотности воздуха следует предполагать улучшение рас-
пиливания, вследствие увеличения аэродинамических сил воз-
действия воздуха при непзменннх или почти неизменных усло-
виях внутри струп.
1. ТОМНОСТЬ РАС ПЫЛ ИВ А НИ Я
При впрыскивании топливо раздробляется на огромное число
капелек очень малого диаметра. Хотя капельки распыленного
топлива имеют различный диаметр, однако в каждом случае
специальными опытами можно установить, каков средний диаметр
подавляющей части топлива. Величина среднего диаметра
большинства капелек характеризует тонкость распиливания
топлива.
6S
Принято считать, что распиливание топкое, рели средний
тиаметр капелек относительно мал, и грубое, если средний
тиаметр относительно велик. Пет абсолютной мери тонкого и
грубого распиливания. Сравнивается средний диаметр капелек
в одном случае распиливания со средним диаметром капелек
в другом случае и определяется, какой из этих случаев дает
более тонкое или, наоборот, более грубое распиливание. В быстро-
ходных дизелях средний диаметр капли распыленного топлива
на основании ряда опытов составляет 0,002—0,005 .w.w.
Размер капелек топлива при распиливании или. иначе, тон-
кость распиливания зависит от многих условий. Для качест-
венной и количественной оценки влияния различных факторов
на тонкость распиливания нужно, очевидно, уметь определять
размеры капелек топлива.
Выли применены различные
методы измерения диаме-
тров капелек. Например, то-
пливо впрыскивалось на за-
копченную пластинку. Пу-
тем взвешивания пластинки
до и после впрыскивания
определялся вес порции
топлива, попавшей на пла-
стинку; затем подсчитыва-
лось общее число капелек
на пластинке. Зная число
капелек и их суммарный
вес, легко вычислить сред-
ний диаметр.
В другом случае приме-
нялась не законченная пла-
стинка, а стекло, покрытое
слоем глицерина. Топливо
впрыскивалось на стекло,
Фиг. 44. Микрофотография отпечатков ка-
пель топлива на закопченной пластинке.
после чего под микроскопом
определялось число капелек и из-
мерялся их диаметр.
В ряде опытов топливо впрыскивалось на поверхность жид-
кости, находящейся в сосуде на некотором расстоянии от фор-
сунки. Эта жидкость, как и глицерин в предыдущем случае,
обладает тем свойством, что топливо в ней не растворяется.
После впрыскивания фотографируется с большим увеличением
поверхность жидкости, с вкрапленными на поверхности капель-
ками топлива, и ио полученным снимкам подсчитывается число
капель п измеряется пх диаметр. Иногда вместо фотоснимков
прямо применяют микроскопы с большим увеличением и со
специальной измерительной сеткой на окуляре, что позволяет
непосредственно, без фотографирования, измерить число капелек
и их диаметр.
Исследования по измерению тонкости ра< пылпванпя очень
громоздки и кропотливы. Для иллюстрации на фиг, 11 показана
69
микрефотвграфия (фотография с большим увеличением) отпе-
чатков капель топлива на поверхности закопченной пластинки.
Поле пластинки разбито на клетки для удобства измерений и
подсчета капелек. На фиг. 45 показана микрофотография капе-
лек топлива, впрыснутого на поверхность улавливающей жид-
кости (опыты Вёльтына).
Определив средний диаметр капелек в данных условиях опыта,
можно установить влияние различных факторов на тонкость
распиливания. Нас больше всего будут интересовать следующие
факторы: давление.-топлива в нагнетательной магистрали, противо-
давление среды, в'которую производится впрыск, число оборотов
мотора, вязкость топлива, конструкция сопла. Рассмотрим опыт-
ные данные, касающиеся этих факторов. Следует иметь в виду,
что при рассмотрении влияния
изменения одного какого-либо фак-
тора остальные условия всегда
считаются постоянными (неизмен-
ными).
Влияние давления впрыскивания.
Опыты многих исследователей по-
казали сильную зависимость тон-
кости распиливания от давле-
ния впрыскивания. Под давлением
впрыскивания понимается давление
топлива перед выходным отвер-
стием форсунки. Чем больше да-
вление впрыскивания, тем больше
скорость струп топлива и тем мень-
ше средний диаметр капелек.
На фиг. 46 показаны микрофото-
графии капелек распыленного то-
плива при давлении впрыскивания
50, 100, 150, 200, 250 и 300 ат. Дав-
Фиг. 45. Микрофотография отпе-
чатков- капель топлива на поверх-
ности улавливающей жидкости.
ление среды, в которую производился впрыск, пли, как принято
говорить, противодавление во всех случаях было одно и то же
(30 ат), как и все прочие условия впрыскивания. Диаметр ка-
пелек, ввиду их малости принято, выражать в микронах, т. е.
в тысячных долях миллиметра. Микрон обозначается греческой
буквой ji. Средний диаметр капелек распыленного топлива при
давлении впрыскивания 50 ат составляет 0,04 мм, пли 40 р, а прп
ДМ л НИИ впрыскивания 300 ат — только 0,00437 .м.«,пли 4,37 и.
Увеличение тонкости распиливания с увеличением давления
впрыскивания тесно связано с увеличением скорости струи у вы-
хода. Кривые возрастания скорости струи и уменьшения диа-
метра капелек в зависимости от давления распиливания при-
ведены на фиг. 47. Они подтверждают существование зависимости
между скоростью выхода струи из форсунки и средним диа-
метром капелек.
Мы указывали, что распад выходящей из форсунки струп и
распиливание топлива обусловлены как внутренними, так и
70
Фиг. 46. Влияние давления впрыскивания на тонкость распиливания:
а — чавление ппрыскиванил........................50 ат, d ва 40 и;
* _ _ 100 am, d =s 88,75 р;
® „ 150 am, <f = 26,75 р;
’ ’ _ ....................... . 200 ат, d = 20 и,;
Л___ ’ .................... 250 am, d =э 18,75 р;
” w .............................. 800 ат, d sx 4,37 р.
внешними причинами. В данном случае иротивочавлепне, а сле-
довательно, и плотность среды не
станин давления впрыскивания уве-
личивает перепад давлении, под ко-
торым происходит впрыск, и тем са-
мым повышается скорость выхода
струи (ио уравнению Бернулли). Уве-
личение скорости в свою очередь со-
действует, во-первых, распаду струи
из-за больших вихревых движений
внутри струи и на ее периферии и,
во-вторых, увеличивает аэродинами-
ческие силы воздействия воздуха, при
данной его плотности, на поверхность
струи, чю способствует отрыву и рас-
пылению частиц топлива.
Фиг. 47. Влияние давления впрыскива-
ния на скорость струи и средний диаметр
капелек.
Влияние протизодавления. В полном
соответствии со сделанным ранее пред-
положенном опытные данные показы-
вают уменьшение среднего диаметра
капелек с увеличением противодав-
ления или, что одно и то же, с уве-
личением плотности среды, в которую
производится впрыск. На фиг. 48 при-
ведены три фотоснимка капелек рас-
пыленного топлива, полученных при
одинаковых давлениях впрыскивания
(280 ат) и одинаковых других усло-
виях впрыскивания, но при различ-
ных противодавлениях. Снимок а отно-
сится к противодавлению 10атн, сни-
мок б—к 5а»ш и снимок в — к 1 атя
(опыты Засса). Эти и другие опыты
меняются, поэтому возра-
а
Фиг. 48. Влияние противо-
давления на тонкость распы-
ли ванн я.
72
’ръШ основание сделать вывод об увеличении тонкости распы-
ливания с увеличением противодавления.
Однако было бы ошибочно думать, что данное положение
может быть принято без оговорок и всегда. Если бы оно было
рерно во всех случаях, то мы в нраве были бы ожидать увели-
чения тонкости распиливания и при противодавлении в 100, 200
и выше атмосфер. В действительности трудно рассчитывать на
rai.’oji результат. Когда начальное давление впрыскивания равно
280 ат, а противодавление меняется с 1 ати до 10, то раз-
ность давлений, под которой вытекает топливо, изменяется не-
значительно, а именно с 279 до 270 ат\ скорость же топлива,
пропорциональная, по уравнению Бернулли, корню квадратному
из разности давлений \ изменится в данном случае всего только
на 1,5—2%. Между тем плотность воздуха увеличилась в 10 раз, и
соответственно этому выросли аэродинамические силы воздей-
ствия воздуха на струю.
Следовательно, мы констатируем в данном случае следующее:
увеличение противодавления до известных пределов мало отра-
жается на величине скорости топлива и поэтому практически
не меняет действия внутренних причин распада и распыления
струи. Однако при этом сильно возрастают внешние силы воз-
действия воздуха на поверхность струи, что содействует распы-
лению топлива. Чрезмерное увеличение противодавления может
сильно уменьшить скорость струи, и это обстоятельство, по
предположению автора, настолько ухудшит внутренние причины
распада п распыления, что хотя влияние сил воздуха и будет
все время возрастать, тем не менее результирующий эффект
влияния обеих групп причин будет отрицательным и распили-
вание станет более грубым.
Влияние числа оборотов мотора. При увеличении числа оборо-
тов вала мотора или кулачкового валика топливного насоса
пропорционально возрастает скорость движения плунжера насоса,
и, следовательно, при определенном сечении выходных отверстий
сопла форсунки должна увеличиться скорость струи. Опыты
действительно показывают увеличение фактического давления
топлива в нагнетательной магистрали при увеличении оборотов.
Как следствие, средний диаметр капелек получается меньше,
пли тонкость распиливания возрастает.
Влияние вязкости топлива. Експериментально установлено, что
чем больше вязкость топлива, тем хуже распиливание. На фиг. 49
представлены графически результаты американских опытов для
1 Скорость во j равнению Бернулли, как известно, определяется формулой
где р. — коэфпциеит истечения; у —удельный вес топлива: я —ускорение силы тя-
жести; Ар— ралиость давлений
73
твух топлив. Вязкость топлива № 1 равна 0,022 пуаза1 при
температуре 22э Ц и при атмосферном давлении; вязкость топлива
№ 2 при тех же условиях равна 0,102 пуаза. Как показывает
график, размеры капелек в случае более вязкого топлива № 2
получаются больше. Это обстоятельство следует иметь в виду
при смене горючего на авиадизелях.
Влияние конструкции сопла. В начале дизелестроснпя суще-
ствовало мнение, что если обеспечить искусственно вращательное
движе ние струи топлива, то распи-
ливание должно улучшиться. Рав-
ным образом предполагалось, что
столкновение двух топливных струй
должно способствовать лучшему
распиливанию.
на тонкость распиливания.
Для выяснения правильности этих предположений были про-
деланы опыты с тремя типами сопел, показанных на фиг. 50.
Опыты показали, что обычное нормальное сопло обеспечивает
более тонкое распиливание, чем форсунка с винтовыми канав-
ками на игле и в особенности чем форсунка со сталкивающи-
мися струями.
Объясняется это явление большими потерями давления в фор-
сунке с винтовымп канавками и уменьшением скорости струи.
Например, при давлении впрыскивания 160 ат скорость струп
форсуикп нормального типа была 180 м[сек, в то время как для
форсунки с винтовымп канавками на игле даже при большем
давлении впрыскивания (345 ат) скорость струи равнялась только
’ Пуаз — единица нзварония абсолютной вязкости. Один пуаз представляет вяз-
кость такой жидкости, в которой сила в 1 диву перемещает два слоя жидкости в 1 с.иа
каждый, отстоящие друг от друга на расстоянии 1 сл<, со скоростью в 1 см,'сек.
74
\
. V сек в случае форсунки со сталкивающимися струями рас-
«пивание также получалось хуже, £чем в нормальном сопле.
11 Опыты с различным отношением длины отверстия сопла к его
тяметру показали практическую независимость тонкости рас-
нливанпя от этого фактора, хотя величина потерь (коэфициент
Стечения) и зависит от типа сопла. Если изменить диаметр
(тверстия сопла, не изменяя остальных условий впрыскивания,
то как показывают опыты, тонкость распиливания ухудшится.
Из всего изложенного можно сделать следующие выводы:
1 Тонкость распиливания тем больше, чем больше а) давле-
ние впрыскивания; б) противодавление воздуха; в) число обо-
ротов двигателя.
1 2. Тонкость распиливания ухудшается с увеличением вяз-
кости топлива.
з. Тонкость распиливания практически не зависит от отноше-
ния длины отверстия сопла к его диаметру.
4. Тонкость распиливания тем больше, чем меньше диаметр
отверстия сопла.
5. Форсунки с винтовыми канавками иглы и со сталкиваю-
щимися струями не улучшают распиливания топлива; наобо-
рот, тонкость распиливания несколько ухудшается сравнительно
с соплом с нормальным цилиндрическим отверстием.
2. ОДНОРОДНОСТЬ РАСПЫЛИВАНИЯ
При распиливании получаются капельки различного диа-
метра; это хорошо видно на микрофотографиях, приведенных
выше. Распиливание называется однородным, если подавляющее
количество капелек имеет близкие друг к другу размеры диа-
метра; в противном случае распиливание называется неодно-
родным. Идеально однородным распыливанпе будет в том слу-
чае, когда все капельки топлива будут иметь один и тот же
диаметр. На практике этого никогда не бывает.
Однородность распиливания не имеет связи с тонкостью рас-
иылпванпя. Может быть грубое распыливанпе п вместе с тем
о щородное, сслп диаметры капелек относительно велики, но
близки друг к другу. Распыливанпе может быть тонким и не-
однородным, если размеры капелек заметно отличаются, но
в общем подавляющая масса имеет относительно малые раз-
меры.
Для суждения о качестве распылпвания принято строить
так называемые характеристики расдыливания. Характеристики
распылпванпя представляют собою кривые, построенные в сле-
дующих координатах: по оси абсцисс откладываются диаметры
капелек топлива, по осп ординат — процентное количество ка-
пелек данного диаметра от • всего количества капелек, приня-
того за 100° 0. Таким образом, ордината любой точки этой кри-
вой показывает процентное содержание капелек денного диа-
метра, соответствующего абсциссе точки. <*
На фиг. 51 представлены три характеристики распылпвания.
75
Очевидно, кривая, которая поднимается и спускается круче,
соответствует более однородному распиливанию (более узкие’
пределы диаметров капелек); наоборот, кривая, поднимающаяся
и спускающаяся полого.
о
Фнг. 51. Кривые характеристики
распиливания.
показывает неоднородное распилива-
ние (диаметры капелек изменяются
в более широких пределах). Чем
ближе вершина кривой характери-
стики к началу координат, тем
тоньше распиливание. Кривые I
и 2 показывают более однородное
распиливание, чем кривая 3, но кри-
вая 3 относится к случаю более мел-
кого распиливания, чем кривая .2;
кривая 1 показывает тонкое и одно-
родное распиливание.
Для сгорания топлива в дизелях
недостаточно еще обеспечить тонкое
распиливание. Необходимо кроме
того добиваться однородности и, что
очень важно, равномерного распре-
деления топлива ио объему камеры
сжатия. Если топливо неравномерно
распределено но объему камеры сжатия, то труднее использо-
вать для сгорания воздух, поэтому мощность мотора будет
меньше.
При эксплоатацпи авпадизеля, исходя из этих положений,
следует внимательно контролировать работу форсунки в смысле
давлений впрыскивания, чистоты сопла, правильности работы
всех отверстий многодырчатой форсунки, отсутствия заедания
иглы.
3. ДАЛЬНОБОЙНОСТЬ СТРУН
Под дальнобойностью понимают глубину проникновения конца
струи топлива в среду сжатого воздуха за определенный про-
межуток времени. Изучать дальнобойность струи необходимо
по следующим причинам. Если дальнобойность струп слишком
мала, топливо не сумеет охватить весь объем камеры сжатия,
отдельные периферийные участки окажутся необстрелянными
топливом, и воздух в них будет плохо вовлечен в процесс сго-
рания. Вследствие этого уменьшится мощность мотора пли уве-
личится расход топлива. Наоборот, если дальнобойность струи
чрезмерно велика, то топливо, еще не начав гореть, может
достигнуть стенок цилиндра, поршня. В этом случае осевшее
на стенках топливо будет сгорать с поверхности неполно, давая
сажу и нагар; в результате также уменьшится возможная инди-
каторная мощность мотора и увеличится удельный расход то-
плива. Наилучшпм случаем будет тот, когда струя успевает про-
бить все расстояние камеры сгорания и топливо сгорает, едва
дойдя до стенки. Чтобы правильно подойти к выбору условий
впрыскивания, необходимо уметь определять дальнобойность
76
струи и знать, как влияют на дальнобойность различные фак-
тОмцпеделенпе дальнобойности представляет сложную задачу.
;i ля ее разрешения нужна специальная установка, позволяющая
сущеетвлять впрыскивание и фотографирование струи топлива.
° На фиг. 52 приведена схема советской установки (ЦИАМ) ио
определению дальнобойности струи. Топливный насос л, прпво-
[имый в движение электромотором и, впрыскивает топливо че-
рез форсунку д в камеру а. В боковые стенки камеры вставлены
стекла. Искра, полученная в разряднике р, помещенном в фо-
кусе параболического зеркала 6, освещает конус струи распы-
танного топлива, при этом луч света из искрового разрядника
через объектив в и отражательное зеркало м попадает на кино-
пленку, надетую на барабан и, и фиксирует на пленке весь
контур струп. ч
Барабан я вращается электромотором о. Искровой разряд по-
лучается с помощью дискового прерывателя ж, включенного во
вторичную цепь трансформатора з. Дисковый прерыватель имеет
•_»О контактов и вращается электромотором е; число оборотов
прерывателя доходит до 10 000 в минуту. Таким образом, в ми-
нуту можно получить до 200 000 разрядов или до 3 330 разря-
дов и фотоснимков в секунду.
Если выбрать очень чувствительную пленку и мощный све-
товой луч, то при достаточно короткой выдержке (экспозиции),
например, выдержка или время экспозиции секунды,
можно получить мгновенный фотоснимок струп, соответствую-
щий моменту проскакивания искры в разряднике.
Далее, если барабан с кинопленкой вращать с большой, но
постоянной скоростью и за время впрыскивания многократно
освещать путем искровых разрядов топливную струю, то на
кинопленке получится ряд последовательных кадров, фикси-
ру тощих различные мгновенные состояния конуса распиливания
от начала до конца впрыска. Зная число оборотов и радиус
барабана п, можно определить скорость движения кинопленки
или пропорциональную этой скорости величину времени. По
отпечаткам же конуса струи можно в определенном масштабе
измерить путь, проделанный концом струи в любой отрезок вре-
М(Н11, считая от начала впрыска, и тем самым можно устано-
вить дальнобойность струп.
На фиг. 53 приведена часть полученных указанным путем
фотоснимков, показывающих развитие струи или путь прохо-
димый концом струи, в зависимости от времени
Исследование дальнобойности проводилось у нас в Советском
Союзе и в других странах, особенно в США. Оно показало что
дальнобойность зависит от многих факторов, а именно: от давле-
ния впрыскивания, противодавления, диаметра сопла числа
оборотов, профиля топливного кулачка, удельного веса топлива
и конструкции сопла. Рассмотрим влияние на дальнобойность
каждого из перечисленных факторов в отдельности. Поирежнему
77

цри" рассмотрении влияния изменения одного какого-либо фак*
rjopa* остальные будут считаться постоянными.
Фаг. 53. Снимки струй топлива по Миллеру и Бердслею.
.-TJ-
Влияние давления впрыскивания. Следует ожидать/что увели-
чение давления впрыскивания увеличивает дальнобойность
струи топлива, так как при этом возрастает се скорость и живая
сила. Опытные данные вполне подтверждают это положение. На
фиг. 54 представлены графически результаты американских
Фиг. 54. Влияние давления впрыскивания на даль-
нобойность струи; противодавление 22 агпа.
опытов ио исследованию влияния давления впрыскивания на
дальнобойность. По осп абсцисс отложено давление впрыскива-
ния, по оси ординат — глубина проникновения или дальнобой-
ность струи. Кривые указывают глубину проникновения конца
топливной струп через 0,001 сек., 0,002 сек. и т. д. Из графика
ясно видно, что дальнобойность струи растет ио мере увеличе-
ния давления распылпванпя.
79
Влияние противодавления. Увеличение давления сжатого воз-
духа, в который производится впрыск, пли увеличение противо-

с
$
6
Фиг. 55. Влияние прэтиволавлевия на
дальнобойность струн по Бердслею.
Фиг. 50. влияние диаметра спила
па дальнобойность струи.
плотности газа, увеличивает
Фиг. 57. Влияние сечения проход-
ных отверстий на дальнобойность
струн.
давления приводит к увеличению
сопротивление среды проникновению струи и, следовательно,
должно уменьшать дальнобойность. На фиг. 55 показана, по
опытам Бердслея, зависимость
дальнобойности струи топлива от
противодавления. По оси абсцисс
отложено время, по оси ординат —
глубина проникновения конца
топливной струи в среду сжатого
азота; кривые получены при про-
тиводавлении 14, 28 и 42 ата. Ле-
вая наклонная прямая соответ-
ствует случаю впрыска в вакуум
(противодавление равно нулю).
Влияние диаметра сопла. Пред-
полагаются постоянными давле-
ние впрыскивания и противодав-
ление среды, иначе говоря, по-
стоянной предполагается ско-
рость впрыскивания. В этом
случае большой диаметр сопла
приводит к увеличению ком-
пактности или плотности стер-
жня струи и к увеличению ее
пробивной способности. Следова-
тельно, мы в праве ожидать уве-
личения дальнобойности при увеличении диаметра сопла. Это
подтверждается опытами Засса, представленными на фиг. 56.
По этим данным, например, при диаметре сопла 0,8 .v.v струя
топлива за время о,оое сек. проникает на глубину около 29 c.w,
80
ппП дпамстре 0,4 мм — только па глубину 20 см. Тот же ре-
зультат следует из опытов ЦИАМ, представленных графически
фиг. 57. Для пятп сопел, в которых было просверлено по
восьми отверстий диаметрами от 0,25 до 0,55 мм, была найдена
глубина проникновения струи за определенные промежутки
времени. Эти опыты показывают, что сопло с меньшим диамет-
ром отверстий обеспечивает меныпую
щльнобойность сравнительно с соплом,
имеющим больший диаметр отверстий.
В общем зависимость дальнобойности
от диаметра сопла невелика.
Влияние числа оборотов. При увели-
чении числа оборотов скорость впры-
скивания топлива должна возрастать,
так как сечения топливного насоса
и отверстпй сопл^ форсунки остаются
постоянными, а скорость плунжера
насоса увеличивается пропорциональ-
но оборотам. На фиг. 58, по опытам
ЦИАМ, показана зависимость дально-
Фиг. 59. Влияние удельного
веса топлива на дальнобой-
ность струи.
бойкости от оборотов валика топливного насоса. Как показывает
график, в области больших оборотов зависимость дальнобой-
ности от числа оборотов невелика.
Влияние удельного веса топлива. Опытом установлено увели-
чение дальнобойности струп при возрастании удельного веса
топлива. Это объясняется более грубым распиливанием топлива,
имеющего больший удельный вес. Более же грубое распылпва-
при той же скорости впрыскивания увеличивает живую
6 Авиационные дизели
81
силу п, следовательно, пробивную способность струп топлива.
На фиг. 59, по опытам Бердслея, показана зависимость дально-
бойности от удельного веса топлива. В действительных усло-
виях удельный вес топлива для данного типа мотора, в част-
ности для дизеля, не может изменяться в широких пределах.
Практически удельный вес авиадпзельного топлива может быть
в пределах от 0,84 (газойль в смеси с керосином) до 0,88. При
Фиг. 60. Влияние конструкции сопла на форму и даль
нобойность струи.
этих условиях дальнобойность е увеличением удельного веса
топлива возрастает не намного.
Влияние конструкции сопла. Можно предполагать, что сопло,
из которого топливо выходит компактным, плотным в своей
массе, с малым конусом расширения струп, будет обеспечивать
большую дальнобойность сравнительно с соплом, по выходе из
которого топливная струя сильно расширяется. В первом слу-
чае сопротивление воздуха проникновению топлива невелико,
относительно большее количество топлива движется в одном
направлении, и если передовые (головные) частицы струи те-
ряют свою живую силу, они отбрасываются в сторону и заме-
62
Фиг. 61. Влияние закру-
чивания струи на даль-
нобойность и угол ко-
нуса струи.
Угол нон\/со асс.г'ыливания в град
яюТся сзади идущими частицами, живая сила и пробивная
.(10собность которых сохранилась; все это содействует дально-
бойности топливной струи. Наоборот, ирп широком коиуее топ-
швной струи меньшее количество топлива движется в одинако-
вом направлении и глубина проникновения уменьшается.
На фиг. бо, по американским опытам, приведены фотографии
топливных струй, снятых для простого цилиндрического от-
верстия в сопле при противодавлении 1 ата
|( 15 ата (снимки а и 6). Там же показаны
1ЛЯ противодавления 15 ата снимки то-
пливных струй при соплах, выполненных
с винтовыми канавками, обеспечивающими
сильное (снимки <Z) и слабое (снимки с)
закручивание струи. Эти снимки показы-
вают, во-первых, увеличение конуса рас-
пиливания и в результате уменьшение
[альнобойности с увеличением противо-
давления (сравните а и Ь); во-вторых, уве-
личение конуса распиливания и уменьше -
ние дальнобойности в случае сопел с вин-
товыми канавками и тем больше, чем ин-
тенсивнее закручивание струи или чем
меньше угол наклона винтовой канавки.
Эти выводы графически наглядно пред-
ставлены на фиг. 61.
Следует сделать оговорку, когда речь идет о дальнобойности
струи. Дальнобойность в экспериментальной установке опреде-
ляется в условиях, когда нет сгорания. Поэтому результаты
вышеприведенных исследований в полной мере, и качественно
и количественно, могут относиться только к периоду запазды-
вания воспламенения. Кроме того в бомбе, куда впрыскивается
топливо, воздух находится в спокойном состоянпп, тогда как во
многих двигателях имеет место энергичное движение воздуха.
Тем не менее закономерности, устанавливаемые в бомбе для
дальнобойности, и зависимости ее от тех пли иных факторов
остаются справедливыми и для двигателя.
Из изложенного можно сделать следующие выводы:
1. Дальнобойность струи тем больше, чем больше: а) давление
впрыскивания, б) диаметр сопла, в) число оборотов, г) удельный
вес топлива.
2. Дальнобойность уменьшается с увеличением противодав-
ления.
3. Дальнобойность в случае сопла с цилиндрическим отвер-
стием больше, чем в случае сопла с винтовыми канавками.
6*
Глава V!
КАМЕРЫ СГОРАНИЯ БЫСТРОХОДНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
В предыдущей главе мы рассмотрели главнейшие вопросы,
связанные со впрыском топлива в среду сжатого воздуха. Тон-
кость и однородность распиливания, а также дальнобойность
струп содействуют хорошему перемешиванию топлива с возду-
хом и более полному и плавному сгоранию топлива в меньшем
избытке воздуха. Но овладеть одним процессом распиливания
топлива недостаточно. Необходимо организовать воздух в камере
сгорания и, наконец, сочетать наплучшим образом организацию
воздуха и распиливание топлива. Только в этом случае можно
рассчитывать на увеличение литровой мощности цилиндра при
удовлетворительных удельных расходах горючего. Вопрос об
организации движения воздуха, о форме его объема в камере
сжатия и обеспечении перемешивания топлива с воздухом нет -
средственно связан с конструкцией камеры сгорания двигателя.
Понятно поэтому, что было предложено и получило практическое
применение большое число различных типов камер сгорания,
в основу конструирования которых были положены те или иные
предположения и пожелания.
Можно установить следующие общие задачи камер сгорания
быстроходных дизелей: 1) обеспечение хорошего перемешивания
топлива с воздухом и полного сгорания впрыснутого топлива
в возможно меньшем количестве воздуха; 2) снижение макси-
мального давления вспышки; 3) возможное сокращение периода
запаздывания воспламенения; 4) минимальные расходы топлива.
Эти задачи камера сгорания решает не оторванно от остальных
факторов, а, наоборот, в наиболее благоприятном сочетании
с ними, именно: при определенной степени сжатия, согласован-
ной с условиями на всасывании, при подходящем сорте топлива,
при надлежащем устройстве, расположении и регулировании
распиливающих органов, при возможно большем наполнении
цилиндра свежим воздухом, прп возможно более полной очистке
цилиндра о г отработавших газов и пр. Одновременное выполне-
ние приведенных выше четырех требований не удается, поэтому
конструкция камеры сгорания обычно имеет целью обеспечить
достижение одной какой-лпбо задачи, рассматриваемой как глав-
ная; остальные же задачи разрешаются как второстепенные.
84
Камеры сгорания быстроходных дизелей нс удается классцфп-
ппповать по одному какому-либо признаку, так как в отдельных
чгчаях при одинаковых, с точки зрения формальной классифи-
кации, внешних признаках рабочий процесс осуществляется
« камеры сгорания делить на: однополостпые п двух-
потостные в зависимости от конфигурации самой камеры; с дру-
ой стороны, камеры сгорания можно делить на безвихревые и
ихпевыс в зависимости от того, находится ли воздух в камере
Б относительно спокойном состоянии, или искусственно при-
нятыми мерами он находится в состоянии более или менее
интенсивного вихревого движения. В двухполостных камерах
сгорания воздух неизбежно приходит в состояние вихревого
движения, поскольку в этих камерах всегда имеет место пере-
текание содержимого одной полости в другую полость. Таким
образом, будем различать однополостные (вихревые и безвихре-
вые) и двухполостные (вихревые) камеры сгорания. Есть, прав-
да, случаи, когда, по соображениям облегчения запуска или
для улучшения сгорания, камера сгорания выполнена трехпо-
лостной1, но эти схемы не имеют развития, и их можно не иметь
в виду при классификации.
Вихревое движение может быть получено тремя путями: 1) при
всасывании или при продувке соответствующим устройством
конструкции всасывающих или продувочных органов; 2) при
сжатии с помощью специальной формы поршня пли при двух-
полостных камерах соответствующим переходом от одной полости
ко второй; 3) при сгорании за счет искусственно создаваемой
разности давлений между полостью, где начинается сгорание,
и второй полостью. Как это следует из описания, последний
способ образования вихревого движения воздуха возможен только
в двухполостных камерах сгорания. Само собой разумеется, что
в действительном случае вихрсобразованпе может быть комби-
нированным, например, одновременно п за счет всасывания п за
счет сжатия или сжатия и сгорания и т. д.
Перейдем к рассмотрению схем различных типов камер сго-
рания. Полезно привести не только те камеры, которые нашли
применение в авиадизелях, но и некоторые типы камер автомо-
бильных двигателей.
1. ОДНОПОЛОСТНЫЕ НАУ.ЕРЫ СГОРАНИЯ
Из общих основных задач камеры сгорания быстроходного
дизеля и прежде всего из стремления увеличить использование
воздуха вытекают для однополостных камер сгорания и общие
условия их конструирования. Условия эти вкратце сводятся
к следующему:
1. Соответствие конфигурации камеры сгорания и формы топлив-
ной струи. Соответствие формы струп и камеры сгорания способно
* Камера сгорания Дистера, одна из модификаций камеры Лапова и камера совет
ского автомобильного дизеля КОДЖУ,
85
об< сш чпть наибольшее пснользоваиш, воздуха, благодаря искус-
ственному сближению воздуха и топлива. Это условие имеет
исключительно большие значение в случае безвихревой одно-
полостной камеры сгорания, где других средств хорошего пере-
мешивания топлива и воздуха нет, но оно сохраняет значение
и для вихревых однополостных камер сгорания. Соответствий
между конфигурацией казкры сгорания и формой струи в вы-
полненных конструкциях достигается путем приспособления
формы головки или поршня к форме топливной струи при
выбранном месторасположении форсунки, или подбором чи«-ла
и месторасположения форсунок и конструкции распылителя при
намеченной форме камеры сгорания, или, наконец, одновремен-
ным сочетанием обоих этих способов.
2. Сравнительно высокие давления распиливания топлива. Это
условие оказывается необходимым как для целей тонкого рас-
пиливания топлива, лучшего его перемешивания с воздухом и
более полного его сгорания лрп меньшем избытке кислорода,
так и для обеспечения необходимой дальнобойности струи.
з. Организованное движение воздуха в вихре! ых однсполостных
камерах сгорания. Благо гаря ограниченным размерам камеры сго-
рания частицы воздуха в ней могут находиться во вращательном
движении. Движение будем называть организованным, если дви-
жение всего воздуха в целом имеет определенную ось вращения.
Необходимость организации движения воздуха в камере сгорания
непосредственно вытекает из условия лучшего использования
запаса воздуха в цилиндре. Как правило, продолжительность
впрыскивания топлива больше продолжительности периода за-
паздывания воспламенения, и, следовательно, сгорание начинается
еще до момента окончания впрыска. Воздух, находящийся в ка-
мере, отдает часть кислорода на сгорание и загрязняется свеже-
образующимися продуктами сгоранпя. Еелп движение воздуха
в камере будет неорганизованное, хаотичное, очевидно, условия
сгорания топлива, поступающего в конце впрыска, будут хуже,
чем в случае организованного движения воздуха, когда к топлив-
ной струе, с одной стороны, подходят новые порции относительно
чистого воздуха и, с другой стороны, уходят продукты сго-
рания.
Камера Гессельмана. Камера Гессельмана характерна централь-
ным расположением многодырчатой форсу нкп. Ось форсунки
совпадает с осью цилиндра, а оси сверлений в сопле-распыли-
теле образуют большой угол с осью форсунки. Отверстия в сопле
одинакового диаметра и расположены ра вномерно по окружности.
Дн^ще поршня представляет тело вращения с выступом цо-
средине и углублением, возрастающим от середины к краю,
но не доходящим до последнего. Форма днища поршня и внут-
ренней поверхности головки при определенном угле отверстии
в сопле выбирается так, чтобы в верхней мертвой точке форма
камеры строго соответствовала форме топливной сгруи; при
этом необходимо учитывать и дальнобойность струп, чтобы топ-
ливо не осело на днище поршня,
86
Фиг. 62. Схема камеры Гессельмана.
Схема камеры Гессельмана показана на фиг. 62. Клапаны,
обычно четыре, расположены в головке. В четырехтактном дви-
гателе они служат для всасыва-
ния и выхлопа: в двухтактном
двигателе клапаны попользуются
пли только для выхлопа, или
только для продувки. В своем
нормальном выполнении камера
сгорания этого типа является
однополостной безвихревой.
Однако камера Гессельмана
может быть превращена в одно-
цолостную камеру с организован-
ным, но слабым завихрением воз-
духа. Для этого всасывающий
клапан снабжают на части окруж-
ности, около опорного конуса,
цилиндрическим выступом а—
ширмой, таким образом, что при
подъеме клапана сторона, на ко-
торой имеется ширма, остается
закрытой, и воздух поступает
только на вторую половину кла-
ла па.
При расположении ширмы относительно головки так, как
наказано на фиг. 63, воздух при всасывании получает тангенци-
альное движение и. направляясь стенками цилиндра, в дальнейшем
вращается, имея осью вращения ось цилиндра. Наивыголнейшая
Фиг. 63. Схема завихрения и смесеобразования
в камере Гессельмана.
угловая скорость вращения воздуха при определенном числе
отверстий сопла форсунки, невидимому, будет та, при которой
воздух за время впрыскивания успеет совершить угловое пере-
мещение, равное проекции угла между двумя соседними сверле-
ниями сопла. В этом случае каждая струя топлива имеет свою
порцию воздуха, расположенную в секторе между двумя струями,
причем этот воздух подходит к топливу постепенно за время
87
впрыскивания, освооождая место для продуктов сгорания сосед-
ней струи топлива.
Хотя такое организованное завихрение воздуха и заманчиво
с точки зрения лучшего использования воздуха и более полного
сгорания топлива, однако выполнение клапана с ширмой сильно
сокращает проходное сечение для всасывания и уменьшает
наполнение цилиндра. Вследствие этого для авиационных четы-
рехтактных дизелей всасывающие клапаны не снабжаются шир-
мой, и камера сгорания выполняется безвихревой. В случае
двухтактного двигателя, с выхлопом через клапаны в головке
и продувкой через окна, расположенные внизу и имеющие осп,
касательные к некоторой окружно-
сти, описанной из центра на оси
цилиндра, вращательное движение
воздуха обеспечивается легко.
Фиг. 65. Схема камеры сгора-
ния авиадизеля Паккард.
Фиг. 64. Индикаторная диаграмма
авиадизеля с камерей типа Гессель-
мана.
Давление затяжки пружины форсунки зависит от размеров
цилиндра и оборотов мотора п практически не ниже 200 кф:м-.
Число отверстий в сопле зависит главным образом от диаметра ци-
линдра. Ориентировочно можно считать 5—6 отверстий для цилин-
дров диаметром от 100 до 125 ми, 6—8 отверстий для цилиндров
диаметром от 125 до 150 .м.м, 7—9 отверстий для цилиндров диа-
метром 150 мм и выше. Удовлетворительное сгорание топлива
в камере типа Гессельмана достигается при коэфицпенте избытка
воздуха не ниже 1,5. Максимальное давление вспышки в быстро-
ходных дизелях составляет величину 80—85 ат, а при над-
дуве—90 ат и выше.
На фиг. 64 показана индикаторная диаграмма авиадизеля,
имеющего камеру сгорания типа Гессельмана. Камера Гессель-
мана применяется в частности в авиадизеле Коатален.
Камера сгорания авиадизеля Паккард. Па фиг. 65 представлена
схема камеры сгорания авиадизеля Паккард. Головка имеет
..0 один клапан, являющийся одновременно и выхлопным и
^.шывающпм. Такое решение допустимо для дизеля, у которого
1,1 с io выхлопа отработавших газов производится всасывание
° «-того воздуха. В карбюраторном моторе при таком решении
Ч-ягываемая свежая горючая смесь воспламенилась бы от кон-
такта с выхлопными газами. Один клапан, служащий одноврс-
pam'j
Фиг. 66. Индикаторная диаграмма авиадизеля Паккард.
менно и для выхлопа и для всасывания, имеет, нс говоря
о сокращении числа клапанов, еще п то преимущество, что ею
температура более нпзкая, чем у обычного выхлопного клапана.
клапан в головке авиадпзеля Паккард расположен эксцентрич-
но; это способствует завихрению воздуха в цилиндре при всасы-
вании. Поршень пмеет против клапана выемку, которая вместе
с плоской головкой и образует камеру сгорания. При движении
поршня вверх выстунающая часть днища подходит почти
вплотную к головке, вытесняя воздух из этой части в камс-pj
89
сгорания. Эго обстоятельство создает добавочное завихрение
воздуха. Завихрение воздуха при всасывании и завихрение нрп
сжатии имеют различные оси вращения и в сущности представ-
ляют пример неорганизованного движения воздуха. Форсунка
расположена сбоку цилпн фа, со стороны выемки в поршне, и
выполнена таким образом, что топливо выходит через кольцевую
щель и образует поверхность конуса. Конус этот имеет довольно
большой угол, и поэтому при малых размерах камеры неизбежно
оседание топлива на стенках поршня и клапана. Таким образом,
в камере авиадизеля Паккар i нет соответствия между конфи-
гурацией камеры сгорания и формой струи топлива.
Камера авиадизеля Паккард принадлежит к числу однопо-
лостных вихревых камер сгорания, в которых не выполнены два
условия: организация движения воздуха и соответствие между
формами топливной струи и камеры. Это объясняется ранним
появлением авиадизеля Паккард и недостатком эксперименталь-
ного материала к тому времени. Естественно поэтому, что п ре-
зультаты, достигнутые с этой камерой сгорания, оказались невы-
сокими. Удовлетворительное сгорание и сравнительно малый
расход топлива (180 ф. л. с-ч.) достигались при среднем эффек-
тивном давлении порядка 6 ki/c-м2; уже при среднем эффектив-
ном давлении 6,5 кг/см2 расход топлива достигал 190 г/э. л. с-ч. и
выше и выхлоп становился дымным. Максимальное давление
вспышки равно 80—90 ат, и процесс осуществляется жестко,
с большим нарастанием давлений при сгорании. Диаграмма ра-
бочего процесса показана на фиг. 66.
В силу указанных недостатков камера авиадизеля Паккард
не находит себе дальнейшего применения.
Камера сгорания авиадизеля Юнкере. Авиадизель Юнкере не
имеет головки и клапанов, как это обык-
Фиг. 67. Схема камеры
сгорания авиадизеля Юн-
кере.
ким образом, что оба
друг от друга. Когда
новенно принято для авиамоторов, а пред-
ставляет бесклапанную, двухтактную ма-
шину. Гильза цилиндра открыта с обеих
сторон и имеет отверстия — наверху, рас-
положенные по окружности и служащие
для выхлопа; внизу — для продувки, рас-
положенные также по всей окружности,
и примерно в середине пять отверстий,
из которых одно служит для вворачивания
пускового клапана сжатого воздуха, а че-
тыре для установки форсунок (фиг. 67).
В цилиндровой гильзе помещены два
поршня. Каждый поршень через отдель-
ный шатун соединен со своим коленча-
тым валом, таким образом, авиадизель Юн-
кере имеет два коленчатых вала, один из
которых находится вверху, а другой —
внизу. Коленчатые валы монтируются та-
поршня попеременно сближаются и отходят
поршни находятся в своих мертвых точках
90
/верхний поршень вверху, а нижний внизу), выхлопные и про-
явочные окна открыты, и происходят процессы продувки черев
нижние окна и выхлопа — через верхние. Продувочные окна вы-
полнены так, что их оси, во-первых, касательны к некоторой
окружности, описанной из центра на оси цилиндра, и, во-вторых,
наклонены под небольшим углом к осп цилиндра. Вследствие
этого продувочный воздух получает винтовое движение в цилин-
дре и энергично вытесняет отработавшие газы через выхлопные
окна. Когда поршни движутся навстречу друг другу, закры-
ваются выхлопные и продувочные окна, и происходит сжатие
воздуха в цилиндре. В конце сжатия осевая составляющая вин-
тового движения воздуха при продувке уже уничтожается, воз-
дух в камере сжатия находится только в организованном вра-
щательном движении.
