Файл: Силовые установки и промысловые механизмы маломерных судов рыбной промышленности (с двигателями до 100 л. с.) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 0
Кроме того, для улучшения-очистки цилиндра от про дуктов сгорания в многоцилиндровых двигателях с газотурбонаддувом выпускной коллектор разделяют на от дельные параллельные ветви. При этом исключается возможность перетекания газов из одного цилиндра в момент выпуска в другой, где происходит продувка. Цилиндры объединяют по ветвям в зависимости от при нятого порядка их работы. р Например, в шестицилиндровом четырехтактном дви гателе с порядком работы цилиндров 1—5—3—6—2—4 выпускной коллектор делит ся па две параллельные вет ви с, группировкой цилинд ров по ветвям 1—2—3 и 4— 5—6. В связи с этим впуск ную часть корпуса турбины выполняют (в зависимости от числа цилиндров двигате ля) с количеством патруб ков, соответствующих числу параллельных ветвей вы пускного коллектора.
И н д и к а т о р н а я ди а г р а м м а четырехтактно го двигателя с наддувом
(рис. 6) аналогична индикаторной диаграмме двигателя без наддува. Отличие заключается лишь в том, что ли ния, изображающая процесс наполнения, располагается выше линии атмосферного давления ро, но несколько ни же рк. Уменьшение давления при наполнении цилиндра по сравнению с давлением наддувочного воздуха объяс няется влиянием сопротивления воздуховыпускного трак та (клапан, патрубок, коллектор и т. д.).
Четырехтактные карбюраторные двигатели
В карбюраторных двигателях при всасывании в ци линдр поступает горючая смесь, состоящая из паров лег кого топлива и воздуха, которая приготавливается в спе циальном устройстве — карбюраторе. Для того чтобы предотвратить самопроизвольное воспламенение горю-
21
чей смеси при |
повышении |
температуры в |
конце хода |
||
сжатия, степень |
сжатия |
в |
карбюраторных |
двигателях |
|
уменьшают до 5—8 (по сравнению со степенью |
сжатия |
||||
в дизелях). Смесь воспламеняется электрической |
искрой, |
||||
проскакивающей |
между |
электродами запальной |
свечи, |
к которым подводится электрический ток напряжением
до 18 000 В. Схема работы четырехтактного |
карбюратор- |
||||||||
|
|
|
ного двигателя |
показана |
|||||
|
|
|
па |
рис. |
7. |
Карбюратор |
|||
|
|
|
устанавливается |
|
на |
вса |
|||
|
|
|
сывающем |
патрубке |
и |
||||
|
|
|
обеспечивает |
|
горючей |
||||
|
|
|
смесью все цилиндры дви |
||||||
|
|
|
гателя. |
Карбюратор |
со |
||||
|
|
|
стоит из поплавковой |
ка |
|||||
|
|
|
меры /, поплавка 2, иголь |
||||||
|
|
|
чатого клапана 3, |
диффу |
|||||
|
|
|
зора 6, основного жикле |
||||||
|
|
|
ра 5, дроссельной |
заслон |
|||||
Рис. 7. |
Принципиальная |
схема |
ки |
7, воздушной |
заслон |
||||
ки |
8. |
|
|
|
|
|
|||
работы |
четырехтактного |
кар |
|
Топливо |
из |
бака |
по |
||
бюраторного двигателя |
и кар |
|
|||||||
бюратора1. |
|
трубопроводу |
4 |
через |
|||||
|
|
|
игольчатый |
клапан 3 |
по- |
ступает в поплавковую камеру 1. По мере подъема уров ня топлива в камере поплавок всплывает и, нажимая на иглу, перекрывает доступ топливу. При снижении уровня топлива поплавок опускается и игольчатый клапан вновь открывается. Таким образом, с помощью поплавка и
.игольчатого клапана в поплавковой камере автоматиче
ски |
поддерживается |
постоянный |
уровень, в |
результате |
чего |
обеспечивается |
равномерное |
поступление топлива |
|
к основному жиклеру. Чтобы обеспечить |
беспрепятст |
венное поступление топлива в поплавковую камеру, ее соединяют с помощью специального отверстия 5 с окру жающей средой.
Топливораспыливающее отверстие с основным жик лером расположено в наименьшем сечении диффузора. В неработающем двигателе уровень топлива ниже верх ней кромки топливораспылителя, поэтому самопроиз вольного истечения не происходит. При работе двигате ля скорость потока воздуха при всасывании в наимень шем сечении диффузора увеличивается, а давление
22
уменьшается. Образовавшийся перепад давлений между поплавковой камерой и диффузором двигателя обеспе чивает истечение топлива через топливораспылитель в смесительную камеру. Топливо в смесительной камере перемешивается с воздухом и, частично испаряясь, об разует горючую смесь, которая через открытый впуск ной клапан поступает в цилиндр двигателя.
