Число кг-мол. в цилиндре перед началом сгорания будет равно: для газообразного топлива (1 + Ь) (1 + у) кг-мол., для жидкого

(1 +у) кг-мол. Во время сгора-

топлива

28,95

ния число кз-мол, введенной смеси изменится на ДМ, и коэффициент молекулярного изменения определится для газообразного топлива из выражения

и для жидкого топлива-из выражения дм

= 1 +

(67)

28,95 +

Отношение числа кг-жол. остаточных газов к числу кг-мол. продуктов сгорания (без остаточных газов) будет равно: для газообразного топлива

для жидкого топлива I

28,95

(68)

(69)

+ дм

28,95

Пользуясь выражениями (66), (67), получаем:

(1+Ь)у у

H+L) (l+y)-(l+L)y I

28,95

JS(1 + у)

a-Yd-P)

/S-y(l-/S)

28, 95 28,95

В виду незначительности у и близости /? к 1 последний член в знаменателе м, б, откинут, и все отношение остаточных газов к сгоревшим, выраженным в кг-мол., можно

приравнять .

Из всего введенного в рабочий цикл количества тепла = 24,4Я на 1 кг-мол. газообразного топлива или на 1 кг жидкого топлива за фазу видимого сгорания соответственно используется или h где I-коэффициент выделения тепла. К этой термохимич, энергии д. б. прибавлена термодинамическая энергия в конце сжатия рабочей смеси (А В Т Тд-и остаточных

газов, составляющих долю от сгоревших

газов: J (J. -Ь В Тс)Тд. Выражения: А +

+ В Т - суммарная средняя теплоемкость продуктов сгорания, полученных при сгорании 1 кг.-мол. газообразного топлива или 1 кг жидкого топлива, А+ ВТ-та же величина для рабочей смеси. После сгорания теплоемкости остаточных газов и сгоревших газов одинаковы, и необходимо суммарную теплоемкость сгоревших газов отнести ко всей сумме сгоревших газов плюс остаточные, т. е. уве.тичить А ВТ в (l + раз. Тогда ур-ие сгорания примет вид: IЩ + (А + ВТ,)Т, + I (А + В Т,)Т, =

= (l-b)( -bS T,)7V (70)

В этом ур-ии теп.поемкости берутся согласно рабочему процессу: для цикла Отто-теплоемкости при постоянном объеме, для цикла Дизеля-при постоянном давлении. Из ур-ия (70), зная темн-ру в конце сжатия Т, опре-

деляемую из ур-ия политропы: Т = T ? находим темп-ру сгорания Т. Для определения давления вспышки pg для цикла Отто

имеем следующее соотношение: pg = Pp.. ~ , где /9-коэффициент молекулярного изменения, т. е. /5= ,. и 2?с= Ро* - Для определения степени предварительного расширения Q для цикла Дизеля имеем: д = ~, гдр

R / 1\ -с

3 = -Ml-f J, при чем относится к чистому воздуху плюс остаточные газы, а Rz к продуктам сгорания. Поправка 1 -f- j

обусловливается изменением количества рабочего тела после сгорания на величину введенного 1 кг топлива. Значения р и 1\ в конце политропического расширения опре-

деляются из выражения: р = ,f и Т = -ф- где д-степень расширения для цикла Отто

д= S, для цикла Дизеля = )

На основании полученных давлений и изменений объемов определяются средние теоретические индикаторные давления: для двигателей быстрого сгорания

\РС Щ-1 71.-1 ,/

для двигателей Дизеля:

Действительные средние индикаторные давления получаются из теоретических путем помпожения на поправочный коэфф-т ju (полноту диаграммы) и за вычетом отрицательной работы на всасывание и выталкивание газов Др, т. е. pi = /npi - Ар. На основании полученного среднего индикаторного давления можно определить по вышеприведенным формулам индикаторный кпд rji и расход топлива на индикаторную силу в час Ci, а задаваясь механическим коэффициентом полезного действия -те же значения, отнесенные к работе на валу машины.