Продувка
Выхлоп
Фиг, 68. Последовательность процессов в двигателе Юнкере.
Момент максимального приближения поршней друг к другу
определяет объем камеры сжатия и, следовательно, степень
сжатия мотора. Перед концом сжатия через четыре однодырчатыс
форсунки под большим давлением (на номинальных оборотах
около 700 ат и выше) впрыскивается мелко распыленное топливо.
Подхватываемая воздушным вихрем струя топлива отклоняется
в сторону движения. Схематически это изображено на фиг. 68; там
же показана последовательность процессов в цилиндре Юнкерса.
Камера сгорания Юнкерса представляет собою однополост-
ную вихревую камеру в виде простого цилиндра небольшой
высоты, причем в данном случае впрыскивающая система при-
способлена к форме камеры. В камере Юнкерса, таким образом,
полностью выполнены основные условия для удовлетворительной
работы однополостных камер, поэтому и результаты, достигнутые
в ней в области сгорания, весьма высокие. Эффективный расход
91
топлива на силу-час на крейсерских режимах полета составляет
150—155 I. Вполне удовлетворительное сгорание получается при
коэфициснте избытка воздуха порядка 1,35—1,40. Максимальное
давление вспышки равно 85—100 ат, в зависимости от степени
сжатия и величины наддува.
Рати
90
80
70
60
50
40
30
20
Начало
подачи
7,5°доМ7
Период запаздывания
увпрыскивания 3.0°
Период запаздывания
воспламенения 3.00
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 а'
ем т
Фиг. 69. Индикаторная диаграмма авпадизеля Юнкере.
На фиг. 69 представлена индикаторная диаграмма рабочего
процесса авиадизеля Юнкере (ЮМО-204). Важно отметить высокое
давление сжатия (65—70 кг]смг), очень короткий период запаз-
дывания воспламенения (около 3—4° поворота коленчатого вала)
и малую скорость нарастания давления, что характеризует плав-
ность сгорания.
2. ДВУХПОЛОСТНЫЕ НАМЕРЫ СГОРАНИЯ
Двухполостные камеры сгорания отличаются большим разно-
образием типов. Из них необходимо выделить в одну группу
ряд камер, конструктивное выполнение которых хотя и различно,
однако процесс смесеобразования и сгорания в них принципи-
ально одинаков. Это Taic называемые предкамерные головки.
Остальные конструкции двухполостных головок придется рас-
сматривать в отдельности. Как и в случае однополостных камер
сгорания, мы ограничимся рассмотрением небольшого числа схем
двухполостных камер сгорания.
Предкамерные конструкции дизельных головок. Принципиальная
схема предкамерной головки1 приведена на фиг. 70. Как пока-
зывает схема, объем камеры сгорания Vc делится на две части:
на объем У', находящийся в головке и составляющий 20—30°
от всего объема камеры сжатия, и объем V", расноложенный
1 В диторат)рс и в разговорной речи называют также форкамера, аванкамера.
92
между поршнем и крышкой. Обе части камеры сгорания соеди-
нены между собой одним или несколькими отверстиями малых
размеров. Больший объем V" называется главной камерой, а ма-
1КЙ объем К' —предварительной камерой плп предкамерой.
Конфигурация предкамеры п ее месторасположение в различ-
ных конструкциях различны. Число, диаметр и направление
егверстпй в промежуточном насадке между предкамерой и глав-
ной камерой строго подбираются для выполнения возложенной
на насадок задачи. Форсунка, всегда однодырчатая, распола-
гается в предкамере и притом так, что топливная струя напра-
влена в сторону промежуточного насадка.
Процесс смесеобразования и сгорания в предкамерных кон-
струкциях осуществляется следующим образом.
При ходе сжатия воздух сжи-
мается, и определенная часть его
перетекает из полости цилиндра
в предкамеру. Перед концом сжатия
в предкамеру впрыскивается то-
пливо. Так как температура и дав-
ление в предкамере достаточно вы-
сокие, топливо самовоспламеняется,
однако не все, а только малая часть,
вследствие того, что в предкамере
мало воздуха. В предкамере может
сгореть только такое количество
топлива, которое соответствует за-
пасу кислорода при теоретическом
соотношении топлива п воздуха.
При сгорании части топлива
в предкамере выделяется тепло,
повышается давление и темпера-
Фиг. 70. Схема предкамерной
головки.
тура и создается перепад давле-
ний между предкамерой и главной камерой. Этот перепад
давлений обусловлен тем, что обе части камеры сгорания соеди-
нены отверстиями малого сечения, и давление между нимп не
успевает мгновенно выравниваться. Чем меньше будут соедини-
тельные отверстия, тем больше будет перепад давлений. В пре-
деле, когда отверстий не будет совершенно, сгорание части
впрыснутого топлива будет происходить прп постоянном объеме,
и давление в предкамере будет наибольшим. Наоборот, если
соединительные отверстия сделать большего диаметра, тогда
разность давлений между предкамерой и главной камерой будет
меньше. Если предкамера и главная камера будут соединены
друг с другом непосредственно без всякого сужения, тогда не
будет разности давлений, так как давление распространптся
во все стороны беспрепятствённо.
Для дальнейших целей необходимо, чтобы между предкамерой
и главной камерой был бы определенный перепад давлений
после возникновения воспламенения в предкамере. .Поэтому
93
отверстия в соединительной насадке необходимо делать не
больше определенного диаметра, подбираемого экспериментально.
Вследствие возникновения перепада давлений между предка-
мерой и главной камерой, продукты сгорания пз предкамеры
перетекают с большой скоростью в главную камеру, подхватывая
по пути несгорсвшее топливо, добавочно распиливая его, соз-
давая в главной камере энергичное вихревое движение воздуха
и перемешивая топливо с воздухом, находящимся в главной
камере. Сгорание переходит в главную камеру, и давление
в ней, действующее на поршень, начинает повышаться. После
окончания процесса сгорания происходит расширение продуктов
сгорания в цилиндре и в предкамере; при этом часть продуктов
сгорания перетекает пз предкамеры в полость цилиндра.
Таким образом, предкамера предназначена для создания очага
пламени и перепада давлений между нею п главной камерой.
Перепад же давлений нужен для дальнейшего распиливания
топлива и перемешивания его с воздухом. Понятно поэтому, что
топливо форсункой должно впрыскиваться в сторону соедини-
тельного насадка, так как только в этом случае продукты сго-
рания пз предкамеры при своем перетекании в главную камеру
смогут захватить и выбросить в главную камеру все несгоревшее
топливо. Понятно также, что для лучшего перемешивания топлива
с воздухом, находящимся в главной камере, число, направление
в диаметр отверстий в соединительном насадке имеют весьма
важное значение.
В одноиолостных камерах сгорания распиливание, а в ряде
конструкций кроме того и перемешивание топлива с воздухом
целиком возлагаюэ ся на впрыскивающую систему, поэтому в по-
добных камерах необходимо обеспечить высокое давление впрыска
и большое число малых отверстий сопла форсунки или несколько
форсунок.
В предкамерных конструкциях распиливание топлива частично
обеспечивается насосом и форсункой, частично же предкамерой.
Поэтому распиливание из форсунки может быть грубее, а сопло
может быть выполнено однодырчатым и вследствие этого отно-
сительно большого диаметра. Давление затяжки пружины фор-
сунки в предкамерных двигателях в среднем составляет 80—100 ат.
Наличие сопла с одним отноептельно большим отверстием удобно
для производства и контроля; оно удобно также и в эксплоата-
ции, так как меньше опасений засорения соплового отверстия;
кроме того износ отверстия будет иметь меньшее значение.
Грубое распиливание топлива форсункой позволяет в пред-
камерных конструкциях меньше считаться с вязкостью топлива,
и то время как в одноиолостных камерах качество распиливания
определяет полноту сгорания топлива, п переход на более вязкое
топливо может повысить расходы или ограничить мощность
мотора. Меньшее давление впрыскивания уменьшает действую-
щие в насосе и форсунке силы и повышает надежность их работы.
Можно одновременно снять индикаторные диаграммы про-
цессов в предкамере п главной камере и наложить их друг на
9/
друга; такие совмещение диаграмм представлено на фиг. 71.
.Линия сжатия в предкамере пойдет ниже линии сжатия в гтав-
нон камере, так как при конечной скорости поршня перетекание
части воздуха в предкамеру за ход сжатия будет происходить
с определенной скоростью, на создание которой нужен перепад
давлений. Кроме того понадобится добавочный перепад давлений
на преодоление сопротивлений при проходе воздуха через узкие
каналы соединительного насадка. По тем же причинам после
окончания процесса сгорания в период расширения давление
в предкамере будет немного выше давления в главной камере,
так как при расширении движение газов обратное. Сгорание
начинается в предкамере, и на индикаторной диаграмме мы
видим резкое повышение давления.
В данном случае резкость вспышки и величина максимального
давления в предкамере не имеют значения, так как они не
Фиг. 71. Индикаторные диаграммы предкамеры
и главной камеры.
действуют на поршень. Вслед за вспышкой давление в пред-
камере начинает падать, а в главной камере начинает повы-
шаться; объясняется это истечением продуктов сгорания и то-
плива из предкамеры и переносом сгорания в главную камеру.
Так как в главную камеру смесь топлива и газов поступает
в состоянии горения, то давление в главной камере нарастает
плавно, соответственно количеству тепла, выделяющегося при
сгорании топлива. По этой причине и максимальное давление
вспышки в главной камере достигает невысоких значений
(55—60 ат).
Формы и месторасположение предкамер могут быть весьма
различны, но принципиальная схема остается той, которая была
разобрана выше.
Изложенные особенности и следствия рабочего процесса пред-
камерной головки дают много преимуществ этому типу7 камер
сгорания. Однако предкамерные конструкции обладают одним
весьма существенным недостатком—-повышенным против одно-
95
полостных камер сгорания удельным расходом горючего. Авто*
мобильные предкамерные двигатели имеют расход топлива в сред-
нем 200—215 г/э. л. c.-ч., т. е. на 10—2О°/о больше, чем удель-
ный расход однополостных камер1.
v Повышенный расход топлива в предкамерных дизелях объяс-
няется двумя причинами: во-первых, более сложной конфигу-
рацией камеры сгорания и вследствие этого большей относи-
тельной поверхностью камеры, что приводит к увеличению
тепловых потерь в стенки; во-вторых, часть энергии сгорания
топлива в предкамере теряется на создание скорости перетекания
из предкамеры в главную камеру л на создание завихрений
в главной камере, а также на преодоление сопротивлений при
проходе смеси газов и топлива через узкие каналы соедини-
тельного насадка. Эти дополнительные тепловые и дроссельные
потери вызывают увеличение удельного расхода. Для авиацпп
расход топлива имеет весьма большое значение, поэтому пред-
камерные двигатели не нашлп практического применения на
самолетах.
Следует оговориться, что предкамерный мощный дизель Мер-
седес-Бенц (1200/900 л. с., 16 цилиндров, V-образный), устано-
вленный на погибшем дирижабле LZ-129 и с небольшими изме-
нениями устанавливаемый на новый дирижабль LZ-130, если
верить опубликованной характеристпке, обладает поразительно
низким удельным расходом, именно 170—175 г/э. л. с.-ч. на мощ-
ности в 900 л. с. Однако это все-таки на Ю^/о больше, чем
удельный расход авпадизеля Юнкере, и достигнуто ценой боль-
шого избытка воздуха, а следовательно, больших габаритов и
веса конструкции.
В предкамерных двигателях удовлетворительное сгорание
топлива достигается при сравнительно высокпх значениях коэфи-
циента избытка воздуха, практически не ниже 1,6.
Предкамерная головка относится к группе двухполостных
камер с образованием вихревого движения за счет сгорания.
Камера сгорания Панова. Камера сгорания Ланова состоит из
двух частей: из главной камеры, образованной двумя небольшой
высоты пересекающимися цилиндрами с параллельными осями,
и пз дополнительной камеры2 небольшого объема, ось которой
перпендикулярна оси цилиндра. Схема камеры Ланова дана на
фиг. 72. Дополнительная камера 8 соединена с главной отверстием,
имеющим в середине сужение. Однодырчатая форсунка распо-
ложена в главной камере против дополнительной камеры таким
образом, что ось форсунки совпадает с осью дополнительной
камеры. Над цилиндрическими полостями главной камеры рас-
положены всасывающий и выхлопной клапаны.
Процесс смесеобразования и сгорания в камере Ланова про-
исходит следующим образом. Воздух сжимается в главной
1 Есть конструкции автомобильных предкамерных дизелей, например, Мак-Лорена
или Дейца, которые имеют удельный расход топлива 190 г/э. л. С.-ч.
8 Называют также нахкамерой.
96
дополнительной камерах и частично перетекает при сжатии
11 главной камеры в дополнительную. При впрыскивании топливо
вначале попадает в дополнительную камеру fif и там прежде
сего и воспламеняется. Вследствие дросселирующего действия
В ртиннтельного канала, давление в дополнительной камере
С'езко возрастает. Под разностью давлении газы из дополнитель-
ной камеры с большой скоростью устремляются в главную
амсрУ подхватывая движущееся пм навстречу топливо и до-
бавочно распиливая его. Дойдя до противоположной стенки,
газы направляются стенками камеры симметрично в обе стороны,
гак показано на схеме стрел-
ками. Это способствует хо-
рошему перемешиванию то-
плива и воздуха1 * * * * * 7.
В начале появления ка-
меры Ланова были произ-
ведены исследования рабо-
чего процесса, которые вы-
явили большие преимуще-
ства этого типа камеры
сгорания. Швагер, напри-
мер, указывает, что коэфи-
циент избытка воздуха в
камере Ланова доходит до
1,2 и даже до 1,1. Лошге
снимал индикаторные диа-
граммы с дополнительной
камеры и с главной камеры.
Он установил, что давление
вспышки в дополнительной
камере доходит до 80 ат
и почти не зависит от на-
грузки двигателя. Давление вспышки в главной камере возра-
стает с увеличением нагрузки, однако даже на полной мощности
оно не превосходит 43—45 ат, т. е. равно давлению вспышки
карбюраторного мотора.
На фпг. 73 приведены диаграммы рабочего процесса дополни-
тельной и главной камер Ланова, полученные Лошге на полной
мощности двигателя. Как показывают диаграммы, давление, дей-
ствующее на поршень, нарастает плавно и имеет небольшое
значение максимума.
Эти преимущества камеры, естественно, привлекли к ней
внимание. В ряде стран появились автомобильные дизели с ка-
мерой Ланова. Авиационная фирма БМВ давно работает над
1 В недавно опубликованном исследовании экспериментально установлено, что сго-
рание начинается (в условиях опята) в главной камере, затем оно переносится
в дополнительную камеру, которая и в атом случае служит источником вихреобразо-
вания в главной камере. Однако автор считает, что такая схема работы камеры
Ланова противоречит идее, заложенной в камере, и должна дать худшие результаты,
чем схема работы, описанная в тексте и подтверждаемая опытами проф. Лошге.
7 Авиационные дизеля С)/
9
Фиг. 72. Схема камеры сгорания Ланова.
созданием звездообразного авпадизеля <• камерой «Панова, однако
полного успеха, повндимому, пока еще не достигла. Объясняется
это тем, что дальнейшие исследования не подтвердили столь
высокого использования воздуха, как это указывал Швагср.
Кроме того расход топлива получался высокий, порядка 2оо ?
на силу-час и выше из-за повышенной теплоотдачи в стенки
за время сгорания и вследствие потерь энергии на создание
скорости, преодоление сопротивлений и образование вихревых
движений воздуха.
Дополнительная камера содействует распиливанию топлива,
поэтому впрыскивание через форсунку может производиться
Фиг. /3. Индикаторные диаграммы главной и дополнительной
камеры двигателя .Панова.
при сравнительно невысоком давлении; практически давление
затяжки пружины равно 120—150 ат. Форсунка в камере «Панова
не расположена в дополнительной камере, которая поэтому и не
является предкамерой. Тем не менее рабочий процесс осуще-
ствляется так же, как п в предкамерной конструкции. Это дает
основание некоторым авторам относить камеру «Панова к группе
предкамерных головок1.
Камера «Панова относится к группе двухполостных камер,
с образованием вихревого движения воздуха за счет сгорания.
Акрокамера. В автомобильных дизелях применяются акрокамерн
пли, иначе, камеры с воздушным аккумулятором. Последнее
1 Джодж относит камеру Данова к типу акрокамерной головки. Это неверно, так
как задачи, возложенные на дополнительную камеру Данова, и вследствие этого ее
объ'я отличны от задач и объема акрокамеры.
98
«чзвание сложилось исторически, Когда предполагали, что допол-
нительная камера играет роль аккумулятора воздуха. Позднее
,.о 'представление оказалось неверным, но название камеры
,воздушным аккумулятором еще сохранилось.
( Схема акрокамерной головки приведена на фиг. 74. Камера
остоит из двух полостей: одна полость заключена между порш-
нем н головкой, а вторая полость сделана отдельно или в головке,
или в поршне. Обе полости соединены между собой одним отвер-
стием. Форсунка расположена так, что топливо впрыскивается
в горловину соединительного канала. Полость между поршнем
п головкой получается вынужденно. Г|1/^
полости следовало бы сделать равным
Теоретически объем этой
нулю. Однако необхсди-
мость иметь зазор между днищем
поршня и головкой, предварение
открытия всасывающего клапана
и запаздывание закрытия выхлоп-
ного клапана приводят к тому,
что объем этой части практи-
чески составляет 30—4О°/0 от
всего объема камеры сжатия.
Объем дополнительной камеры,
таким образом, занимает 60—
70°'0.
Начальное воспламенение име-
ет место в дополнительной ка-
мере. Под влиянием разности
давлений воздух из камеры устре-
мляется в цилиндровое простран-
ство; этому в конце сгорания спо-
собствует и обратный ход поршня.
На своем пути воздух встречает
струю топлива, разбивает ее и
перемешивается с топливом. Вих-
ревое движение, создаваемое при
Фиг. 74. Схема акро-камеры.
этом, включает в процесс сгорания и те 30—4О7о воздуха, которые
были в цилиндровой полости. Максимальное давление в дополни-
тельной камере доходит до 75—80 ат, а максимальное давление
в цилин дровой полости не превышает 60—70 ат. Расход топлива
получается сравнительно большой — около 200—220 г на силу-
час в автомобильных конструкциях1. Давление распылпвания
применяется невысокое — в среднем 100—120 ат, так как вих-
ревое движение воздуха способствует распиливанию топлива.
Форсунка — однодырчатая.
На фиг. 75 приведены индикаторные диаграммы дополнитель-
ной камеры и цилиндровой полости, полученные автором в мо-
торной лаборатории ВВА с двигателя Заурера. Диаграммы
.,п„,'^СЛп пеРи1ь лйтерат}рным данным, то вакрокамерном дизеле Авелинг—Инвикта,
предназначенном для трактора, удельныц расход топлива доходит до 160 i на эффек-
1вную силу-час (ем. папр. Джодж, Быстроходные дизели, 1938 г., стр. 231).
7* 99
отчетливо показывают, что Топливо Прежде Всего воспламеняется
в дополнительной камере, где развиваются кроме того и более
высокие максимальные давления.
Акрокамерные двигатели для автомобилей и тракторов полу-
чили вначале широкое распространение, однако дальнейшее
развитие их приостановилось. В авиационных конструкциях
акрокамерные геловки не применялись.
Фиг. 75. Индикаторные диаграммы главной н дополнительной
камер двигателя Заурера.
тель Рикардо, помимо
Фиг. 76. Схема камеры
Рикардо «Комет*.
Акрокамера относится к группе двухполостных камер сгорания
с вихревым движением воздуха, полученным за счет сгорания
и обратного хода поршня.
Вихревая камера Рикардо. Известный английский исследова-
однополостной вихревой камеры „Вор-
текс“, осуществленной в бесклапанном
золотниковом двигателе Бротерхуда,
предложил оригинальную вихревую ка-
меру, названную камерой гКомет“.
Схема этой камеры дана на фиг. 76.
Камера сгорания состоит из цилиндро-
вой полости, составляющей по конструк-
тивным причинам, как и для акрока-
мерной головки, 30—40°/Р от всего объема
камеры сжатия, и из отдельной шаровой
камеры, соединенной с цилиндровой по-
лостью узким отверстием, тангенциально
расположенным по отношению к шаровой камере. Форсунка
расположена в шаровой камере и ось ее, как правило, направ-
лена по радиусу.
При сжатии воздух через тангенциальный капал проходит
в шаровую камеру и вследствие этого интенсивно завихри-
вается. Скорость завихрения воздуха зависит от скорости поршня
и диаметра соединительного канала. Наивыгоднейшая скорость
завихрения, очевидно, будет та, при которой воздух за период
впрыскивания топлива совершит один круг в шаровой камере,
100
к как в этом случае весь воздух уепеет подвйти к топливной
nve. При сгорании давление в шаровой камере возрастает,
С топливо с воздухом, а также продукты сгорания устремляются
0 цилиндровую полость, в которой в свою очередь возникает
вихревое движение; этому способствует и обратное движение
поршня к нижней мертвой точке.
Шаровая камера охлаждается плохо, поэтому период запазды-
вания воспламенения короткий. Наличие дросселирующего соеди-
нительного канала снижает максимальное давление в цилиндро-
вой полости. Рабочий процесс получается плавным, с давлением
вспышки в цилиндровой полости около 60—65 ат. Вследствие
тепловых потерь в камере и потери энергии при протекании
через канал, расход топлива получается немного больше, чем
в однополостных камерах, но меньше, чем в предкамерных
и других двухполостных камерах, и достигает величин 190—200 i
на силу-час для автотракторных конструкций *. Коэфициент
избытка воздуха доходит до величины 1,4; эффективное давление
доходит до 7—8 ат без большого дымления.
Месторасположение форсунки выбирается экспериментально
и с учетом конструктивных возможностей. Это напвыгоднейшее
месторасположение зависит от многих причин: скорости вихре-
вого движения в камере, момента начала впрыска относительно
верхней мертвой точки, продолжительности впрыскивания. Фор-
сунка теоретически должна быть установлена так, чтобы в мо-
мент перетекания газов из шаровой камеры в цилиндровую
полость к соединительному каналу подошли бы продукты сго-
рания. Форсунка применяется однодырчатая; давление затяжки
Форсунки 100—150 ат. Камера Рикардо „Комет" в силу своих
серьезных достоинств получила широкое распространение для
автомобильных и тракторных, а также для экспериментальных
дизелей.
Индикаторные диаграммы, полученные с двигателя, у кото-
рого применена камера сгорания „Комет", показывают плавное
сгорание, сравнительно небольшое максимальное давление
вспышки и высокое среднее индикаторное давление.
Вихревая камера Рикардо может быть выполнена в различных
модификациях. Например, вихревая камера может быть выполнена
не шаровой, а цилиндрической, соединительный канал может
быть расположен в различных местах. В конструкции двигателя
„Геркулес" кроме того возникает дополнительное дросселирующее
действие из-за перекрывания верхней частью поршня выходного
отверстия соединительного канала, сделанного сбоку в цилиндре.
Вихревая камера Рикардо „Комет" относится к числу двух-
полостных вихревых камер, у которых основное мощное завих-
рение получается за счет хода сжатия при наличии специальной
конструкции камеры; дополнительное завихрение в конце сго-
1 В данном и в других случаях раньше мы всегда указывали, что расход топлива
относится к определенному типу мотора (автотракторному, авиационному), так кек вффек-
’явный расход зависит не только от совершенства рабочего процесса, но и ст хсха-
Рп-цхкого кпд.; последний «е зависит от назначении мотора.
гл
рання получается за счет перепада щвлснпп между камерами
и обратного движения поршня.
Камера Оберхенсли. Представляет интерес кратко ознакомиться
со схемой камеры Оберхенсли., При конструировании этой
камеры ставилась задача искусственно сократить период запаз-
дывания воспламенения. Для этого в дополнительную шаровую
камеру, соединяющуюся с цилиндровой полостью достаточно
широким проходом, помещается с зазором чугунная вставка
(фиг. 27). Вставка, плохо охлаждаемая, накаляется при работе
и ускоряет процесс 'физико-химической подготовки топлива
к воспламенению. Шаровая форма дополнительной камеры и
тангенциальное расположение {соединительного канала создают,
как и в камере РикардоJ „Комет", вихревое движение воздуха
во время сжатия. Форсунка — однодырчатая и расположена в
дополнительной камере.
Чугунная вставка играет роль аккумулятора тепла, поэтому
камеру Оберхенсли называют камерой с тепловым аккумулятором.
Камера Оберхенсли применяется для двигателей грузовых и лег-
ковых автомобилей. В последнем случае обороты двигателей доходят
до 3 000 — 4 000 в минуту. Среднее эффективное давление 7
7,5 Kt'c.u2; расход топлива 210 — 220 г на силу-час.
Камера Оберхенсли с точки зрения процесса смесеобразования
и сгорания относится к тому же типу вихревых камер, что и
камера Рикардо „Комет".
Камера сгорания двигателя Заурера. Камера сгорания шив г<
двигателя Заурера представляет оригинальный тип камеры <•
Фиг. 77. Камера сгорания Заурера.
комбинированным вихреобразованпем. Схема камеры Заурера
представлена на фиг. 77. Завихрение воздуха получается сперва
10?
всасывании, благодаря боковому расположению заширмлен-
п1’’ клапана; при этом воздух получает вращательное движение
”1’1Осптсльно оси цилиндра. Второе самостоятельное завихрение
туха получается при сжатии, благодаря специальной выемке
В поР1ЦНС: эта высмка представляет в проекции два пересекающихся
врура одинакового диаметра. Форсунка расположена в головке
। впрыскивает топливо через четыре отверстия, расположенные
о то относительно другого иод углом 90° и составляющие неболь-
шой угол с плоскостью головки. Мощное комбинированное за-
вихрение способствует хорошему перемешиванию топлива и воз-
духа и совершенному сгоранию топлива в малом избытке воздуха.
‘Опубликованные характеристики показывают, что среднее
эффективное давление доходит до величин 8,0 — 8,2 tajcM- прп
удельном расходе топлива не свыше 170— 175 г на эффективную
силу-час. Давление впрыскивания может быть сравнительно
невысокое, благодаря добавочному распиливающему действию
воздушных вихрей. Максимальное давление вспышки составляет
величину около 60 xv/c.w’. что может быть объяснено коротким
периодом запаздывания воспламенения из-за высокой темпера-
туры поршня.
Камера сгорания экспериментального двигателя NACA. В круп-
нейшей исследовательской авиационной организации США
Национальном консультационном комитете по авиации (National
Advisory Coinitee of Aeronautics или сокращенно NACA) — проводится
интенсивная работа по всем вопросам, касающимся дизелей.
Многочисленные работы, связанные с воспламенением, сгора-
нием, наддувом, проводились и продолжают еще выполняться
на одноцилиндровой установке, имеющей оригинальную камеру
сгорания NACA, поэтому целесообразно вкратце ознакомиться
е этой камерой. Прототипом камеры NACA в смысле конфигурации
и расположения клапанов и форсунки является давно известная
камера сгорания Дейца. Однако, в противоположность камере
Донца, в камере NACA приняты меры к тому, чтобы не было
вихревых движ< ний воздуха; отсутствие завихрений компенси-
руется много дырчатой форсункой.
О ща из подобных модификаций камеры NACA представлена
схематически на фиг. 78. Камера сгорания является плоской и
соединена широким отверстием с поршнем. Выхлопной и всасы-
вающий клапаны расположены друг против друга. Форсунка
им< t г много (до io) отверстий разных диаметров, расположен-
ных под различными углами в три ряда таким образом, чтобы
ipjn топлива охватили всю камеру. 0 этой камерой сгорания
в лаоораторных условиях получены высокие значения среднего
эффективного давления без наддува и особенно при большом
наддуве. Опыты проводились и при наличии завихрений разной
нтенспвноетп, что достигалось специальными накладками па
поршне.
Смесеобразование и сгорание в двигателе Жальбера. Во Фран-
Ц 1и конструктор Жальбер уже в течение, многих!лет пытается
остропть авпадизель оригинального типа, в котором топливо
103
вводится в цилиндр не в жидком виде с помощью насоса и фор-
сунки, а особым, ниже описываемым образом. Жальбером были
построены различные модели авиадпзелей. В настоящее время
Фиг. 78. Камера сгорания экспериментального
двигателя NACA.
Вспомога-
тельные
струи
Основные

сам процесс введения топлива в цилиндр, процесс образования
смеси и сгорания уже выяснен в достаточной мере, хотя авиа-
дизели по схеме Жальбера еще нс получили практического при-
менения.
Фиг. 79. Схема головки двигателя Жальбера.
Цилиндр 8 мотора снабжен нормально клапанами всасывания
воздуха п выхлопа отработавших хазов (фиг. 79). Кроме топ»
над головкой расположен особый впрыскивающий цилиндр 3,
поршень которого 4 приводится в движение шатуном Я от отдель-
104
(lf0 вала 1, делающего вдвое меньшее число оборотов, чем глав-
Я«Й коленчатый вал мотора. Между основным и впрыскивай -
пиМ цилиндрами расположен распылитель; в последнем про-
^(флены проходные каналы 6 и помещен клапан 7, нагружен-
ный пружиной 5. Впрыскивающий цилиндр 3 в верхней своей
части каналом 9 соединен с карбюратором. Когда поршень 4
движется вверх, под ним создается разрежение, и при открытии
бокового отверстия из карбюратора во впрыскивающий цилиндр
поступает смесь тяжелого топлива и воздуха. Эта смесь содержит
настолько мало воздуха, что воспламенение смеси невозможно.
При обратном движении поршня 4 смесь топлива с воздухом
в цилиндре сжимается, топливо испаряется и частично газифи-
цируется. Давление в цилиндре 3 через канал 6 передается
на поверхность s клапана; с другой стороны, на клапан в противо-
положном направлении действует давление газов в основном
цилиндре (на поверхность S) и сила затяжки пружины 5.
Можно так подобрать фазу движения поршня 4 относительно
движения основного поршня цилиндра мотора и поверхности s
и S клапана, а также силу затяжки пружины, чтобы обеспечить
введение богатой паро-газообразной смеси из впрыскивающего
цилиндра в основной цилиндр мотора в необходимый момент
до в. м. т. в период сжатия воздуха. Дальше в основном цилиндре
произойдет нормальное смесеобразование, самовоспламенение
и сгорание топлива.
Задачи, которые возлагаются на это устройство, сводятся
к следующему: парообразование и газификация топлива и сжа-
тие его с небольшим количеством воздуха во впрыскивающем ци-
линдре помогут провести ряд физико-химических процессов, пред-
шествующих сгоранию, еще до введения топлива в цилиндр
и, следовательно, могут сильно сократить период запаздывания
воспламенения и тем самым сделать процесс плавным, а давле-
ние вспышки сравнительно небольшим.
Кроме того введение в основной цилиндр паро-газовоздушноп
смеси, вместо жидкого топлива, должно, по мысли конструктора,
обеспечить лучшее смешение топлива с воздухом и в результате
более полное использование воздуха. Опубликованные Жальбером
результаты, если они правильны, подтверждают эти предположе-
ния. Однако мы еще не располагаем объективными наблюдениями
и в частности не знаем, насколько надежно работает распылитель.
Глава VII
СХЕМЫ ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ПО ПРОВЕРКЕ ПРОДУВКИ
Процесс очистки цилиндра от отработавших газов и наполне-
ния его свежим зарядом в двухтактных двигателях, как известно,
осуществляется в конце хода расширения и в начале хода сжа-
тия. За этот период открываются выхлопные и продувочные органы.
Выхлопные органы открываются раньше. Под влиянием разности
давлений между цилиндром и окружающей средой отработавшие
газы уходят наружу. Вследствие этого температура и давление
отработавших газов сильно падает и количество их уменьшается.
Однако нужно помнить, что отработавшие газы в конце выхлопа
заполняют весь цилиндр и что их необходимо удалить принуди-
тельно. После заметного снижения давления в цилиндре во
время выхлопа открываются продувочные органы, и через них
в цилиндр поступает воздух, нагнетаемый особым компрессором.
Взаимное расположение выхлопных и продувочных органов
и конструктивное оформление поршней и головок предусматри-
вают более или менее совершенную очистку цилиндра свежим
продувочным воздухом от отработавших газов и заполнение ци-
линдра евежпм воздухом. Момент закрытия выхлопных и про-
дувочных органов также зависит от конструкции двшателя.
Здесь могут быть три случая, когда выхлопной орган закры-
вается после, одновременно пли до момента закрытия продувоч-
ных органов. В последних двух случаях возможно повышение
давления в цилиндре, вследствие посту пленил добавочного коли-
чества воздуха, т. е. возможен наддув.
Таким образом, задача очистки и заполнения цилиндра требуе т:
1) обеспечения достаточных сечений выхлопных органов и свое-
временного открытия их для удаления газа и уменьшения да-
вления в цилиндре в отведенный для этого отрезок времени:
2) своевременною открытия продувочных органов, сообразуясь
с величиной давления газов в цилиндре и давления воздуха
в ресивере перед цилиндром; з) определенного сечения проду-
вочных органов для того, чтобы пропустить в цилиндр необходи-
мое количество продувочного воздуха за отведенный промежуток
времени; -1) повышения давления продувочного воздуха в особом
компрессоре илп нагнетателе до необходимой величины, обеспе-
.)ающеп продувку; 5) продуманного конструктивного оформле-
’’’ ‘цееп схемы выхлопа и продувки для лучшего удаления от-
в'бодавших газов из цилиндра, с меньшими потерями свежего
Р jyxa через выхлопные окна и малым количеством остаточных
зов. В авиационных конструкциях кроме того желательно обес-
печить наддув.
Выхлопные и продувочные органы могут быть выполнены в виде
1Кон-прорезов или сверлений в цилиндре. В этом случае открн-
!(.пе и закрытие их регулируются самим поршнем. Они могут
(быть выполнены в виде золотников или клапанных механизмов,
причем клапаны открываются через распределительные валики
(•помощью кулачков. Конструктивных схем продувки существует
много. Простейшая схема кривошипно-камерной продувки была
нами рассмотрена в главе II. Тогда же было указано, что кон-
структивная схема продувки должна обеспечить выполнение
перечисленных выше задач при меньшей по возможности вели-
чине коэфицпента продувки ср и при меньшем значении давле-
ния продувочного воздуха ;>к, так как эти условия уменьшают
расход воздуха и мощность, затрачиваемую на нагнетатель. На-
конец, конструктивная схема продувки должна позволить фор-
сировку оборотов и наддув для увеличения литровой мощности;
это особенно важно для авиационных конструкций.
Рассмотрим различные конструктивные типовые схемы устрой-
ства выхлопа и продувки двухтактных дизелей. Мы не будем
приводить всех существующих схем продувки, ограничимся лишь
главнейшими схемами, представляющими интерес для ознакомле-
ния, либо в той или иной форме получившими применение в прак-
тике быстроходного дизелсстросния.
Па фиг. 13, в главе II, была показана схема кривошипно-ка-
мерной продувки. Детально се устройство и работу мы уже имели
возможность изложить. Большим достоинством этой схемы про-
дувки является отсутствие клапанов, приводов к ним и отсут-
ствие особого компрессора,— все это делает машину простой
в производстве и эксплоатации. Однако большое количество оста-
точных газов в цилиндре после продувки (до 20—-30® 0) п малое
наполнение цилиндра свежим воздухом ухудшают процесс сгора-
ния, ограничивают литровую мощность и увеличивают удельный
расход горючего. Малое же наполнение цилиндра воздухом полу-
чается, во-первых, потому, что в кривошипной камере рабочий
<>от,ем равен объему, описываемому в рабочем цилиндре, и кроме
и’Го имеются потери при всасывании; во-вторых, часть продувоч-
ного воздуха теряется в выхлопные окна. Кривошипно-камерная
схема продувки применяется в двигателях небольшой мощности,
имеющих один-два цилиндра. В авиационных моторах эта схема
н<.находит применения.
Схема с противоположно расположенными (вблизи п. м. т.) окнами
Для выхлопа и продувки и е повышением давления продувоч-
ного воздуха не в кривошипной камере, а с помощью приводного
Центробежного нагнетателя, представлена на фиг. 80. Эта схема
’Ила применена в оцытцом звездообразном маломощном авиади-
107
воле Сименса, который, правда, не получил практического црп.
менсния. Рассматриваемая схема лучше предыдущей, так как
опа не ограничивает количество продувочного воздуха п помогает
лучшей очистке цилиндра. Однако и в данном случае качество
очистки цилиндра все-таки неудовлетворительное, а наличие
отдельного нагнетателя для продувочного воздуха усложняет
и удорожает машину.
Обе эти схемы отличаются друг от друга только способом получе-
ния продувочного воздуха. Как та, так и другая схема не позволяют
осуществить наддув двигателя, поскольку выхлопное окно выше
продувочного и, следовательно, закрывается позднее. Однако воз-
можно осуществление наддува и при таком расположении окон,
Фиг. 80. Схема двухтактного дизеля Сименс.
если в непосредственной близости от выхлопных окон в трубо-
проводе поместить управляемый клапан, золотник плп кран,
который открывается перед началом выхлопа и закрывается до
закрытия продувочных окон. Такая схема вносит добавочное
усложнение в мотор в виде клапана п привода к нему, но по-
зволяет уменьшить потерю продувочного воздуха и повысить
мощность двигателя.
Схема с управляемым клапаном на выхлопе, но с иным рас-
положением выхлопных и продувочных окон применяется, на-
пример, на тихоходных двухтактных дизелях завода Нобель.
В некоторых конструкциях продувочные окна,, расположен-
ные на одной стороне, состоят пз двух рядов; верхний ряд рас-
положен выше выхлопных и соединен коллектором, в котором
помещен управляемый клапан. В конце расширения клапан
закрыт, поэтому верхние продувочные окна бездействуют, С откры-
108
lt.y иыхлопинх окой производится выхлоп, а затем продубка —
через нижний ряд продувочных окон. При обратном движения
1()ршня клапан верхнего ряда продувочных окон поднимается,
’ дродувка производится через оба ряда окон до тех пор, пока
ре закроются сначала нижние продувочные, а затем и выхлоп*
дне окна. После этого через верхние продувочные окна ироиз-
родится наддув. Изложенная схема применяется заводом Зульцер
для судовых дизелей; она наглядно представлена на фиг. 81.
Левый чертеж относится к случаю, когда поршень находится
в н. м. т. и верхние продувочные окна еще закрыты; правый
чертеж соответствует моменту, когда при движении поршня вверх
нижний ряд окон уже закрыт и продувка производится через
верхний ряд продувочных окон.
Фиг. 81. Схема продувки и наддува двигателя Зульцера.
На фиг. 82 представлена схема так называемой фонтанной
продувки. Выхлопные и продувочные окна расположены по всей
окружности в два ряда: верхний ряд — выхлопные окна, нижний
ряд — продувочные окна. Такой способ продувки позволяет лучше
очистить цилиндр от отработавших газов; однако качество про-
дувки все-таки остается невысоким, вследствие вихревых дви-
жений в цилиндре. Продувочный воздух, поступающий по всей
окружности, устремляется к центру, затем движется вверх,
У головкп поворачивается вновь к наружным стенкам и, опу-
скаясь вниз вдоль стенок, уходит в выхлопные окна, вытесняя
отработавшие газы и частично перемешиваясь с ними. Полу-
чается подобие фонтана, откуда и получилось название продувки.
Фонтанная продувка применялась в моторе Тартрэ-Пежо.
Фонтанная продувка при отсутствии клапана в выхлопном
коллекторе наддува не обеспечивает.
Конструктивных схем щелевых бесклапанных продувок различ-
ного типа, кроме описанных, имеется много. Заслуживает внима-
109
Ния краткое описание еще одного типа щелевой продувки с одно-
сторонним расположением выхлопных п продувочных окон — это
продувка типа MAN (MaschinPiifabrik Augsburg-Nllrnberg).
В продувке типа MAN выхлопные окна расположены выше
продувочных и непосредственно над ними (фиг. 3). Продувочные
окна имеют небольшой наклон в сторону нижней мертвой точки.
Днище поршня вогнутое, причем кривизна профиля днища со-
гласована с наклоном продувочных окон. Воздух направляется
Фиг. 82. Схема фонтанной продувки
двигателя Тартрэ Пежо.
днищем поршня, доходит
до противоположной стенки,
поднимается вверх, повора-
чивает у головки и опу-
скается вниз в сторону вы-
хлопных окон. Фирма MAN
применяет этот тип нро-
1увки в стационарных и
судовых дизелях как про-
стого, так и двойного дей-
ствия. Как известно, в дви-
гателе двойного действия
рабочие полости цилиндра
расположены по обе стороны
поршня; шатун соединяет-
ся с поршнем с помощью
крейцкопфа и поршневого
штока, который, проходя
через днище цилиндра,
уплотняется в нем особым
сальником. Эта схема про-
дувки в соединении с двой-
ным действием применялась
фирмой MAN в эксперимен-
тальном быстроходном ди-
зеле, предназначенном для
дирижабля.
Все приведенные выше
схемы продувок отличаются
тем, что продувочный воз-
дух в рабочей полости совер-
шает повороты п движется в обе стороны. Благодаря этому в ци-
линдре развиваются вихревые движения, воздух и отработавшие
газы частично перемешиваются; кроме того отдельные простран-
ства цилиндра нс продуваются или плохо продуваются. В противо-
положность этому имеются такие схемы продувок, в которых про-
дувочный воздух совершает движение только в одном направле-
нии, не имея ни на каком участке цилиндра двухстороннего
движения. Такие типы продувок носят название прямоточных.
К числу прямоточных продувок относятся продувки типа Юн-
керса, Цбллера, Михеля и клапанно-щелевая.
Рассмотрим последовательно схемы этих продувок.
