Файл: Колоколов А.А. Двигатели внутреннего сгорания изотермического подвижного состава учебник.pdf

Г л а в а V I

КАРБЮРАТОРНЫЕ И ГАЗОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

§ 35. Система питания карбюраторного двигателя

Топливом для карбюраторных двигателей служат различные сорта бензина, обладающие малой вязкостью даже при низких температурах. Поэтому для очистки топлива от твердых примесей и воды в карбюра­ торных двигателях в отличие от дизелей чаще всего ограничиваются применением простейших отстойников и мелких латунных сеток, имею­ щих небольшое сопротивление и не требующих создания значительного напора в системе топливоподачи.

На рис. 49 показана общая схема системы питания карбюраторного двигателя. Топливо из бака 1 подается подкачивающим насосом 5 в карбюратор 7. По пути из бака к насосу топливо проходит комбини­ рованный фильтр-отстойник 3. Воздух, необходимый для образования горючей смеси, всасывается через воздухоочиститель 6.

В карбюраторе воздух смешивается с мелко распыленным топливом, которое здесь же частично испаряется. Из карбюратора смесь про­ ходит по впускному коллектору 9, где происходит дальнейшее испаре­ ние топлива, заканчивающееся уже в цилиндре двигателя в процессе сжатия. Количество воздуха, проходящего через карбюратор в еди­ ницу времени, а следовательно, и количество горючей смеси регули­ руются заслонкой 8 (дросселем) в зависимости от требуемой мощности.

В цилиндре горючая смесь смешивается с остаточными газами, образуя так называемую рабочую смесь.

Если впускной коллектор холодный, то частицы топлива, содер­ жащиеся в горючей смеси, испаряются не полностью и оседают на стенках трубопровода. Чтобы устранить это нежелательное явление, впускной коллектор карбюраторных двигателей обогревают. Для этой цели выпускной коллектор 10 располагают так, чтобы его стенки

4-е

Рис. 49. Схема системы питания карбюраторного двигателя

88

непосредственно примыкали к стенкам впускного коллектора. В не­ которых случаях часть выхлопных газов пропускается через рубашку, обогревающую впускной коллектор. При чрезмерном подогреве горю­ чей смеси снижается мощность двигателя из-за уменьшения весового заряда цилиндров.

Из выпускного коллектора выхлопные газы выходят в атмосферу через трубу 4 и глушитель 2.

Подкачивающие топливные насосы диафрагменного типа карбюра­

§ 36. Образование горючей смеси в карбюраторе

На рис. 50 показана схема, поясняющая принцип образования го­ рючей смеси в карбюраторе. Топливо от подкачивающего насоса по трубке 6 поступает в поплавковую камеру 4 карбюратора. Пусто­

вращается самопроизвольное вытекание топлива через распылитель.

Для поддержания равенства давлений в поплавковой камере и пространстве т предусмотрена уравновешивающая трубка 7. В ка­ нале, по которому топливо поступает из поплавковой камеры в рас­ пылитель, помещен жиклер / в виде латунной пробки с калиброванным отверстием, предназначенным для дозировки топлива, иду­ щего на образование смеси.

89

по мере прохождения смеси по впускному коллектору 12 и в цилинд­ рах двигателя. Для улучшения испарения частиц топлива часть по­ верхности впускного коллектора обогревается _ выхлопными газами, проходящими по рубашке 2.

С поворотом дросселя 11 при постоянном числе оборотов вала дви­ гателя расход воздуха через карбюратор будет меняться за счет из­ менения сопротивления впускного канала. При неизменном положе­ нии дросселя, но изменении числа оборотов расход воздуха будет тоже

Для получения требуемого состава смеси при различных режимах работы двигателя современные карбюраторы снабжаются:

главной дозирующей системой, обеспечивающей получение эко­ номичной смеси при работе двигателя со средними нагрузками;

системой холостого хода для получения смеси, богатой топливом, при холостой работе двигателя и малых нагрузках, а также при пуске предварительно прогретого двигателя;

экономайзером, который обеспечивает обогащение смеси топливом при нагрузках, близких к максимальной;

ускорительным насосом, сообщающим двигателю приемистость, т. е. способность быстро увеличивать свою мощность при резком открытии дросселя;

пусковой системой, питающей непрогретый двигатель при пуске смесью, переобогащенной топливом.

§37. Зажигание в карбюраторных двигателях

Вбыстроходных карбюраторных и газовых двигателях применяется электрическое зажигание высокого напряжения. Величина напряже­ ния, обеспечивающего получение искры, зависит главным образом от размера искрового промежутка, давления и температуры смеси.

Напряжение необходимо повышать по мере увеличения расстояния между электродами свечи зажигания, давления смеси и понижения температуры последней. С учетом величины искрового промежутка свечи до 1 лш, заполненного сжатой рабочей смесью при избыточном давлении 8—10 кгс/см2, напряжение должно составлять 7000—8000 в.

Для надежной работы и пуска непрогретого двигателя напряжение на электродах свечи зажигания обеспечивают в пределах 12 000— 15 000 в.

Напряжение, необходимое для получения искры в камере сжатия цилиндра, должно возникать на электродах свечи в момент, строго соответствующий определенному положению поршня. Чтобы давление газов при сгорании достигало максимума непосредственно после про­ хождения поршнем верхней мертвой точки, искра должна быть подана несколько раньше мертвого положения поршня с учетом времени за­

90

з а ж и г а н и я . Наивыгоднейший угол опережения зажигания для данного двигателя зависит от режима его работы и сорта топлива.

При неизменном составе рабочей смеси скорость сгорания остается постоянной. С увеличением же числа оборотов вала путь, проходимый поршнем в одинаковый промежуток времени, будет возрастать, что потребует в свою очередь увеличения угла опережения зажигания.