Регулирование. Задачей регулировагая является поддержание соответствия между мощностью, снимаемой с машины, и количеством тепла топлива, преобразуемым в механическ. энергию. В стационарных установках обычно двигатель работает при постоянном числе оборотов, при чем органы регулирования находятся под воздействием авто-матич. регулятора. Регулирование Д. в. с, работающих на газовом или карбюрированном жидком топливе, бывает качественное, количественное и смешанное. Качественное регулирование состоит в изменении состава рабочей смеси; количествен-н о е-в изменении степени наполнения смесью цилиндра при сохранении одного и того же ее состава, и, наконец, регулирование смешанное представляет собой комбинирование того и другого. К количественному регулированию можно отнести и регулирование пропусками , состоящее в полном прекращении подачи топлива при возрастании числа оборотов двигателя. Этот способ регулирования является с термическ.

стороны наиболее выгодным, т. к. неизменяемость состава смеси, выбранного заранее, обеспечивает полноту горения и рабочая смесь после пропусков не загрязнена остаточными газами. Однако, отсутствие вспышек во время пропусков ведет к большой неравномерности хода двигателя, что влечет за собой необходимость больших маховиков. Поэтому регулирование пропусками применяется в двигателях малой мошности.

Количественное регулирование. Количественное регулирование достигается двумя способами. Первый, способ состоит в том, что во время

всасывания вводится сопротивление в виде дроссельной заслонки во впускном трубопроводе, чем достигается уменьшение

количества всосанной смеси; при втором способе сопротивление отсутствует, уменьшение же количества смеси достигается тем, что в определенный момент всасывающего хода газовый и воздушный клапаны закрываются. Недостаток количественного регулирования заключается в том, что при малых нагрузках получается слишком малое давление сжатия и инерционные усилия становятся больше давления сжатия, в результате чего кривошипный механизм под влиянием сил инерции будет прижат в конце сжатия к частям вкладышей поршневого болта, шатунной головки и коренного подшипника. В момент вспышки, при быстром увеличении давления в цилиндре, рабочее дав.тение будет передаваться на противолежащие стороны вкладышей, и, в виду существования трех зазоров, эта перемена давления произойдет при большей скорости поршня, что вызовет стуки в кривошипном механизме. Избежать этих стуков при малых нагрузках можно применением более бедных смесей, для чего потребуется при той же нагрузке большее наполнение цилиндра, вследствие чего давление в конце сжатия повысится до величины большей, чем сила инерции, т. е. частичным переходом к качественному регулированию.

Качественное и смешанное регулирование. Качественное регулирование, по сравнению с количественным, обладает тем достоинством, что сжатие при нем остается неизменным. Недостатком же его является то, что при малых нагрузках, т. е. при пользоваьши бедными смесями, можно

выйти из пределов воспламеняемости данного топлива и не получить вспышки. Кроме того, при качественном регулировании, для получения правильной диаграммы приходится для разных нагрузок переставлять запал. Желание избегнуть недостатков качественного и количественного регулизова-пия и воспользоваться их достоинствами привело к смешанному регулированию, при к-ром, в зависимости от величины нагрузки, пользуются то количественным то качественным регулированием. Смешанное регулирование выполняется различно. Рейн-гарт, например, в своем регулировании впускает сначала воздух, а затем газовую смесь постоянного состава. Рабочая смесь предварительно пропускается через смешиватель-ный прибор, что обеспечивает хорошую диффузию смеси, подле>кащей сжиганию, оставляя заранее всосанный воздух инертным. Во многих других способах смешанного регулирования при больших нагрузках прибегают к регулированию, качества смеси, при переходе же к малым нагрузкам-регулированию ее количества.