110
^вухиоршйевая схема Юнкерса. в конце прошлого столетня
/-[/•'Ь'1 применена впервые Охельхейзером, совместно с Юнкерсом,
газового двигателя, затем она была применена Юнкерсом
,|'чя стационарных и судовых двухтактных дизелей. Эта схема
была использована в Англии (дизели Докефорд и Каммелар-
фуллагар). В период войны Юнкере начал постройку автомо-
бильных и экспериментальных авиационных двухтактных дизелей.
В стационарных, судовых и автомобильных моделях дизелей
Юнкере мотор выполнялся вертикальным с одним коленчатым
валом, расположенным внизу; давление газов, действующее на
верхний поршень, передавалось на коленчатый вал через два
боковых длинных шатуна; давление же, действующее на нижний
поршень, передавалось на вал обычным образом.
Для обеспечения противоположно направленного движения
в цилиндре оба колена для присоединения шатунов верхнего
поршня сдвинуты относительно среднего колена, <• которым
соединен шатун нижнего пор-
шня, на 180°.
Это дает одно весьма серьез-
ное преимущество двухнорш-
невой системе с одним колен-
чатым валом, заключающееся
в том, что влияние сил инер-
ции поступательно движу-
щихся масс при этой системе
может быть значительно умень-
шено. На первый взгляд даже
создастся представление о пол-
ном уравновешивании сил
инерции поступательно дви-
жущихся масс в том случае,
если массы верхней и нижней
группы одинаковы. Однако,
как это показывает график на фиг. 83, составленный проф. Л. Мар-
тенсом, полного уравновешивания не получается вследствие раз-
личных длин шатунов, а главное из-за различного закона изменения
ускорений для верхнего и нижнего поршней. Если поступательно
движущиеся массы, относящиеся к верхнему и нижнему порш-
ням, неодинаковы, то возможно уравновешивание, в такой же
степени, как и в случае одинаковых масс; для этого необходимо
определенным образом изменить радиус кривошипов нижнего
и верхнего поршней.
На фиг. 84 показан в разрезе автомобильный дизель Юнкере
ранней модели. В этой конструкции радиусы кривошипов обоих
поршней одинаковы. Продувочный насос для подачи сжатого
Продувочного воздуха выполнен поршневого типа с автоматиче-
скими пластинчатыми клапанами для всасывания воздуха из
атмосферы и нагнетания его в ресивер, в качестве которого
служит кривошипная камера и весь объем внутри наружного
кожуха мотора. Поршень продувочного насоса непосредственно
111
Фиг. 83. Силы инерции поступательно
движущихся масс двухпоршневой си-
стемы с одним коленчатым валом.
I
I
I
I
I
I
I
d
।
I
I
I
« c
a a.
X V
Л X
i
I
зПинсН с верхним рабочим поршнем. Такая схема передачи
С°боты нл бдмн коленчатый вал сильно удлиняет мотор, так
Ра‘ для каждого цилиндра необходимо иметь три кривошипа.
Поэтому длд авиационной конструкции была принята двухваль-
* я система: нижние поршни через шатуны связываются с одним
на том, расположенным внизу, верхние поршни — со вторым верх-
ним валом. Оба вала соединяются друг с другом рядом цилин-
.рпчсскпх шестерен. При такой схеме достигается полное уравно-
вешивание сил инерции поступательно движущихся масс. Про-
дувка типа Юнкерса является совершенной, так как при этой
схеме достигается полная очистка цилиндра от отработавших
Фиг. 85. Схема продувки типа Цбллера.
газов (остаточных газов после продувки 0—3%). Схема продувки
Юнксрса позволяет осуществить хорошую продувку на больших
оборотах и кроме того позволяет реализовать при определенном
Условии наддув; об этом будет изложено ниже. Продувка типа
Юнкерса применяется в авиадизелях Юнкере.
Схема продувки типа Цбллера показана на фиг. 85. Два
Цилиндра имеют общую камеру сгорания. Каждый цилиндр
имеет поршень; поршни движутся в одинаковую сторону — оба
вверх или оба вниз, выполняя ход сжатия или расширения.
В одном цилиндре внизу расположены выхлопные окна, в другом
Цилин дре — продувочные. Сначала открываются выхлопные окна,
а затем продувочные. Продувочный воздух поступает в первый
Цилиндр, у головки поворачивается и движется во втором
Цилиндре к выхлопным окнам, вытесняя отработавшие газы.
Хотя при этой схеме продувочный воздух и меняет направление,
но всюду в каждом цилиндре он движется только в одном
8 Авиационные дизели из
направлении; поэтому продувка Цёллера относится к числу
прямоточных продувок. Благодаря одностороннем^ движению
воздуха, продувка Цёллера позволяет произвести хорошую
очистку и наполнение цилиндра на больших числах оборотов.
Развитию оборотов способствует и то обстоятельство, что выхлоп
и продувка осуществляются с помощью окон-щелей. Бели выпол-
нить конструкцию таким образом, чтобы продувочный поршень
приходил в соответствующие мертвые точки позднее выхлопного
поршня, т. е. чтобы его движение относительно движения выхлоп-
ного поршня запаздывало, тогда можно получить наддув. Про-
дувка типа Цбллера осуществлена в авиационном дизеле Сальм-
сон-Шмдловского SH-18.
Оригинальная схема двухтактного мотора была предложена
Михелем. Мотор имеет три вала, оси которых находятся на одной
окружности (фиг. 86). Три цилиндра рас-
положены радиально п имеют общую
камеру сгорания в центре. Каждый пор-
шень соединен с помощью шатуна с ко-
ленчатым валом. Кривошипы поставлены
так, что все три поршня или сходятся
Фиг. 67. Схема клапанно-
Фиг. 86. Схема продувки щелевой продувки.
Михеля.
к центру, обеспечивая сжатие, пли расходятся для расширения.
Вблизи н. м. т. одного поршня находятся выхлопные окна; вблизи
н. м. т. двух других поршней сделаны продувочные окна. Воздух
поступает в оба цилиндра, устремляется к центру, далее переходит
в третий цилиндр, двигаясь к выхлопным окнам. Эта система
обеспечивает совершенную очистку и наполнение цилиндра.
Три коленчатых вала для согласования взаимного движения
соединены спереди треугольной траверсой. Схема Михеля позво-
ляет форсировать обороты и наддуть двигатель. Она была при-
менена в экспериментальном автомобильном моторе. Для авиа-
ционных целей прямоточная продувка типа Михеля не нашла
применения, невидимому из-за неудобства трех коленчатых валов
и кинематической связи между ни мп.
Клапанно-щелевая прямоточная продувка может быть выпол-
нена двояко: в одном случае клапаны служат для целей выхлопа
и в нижней части цилиндра сделаны' продувочные окна; во
втором случае, наоборот, продувка осуществляется через кла-
114
канн в головке, а выхлоп—через нижние окна. Схема клананно-
щелевой продувки представлена на фиг. 87. Выхлоп через кла-
паны удобен тем, что поршень ври этом имеет меньшпе темпе-
ратуры. вследствие хорошего охлаждения его продувочным
воздухом. Клапанно-щелевая продувка позволяет осуществить
наддув двигателя, так как наличие
скает в обоих вариантах продувку
закончить после закрытия выхлоп-
ных органов.
Клапанно-щелевая продувка усту-
пает бесклапанной прямоточной
продувке в отношении возможности
увеличения оборотов, так как прп
одинаково располагаемом времени
сечение для прохода выхлопных
газов и воздуха в случае клапанов
будет меньше. Кроме того сокращен-
ная, по необходимости, против че-
тырехтактного двигателя фаза вы-
хлопа или продувки заставляет бы-
стрее открывать клапаны, т. е. де-
лать профиль кулачка распределе-
ния более крутым, что связано
с возникновением больших скоро-
стей, ускорений и, следовательно,
больших действующих сил в кла-
панном механизме. Ускорения в кла-
панном механизме двухтактного
многооборотного двигателя в 3—4
раза превышают ускорения в кла-
панном механизме четырехтактного
двигателя при одинаковых оборотах.
Конструктивно клапанно-щелевая
продувка отличается тем достоин-
ством, что она может быть приме-
нена как для рядного, так и для
звездообразного мотора, в то время
как бесклапанные прямоточные продувки с окнами, управляе-
мыми поршнями (Юнкере, Михель), связаны только с опре-
деленной конструктивной схемой мотора. Очистка и наполне-
ние цилиндра при клапанно-щелевой продувке получаются
вполне удовлетворительными. Этот тип продувки применен
в звездообразном авиадизеле воздушного охлаждения Z0D-240A
и /\-образном, перевернутом мощном авпадизеле водяного охла-
ждения Дешан-Ламбер.
Имеются конструкции, в которых вместо клапанов применяются
краны пли золотники.
На ‘фиг. 88 показана схема двухтактного дизеля с золотнико-
вым распределением; продувка — прямоточная. Золотник совер-
шает поступательное (вдоль осп) и вращательное движение,
управляемого клапана доиу-
Фиг. 88. Схема прямоточной
продувки с золотниковым
распределением.
8*
115
открывая и закрывая при этом продувочные и выхлопные окна.
Золотниковое распределение имеет преимущество перед кла-
панным распределением, заключающееся в возможности иметь
большие сечения для прохода газов п в отсутствии сильно
нагруженного распределительного механизма. Это открывает
золотниковому двигателю более широкую перспективу дальней-
шего увеличения оборотов. Авиационных конструкций двухтакт-
ных дизелей с золотниковым распределением пока не разработано.
Мы рассмотрели большое число схем продувок. Все они в той
пли иной степени стремятся выполнить основные задачи очистки
цилиндра от отработавших газов и наполнения его свежим воз-
духом. Однако для удовлетворительного разрешения этой задачи
при конструировании нового мотора нужно уметь предварительно
определить для данной схемы и оборотов мотора такие проход-
ные сечения, которые способны пропустить наружу отработавшие
газы из цилиндра и, наоборот, пропустить внутрь цилиндра
необходимое количество свежего продувочного воздуха в отве-
денное для этого время. Эта задача отличается большой слож-
ностью и недостаточной определенностью. Поэтому окончательное
решение вопроса о проходных сечениях и о фазах выхлопа и про-
дувки получается экспериментальным путем на моторной уста-
новке. Общая схема расчета продувки кратко приводится ниже.
Весь процесс очистки цилиндра от отработавших газов и на-
полнения его свежим воздухом делится, вообще говоря, на три
части или, как принято называть, на три фазы. Во всех кон-
структивных схемах сначала открываются выхлопные органы
(окна пли клапаны), и давление в цилиндре снижается от вели-
чины рь до некоторой величины рт, соответствующей началу
открытия продувочных органов. Этот период называется первой
фазой — фазой" выхлопа до продувки. Задачей этого периода
является снизить давление в цилиндре до такой величины р„,,
при которой возможна продувка, т. е. если откроются продувочные
окна, то отработавшие газы не пойдут через них в ресивер све-
жего воздуха.
Вслед за первой фазой наступает вторая; начало второй фазы
соответствует моменту открытия продувочных окон. Эга фаза
продолжается до тех пор, вока не закроются продувочные или
выхлопные окна пли, наконец, те и другие вместе. За этот
период отработавшие газы продолжают уходить из цилиндра
мод влиянием разности давлений в цилиндре и в выхлопном
трубопроводе; через продувочные окна поступает в цилиндр
свежий воздух. Задачей этого периода является организация
продувочного воздуха в смысле скоростей и направлений потока
таким образом, чтобы, пользуясь уже существующей в цилиндре
скоростью и направлением отработавших газов в сторону выхлопа,
вытеснить их из цилиндра по возможности целиком п заполнить
цилиндр воздухом.
Третья фаза может быть двух видов. Если конструктивная
схема продувки такова, что сначала закрываются продувочные
органы, а выхлопные еще открыты, то третья фаза заключается
116
в выхлопе после продувкп. В -этом случае через выхлопные
окна пз цилиндра уходит в атмосферу часть заряда (воздух
и остаточные газы). Если же конструктивная схема продувкп
выполнена так, что сначала закрываются выхлопные органы,
а продувочные еще открыты, то третья фаза будет фазой над-
дува. В этом случае в цилиндр через продувочные органы будет
поступать добавочное количество воздуха, и давление воздуха,
в цилиндре будет увеличиваться. На практике третья фаза может
и отсутствовать. Это соответствует случаю, когда выхлопные
и продувочные органы закрываются одновременно.
При одновременном закрытии продувочных и выхлопных орга-
нов возможен наддув или, наоборот, потеря воздуха из цилиндра,
в зависимости от конструкции этих органов и соотношения
проходных сечений. Перед закрытием проходные сечения про-
дувочных органов могут быть больше проходных сечений для
выхлопа; очевидно, при благоприятном еще соотношении пере-
пада давлений получится наддув. Наоборот, если проходные
сечения выхлопных органов к моменту их закрытия больше
проходных сечений для продувки, то возможен перевес в сторону
снижения давления в цилиндре из-за потерь заряда в выхлоп.
Процесс выхлопа и продувки осуществляется при меняющихся
давлении и температуре в цилиндре. Это ясно пз индикаторной
диаграммы. Следовательно, в каждый данный момент времени,
количество газов, уходящих из цилиндра, и количество воздуха,
поступающего в цилиндр, переменны. Но и само проходное
сечение для выхлопа и продувки не постоянно во времени.
Наконец, одинаковые сечения в двух моторах, имеющих общий
литраж, пропустят разное количество газов, если обороты или
пропорциональное им время будут различны. Вместе с тем при
одинаковых оборотах пли при одинаковом времени количество
газов будет тем больше, чем больше проходное сечение. Таким
образом, выхлоп и продувка, в период которых нужно успеть
пропустить за пределы цилиндра илп в цилиндр вполне опре-
деленное количество газов, требуют для своего выполнения
определенного временп и проходных сеченпй, переменных по
времени. Отсюда возникло понятие „времени — сечения“, как
фактора, охватывающего и сечение и время и непосредственно
влияющего на количество газов, могущих уйти из цилиндра
пли поступить в цилиндр в заданных условиях.
Понятие о времени—сечении можно получить пз следующего.
Пусть в нижней части цилиндра сделано вдоль осп т окон,
шириной Ъ мм. каждое. Тогда общая ширина всех окон В = mb.
Эта величина постоянна; меняется высота окон в зависимости
от положения поршня. Пусть далее 80—ход поршня от в. м. г.
До момента начала открытия окон; соответствующий угол пово-
рота кривошипа — а0. Если в произвольный следующий момент
прсменп, при угле поворота кривошипа ах, ход поршня будет St,
то высота открытия окон будет (фпг. 89)
A. (1)
ZZ7
г
а проходное сечение окон в этот момент
fx^Bhx^B(Sr-S0),
(2)
т. е. оно будет пропорционально изменению хота поршня от
начального значения So.
Зависимость хода поршня от угла поворота кривошипа, как
известно, выражается формулой
It ' t -|—cos а + у cos 2а
(3)
Фиг. 89.
где It—радиус кривошипа;
— угол поворота кривошипа от в. м. т.;
Л
L — длина шатуна.
11а фиг. 90 функция пути поршня 8 от угла
поворота кривошипа а представлена гра(Кпчсски
за один оборот коленчатого дала.
Между углом поворота а и временем I суще-
ствует пропорциональность; как известно,
t = 4-’
t»i
где и —число оборотов в минуту.
Следовательно, на. графике фиг. 90 ось дбсцисс
представляет в известном масштабе время. По оси
ординат отложен ход поршня; но по формуле (2)
сечение окон пропорционально изменению хода
поршня, поэтому ось ординат в известном масштабе
акже и сечение, а шгощадь в области координат
:|а 1 соот-
представляет также _________
фиг. 90 выражает собою время — сечение. Пусть точт(
(4)
ветствует началу открытия окон п положению кривошипа а0,
точка х— высоте открытия окон Ьх и углу ах. Па основании
изложенного площадь 7— V — х— 1 графически в определенном
принятом масштабе представляет время — сечение окон с момента
их открытия до рассматриваемого момента. Так как точка 2
118
соответствует положению поршня в н. м. т., а точка .9 —симме-
тричная точке J — моменту закрытия окон, то вся заштрихован-
ная площадь 1 — 3 — 2—1 графически представляет общее
ррСМя — ебчение, которое получается при данных оборотах (или
времени /), ширине окон В — гпЪ, высоте окон А и ходе поршня 5.
\налогичным образом можно графически представить время —
сечение при клапанном механизме. Между проходным сечением
клапана и его ходом существует пропорциональная зависимость;
< достаточной точностью можно считать, что (фиг. 91)
где fx — проходное сечение в рассматриваемый момент времени;
, /7, “7* d.
d — средний диаметр проходного отверстия rfq) = 1-5— ,
liT — подъем клапана в данный момент;
р —угол наклона седла.
формула (5) показывает, что проходное сечение пропорцио-
нально подъему клапана.
Пусть на. фпг. 92 изображена кривая подъема клапана в коор-
динатах — ход клапана и угол поворота коленчатого вала. На
основании изложенного можно считать, что по оси абсцисс отло-
жено в известном масштабе время,
апо оси ординат — проходное сече-
ние клапана. Поэтому площадь под
кривой должна выражать графи-
чески время — сечение.
Фиг. 91. К определению проход-
ного сечения клапана.
Фиг. 92. Диаграмма подьсма
и сечения клапана.
Расчет продувки двухтактных моторов имеет своей целью
обеспечение достаточных времен — сечений для очистки и напол-
нения цилиндра с учетом количества потерянного при продувке
воздуха; последнее, как известно, учитывается коэфициентом
продувки <?. Задаваясь давлением и температурой отработавших
газов в начальный момент выхлопа и давлением их перед нача-
лом продувки, можно теоретически подсчитать количество газов,
которое должно уйти в выхлоп, и необходимое для этого время —
течение. Само собой разумеется, что размеры цилиндра счи-
таются известными. Далее можно подсчитать время — сечение,
необходимое для продувки, при котором через проходные сече-
ния должно пройти количество воздуха, заполняющего цплпндр
н потерянного при продувке через выхлопные органы. Это коли-
119
честно воздуха, прп прочих равных условиях, пропорционально
произведению <рКА, где РЛ — литраж цилиндра, а ® — коэфициенг
продувки (см. стр. 26). При этом необходимо знать или задать
давление рк и температуру 1\ продувочного воздуха в ресивере
и среднее давление газов в цилиндре за период продувки.
это же время выхлопные органы должны пропустить отработав-
шие газы, заполнявшие цилиндр, и количество потерянного
в выхлоп воздуха. Количество газов пропорционально объему
а количество потерянного воздуха пропорционально величине
(ср — 1) К,,. Следовательно, суммарное количество их пропорцио-
нально yVh.
Когда по тем пли иным наиболее проверенным и подходящим
для данного случая формулам подсчитано необходимое время —
сечение для выхлопа до продувки, для продувки и для выхлопа
во время продувки, тогда задача сводится к подбору фаз и раз-
меров проходных сечений и проверке достаточности времен —
Фиг. 93. Определение времен"—сечений на выхлоп и продувку
для щелевой продувки.
сечений. Время — сечение, обеспечиваемое намеченными кон-
структивно фазами и размерами, называется располагаемым
временем — сечением. Следовательно, необходимо проверить, что
располагаемое время — сечение больше или по крайней мере
равно необходимому времени — сечению, найденному по расчет-
ным формулам. В выполненных конструкциях обычно распола-
гаемое время — сечение больше необходимого. В быстроходных
многооборотных двигателях время — сечение на первую фазу
выхлопа до продувки в некоторых случаях равно расчетному.
Располагаемое время — сечение можно найти аналитически, но
проще и нагляднее определять графически приемами, указан-
ными выше.
Рассмотрим схематически несколько примеров проверки рас-
полагаемого времени — сечения двухтактных двигателей.
Случай щелевой продувки о окнами, расположенными в нижней
части цилиндра. Продувочное окно а открывается позднее выхлоп-
ного Ъ, поэтому оно по высоте меньше. Так как окна открываются
и закрываются поршнем, то, очевидно, закрытие их произойдет
после н. м. т. через столько же градусов, за сколько градусов
до н. м. т. они открылись. Если выхлопное окно открывается
за градусов до н. м. т. и положение оси кривошипа при этом
120
изображается точкой 1 (фиг. 93, Л), то момент закрытия будет
через 7в градусов после н. м. т. и положение оси кривошипа
в этот момент изобразится точкой 1’, причем точки 1 и 7’ будут
симметричны относительно оси цилиндра! —I, т. е. будут лежать
на прямой, перпендикулярной осп Цилиндра. Равным образом
если тп — угол до н. м. т., соответствующий началу открытия
продувочных окон, и положение оси кривошипа в этот момент
будет изображаться точкой 2, то момент закрытия будет через
градусов после н. м. т., а положение кривошипа изобразится
точкой 2', симметричной точке 2.
Пусть кривая К представляет графически зависимость Хода
поршня от угла поворота кривошипа а (фиг. 93, Б). Точкой 1
изображается начало выхлопа, а точкой 2 — начало продувки.
В этом случае площадь 1—3—2—1 представляет в масштабе
располагаемое время — сечение на первую фазу выхлопа до про-
дувки.
Допустим, что площадь 7—3—2—7 мы измерили в квадратных
миллиметрах, и она равна /0. Допустим далее, что путь поршня
и угол поворота кривошипа были отложены в следующих мас-
штабах:
для угла поворота 1 .v.u — k градусов = -Д-сск.:
„ пути поршня 1 .V.V = S Л.
Если кроме того /^—постоянная ширина всех выхлопных окон
в метрах, а В2 — постоянная ширина всех продувочных окон
в метрах, то площадь имеет следующий масштаб:
для выхлопных окон 1 мм* = м*сек;
* bw
„ продувочных ОКОН 1 Л<.М2 = М*ССК.
Располагаемое время—сечение на выхлоп до продувки будет:
А = /оь’1« м2сек.
В точке 2 открывается продувочное окно, и после н. м. г.
я точке 2' оно закрывается. Следовательно, площадь 2—0—2'—2
представляет в масштабе графически располагаемое время —
сечение на продувку. Пусть мы измерили эту площадь в ква-
дратных миллиметрах и получили тогда располагаемое
время — сечение на продувку будет:
i ~ — м-сек.
•За эго же время выхлопные окна продолжают быть открытыми,
и их время — сеченио в масштабе графически представляется
121
площадью 3-^4?—>О-г,У — 4—3, равной f3 .««2. Располагаемое
время — сечение на выхлоп во время продувкп будет:
Л, =/2.Ь’1й — лй-ел.
После продувки в рассматриваемой схеме продолжается вы-
хлоп; время —сечение за этот третий период представляется
площадью У—4—1'—-2'. Эта площадь, очевидно, равна площади
j—а—3—1, но интереса для расчета или проверки не прод-
ета вляег.
Случай прямоточной продувки типа Юнкерса. Рассмотрим сначала
схему, в которой оба поршня — и продувочный и выхлопной —
одновременно приходят в свои верхние и нижние мертвые точки,
т. е. кривошипы в двухвальной авиационной конструкции или
в одновальной автомобильной пли судовой конструкции рас-
положены друг по отношению к другу точно под 180°. Кроме
Фиг. 91. Определение времен — сечений на выхлоп и продувку
для схемы двигателя Юнкере без наддува.
того длины ходов обоих поршней будем считать одинаковыми,
как эго имеет место в авиадпзеле Юнкере. Верхний поршень
будем считать выхлопным, нижний—продувочным. На фиг. 94, J
показаны углы и расположения кривошипов в начале п конце
выхлопа и продувки; на этой фигуре совмещены центры криво-
шипов п их мертвые точки. Как это следует из графика, в слу-
чае, когда кривошипы расположены по отношению друг к другу
под углом 180°, продувочные окна, открываясь позднее выхлоп-
ных, будут закрываться раньше последних, и, следовательно,
наддува не будет.
На фпг. 94, Б дан разрез цплпндра. Горизонтали I—Т и
II—II соответствуют верхним и низшим точкам обоих поршней;
продолжение их служит осью абсцисс, по которой отложены
.углы поворота коленчатого вала а или пропорциональное им
время t. По оси ординат отложены ходы поршня выхлопного Sv
122
н продувочного Л'п или пропорциональные им сечения В1Ь'Я
н BtSo, w Д—ширина выхлопных’ окон, а Я, —ширина про-
явочных окон. Кривая а представляет графически зависимость
путп выхлопного поршня от угла поворота коленчатого вала.
Кривая Ъ, симметричная кривой а, относится к продувочному
поршню. Точка 1 соответствует началу выхлопа, точка 1'—концу
выхлопа: точки 2 и 5' —началу и концу продувкп. Если про-
вести вертикаль 2 — 4 через точку 2 до пересечения с кривой о.
то, очевидно, площадь 7—4—3 — 1 представит графически рас-
полагаемое время — сечение Ло на выхлоп до продувки. Рав-
ным образом площадью 2— О, — 2'—2 изобразится располагаемое
время—сечение J, на продувку, а площадью 3—4—О,—4'—3'—3—
располагаемое время — сечение J2 на выхлоп во время продувки:
наконец, площадью 3'—4'—]'—Л'—располагаемое время—сече-
ние на выхлоп после продувкп. Подсчет располагаемых времен -
сечений производится так же, как и в предыдущем случае.
Рассмотренная схема расположения кривошипов под углом
в 180° друг к другу, как указывалось, не обеспечивает наддува;
между тем наддув необходим для увеличения литровой мощно-
сти. Схема Юнкерса позволяет получить наддув, если криво-
шипы выхлопных и продувочных поршней сдвинуть друг по
отношению друга не на 180°, а на другой угол. Пусть криво-
шип продувочного поршня расположен так, что продувочный
поршень приходит в свои мертвые точки на 8° позднее, чем
выхлопной поршень. Совместим на фиг. 95, Л центры и окруж-
ности обоих кривошипов; направление вращения указано стрел-
кой. В этом случае вертикаль I—I представляет лпнию хода
выхлопного поршня, а точки 1 и 7', симметричные относительно
прямой I — 1, показывают положение кривошипа в начале и
в конце открытия выхлопных окон. Линия хода продувочного
поршня в совмещенной диаграмме изобразится прямой II—II.
и если продувочные окна открываются в точке 2 позднее вы-
хлопных, то закрытие пх будет в точке 2', симметричной точке 2
относительно прямой /7 — II. Как показывает график, в данном
примере продувочные окна закроются позднее выхлопных, и.
следовательно, будет иметь место наддув двигателя. На фиг. 95,/•
начерчены диаграммы ходов поршня в зависимости от угла по-
ворота кривошипа для случая, когда соответствующие мертвые
точки сдвинуты на 8°. Выхлопные окна имеют высоту а про-
дувочные — ha. Здесь для примера показан также случай, имею-
щий место на практике, когда кромка днища поршня в нижней
жертвой точке уходит дальше окон на некоторую велЛину AS.
кривая а относится к выхлопному поршню, кривая Ъ — к про-
дувочному. Точки 1 и Т показывают начало и конец выхлопа,
а точки 2 и 2! — начало и конец продувки. Если через начало
Чродувкп провести вертикаль 2—4, то получится площадь
*—5—^ — 7; этой площадью изобразится располагаемое время —
Сечение Ао на выхлоп до продувки. Если через точку 7' конца
Выхлопа пт свести вертикаль 7' — Г/, то площадью 2 — 5 — 5'— 2
123
представится располагаемое время — сечение Л, на продувку,
а площадью 5— 4— 4' — 1'—3— располагаемое время — сече-
ние А2 на выхлоп во время продувки. Время —сечение Л3 ц8
наддув изобразится площадью 5 — 5'— 5'— 5.
Следует оговорить, что наддув получается п в том случае,
когда при наличии смещения кривошипов верхнего и нижнего
поршней выхлопные и продувочные окна закрываются одно-
временно; такой случай имеет место в авиадизеле ТОМО-204.
Угол 8 смещения кривошипов для получения наддува соста-
вляет величину 5—15°. Для авиадизеля ТОМО-204 угол 8 = ю°;
для одноцилиндрового дизеля Юнкере НК-65 угол 8 = 15°. Вели-
чина угла 8 зависит от желаемой степени наддува и от того,
одинаковы или различны ходы поршней.
Фиг. 95. Продувка Юнкерса в случае наддува.
Для двигателя Юнкере со смещенными друг относительно
друга кривошипами необходимо уточнить понятие камеры сжа-
тия и фактической степени сжатия е. В случае, когда криво-
шипы не смещены, объем камеры сжатия соответствует положе-
нию обоих поршней в верхних мертвых точках. Фактическая
степень сжатия получится как отношение объема цилиндра,
заключенного между поршнями к моменту закрытия выхлопных
окон, к объему камеры сжатия. По фигуре 04, Ь” фактическую
степень сжатия можно получить как отношение
где \ — высота камеры сжатия:
8К — расстояние между поршнями в момент закрытия вы*
хлоиных окон.
В том же случае, когда кривошипы смещены на угол 8 и
поршни приходят в верхние мертвые точки неодновременно,
минимальный объем камеры сжатия получается при некотором
124
пожении, когда выхлопной поршень уже прошел верхнюю
г'птвую точку, а нродувочный поршень еще не дошел до своей
верхней мертвой точки. Эго положение зависит от угла сме-
ииння кривошипов и для каждого мотора должно быть определено
отдельно. Когда найдена величина максимального сближения
поршней или минимальное расстояние Ли1п между поршнями
(фиг. 95, К), тогда фактическая степень сжатия найдется по
формуле
,= Т±’
причем здесь ^ — расстояние между поршнями в момент закры-
тия продувочных окон.
Случай прямоточной клапанно-щелевой продувки. Для опреде-
ленности предположим, что продувка осуществляется через
S Вг8
Фиг. 96. Определение времен—сечений на выхлоп и продувку
для клапанно-щелевой продувки.
окна, а выхлоп — через клапаны. На диаграмме 96, А предста-
влены фазы распре деления. В точке 1 открываются выхлопные
клапаны, в точке 2— начало продувки; конец выхлопа 1' и
конец продувки 2' в данном примере совмещаются. На фиг. 96, Б
даны построения для определения располагаемых времен — се-
чений. По оси абсцисс, как всегда, отложены углы поворота
коленчатого вала а или пропорциональное им время t; по оси
ординат отложены: вверх — ход клапана и соответствующие ему
сечения клапанов, вниз — ход поршня и соответствующие ему
проходные сечения продувочных окон при суммарной их шп-
рице В2. Как это следует из диаграммы, располагаемое время —
сечение Ло на выхлоп до продувки графически изображается
площадью 1 — 4 — 3 — т, располагаемое время — сечение на про-
дувку А, изображается площадью 2 — 0~ 2' — 2, в, наконец,
располагаемое время —сечение Аг на выхлоп во время про-
дувки— площадью 3— 4 — 1' — 3.
Наложим друг на друга графики времен—сечений на выхлоп
И продувку таким образом, чтобы горизонталь 2—2' совпала
с 7“ 7>' в этом случае, так как необходимо соблюсти фазы рас-
725
Hpt деления, точка 2 совпадает^
точкой 3. Эго наложение вы-
иолнено на фиг. 97. По осп ординат отложены сечения выхлоп-
ных клапанов п продувочных окон в одинаковых масштабах.
Фиг. 97 показывает, что хотя продувочные окна и закрываются
одновременно с выхлопными клапанами, тем не менее время__
сечение продувочных окон перед пх закрытием больше вр«
мени _ сечения выхлопных окон: поэтому практически может
иметь место наддув. В авпадпзоле ЮМО-204 при указанном
ранее смещении кривошипов на 10е продувочные и выхлопные
окна закрываются одновременно, но, по данным испытаний,
получается наддув, вследствие избытка времени — сечения про.’
дувочных окон перед их закрытием. Давление в цилиндре
в момент закрытия окон составляет, по результатам испытаний,
величину около 1,15 —1,17 кг ел2 прп давлении продувочного
Фиг. 97. Сопоставление времен — сечений
на выхлоп через клапаны и протувку
через окна.
воздуха рк— 1,3 Kt/см2, что, не-
сомненно, доказывает наличие
наддува.
Сравнение четырехтактных и
двухтактных двигателей. Срав-
нение четырехтактных и двух-
тактных дизелей необходимо
проводить по определенным ве-
личинам (признакам), имея
в виду назначение двигателя,
так как в противном случае
это сравнение может оказаться
не вполне точным. В частности,
например, сравнение четырехтактных и двухтактных тихоходных
судовых и стационарных дизелей по удельному расходу приводит
к тому, что расход топлива в двухтактных дизелях больше. Однако
в авиационных конструкциях это не подтверждается, что имеет
свои основания. С точки зрения авиационного применения нужно
сравнивать оба типа двигателей по следующим данным: литро-
вой мощности, удельному весу, габаритам, удельному расходу,
равномерности хода, надежности.
Литровая мощность выражается формулой
Ne _ Реп _ am
iVh 225 г 225 г
где Pt — среднее индикаторное давление в кг/см2, отнесенное ко
всему ходу поршня;
•/],„ — механический к. п. д.;
» — число оборотов в минуту;
г — число тактов двигателя на один процесс.
Следовательно, чтобы судить о литровой мощности двухтакт-
ных и четырехтактных двигателей, необходимо сравнить вели-
чины pt, 7],„ и п.
Величина среднего индикаторного давления зависит от коэфи-
циента избытка воздуха (степени использования воздуха), от
126
С<,вершенства и полноты сгорания топлива, степени сжатия и
других второстепенных факторов.
Совершенство сгорания в двухтактных дизелях можно обеспе-
чить при таких же значениях коэфицпснта избытка воздуха,
как и в четырехтактных дизелях; далее можно выполнить двух-
тактные дизели также с наддувом; поэтому среднее индикатор-
ное давление, отнесенное к полезному объему плп полезному
ходу поршня, в обоих случаях может быть одинаковым. Однако,
учитывая потерянный ход, среднее индикаторное давление, от-
несенное ко всему ходу, при прочих равных условиях будет
меньше среднего индикаторного давления четырехтактных мо-
торов. Здесь следует оговориться, что в действительности могут
встретиться случаи, когда среднее индикаторное давление двух-
тактного двигателя, отнесенное ко всему ходу поршня, будет
больше, чем среднее индикаторное давление другого какого-
либо четырехтактного двигателя. Но такое сравнение не дает
правильной картины, поскольку оно относится к двигателям,
работающим в различных условиях, в частности с различными
камерами сгорания. Принимая коэфициент потерянного хода 9
в среднем равным 20%, можем считать, что среднее индикатор-
ное давление двухтактных дизелей, отнесенное ко всему ходу,
при прочих равных условиях составляет 80° 0 от среднего инди-
каторного давления четырехтактного дизеля.
Число оборотов бесклапанных двухтактных дизелей имеет то
же значение, что и для четырехтактных. Обороты новых серий
(вухтактного авпадизеля ЮМО-205 доходят до 2 800 в минуту.
Индикаторная литровая мощность на основании изложенного
в двухтактном двигателе будет больше индикаторной литровой
мощности четырехтактного двигателя на 60%; в самом деле,
0,8 pi*
225-2 0,8-4 , „
Pin 2
225-4
Здесь дробь в числителе представляет индикаторную литровую
мощность двухтактного дизеля, а дробь в знаменателе — индика-
торную литровую мощность четырехтактного дизеля. Механи-
ческий к. п. д. не вносит изменений в это положение, как это
будет показано в дальнейшем.
В реально выполненных четырехтактных дизелях эффективная
литровая мощность имеет величины 13 —18 л. с., в то время
как в двухтактных дизелях она равна 20—10 л. е„ а в некото-
рых моделях и выше.
Удельный вес мотора зависит от его внешних габаритов и
размеров его отдельных деталей. Габариты машины опреде-
ляются главным образом литражом, а размеры деталей — рас-
четными давлениями вспышки. Так как литраж двухтактных
дизелей, как правило, меньше литража четырехтактных двига-
телей, а развивающиеся в цилиндре давления одинаковы, — по-
127
скольку в авиадизелях применяются однополостные каморы
сгорания,— то габариты и абсолютный все двухтактного дизели
на заданную мощность, а следовательно, и его удельный вес,
при прочих равных условиях, должны быть меньше*.
Удельный расход топлива в двигателе зависит от индикатор-
ного и механического к. и. д. Это следует из известной фор.
мулы
С = 633
‘ 11 Мт ‘
• 9
Следовательно, чтобы сравнить между собой удельные рас-
ходы двух- и четырехтактных дизелей, необходимо сравнить их
индикаторные и механические коэфициенты полезного действия.
Индикаторный к. я. д. для одного и того же двигателя зависит
только от полноты и своевременности сгорания топлива, а также
от тепловых потерь в стенки. Полное и своевременное сгорание
топлива при определенной конструкции камеры сгорания, одина-
ковых избытке воздуха и оборотах может быть достигнуто как
в двухтактных, так и в четырехтактных дизелях, если двухтакт-
ные двигатели имеют прямоточную продувку и поэтому совер-
шенную очистку цилиндра ог отработавших газов. Тепловые
потери в стенки хотя по абсолютной величине и будут больше
в двухтактных дизелях из-за вдвое большего тепловыделения
в цилиндре, но удельные тепловые потери, т. е. потери на с пл у,
будут несколько меньше или равны тепловым потерям четырех-
тактных двигателей. Поэтому можно считать, что индикаторные
коэфициенты полезного действия обоих типов двигателей могут
быть одинаковыми.
Механический к. п. д. двигателя в общем случае может быть
написан в виде:
„ _ % + *.-
— .v,. — л; — 1 л;.
где Аг,—мощность механических потерь;
Nt — мощность, затраченная на нагнетатель.
В стационарных и судовых дизелях четырехтактный двигатель
не имеет нагнетателя или компрессора, поэтому Ne = 0. Двух-
тактный двигатель его имеет всегда, поэтому хотя в двухтактных
дизелях мощность tV,. и несколько меньше из-за отсутствия
насосных потерь, так как нет ходов выхлопа и всасывания, тем
не менее мощность Д'с существует, и тр, получается ниже, чем
у четырехтактных моторов.
В авпадизелях, если исключить из сравнения небольшую
группу маломощных двигателей, нагнетатель применяется и
в двухтактных и в четырехтактных конструкциях. Мало того,
для лучшей очистки цилиндра и охлаждения деталей в четырех-
тактных дизелях устраивается большое перекрытие клапанов
(до 110—120е), благодаря чему достигается продувка камеры
сжатия; при этом 10—15% воздуха теряется в выхлопную трубу.
Поэтому, если взять для сравнения именно такие конструкции
128
ирехтактных двигателей, их механический к. п. д. может ойа-
Утьея не больше, а равным и даже меньше механического к. и. д.
3р.,Хтакгного мотора, у которого, при одинаковой с четырех-
актным двигателем индикаторной мощности, мощность, затра-
ченная на нагнетатель, будет больше на 10—20%, а мощность
механических потерь будет меньше, как ввиду отсутствия на-
сосных потерь, так и ввиду меньшего лптража двухтактного мо-
тора.
цз изложенного следует, что двухтактные авиадизелп могут
иметь меньшие или такие же удельные расходы топлива, что и
четырехтактные авпадпзели, снабженные нагнетателями. В дей-
ствительности двухтактный авпадизель Юнкере имеет удельный
расход топлива на крейсерской мощности 150—155 >, а на номи-
нальной мощности — 160 г. Эти показатели лучше показателей
многих четырехтактных авиадизелей.
Равномерность хода мотора зависит от вида кривой крутящих
моментов, развиваемых на валу, и от маховой массы, в данном
случае от массы винта. Сравним два мотора с одинаковым чис-
лом цилиндров, одинаковой мощностью и оборотностью. В этом
случае можно считать маховые массы впнтов одинаковыми, и,
следовательно, равномерность хода мотора будет зависеть только
от впда кривой крутящих моментов. Так как вспышки в двух-
тактном двигателе следуют вдвое чаще, то колебания в величине
касательной силы или пропорциональной ей величине крутящего
момента получаются меньше. В многоцплиндровой конструкции
это приводит к значительному выравниванию кривой крутящих
моментов для двухтактной модели. На фиг. 98 приведена кривая
крутящих моментов для девятицилиндрового четырехтактного
авиадизеля. Степень неравномерности крутящего момента опре-
деляется отношением максимального значения крутящего мо-
мента к среднему значению момента Л/.р. В данном случае
эго составляет величину
= 1,85.
Если на фиг. 98 нанести кривую крутящих моментов для
шухтактного дпзеля, имеющего также девять цилиндров, то она
покажет значительно меньшее колебание величины крутящего
момента. Степень неравномерности крутящего момента в этом
случае будет:
^р ’
Таким образом, двухтактный двигатель обеспечивает большую
равномерность хода мотора; соответственно этому давление на
опоры мотора также будет действовать более равномерно.
Сравнение, произведенное выше, по литровой мощности, габа-
ритам, удельному весу, удельному расходу топлива и равномер-
ности хода показывает преимущество двухтактных дизелей. К этому
У Авиационные дизели /29
в случае бесклапанной конструкции добавляется еще и простота.
Многие авторитетные специалисты на этом основании считают,
что авиадизель должен быть двухтактным для успешного сорев-
нования с карбюраторным мотором, который в свою очередь
быстро прогрессирует.
В настоящее время нельзя еще определенно решить вопрос
в пользу того илп иного типа двигателя. Многое здесь зависит
от литровой мощности двигателя, его основных размеров п спо-
собов охлаждения. Специфические затруднения при форсирова-
нии авиадизелей возникают для поршневой группы из-за тепло-
вых нагрузок поршня и колец, как вследствие теплоотдачи от
Угол пиворота коленчатого вала
Фиг. 98. Диаграмма крутящих моментов четырехтактного
и двухтактного девятицилиидрового дизеля.
газов, так и из-за прямого действия газов в зазоре между порш-
нем и цилиндром. Эти затруднения целиком зависят от литровой
мощности двигателя и максимальных давлений в цилиндре. Тео-
ретически казалось бы, что в двухтактном моторе поршневая
группа должна быть менее надежна. Действительно, опыт авиа-
дизеля Z0D-260, Юнкере и других моторов показывает правиль-
ность этого предположения, так как, например, для обеспечения
надежной работы колец и поршня в авиадизеле Юнкере потре-
бовались многолетние упорные изыскания и оригинальное кон-
структивное решение этого узла, а в авиадпзеле Z0D-260 поршне-
вая группа работала недостаточно надежно все время.