Ж и к л е р представляет собой узкое калиброванное отверстие, которое служит дозатором топлива для полу чения необходимой горючей смеси. Дроссельная заслон ка 7 регулирует количество горючей смеси, поступаю щей в цилиндр при изменении режима работы двигате ля, т. е. осуществляет количественное регулирование смеси. Воздушная заслонка 5 служит для регулирования количества воздуха, поступающего во всасывающий па трубок. Изменяя количество воздуха, можно получить обогащенную или обедненную топливом горючую смесь, т. е. осуществить качественное регулирование ее.
Кроме того, в карбюраторах имеются дополнительные жиклеры и устройства, обеспечивающие качественное приготовление горючей смеси на различных эксплу атационных режимах, которые не показаны на принци пиальной схеме. Например, с увеличением числа оборо тов коленчатого вала возрастает скорость воздуха в пат рубке карбюратора, а следовательно, увеличивается и разрежение в диффузоре, поэтому расход топлива через жиклер повышается. Но расход топлива при этом рас тет интенсивнее, чем расход воздуха, так как плотность воздуха с увеличением разрежения в диффузоре умень шается, а плотность топлива в поплавковой камере, ос тается постоянной, поэтому смесь обогащается. С умень шением числа оборотов смесь, наоборот, будет обеднять ся. Состав горючей смеси в карбюраторных двигателях имеет большое значение, так как слишком бедная смесь (при коэффициенте избытка воздуха больше 1,23) и слишком богатая смесь (при коэффициенте избытка воз духа меньше 0,3) вообще не воспламеняется.
Для обеспечения приготовления горючей смеси необ ходимого состава на всех режимах работы двигателя карбюратор должен иметь ряд дополнительных уст ройств: компенсационное устройство, экономайзер, жик лер холостого хода, ускорительный насос.
К о м п е н с а ц и о н н о е у с т р о й с т в о служит для
23
получения горючей смеси с постоянным соотношением в ней весовых количеств топлива и воздуха при измене нии числа оборотов вала двигателя. Компенсационное устройство (рис. 8) состоит из компенсационного колод ца 1, воздушного жиклера 4 и топливного, или главного, жиклера 5. С увеличением числа оборотов двигателя раз режение в диффузоре 2 увеличивается, что приводит к увеличению расхода топлива, поэтому уровень его в
Рис. 8. Схема карбюратора с компенсационным устройством.
компенсационном колодце (из-за специально подобран ного сечения жиклеров) уменьшается. После того как уровень топлива достигнет горизонтального соединитель ного канала, воздух через жиклер 4 поступает в канал, в результате чего уменьшается разрежение перед жикле ром 5. Вследствие меньшего разрежения перед жикле ром расход топлива, проходящего через него, уменьша ется, поэтому смесь не обогащается, а состав ее поддер живается постоянным. При уменьшении числа оборотов двигателя расход топлива, наоборот, уменьшается, а уровень его в компенсационном колодце увеличивается, перекрывая доступ воздуху в соединительный канал. При этом смесь обогащается и через топливораспылитель 3 в патрубок карбюратора поступает уже не смесь топли ва с воздухом, а чистое топливо.
Э к о н о м а й з е |
р служит для |
приготовления |
горю |
чей смеси топлива |
с воздухом такого состава, при кото |
||
ром мощность двигателя достигает |
максимальной |
вели- |
24
чины. Принципиальная схема экономайзера с механиче ским приводом представлена па рис. 9. При неполностью открытой дроссельной заслонке 5 топливо поступает к топливораспылителю только через главный жиклер 4. При полностью открытой дроссельной заслонке, когда нужно обеспечить максимальное поступление горючей смеси в цилиндры двигателя, специальная тяга 1 с помо щью рычага давит на шток 2 клапана 3 и открывает до-
пол н ител ьи ы й |
ж и кл ер. |
|||
Поступление |
топлива к |
|||
топливораспылителю |
уве |
|||
личивается. |
Таким |
обра |
||
зом, экономайзер |
выпол |
|||
няет |
роль |
обогатителя |
||
смеси. |
|
|
|
|
Ус к о р и т е л ь н ы й
на с о с предназначен для дополнительной подачи топлива к распылителю при необходимости быст
рого увеличения числа Рис. 9. Принципиальная схема
оборотов двигателя. По дача топлива ускоритель
ным насосом осуществляется только при резком откры тии дроссельной заслонки. Привод дроссельной заслонки имеет механическую связь с поршеньком ускорительного насоса.
Ж и к л е р х о л о с т о г о х о д а служит для обеспече ния минимального устойчивого числа оборотов двига теля.
Рабочий цикл карбюраторного двигателя состоит из тех же четырех тактов, что и рабочий цикл дизеля (рис. 10), отличие заключается в том, что в цилиндр при вса сывании поступает не чистый воздух, а горючая смесь, которая затем сжимается, воспламеняется и сгорает при почти постоянном объеме. Зажигание смеси от электри ческой искры происходит несколько раньше, чем пор шень придет в в.м.т. Это необходимо для того, чтобы топливо успело сгореть и давление газа в цилиндре до стигло максимума к началу движения поршня вниз, т.е. к началу рабочего хода. Раннее зажигание смеси неже лательно, так как при этом увеличиваются динамические и тепловые нагрузки и уменьшается мощность двигате-
ля. Позднее зажигание также нежелательно, так как связано с уменьшением мощности и экономичности.