Если двигатель работает с постоянной частотой вращения вала, то по мере увеличения нагрузки, а следовательно, и открытия дросселя относительное содержание остаточных газов в рабочей смеси умень­ шается, давление смеси в конце сжатия увеличивается. Оба эти фак­ тора способствуют увеличению скорости сгорания. Следовательно, смесь будет сгорать за меньшее время. Таким образом, с возрастанием нагрузки при п — const угол опережения зажигания следует умень­ шать. У большинства современных карбюраторных двигателей обес­

Один из полюсов аккумуляторной батареи 2 соединен с корпусом двига­ теля (масса), служащим вторым проводом электрической цепи. При включенном замке 13 зажигания ток от другого полюса батареи через амперметр 15, контакты замка зажигания, дополнительный вариатор 12 и первичную обмотку И индукционной катушки 9 (катушка зажи­ гания) поступает к прерывателю 20. Первичная обмотка катушки за­ жигания состоит из 250—300 витков медной проволоки толщиной 0,8 мм, покрытой эмалевым лаком и намотанной на вторичную обмотку. Эта обмотка состоит из 15 ООО—18 ООО витков медной лакированной

Рис. 51. Схема батарейного зажигания

91

проволоки толщиной 0,1 мм, которая намотана на сердечник, изготов­ ленный из полосок трансформаторной стали. Для предохранения от сырости катушка залита специальной мастикой и помещена в жестяный кожух.

Прерыватель состоит из неподвижного контакта 18 (наковальни), электрически соединенного с массой двигателя, и подвижного контакта 19 (молоточка), который при вращении кулачка 4 периодически раз­ мыкает цепь первичного тока. В момент размыкания контактов тем или иным выступом кулачка 4 во вторичной обмотке 10 катушки за­ жигания индуктируется ток высокого напряжения, который поступает к вращающемуся рычажку 8 (ротору) распределителя.

Распределитель имеет неподвижные контакты 7, каждый из кото­ рых соединен проводом со свечой 6 зажигания соответствующего ци­ линдра. Кулачок прерывателя и ротор распределителя вращаются с одинаковым числом оборотов таким образом, что в момент размыка­ ния контактов прерывателя ротор распределителя находится против одного из неподвижных контактов. При этом ток высокого напряжения, индуктированный во вторичной обмотке катушки зажигания, в момент разрыва первичной цепи прерывателем преодолевает сопротивление небольшого воздушного промежутка между ротором и неподвижным контактом распределителя и поступает к свече. С учетом направления вращения ротора распределителя соединение проводами его неподвиж­ ных контактов со свечами зажигания должно обеспечивать порядок чередования вспышек, принятый для данного двигателя (на схеме

1—5—3—6—2—4).

Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 5, пре­ дотвращающий возникновение дуги между ними в момент размыкания.

Дополнительное сопротивление вариатора 12 катушки зажигания предназначено для автоматического регулирования тока в первичной обмотке и предохранения ее от нагрева при малом числе оборотов

92

медно-асбестовой прокладке. В корпус свечи с помощью особого по­ рошкового уплотнителя 3 заделан изолятор 2 из кристаллокорундовой или керамической массы, обладающей высокой жаростойкостью. Центральный электроде, вставленный в изолятор, представляет собой стальной стержень, нижний конец которого изготовлен из антикор­ розионного жаростойкого никель-марганцевого сплава. На верхний конец центрального электрода навернут наконечник /, к которому присоединяется провод высокого напряжения от распределителя.

Искровым промежутком свечи служит зазор б между концом цент­ рального электрода и боковым электродом 5, заделанным в корпус свечи. Величина искрового промежутка составляет обычно 0,6—0,7 мм и регулируется подгибанием бокового электрода.

Большое влияние на работу двигателя и состояние свечи оказывает ее тепловая характеристика. Средняя температура электродов и ниж­ него конца изолятора свечи при работающем двигателе должна быть достаточно высокой, чтобы попадающее на свечу масло полностью выгорало, не образуя смолистых отложений. Из этих соображений температура нижнего конца свечи должна быть не менее 550—600° С (температура самоочищения). Вместе с тем при температуре нижнего конца выше 800—850° С возникает калильное зажигание, т. е. нес­ воевременное воспламенение смеси от раскаленного изолятора свечи. Признаком калильного зажигания служит возникновение детонаций и продолжающаяся работа двигателя при выключенном зажигании.

Тепловое состояние свечи определяется количеством тепла, вос­ принимаемого ею от газов, и интенсивностью отвода его к головке цилиндра. Для обеспечения самоочищения в тихоходных двигателях с небольшой степенью сжатия устанавливают горячие свечи с длинной нижней частью (юбкой) изолятора. В двигателях быстроходных и с большой степенью сжатия применяют холодные свечи с короткой юбкой изолятора.

В случаях когда при неработающем двигателе нет потребности в электроэнергии и запуск двигателя производится не электростарте­ ром, а каким-либо другим способом, применяется зажигание от маг­ нето. Такая система зажигания получила применение на тракторных карбюраторных и газовых двигателях.

Магнето представляет собой генератор переменного тока с постоян­ ными магнитами; оно состоит из прерывателя, индукционной катушки и распределителя тока высокого напряжения. Ротор магнето приво­ дится во вращение механической передачей от вала двигателя.

§38. Газовые двигатели

Вкачестве газообразного топлива для двигателей внутреннего сгорания применяются низкокалорийные, среднекалорийные и высо­ кокалорийные газы.

Низкокалорийные газы получаются в газогенераторах из твердого топлива. Вследствие большого содержания азота (45—55% по объему) в генераторном газе низшая теплотворность сухой массы его в зави-

93