Помимо этого в двухтактных многооборотных двигателях
в более напряженных условиях находится топливный насос: его
валик делает одинаковое с коленчатым валом число оборотов,
т. с. вдвое большее число оборотов сравнительно с валиком
130
.тйлпвного насоса четырехтактного двигателя. Правда, имеется
возможность поставить двойное число насосов на каждый цилиндр,
заставив работать их поочередно через цикл. В этом случае ва-
лики насосов делают вдвое меньшее число оборотов и надеж-
ность их действия возрастает. Такое решение реализовано в авиа-
дпзеле Дешан. Наконец, в двухтактных двигателях с клапанно-
щелевой продувкой клапанный механизм находится в более
тяжелых условиях сравнительно с клапанным механизмом четырех-
тактных двигателей, вследствие больших ускорений и скоростей
при подъеме и посадке клапана. Во всех остальных элементах
надежность обоих типов двигателей может быть одинаковой.
Общий вывод из сравнения четырехтактных и двухтактных
авпадизелей может быть вкратце формулирован так:
Проблема уменьшения габаритов и веса авпадизеля лучше
всего разрешается двухтактным бесклапанным многооборотным
двигателем с наддувом. Этот тип в различных вариантах разра-
батывается для моторов средних и крупных мощностей. Однако
диаметр цилиндра двухтактного мотора ограничивается тепловой
перегрузкой поршня. Это обстоятельство может дать преиму-
щество четырехтактному мотору в области двигателей большой
мощности, так как в этом случае диаметр цилиндра может быть
сделан больше и в комбинации с высоким наддувом сосредото-
чение большой мощности в одном агрегате может быть достиг-
нуто более надежно.
Глава VIII
НАСОСЫ И ФОРСУНКИ
Впрыскивающая система дизеля в основном состоит пз топлив-
ного насоса, нагнетательного трубопровода и форсунки. В отдель-
ных случаях нагнетательный трубопровод отсутствует и фор-
сунка непосредственно связывается с топливным насосом. Суще-
ствуют впрыскивающие системы, в которых между насосом п
форсункой помещается еще особый сосуд-аккумулятор, служащий
Фиг. 99. Схема впрыскивающей системы непосред-
ственного действия:
а — топливный бак; б — спускной кран; в — предпомпа, г — фильтр;
д—топливный насос; е — форсунка; ж—атмосферная трубка;
s — редукционный клапан; к — манометр.
для поддержания постоянного давления в нагнетательной маги-
страли.
На фиг. 99 показана схема впрыскивающей системы первого
тина, а на фиг. 100 — второго типа. На пути между баком и на-
сосами обязательно устанавливается добавочная топливная помпа
или, как ее называют, предпомпа, имеющая целью обеспечить
постоянный напор топлива во всасывающей полости насосов.
Предпомпа необходима во всех случаях авиационной и автомо-
бильной практики, но особенно она необходима, когда бак распо-
ложен ниже уровня насосов. Кроме предпомны, в топливной
132
гпстрали должен быть установлен матерчатый фильтр для
^нательной очистки топлива, во избежание засорения отверстий
^опла, износа и заедания трущихся деталей насоса и форсунки.
С Основными задачами впрыскивающей системы являются:
1) создание высокого давления для обеспечения впрыскивания
л распиливания топлива;
2) отмеривание (дозировка) необходимой порции топлива со-
ответственно нагрузке и оборотам двигателя;
3) подача топлива в цилиндр за определенный промежуток
рремени и в определенную фазу рабочего процесса;
1) обеспечение одинаковых условий впрыскивания по моменту
начала подачи и но количеству подаваемого топлива в отдель-
Фиг. 100. Схема впрыскивающей системы с аккумулятором:
а — топливный бак; б — спускной кран; в — предпомпа; г — фильтр; д — топливным насос;
е — форсунка; ж — атмосферная трубка; з — редукционный клапан; к — манометр; л — коромысло
привода иглы форсунки; м— кулачковый валик; « — аккумулятор.
ные цилиндры многоцилиндрового двигателя во всем диапазоне
изменений оборотов и нагрузки;
5) распиливание топлива в цилиндре.
Кроме выполнения основных задач, впрыскивающая система
мотора в целом и в отдельных своих элементах должна, удовле-
творять еще и следующим требованиям:
6) четкое начало и конец впрыска, во избежание нагарообра-
зования на поверхности сопла у отверстий;
7) длительная работа без изменения начальной регулировки
насоса и форсунки;
8) отсутствие заметных износов, влияющих на работу двига-
теля.
Из основных задач первая всегда ложится и на насос и на
форсунку, а пятая — всегда выполняется форсункой. Остальные
три задачи могут быть возложены или на насос, или па фор-
сунку. Первый случай применяется чаще всего; в этом случае
форсунка не имеет никаких органов управления подачей. Вто-
рой случай имеет место при системе аккумуляторного впрыски-
133
вания и требует наличия форсунки с механическим управлением
подъема иглы.
Указанные выше задачи впрыскивающей системы являются
основными и вытекают из условий работы двигателя. Создание
высокого давления необходимо для распылпвания топлива. До-
зировка впрыскиваемой порции топлива связана с развиваемой
двигателем мощностью. Подача топлива в цилиндр за опреде-
ленный промежуток времени и в определенную фазу рабочего
процесса определяет условия смесеобразования и сгорания топ-
лива, плавность хода двигателя и его экономичность. Требование
обеспечения одинакового количества и одного и того же момента
подачи топлива в каждый цилиндр многоцилиндрового двига-
теля при различных условиях нагрузки и оборотах имеет целью
получить ровный, спокойный ход двигателя и устранить опас-
ность перегрузки отдельных цилиндров на максимальной мощ-
ности или выключение части их на малой мощности. Задача
распылпвания топлива понимается в смысле достижения опре-
деленной тонкости и дальнобойности струп, подбора числа, диа-
метра и направления отверстий сопла форсунки для лучшего
смесеобразования и сгорания топлива в условиях конкретной
камеры. Если заметить, что давления впрыскивания в быстро-
ходных дизелях доходят до величин 400—700 ат п выше,
продолжительность впрыскивания равна 0,001—0,002 секунды,
а количество топлива в зависимости от литража цилиндра соста-
вляет 0,1—0,2 i на одно впрыскивание на номинальной мощности,
то станет понятной сложность и ответственность работы впры-
скивающей Системы и связанная с этим необходимость повы-
шенной точности изготовления его деталей.
1. ТОПЛИВНЫЕ НАСОСЫ
Топливные насосы различаются друг от друга по принципу
своего действия, по конструкции и по способам регулирования
подачи топлива.
По принципу действия насосы можно подразделить на:
1) насосы непосредственного действия, с помощью которых
можно подавать топливо в цилиндр непосредственно через фор-
сунку; при этом закон подачи топлива во многом определяется
профилем кулачка, приводящего в действие плунжер насоса
(Бош, Юнкере, Паккард);
2) насосы аккумулирующего действия, у которых топливо
нагнетается насосом в особое пространство — аккумулятор, а в ци-
линдр двигателя поступает или через механически управляемую
форсунку (Коатален), илп под воздействием особых пружин
(Сцпнтплла).
В настоящее время наибольшее распространение получили
насосы непосредственного действия.
По конструкции насосы подразделяются на:
1) насосы золотникового типа, у которых всасывание и пере-
пуск топлива производится через отверстия во втулке, открытие
131
укрытие которых осуществляется золотником; обычно в каче-
,т золотника служит сам плунжер насоса; этот тип имеет наи-
йотьшсс распространение;
о) насосы клапанного типа, представляющие в схеме ооычньги
тснжерный насос, имеющий всасывающий и перепускные кла-
И'1НЫ- В авиа дизелях этот тип насоса не нашел применения.
11 Как известно, мощность дизель-мотора зависит от количества
но даваемого насосом топлива.
регулировка количества подаваемого топлива у золотниковых
насосов осуществляется различно:
— поворотом плунжера (Бош, Юнкере);
— поворотом особого вспомогательного золотника (Экс-Целло);
— изменением величины хода плунжера (Паккард);
— изменением положения всасывающих и перепускных отвер-
стий во втулке относительно плунжера (Клерже).
Р< гулировка количества подаваемого топлива у насосов кла-
панного типа производится:
— воздействием на момент закрытия всасывающего клапана;
___ воздействием на момент открытия особого перепускного
клапана;
— применением особой дросселирующей иглы с изменением
проходного сечения для перепуска топлпва.
Для насосов клапанного типа второй способ регулировки
в быстроходных автомобильных дизелях применяется чаще всего.
Как у насосов золотникового типа, так и у клапанных насосов
регулировка подачи топлива достигается путем:
— изменения конца подачи топлива при неизменном моменте
начала подачи (Бош, ЮМО-204);
— изменения начала подачи топлива при неизменном моменте
конца подачи (ЮМО-205);
— изменения моментов начала п конца подачи топлива одно-
временно (Экс-Целло).
Система регулировки подачи топлива путем изменения конца
подачи выполняется чаще, хотя этот метод регулировки под-
ходит более всего для двигателей, работающих при постоянном
числе оборотов. Для авиадизелей, работающих в широком диа-
пазоне чпеел оборотов, этот метод изменения подачи топлива
является неудовлетворительным, так как, при неизменном моменте
начала подачи топлива, с уменьшением числа оборотов мотора
работа последнего становится более жесткой и на малых оборо-
тах могут возникать стуки. Во избежание этого насосы с регу-
лировкой конца подачи топлпва необходимо снабжать специ-
альным приспособлением (муфтой), позволяющим изменить
опережение впрыскивания во время работы двигателя.
Насос Боша. Насосы Боша относятся к золотниковым насосам
непосредственного действия, у которых регулировка количества
подаваемого топлива осуществляется изменением конца подачи
посредством поворота плунжера насоса.
В быстроходных дизелях насосы Боша получили наибольшее
применение в силу простоты обслуживания и высокой надеж-
135
ностп. Они изготовляются как одноплунжерными, так и мнпго-
плунжернымп, заключенными в общин блок. Ход плунжера
принят ю и 15 лм«, а его диаметр — от 6 до 10 лл для хода 10
п от 10 до 16 мм для хода 15 .м.«. Производительность каждого
насосного элемента в зависимости от диаметра и хода плунжера
колеблется от 100 до 1 ioo мм* за один ход плунжера *.
Иа фиг. 101 представлен разрез насоса Боша типа РЕ2В.
Топливо поступает в насос через штуцер 21, полностью запол-
няя камеру всасывания 15. Когда плунжер насоса находится
вблизи н. м. т.. топливо через отверстия 14 и 14' во втулке 12
перетекает в нагнетательную камеру 16.
При вращении валика насоса кулачок 3, набегая на ролик 9
толкателя 6, сообщает последнему и. следовательно, плунжеру 13
поступательное движение вверх. В начале движения плунжера
топливо вытесняется из нагнетательной во всасывающую камеру
через отверстия 14 и 14' во втулке. После закрытия этих отверстий
при дальнейшем ходе плунжера вверх топливо из камеры 16
через нагнетательный клапан 22 и штуцер 23 поступает в трубо-
провод и дальше к форсунке. Нагнетание заканчивается, как
только кромка спирального выреза плунжера откроет отвер-
стие 14’. При этом нагнетательная камера через вертикальный
паз и спиральный вырез на плунжере сообщается с всасывающей
камерой, и подача топлива прекращается или, как говорят, про-
исходит отсечка подачи топлива.
Момент отсечки, а следовательно, и количество топлива, подан-
ного насосом в форсунку, определяется положением плунжера
относительно отверстия 14'.
На фиг. 102 дано несколько характерных положений плунжера.
Положение 1 и 2 соответствует полной подаче насоса, положе-
ние 3 и 4 — некоторой средней подаче; положение 5 определяет
нулевую подачу, так как в этом случае вертикальный паз плун-
жера находится против отверстия 14', и поэтому нагнетательная
камера в продолжение всего хода плунжера сообщается с вса-
сывающей камерой. Изменение количества топлива, подаваемого
насосом за один ход плунжера или поворот плунжера относи-
тельно его осп, достигается перемещением рейки 20, сцепленной
с зубчатым венцом 1.9; вращательное движение последней через
бронзовую втулку 17 передается плунжеру. Во избежание пово-
рота втулки 12 насоса, что скажется на подаче топлива, втулка
фиксируется относительно корпуса шурупом 28.
После отсечки подачи топлива давление в камере 16’ резко
падает; нагнетательный клапан 22 под действием пружины 29
1 Насосы Боша обозначаются PF2B60, PF1C..., РЕЗВ100, PEGC... и т. д. Буква
Р означает насос; F — насос без кулачкового валика (без привода); Е — насос с при-
водом; В — ход плунжера 10 «ле; С — ход плунжера 15 л.м; цифры 2, 1, 3, 6 п т. д.—
числа насосных влементов в блоке; числа 60, 100 и т. д., находящиеся после букв В
и С, обозначают десятикратную величину диаметра плунжера (6, J0 «.«). Например,
марка РЕ1В90 показывает, что насос — четырехплунжерный, с приводом, с диаметром
плунжера 9 мм и ходом 10 лГ.«,
Насосы Боша имеют кроме того дополнительные буквы и цифры, обозначающие
способ крепления насоса, наличие регулятора и пр.
136
Фиг. 101. Насос Бош.
садится на седло и разобщает трубопровод высокого давления
от насоса, препятствуя тем самым излишней утечке топлива ц-з
трубопровода обратно в насос.
Нагнетательный клапан насоса Боша выполняет не только
Функции обратного клапана, но и разгружает трубопровод от
I 2 3 4
Фиг. 102. Схема положения плунжера во втулке насоса при максимальной,
средней и нулевой подаче.
высокого остаточного давления. Для этой цели нагнетательный
клапан (фиг. 103) между ребристым хвостовиком 1 и грибком 2
имеет цилиндрический поясок 3, точно пригнанный к каналу 4.
Фнг. 103. Нагнетательный клапан насоса Бош.
После отсечки, до посадки клапана на седло, цилиндрический
поясок входит в канал 4 и отсоединяет трубопровод от насоса,
ьлагодаря этому, при посадке клапана на седло, из объема
нагнетательного трубопровода уходит часть нагнетательного кла-
пана, освобождая объем трубопровода, равный объему цилиндра
высотой от нижней кромки цилиндрического пояска до верхней
части конического седла и диаметром, равным диаметру канала 4.
138
u этот объем расширяется топливо в трубопроводе, вследствие
его давление в трубопроводе падает и устраняется возможность
повторного открытия форсунки.
Обратное движение вниз плунжер получает под действием
ппужины 24. Прп этом движении плунжера в нагнетательной
камере создается разрежение, и прп открытии радиальных
отверстий во втулке новая порция топлива заполняет все про-
странство над плунжером.
В целях облегчения запуска и обеспечения более плавной и
экономичной работы двигателя прп изменяющихся нагрузках и
числах оборотов мотора, насосы Боша снабжаются муфтой опере-
жения впрыска. На фиг. 104 представлено приспособление для
изменения момента начала подачи топлива. Г; “ 7
ятки 5 перемещается вилка 6, а с нею
вместе муфточка 2, которая присоеди-
нена к вилке посредством подвиж-
ной обоймы 7. Муфточка, переме-
щаясь вдоль втулки 3, при помощи
винтовой канавки поворачивает втул-
ку 1,ас нею вместе и кулачковый
валик насоса относительно коленча-
того вала двигателя.
Для изменения момента начала
впрыска одного элемента насоса отно-
сительно другого многоплунжерные
насосы Боша имеют регулировочный
винт 10, ввернутый в толкатель и за-
контренный гайкой 11.
При вывертывании регулировочного
винта плунжер перемещается вверх.
Благодаря этому при нагнетающем
Прп повороте руко-
Фиг. 104. Муфта опережения
впрыска насоса Бош.
ходе плунжер раньше перекроет вса-
сывающие отверстия и, следовательно,
раньше начнется впрыск топлива.
Регулировка многоплунжорного насоса на одинаковую подачу
топлива каждым плунжером достигается посредством поворота
одного плунжера насоса относительно остальных. Для этого
необходимо отвернуть стяжной болт 18; тогда втулка 17 вместе
с плунжером может свободно поворачиваться относительно зубча-
того венца 19, сцепленного с рейкой 20.
Для удаления воздуха из насоса прп его заполнении топливом
служит пробка 25.
Для смазки кулачкового валика, ролпков, толкателей и под-
шипников нижняя часть корпуса насоса заполняется маслом.
Стержень 26 служит для контроля за уровнем масла. Нижняя метка
на стержне показывает минимально допустимый уровень масла.
Масло заливается через отверстие для стержня и сливается через
пробку 5. 1
Профиль кулачка валика насоса Боша выполняется симмет-
ричным, что позволяет вращение валика в обе стороны.
139
Фиг. 105. Насос Юнкерса для авиадизеля ЮМО-204.
Насосы Юнкерса. Насосы Юнкерса, как и насосы Боша, отно-
ятся к золотниковым насосам непосредственного действия.
ibiiDMa Юнкерса изготовляет одноплунжерные насосы для авпа-
пмонных дизелей ЮМО-204 и ЮМО-205.
ц На фиг. Ю5 представлен разрез насоса авпадизеля ЮМО-204;
па фиг. Юб показаны детали насоса. В стальной корпус 7 насоса
запрессована стальная втулка 2, имеющая четыре радиальных
отверстия, из которых два нижнпх 3 являются всасывающими,
а два верхних 4— перепускными. К коническому седлу втулки
с помощью гайки прижимается распределительная коробка 5,
снабженная пятью обратными клапанами п двумя штуцерами для
присоединения трубопроводов высокого давленпя. Стальной плун-
;е.р 75 насоса, точно притертый к втулке 2, с торца имеет осе-
вое сверление 75, сообщающееся с двумя косыми прорезами 74.
Прорезы фрезерованы под углом 45° к оси плунжера. Для обес-
печения смазки и, с другой стороны, для лучшего уплотнения
плунжер снабжен кольцевой выточкой 75, которая сообщена
с приемной камерой 75 через косое сверление 17 во втулке 2.
Ila другой конец плунжера надета бронзовая шайба 18 с вилкой,
которая связана с поводком 75. Бронзовая шайба име ет прорез,
в который входит зуб плунжера. Плунжер прижимается к удар-
ному штифту 20 коромысла 21 пружиной 22, действующей через
упорный шариковый подшипник 23 на бронзовую шайбу 18.
Рукоятка 24 с помощью гайки 25 сцеплена с поводком 75.
Перемещением рукоятки осуществляется поворот плунжера во-
круг его осп, п тем самым достигается смещение косых проре-
зов относительно перепускных отверстий и, следовательно, изме-
нение количества подаваемого топлпва. При этом момент начала
подачи топлива остается неизменным, а изменяется лишь момент
конца подачи.
Плунжер приводится в поступательное движение кулачком 26,
действующим на ролик коромысла. Обратное движение плунжера
происходит под действием пружины 22.
Топливо через два канала 27 поступает во всасывающую по-
лость 16 насоса и, когда плунжер находится вблизи н. м. т., через
отверстия 3 и 4 заполняет нагнетательную камеру 28. Теорети-
чески подача топлива в форсунку должна начаться с момента
перекрытия впускных отверстий во втулке плунжером насоса.
Но практически на больших оборотах мотора, т. е. на больших
। коростях плунжера, топливо начинает поступать в трубопровод
несколько раньше момента полного перекрытия впускных отвер-
стий. Из нагнетательной камеры топливо поступает в центральный
канал распределительной коробки, отжимает клапан 7 и разде-
ляется на два потока, каждый из которых проходит через два
обратных шариковых клапана 10 и по трубопроводу поступает
к форсунке. Таким образом, каждый насос подает топливо к двум
Форсункам, которые обслуживают один и тот же цилиндр мо-
тора.
Отсечка подачи топлива происходит в момент открытпя пере-
п^скньтх отверстий 4 косыми прорезами плунжера. С этого
141
Фиг ice. детали насоса Юлкерса.
юмента топливо пз нагнетательной камеры через осевое сверЛс-
' с и косые прорезы плунжера и дальше через перепускные
отверстия будут перетекать обратно во всасывающую полость.
Давление в‘ нагнетательной камере резко упадет, п обратные
клапаны разобщат насос от нагнетательного трубопровода.
' Наличие двух перепускных отверстий 0 2,5 мм и двух боковых
прорезов обеспечивает более резкую отсечку подачи топлива,
что особенно важно для устранения подтекания топлива из сопла
прп наличии открытой форсунки.
При обратном движении плунжера в нагнетательной камере
создается разрежение, и новая порция топлива частично через
перепускные 4, а главным образом через всасывающие отвер-
стия 3 поступает в рабочую полость насоса.
Регулировка насосов на одинаковое количество топлива, пода-
ваемого каждым насосом, осуществляется изменением положения
рукоятки 24 данного насоса относительно рукояток остальных
насосов, установленных на мотор; это достигается соответствую-
щим присоединением тяги управления подачей топлива к ру-
кояткам насосов. Регулировка насосов на одинаковое опереже-
ние иодачи топлива производится с помощью подбора высоты
ударного штифта 20 коромысла.
На фиг. 107 представлен насос авиадизеля ЮМО-205. Эгот
насос в своей конструкции имеет много общего с насосом
ЮМО-204. Отличительной особенностью насоса ЮМО-205 является
регулировка подачи топлива. Если у предыдущего насоса при
изменении количества топлива, подаваемого за один ход
плунжера, меняется момент конца подачи при неизменном мо-
менте начала подачи, то, наоборот, у насоса ЮМО-205 при из-
менении количества подаваемого топлива меняется момент на-
чала иодачи топлива. Этот принцип регулировки является
существенным преимуществом топливного насоса ЮМО-205, так
как в этом случае при изменении чисел оборотов мотора на-
блюдается более плавная п экономичная работа двигателя.
Иной метод регулировки подачи топлива вызвал конструктив-
ное изменение плунжера насоса, у которого косые прорезы 14
ирофрезерованы непосредственно у торца плунжера. Осевое
сверление 13 через радиальные отверстия сообщается с кольце-
вой канавкой 29 плунжера насоса. Кромка косых прорезов
определяет момент начала подачи топлива; верхняя кромка
кольцевой канавки определяет конец подачи топлива. Во вса-
сывающую полость 16 насоса топливо поступает из картера
насосов по каналу 27. Когда плунжер насоса находится вблизи
н. м. т., топливо через всасывающие отверстия 3 заполняет ра-
бочую полость 28 насоса. При нагнетающем ходе плунжера
томливо поступает в канал распределительной коробкп, отжи-
мает клапан 7 п разделяется на два потока, каждый пз которых
проходит через два обратных шариковых клапана 10 и по тру-
бопроводу высокого давления поступает к форсунке.
Отсечка подачи топлива происходит в момент открытия пере-
пускных отверстий 4 кольцевой канавкой 29. С этого момента
143
Фиг. 107. Насос |Юнкерса для авиа дизеля ЮМО-205.
топлив» пз нагнетательной камеры черев осевое сверление и
т и щальные отверстия плунжера, а также через перепускные
отверстия 4 во втулке будет перетекать в приемную камеру.
При этом давление в нагнетательной камере резко упадет
и обратные клапаны разобщат насос от трубопровода и фор-
сунки.
* Регулировка насосов ЮМО-205 на равномерную подачу и оди-
наковый момент подачи топлива производится так же, как и
регулировка насосов ЮМО-204.
Насос Паккарда. Насос Паккарда относится к золотниковым
насосам непосредственного действия, у которых регулировка
Фиг. 108. Насос и форсунка авиадизеля Паккард.
количества подаваемого топлива достигается за счет изменения
хода плунжера. Насос соединен непосредственно с форсун-
кой открытого типа; отсутствие нагнетательных трубопроводов
является существенным преимуществом данной конструкции,
так как при этом впрыск становится более четким и умень-
шается опасность подтекания, что особенно возможно при при-
менении открытых форсунок.
7, Каждый цилиндр двигателя имеет свой отдельный насос.
аан<*)Ик’108 представлен поперечный разрез насоса и форсунки,
на ф11Г. 10е дана схема привода к насосу.
в КоСтал~н°и корпус 1 насоса запрессована бронзовая втулка 2,
торой движется стальной плунжер насоса 5. В своей ниж-
10 Авиационные дизели 145
йен частя плунжер заканчивается головкой, на которую опи*
рается шайба 11. Пружина 18 верхним концом упирается в кор-
пус насоса, а нижним — в шайбу плунжера и прижимает шайбу
плунжера к толкателю. Плунжер насоса приводится в движе-
ние от кулачковой шайбы 9 через коромысло 8, нижний толка-
тель 5 и верхний толкатель 10. К корпусу насоса при помощи
гайки 13 присоединяется приемник 12 с вводными штуцерами.
Внутри приемника помещен фильтр 14 со втулкой 15. Между
насосом и форсункой помещены два обратных шариковых кла-
пана 16 с пружинами 17. Наличие двух клапанов обеспечи-
вает большую надежность в работе впрыскивающей системы;
неплотности одного клапана нормальная
работа насоса и форсунки обеспечивается
вторым клапаном.
Форсунка крепится к насосу на резьбе.
Корпус насоса в своей нижней части
имеет смотровое окно 19, через которое по
рискам проверяется правильное по высоте
положение плунжера насоса. Для выхода
воздуха из корпуса насоса при его работе
корпус снабжен четырьмя отверстиями 20.
Когда плунжер находится вблизи н. м. т.,
топливо через вводный штуцер 12, фильтр 14
и шесть радиальных отверстий 21 засасы-
вается в рабочую полость насоса. Теорети-
чески нагнетание начинается с момента
закрытия плунжером всасывающих отвер-
стий 21. Подача топлива в форсунку пре-
кращается, как только плунжер достигнет
своей верхней мертвой точки.
Регулировка подачи топлива достигается
изменением хода плунжера насоса. Это
осуществляется перемещением нижнего
при засорении или
Фиг. 109. Схема привода
насоса Паккарда.
толкателя 5, связанного посредством поводка 6 с кольцом 7
управления подачей. Поворот кольца управления заставляет
двигаться поводок 6 и толкатель 5, который своим нижним кон-
цом скользит по канавке коромысла 8. Профиль канавки ко-
ромысла подобран так, что при перемещении шатуна толкатель
и плунжер остаются на месте, чем обеспечивается неизменность
момента конца подачи топлива вне зависимости от изменения
количества подаваемого топлива.
Кривые подъема плунжера насоса по углу поворота коленча-
того вала при изменении подачи топлива даны на фиг. ПО.
Из кривых видно, что при принятом методе регулировки про-
должительность впрыскивания остается большой на всех пода-
чах топлива, между тем как ход плунжера, а следовательно,
и скорость впрыскивания уменьшается, что неизбежно приводит
к ухудшению распиливания топлива при малых нагрузках
и в сочетании с вялой отсечкой подачи топлива и наличием
открытой форсунки ведет к подтеканию топлива из сопла форсунки.
146
регулировка момента Начала подачп топлива каждого Насоса
оСущсствлястся регулировочным впитом толкателя 10.
Установка момента впрыска для всех насосов одновременно
достигается перестановкой кулачковой шайбы относительно ко-
ленчатого вала.
Насос Деккеля. Насос Деккеля относится к типу клапанных
насосов непосредственного действия.
На фиг. 111 даны продольный и поперечный разрезы четы-
рехплунжерного насоса Деккеля.
В корпусе на игольчатых подшипниках смонтирован кулач-
ковый вал; кулачки выполнены за одно целое с валом. Так как
кулачки несимметричные, то вал допускает вращение только
в одну сторону, указанную стрелкой. Плунжер насоса 1 при-
водится в движение от кулачка через рычаг 14. Обратное дви-
жение плунжера совершается под действием пружины 12. На-
фиг. 110. Кривые подъема плунжера насоса Паккарда при изменении подачи
топлива.
сое имеет всасывающий клапан 16, нагнетательный клапан 6
и перепускной (отсечной) клапан 4. Всасывающий и нагнета-
тельный клапаны открываются автоматически соответственно на
ходу всасывания и нагнетания. Перепускной клапан откры-
вается принудительно на ходу нагнетания под воздействием
ударника 17. Между концом штока перепускного клапана
и Ударником устанавливается зазор, величина которого опреде-
ляет момент открытия перепускного клапана и тем самым ко-
нец подачи топлива в форсунку.
Топливо из предпомпы через трубопровод 2 поступает во вса-
сывающую полость 3. Когда плунжер насоса под действием
пружины опускается вниз, в рабочей полости создается разре-
жение, вследствие чего всасывающий клапан 16 открывается
и топливо поступает из полости 3 в рабочую полость насоса.
toj 1 дв”жении плунжера вверх повышается давление, нагнета-
капя1Ш*г клапан 6 открывается и топливо проталкивается через
ал д в трубопровод 7, идущий к форсунке. Нагнетание
10* 147
Фиг. 111. Насос Деккеля.
топлива в форсунку будет продолжаться до тех пор, пока под
действием ударника не откроется перепускной клапан 4. В мо-
мент открытия перепускного клапана рабочая полость сооб-
щается со всасывающей полостью п происходит отсечка подачи
топлива. Давление в напорном пространстве падает, нагнетатель-
ный клапан закрывается, и топливо не имеет возможности вы-
текать из нагнетательного трубопровода и форсунки обратно
в насос. После, отсечки плунжер еще продолжает свое движение
вверх, но топливо будет вытесняться обратно во всасывающую
полость через открытый отсечной клапан.
Регулировка количества впрыскиваемого через форсунку то-
плива и момента начала подачи в насосе Деккеля выполнена
оригинально. Рычаг 14 подвешен на двух эксцентриковых ва-
ликах 8 и 9. Поворот наружного эксцентрика посредством
рукоятки 11 позволяет регулировать количество топлива, по-
ступающего в форсунку, так как в этом случае изменяется за-
зор между ударником 17 п штоком клапана 4 и, следовательно,
меняется момент открытия перепускного клапана, ведающего
отсечкой подачи топлива. Уменьшение зазора сокращает актив-
ный нагнетающий ход плунжера насоса и уменьшает количе-
ство впрыскиваемого топлива. Поворот внутреннего эксцен-
трика 9 посредством рукоятки 10 перемещает рычаг 14 в гори-
зонтальном направлении и тем самым меняет момент набегания
кулачка на ролик рычага и, следовательно, меняет момент на-
чала подачи топлива. Регулировка насосных элементов на оди-
наковую подачу производится ввертыванием или вывертыванием
ударника 17. Рычаг имеет сверление 15, куда вставляется ру-
коятка для подкачки топлпва от руки.
Насос Деккеля нс получил применения в авиадпзелях. Мы па
нем остановились е целью дать читателю представление, об
устройстве насоса клапанного типа, имеющего применение в бы-
строходном дизелестроенпи.
Рэгулировка топливных насосов. Для обеспечения равномер-
ной работы отдельных цилиндров и экономичной работы много-
Цплиндрового двигателя необходимо, чтобы момент начала по-
дачи топлива, давление впрыскивания и количество тбплпва,
подаваемого отдельными насосными элементами в каждый ци-
линдр двигателя, были бы по возможности одинаковыми на всех
режимах работы мотора.
К регулировке насоса относится установка одинаковой подачи
топлива и одинакового момента начала подачи каждым насос-
ным элементом относительно верхней мертвой точки конца сжа-
тия соответствующих цилиндров.
^расхождение в моменте начала впрыска не должно иревы-
^асхождение в количестве подаваемого топлива отдельными
и С0СНЫми элементами не должно превосходить: на максимальных
нсплоатационных режимах ±2—2,6% и на малых оборотах
Х Ю-12% от средней подачи. Н
149
Для удовлетворения этим требованиям каждый насос, устанавли-
ваемый на двигатель, подвергается предварительной регулировке.
Регулировка насосов представляет ответственный и длительный
процесс, который проводится на специальных стандах, позволя-
ющих точно воспроизвести размеры, конфигурацию и взаимное
расположение всех элементов впрыскивающей системы так, как
это соответствует мотору. Это условие необходимо, так как
в противном случае регулировка на станде не даст совпадающих
результатов с действительным поведением впрыскивающей си-
стемы на моторе.
Регулировка насоса на одинаковый момент начала подачи
топлива. Применяются два способа регулировки многоплунжерных
насосов по моменту впрыска топлива: ио началу активного на-
гнетающего хода плунжера насоса и по моменту начала впрыска
топлива форсункой. Первый способ является более 1гростым, не
требует сложной аппаратуры для регулировки и вместе е тем
дает более точные результаты. Поэтому этот способ регулировки
многоплунжерных насосов имеет наибольшее распространение
на транспортных быстроходных дизелях и на авиадизелях.
Регулировка сводится к тому, что, присоединив полость всасы-
вания насоса к топливному баку и удалив нагнетательный кла-
пан данного насосного элемента, определяют по регулировочному
диску в градусах поворота валика насоса момент прекращения
вытекания топлива из насоса. В этот момент 'всасывающие п
перепускные отверстия насоса закрыты и положение плунжера
соответствует началу активного хода плунжера или теоретически
началу нагнетания. Насос считается отрегулированным, если
угол между началом нагнетания топлива плунжерами будет
отличаться не более чем на 1° от угла между одноименными
верхними мертвыми точками соответствующих цилиндров. Прп
больших расхождениях насос подвергается перерегулировке,
после которой вновь проверяется момент подачи топлива каждым
плунжером насоса. Вместо топливного бака, к насосу можно
присоединить аспиратор. О моменте перекрытия окон судят по
свисту, с которым входит воздух, или помощью U-образной
трубки, в колене которой налита вода.
Момент перекрытия плунжером всасывающих и перепускных
отверстий в насосах золотникового типа или момент закрытия
клапана всасывания в насосах клапанного типа, т. е. начало так
называемого активного нагнетательного хода, не означает начала
впрыска топлива в цилиндр; момент начала фактического впрыска
наступает всегда позже.
Запаздывание впрыска вызывается рядом причин. Одной пз
важных причин является сжимаемость топлива. Обычно принято
считать жидкости несжимаемыми, так как коэфицпент сжимае-
мости у них очень невелик. Под коэфпциентом сжимаемости
понимается величина, характеризующая относительное изменение
объема жидкости при увеличении давления. Так как в дизелях
давление впрыскивания большое, то влияние сжимаемости то-
плива сказывается отчетливо. После впрыска в нагнетательной
150
•щнпи, от насоса до форсунки включительно, давление падает,
к при следующем впрыске давление нужно снова поднять.
Нужно помнить, что в форсунках закрытого типа для начала
впрыска давление не может быть ниже определенной величины,
зависящей от регулировки и размеров впрыскивающей системы.
Поэтому плунжер должен затратить часть своего хода на сжатие
топлива и повышение давления; следовательно, фактический
впрыск запаздывает. Чем больше объем топлива в нагнетатель-
ной линии, тем больше будет абсолютная величина сокращения
объема топлива, тем больше будет ход насоса, затраченный на
сжатие топлива, и тем больше будет запаздывание впрыска.
В равной мере запаздывание впрыска будет тем больше, чем
больше разность между давлением впрыска и остаточным давле-
нием в трубопроводе.
Если бы впрыскивающая система была выполнена не жесткой,
то при повышении давления стенки деформировались бы; рас-
ширение системы пришлось бы компенсировать частью хода
поршня, что в свою очередь привело бы к запаздыванию впрыска.
Во избежание этого все элементы, в частности трубопроводы,
д< лаются толстостенными.
Па запаздывание впрыска оказывают влияние, и другие при-
чины, которые мы здесь не затрагиваем. Это явление необходимо
иметь в виду, когда производится сборка и регулировка двига-
теля. Чтобы отдельные цилиндры работали по возможности оди-
наково, нужно не только правильно отрегулировать насос и
форсунку, но в частности и длины трубопроводов следует выбрать
равными или не слишком отличающимися друг от друга. Само
собой разумеется, внутренний диаметр трубопроводов должен
быть одинаков.
Регулировка насоса на одинаковую подачу топлива. Много-
плунжерный насос регулируется на одинаковую подачу топлива
каждой нагнетающей секцией после того, как он будет отрегу-
лирован по моменту начала подачи топлива.
Для получения наиболее точных результатов регулировки
насоса на одинаковую дозировку топлива необходимо, чтобы
установка для регулировки насоса, как уже указывалось, могла
полностью воспроизводить действительные условия работы всей
топливной аппаратуры на двигателе. Длина, диаметр и конфи-
гурация нагнетательного трубопровода, форсунки и их затяжка,
а также сопла должны точно соответствовать тем, которые уста-
новлены на двигателе. Регулировку следует производить на
том топливе, на котором работает двигатель. Положение рейки
подачи топлива и чпело оборотов кулачкового вала должны
’•©ответствовать расходу топлива при работе двигателя но вин-
товой характеристике. Только при соблюдении всех этих условий
может быть обеспечена точная регулировка много плунжерного
насоса на одинаковую дозировку топлива на всем диапазоне
чисел оборотов двигателя и расхождение в подачах топлива
отдельными плунжерами насоса будет находиться в допускаемых
пределах,
lol
Для регулировки многонлунжерных насосов блочной конструк-
ции можно, в известных пределах, пользоваться^ испытательной
установкой типа фирмы Бош, представленной на фиг. 112.
Фиг. 112. Установка для испытания насосов.
Эта установка выполнена таким образом, что позволяет изме-
рить объемное количество топлива, подаваемого отдельными
плунжерами, и записать число оборотов кулачкового валика
насоса, а также число ходов плунжера за время измерения по-
дачи. Число оборотов можно регулировать в широком диапазоне.
Эти измерения позволяют:
152
1) определить объемную подачу топлива за один ход плунжера
установить, соответствует ли иодача топлива оборотам двига-
теля при его работе на винт;
т з) установить расхождение в иодаче топлива между отдельными
пунжерами насоса и тем самым дать указание, какой насосный
элемент следует перерегулировать, т. е. увеличить или умень-
шить его подачу; как это сделать, изложено при описании кон-
струкций отдельных насосов.
В результате регулировки должны быть построены кривые
иодач топлива каждым плунжером в зависимости от числа обо-
ротов насоса и подсчитаны процентные отклонения в подачах
отдельных плунжеров сравнительно со средней подачей для
всех плунжеров.
2. ФОРСУНКИ
Форсунки предназначены для непосредственного введения
в цилиндр двигателя топлива в тонко распыленном виде и рас-
пределения его внутри камеры сжатия.
Число и месторасположение форсунок, число, направление
и диаметр отверстий сопла, а также давление распиливания
тесно связаны с типом и конструкцией камеры сгорания. Это
необходимо для лучшего использования воздуха в цилиндре
двигателя и для своевременного и полного сгорания топлива.
В настоящее время существует большое разнообразие форсу-
нок, отличающихся друг от друга как по конструкции, так
и ио принципу действия.
Все существующие форсунки можно подразделить на следую-
щие основные типы:
1) открытые форсунки;
2) закрытые форсунки.
Открытые форсунки можно разделить на форсунки с постоян-
ным (Юнкере) и на форсунки с регулируемым выходным от-
верстием (Паккард).
Закрытые форсунки в свою очередь делятся на форсунки
' механическим (Коатален) и гидравлическим (автоматическим)
управлением (Бош).
Открытые форсунки характеризуются тем, что между нагне-
тательным трубопроводом и выходным отверстием сопла фор-
сунки отсутствует запорный орган и необходимое давление впры-
скивания создается гидравлическим сопротивлением системы и
скоростью истечения топлива из сопла форсунки. Подбором диа-
метра сопловых отверстий форсунки и плунжера насоса, а также
скорости последнего можно создать любую скорость струи топлива
Щ следовательно, любое избыточное давление перед соплом фор-
сунки.
Закрытые форсунки отличаются тем, что между топливопро-
водом высокого давления и отверстием сопла форсунки имеется
Нагруженная сильной пружиной запорная игла, которая откры-
вает сопло форсунки только на время процесса впрыскивания
153
топлива. Подъем запорной иглы в закрытых форсунках осущест-
вляется механическим или гидравлическим способом — давлением
топлива, действующего снизу на иглу и преодолевающего силу
пружины. Из закрытых форсунок в авиадизелях применяются
почти исключительно форсунки с гидравлическим управлением
подъема запорной иглы. Только у одного авпадизеля Коаталена
движение иглы управляется механически.
Сопла форсунок. Наиболее важным элементом форсунки (от-
крытой или закрытой) является сопло.
Соплом илп распылителем называется деталь форсунки, в ко-
торой сделаны калиброванные выходные отверстия, а в закры-
той форсунке кроме того находится запорная игла. Качество
изготовления сопла в значительной степени влияет на форму
струи, тонкость и однородность распылпвания и равномерность
распределения частиц топлива в камере сгорания.
Все сопла однотипных форсунок должны быть сделаны оди-
накового диаметра и длины, с точным направлением осей от-
верстий.
Во избежание искажения струи и ухудшения распиливания
топлива, сопловые отверстия не должны иметь заусенцев и рисок.
Для того чтобы сопла не разрабатывались под действием струи
топлива, проталкиваемой через них с большой скоростью, сопла
изготовляются из высокоуглеродистой стали с большим сопроти-
влением истиранию. Износ сопла п искажение его формы, есте-
ственно, сильнее будет сказываться при малых диаметрах от-
верстий, чем при больших. Кроме того контроль сопла тем труд-
нее, чем меньше отверстие. Поэтому желательно иметь сопла с от-
верстиями не ниже 0,15—0,2 -им. Практически редко применяется
сопло с отверстием ниже о,15 .им. Каждый следующий размер
увеличивается на 0,05 мм.
Как открытые, так и закрытые форсунки могут быть изготовлены
с одно дырчатыми и многодырчатыми соплами. Сверления отверстий
многодырчатых сопел производятся так, чтобы их оси пере-
секались в одной точке, лежащей на оси форсунки.