Угол поворота коленчатого вала, соответствующий моменту проскакивания искры между электродами све чи, называется углом опережения зажигания. Величина его по опытным данным составляет 10—30° поворота ко ленчатого вала. Угол опережения зажигания (при неиз-
с
г с — 1 |
— |
~» - . ^ " ^ |
|
|
« .у |
Inm |
|
Ннт |
Рис. 10. Индикаторная диаграмма рабо чего цикла четырехтактного карбюратор ного двигателя.
'менном топливе) в основном зависит от числа оборотов вала двигателя, поэтому с изменением скоростного ре жима работы угол опережения зажигания также должен изменяться. Изменение угла опережения зажигания на двигателях происходит автоматически с помощью регу лятора. Оптимальный угол опережения зажигания и фа зы газораспределения устанавливаются опытным путем на стенде завода.
Двухтактные дизели
Рабочий цикл в двухтактных двигателях, как уже от мечалось выше, осуществляется за два хода поршня, что соответствует одному обороту коленчатого вала. Про цессы принудительного удаления газов (выталкивание) и всасывания у них заменяются процессом продувки.
При продувке цилиндра воздух из специального про дувочного насоса под избыточным давлением поступает
26
через окна в цилиндр и вытесняет оттуда продукты сго рания. В результате продувки цилиндр очищается от га зов и заполняется свежим зарядом воздуха. Продувка цилиндра может осуществляться по контурной или пря моточной схеме.
Схема работы двухтактного дизеля с прямоточно-кла- панной продувкой представлена на рис. 11.
Рис. 11. Схема работы двухтактного дизеля с прямоточно-кла- панной продувкой:
а — сжатие, б — продувка .
П е р в ы й т а к т — горение, расширение продуктов сгорания и выпуск. Впрыск топлива в цилиндр, его сго рание и расширение продуктов сгорания происходят так же, как в четырехтактном дизеле. В конце процесса рас ширения примерно за 50—60° поворота коленчатого вала до н. м. т. открываются выпускные клапаны 1 и начина ется свободный выпуск газа. Давление в цилиндре при этом начинает уменьшаться и к моменту открытия пор шнем продувочных окон примерно соответствует давле нию продувки. Продувочный воздух из роторного насоса через продувочные окна 2 начинает поступать в цилиндр, удаляя отработавшие газы (принудительный выпуск) и заполняя объем цилиндра свежим зарядом. Полезный ход поршня после открытия продувочных окон заканчи-
27
вается, а дальнейшее движение его вниз до н. м.т. счи тается потерянной долей рабочего хода. Величина ее в данной схеме продувки зависит от высоты продувочных окон и по опытным данным составляет 8—12% от всего хода поршня. Только вследствие этого мощность двух тактных двигателей больше, чем мощность четырехтакт ных не в 2, а в 1,7—1,8 раза (при одинаковых оборотах и геометрических размерах цилиндра).
В т о р о й |
т а к т |
— наполнение и сжатие. При движе |
нии поршня |
вверх |
от и. м. т. вначале еще продолжается |
продувка, так как продувочные окна открыты. После за крытия поршнем продувочных окон и выпускных кла панов, которые закрываются почти одновременно с ок нами, в цилиндре начинается процесс сжатия.
Управление |
выпускными клапанами осуществляется |
от коленчатого |
вала с помощью механизма газораспре |
деления так же, как в четырехтактных дизелях. Но так как в двухтактных двигателях рабочий ход поршня про исходит за каждый оборот коленчатого вала, то число оборотов распределительного вала соответствует числу оборотов коленчатого вала.
Давление в конце сжатия в зависимости от величины действительной степени сжатия повышается до 35— 50 кгс/см2 (3,5—5,0МПа),а температура до 900— 1000°К. В конце сжатия в цилиндр через форсунку подается топ ливо и начинается процесс сгорания, т. е. рабочий цикл повторяется в прежней последовательности.
Из схемы работы дизеля видно, что направление дви жения продувочного воздуха в цилиндре соответствует направлению движения продуктов сгорания, т.е. соблю дается принцип прямоточности, отсюда такие схемы про дувки называются прямоточными.
Схема работы двухтактного дизеля с контурной про дувкой представлена на рис. 12. При такой схеме про дувки выпуск отработавших газов и поступление проду вочного воздуха в цилиндр осуществляется через окна в цилиндровой втулке, открываемые и закрываемые кром кой днища движущегося поршня. Продувочный воздух, поступив в цилиндр через продувочные окна 2, движется сначала вверх по его контуру, а затем вниз к выпускным окнам /. Высота выпускных окон больше, чем высота продувочных..Продувочный воздух вытесняет из цилинд ра продукты сгорания, а сам занимает их место.
28