Конструктивное выполнение регулирования. Количественное регулирование бр. Кертинг является одной из тршичных конструкций. Как видно из фиг. 31, газ поступает по трубе В через вентиль С в смешивательиую камеру А, куда также входит по трубе В воздух в направлении, перпендикулярном движению газа; этим достигается хорошее перемешивание. Из смешивательной камеры А рабочая смесь поступает в ци.т1индр двигателя по каналу Ё, в котором помещается дроссельная заслонка, управляемая регулятором. Клапан G служит для выпуска газов, а клапан F-для впуска; оба клапана работают от распределите.тьного вала с помощью кулачковых шайб. При увеличении числа оборотов дроссельная заслонка в канале Е, уменьшая свободный проход рабочей смеси, изменяет ее количество, поступающее в цилиндр; качество же смеси остается все время неизменным, благодаря двухопорному клапану, открывающему при разных подъемах пропорци-ональн. сечения для протока газа и воздуха, и м. б. изменяемо лишь вручную, путем изменения открытия газового красна. В конструкции завода Дейц (фиг. 32) регулирование происходит след. образ.: кулак d действует на ролик /, укрепленный на длинной штанге, и через криволинейный рычаг д передает движение двухопорному клапану аЪ, управляющему впуском газа и воздуха. Приизменении числа оборотов двигателя регулятор, посредством сист. рычагов, поворачивает вокруг точки О коленчатый рычаг h с сидящим на нем роликом, меняющим соответственно этому точку опоры рычага д, чем и достигается изменение со-

Фиг. 32.

отношетшя его плеч и в зависимости от последнего большее или меньшее открытие клапана. Эта конструкция на практике оказалась очень удачной и в несколько измененном виде применяется и для двигателей

Фиг. 33.

больших мошностей.Вэтом случае (фиг.33) смешивательный прибор, во избежание перегрева и для более удобного ухода, монтирован отдельно. Регулятор действует только на смешивательный прибор; подъемы же всасывающего и вьгклонного клапанов остаются постоянными. Газ и воздух все время, кроме периода всасьшания, разобщены. Впуск воздуха начинается несколько ранее открытия газового клапана; воздух таким образом обгоняет газ и, как бы окрулсая его, устраняет возможность преждевременного воспламенения. Для остановки двигателя имеется особое приспособление у регулятора, закрывающее газовый канал. Недостатком этой конструкции, как и вообще количественного регулирования, является необходимость ставить очень сильные пружины на всасывающем и выхлопном клапанах, так как при малых нагрузках, т.е. при малом количестве рабочей смеси, в цилиндре образуется разрежение, доходящее иногда до 0,5 atm, и выхлопной клапан может открыться под влиянием разрежения; сильные прулсины, в свою очередь, вызывают силь-

Фиг. 34.

ные удары клапана о седло и быстрое его изнашивание. В позднейшей конструкции завод Дейц устранил эти недостатки: он сделал принужденными все движения открытия впускного и выхлопного клапанов, достигнув этой управляемости при помощи системы ломаных рычагов.

Количественное регулирование завода Ве-стингауз изображено на фиг. 34. Смешивательный орган, в виде круглого золотника с окнами для воздуха и газа, сидит на шпинделе всасывающего клапана. Регулирование достигается поворачиванием круглого золотника, чем изменяется сечение прохода для газа и воздуха. Регулятор действует на золотник через сервомотор. Применение смешивательных золотников, связанных с всасывающим клапаном, возможно исключительно при очень хорошо очищенном газе и при принулоденном движении клапана, так как не исключена возможность заедания золотника.

На фиг. 35 дан разрез через клапанную головку с видом на распределение и регулирование газовсасывающего горизонтального двигателя Швейцарского паровозостроительного з-да в Винтертуре. Всасывающий и выхлопной клапаны приводятся в движение от кулачков распределительного ва.па помощью рычагов и толкающих штанг. Отсечный золотник, в виде двух опорного клапана, посаженный на трубчатой штанге, получает свой подъем через двуплечий рычаг а, штангу b и угловой рычаг с от кулачка d, иосаленного на обойме эксцентрика е, сидящего на распределительном валу; точка /

Фи[. .3 5.

обоймы через штангу д связана с муфтой регулятора и тем изменяет момент соскакивания ролика с кулачка d и закрытия отсечн. золотника. С момента закрытия последнего происходит расширение засосан, смеси без дросселирования ее, и линия сжатия совпадает с линией предшествовавш. расширения.