Перед постановкой сопла проверяется точность изготовления
отверстия просмотром его через микроскоп при 20—30-кратном
увеличении и определяется с помощью калибра диаметр сверле-
ний. У многодырчатых форсунок дополнительно определяется
правильность угла наклона осей выходных отверстий. Кроме того
сопло, установленное в форсунку закрытого типа, должно быть
проверено на герметичность стержня иглы относительно корпуса
распылителя и на плотность прилегания иглы к седлу. Наконец,
на специальной установке по проверке работы сопел форсунок
необходимо убедиться в том, что сопло четко распыливает то-
пливо и, если оно многодырчатое, что отдельные отверстия сопла
дают практически одинаковый конус распиливания и одинако-
вый расход топлива.
Форсунка авиадивеля Паккард. Форсунка Паккарда относится
к форсункам открытого типа с регулируемым выходным отвер-
стием. Па фиг. 108 представлен продольный разрез форсунки.
/5/
Фиг. 113. Форсунка
авпадизеля Юнкере.
Стальной корпус 22 форсунки ввернут непосредственно в корпус
насоса.
В переднюю часть корпуса ввернут наконечник 23, внутри ко-
торого проходит игла 24 форсунки. Пружина 25 прижимает иглу
к стопорному болту 26, который ввернут в головку 27. Положе-
ние стопорного болта фиксируется контргайкой. Головка 27 ввер-
нута в корпус форсунки и законтрена предохранительным кол-
паком Ж
Топливо из насоса по каналу 29 и далее вдоль иглы форсунки
через кольцевой зазор между иглой и гнездом наконечника по-
ступает в камеру сгорания. Величина кольцевого зазора может
регулироваться стопорным болтом 26. Пружина 25 имеет целью
ограничить максимальное давление во впрыскивающей системе;
если давление достигает чрезмерно высоких значений, игла 24
имеет возможность отойти, проходное сечение
форсунки увеличивается, и давление падает.
форсунка авиадизеля Юнкере. Форсунка Юн-
керса относится к форсункам открытого типа
с постоянным сечением выходного отверстия.
Разрез форсунки представлен на фиг. 113.
Стальной корпус 1 для завертывания фор-
сунки в цилиндр двигателя снаружи в своей
верхней части обработан в виде шестигранника
и в нижней части снабжен резьбой. Внутри
корпуса, посажена игла 2, упирающаяся своим
нижним концом в коническое седло корпуса
форсунки. Вершина конуса иглы находится точно
против выходного отверстия3 корпуса форсунки.
Игла имеет осевой канал 4 и два выходных
отверстия 5, просверленных иод углом 90°. На
поверхности конического конца иглы выфрезе-
рованы два сходящихся прореза-желобка 6.
В верхний торец иглы упирается конец нагнета-
тельного трубопровода 7, к которому припаян наконечник 6’.
Плотное прилегание трубопровода к игле форсунки обеспечи-
вается зажимной гайкой 9, ввернутой в корпус форсунки. В це-
лях надежного уплотнения и устранения возможной утечки
топлива из форсунки, между наконечником 8 трубопровода и
зажимной гайкой 9 помещена уплотняющая втулка 10.
Топливо из насоса по нагнетательному трубопроводу 7 посту-
пает в осевой канал 4 иглы форсунки и затем в выходных от-
верстиях 5 иглы разветвляется на два потока, которые, выходя
из прорезов 6, встречаются у выходного отверстия 3 корпуса
форсунки. Сталкиваясь между собою, эти два встречных потока
образуют струю распыленного топлива в виде плоского веера.
Для обеспечения наилучших условий сгорания топлива в ци-
линдре двигателя Юнкере необходимо, чтобы плоскость веера
струи распыленного топлива была перпендикулярна оси цилиндра
двигателя. А так как направление плоскости веера струи опре-
деляется положением прорезов 6 иглы, то для правильной уета-
15?
повкп форсунки в цилиндре двигателя на торце иглы сделаны
специальные метки, указывающие направление прорезов 6, по
которым следует ориентироваться при монтаже форсунки цд
двигателе.
Форсунка Боша. Форсунка Боша относится к типу закрытых
гидравлически управляемых форсунок, давление впрыскивания
у которых определяется, прп прочих равных условиях, силою
упругости пружины, действующей на запорную иглу форсунки.
Форсунки Боша и их модификации, благодаря большой надеж-
ности в работе, получили широкое применение в современных
быстроходных дизелях. Форсунки Боша выполняются с боковым
и с торцовым подводом топ-
лива. На фиг. 114 дан разрез
форсунки Боша с боковой по-
дачей топлива.
Топливо из насоса по на-
гнетательному трубопроводу
подводится к форсунке через
штуцер 1, ввернутый в сталь-
ной корпус форсунки. В кор-
пусе форсунки просверлены
вертикальный и радиальный
каналы, по которым топливо
поступает к кольцевой ка-
навке 2 соплового наконеч-
ника 3 форсунки. Сопловой
наконечник своей торцовой по-
верхностью с помощью гайки 4
плотно прижимается к корпусу
форсунки. Из верхней коль-
цевой канавки 2 топливо по
трем каналам 5 поступает в
Фиг. 114. Форсунка Боша с боковым
подводом топлива. кольцевую выточку 6 наконеч-
ника форсунки. Выходное от-
верстие в наконечнике закрыто иглой 7, которая плотно при-
жимается к своему седлу пружиной 8 через шайбу и промежу-
точный стержень О.
Коническая запорная поверхность иглы форсунки, во избежа-
ние подтекания топлива, тщательно притерта к седлу в нако-
нечнике. Для устраненпя значительной утечки топлива из фор-
сунки через зазор между иглой и корпусом сопла боковая По-
верхность пглы точно пришлифовывается к корпусу сопла, в ко-
тором она двигается и имеет два лабиринтных кольцевых пояска 10.
Когда давление топлива, создаваемое насосом и действующее
на коническую поверхность иглы, будет достаточным для прео-
доления сопротивления пружины, игла приподнимается, топливо
с большой скоростью проходит через отверстия сопла форсунки
и в распыленном виде поступает в камеру сгорания цилиндра.
После отсечки подачи топлива насосом давление в нагнета-
тельном трубопроводе падает и игла под действием пружины
156
садится на седло; вследствие этого дальнейшее поступление То-
нтина в цилиндр двигателя прекращается.
При помощи регулировочного винта 11 можно менять натя-
л;гние пружины и, следовательно, давление впрыскивания. По-
Фиг. 114а. Фильтрующий стержень в форсунке Боша.
если нажать
Фиг. 115.
Форсунка Боша
с осевым под-
водом топлива.
ложенпе регулировочного винта фиксируется контргайкой 12.
Регулировочный винт с контргайкой защищен колпаком 13.
Контрольный штифт 14 служит для проверки действия фор-
сунки. Во время нормальной работы форсунки,
пальцем на контрольный штифт и прижать его
к верхней головке стержня 9, легко обнаружить
толчки иглы о штифт, обусловленные подъемом
иглы.
Топливо, просочившееся вдоль иглы форсунки,
отводится по штуцеру 15 через обратный трубо-
провод в топливный бак.
На некоторых типах форсунок Боша преду-
смотрен кран для выпуска воздуха и заполнения
топливом нагнетательной магистрали перед за-
пуском двигателя.
На некоторых конструкциях автомобильных
форсунок Боша внутри штуцера 1 помещается
малс нький оригинальный фильтр. Фильтр пред-
ставляет собою стальной стержень (фиг. 114а)
с очень мелкой резьбой снаружи. Стержень
плотно входит в штуцер. С каждого конца вдоль
стержня сделаны по две канавки а и Ь, не до-
ходящие до другого конца. Топливо поступает
из трубопровода в канавки а, затем по резьбе
поступает к канавкам Ъ и по ним уже дальше
через корпус форсунки к соплу. Таким образом,
топливо фильтруется мелкой резьбой.
На фиг. 115 дан разрез форсунки Боша с осе-
вым подводом топлива. Этот тип форсунки по
своей конструкции несколько отличается от
описанной выше форсунки Боша, но принцип
действия и регулировка давления впрыскивания у обеих фор-
сунок аналогичны. Надо отметить, что регулировка давления
впрыскивания у форсунки с осевым подводом топлива неудобна,
так как каждый раз для изменения натяжения пружины при-
ходится вывертывать из корпуса головку форсунки.
157
Однодырчатыс форсунки выполняются без цапф и с цапфами.
Цапфы применяются различной формы, дающие возможность
менять угол конуса струп в достаточно широких пределах.
Многодырчатые сопловые наконечники изготовляются с различ-
ным числом отверстий (от 2 до 8 и выше), с различным углом
между осями отверстий и с диаметром от 0,15 .им и выше.
На фиг. 116 даны схемы различных сопловых наконечников.
Наконечник Л называется соплом с цапфой (обозначается мар-
кой DN...). Сопла с цапфой всегда однодырчатые, причем от-
верстие образовывается кольцевым зазором между отверстием
в сопле п цапфой —цилиндрическим пли слегка коническим
концом иглы форсункп. Наконечники Б и Б представляют сопла
без цапфы, приспособленные для одного и больше числа отвер-
Фиг. 116. Типы сопловых наконечников Боша.
стий (обозначаются маркой DL ...) *. Сопла с цапфой выпол-
няются таким образом, что они могут дать угол конуса струп
от 4 до 30°.
Сравнение открытых и закрытых форсунок. Открытая форсунка
имеет одно бесспорное преимущество перед закрытой: она прохце
по конструкции, так как в ней отсутствуют трущиеся детали,
в ней нет сильных пружин, производящих ударную посадку иглы
на седло. Однако открытая форсунка имеет ряд недостатков:
1) менее отчетливый впрыск в начальной стадии распиливания;
2) значительное изменение давлений впрыскивания при изме-
нении оборотов;
з) большую склонность к подтеканию топлива.
Менее отчетливый впрыск топлива в начальной стадии рас-
пыливания объясняется тем, что топливо начинает поступать
в цилиндр уже при небольшой разности давлений, а именно как
только давление в трубопроводе станет больше давления в ци-
линдре. В закрыто!! же форсунке впрыск может начаться только
тогда, когда давление в трубопроводе возрастет до такой вели-
чины, что преодолеет силу затяжки пружины. Поэтому распили-
вание в начальной стадии у открытых форсунок будет грубое,
а у закрытых — хорошее.
’ Например, DX3OS2 обозначает сопло с цапфой, с углом распиливания 30°, малой
модели (S\ с диаметром цапфц 2 мм. DI.90S... обозначает сопло без цапфц, малой
модели (S), с утлом распиливании 90°.
15$
р случае закрытых форсуйок среднее давление распылпвайпй
j; известной степени возрастает с увеличением оборотов, не пре-
терпевая значительного изменения; давление это не бывает ниже
определенной величины, зависящей от затяжки пружины. По-
эгому в области малых оборотов распиливание у закрытых фор-
сунок вполне удовлетворительное. У открытых форсунок давле-
ние распиливания изменяется примерно пропорционально ква-
драту оборотов.
При заданном сечении плунжера и суммарном сечении отвер-
стий форсунки скорость топлива в отверстии сопла TF. будет
ио столько раз больше скорости плунжера 1Гв1, во сколько раз
сеченпс плунжера Fui больше сечения сопла f\_. Это следует
из формулы
= (1)
показывающей равенство расходов в насосе и в отверстии фор-
сунки. С уменьшением числа оборотов п мотора пропорционально
уменьшается скорость плунжера и, следовательно, скорость струм
топлива; таким образом,
ТГс - Кп. (2)
С другой стороны, по уравнению Бернулли, скорость связывается
с перепадом давлений формулой
Т7 = и У , (3)
с Г \т f Ъм
здесь — давление в форсунке;
Рц — давление в цилиндре;
Т,я—удельный вес топлива.
Отсюда
Др = AjTP?
или, па основании (2),
Д;> = К9п2.
Таким образом, если обороты уменьшаются в 4 раза, разность
давлений падает в 16 раз. Если подобрать сечение сопла fe ио
формуле (1) так, чтобы скорость струи на больших оборотах
обеспечивала тонкое распиливание и достаточную дальнобой-
ность, то на малых оборотах распиливание будет очень грубым.
Поэтому приходится выбирать сечение сопла меньше, чтобы
получить хорошее распиливание на малых оборотах; из-за этого
на больших оборотах возникают очень высокие давления. В
двигателе Юнкере давления распиливания на больших оборотах
Достигают величин 700 и выше атмосфер.
Подтекание топлива представляет самопроизвольный и несвое-
временный выход капелек из отверстия форсунки, причем подте-
кание обычно связано с плохим распиливанием. Плохо распы-
ленная капля топлива часто даже не отрывается от сопла фор-
759
сунки и образует при неполном сгорании у отверстий плотный
нагар, с течением времени искажающим отверстия и ухудшаю,
щий нормальное распиливание. При закрытой форсунке, с четко
работающей иглой и при достаточном снижении величины оста-
точного давления в трубопроводе, подтекания топлива не наблю-
дается. При открытой форсунке после впрыска, когда обратные
клапаны у насоса закрываются, топливо в нагнетательной маги-
страли расширяется, уменьшая свое давление и вытесняя часть
через открытые отверстия в цилиндр. Подтекание у открытой
форсунки возможно и в начале впрыска.
Подтекание обусловлено не только сжатием и расширением
топлива, но и другими причинами, связанными с неустановив-
шпмся движением. Эти причины сильнее влияют в случае от-
крытых форсунок. Чтобы уменьшить подтекание топлива особенно
важно в случае открытых форсунок сократить длину нагнетатель-
ного трубопровода. Так обычно и делают. В авиадизеле Паккард
нет трубопровода, а у авиадизеля Юнкере трубопроводы весьма
короткие.
Глава IX
АВИАЦИОННЫЕ ДИЗЕЛИ
За короткий срок (10—12 лет) в различных странах появилось
много предложений и конструкций авиадпзелейзболыпой, сред-
ней п малой мощности, четырех- и двухтактных, воздушного и
жидкостного охлаждения. Одни предложения нс получили прак-
тического признанпя, другие были реализованы, но ио дали
необходимых для применения результатов, и дальнейшая работа
над нпмп была прекращена; только небольшая часть дизелей
показала высокие или удовлетвори тельные данные и получила
свое развитие, хотя из них только од пн тип авпадизеля получил
сравнительно широкое эксплоатационное применение на само-
лете.
Мы остановимся на кратком описании некоторых авиадизелей,
построенных и испытанных и поэтому представляющих практи-
ческий интерес, хотя большинство пз них либо прекратило свое
существование, либо еще находится в стадии испытаний и не
вышло в серийное производство.
Подробнее рассмотрим конструкцию авиадизеля Паккард и
Юнкере. Для остальных авиадизелей ограничимся изложением
главнейших особенностей.
1. АВИАДИЗЕЛЬ ПАННАРД
Авпадпзель Паккард, появившийся в США в 1929 г., пред-
ставляет собою четырехтактный, звездообразный, девятицилинд-
ровый, воздушного охлаждения, невысотный двигатель. Внешний
вид мотора и вид сбоку показаны на фиг. 117 и 118, продольный
разрез — на фиг. 119, поперечный разрез — на фиг. 120.
Авиадизель Паккард имел кратковременное практическое при-
менение на одно-п трехмоторных пассажирских самолетах, а также
был установлен на дирижабле. Мотор был разработан компакт-
ным по габаритам и имел малый вес. Однако рабочий процесс
авпадизеля Паккард был неудовлетворительный; уже при сравни-
тельно небольших значениях среднего эффективного давления
((>,0—6,5 кЦсм-) поршни прогорали, кольца теряли упругость и
прихватывались в канавках поршня. Эти дефекты и ряд других
привели к прекращению постройки авиадизелей Паккард.
И Авиационные дизели
161
Фиг. 117. Внешний вид авиадизеля Паккард.
Фиг. 118. Вид авиадизеля Паккард сбоку.
Фиг. 119. Продольный разрез авиадизеля Паккард.
Несмотря на то, что в настоящее время авиадпзель не строится,
тем нс менее представляет интерес ознакомление с ним, так как
в этом двигателе имеются оригинальные, конструктивные реше-
ния некоторых узлов. Кроме того полезно изучить показатели
мотора, имевшего эксплоатационную практику.
П*
163
Картер мотора выполнен пз электрона (магниевый сплав с уд. 1
весом около 1,75—1,80). Выбор этого материала объясняется
стремлением уменьшить вес мотора. Каргер состоит из трех
частей: собственно картера, диафрагмы и задней крышки. В ос-
новной части картера находятся упорный шариковый и передний 1
опорный роликовый подшипник; задний опорный подшипник 1
Фиг. 120. Поперечный разрез авиадизеля Паккард.
находится в диафрагме. Диафрагма крепится к средней части
с помощью шпилек; задняя крышка кренится также к основному
картеру. Между диафрагмой п задней крышкой помещены
кулачковая шайба привода клапанов в топливных насосов и вся
передача к агрегатам мотора.
В большинстве выполненных конструкций звездообразных
моторов цилиндры крепятся к картеру с помощью шпилек-
В редких случаях цилиндр имеет в нижней части ио наружной
поверхности резьбу и ввертывается в гайку, укрепленную в кар-
764
тспе. В обоих случаях сила газов передастся через головку и
цилиндр картеру и действует в сторону головки. С другой сто-
р(>ньг, та же сила газов через поршень, шатун и вал передается
на опоры вала, находящиеся в картере, и действует в сторону,
противоположную первой силе. Под действием этих двух сил
картер обычно работает на разрыв.
В дизелях, где сила вспышки почти вдвое больше сил вспышки
карбюраторных двигателей с тем же диаметром цилиндра п при
этом сама сила развивается более резко, естественны опасения
аа надежность картера из легкого сплава. Многие легкие сплавы
лучше воспринимают силы сжатия, чем силы разрыва. Кон-
струкция крепления цилиндра к картеру в авпадпзеле Паккард
имеет своей целью заставить картер работать на сжатие от силы
вспышки. Все девять цилиндров притягиваются к картеру с двух
сторон с помощью двух кольцевых хомутов. Каждый кольцевой
хомут состоит из трех цилиндрических изогнутых стержней,
соединенных тремя тандерами. Кольцевые хомуты проходят над
фланцами цилиндров и стягиваются тандерами так, что сила
сжатия картера больше сил растяжения от вспышки; поэтому
картер всегда сжат, а при вспышке он несколько- разгружается.
Кольцевой хомут виден на общем виде мотора (фиг. 117) и
в разрезе на фиг. 119.
Эта конструкция крепления цилиндров к картеру не получила
распространения, несмотря на свою простоту и надежное действие
всегда сжатого картера. Объясняется это следующим. Кольцевой
стальной хомут стягивается и, как указывалось, обеспечивает
большое сжатие картера при сборке, т. е. в холодном состоянии.
При работе мотора, когда картер разогревается и стремится рас-
шириться, этому расширению картера препятствуют кольцевые
хомуты; возникают добавочные температурные напряжения сжа-
тия в картере и напряжения раетяженпя в кольце. Спла вспышки
газов вызывает в кольце напряжение растяжения дополнительно
к температурным напряжениям и к тем, которые имеют место
при затяжке тандеров во время сборки. Таким образом, во время
работы стержни хомутов испытывают весьма высокие напряжения
(свыше G ООО к»/с№). Разрыв стержня в любом месте от усталости
или просто из-за мелких пороков металла неизбежно связан
с разрушением мотора; вероятность такого случая очень большая.
Цилиндр представляет стальной стакан, па дне которого
имеется эксцентричное большое отверстие для одного клапана и
второе малое отверстие для запальной свечи. Верхние боковые
ребра цилиндра фрезеруются таким образом, что образуется
площадка е отверстием посредине для установки п крепления
форсунки. В нижней части цилиндра имеется фланец, которым
цилиндр опирается на картер л на который сверху ложится
стяжной хомут. К наружной плоскости днища цилиндра с по-
мощью девяти шпилек плотно притягивается алюминиевая го-
ловка. Головка служит для размещения клапанного механизма
и патрубка для подвода воздуха и отвода газов, а также для
отвода тепла от днища цилиндра. Эта конструкция не позволяет
165
развивать охлаждающую поверхность головки и ограничивает
ее деформацию при нагреве. При испытаниях в головке появ-
лялись трещины и обрывались шпильки крепления. Вследствие
малого оребрения и плохой теплоотдачи воздуху, температура
головки получалась высокой даже на эксилоатационных режимах.
В разделе камер сгорания и аппаратуры мы уже описывали
камеру "сгорания, насос и форсунку Паккарда и давали им кри-
тическую оценку; там же была изложена схема регулировки
насоса, поэтому здесь повторяться не будем.
Поршень кованный пз силумина (кремниевый сплав); на днище
поршня сделана односторонняя большая выемка. Поршень имеет
небольшую длину 94,5 мм при диаметре цилиндра 122,24 мм.
В поршне выточены четыре канавки. В верхних двух канавках
расположены двойные уплотнительные стальные кольца; в третьей
канавке, сделанной выше отверстия для пальца, и в четвертой
канавке, находящейся внпзу, расположены маслосбрасывающие
чугунные кольца. Применение стальных уплотнительных колец
Фиг. 121. Внешний вид поршня.
в данной конструкции объясняется стремлением конструктора
иметь жаростойкие кольца, не теряющие упругости при высо-
ких температурах. Однако эта цель не была достигнута. Внешний
вид поршня показан на фиг. 121.
Шатунный механизм и коленчатый вал имеют обычные кон-
структивные формы. Можно отметить лишь, что задняя и передняя
половины коленчатого вала соединяются друг с другом нс только
стяжным болтом, но и шпонкой; наличие шпонки уменьшает
размер стяжного болта и вес заднего противовеса.
Противовесы прикрепляются к щекам коленчатого вала не
наглухо с помощью болтов или заклепок, а связываются посре-
дине щеки одним шарниром, вокруг которого противовес может
поворачиваться относительно щеки в обе стороны. Для восста-
новления нейтрального положения противовеса и смягчения
действия сил, вызывающих смещение противовеса, с обеих сто-
рон шарнира, между противовесом и щекой вала, расположены
две сильные пружины. Таким образом, противовес имеет воз-
можность качаться, как маятник, относительно оси крепления
его со щекой.
В моменты максимальных значений крутящего момента, когда
166
Бал с винтом получают угловое ускорение, противовес от-
ходит относительно щеки назад, против вращения, сжимает
Фиг. 122. Детали коленчатого вала.
соответствующую пружину, отнимая на это часть энергии от
вала; наоборот' в моменты малых значений крутящего момента,
когда вал получает замедление вращения, противовес ио инер-
ции стремится вперед, сжимает
ДРУГУ10 пружину, отдавая валу
часть своей энергии на поддер-
жание угловой скорости враще-
ния вала. Это несколько смягчает
неравномерность крутящего мо-
мента и, главное, устраняет опас-
ность возникновения крутильных
колебаний. Пружины должны
быть подобраны так, чтобы часто-
та их собственных колебаний не
Фиг. 123. Детали эластичной
передачи ко втулке винта.
была бы равна или кратна частоте колебаний величины крутя-
щего момента в пределах рабочей зоны оборотов. На фиг. 122
показаны детали устройства вала и противовеса.
Носок коленчатого вала
соединен с винтом с по-
7 мощью эластичной втулки.
Детали втулки винта видны
на фиг. 123 и 124, а монтаж
их на моторе виден на про-
дольном разрезе мотора. На
шлицы носка коленчатого
Фиг. 124. Втулка винта. вала насаживается втулка 1
с двумя лапами. Втулка
фиксируется на валу зажимной гайкой; последняя видна на
продольном разрезе. К концу каждой лапы втулки 1 на двух
болтах 2 и И крепится коробка 4 амортизатора; коробка со-
стоит из двух головок. Внутри каждой коробки находятся
два резиновых амортизатора 5, выполненных в виде кубика.
Пропеллер — двухлопастный, 'металлический, с разъемными ло-
167
пастями. Ступица пропеллера состоит из двух половин G, кото-
рые после установки в них лопастей винта стягиваются двумя
хомутами 7. Хомуты имеют плоские отростки. Когда впнт собран,
отростки хомутов вставляются между резиновыми амортизаторами
в коробки амортизаторов и крепко стягиваются болтами 3 и 8.
Таким образом, крутящий момент мотора передается от вала
через шлицы на втулку 1, затем на коробку амортизатора 4 и
через резину на отросток хомута 7 ступицы винта п тем самым
на винт. Чтобы воспрепятствовать перемещению винта в осевом
направлении и передать силу тяги винта, ступица винта с перед-
ней стороны закрепляется гайкой п
контргайкой. Гайка и контргайка фик-
сируют положение ступицы винта на
валу, но не препятствуют качанию
винта относительно вала.
Необходимость введения эластичной
передачи крутящего момента от вала
на винт выявилась, невидимому, в про-
цессе доводки мотора после несколь-
ких случаев поломок носка коленча-
того вала. Многие считают, что эластич-
ная втулка впнта — неизбежная прина-
длежность авиадизеля из-за большой
неравномерности крутящего момента.
Если сравнить кривые крутящих мо-
ментов пятицилиндрового карбюратор-
ного мотора и, например, девятицп-
линдрового авиадизеля, то неравно-
мерность крутящего момента у бензи-
нового мотора будет не лучше, уем
у авиадизеля: однако на карбюратор-
ных моторах эластичную втулку не
применяют. Автор склонен считать,
что у авпадпзеля Паккард опасная
зона крутильных колебаний находится
в области рабочих оборотов, а отно-
сительно большая неравномерность
крутящего момента авмадцзеля только увеличивает колебание
напряжений и ускоряет момент разрушения вала. Само собой
разумеется, что эластичная втулка содействует выравниванию
момента, передаваемого от вала винту.
В заключение остановимся на приводе клапанов и на тех
специальных устройствах, которые облегчают запуск и работу
мотора на малых оборотах. Схема привода клапана показана на
фиг. 125. Привод состоит из рычага, длинной и короткой тяг,
промежуточного толкателя и коромысла. Кулачковая шайба
вращается в сторону, обратную вращению коленчатого вала,
поэтому для девятицплиндрового мотора число кулачков равно
четырем, а угловая скорость шайбы составляет ‘/в от угловой
скорости коленчатого вала. Профиль кулачковой шайбы через
ролик, укрепленный на рычаге, поворачивает последний. Дви-
168
iKcHirc конца рычага передается короткой тяге и от нее через
толкатель, движущийся в направляющей втулке, и через длин-
ную тягу и коромысло передается клапану. Опорные поверх-
ности обеих тяг выполнены сферическими; соответственно сделаны
соприкасающиеся с ними поверхности рычага, толкателя и коро-
мысла. Зазор в клапанном приводе устанавливается путем пово-
рачивания осп коромысла, которая с этой целью сделана экс-
центричной относительно своих опорных осей в бобышках го-
ловки. Кулачковая шайба имеет два ряда кулачков: один ряд
служит для привода клапанов, второй ряд—для привода топ-
ливных насосов; этот ряд расположен ближе к цилиндрам. При-
вод кулачковой шайбы осуществляется от шестерни вставного
хвостовика коленчатого вала через промежуточную двойную
шестерню, укрепленную на оси на задней крышке мотора. Малая
шестерня двойной промежуточной шестерни сцепляется внутрен-
ним зацеплением с большой шестерней, сделанной заодно с ку-
лачковой шайбой.
Хвостовик коленчатого вала сконструирован таким образом,
что при запуске мотора поворачивает кулачковую шайбу в сто-
/
Фиг. 126. Детали хвостовика.
рону, противоположную ее вращению. Благодаря этому клапан
закрывается позднее, фактическая степень сжатия уменьшается,
т. е. достигается декомпрессия. Декомпрессия облегчает прово-
рачивание мотора при запуске. Эго облегчение для авиадизеля
Паккард необходимо, так как запуск его производится с по-
мощью инерционного самопуска „Эклппс“.
Хвостовик устроен следующим образом. Задняя половина
коленчатого вала имеет два прямых прореза, в которые входит
палец 4 (фиг. 12G), связанный с хвостовиком I. На хвостовик
свободно надевается ведущая шестерня, которая на наружной
поверхности имеет два винтовых прореза. На одной стороне
хвостовика, обращенной назад, имеются торцовые зубцы для
сцепления с самопуском; другая сторона, обращенная к мотору,
опирается на шайбу 3; на шайбу давит сильная пружина 2,
которая опирается па коленчатый вал и стремится выжать хво-
стовик назад. При выключении стартера после запуска пружина
2 отжимает хвостовик назад; благодаря этому ведущая шестерня
и кулачковая шайба возвращаются в нормальное положение.
Для уяснения действия механизма следует, кроме фиг. 126,
пользоваться продольным разрезом мотора.
169
Выше указывалось, что топливные кулачки сделаны с кулач-
ками привода клапанов на одной шайбе; поэтому при повороте
кулачковой шайбы назад при запуске вместе с декомпрессией
будет также сильное запаздывание впрыска, что для запуска
нежелательно. Для устранения этого в конструкции авпадизеля
Паккард предусмотрено следующее остроумное устройство. Сзади
кулачковой шайбы, между нею и диафрагмой, на коленчатый
вал жестко насаживается добавочная шайба с одним коротким
кулачком на поверхности. Этот кулачок близко подходит к про-
филю топливных кулачкор. Коромысло привода топливного на-
соса сделано более широким, чем топливные кулачки, и поэтому
опорная его поверхность скользит и по кулачковой топливной
шайбе и ио однокулачковой шайбе. Однокулачковая шайба вра-
щается вместе с коленчатым валом; она насаживается на колен-
чатый вал так, что при рабочем положении кулачковой шайбы
Фиг. 127. Схема компенсации запаздывания впрыска
при запуске авиадизеля Паккард.
профиль однокулачковой шайбы находится в пределах профиля
кулачковой шайбы, а при пусковом положении, когда кулачко-
вая шайба поворачивается назад, профиль однокулачковой
шайбы остается на месте п выступает вперед, тем самым
устраняя запаздывание впрыска. Фиг. 127 иллюстрирует этот
механизм: схема 1 соответствует рабочему положению ку-
лачковой шайбы, схема 2 — пусковому положению. Сплошными
линиями показан профиль основных топливных кулачков шайбы,
пунктирной линией — профиль однокулачковой добавочной шайбы.
Сплошная стрелка указывает направление вращения кулачковой
шайбы; однокулачковая шайба вращается в противоположную
сторону, что показано пунктирной стрелкой.
Для обеспечения малых оборотов мотора, необходимых для
посадки и сокращения пробега самолета, в авиадизеле Паккард
применено дросселирование воздуха на всасывании. С этой
целью во всасывающем патрубке около клапана поставлен цилин-
дрический кран, который на малых по дачах топлива или на
малых оборотах мотора прпзакрывастся и дросселирует воздух,
поступающий в цилиндр.
170
Распространено мнение, заключающееся в том, что главное
значение дросселирования состоит в уменьшении количества
поступающего в мотор воздуха и вызванном этим улучшении
условий сгорания малых порций впрыскиваемого топлива. Это
мнение ошибочное. Дросселирование уменьшает давление конца
сжатия, работу сжатия и уменьшает давление вспышки; одно-
временно увеличиваются насосные потери и индикаторная мощ-
ность мотора при некотором ухудшении процесса сгорания.
Вследствие этого сильно возрастает равномерность хода мотора
на малых оборотах. Кроме того увеличение индикаторной мощ-
ности и ухудшение условий сгорания из-за возрастания доли
остаточных газов приводят к тому, что на малых оборотах при
дросселировании впрыскивается больше топлива, чем без дрос-
селирования; поэтому впрыск становится более устойчивым.
Основные данные авиадизеля Паннард DR-980
Наименование мотора
Год выпуска................
Число цилиндров............
Гасположение цилиндров ....
Охлаждение.................
Число тактов...............
Диаметр цилиндра ..........
Ход поршня.................
Литраж мотора..............
Степень сжатия.............
Среднее эффективное давление . .
Максимальная мощность......
Максимальное число оборотов . . .
Номинальная мощность.......
Номинальное число оборотов . . .
Расчетная высота...........• .
Литровая мощность..............
Расход топлива.................
Авпадизель Паккард
ВБ-980
1930
9
звездообразное
воздушное
4
122,24 мм
152,4 ,
16,11 л
16
6,44 кг/см2 (но номиналу)
240 л. с.
2 050 об/мин
225 л. с.
1 950 об'мин
невысотный
13,9 л. с./л (по номиналу)
180—220 г/л. с.-ч. (на но-
минале)
18 г./л. с.-ч.
Расход масла.......................
Габариты мотора:
диаметр ..........................
длина ......................
Лобовая поверхность................
Сухой вес мотора ..................
Удельный вес.......................
Литровый ..........................
Тип и число пасосов на цилиндр . .
Тип и число форсунок на цилиндр .
Нагнетатель и передаточное отношение
к вечу..............................нагнетателя нет
1 160 м.ч
933 „
1,057 л"
237 кг
1,053 кг/л. с.
14,7 кг/л
Дорнер-Паккарда, 1 насос
открытая, 1 форсунка
171
Передача па винт .........
Способ запуска .........
передача на винт прямая
инерционный самопуск
„Эклипе® № 7 с элек-
трическим и ручным
приводом
2. АВИАДИЗЕЛЬ ЮМ0-204
Авпадпзсль ЮМО-204 представляет собою рядный, шсстици-
линдровый, двухтактный, водяного охлаждения мотор. Авиади-
зель ЮМО-204 в своей ранней модификации вышел на эксило-
атациго в 1931 г. и установлен на ряде самолетов. Конструкция
Фиг. 128. Вид авиадизеля ЮМО-204 спереди.
авиадизеля ЮМО-204 оформилась в результате многолетней ра-
боты Юикерса над приспособлением для авиационных целей
классической схемы двухтактного с прямоточной продувкой ци-
линдра с двумя противоположно движущимися поршнями. Эта
схема, как уже указывалось, была разработана Охельхейзером
совместно с Юнкерсом в конце прошлого столетия и была при-
менена сначала для газового двигателя. Позднее Юнкере исполь-
зовал ее для стационарных и судовых дизелей.
172
Начало работы ио созданию авиационного дизеля относится
к j915—1916 гг.; и тальков 1929 г. были получены первые успеш-
ные результаты.
Схема продувки (очпсткп и заполнения цилиндра), последо-
вательность процессов и схема образования смеси и сгорания
были описаны раньше. Поэтому в настоящей главе, мы займемся
только описанием двигателя. Фотографии наружного вида
ЮМО-204 со стороны носка вала винта и сзади, со стороны про-
дувочного насоса, приведены на фиг. 128 и 129. Поперечный
и" продольный разрезы мотора даны на фпг. 130 п 131.
Корпус мотора состоит из: 1) основного блока 1, в котором
помещены цилиндровые втулки, верхний и нижний коленчатые
валы и опоры передней пере-
дачи; 2) передней крышки 2,
в которой]расположены;вторыс
опоры передней передачи и
вал винта; 3) верхней крышки
картера 3 и 4) нижней крышки
картера 4. Корпус мотора от-
лит из силумина. Основной
блок представляет сложную
отливку, в которой расточены
сквозные отверстия для поме-
щения цилиндровых втулок.
Наружный вид этой отливки
показан на фиг. 132. С обеих
сторон блока в нижней части
имеются отверстия 6 для под-
вода продувочного воздуха
к отверстиям, просверленным
в цилиндровой втулке. Вдоль
этих окон на блоке имеются
Фиг. 129. Вил авиадизгля
ЮМО-204 сзади.
приливы, к которым прикреп-
ляется ресивер 5 продувочного
воздуха. В верхней части блока
имеются отверстия 7 для отвода выхлопных газов; они расположены
против выхлопных окон цилиндровых втулок. С каждой стороны
блока имеется по шесть выхлопных отверстий, вокруг которых
сделаны приливы для крепления выхлопных патрубков. Ниже
выхлопных отверстий с обеих сторон поверхности блока нахо-
дятся площадки для крепления картеров распределения то-
пливных насосов и пусковых золотников. Под этими плоско-
стями против каждой цилиндровой втулки в середине блока
имеется пять отверстий, одно из которых служит для помеще-
ния пускового клапана сжатого воздуха и четыре для установки
форсунок.
Топливные насосы — по два на каждый цилиндр — располо-
жены с обеих сторон и крепятся к картеру распределения. На
продольном и на поперечном разрезе мотора насосы обозначены
цифрой 8. Под приливами для крепления ресивера иродувоч-
173
Фиг. 130. Поперечный разрез ЮМО-204.
174
кого воздуха в нижней части
блока находится отверстие 9
для установки суфлера и не-
сколько выше его с каждой
стороны блока — по четыре от-
верстия, три из которых за-
глушаются, а четвертое отвер-
стие 10 служит для присоедц.
нения трубопровода охлажда-
ющей воды. Вода поступает из
помпы 13 двумя рукавами к
нижней части блока в отвер-
стие 10; из нижней части блока
вода поступает отдельно к каж-
дой цилиндровой втулке и,
охлаждая ее, собирается вверху
в боковых сборниках. В пе-
редней части этих сборников
находятся фланцы 11 для
присоединения водоотводящих
трубопроводов. Задняя часть
блока имеет двойные стенки
для стока масла из картера
верхнего вала. Продувочный
компрессор, водяная и масля-
ные помпы прикрепляются
сзади к нижней части блока.
Верхняя и нижняя крышки
мотора нагрузок не несут и
служат для герметизации
полостей коленчатых валов.
В нижней крышке размещены
две масляные трубки 14 и 15;
одна пз них служит для от-
соса масла из нередкой части
картера, другая — для подво-
да масла в переднюю часть
мотора для коленчатых валов
и шестерен.
Цилиндровая втулка пред-
ставляет открытую с обеих сто-
рон гильзу с внутренним диа-
метром 120 мм. Диаметр ци-
линдра неодинаков, а именно
в середине он меньше на 0,10—
0,14 мм. Это сделано для того,
чтобы в рабочем состоянии,
когда втулка нагревается в
разных поясах по-разному,
она приняла форму правиль-
ного цилиндра и тем самым

обеспечила падежные условия работы колец. В центральной
части втулки имеется пять отверстий с резьбой для одного
пускового клапана п четырех форсунок. В верхней части
имеется восемь отверстий для вы-
хлопа, сделанных в виде паралле-
лограмм для увеличения прочности
зтого пояса. В нижней части сде-
ланы 216 конических продувочных
отверстий, по 36 отверстий в шести
рядах в шахматном порядке. Отвер-
стия имеют с внутренней стороны
диаметр 6,5 л.м и снаружи 7 л/.м и
наклонены на 37° относительно
радиуса окружности цилиндровой
втулки и на 15° вверх от горизон-
тальной плоскости. Схема располо-
жения продувочных и выхлопных
отверстий показана на фиг. 133.
Цилиндровая втулка по наруж-
ной поверхности имеет ряд вы-
точек, куда закладываются рези-
новые кольца для уплотнения
от попадания воды в поло-
сти картеров верхнего и нижнего
вала, а также в полости продувки
нее вода будет просачиваться через резиновые кольца, то пре-
дусмотрены сверления 17 для отвода этой воды наружу. Для
Фиг. 132. Наружный вид
отливки-блока.
выхлопа. Еслп тем не ме-
п
Фиг. 133. Цилиндровая втулка.
перетекания воды из средней части мимо выхлопных окон
к верхней части картера и для лучшего охлаждения цилин-
дровой втулки у выхлопных окон на цилиндр снаружи,
У иояса выхлопных окон, надевается кольцо с наклонными
каналами ио внутренней поверхности и отверстиями, которое
приваривается к цилиндровой втулке ио периметру выхлоп-
775
них окон п образует между окнами ряд прямоугольных
каналов 16 для прохода водг^. В нижней части втулки имеется
нарезка для крепления втулки. Цилиндровая втулка вводится
в картер сверху до упора внизу картера и закрепляется гай-
кой 18. С обоих концов цилиндровой втулки сделаны симме-
трично двухсторонние широкие и длинные вырезы для прово-
рачивания шатуна. Наружный вид цилиндра представлен на
фиг. 134.
В цилиндре находятся два поршня. Верхние поршни двигателя
для краткости п определенности можно назвать выхлопными порш-
нями, так как они открывают и закрывают
выхлопные окна, нижние, поршни — продувоч-
ными. Конструкция поршня ЮМО-204 пред-
ставляет оригинальное и сложное решение.
На фиг. 135 показан схематический разрез
поршня. Поршень состоит из двух главных
частей: пз алюмпнпевого корпуса 7 и из сталь-
ной накладки-днища Стальная накладка
Фиг. 134. Фиг. 135. Разрезы поршня ЮМО-204.
Наружный виц
цилиндра. соединяется с алюминиевым корпусом через
стальное неразрезное кольцо 5 п притяги-
вается гайкой 3, которая контрится. Для лучшего отвода тепла
от днища через корпус в масло и в стенки цилпндра, а так-
же для предотвращения прорыва газов соприкасающиеся пло-
скости накладки и кольца 5 должны быть хорошо обработаны
и должны обеспечивать возможно лучшее взаимное приле-
гание. Выше бобышки поршня размещены четыре уплотни-
тельных чугунных кольца; внизу юбки помещено одно масля-
ное кольцо 7. В бобышки поршня запрессованы чугунные
втулки 4. Между стальной накладкой и стальным неразрезным
кольцом 5 малой высоты помещается неразрезное чугунное
кольцо. Неразрезное чугунное кольцо называется жаровым
кольцом; по образующей цилиндра оно довольно высокое —
20,5 мм— и устанавливается относительно цилиндра с малым
176
(около 0.08-0,10 3/Л( по среднему диаметру цилиндра).
$мЕвос кольцо находится между стальной накладкой 2 н не-
разрезным стальным кольцом 5 с зазором 0,02—0,03 .мл» но обра-
ЗУЖая стожная конструкция поршня объясняется следую-
щими причинами. Сильное завихрение воздуха в цилиндре при
1 no-ivBKC остается и во время совершения процессов сгорания
и пасширения. Поэтому днище поршня воспринимает много
тепла. Кроме того высокие давления в цилиндре способствуют
большому прорыву газов в зазор между поршнем и цилиндром.
Оба этп обстоятельства сильно повышают температуру днища
поршня и верхних колец, особенно для двухтактного двигателя.
В особо тяжелых условиях находится выхлопной поршень.
Поршневые кольца из-за этих причин теряют упругость и при-
хватываются в канавках поршня; боковая поверхность алюми-
ниевого поршня теряет твердость; в результате этого может
иметь место заедание поршня в цилиндре. Следовательно, воз-
никает задача снижения температуры уплотнительных колец
и сохранения поверхностной твердости поршня.
Введение жарового кольца, установленного в цилиндре с ма-
лыми зазорами, имеет основной целью резкое уменьшение про-
рыва газов между цилиндром и поршнем и улучшение тепло-
отвода в стенки цилиндра из верхнего пояса поршня у днища.
Необходимость установки неразрезного жарового кольца по-
влекла за собой накладку 2, соединяющую ее гайку 3 и сталь-
ное кольцо 5. Отдельная накладка повлекла за собой дальней-
шую заботу о жаростойкости ее материала, так как условия
теплоотвода от накладки в алюминиевый корпус не совсем бла-
гоприятны; поэтому накладка сделана из стали. Форма на-
кладки обеспечивает ее прочность. Наличие неразрезного жа-
рового кольца, установленного с малыми зазорами, дает еще
одно преимущество, именно точность фаз распределения, кото-
рые были бы не совсем четкими, вследствие больших зазоров
между поршнем и цилиндром при простой конструкции поршня.
Наконец, стальная накладка во время работы принимает высо-
кую температуру и способствует сокращению периода запазды-
вания воспламенения и увеличению плавности процесса сго-
рания.
Поршень имеет большую длину —221 л/.w при диаметре ци-
линдра 120 .им. Это объясняется двухтактностью двигателя, при
котором поршень должен быть такой длины, чтобы при наи-
сближении поршней не открывать продувочные или
, окна и тем самым не сообщать пространство картера
тУЛИ пРодУвочным коллекторами. При таком усло-
Ньтптр ПОРШНЯ получается близкой к ходу поршня.
сппяЛтМЬ^Ли8^™ЛИ’ ЧТ? В бобь1ШК1г поршня под палец запрес-
R nmrv-n ЧУГУДПЫС втулки; назначение их — уменьшить износ,
шень двигателях, в отличие от четырехтактных, иор-
зчесь бойм^Т К 11альц^ всегда одной стороной — сверху; поэтому
здесь ообышки изнашиваются быстрее.
12 Авиационные дизели
177
Шатун имеет верхнюю целую п Ни кнюю разъемйую Гбловкл.
Стержень шатуна двутаврового сечения. В верхнюю головку
запрессована стальная втулка, цементированная по внутренней
поверхности. Между пальцем и верхней головкой находятся
иголки. Игольчатый подшипник в данном случае применен
потому, что в двухтактном двигателе палец всегда прижат
к нижней стороне головки шатуна и при непосредственном дви-
жении пальца по втулке верхней головки были бы большие
мзносы и затруднения с подводом смазки. Нижняя головка не
имеет вкладыша; баббит залит непосредственно на внутреннюю
поверхность головки. Крышка головки притягивается к шатуну
четырьмя болтами.
Коленчатые валы, верхний и нижний, имеют шесть колен.
Так как за один оборот вала рабочий процесс должен быть вы-
полнен полностью во всех ци-
VI
линдрах, то для равномерности
крутящего момента вспышки че-
редуются через 60°. Необходимо
также обеспечить уравновешен-
ность сил инерции вращающихся
и [поступательно движущихся
масс. Ввиду этого коленчатый вал
выполнен не так, как это обычно
принято для четырехтактных дви-
гателей, а именно: первое и второе
колена находятся в одной пло-
скости под углом 180° друг к
другу; третье и четвертое колена
также лежат в одной плоскости
под углом 180° друг к другу, но
их плоскость сдвинута относи-
тельно плоскости первого и вто-
рого колен на 120° против вра-

Фиг. 135. Схема коленчатого вала.
щения вала; наконец, пято» и шестое колена расположены^ одной
плоскости под углом 180° друг по отношению к другу, ‘ причем
их плоскость сдвинута на 240° от плоскости первого и второго
колен в сторону, обратную вращению вала.
Схема вала показана на фиг. 136. Как это следует из схемы,
последовательность сгорания будет: 1— VI—III—II— V—1V. На пе-
реднем конце обоих валов находится фланец, сделанный заодно
с валами; к фланцам е помощью болтов присоединяются ше-
стерни передачи мощности на винт. От нижнего вала через
специальный хвостовик приводится в движение передача нагне-
тателя. Коренные опоры коленчатых валов — роликовые, при-
чем ролики работают н< посредственно по цементированным шей-
кам вала. Оба коленчатых вала для точной регулировки фаз
распределения и для обеспечения совместной правильной ра-
боты двух поршней в одном цилиндре должны быть соединены
между собой кинематически. Эта связь оформлена в виде пяти
цилиндрических колрс, два крайних из которых сидят на ко-
178
-йчатых валах, одни на валу втулка винта и два паразитных
' пас-г на отдельных осях. Шестерни видны на продольном раз-
Крзо мотора (фиг. 131); кроме того онп показаны на фиг. 139.
Паразитные шестерни вращаются на двух роликовых подшип-
никах насаженных на неподвижные оси, имеющие опоры в перед-
н й крышке и на переднем торце основного блока картера. О шс-
•I шне втулки винта будет сказано дальше. Соединение валов
через шестерни производится таким образом, что колена верхнего
вала' связанного с выхлопными поршнями, нрпходят в свои
мертвые точки на 10° раньше, чем колена нижнего вала, связан-
ного с продувочными поршнями. Благодаря этому осуществ-
ляется наддув, что мы имели уже возможность изложить в свое
Фиг. 137. Разрез по валу втулки винта.
время. Все шестерни имеют шлифованные, точно профилирован-
ные, но более длинные, чем обычно, зубцы. Последнее сделано
для увеличения плавности работы шестерен, с учетом теплового
расширения картера и связанного с этим некоторого увеличения
расстояния между осями сцепляющихся шестерен. Шестерни
подобраны так, что одновременно допускается редукция числа
оборотов, именно колено делает 1 700 об/мин, а вал винта — около
1 180 об/мин.
Шестерня 1, непосредственно передающая крутящий момент
на вал винта, соединена с помощью шпилек с внутренним длин-
ным валиком 2 (фиг. 137); противоположный конец валика 2
имеет наружные шлицы. С помощью этих шлиц внутренний
валик, а следовательно, и шестерня 1 связаны с валом винта 3,
а одно целое с которым сделан фланец 4 втулки винта.
Ч’ланЦУ втулки винта притягиваются восемь конических паль-
цев .5, на которые устанавливается ступица винта. Винт при-
жимается к фланцу 4 гайкой б, которая наворачивается на вал
винта н действует на ступицу винта через передний фланец,
состоящий из усеченного корпуса 7 и диска 8. Гайка 6 после’
затяжки контрится. Собственно втулка винта представляет собой
известную конструкцию втулки Руппа.
Новым пока является введение длинного валика 2, восприни-
мающего крутящий момент на одном конце и передающего его
валу винта на другом конце. Эго сделано главным образом для
смягчения ударов в зубцах передаточных шестерен из-за нерав-
номерности крутящего момента. В самом деле, в периоды, когда
величина крутящего момента больше среднего значения, ше-
стерни получают положительное ускорение; зубцы каждой ше-
стерни в этом случае прижимаются
к зубцам последующей шестерни пе-
редней стороной (считая в сторону
вращения). Наоборот, в периоды, когда
величина крутящего момента меньше
среднего значения, шестерни полу-
чают отрицательное ускорение (против
движения). В силу большого махового
момента винт опережает коленчатый
вал и часть своей энергии затрачи-
вает на поддержание угловой скорости
вращения; при этом роль ведущей
шестерни уже играет шестерня втулки
винта, и зубцы шестерен прижимаются
друг к другу обратной стороной. Опи-
санное явление схематически иллю-
стрируется фиг. 138. Случай а соответ-
ствует максимальному значению кру-
тящего момента; как говорят, в данном
случае ведет коленчатый вал. Случай
б соответствует минимальному значе-
Фиг. 138. Взаимное положение
зубьев передаточных шестерен
при изменении величины кру-
тящего момента. нию крутящего момента; в этом случае
ведет винт. Между зубцами шестерен
всегда имеются зазоры, во избежание их защемления и поломки.
Поэтому при колебаниях крутящего момента будут возникать
удары в зубцах и тем большие, чем больше неравномерность
момента. По характеру изменения величины крутящего момента
авпадизель Юнкере представляет два двухтактных шестицилин-
дровых двигателя с размерностью 120 X 210, которые спарены
таким образом, что максимальные и минимальные значения их
крутящего момента по времени совпадают. Вследствие этого
неравномерность крутящего момента соответствует шестицилин-
дровому двухтактному дизелю, т. е. неравномерность довольно
большая, а изменение' величины крутящего момента от макси-
мального до минимального значения на валу винта удваивается,
хотя на каждом коленчатом валу и промежуточных шестернях
это изменение соответствует условиям работы одного двигателя.
180
Чтобы предохранить зубцы от поломок, вводят эластичную
..ружпниую передачу. Так, например, устроен редуктор моторов
\M-34, Кертпсс-Конкверор и др. В конструкции Юнкерса роль
Пружины играет внутренний валик 2; иод действием крутящего
момента он скручивается; при изменениях величины крутящего
момента меняется угол закручивания валика. Таким образом,
валик 2 непрерывно скручивается и раскручивается около неко-
торого среднего положения, соответствующего деформации по
среднему моменту. Валик 2 называют рессорой. Аналогичный
по принципу работы валик-рессора применен на моторе АМ-34
в передаче к нагнетателю.
Применение валика-рессоры в передаче мощности повлекло
за собой установку демпфера. Валик 2 представляет собою
упругое тело и имеет определенный период собственных коле-
баний; иначе говоря, если один конец валика закрепить, а к дру-
гому концу валика приложить касательную силу или крутящий
момент и повернуть конец валика, то после снятия нагрузки
конец валика будет поворачиваться последовательно в одну
и другую сторону с определенной частотой, т. е. будет совер-
шать определенное число колебаний в секунду. В двигателе
к валику прикладывается периодически меняющийся момент.
Под влиянием этих меняющихся моментов валик совершает
вынужденные колебания с частотой, равной частоте колебаний
крутящего момента. Частота же колебаний крутящего момента
изменяется пропорционально изменению числа оборотов.
Чтобы уменьшить величину угла скручивания конца валика
и тем уменьшить его напряжения, а также погасить колебания
валика при совпадении числа его собственных колебаний с вы-
нужденными колебаниями под действием внешних сил, применен
масляный гаситель колебаний — демпфер. Устроен он следую-
щим образом. Вал винта 3 (фиг. 137) на заднем конце имеет
треугольные торцовые зубцы, с помощью которых он соединяется
е коротким валиком 9; к фланцу последнего прикреплен по-
движной диск демпфера 10. На обеих сторонах диска 10 имеются
по 12 прямоугольных пластин, расположенных радиально; пло-
скости пластин перпендикулярны диску. К шестерне 1 на
шпильках крепится крышка 11, которая вместе с шестерней
образует корпус демпфера. С внутренних сторон к шестерне
и крышке прикреплено радиально по 12 пластин. Подвижной
шшк ю демпфера устанавливается внутри корпуса так, что его
ластины располагаются посредине между пластинами корпуса.
т)ывТРеННЯЯ цолость корпуса заполнена маслом, которое не пре-
live ° Л0Д дав“1€Нпсм около 3—4 ат циркулирует внутри кор-
nvon ДЛЯ охлажлсния. При монтаже между пластинами и кор-
В(М ИЛИ диском остаются небольшие зазоры (о,15—0,20 л/.и).
е непс еМЯ Ра^оты мотора внутренний диск демпфера, связанный
гельноДНИМ копйом упругого валика, поворачивается относи-
стинамиКкРЦуСа’ ПРИ 9ТОМ ыасл0 пз одного отсека между ндя-
узкие aaiu ИуСа п и°Двцжного диска должно перетекать через
v боры ъ друГОц отсек. Давление масла в той целости,
181
ив которой наело должно уйти, сильно повышается, и это тор-
мозит относительное вращенг
также п упругого валика.
Фиг. 139. Вид на мотор и ше-
стерни передачи.
) подвижного дпска, а следовательно,
Колебания валика передаются по-
движному диску и погашаются дав-
лением масла, действующим при
колебаниях на обе стороны лопаток
попеременно. Устройство опор всех
деталей втулки винта ясно из чер-
тежа, поэтому на этом мы не оста-
навливаемся.
Упругий валик вместе с демп-
фером, таким образом, имеет целью
сглаживание толчков в шестернях
передачи, ограничение максималь-
ных деформаций и гашение колеба-
ний упругого валика. Вместе с тем
это устройство способствует смяг-
чению нагрузок на винт от крутя-
щего момента.
В авиадизеле Юнкере каждый
цилиндр имеет два топливных на-
соса. Следовательно, на мотор уста-
новлено всего 12 насосов; шесть пз
них находятся с одной стороны
блока, а остальные шесть — с дру-
гой стороны. Для привода их в дей-
ствие с обеих сторон блока в спе-
циальных коробках-картерах про-
ходят кулачковые валики. На попе-
речном разрезе двигателя (фиг. 130)
картеры кулачковых валиков обо-
значены числом 19, а сами вали-
ки— 20. Для двухтактного мотора
топливные валики вращаются с чи-
слом оборотов коленчатого вала.
Валики со стороны носка мотора
имеют шлицы, на которые насажи-
ваются шестерни 21 (фиг. 139); по-
следние сцепляются с шестерней 22,
связанной жестко со средней ше-
стерней 23 передней передачи.
Желательное начало нагнетания
топлива устанавливается путем по-
ворота на шлицах шестерни 21 относительно кулачкового валика и
поворота шестерни, вместе с кулачковым валиком, относительно
ведущей шестерни 12. Плунжер топливного насоса получает дви-
жение от кулачка через коромысло 24 (фиг. 130). Схема распо-
ложения насоса п привода насоса, а также схема подвода топлива
и регулировки подачи приведена на фиг. 140.
Топливный насос ц форсункп описаны в разделе аппаратуры.
/5?
Запуск мотора производит с помощью воздуха, вжатого
жаркое время до 40 ат и выше, а в холодное —до давления
не ниже 80 ат', кроме того в холодное время мотор должен быть
И0,зогрет с помощью горячей воды; масло также должно быть
нагрето. Воздух по магистрали 23 (фиг. 131), идущей с левой
стороны мотора, если смотреть сзади, и через ответвления посту-
пает в золотниковую коробку 26 каждого цилиндра и оттуда
в определенный период через пусковой клапан 27 в цилиндр:
пусковой клапан—обычной конструкции.
‘Заслуживает внимания действие золотника распределения воз-
духа. На фиг. 141 показан схематический разрез золотникового
устройства ЮМО. В цилиндрической направляющей втулке 1
Фиг 140. Схема расположения насосов, форсунок и привода насосов.
свободно помещен золотник 2. Во втулке 1 сделаны два ряда
отверстий а и о; отверстия а соединены с подводящей маги-
стралью сжатого воздуха; отверстия б через трубку соединены
с пусковым клапаном, ввернутым в цилиндр. Когда открывается
вентиль пускового баллона для запуска, сжатый воздух через
отверстия а поступает внутрь втулки 1, давит на золотник
н прижимает его к кулачку 3, сделанному на валике 4 привода
топливных насосов. В зависимости от положения профиля ку*
лачка данною цилиндра в момент запуска золотник 2 пли
открывает отверстия б или они остаются еще закрытыми,
и последнем случае отверстия б открыты в золотниковой коробке
какого-либо другого цилиндра, с которого и начинается пуск
мотора. На фиг, 141 золотцпк цоказац в крайнем левом поло-
183
жении, когда отверстия б закрыты. Сжатый воздух проходит
через них к пусковому клапану и поступает в цилиндр мотора.
При проворачивании коленчатого вала связанный с ним валик
топливных насосов вращается, кулачок .9 перемещает золотник 2
влево и закрывает отверстия б, прекращая подачу воздуха
в данный цилиндр. За весь период запуска золотник получает
возвратно-поступательное движение под влиянием кулачка, бу-
дучи прижат к нему сжатым воздухом. После запуска, когда
в полости золотниковой втулки нет давления, золотник может
занять произвольное положение во втулке, при этом отверстия а
остаются всегда открытыми. Кулачок спрофилирован так, что
продолжительность поступления пускового воздуха в цилиндр
равна 85°. В авиадпзеле ЮМО вспышки и все остальные фазы
Фиг. 141. Схема пускового золотника.
чередуются через 60°, поэтому пусковые фазы цилиндров пере-
крываются (на 85° — 60° = 25°), и авпадизель может быть запу-
щен при любом положении винта.
Центробежный нагнетатель, выполняющий в данном случае
роль продувочного насоса, сделан следующим образом. Корпус
одноступенчатого нагнетателя прикреплен к задней стороне
мотора на специальном фланце. Крыльчатка выполнена двух-
сторонней, т. е. лопатки расположены по обеим сторонам диска;
она укреплена консольно на валике нагнетателя. Воздух посту-
пает в верхнее цилиндрическое отверстие, далее, ответвляясь,
поступает к крыльчатке с обеих сторон. В корпусе и крышке
корпуса нагнетателя сделаны две улитки, которые подводят
продувочный воздух к ресиверам, расположенным е правой
и левой стороны мотора на уровне продувочных окон. В прием-
ном отверстии нагнетателя помещена дроссельная заслонка; с ее
184
помощью регулируют давление продувочного воздуха, и кроме
этого она необходима для обеспечения высотности. Если раз-
меры и число оборотов колеса подобрать так, что нагнетатель
доставляет необходимое количество продувочного воздуха при
большем давлении, чем нужно, в этом случае на земле дрос-
сель призакрыт и открывается полностью на некоторой высоте,
которая и будет расчетной высотой мотора. ЮМО-204 имеет
высотность 2 500 м, обеспечиваемую именно таким образом. Опи-
санные выше элементы нагнетателя хорошо впдны на продольном
разрезе мотора (фиг. 131).
Фиг. 142. Эластичная фрикционная муфта привода нагнетателя.
Валик нагнетателя покоится на двух опорах; ближе к мотору
установлен роликовый подшипник, непосредственно у крыль-
чатки поставлен сферический шариковый подшипник. Привод
нагнетателя состоит из двух цилиндрических шестерен — боль-
шой и малой. Малая шестерня привода нагнетателя сделана за
одно целое с валиком. Большая шестерня содержит в себе эла-
стичную муфту и сидит на шлицах особого хвостовика нижнего
коленчатого вала. Большая шестерня показана отдельно на
Фиг. 142. Ее конструкция заключается в следующем. Ведущий
^иск-поводок 1 насаживается на шлицы валика, соединенного
соосно с хвостовиком коленчатого вала. Через посредство шести
сильных пружин 2 п тарелки 3 поводок приводит во вращение
два бронзовых фрикционных диска 4, которые под действием
пружин 5 с большой силой прижимаются к крышкам 6’. Соб-
185
ственно шестерня 7 соединена наглухо С крышками в с немощью
болтов 8. Большая шестерня опирается на два роликовых под.
шинника. Суммарная сила пружин 5, развиваемая ими црц
затяжке болтов 8, выбирается такой, чтобы сила трения брон-
зовых дисков 4 о крышки 6 была бы достаточна для передачи
крутящего момента, необходимого для привода нагнетателя.
Однако при резких колебиниях оборотов, например при пуске,
при быстром увеличении или уменьшении оборотов,—шестерня 7
с крышками 6 имеет возможность проворачиваться относительно
фрикционных дисков 4 и, следовательно, относительно поводка.
Таким образом, фрикционная муфта, введенная в привод нагне-
тателя, имеет целью предохранить передачу и крыльчатку от
резких толчков, обусловленных пуском, остановкой и быстрыми
изменениями режимов работы мотора. С другой стороны, брон-
зовые диски 4, пружины 2 с опорами 3 и поводок 1 в сумме
представляют эластичную пружинную муфту, основное назначе-
ние которой заключается в том, чтобы сглаживать неравномер-
ность крутящего момента. Передаточное число привода нагне-
тателя 7:1 или 8:1.
К одной из крышек 6 на болтиках 9 прикреплена шестерня 10,
приводящая в движение масляный насос и через него водяную
помпу. Схема масляной пимпы и схема циркуляции масла
в моторе показаны на фиг. 143. Нагнетательная помпа — обычная,
шестеренчатая. Масло из бака через фильтр поступает в нагне-
тательную помпу; часть масла через редукционный клапан пере-
пускается в магистраль откачивающей помпы; остальное коли-
чество поступает для смазки в мотор. После нагнетательной
помпы масло по двум линиям поступает в заднюю и переднюю
части мотора.
В задней части масло через специальные отверстия попадает
непосредственно на шестерни привода нагнетателя и в кулач-
ковые валикп топливных насосов. Масло, нагнетаемое в переднюю
часть мотора, идет для смазки коленчатых валов, шестерен пере-
дачи, а также в демпфер втулки винта. В магистралях колен-
чатых валов и для смазки шестерен передачи давление масла
составляет 0,8—1,5 кгем2. Эго достигается путем регулировки
редукционного клапана 1 и перепускных клапанов 2. Смазка
и охлаждение шестерен передней передачи осуществляется
с помощью специальных отверстий (форсунок), через которые
масло поступает непосредственно на шестерни. В демпфер масло
поступает через особый фильтр под полным напором 4- -5 kiIcm*.
Внутри демпфера давление масла 3—4 ат; регулируется это
давление перепускными клапанами. После смазки и охлаждения
всех звеньев мотора масло стекает с передней и задней сторон
мотора вниз и с помощью двух откачивающих помп направляется
через масляный радиатор в бак. Две откачивающие помпы обра-
зованы тремя шестернями; одна пара шестерен откачивает масло
из передней части мотора, а вторая — из задней части.
Для заполнения системы перед пуском масло подкачи ваетуя.
ручным насосом,
Ж

Основные данные авиадизеля ЮМО-204
Юнкере, ЮМО-204
1936
6
рядное
водяное
2
120 ч м
2 X 210 мм
28,6 л
17
6,33 кг/см2 (ио номиналу)
770 л. с.
1 800 об/ мин
750 л. с.
1 720 об/мин
800 л. с. при 1 850 об/мин
2 500 м
25,17 л. с./л
Наименование мотора ..............
Год выпуска.......................
Число цилиндров ..................
Расположение цилиндров ...........
Охлаждение........................
Число тактов .....................
Диаметр цилиндра .................
Ход поршня........................
Литраж мотора.....................
Степень сжатия ...................
Среднее эффективное давление . . .
Максимальная мощность.............
Максимальное число оборотов ....
Номинальная мощность .... . .
Номинальное число оборотов . . .
Взлетная мощность.................
Расчетная высота..................
Литровая мощность.................
Расход топлива
на максимальной мощности . .
на крейсерской „ . .
Расход масла......................
Габариты мотора:
длина ............................
высота......................
ширина .....................
Лобовая поверхность ........... , .
Сухой вес мотора .................
Удельный вес......................
Литровый .........................
Тип и число насосов на цилиндр . .
Тип и число форсунок на цилиндр . .
Нагнетатель и передаточное отношение
к нему............................центробежного типа, 7 :1
Передача на випт..................редукция, 1,44:1
Способ запуска сжатым воздухом
170—175 1/'л. с. ч.
155—165 .,
10 i/л. с. ч.
2 153 л.ч
1694 „
604 „
0,772 л2
750 Ki
1,0 к», л. с.
26,22 кв/л (ио номиналу)
Юнкерса, 2
открытый, 4
НЕКОТОРЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОТЛИЧИЯ АВИ А ДИЗЕЛЯ ЮМ0-205
Вслед за выпуском авиадизелей ЮМО-204 фирма Юнкерса
разработала авиадизель ЮМО-205. Схема мотора осталась та же,
что и у ЮМО-204. Отличие касается конструкции ряда деталей и
главное размерности. Диаметр цилиндра принят 105 мм, х<>д
каждого поршня 160 мм, вместо соответственно 120 мм и 210 мм
у ЮМО-204. Одновременно были повышены обороты. Уменьшение
диаметра цилиндра в новой модели объясняется, невидимому,
невысокой надежностью выхлопного поршня ЮМО-204, несмотря
на большую работу фирмы в этом направлении. Эта ненадеж-
188
иость особенно сказы-
валась при попытках
форсировки двигателя.
Между тем уменьше-
ние диаметра цилин-
дра, снизив заметно
мощность первых мо-
делей ^ЮМО-205 срав-
нительно с ЮМО-204,
повысило надежность
работы поршня и ко-
лвц, позволило увели-
нить обороты и наддув.
В конечном счете бы-
ла создана надежная
модель ЮМ0-205С, ко-
торая нашла себе до-
статочно широкое экс-
нлоатационное приме-
нение на различных
сухопутных и морских
самолетах. Авиадизель
ЮМ0-205С при литра-
же 16,62 л имеет ма-
ксимальную мощность
600 л. с., в то время как
максимальная мощ-
ность ЮМО-204 состав-
ляет 770 л. с. при ли-
траже 28,6tz. Таким об-
разом, уменьшение раз-
мерности двигателя да-
ло возможность увели-
чить обороты и наддув
и сильно увеличить
мощность без опасения
за поршневую группу.
Авиадпзель ЮМО-
20бС подвергался даль-
нейшим модифика-
циям. По литератур-
ным непроверенным
сведениям, опытная мо-
дель ЮМ0-205Д выпу-
ска юз? г. при раз-
мерности ЮМО-2О5С
развивает 700 л. с. при
оборотах 2 600 в ми-
ту, имеет высотность
2 500 и удельный
Фнг. 144. Схема мощного авиадизеля Юнкере.
вес 0,74 ю,'л. с. Модель JOMO-205E той же размерности выпуска так-
же 1937 г., при более высоких оборотах и наддуве, имеет взлетную
мощность 800 л. с., высотность 2 500 м и удельный вес 0,64 ki/л. с.
В иностранных журналах встречаются информации об опытных
авиадизелях ЮМО-206 и ЮМО-207. По этим сведениям диаметр ци-
линдра у модели ЮМО-206 увеличен до 1JO мм при ходе 2X145 мм;
для ЮМО-207 указывается высотная мощность 750 л. с. и рас-
четная высота 6 100 л, что достигается применением турбоком-
прессора последовательно с приводным центробежным насосом.
Фиг. 145. Сравнение габаритов авиадизелей ЮМО-204 и ЮМО-205.
По позднейшим сведениям (сентябрь 1939 г.) под маркой
ЮМО-206 выпущен новый двигатель мощностью 1050 л. с.
Однако нет никаких данных о надежной работе этих авиадизе-
лей и об эксплоатацпонном применении ЮМ0-205Д и ЮМО-205Е.
В литературе имеются сведения, что фирма Юнкерса разра-
батывает авиадизель мощностью 1500—2 000 л. с., с удельным
весом 0,5 ki/л. с. Опубликована схема этого мощного авиади-
зеля (фиг. 144). Мотор имеет четыре вала; четыре блока мотора
(по шесть цилиндров в каждом блоке) размещены по сторонам
квадрата и имеют общий продувочный насос. Конструкция
отдельного блока остается типичной для Юнкерса. По внешнему
конструктивному виду ЮМО-205 мало отличается от ЮМО-204;
190
заметно уменьшены габариты. На фиг. 146 для наглядности
сопоставлены оба авиадизеля. Вал винта может быть емоптиро-
т
240
200
160
120
НО
40
о
Фиг. 146. Цилиндровая втулка ЮМО-205.
Фиг. 147. Поршень ЮМО-205.
ван в центре мотора, как это показано на фиг. 145, но он может
быть установлен так же, как и на двигателе ЮМО-204. Наибо-
лее интересные конструктивные отличия ЮМ0-205С от ЮМО-204
заключаются в цилиндровой гильзе, поршне, опорах коленча-
того вала и в топливном насосе.
191
Цилиндровая гильза авиа дизеля Юнкере Должна быть выдол*
йена так, чтобы она при рабочих температурах имела но длине
возможно более правильный цилиндр, иначе сильно ухудшаются
условия работы жарового кольца. Поэтому именно втулка де-
лается на конус с небольшим увеличением диаметра от сере-
дины к концам. Но это оказалось недостаточным; неравномерный
Фиг. 148. Установка топливных насосов и управление
подачей авиадизеля Юнкере.
нагрев и охлаждение цилиндра по длине могут дать различ-
ные размеры диаметра. На авиадизеле ЮМО-204 разность тем-
ператур цилиндровой втулки в середине и у конца составляет
140° Ц; возникает необходимость более интенсивного охлаждения
цилиндровой гильзы у ее середины. С этой целью на утолщен-
ной средней части цилиндровой гильзы ЮМО-2О5С сделаны
винтовые канавки, а сверху на гильзу надето кольцо; послед-
нее приварено к гильзе по краям и по отверстиям под форсунки
и пусковой клапан (фиг. 146). Таким образом, охлаждающая
вода, проходя но винтовым канавкам с большой скоростью у
192
ср<. хней части гильзы, интенсивно ее охлаждает. Этим путем
удалось заметно выравнять температуру цилиндровой втулки
ио ее длине.
Поршень авиадизеля IOMO-205C отличается конструктивно от
поршня ЮМО-204 способом крепления стальной накладки. В дан-
ном двигателе стальная накладка притягивается к алюминиевому
телу поршня четырьмя длинными болтами, конец которых выходит
к бобышкам поршня (фиг. 147). Это, поводимому, сделано для
лучшего теплоотвода от стальной накладки.
‘Коренные подшипники коленчатых валов—скользящие, вместо
роликовых у ЮМО-204. Вкладыши подшипника представляют
узкие по длине, но достаточно толстые полукольца из специаль-
ного алюминиевого сплава, в состав которого входит около 6°/0 же-
Фиг. 149. Установка авиадизеля ЮМО-205 на крыле самолета.
лева: никакой дополнительной заливки антифрикционным сплавом
подшипники не требуют. Примененный для вкладышей сплав
отличается высокими антифрикционными качествами и сопро-
тивляемостью износу.
О топливных насосах ЮМО-205С изложено в разделе аппара-
туры. поэтому здесь мы повторяться не будем. Установка их на
двигателе и управление ими аналогичны с ЮМО-204.
На фиг. 148 показана часть задка мотора ЮМО-205С. На фи-
гуре впдны установка насоса и соединение его с двумя фор-
сунками. а также управление подачей насосов; выше насоса
расположен фланец крепления выхлопного патрубка, а в от-
верстие фланца впдны выхлопные окна цилиндра, С торца вид-
ны два прямоугольных отверстия ресиверов продувочного воз-
13 Авиационные дизели 193
Авиади.зель ЮМО-205С отличается от ЮМО-204 также и [по-
рядком вспышки в цилиндрах; в данном случае порядок вспышки
1—5—3—4—2—6.
Установка авиадизеля ЮМ0-205С на крыле самолета показана
на фиг. 149. Как видно на снимке, с двух сторон картера
укреплены но четыре оси—две вверху и две, внизу, с помощью
которых мотор прикрепляется к раме. Такой способ крепления
мотора оставляет свободным подход к нему, в частности к то-
пливным насосам и форсункам.
Авиадпзели ЮМ0-205С строят ио лицензии фирма Нэпира в
Англии (под названием „Котласе") п Лилльская компания мо-
торов во Франции (под маркой CLM Lille 6AS). Фирма Нэпира
строит также авиадизели ЮМО-204 (под названием „Кельве-
рин“). Однако указанные фирмы пока еще не выпустили эксплоа-
тационных моделей этих дизелей.
Основные данные авиадизеля Юнкере ЮМ0-205С
Наименование мотора................Юнкере, ЮМО-205С
Год выпуска......................1936
Число цилиндров..................6
Расположение цилиндров...........’ рядное
Охлаждение.......................водяное
Число тактов .................... 2
Диаметр цилиндра.................105 мм
Ход поршня.......................2 X 160 лж
Литраж мотора.....................16,62 л
Степень сжатия...................17
Среднее эффективное давление
Максимальная мощность . . .
Максимальное число оборотов .
Номинальная мощность . . . .
. . . 6,94 кг/см2 (по номиналу)
. . . 600 л. с.
. . . 2 200 об/мин
• • э50 л. с.
Номинальное число оборотов . . . . ; 2 100 об/мин
Расчетная высота................... 2 500 м
Литровая мощность.................
Расход топлива ................. .
33,09 л. с./л
160 г/л. с.-ч. (на номинале)
Расход масла ..................... 8 г/л. с.-ч.
Габариты мотора:
длина.......................1'580'лж
высота..................... 1325 „
ширина........................ 460 „
Лобовая поверхность............... 0,609 №
Сухой вес мотора ................
Удельный вес.....................
Литровый вес.....................
510 кг
0,92 кг/л. с.
30,68 кг/л
Тип и число насосов на цилиндр . . Юнкерса, 2
Тип и число форсунок на цилиндр . открытый, 4
Нагнетатель и передаточное отношение
к вему............................центробежного типа, 7:1
Передача на винт ................... редукция 1,38:1 или 1,63:1
Способ запуска....................сжатым воздухом
194
3. АВИАДИЗЕЛЬ КЛЕРЖЕ
Инженер Клерже (Франция) работает над созданием авиади-
зелей с 1923—1925 гг. Уже в 1928 г. был выпущен первый
300-сильный, девятпцилиндровый, четырехтактный звездообраз-
ный авпадизель с удельным весом 2,28 кг/л. с. Работа над этим
двигателем (марка Клерже 9-А) продолжалась до 1930 г. вклю-
чительно. В 1931 г. был выпущен опытный образец авиадизеля
Клерже 9-В, также девятицплиндрового, четырехтактного, воз-
душного охлаждения, мощностью 208 л. с. при 1 700 об/мин с
удельным весом 1,49 hi/л. с. Модель 9-В отличалась от модели
9-Д основными размерами, которые были увеличены; это обстоя-
тельство, вместе с улучшением процесса сгорания, подняло
мощность мотора вдвое. В 1932 г. был выпущен третий опыт-
ный образец Клерже под маркой 9-С, размерность и лптраж ко-
торого в точности были равны литражу мотора 9-В. Однако
мощность мотора была доведена до 300 л. с. при 1 800 об/мкн.
главным образом благодаря дальнейшему улучшению процесса
сгорания; удельный вес мотора 9-С достигал 1,11 кг/л. с.
Работа Клерже нашла поддержку в министерстве авиации.
Фирма Испано-Сюиза в 1930 г. выпустила опытный экземпляр
девятицилиндрового, 300-силъного авиадизеля под маркой 9-Т,
подняв обороты до 1 900 в минуту. Та же фирма в 1932 г. вы-
пустила новый авиадизель Клерже под маркой 14-И. Этот авиа-
дизель представлял четырнадцатицилиндровый, двухрядный
звездообразный мотор, с номинальной мощностью 500 л. с. при
1 900 об'мин и с удельным весом 1,02 ki/л. с. Все эти образцы
авиадизелей нс получили практического значения, но работа
над ними дала богатый экспериментальный материал, который
послужил солидной основой для создания новой модели авиа-
дизеля Клерже 14F-2, имеющего уже эксплоатационное приме-
нение, хотя и небольшое.
Авиадизель Клерже 14F-2 был выпущен в 1935 г. и с тех пор
подвергался различным модификациям. Он представляет собою
четырнадцатицилпндровый, двухрядный, звездообразный, четы-
рехтактный высотный мотор воздушного охлаждения, снабжен-
ный нагнетателем. На фиг. 150 дана фотография одной из его
модификаций. В литературе отсутствуют подробные сведения
о конструкции этого авиадпзеля, поэтому мы вынуждены ограни-
иться изложением самых общих сведений.
пмгрт Т" ЛЬ .^ЛеРЖ0 14F-2, как и прежние дпзели Клерже,
(Ьгтлпт р1ьнои ,.кЧРтер. Цилиндры пмеют две конструктивные
имррт гтГтгкипТИ™ констРУкЦип стальной оребренный цилиндр
Днище, к которому на шпильках прикре-
з ™ гс? алюминиевая головка. Такая именно конструкция пока-
лнитп^^;„п°‘и? другой конструкции цилиндр не имеет
Попшенк «<Я резьбе наворачивается алюминиевая головка,
ных и алюминиевого сплава имеет четыре уплотнитель-
кототя Ли " рМаСЛЯН°С колъцо. В днище поршня сделана выемка,
которая вместе с головкой или днищем стального цилиндра
13*
195
образует калеру сгорания. С передней стороны мотора радиально
против каждого цилиндра установлено по два топливных
насоса. Многодырчатая форсунка закрытого типа расположена
в центре головки1 *. Для уменьшения периода запаздывания
воспламенения и снижения величины давления вспышки Клерже
применяет двойной впрыск, осуществляемый двумя различными
принципами.
Первый принцип пмеет главной задачей уменьшение периода
запаздывания воспламенения. С этой целью один насос впрыски-
вает небольшое количество высококачественного топлива (в опытах
даже цстена), а вслед за этим второй насос впрыскивает ос га л ь-
ное количество основного топлива. Второй принцип имеет глаи-
Фиг. 150. Внешний вид авиадизеля Клерже 14Г-2.
ной задачей уменьшение максимального давления вспышки.
С этой целью насос впрыскивает сначала газойль в количестве
55—60% от всего необходимого количества топлива; после этого,
второй насос впрыскивает 45 -40% спирта: большая теплота
испарения спирта снижает температуру и давление в цилиндре.
В настоящее время п авиадизеле 11F-2 применяется двойной
впрыск газойля.
Цилиндр имеет дна клапана: выхлопной и всасывающий. Рас-
пределение клапанов — переднее. Распределительный механизм
выполнен таким образом, что позволяет обеспечить при пуске
декомпрессию в цилиндре, воздействуя на выхлопной клапан,
который открывается на ходу сжатия. Запуск производи гея
сжатым воздухом. Па мотор может быть установлен двухскорост-
1 П. Вилвкинсон в книге „Diesel Aircraft Engines'5, 1936 г., л называет, что
на цилиндр установлены две форсунки.
/96
Hoii ялн двухступенчатый нагнетатель Рато или Фармана, Нагне-
татель расположен в задней части мотора.
Лвиадизель Клерже 14F-2, установленный на сухопутном само-
лете „Потев", в 1934 г. поднимался на высоту 5 900 м; поздно»
на самолете г11отез-25“ совершил перелет Париж—Бордо. Для
сравнения экономии топлива рядом с самолетом, оборудованным
дизелем, е одинаковой скоростью летел второй самолет „Потез-25"
с бензиновым мотором. В 1937 г. авиадизель Клерже 14F-2
Фиг. 151. Новый авиадизель Клерже с максимальной мощностью 1 480 л. с.
на том же самолет»* _Потез-25“ поставил официальный рекорд
высоты для дизеля 7 655 м.
На XV] Парижской авиационной выставке (ноябрь 1938 г.)
демонстрировались два новых эксп»*рпментальных авиадизеля
Клерже. Один дизель представляет двухрядный, чстырнадцати-
цилиндровый, четырехтактный, звездообразный мотор воздушного
охлаждения, мощностью 930 л. с. при 2 500 об{мин с удельным
весом о,7 т/л. с. Второй дизель представляет шестнадцатици-
линдровый. V-образный. четырехтактный двигатель водяного
охлаждения, снабженный турбокомпрессором (Фиг. 151). Макси-
мальная мощность двигателя 1480 л. с. при 2 000 об/мим.
Удельный вес 0,85 хг/л. с. В литературе нет данных, подтвер-
ждающих успешную проверку надежности этих двух моторов
при заявленных мощностях.
197
Основные данные авиадизеля Клерке 14F-2
Наименование мотора...............Клерже 14F-2
Год выпуска.......................1935
Число цилиндров...................14
Расположение цилиндров ... . двойная звезда
Охлаждение........................воздушное
Число тактов......................4
Диаметр цилиндра................ .
Ход поршня........................
Литраж мотора.....................
Степень сжатия....................
Среднее эффективное давление . . .
Максимальная мощность.............
Максимальное число оборотов ....
Номинальная мощность............................ .
Номинальное число оборотов . . . .
Расчетная высота..................
Литровая мощность.................
Расход томлива....................- . . . .
Расход масла............................................ . . .
Диаметр мотора ......................................
Лобовая поверхность ..............
Сухой вес мотора.................. . .
Удельный вес......................
Литровый „........................
Тип насосов......................
Тип форсунок ..... ...............
Передача на винт .................
(•«особ запуска...................
140 мм
160 „
34,5 л
15
7,89 кг/см2 (по номиналу)
700 .1. с.
2 200 об/мин
600 л. с.
1 950 об/мин
3 500 м
17,39 л. с./л (по номиналу)
170 г/л. с.-ч. (на номинале)
12 г/л. с.-ч.
1 240 л.ч
1,192 №
600 кг
1,0 кг/л. с.
17,39 кг/л
Клерже
закрытый, Клерже
прямая
сжатым воздухом
4. ДВИГАТЕЛЬ КО АТ А ЛЕН А
Двигатель Коаталена (Франция) представляет собою двенад-
цатицилиндровый, V-образнып, четырехтактный дизель водяного
охлаждения. Наружный вид мотора представлен на фиг. 152 и
153. На фиг. 154 показан продольный, а на фиг. 155 — попереч-
ный разрез. Двпгатель построен на базе классических моторов
Испано-Сюиза с использованием значительного количества дета-
лей этого мотора.
Камера сгорания двигателя сконструпрована ио типу камеры
сгорания Гессельмана. Два всасывающих клапана обращены
внутрь V, патрубки выхлопных клапанов обращены наружу.
Поршень литой из сплава Y, с внутренним оребрением днища
для лучшего его охлаждения. В отличие от карбюраторных мо-
торов Испано-Сюиза, шатуны обоих рядов — главные (соединены
с кривошипом), головки их соединяются с телом шатуна обыч-
ными болтами1. Ввиду больших сил инерций поршня п шатуна,
1 Между поперечным и продольным разрезами в этом отношении имеется в под-
линнике противоречие; объясняется это тем, что поперечный разрез относится к бе-
лее ранней модификации
198
аИжняя головка шатуна сделана с большим числом высоких ребер,
ерхняя головка шатуна смазывается под давлением. Цилиндры
азотированы; они вворачиваются в блок так же, как и в карбю-
раторных моторах 12-Ybrs, но для уплотнения здесь применена
Фиг. 152. Внешний вид авиадизеля Коаталена (вид сбоку).
простая прокладка. Головки и рубашки одного ряда цилиндров
представляют одну целую отливку, что значительно повышает
общую жесткость мотора. Привод клапанов виден на поперечном
разрезе. Вспомогательные
приводы и агрегаты, нагне-
татель и редуктор выпол-
нены, как в карбюраторном
моторе.
Отличительной особенно-
стью авиа дизеля Коаталена
является впрыск топлива
в цилиндр. Обычно в быстро-
ходных дизелях применя-
ются гидравлически управ-
ляемые форсунки. В этом
случае каждый цилиндр
имеет свой отдельный насос
(иногда два насоса), кото-
рый црн ходе нагнетания
плунжера повышает давле-
ние В Топливопроводе. ПОД- Фиг. 153. Вид авиадизеля Коаталена сзади,
нимает иглу (если форсунка
•акрытого типа) и распиливает топливо, впрыскивая его в ци-
[индр через отверстия сопла. В данном случае Коатален при-
менил закрытые форсунки, управляемые механически. Топливо
^Унает к Форсунке я в цилиндр не прямо от насоса, а из
ккУмулятора, куда топливо подается насосами и в котором
199
СП □□ □□
Фиг- 11Я. Придельный разрез авиадиаеля Коатильпа.
йасосы поддерживаю! всегда практически постоянное дав-
ление.
Аккумулятор виден отчетливо на продольном разрезе мотора.
Топливоподающая аппаратура устроена следующим образом.
Сзади мотора установлено два топливных насоса. Каждый насое-
♦иг 155. Поперечный разрез авиадизеля Коаталена (ранняя модификация).
ли корпус содержит в себе три насосных элемента и один
регулировочный. Насосные элементы имеют перепускные клапаны.
гирт'НТ ,)ТКРЬ,™Я которых определяет количество топлива, на-
пит™?”* Рабочим плунжером. На фиг. 156 показаны разрезы
менте т?Г° насоса- Разрез д сделан по рабочему насосному эле-
У» разрез В — по регулировочному элементу: в плане дан
201

азрез ио эксцентриковому регулировочному валику. Валик 1
щливного насоса имеет три колена, каждое из колен через
короткий шатун 2 и палец 3 соединено с рабочим плунжером 4.
Топливо поступает в насосный элемент через сверления 10
з корпусе и мимо кольцевой выточки штока 5 перепускного
ь ла пана 6. Шток 5 получает качательное движение вдоль своей
осп от ролика 7, насаженного на рычаг второго рода 8. Рычаг
> надет на эксцентриковый регулировочный валпк 9; второй
конец рычага имеет ушко, которое надевается на удлиненный
конец пальца 3. При ходе нагнетания плунжера 4, рычаг 8 пово-
рачивается и через ролпк 7 поднимает шток 5 перепуска.
В определенный момент, зависящий от положения эксцентрико-
вого валика 9, шток 5 приподнимет перепускной клапан С, и
нагнетание топлпва прекратится, так как топливо через пере-
пускной клапан и сверления 11 уйдет обратно в бак или в по-
лость всасывания. Установка эксцентрикового валика. а следова-
тельно, момента перепуска, п количества нагнетаемого топлпва
зависит от регулировочного элемента. Последний имеет следую-
щее устройство. Диференциальный плунжер 12 имеет возмож-
ность двигаться в корпусе вдоль своей оси. Нижнпй конец плун-
жера 12 сделан в виде винта п через промежуточную винтовую
шестерню 13 сцеплен с шестерней 14, выполненной зацело с экс-
центриковым валиком. Корпус регулировочного элемента соеди-
нен сверлениями и трубопроводом с аккумулятором. Когда дав-
ление в аккумуляторе изменяется, плунжер 12 перемещается и
поворачивает через шестерню 13 эксцентриковый валпк. тем
самым изменяя момент перепуска.
Топливо из аккумулятора через особые трубкп поступает
внутрь опорных валиков рычага привода форсунки. Валики эти
на поперечном п продольном разрезе мотора обозначены буквой о.
Из валиков топливо через трубопровод поступает к форсунке,
в разрезе показанной на фиг. 157. Здесь а — опорный валик
рычага привода форсунки, б—муфта для присоединения трубо-
провода форсунки, в — трубопровод, г — рычаг привода форсунки,
о—кулачковый валик. Устройство форсунки следующее. Корпус
1 форсункп через посредство конусной пластинки 2 прижимается
гайкой 3 к крышке мотора. Для плотности между корпусом и
крышкой поставлена прокладка 8. В крышку ввернута втулка 4
чля гайки 3. Сопло 5 притянуто к корпусу форсунки гайкой б.
Для плотности между соплом и корпусом находится прокладка 7.
‘ верхней части корпуса ввернут ограничитель .9 хода пглы 10.
1гла форсункп помощью сухариков 11, кольца 12 и втулки 13,
имеющей снаружи нарезку, связана с нижней тарелкой 14 пру-
жины 15 форсунки. Верхний конец прижат неподвижной гайкой 16.
навернутой на корпус. Сила нажатия иглы на сопло зависит от
положения гайки 16. Ниже кольца 12, на которую опирается
шжняя тарелка пружины, находится кольцевая шайба 17. Когда
дабл прпжата к Соплу, между шайбой 17 п кольцом 12 имеется
чаетии1Ц0Й зазоР- Шайба 17 двумя тягами, одна из которых
но видна вверху форсунки за трубопроводом, соединена
203
с вильчатым рычагом г приводя форсунки. В момент впрыска
кулачок поднимает конец рычага, последний поворачивается
относительно опорного неподвижного валика о и с помощью тяг
поднимает шайбу 17, а с нею вместе кольцо 12 и иглу форсунки,
связанную с ней. Посадка иглы на седло производится иоц
действием пружины.
Высота и продолжительность подъема иглы определяют коли-]
честно топлива, поступающего в цилиндр пз аккумулятора, дав-
Фиг. 157. Разрез форсунки Коаталена.
ление в котором остается практически постоянным, поэтому для
изменения мощности мотора необходимо иметь такое устройство
привода иглы форсунки, при котором можно было бы изменять ход
иглы и продолжительность ее подъема. В моторе Коаталена это сде-
лано следующим образом. Кулачковый валик топливной системы
одновременно является кулачковым валиком для всасывающих
клапанов. Кулачки клапанов сделаны удлиненными постоянного
профиля вдоль оси; кулачки же для привода форсунок сделаны
переменного профиля. Таким образом, перемещением кулачко-
вого валика вдоль своей оси достигается изменение, хода иглы
и продолжительности ее открытия. Изложенное хорошо видно
204
ла продольном разрезе (фиг. 154). На левом блоке поперечного
разреза видна вилка, с помощью которой перемещается кулач-
ковый валик. Для обеспечения сцепления кулачкового валика, при
всех его положениях с ведущей средней шестерней, последняя
сделана соответственно длинной.
Удобство насоса описанной конструкции заключается в про-
стоте его регулировки: нет необходимости особо заботиться об
одинаковой количественной подаче топлива отдельными элемен-
тами и о моменте нагнетания. Но, само собой, эта забота пере-
ходит на форсунки. В целом аккумуляторный впрыск с механи-
ческим приводом форсунок, с приводом, который кроме того
меняет ход пглы форсунки в зависимости от нагрузки, пред-
ставляет более сложное решение, чем обычно применяемая схема
гидравлически управляемого впрыска. Трудно рассчитывать на
распространение схемы, примененной Коаталеном.
Мы перечислили главнейшие особенности авиадизеля Коаталон,
который работает достаточно экономично. Двигатель в настоящее
время еще не прошел всех испытаний на надежность.
Основные данные авиадизеля Ноаталена
Число цилиндров ...... ... 12
Расположение цилиндров . . . . . . V-образное
Охлаждение . . . водяное
Число тактов ... 4
Диаметр цилиндра ... 150 ли
Ход поршня - • 170 „
Литраж мотора ......
Среднее эффективное давление ... 6,9 ki/cm2 (но номиналу)
Максимальная мощность . . . . . . 600 л. с.
Максимальное число оборотив ... 2 400 об/мин
Поминальная мощность . . . . . . 550 л. с.
Поминальное число оборотов . . . 2 000 об/мин
Расчетная высота ... 3 000 ж
Литровая мощность . . . 15,3 л. с./л

Расход масла Габариты мотора: ... 8 г/л. с.-ч.
длина ........ ... 1 721 лин
высота ... 984 „
ширина . . . 781 „
Лобовая поверхность ..... . . . 0,731 .«а
Сухой вес мотора ... 530 Ki
Удельный вес . . . 0,964 кг/л. с.
Литровый .........................14,7 Ki/л
Насосы............................Коаталена
Форсунка..........................закрытого тина Коаталена
с механическим при-
водом
Нагнетатель.......................центробежный, типа М-100
Передача па винт..................редукция, 1,5 :1
205
5. АВИАДИЗЕЛЬ ДЕШАН
Авиадизель Дешан представляет собою экспериментальный
мотор, выпущенный в США фирмой Ламбера в 1934 г. Это — дв»>
надцатицилиндровый, Д-образный, перевернутый, двухтактный!
авиадизель с охлаждением этиленгликолем. Угол развала между
блоками 30°. Впд мотора сбоку показан на фиг. 158, вид мотора
сзади — на фиг. 159. Продольные разрезы мотора вертикальный
между блоками п по блоку приведены на фиг. 160 и 161,
а поперечный разрез — на фиг. 162.
Как следует пз внешних видов и разрезов, авиадизель Дешан
имеет прямоточную клапанно-щелевую продувку. Продувочный г
воздух поступает снизу через клапаны в головке; на каждый]
цилиндр приходится два клапана. Отработавшие газы уходят
через выхлопные окна, сделанные в верхней части цилиндра. Вы- I
хлопных окон 12; по форме окна выполнены в виде удлиненного
овала. Камера сгорания Дешана в схеме относится к однополост- ]
ным камерам без искусственных завихрений воздуха. Каждый!
цилиндр имеет две форсунки, расположенные сбоку блока друг
против друга. Головка плоская; днище поршня представляет'
усеченный конус. Можно констатировать, что в авиадизеле Дешан
нет соответствия между камерой сгорания и формой струи то-
плива; между тем это особенно важно для безвихревой или слабо
вихревой однополостной камеры. Поэтому хотя и опубликованы'
характерпстики мотора, показывающие достаточно низкие удель-
ные расходы топлива, однако сомнительно, чтобы эти расходы
были бы устойчивыми при сравнительно уже невысоких значе-
ниях среднего эффективного давления.
Продувочный воздух доставляется двумя центробежными од-1
носту пенчатыми нагнетателями; каждый нагнетатель обслуживает
один блок цилиндров. Ось валиков нагнетателей перпендику-
лярна оси мотора. Расположение нагнетателей хорошо видно
на фиг. 159. Привод нагнетателя и вспомогательных агрегатов на-
ходится в задней части мотора. Распределительные валики кла-
панов и кулачковые валики топливных насосов приводятся во
вращение с носка вала.
Следует подчеркнуть, что авиадизель Дешан имеет довольно
высокую мощность и при этом небольшую лобовую поверхность.
Картер отлит за одно целое с блоками цилиндров. Это при-
дает картеру большую жесткость и хорошую сопротивляемость
изгибающим картер силам. Верхняя крышка картера нагрузки
не несет. Цилиндровые втулки уплотняются в блоке у головки,
затем с двух сторон в поясе выхлопных окон и, наконец, со сто-
роны, обращенной в картер. Цилиндровая втулка воспринимает
только боковые силы, действующие на поршень, и может свободно
расширяться в сторону коленчатого вала. Каждый ряд цилиндров
имеет блочную литую головку, которая присоединяется к основной
отливке картера—блоку цилиндров — с помощью шпилек.
Коленчатый вал выполнен с коленами, расположенными под 60°,
по схеме 1—5—3—6—2—4. Угол развала 30° между блоками
206
Фиг. 158. Вид авиадизеля Дешан сбоку.
Фиг. 159. Вид авиадизеля Дешан сзади.
Фиг. 160. Продольный разрез
цилиндров, таким образом, позволяет получить вспышки в цилин-
драх одного блока в промежутках между вспышками второго
блока и тем самым увеличивает равномерность хода мотора.
Коленчатый вал имеет впереди шариковый упорный подшипник,
воспринимающий силу тяги винта, и семь опорных подшипни-
ков: два крайних опорных подшипника представляют обычные
208
авиадизеля Дешан.
Роликовые подшипники с наружной и внутренней обоймами;
стальные опоры скользящие. В задней части коленчатого вала
поит4*Н глУшитель крутильных колебаний. Смазка коренных
Ния кИ1ТНиков скользящего трения осуществляется через сверле-
нает BHv^TePe' свеРЛ1 нпям в коленчатом валу масло посту-
нутрь мотылевых шеек; в последние запрессован и законтрен
14 Авиационные дизели 209
особой формы Сепаратор, позволяющий подводить к вкладышу
в трех точках чистое масло.
Шатуны обоих рядов цилиндров главные. Одни шатун имеет
вильчатую головку, второй — обычную. Головки шатунов разъем»
ные и прикрепляются к телу шатунов болтами. В головке виль-
чатого шатуна укрепляется вкладыш, имеющий на наружной
поверхности четыре установочных буртика и антифрикционную
Фиг. 161. Разрез по блоку
заливку на внутренней поверхности и на наружной между сред-
ними буртиками. Стержни шатунов—-круглые с кольцевым
сечением. Внутрь стержня шатунов, имеющих нормальную го-
ловку, вставлена трубка для смазки поршневых пальцев под
давлением. У вильчатых шатунов этих трубок нет, так как их
внутренняя полость, благодаря прорезу у вилки, получает до-
статочно масла для подвода к пальцу. В двухтактных дизелях
210
гммарные сплы, действующие на поршень, приложены Так,
«то поршень прижат к пальцу всегда только с одной стороны,
^ращенной к головке мотора, а палец прижат к шатуну с про-
тивоположной стороны. Поэтому нужна особая забота о смазке
Ообышск поршня и верхней головки шатуна. Кроме того такое,
о дностороннее направление действующих на палец сил позволило
лнполнить верхнюю головку шатуна в авиадизеле Дешан но-
обычным образом.
На фиг. 163 дан эскиз
верхней головки шатуна.
Здесь 1 — тело круглого
шатуна; 3 — бронзовая
втулка, запрессованная в
головку шатуна; 2 —
стальная опорная вставка,
впрессованная для вос-
приятия усилий вместе, с
боковыми целыми частя-
ми головки шатуна. От-
верстие во вставке, и
втулке служит для под-
вода смазки. Как указы-
валось, в вильчатый
шатун масло поступает
путем разбрызгивания; во
втором шатуне в это от-
верстие вставляется труб-
ка для смазки под давле-
нием. Поршень — литой,
из сплава Y. В верхней
части размещено пять
уплотнительных и одно
масляное кольцо; в ниж-
ней части находится одно
маслосбрасывающее и
о дно специальное, уплот-
нительное кольцо.
Привод валиков рас-
пределения п кулачковых
валиков топливных насо-
сов выполнен по следую-
щей схеме. Цилпн.дриче-
авиадизеля Дешан.
I—

ская шестерня, насажен-
ная на вал у переднего роликового подшипника, вращает две
промежуточные шестерни, симметрично расположенные отно-
сительно вала. Каждая из этих шестерен в свою очередь сцеплена
С Цилиндрической шестерней, насаженной на правый и левый
кулачковые валики топливных насосов. За одно целое с цилин-
дрическими шестернями валиков топлпвных насосов сделаны
конические шестерни, приводящие в движение вертикальные
14*
211

промежуточные валпкп распределения; последние с помощью
конической зубчатой передачи приводят во вращение распре-
делительные валики клапанов. Передаточное отношение от
•пленчатого вала к распределительным валикам 1:1, а к ва-
ликам топливных насосов 2:1. Благодаря этому распредели-
тельные валики клапанов вращаются с числом оборотов колен-
чатого вала, как и должно быть для двухтактного мотора;
валики же топливных насосов делают вдвое меньшее, число обо-
ротов. Последнее сделано по следующей причине. Для двухтакт-
ного мотора впрыск в цилиндр должен быть при каждом обо-
роте, поэтому при одинаковых оборотах коленчатого вала плун-
жер’топливного насоса двухтактного мотора будет пметьТвдвое
большую скорость движения во втулке, чем плунжер насоса
четырехтактного мотора. Из-за этого будут повышенные износи
и больше опасений заедания плунжера во втулке. Чтобы устра-
нить эту опасность,
в авиадизеле Дешан
на каждый цилиндр
поставлено два топ-
Фиг. 163. Эскиз
верхней головки
шатуна.
Фиг. 164. Двойной топливный насос
и форсунка Дешана.
валик
ливных насоса, сблокированных вместе. Кулачковый
имеет на каждый цилиндр два кулачка, сдвинутых относительно
Друг друга на 180°. Таким образом, плунжер движется с меньше)!
скоростью, как и в случае четырехтактного мотора. Впрыск в ци-
линдр осуществляется насосными элементами поочередно через
одни и те же форсунки; для этого оба насоса соединены после
нагнетательных клапанов общим трубопроводом. На попереч-
ном разрезе мотора отчетливо видны кулачки топливных насосов.
В авиадизелс Дешан на переднем конце кулачковых топлив-
ных валиков и на заднем конце распределительных валиков
клапанов имеются механизмы, позволяющие повернуть валпкп
относительно коленчатого вала, нс расцепляя шестерни, п уста-
новить желательные фазы впрыска, открытия клапанов и пуска
штора. Механизмы эти в принципе сходны с механизмом опере-
жения насоса Боша.
213
Топливные насосы оригинальной конструкции фирмы „Эклипс“.
Наружный вид двойного топливного насоса и форсункп показан
на фпг. 164. Топливо из бака нагнетается двумя вспомогатель-
ными помпами в промежуточный бачок, укрепленный вверху на
задней крышке мотора, и оттуда двумя трубопроводами подво-
дится к насосам левого и правого ряда.
Подача топлива к насосам и управление насосами выполнены
с наружных сторон обоих блоков. Внутри V, между блоками,
имеются еще n дополнительные тяги управления насосами. Эги
тяги соединены рычагами с валиками, проходящими между ци-
линдрами к насосам и соединс иными с особыми золотниками. На
малых оборотах мотора золотники поворачиваются и прекра-
щают доступ топлива к одному насосному элементу каждого
цилиндра; воле цствпс этого подача топлива в цилиндр произ-
водится только одним насосным элементом, и двигатель рабо-
тает, как четырехтактный.
От конца распределительного валика клапанов приводится во
вращение распределитель сжатого воздуха (см. фиг. 161).
Привод нагнетателей виден на продольном разрезе мотора, и для
удобства ссылок он показан отдельно на фиг. 165. Диск 1 демп-
фера сидит на шлицах на хвостовике коленчатого вала и вместе
с крышкой 2 образует корпус фрикционной муфты. Внутри кор-
пуса находятся кольцевые пластины и фланец горизонтального
валика 3. Сила нажатия пластин и сила сцепления фрикцион-
ной муфты зависят от натяга пружин 4. На другом конце валика 3
насажен поводок 6 эластичной шеЬтерни; поводок 5 через пру-
жины 6 вращает коническую шестерню 7. Шестерня 7 сцеплена
с шестерней 8 верхнего промежуточного вертикального валика 9,
нижний конец которого заканчивается конической винтовой ше-
стерней 10. Начиная с этого места, приводы нагнетателей разделя-
ются и сделаны симметрично для обоих нагнетателей. Винтовая
шестерня 10 приводит во вращение две конические» винтовые ше-
стерни 11, насаженные на горизонтальные промежуточные валики.
От этих валиков приводятся в действие вспомогательные топлив-
ные помпы. На горизонтальные валики с другой стороны наса-
жены конические шестерни, которые приводят в движение два
нижних промежуточных вертикальных валика. Наконец, через
новую коническую зубчатую передачу нижние вертикальные
валики приводят во вращение валпк нагнетателя с насаженным
на него рабочим колесом. Таким образом, к каждому нагнетателю
сделаны четыре пары конических шестерен; всего же на оба
нагнетателя 13 шестерен, так как шестерни 7, 8 и 10 общие для
них. Фрикционная муфта и эластичная шестерня поставлены для
тех же целей, что и в авиадизеле Юнкере; только в авпадпзеле
Юнкере они объединены в одном механизм)'. Винтовые шестерни Ю
и 11 введены для увеличения плавности передачи вращения
рабочему колесу нагнетателя. Описанную выше схему передачи
вращения от вала к нагнетателю следует признать сложной.
Присоединение мотора к раме осуществляется с помощью
шести шаровых лап, прикрепленных на шпильках, ио три
214
Фиг. 165. Вертикальный разрез задних шестерен передачи
к нагнетателям.
с каждой стороны, к специальным фланцам картера. Ориги-
нально выполнено суфлпрованпе мотора. Сзади у верхней крышки
картер, около места крепления топливного бачка, сделаны два
кармана, которые двумя трубами соединены с приемными пат-
рубками нагнетателей. Следовательно, внутренняя полость кар-
тера хорошо вентилируется; прорыв газов через кольца невелик,
и примешивание их к свежему воздуху не должно оказывать
заметного влияния на процесс сгорания и мощность двигателя.
За последние два года в литературе нет каких-либо сведений,
подтверждающих, что авиадизель Дешан прошел все испытания’
выявил полную надежность и принят на эксплоатацию. Это можно
объяснить, невидимому, ненадежной работой поршневой группы.
Принятая схема клапанно-щелевой продувки с выхлопом через
окна должна привести к перегреву поршня и прихватыванию
колец, особенно если учесть большой для двухтактного мотора
диаметр цилиндра (152 мм). Эта опасность усиливается, с другой
стороны, и несовершенством процесса сгорания, вследствие не-
удовлетворительной формы камеры сгорания. Несвоевременное
сгорание топлива должно повышать температуру газов в конце
расширения и на выхлопе; поэтому поршень должен дополни-
тельно нагреваться. Следует также указать, что в литературе
отсутствуют сведения о надежности работы топливных насосов
авиадизеля Дешан.
Основные данные авиадизеля Дешан
Наименование позора..............
Год выпуска......................
Число цилиндров .................
Расположение цилиндров ..........
Охлаждение.......................
Число тактов.....................
Диаметр цилиндра ................
Ход поршня.......................
Литраж мотора...................................... .
Степень сжатия..................
Среднее эффективное давление . . .
Максимальная мощность...........
дизель Дешан
1934
12
Л -образное, под 30°
этиленгликолевое
2
152
229 „
50,51 .1
16
6,66 KI/C.U2
1 350 с.
Максимальное число оборотов .... 1 750 об/мин
Номинальная мощность............. 1 200 л. с
Номинальное число об< ротов .... 1 600 об/мин
Расчетная высота................. 3 050 м
Литровая мощность........... . . .
Расход топлива....................
Расхот масла......................
Габариты мотора:
длина ............................
высота......................
ширина......................
Лобовая поверхность...............
Сухой вес мотора..................
23,98 л. с.,'л
185 г/л. с.-ч.
2 519 мм
1 258 „
673 „
0,817 №
1 089 кг
216
Удельный вес......................0,91 кг/л. с.
Литровый „........................21,76 К1'л
Тип и число насосов на цилиндр . , Дешан „Эклипс", 2
Тип и число форсунок на цилиндр . закрытый, 2
Давление затяжки..................240 ат
Нагнетатель и передаточное отношение
к нему.................................два центробежных нагне-
тателя, 13,5:1
Передача на ввит
Способ запуска .
прямая
сжатым воздухом
6. АВ И А ДИЗЕЛЬ ZOD-240A
Авиационным заводом в Брно выпущено несколько экземпля-
ров звездообразного, девятицилиндрового, двухтактного авиади-
зеля воздушного охлаждения под маркой ZOD-240A. Выпуску
авиадизеля предшествовала работа с одноцилиндровой установ-
кой. Внешние виды мотора представлены на фиг. 166 и 167.
Фиг. 166. Вид авиачизеля ZOD-240A спереди.
Камера сгорания-однополостная; она образована Г^овкощ
обработанной внутри по сфере, и поршнем, днищ 1 Р
в середине имеет выемку в виде плоской чашки, Д Р
около 70 мм и глубиной около 12 .о, края дни1ца „ д 'гы_
почти вплотную к головке. Форсунка — мпогодырча Р „
того типа; она расположена в головке, в плоскости, прох Д
через коленчатый вал и ось цилиндра, и смещена из-
Нов к задней части мотора.
217
Продувка — прямоточная, клапанно-щелевая. Продувочный
воздух из нагнетателя поступает через окна, тангенциально
расположенные по всему периметру в нижней части цилиндра-
выхлоп производится через два клапана в головке.
Фиг. 167. Вид авиадизеля ZOD-240A сзади.
Привод клапанов осуществляется с передней части коленча-
того вала; привод топливных
Фиг. 168. Передняя половина
картера.
насосов, нагнетателя, распреде-
лителя сжатого воздуха, тахо-
метра, масляного насоса и ди-
намо размещен в задней части
мотора. В двухтактном звездо-
образном моторе вспышки в ци-
линдрах следуют по порядку
расположения цилиндров (1—2—
—3—4...). Поэтому кулачковые
шайбы привода клапанов и топ-
ливных насосов могут быть вы-
полнены в виде простых одно-
профильных кулачков, насажен-
ных непосредственно на коленча-
тый вал. В авиадизеле ZOD-240A
так именно и сделано; это весьма
упрощает распределительный
механизм.
Картер выполнен из титано-
вого сплава. Средняя часть —
кованая п целиком обработанная.
разъемная, из двух "половин,
Соединение обеих половин обеспечено девятью болтами; в пло-
218
екостп разъема сделан центрующий пояс. Передняя сторона
гпедней части картера имеет развитой кольцевой выступ, в ко-
тщом установлен передний упорный подшипник и втулки тол-
кателей привода клапанов. К задней стороне средней части
картера прикрепляется проме-
жуточная литая крышка; ме-
Жду этой крышкой и средней
частью картера размещены
привод топливных насосов л
две пары зубчатых шестерен
передачи к нагнетателю. Одно
целое с промежуточной крыш-
кой составляет диффузор на-
гнетателя с патрубками, отво-
дящими воздух к цилиндрам.
Наконец, к промежуточной
крышке с помощью шпилек
привертывается литая задняя
крышка картера; задняя крыш-
ка вместе с промежуточной
образует корпус нагнетателя;
кроме того на задней крышке
Фиг. 169. Задняя половина средней
части картера.
размещены вспомогательные
агрегаты мотора. На фиг. 168 показана передняя половина картера;
на фиг. 169 показана со стороны разъема задняя половина сред-
ней части картера; на фиг. 170 приведена фотография проме-
жуточной крышки мотора с рабочим колесом нагнетателя и шс-
стерней привода задних агре-
гатов. Па наружной поверх-
ности крышки видны бобышки
крепления мотора к раме, при-
литые рядом с отводящими
воздух патрубками. На фиг. 171
показана в двух видах задняя
крышка мотора. Со стороны
нагнетателя в задней крышке
имеются направляющие лопат-
ки диффузора. Задняя крышка
выполнена таким образом, что
остается круговой проход ме-
жду стенками для поступления
воздуха в нагнетатель.
Коленчатый вал и шатунный
механизм обычной конструк-
ции. Главный шатун помещен
Фиг. 170. Промежуточная крышка кар-
тера и рабочее колесо нагнетателя.
в 7-м цилиндре. Втулка глав-
ного шатуна залпта свинцовистой бронзой. Поршни алюминиевого
сплава снабжены четырьмя уплотнительными и двумя масло-
сбрасывающими кольцами. Кроме центральной выемки в днище
поршня, образующей вместе с головкой камеру сжатия, на днище
219
имеются еще две неглубокие выемки против клапанов; сделаны
они для максимального приближения поршня к головке.
Фиг. 171. Задняя крышка картера: слева вид с внутренней стороны, справа
вид снаружи.
Головка, кованная из титанового сплава, навернута на ци-
линдр, сделанный из хромоникелевой стали. Головка и цилиндр
сильно оребрены, что необходимо для
двухтактного мотора. Цилиндр на на-
ружной поверхности юбки, ниже опор-
ного фланца, снабжен нарезкой, с по-
мощью которой цилиндр вворачи-
вается в гайку, закрепленную в кар-
т<ре. Цилиндр и гайка показаны на
фиг. 172. Гайка своим фланцем са-
кладывается в специальный паз, сде-
ланный в картере снизу, у фланца
крепления цилиндра. Этот паз виден
на фиг. 169; он обозначен цифрой 7.
Чтобы при завинчивании цилиндра
гайка не проворачивалась, на ее на-
ружной поверхности сделаны зубцы,
а в обе половины средней части кар-
тгра с внутренней стороны, против
каждого цилиндра, с помощью двух
болтов прикрепляется зубчатая ци-
Фиг. 172. Цилиндр и гайка
крепления.
линдрическая рейка 2. К цилиндру,
в нижней его части, выше картера, присоединяется круговой
спиральный патрубок подвода воздуха из нагнетателя. В головке
цилиндра, кроме двух клапанов и форсунки, симметрично с отвер-
стием для последней сделано отверстие для пускового клапана.
Привод выхлопных клапанов осуществляется следующим обра-
зом. На передней части коленчатого вала, сзади упорного под-
220
шипйика, сидит жестко связанная с ней цилиндрическая муфта
с большим числом торцовых зубьев, обращенных к щеке вала.
Торцовыми зубьями муфта соединена с однопрофильным про-
стым кулачком, который свободно сидит на валу. Это устрой-
ство позволяет легко изменить фазы выхлопа. При затяжке
гайки упорного подшипника муфта и кулачок фиксируются
относительно вала. Внутри передней крышки укреплены де-
вять коромысел, ролики которых катятся по кулачку, а вторые
концы приводят в движение толкатели. Ролики и толкатели
видны на фиг. 168. Толкатель выполнен не жесткой конструк-
ции, а с гидравлической передачей усилий. Такая конструкция
необходима для смягчения ударов при подъеме и посадке кла-
пана, ввиду больших скоростей и ускорений в клапанном меха-
низме двухтактного мотора.
На каждый цилиндр предусмотрен один толкатель, а пере-
дача его движения к двум клапанам осуществляется двойной
Фиг. 173. Тяги привода клапанов.
тягой (фиг. 173); к основной тяге шарнирно присоединена вто-
рая короткая тяга.
Начало выхлопа 90—92° до н. м. т., конец выхлопа 48° после
н. м. т. Начало продувки 48° до н. м. т., конец продувки 48°
после н. м. т. Следовательно, конец выхлопа и продувки со-
впадает. Благодаря большему времени — сечению у продувоч-
ных окон перед их закрытием сравнительно с соответствующим
временем—сечением выхлопных клапанов, в двигателе ZOD-240A
должен быть наддув.
Топливные насосы типа Бош расположены радиально на
задней половине средней части картера (фиг. 169). Насосы рас-
положены против цилиндров; они приводятся в действие от ку-
лачка, насаженного на вал, через посредство толкателей и про-
межуточных тяг. Топливо пз бака поступает предварительно
в особую помпу, укрепленную на задней крышке картера, и из
него под небольшим давлением поступает в питательное кольцо
рабочих насосов. Радиальное расположенпе насосов, принятое
У Паккарда, Джиберсона и у данного авиадизеля Z0D-240A,
221
Хотя и кажется естественным и простым для звездообразного
мотора, но связано с усложнением регулировки насосов. Поэтому
вряд ли в дальнейшем такая схема найдет себе применение.
Нагнетатель имеет двойную шестеренчатую эластичную пе-
редачу.
Запуск двигателя производится сжатым воздухом. Распредели-
тель сжатого воздуха помещен на Задней крышке ио оси поленча-
того вала и приводится в действие непосредственно от последнего.
Авиадпзель ZOD-240A хотя и прошел официальные 50-часовые
испытания в 1933 г., однако при дальнейших станковых и лет-
ных испытаниях выявил ряд дефектов. Наиболее серьезный
дефект — ненадежная работа поршневой rpjnnu. Кроме того
затруднителен запуск при низких температурах воздуха.
Основные данныз авиа^изеля ZQD-240A
ZOD-240A1
1935
9
звездообразное
воздушное
2
120 .м.м
130 „
13,23 л
15
5,58 кг/см2
280 л. с.
1 600 об мин
260 л. с.
1 560 об/мин
невысогный
19,65 л. с./л
175 г/л. с.-ч.
3 „
Наименование мотора..............
Год выпус: а.....................
Число цилиндров..................
Расположение цилиндров ..........
Охлаждение ......................
Число тактов.....................
Диаметр цилиндра ................
Ход поршня.......................
Литраж мотора....................
Степень сжатия...................
Срешее эффективное давление . . .
Максимальная мощность............
Максимальное число оборотов ....
Номинальная мощность.............
Номинальное число оборотов ....
Расчетная высота ................
Литровая мощность..............,
Расход топлива ..................
Расход масла ....................
Габариты мотора:
диаметр .........................
длина .....................
Лобовая поверхность .............
Сухой вес мотора ................
Удельный вес.....................
Литровый ........................
Тип и число насосов ла цИ1Интр . .
Тин и число форсунок на цилиндр .
Нагнетатель и передаточное отношение
к нему ..........................
Передача на винт ................
Способ зап) ска..................
1 180
878
1.095
287 Ki
1,1 »
21,69 кг/л
Боша, 1
закрытый, 1
мм
центробежный, 10:1
прямая
сжатым воздухом
№
1 Модификация этого мотора в некоторых литературных источниках называется
Z0D-260B.
222
7. АВИА ДИЗЕЛЬ БРИСТОЛЬ
Английская фирма Бристоль в экспериментальном порядке
изготовила авиадизель, известный под маркой Бристоль „Феникс".
Внешние виды мотора показаны на фиг. 174—176. Как видно
из фигур, конструктивная схема авпадизеля Бристоль „Феникс"
аналогична бензиновым моторам той же фирмы; размерность
и ряд других элементов конструкции соответствуют бензиновому
мотору Бристоль „Пегас".
Авиадизель Бристоль „Феникс"—девятицилиндровый, четы-
рехтактный, воздушного охлаждения. Цилиндры прикреплены
к картеру на шпильках. Головки навернуты на цилиндр на резьбе.
В головке размещены четыре клапана, из них два выхлопных
Фиг. 174. Вид авиадизеля Бристоль спереди.
и два всасывающих. Привод клапанов обычный для аналогичных
карбюраторных моторов Бристоль. Форсунка расположена в цен-
тре головки между клапанами. Камера одноиолостная; ее конфи-
гурация в литературе не встречалась. Однако можно предпола-
гать, что камера пли типа Гесссльмана или с выемкой в поршне.
Поршни—титанового сплава. Коленчатый вал—разъемный, обыч-
ной конструкции, с жестко укрепленными противовесами.
Авиадизель снабжен редуктором тина Фармана и жесткой,
обыкновенной втулкой винта. Сзади мотора монтирован нагнета-
тель. Вместо магнето установлены два блочных иятпплунжерных
топливных насоса: девять элементов его связаны с форсунками
цилиндра; нагнетательная магистраль десятого элемента связана
с полостью всасывания.
223
Фиг. 175. Вид авиадизеля Бристоль сбоку.
Фиг. 176. Вид авиадиз.ля Брист< ль сзади.
Запуск авпадпэеля производится с помощью инерционного элек-
трического стартера „Эклипс" (серия 31). Стартер установлен
в центре задней крышки мотора.
Двигатель имеет вполне удовлетворительный расход топлива.
В 1934 г. авиадизель Бристоль „Феникс", установленный на
сухопутном самолете „Вапити", поднялся на высоту 8 370 м и при
невысокой степени сжатия (14), умеренном наддуве и высотности
2 iso w работал на этой высоте устойчиво и плавно.
Бристоль „Феникс"
1934
9
звездообразное
воздушное
4
146 .км
190 „
28,75 л
14
6,51 к»/с.м2
430 л. с.
2 000 об/мин
415 л. с.
1 900 об/мин
2 130 .м
14,43 л. с./л
165 г/л. с.-ч.
9 „
Основные данные авиадизеля Бристоль „Фенинс“
Наименование мотора...............
Год выпуска.......................
Число цилиндров..........• ...
Расположение цилиндров............
Охлаждение........................
Число тактов......................
Диаметр цилиндра .................
Ход поршня........................
Литрзж мотора.....................
Степень сжатия ...................
Среднее эффективное давление . . .
Максимальная мощность.............
Максимальное число оборотов ....
Номинальная мощность . ...........
Номинальное число оборотов ....
Расчетная высота..................
Литровая мощность.................
Расход топлива...........* . . . .
Расход масла......................
Габариты мотора:
диаметр ..........................
длина ......................
Лобовая поверхность..............
Сухой вес мотора ................
Удельный вес.....................
Литровый „.......................
Тип и число насосов на цилиндр . ,
Тип и число форсунок на цилиндр. .
Давление затяжки.................
Нагнетатель в передаточное отношение
к нему ..........................
Передача на винт.................
Способ запуска...............
1 346 мм
1СЭ2 „
1,423 .«»
494 Kt
1,19 кг/л. с.
17,18 кг/л
Бога, 1
накрытый, 1
283 ат
центробежный, 7:1
редукция, 1,53:1
инерционным самопуском
„Эклипс" № 31, с руч-
ным и электрическим
приводом
Французская t)
Дизель по схеме
8. АВИАДИЗЕЛЬ САЛЬМСОН-ШИДЛОВСНОГО
фирма Сальм сон построила оригинальный авпа-
шидловского. Авиадизель имеет марку SII-18
15 Авиационные дизели
225
и был показан на XV Парижской авиационной выставке (ноябрь
1936 г.). Вид мотора спереди и сбоку показан на фиг. 177 и 178.
Авпадизель SH-18 представляет двухтактный, восемнадцатици-
линдровый, звездообразный мотор водяного охлаждения.
Цилиндры заднего ряда поставлены против цилиндров перед-
него ряда; каждая пара цилиндров имеет общую камеру сгора-
ния. Продувка — типа Цоллера. Продувочный воздух из нагне-
тателя поступает через окна в задний цилиндр; выхлоп произ-
водится вперед через окна в переднем цилиндре.
Водяное охлаждение применено по необходимостп, из-за вы-
сокой температуры поршня п головки, так как в данной схеме
Фиг. 177. Вид авиадизеля Сальмсон-Шидловского
спереди.
вряд ли удалось бы развить достаточную для воздушного охла-
ждения поверхность ребер цилиндра и головки.
Топливные насосы типа Бош в изготовлении французской
фирмы Лавалетта. Пасосы расположены в передней части мотора
радиально между цилиндрами.
На каждую пару цилиндров установлен один двойной насос,
подающий топливо в камеру сгорания через две форсунки. Для
привода насосов на валу насажен однопрофильный простой
кулачок. Управление подачей осуществляется путем поворота
особого кольца, находящегося сзади насосов и связанного с рей-
ками последних.
Коленчатый вал имеет два колена; переднее колено сдвинуто
вперед по ходу относительно заднего на угол около 80—40°.
Благодаря этому, так как переднее колено связано с выхлопными
226
орщнями, выхлопные окна открываются раньше продувочных,
момент их закрытия может совпасть или даже наступить
п (ныпе момента закрытия продувочных окон. Такое устройство
обеспечивает наддув и увеличение мощности двигателя. По опыт-
ным данным, при давлении продувочного воздуха 1,39 ата да-
Фиг. 178. Вид авиадизеля Сальмсон-Шидловского сбоку.
вл< ние в цилиндре в начале сжатия составляет 1,26 ата, что, нс-
••омненно, доказывает наличие наддува.
Запуск мотора производится / помощью сжатого воздуха.
Нагнетатель и все прочие вспомогательные агрегаты: масля-
ный насос, водяная помпа, привод к тахометру, распределитель
сжатого воздуха,—расположены сзади мотора.
Авпадизель SH-18, невидимому, еще до сих пор не прошел
официальных испытаний, так как сведений об этом в литературе
нет.
Основные данные авиадизеля Сальмоон-Шидловсного
Наименование иотора..............
Год выпуска.......................
Число цилиндров...................
Расположение цилиндров............
Охлаждение........................
Число тактов......................
Диаметр цилиндра .................
Ход поршни........................
.1 итраж иотора..................
Сальмсов SII-18
1935
18 (9 сдвоенных)
двойная звезда
водяное
2
118 м.м
150 „
29,53 л
16*
227
Степень сжатия . . . . •..........16
Среднее яффеьтивпое давление . . . 5,58 Ki/c.\fl
Максимальная мощность ............ 650 л. с.
Максимальное число оборотов .... 1 700 об/мин
Номинальная мощность.............. 600 л. с.
Номинальное число оборотов .... 1 600 об/мин
Расчетная высота............... невысотный
Литровая мощность................. 20,32 л. с., л
Расход топлива....................175 ?/л. с.-ч.
Расход масла.................. . 6
Габариты мотора:
диаметр......................1 240 мм
длина........................ 1 438 я
Лобовая поверхность . •............ 1,207 .к2
Сухой вес мотора................ . 567 кг
Удельный вес.................. 0,94 кг/л. с.
Литровый ..............•...........19,2 кг/л
Тип и число насосов на цилиндр . . Лавалетт-Г>оша, 1
Тип и число форсунок на цилиндр . закрытый, 2
Давление затяжки................... 580 ат
Нагнетате1Ь и передаточное отношение
к нему . . .
Передача на винт
Способ запуска .
центробежный, 8,437 :1
прямая
сжатым воздухом
9. АВИАДИЗЕЛИ МАЛЬБЕРА
В разделе камер сгорания мы уже изложили принцип подачи
топлива и смесеобразования Жальбера. Над реализацией этой
схемы во Франции работают уже давно. Были выпущены раз-
личные опытные образцы авпаднзелей Жальбера малой и сред-
ней мощности. На фиг. 179 дан поперечный разрез ранней модели
авпадизеля Жальбера мощностью 180 л. с. в шести цилиндрах.
Однако первые образцы моторов не получили практического
применения. На их базе был усовершенствован подвод топлива
в ['рабочую камеру и улучшен рабочий процесс. В результате
длительной работы на XVI Парижской авиационной выставке
демонстрировался новый образец авпадизеля Жальбера фирмы
Люара. Это — Н-образный, шестнадцатпцплиндровый, четырех-
тактный авиадизель водяного охлаждения, с заявленной мощ-
ностью 600 л. с. при 2 500 об/мин и с удельным весом 0,9 ki/л. с.
Общий вид этого мотора показан на фиг. 180. Диаметр цилиндра
130 мм, ход поршня также 130 мм; степень сжатия 13; среднее
эффективное давление 8,7 т/см2 (?); максимальное давление
вспышки 76 кг/см2; удельный расход топлива 175—180 г'л. с.-ч.
Следует указать, что в литературе нет сведений, подтверждаю-
щих надежность мотора при длительных испытаниях, а также
получение указанных выше цифр.
228
10. ДИРИЖАБЕЛЬНЫЙ ДИЗЕЛЬ МЕРСЕДЕС-БЕНЦ
Фирма Даймлер-Бенц длительное время занимается созданием
дирижабельного дизеля. После нескольких лет работы был по-
строен в 1031 г. дизель Мерседес-Бенц OF-2, с номинальной
мощностью 720 л. с. при 1 720 об, мин и максимальной мощностью
Фиг. 179. Поперечный разрез ранней модели авпадизеля
Жальбера.
800 л. с. при 1 790 об/мин. Этот двигатель имел 12 цилиндров
при V-образном их расположении; головка — предкамерного
типа с предкамерой Бенца. Этот двигатель, как и предыдущий
образец, не получил экеллоатационного применения.
, Работоспособный мощный дирижабельный дизель Мерседес-
Бенц LOF-е был выпущен в 1936 г. Четыре экземпляра дизеля
229
Мерседес-Бенц L0F-6 были установлены па цеппелине LZ-129
„Гинденбург". Надежность мотора и в частности коленчатого
Фиг. 180. Внешний вид hofo“o авиадизеля Жальбера.

Фиг. 181. Внешний вид авиадизеля Мерседес-Бенц LOF-6.
вала в результате серьезной работы была вполне удовлетворитель-
ная. Внешний вид двигателя показан на фиг. 181. Авиадизель
Мерседес-Бенц L0F-6 представляет шестнадцатпцплпндровый, че-
230
тИрехтакгный, V-ебразный мотвр водяного охлаждения. Угол раз-
ряда между рядами цилиндров 50°. Картер — литой из электрона.
Благодаря увеличенной высоте и ребрам, картеру придана ооль-
Фиг 182. Внешний внд нового дизеля ДВ-602.
тая жесткость. Нижняя крыппса картера не нагружена; на ее
поверхности имеется большое число продольных ребер, назначе-
ние которых отводить тепло от картера и понижать температуру
масла. Отдельно стоящие цилиндры прикрепляются к картеру
на шпильках; каждый ряд цилиндров имеет общую литую головку.
231
Каждый цилиндр имеет два всасывающих и два выхлопных
клапана. Головки — предкамерные, типа Бенц. На моторе уста-
новлены четыре четырехплунжерных топливных насоса Боша
п 16 форсунок Боша с цапфой. Двигатель — невнеотный и без
наддува. Мотор позволяет реверсирование, что очень важно для
маневрирования дирижабля.
В 1938 г. выпущена под маркой ДВ-602 модификация дизеля
LOF-6. Мощность, обороты, литраж, вес остались без изменений.
Двигатель ДВ-602 показан на фиг. 182, он почти полностью сходен
с LOF-6. Двигатель предназначен для нового цеппелина LZ-13O.
Большой удельный вес обеих модификаций двигателя объяс-
няется необходимостью иметь особо надежный и длительно работа-
ющий мотор для регулярных рейсов через океан. Вместе с тем
многочасовой полет в один конец дает существенную весовую
экономию топлива; это обстоятельство снижает или даже пол-
ностью устраняет значение большого удельного веса мотора.
Изложенными выше данными о конструкции авиадизелей мы
ограничимся.
Основные данные дирижабельного дизеля Мерседес-Бенц
Наименование мотора..............
Год выпуска......................
Число цилиндров..................
Расположение цилиндров ......
Охлаждение ......................
Число тактов....................
Диаметр цилиндра.................
Ход поршня............•..........
Литраж мотора . .................
Среднее эффективное давление . . .
Максимальная мощность............
Максимальное число оборотов ....
Номинальная мощность.............
Номинальное число оборотов . . . .
Расчетная высота.................
Мерседес-Бенц LOF-6
1936
16
V-образнос, под углом 50°
водяное
4
175 .х.ч
230 „
88,5 л
7,28 кт/елг3
1 200 л. с.
1 600 об/мин
1100 л. с.
1 500 об/мин
невысотный
Литровая мощность.................12,43 л. с./л
Сухой вес мотора ................. 1 960 ki
Удельный вес......................1,78 Kt/л. с.
Литровый ,........................22,15 ki/л
Тип и число насосов на цилиндр . . Бош, 1
Тип и число форсунок на цилиндр . Бош, 1
Нагнетатель и передаточное отношение
к нему .......................
Передача иа винт .................
Способ запуска....................
отсутствует
с реверсивным механизмом
ежатам воздухом
Г лава X
АВИ А ДИЗЕЛИ В ЭКСПЛОАТАЦИИ
1. ЭНСПЛОАТАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ
АВИАДИЗЕЛЕЙ
В настоящее время не выявлены еще все особенности эксилоа-
тации авиадизеля, так как практика применения дизелей на
самолетах очень ограничена, но некоторые специфически свой-
ственные дизель-мотору особенности можно указать уже и сейчас.
Они относятся к системе топливопроводки, запуску мотора,
к вопросу регулировки и контроля работы топливной аппара-
туры, малым оборотам и особенностям поведения дизеля на пере-
ходных режимах и др. Приведем вкратце общие соображения
и данные, касающиеся перечисленных вопросов и подлежащие
учету при экеплоатации авиадизеля.
Топливопровод. Система подводки топлива из баков к топлив-
ным насосам мотора должна быть выполнена таким образом,
чтобы обеспечить полное удаление воздуха из всей линии
от баков до топливных насосов включительно, гарантировать
надежное заполнение всей системы топливом и устранить совер-
шенно опасность попадания пузырьков воздуха в топливопровод
и в топливные насосы во время работы мотора при всех возмож-
ных положениях самолета. Это требование станет понятным, если
вспомнить, что порция подаваемого в цилиндр топлива за один
впрыск невелика и составляет на номинальной мощности
0,1—0,25 с»? в зависимости от мощности цилиндра. Попадание
воздуха из топливопровода во всасывающую и затем в рабочую
полость топливного насоса приводит к адиабатическому сжатию
и расширению этого воздуха в насосе с относительно небольшим
повышением давления при нагнетательном ходе плунжера.
Вследствие этого впрыск прекращается. Восстановить впрыск
и работу цилиндра можно, только удалив воздух из всей систе-
мы, включая топливный насос, а это связано с остановкой мото-
ра. Таким образом, топливная система при своем проектировании
п выполнении должна обязательно предусматривать последова-
тельное полное удаление воздуха из всей системы, иначе работа
мотора ненадежна.
233
Вместе с этим топливная система должна обязательно преду-
сматривать фильтрацию топлива на пути из бака в топливный
насос. Наличие механических примесей в топливе рано пли
поздно приведет к заеданию плунжера во втулке, к износу
насоса и сопла форсунки и даже к заеданию иглы.
Уменьшить эту опасность можно только путем тщательной
фпльтрацип топлива. Сетчатые фильтры в данном случае не-
пригодны, так как они обеспечивают удаление сравнительно
крупных частиц, находящихся в топливе. Лучше всего для фильт-
рации дизельного топлива подходят матерчатые фильтры.
Фильтр должен быть двойной или одинарный, но с развитой
поверхностью, чтобы не быстро засорялся и не требовал частой
промывки. Несмотря на наличие в системе фильтра, необходимо
следить за чистотой топливного бака; кроме того заливку в бак
топлива следует производить через плотное полотно или зали-
вать предварительно отфильтрованное топливо.
Во время всасывающего хода плунжера в рабочей полости
падает давление, и к моменту открытия всасывающих окон
может даже иметь место разрежение. При разрежении возможно
образование газовых и воздушных пузырьков с последующим
прекращением впрыска. Во избежание этого во всасывающей
полости топливных насосов целесообразно создать избыточное
давление с помощью особой топливной помпы.
Такие предварительные помпы (предпомпы) устанавливаются
на авиадизелях и автомобильных дизелях. Величина давления,
создаваемого предпомпой, зависит от оборотов валика рабочих
топливных насосов и от диаметра и хода плунжера. Зависимость
давления топлива от оборотов валика насоса понятна и не тре-
бует пояснения. Завпспмость же давления от размерности насоса
объясняется следующим образом. Если ход плунжера мал, а его
диаметр велик, то возрастают утечки топлива через зазоры
между плунжером и втулкой насоса, что особенно сильно ска-
жется на устойчивости и равномерности впрыска топлива
на малых подачах, т. е. на малых оборотах мотора, так как
на малых подачах утечки относительно велики. Повышение
давления во всасывающей нолостп топливных насосов может
уменьшить утечки топлива в насосе и тем самым содействовать
увеличению устойчивости и равномерности впрыска во все
цилиндры, особенно на малых оборотах мотора.
Запуск мотора. Запуск карбюраторного мотора требует, во-пер-
вых, наличия в цилиндре смеси воздуха с топливом, находя-
щимся в парообразном состоянии, причем смесь должна быть
в пропорции, обеспечивающей ее воспламенение; во-вторых,
подачи мощной электрической искры для надежного воспламене-
ния смеси. Смесь может быть прп любом давлении и любой тем-
пературе, а коленчатый вал может вращаться с любым числом
оборотов и может быть в положении покоя. Искусственно вос-
пламененная смесь сгорает, выделяется тепло, давление п темпе-
ратура в цилиндре возрастают, давление газов, передаваясь
через поршень и шатун коленчатому валу, вращает его; колен-
234
чатый вал получает затем новый импульс от вспышки в следую-
щем цилиндре. После получения первых вспышек дальнейшая
задача сводится к обеспечению наполнения цилиндров смесью
необходимого состава. Все предложенные и применяемые схемы
и мероприятия для облегчения запуска карбюраторных моторов
Б конечном счете преследуют в той или иной степени обеспече-
ние выполнения двух указанных выше требований при различ-
ных условиях среды.
Условия запуска дизель-мотора существенно отличны; именно
в цилиндре нет смеси, а имеется только воздух; топливо впры-
скивается в цилиндр насосом в соответствующий момент в конце
сжатия, п оно должно самовоспламенпться. Самовоспламенение
топлива возможно только прп 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. Следова-
тельно, запуск авиадизеля при неподвижном положении колен-
чатого вала невозможен,—коленчатый вал должен вращаться,
для чего должны быть предусмотрены внешние источники энер-
гии для вращения вала. Этого, однако, еще мало. При запуске
холодного плп даже предварптельно прогретого мотора требует-
ся обеспечение определенного числа оборотов или определенной
угловой скорости вращения коленчатого вала, иначе самовос-
пламенение не будет достигнуто. В самом деле, если коленча-
тый вал вращается медленнее, чем нужно для надежного запуска,
то при сжатии много тепла от воздуха отдается стенкам цилин-
дра, головке и поршню; поэтому температура и давление воз-
духа в конце сжатия получаются слишком низкими, и самовос-
пламенение впрыскиваемого топлива не достигается. Кроме того
при медленном вращении вала много воздуха уходит при сжа-
тии из рабочей полости в картер через зазоры между поршнем,
кольцами и цилиндром, — это приводит к добавочному уменьше -
нию давления воздуха в конце сжатия. Таким образом, ясно, что
необходимые для падежного самовоспламенения топлива п, сле-
довательно, для запуска авпадизеля давление и температура
воздуха в цилиндре в конце сжатия могут быть получены только
нрп вполне определенном минимальном числе оборотов коленча-
того вала или при определенной минимальной скорости поршня.
Следовательно, пусковое устройство должно обеспечить провора-
чивание коленчатого вала с определенной угловой скоростью,
преодолевая прп этом работу сил тренпя, работу сжатия воздуха
в Цилиндрах и затрачивая энергпю также на ускорение движу-
щихся масс мотора.
Величина минимальных оборотов, при которой возможен запуск
мотора, зависит от его типа, чпела цилиндров, условий среды
и теплового состояния.
Распространенным способом запуска авпадизеляявляется запуск
е помощью сжатого воздуха. Этот способ, традиционный и естест-
венный для компрессорных тихоходных дпзелей, с точки зрения
235
автора следует считать наиболее подходящим для авиадизеля,
так как он гарантирует надежный п легкий запуск.
Летом давление воздуха в пусковом баллоне для обеспечения
запуска должно быть не ниже 40—55 ат, в зависимости от числа
цилиндров мотора, при этом чем больше цилиндров, тем меньше
давление в баллоне. Зимой — из-за увеличения сил трения в мо-
торе, а также и для получения больших сравнительно с летними
условиями оборотов, чтобы компенсировать повышенную зимой
теплоотдачу в стенки,—давление воздуха в баллоне должно быть
не ниже 80 ат. Поскольку давление пускового воздуха намного
выше, чем в случае карбюраторных моторов, очевидно, расход
воздуха на запуск авиа дизеля будет выше и число запусков
от одного баллона будет меньше. Достоверных величин расхода
воздуха на запуск авиадизеля в настоящее время пока еще
имеется недостаточно.
Для обеспечения запуска в автомобильных дизелях, особенно
имеющих в головке дополнительные камеры (предкамеры, акро-
камеры и др.), применяют особые свечи накаливания. Свечи
накаливания имеют на конце спираль и включаются в электри-
ческую цепь от аккумулятора; под влиянием тока спираль нака-
ливается и способствует самовоспламенению топлива. Свеча нака-
ливания применялась на авиадизеле Паккард. Объясняется это
отчасти тем, что запуск авиадизеля Паккард производился не
с помощью сжатого воздуха, а от инерционного стартера. В на-
стоящее время на авиадпзелях свечп накаливания не приме-
няются, так как для моторов с однополостными камерами сгора-
ния запуск сжатым воздухом может быть произведен и без свеч
накаливания при правильном выборе величины степени сжатия.
Обыкновенно степень сжатия мотора назначается несколько выше
той, которая была бы достаточна для нормальной его работы; де-
лается это для обеспечения запуска. Так в частности принято
в авиадизелях Юнкере.
Из изложенного ранее следует, что надежное обеспечение за-
пуска возможно только при полном удалении воздуха из всей
топливной системы винтомоторной группы самолета. При пер-
вом запуске мотора после отсоединения от него по тем или
иным причинам топливных трубок нужно обязательно убедиться
в отсутствии воздуха в магистралях, предпомпе, фильтре и топ-
ливных насосах. Вопрос о необходимости удаления воздуха из
нагнетательных трубопроводов от насоса до форсунки и из поло-
сти форсунки решается для каждого мотора в зависимости от
длины трубопроводов, размеров насоса, типа форсунки (откры-
тая, закрытая), числа цилиндров.
Во всяком случае, если пусковые средства ограничены (на-
пример, имеется только бортовой баллон сжатого воздуха), то
при вынужденной посадке, связанной с осмотром форсунок, быст-
рый и уверенный запуск может быть достигнут проверкой
впрыска через форсунки путем ручной подкачки.
Регулировка и контроль топливной аппаратуры. Эти работы долж-
ны производиться на специальных установках, как это было онн-
236
сано в разделе, относящейся к дизельной аппаратуре. Во время
эксплоатацпи недопустимо заменять какую-либо деталь топлив-
ного насоса, связанную с органами регулировки момента или
количества впрыскиваемого топлива. Если такая необходимость
возникла, следует снять и заменить весь насос новым, правиль-
но поставив и проверив момент-его подачи относительно колен-
чатого вала. Равным образом нужно поступить п с форсункой,
если имеются признаки неудовлетворительной ее работы. Невы-
полнение этих требований влечет за собой нарушение одинако-
вости количеств впрыскиваемого топлива в цилиндры, измене-
ние момента и качества впрыска топлива и, следовательно, ухуд-
шение сгорания.
Нагнетательный трубопровод от насоса к форсунке вследствие
вибраций, возникающих от впрыска, может у концов давать
трещины. Чтобы устранить эту опасность, необходимо при смене
топливопровода поставить новую трубку такой же длины, сече-
ния и конфигурации, как и та, которая была поставлена раньше,
укрепив ее в местах, установленных заводом.
Особенности малых оборотов авиадизелей. При испытании раз-
личных моделей авиадизелей выяснилось, что у них, как пра-
вило, величина устойчивых малых оборотов выше, чем у кар-
бюраторных моторов. Напрпмер, у авпадизеля ЮМО-204 обороты
малого газа составляют 600 в минуту при максимальных оборо-
тах 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 само-
лета. Причина этого кроется главным образом в двух обстоятель-
ствах: 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 с.м3. 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 c.vs
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 ци-
линдры мотора отдельными насосными элементами, на всех
режимах работы мотора практически невозможно. Мотор пре-
имущественно 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,
237
насоси которых имеют относительно других меньшую подачу,
работают с перебоями, пропусками и даже вовсе выключаются.
Чтобы достигнуть устойчивой работы tBcex цилиндров, прихо-
дится увеличивать подачу топлива, т. е. иначе увеличивать
мощность и обороты мотора.
С точки зрения обеспечения более равномерного и устойчи-
вого впрыска на малых оборотах четырехтактный двигатель
имеет преимущество перед двухтактным с тем же числом ци-
линдров п той же мощности, мотор с меньшим числом цилин-
дров при одинаковых мощности и оборотах лучше мотора с боль-
шим числом цилиндров. Но это находится в противоречии со
вторым важным условием малых оборотов — с условием равно-
мерности хода мотора. Равным образом можно получить устой-
чивый впрыск на малых оборотах и снизить величину малого
газа, выключая часть цилиндров путем соответствующего устрой-
ства насосов этих цилиндров. Однако это решение также ухуд-
шает 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 авиадпзелей, обусловленная характером
изменения крутящего момента, как известно, больше неравно-
мерности хода карбюраторных моторов. В области малых оборотов
эта особенность дизелей еще более усиливается. Дело в том,
что снижение оборотов и мощности карбюраторного мотора до-
стигается 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 дроссе-
лируется, 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 давле-
нием на больших оборотах работа сжатия и максимальное давле-
ние вспышки уменьшаются относительно мало. Понягно, что это
ведет к значительному ухудшению равномерности хода мотора.
Махового момента пропеллера нехватает для достижения удовле-
творительной 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 четырех-
тактного, многоцилиндровый мотор лучше мотора с малым числом
цилиндров. В этом вопросе получается противоречие с требова-
ниями устойчивого впрыска на малых оборотах.
Можно улучшить условия впрыскивания топлива и одновре-
менно повысить равномерность хода мотора на малых оборотах,
если, по примеру карбюраторных моторов, в авиадизелях, высот-
235
ных п невысотныХ, применить дросселирование воздуха на вса-
сывании. При дросселировании заметно уменьшается работа
сжатия, падает максимальное давление вспышки и вместе с тем
увеличивается среднее индикаторное давление из-за возрастания
насосных потерь при выхлопе и всасывании. Увеличение сред-
него индикаторного давления вызывает увеличение порции
впрыскиваемого топлпва, а увеличение среднего индикаторного
давления ири одновременном уменьшении максимального давле-
ния вспышки свидетельствует об увеличении равномерности
хода мотора. Метод дросселирования воздуха был применен
впервые на авиадизеле Паккард; на этом моторе обороты малого
газа были равны 250—300 в минуту.
Устойчивых малых оборотов моящо добиться также примене-
нием регуляторов оборотов.
Приемистость. Практика показывает, что приемистость/авиади-
зеля, измеряемая временем, необходимым для повышения оборотов
мотора от малых до максимальных, выше приемистости карбю-
раторных моторов. Объясняется это непосредственным воздей-
ствием органов управления мотором на подачу топлива и нали-
чием 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. Поэтому для улучшения
приемистости карбюраторных моторов приходится применять
искусственные меры, например, устройство специальных помп
приемистости в карбюраторе К-34.
Лакообразование. В процессе эксплоатацпи авиадизелей была
установлена еще одна их особенность — образование внутри
цилиндра при известных условиях лаковой пленки. Лаковая
пленка представляет прозрачное, слегка окрашенное в желто-
ватый цвет вещество, не растворяющееся в бензине и керосине.
Лак быстро твердеет и прочно остается на поверхности поршня,
на грибке клапана, на кольцах. Если во-время не обнаружить
присутствие лака, то возможно прихватывание колец в канавках
поршня со всеми неприятными последствиями. Следовательно,
лакообразование в цилиндре нежелательно. Лакообразование
наблюдается только в том случае, если ври наличии впрыска
топлива пи тем или иным причинам в цилиндре не получается
вспышки. Тогда под влиянием кислорода воздуха, при повы-
шенных его температурах от сжатия, происходит процесс непол-
ного окисления топлпва и образование лака. Отсутствие вспышки
может быть из-за не плотности в цилиндре под форсункой, под
пусковым клапаном, из-за слабой компрессии вследствие потери
Упругости кольцами, из-за неплотности всасывающих и выхлоп-
ных" клапанов, а также из-за плохого распиливания топлива
соплом на малых оборотах. Установлено также, что если нерабо-
тающий цилиндр путем повышения оборотов заставить работать,
то образовавшийся только что лак, еще не успевший затвердеть,
выгорит и состояние деталей цилиндровой и поршневой группы
после остановки будет удовлетворительное. Следовательно, важно
239
непосредственно перед остановкой мотора убедиться в том, что
работают все цилиндры, или заставить их работать. Не все
топлива склонны к образованию лака, однако в настоящее время
еще нет методики предварительной проверки топлива на лако-
образование. При правильной эксплоатацпи мотора опасность
лакообразования в цилиндре невелика.
2. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭНСПЛОАТАЦИИ АВИАДИЗЕЛЕЙ
Авиационный дизель, к сожалению, еще не имеет широкого
эксплоатационного применения, поэтому достоинства и недо-
статки его сравнительно с карбюраторным мотором полностью
пока не установлены.
Можно указать расчетно-теоретическим путем ряд существен-
ных экономических и тактических преимуществ дизеля перед
карбюраторным мотором; многие пз них подтверждены практикой.
Однако этот путь не в состоянии определить возможные недо-
статки авиадизеля и, следовательно, нс позволяет исчерпывающе
охарактеризовать авиадизель. Охарактеризовать авиадизель
с эксплоатационной точки зрения — это значит указать с необ-
ходимой полнотой общие преимущества и недостатки, которые
свойственны всем дизелям, а не составляют особенность какого-
либо конкретного мотора. Понятно, для этой цели нужно изучать
данные продолжительной эксплоатацпи нескольких типов мото-
ров, что в настоящее время не может быть сделано.
Широкое эксплоатационное применение получили только авиа-
дизели Юнкере ЮМО-204 и ЮМО-205С.
Авиадизели ЮМО-204 и ЮМО-2О5С устанавливаются на раз-
личных сухопутных и морских самолетах. Уже несколько лет
эти самолеты совершают регулярные рейсы, в том числе через
Атлантический океан. Эксилоатацпя этих дизелей Юнкерса
выявила вполне удовлетворительную их надежность. Число часов
работы между переборками установлено в 250, хотя имеются
отдельные моторы, работающие значительно больше этой нормы.
Таблица 4
Налет часов дизельными самолетами
Годи Тип авпадивеля 1931 1932 1938 1934 1935 1936 1931 Всего часов
ЮМО-204 18 365 705 1619 5145 5 021 4143 17 016
ЮМ0-205С — — 167 1379 3 735 9159 15 311 29 751
В таблице 4 показано количество часов налета по годам само-
летами, оборудованными дизелями ЮМО-204 и ЮМ0-205С. Таблица
240
Налет километров по годам самолетами, оборудованными дизелями
показывает быстрый рост применения более надежных авиади-
зелей ЮМО-2О5С. За время этой эксплоатации не было замечено
существенных дефектов.
В таблице 5 приводятся данные ио налету километров но
годам отдельными типами самолетов, снабженных дизелями;
там же даются краткие характеристики самолетов. Таблица 5
показывает неуклонный и существенный рост применения авиа-
дизелей из года в год. Отдельные типы самолетов дают снижение
и даже прекращение эксплоатации, но это связано не с приме-
нением дизеля, а с тем, что самолеты старой конструкции заме-
няются новыми.
Эксплоатации самолетов и установленными на них дизелями,
проводившаяся параллельно с эксплоатации таких же самолетов,
оборудованных карбюраторными моторами, показала серьезную
экономию в расходах горючего. Количество расходуемого топлива,
вследствие более высокого к. п. д. дизелей и более пологой
характеристики кривой изменения удельных расходов с умень-
шением нагрузкп, сильно уменьшается. Еще больше сокращаются
затраты на горючее, благодаря уменьшению количества и мень-
шей стоимости применяемого в дизелях топлива. По данным
лпнейной эксплоатации дизельных самолетов составлена таблица 6
для трех типов самолетов. Следует заметить, что экономия по
стоимости может быть различной в разных странах и в различное
время, в зависимости от соотношения цен на бензин и дизельное
топливо. Однако, порядок величины экономии всегда будет зна-
чительным, если в технике карбюраторных моторов не будет
какого-либо переворота.
Таблица 6
Сравнение энсплоатационных данных по топливу для самолетов, оборудованных
нарбюраторными моторами и дизелями
Самолет G-38 ДО 18 и Ю-86
Сравнение ПО ПО по ПО
Мотор несу СТОИМОСТИ весу стоимости
Бгнзпновый карбюраторный 1ОО°/о 1оо% 100% 100%
Дизель 67% 36% 60% 32,50 0
Примерно такая же экономия в количестве расходуемого
топлива получается и на самолете Ю-52. На фиг. 183 показаны
кривые изменения расхода топлива в килограммах на тонно-
километр независимости от скорости полета самолета 10-52, обо-
рудованного в одном случае бензиновыми моторами, а в другом
дизелями. . х
Серьезная экономия топлива по весу на дизельных самолета
при сохранении скорости полета означает увеличение дальнее
242
полета. Правда., уве-
личение дальности по-
лета при заданном
полетном весе само-
лета зависит не толь-
ко от расхода топлива,
но и от веса винто-
моторной установки,
изменение которого при
постоянном полетном
весе изменяет абсо-
лютный вес начального
запаса горючего в ба-
ках. Удельный вес ди-
зель-мотора при оди-
наковой мощности вы-
ше удельного веса
карбюраторного мо-
тора. Вследствие это-
го, абсолютный вес
винтомоторной уста-
новки будет больше.
Поэтому весовое ко-
личество топлива, за-
ливаемого в баки
дизельного самолета,
будет меньше, чем в
случае карбюраторно-
го мотора. Тем не
менее большая эко-
номия в часовом рас-
ходе горючего при
одинаковой скорости
полета обеспечивает
дизельному самолету
большой радиус дей-
ствия.
Здесь многое зави-
сит от весовых данных
дизелей и карбюратор-
ных моторов, устано-
вленных на самолете.
Сравнение следует
сделать для случая,
когда удельные веса
Дизеля и карбюратор-
ного мотора соответ-
ствуют современному
Уровню авиационной
техники. В этом слу-
Фиг. 183. Расход топлива в зависимости
от скорости полета.
Фиг. 184. Полезная нагрузка самолета в зави-
симости от дальности полета.
Правмжигпельностъ порете в часах
Фиг. 183- Вес мотора и топлива в зависимости
от продолжительности полета.
16*
243
Фиг. 186. Относительная потеря
мощности с высотой.
Фиг. 187. Кривые падения мощности
(по высоте) бензинового двигателя и
дизеля Паккард.
чае избыток веса дизеля перекрывается экономией в расходи
топлива через 4—6 часов полета, после чего весовое преиму-
щество остается целиком на стороне дизеля. Сравнение авиа-
дизеля относительно хорошего удельного веса с карбюратор,
ним мотором устаревшей конструкции относительно большого
удельного веса может дать
преимущество авиадизелю
уже с первого часа полета.
Такие положение имело
место на четырехмоторном
самолете G-38, на котором
были установлены карбюра-
торные моторы L-88A, с
удельным весом 0,97 кг 'л. с.
и с номинальной мощностью
700 л. е., замененные дизе-
лями ЮМО-204 с мощностью
750 л. с. при удельном весе
1,0 кг/л. е. Фиг. 184, относя-
щаяся к данному случаю,
показывает, что самолет
G-38, оборудованный дизе-
лями, при том же полетном
весе в состоянии уже на
короткие дистанции взять
больше полезной нагрузки,
чем тот же самолет с карбю-
раторными моторами. Кроме
того, фиг. 184 наглядно ил-
люстри руст возрастающее
преимущество дизельного
самолета при увеличении
продолжительности полета.
Дизельный самолет в со-
стоянии взять полезную на-
грузку 5 т при дальности
ОКОЛО 4 500 КМ, до которой
гот же самолет с карбюра-
торным моторами сможет
долететь только без всякой
полезной нагрузки.
Было бы ошибочно ду-
мать, что с переходом кар-
бюраторных моторов на
большие степени сжатия,
при работе их на топливе с октановым числом 100, сокращение
удельного расхода серьезно ухудшает позиции авиадизеля
в отношении дальности полета или полезной грузоподъемности.
Если сравнивать суммарный вес мотора и топлива на различ-
ную продолжительность полета, то, согласно расчетам Фелде на,
244
четырехтактный дизель перекрывает карбюраторный мотор, рабо-
тающий на топливе с октановым числом 92, через 7 часов полета,
а двухтактный дизель уже через 4 часа полета. Это положение
иллюстрируется фиг. 185. По подсчетам того же Феддена, срав-
нение двух четырехмоторных самолетов и полетным весом 32,5 т
показывает, чго при перелете через Атлантический океан полез-
ная нагрузкг) в случае дизельного самолета будет на 680 л?
больше, чем в случае самолета, оборудованного карбюраторными
моторами, работающими на топливе с октановым числом юо.
Фиг. 188. Скорости полета и потолок само-
лета с авиадизелем и карбюраторным мо-
тором одинаковой мощности.
Фиг. 189. Скороподъемность
самолета с авиалнзелем и кар-
бюраторным мотором одинако-
вой мощности.
Испытания дизелей на самолете установили еще одно их пре-
имущество перед карбюраторными моторами. По исследованиям,
проведенным в США, Англии и Франции, мощность авиадизели
с поднятием на высоту падает медленнее, чем у карбюраторного
мотора. Вследствие этого возрастают скороподъемность и гори-
зонтальная скорость полета, а в отдельных случаях и потолок.
На фиг. 186, ио испытаниям английской фирмы Брнстоль, при-
водятся кривые падения мощности с поднятием на высоту для
карбюраторного мотора Бристоль „Юпитер-\Ш1ГИ и авиадпзеля
Бристоль „Феникс4. Мощности обоих моторов на земле приняты
за 100%. Как видно из графика, карбюраторный мотор теряет 20%
своей мощности на высоте около 2 000 .w, а дизель теряет такой же
процент мощности на высоте около 1000 и. По опытам, прове-
денным с авиадизелем Паккард, было установлено, что его мощ-
ность на высоте около 6 000 м при номинале на земле 225 л. с.
обеспечивает самолету такие же летно-тактические показатели, как
я невысотный карбюраторный мотор с мощностью 350 л. с. на
245
земле (фиг. 187). Благодаря этому при сравнительных испыта-
ниях двух одинаковых самолетов с авиадизелем Паккард и кар-
бюраторным мотором равной мощности самолет, оборудованный
дизелем, имел больший потолок, большую скорость горизонталь-
ного полета и большую скороподъемность. Мало этого, скорость
горизонтального полета на высоте 2 000 л была выше, чем у земли.
Эти результаты графически иредставлены на фиг. 188 и 189.
Аналогичные испытания были проведены во Франции с высот-
ными моторами. Авиадизель имел высотность 2 700 м, карбюра-
торный мотор — 2 400 .и. Оба мотора были снабжены одинаковыми
винтами и были установлены на одинаковые самолеты. Испы-
тания показали, что авиадизель сохраняет номинальное число
оборотов винта до высоты 6 000 .v, в то время как у карбюра-
торного мотора обороты падали после расчетной высоты — 2 400 л.
Это ценное качество дизелей требует иной постановки вопроса
об оценке их удельного веса. Невидимому, суждение об удельном
весе авиадизеля только по номинальной мощности недостаточно.
Возникает вопрос: на чем основано это свойство авиадизеля
медленнее терять мощность с высотой?
Карбюраторный мотор работает на смесях, в которых воздуха
имеется меньше или незначительно больше теоретически необ-
ходимого количества для полного сгорания топлива, поэтому
уменьшение количества поступающего в цилиндр воздуха равно-
сильно уменьшению мощности. Авпадизель же работает с коэфи-
циентом избытка воздуха а ^1,4. Наличие избытка воздуха позво-
ляет на высоте впрыскивать относительно большее количество
топлива, чем это соответствует запасу воздуха в цилиндре.
Относительное увеличение количества впрыскиваемого на высоте
топлива приводит к уменьшению коэфициента избытка, к неко-
торому ухудшению процесса сгорания и к увеличению удель-
ного расхода топлива на силу-час. Но благодаря этому в цилиндре
развивается большая мощность, чем это было бы при сохране-
нии а — const.
Уменьшение коэфициента избытка воздуха на высоте не вызы-
вает таких опасений, как на земле, так как общее тепловыде-
ление в цилиндре на высоте все-такп меньше, чем на земле.
Кроме того, максимальные давления вспышки в цилиндре также
меньше из-за уменьшения давления в конце сжатия с поднятием
на высоту. Вполне допустим подъем на некоторую высоту для
невысотного мотора от земли, а для высотного мотора после
Расчетной высоты с закрепленной рукояткой подачи топлива,
ысота, до которой возможен подъем с закрепленной рукояткой,
определяется началом заметного дымления цилиндров и зависит’
от величины коэфициента избытка воздуха: чем больше коэфи-
циент избытка воздуха, тем выше можно подняться, не меняя
пидачи топлива. Это в известной степени аналогично сохранению
в карбюраторных моторах мощности до некоторой расчетной
высоты путем увеличения литража мотора против необходимого
на заданную мощность и дросселирования его на земле (напри-
мер, М-17).
246
Указанные результаты эксплоатации авиадизелей на самолетах
дают им большое преимущество перед карбюраторными моторами
и служат основанием для серьезной работы по внедрению дизе-
лей в воздушный гражданский транспорт и военный флот. Недо-
статком выпущенных до настоящего времени дизелей является
большой их удельный вес. Дальнейшие изыскания в области
авиадизелей должны быть направлены на увеличение надеж-
ности их работы и уменьшение удельного веса. Предпосылки
для достижения этих целей имеются.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Засс Ф., Бесномнрессорные двигатели Дизели, 1931 г.
Джодж Д., Быстроходные дизели. 1938 г.
Тиман А., Быстроходные транспортные дизели, 1931 г.
Власов В., Быстроходные транспортные дизели, 193G г.
Авиационные двигатели тяжелого топлива, сборник, 1932 г.
Двигатели внутреннего сгорания, сборник монографий из иностранной
литературы, тт. I, II, III, 1936—1937 гг.
Мелькумов Т., Испытание топлив для быстроходных дизелей, 1935 г.
Т руды ЦП V М, вин. 6, 17, 21, 25 и 26.
Шольц В., Судовые нефтяные двигатели внутреннего сгорания, 1928 г.
Дополнительные статьи к русскому изданию книги Г. Гюдьднера, 1928 г.
Judge Л., Automobile and Aircraft Engines, third edition, London, 1938 r.
Put day F., Diesel Engine Design, fourth edition, 1937 r.
AV ilk in son P., D'esel Aircraft Engines, 1936 r.
Журналы за 1937—1938 гг.: SAE Journal, The Oil Engine, Automobile Engineer,
Engineering, ATZ, L’Aeronautique.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
01 автора............................................................... 3
Глава I. Введение....................................................... 5
Глава II. Теоретический и действительный процесс быстроходного дизеля 17
Глава III. Влияние различных факторов на рабочий процесс авиадизелп . . 35
I. Влияние свойств топлив на период запаздывания воспламенения.......... —
Влияние химической структуры топлпва —36. Температура самовоспла-
менения—39. Влияние присадок к топливу—41.
2. Влияние конструктивных факторов на период запаздывания восихаменевия 12
Влияние степени сжатия—42. Влияние конструкции камеры сгора-
ния—43. Влияние давления распиливания топлива—43. Влияние зави-
хрения—45. Влияние закона подачи топлива—45.
3. Влияние условий на всасывании........................................ 47
Влияние температуры наружного воздуха—47. Влияние давлении на
всасывании—47. Рабочий процесс при наддуве и дросселировании—48.
Влияние концентрации кислорода в воздухе—49.
4. Влияние эксплоатационных факторов.................................... 30
Влияние нагрузки и оборотов—50. Влияние опережения впрыска—52.
Глава IV. Топливо для дизелей....................................... 55
Удельный вес—58. Теплотворная способность—58. Элементарный со-
став — 59. Вязкость — 59. Фракционный состав — 60. Температура
вспышки — 6!. Температура воспламенения — 61. Температура само-
воендаменении — 61. Содержение воды—62. Содержание механических
примесей — 62. Содержание серы — 62. Содержание золы — 62. Коксо-
образованне—63. Нейтральность — 63. Температура застывания — 63.
Дизельный индекс — 63. Цстеновое пли цетановое число — 64.
Глава V. Распыливание топлива .......................................... 67
1. Тонкость раснызивания................................................ 68
Влияние давления впрыскивания — 70. Влияние противодавления — 72.
Влияние числа оборотов мотора—73. Влияние вязкости топлива—73.
Влияние конструкции сопла—74.
2. Однородность распиливания.......................................... 75
3. Дальнобойность струи................................................. 76
Влияние давления впрыскивания — 79. Влияние противодавления — ЬО.
Влияние диаметра сопла — 80. Влияние числа оборотов—81. Влияние
удельного веса топлива — 61. Влияние конструкции сопла — 62 ... .
П Авиационные дизели 2-f/P
Quip.
Глава VI. Камеры сгорания быстроходных дизелей........................ 84
1. Однополостные камеры сгорания........................................ 85
Камера Гессельмана— 86. Камера сгорания авиадизоля Паккард—-88.
Камера сгорания авиадизеля Юнкере — 90.
2. Двухпояостиые камеры сгорания........................................ 92
Предкамерные конструкции дизельных головок --92. Камера сгорания
Лавона—96. Лркокамора—98. Вихревая камора Рикардо—100. Камера
Оберхенсли—102. Камера сгорания двигателя Заурора—102. Камера
сгорания экспериментального двигателя NACA—103. Смесеобразование
в сгорание в двигателе Жальбера — 103.
Глава VII. Схемы деухтантных двигателей и общие сведения по проверив
продувни ......................... 106
Случай щелевой продувки с окнами, расцелованными в пинией части
цилиндра—120. Случай прямоточной продувки типа Юикерса—122. Случай
прямоточной клапанно-щелевой продувки — 125. Сравнение четырехтакт-
ных в двухтактных двигателей —126.
Глава VIII. Насосы и форсуний........................ 132
1. Топливные насосы..........., ................... 134
Насос Воша—135. Насосы Юикерса—141. Насос Паккарда — 145, Насос
Деккеля— 147. Регулировка топливных насосов — 149.
2. Форсунки........................................... 153
Сопла форсунок—154. Форсунка авиадизеля Паккард—154. Форсунка
Юнкере —155. Форсунка Воша — 156. Сравнение открытых и закрытых
форсунок—158.
Глава IX. Авиационные дизели........................................... 161
1. Авиадизель Паккард................................................... —
2. Аяиадиэезь ЮМО-204 ................................................ 172
Некоторые конструктивные отличии ЮМО-2О5...............................
3. Лвнадизель Клорже.................................................
4. Двигатель Коаталеиа...............................................
5. Лвнадизель Дешан..................................................
6. Авиадизедь ZOD-240A...............................................
7. Авиадизель Бристоль...............................................
8. Лвнадизель Сальмсон-Шидловского...................................
9. Авиадизоли Жильбера...............................................
10. Дирижабельный дизель Мерседес-Бенц...............................

Глава X. Авиадизели в внеплоатации......................................
188
195
198
206
317
223
225
228
229
233

1. Энсплоатационные особенности авиадизелей...........................
Топливопровод—233. Запуск мотора—234. Регулировка и контроль топ-
ливной аппаратуры—236. Особенности малых оборотов авиаднвмей—237.
Приемистость — 239. Лакообразование — 239.
2. Некоторые результаты эксплоатации авиадизелей......................
Редактор
Военннженер 2 ранга Цыгулев А« А.
Технический редактор
Стрельникова М, А.
Обложка художника Резникова В. С.
Корректор
Аксенова М. А.
Сдано в производство 10.111.40
Подписано к печати I7.VII.4O
Форшах бумаги 60X^-/Iie
Ооъем 153.4 печ. л. 4*1 вклейка */4 печ. л.. 16,6 уч.-аат. л.
У ноли. Главлита № Г— 13968
Ивдат. № 202
Заказ № 1255
Цена книги 3 р. 25 к., переплета № 5—75 к.
Отпечатано во 2-й типографии
Государственного военного нзд-ва НКО СССР
нм. Клима Ворошилова
Ленинград, улица Герцена, 1.
К ЧИТАТЕЛЯМ
Издательство просит присылать
отзывы на эту книгу по адресу:
Москва, Орликов пер., 3, Воениздат