Главная Двигатели внутреннего сгорания Основные узлы двигателей Регулирования двигателя внутреннего сгорания
Регулирования двигателя внутреннего сгорания

Как и у паровых машин, целью регули­рования двигателя внутреннего сгорания является поддержание соответствия между нагрузкой двигателя и количеством тепла, преобразованного в механическую энергию.

Однако если у паровой машины паровой котел является аккумуля­тором энергии, то у двигателей внутреннего сгорания такого акку­мулятора нет: подготовка горючей смеси происходит в двигателе перед самым сгоранием, ввиду чего регулирование обладает мень­шей гибкостью и пределы его более ограничены.

В стационарных двигателях число оборотов при изменении нагрузки должно по возможности сохраняться постоянным. Для этого при различных нагрузках необходимо увеличить или умень­шить количество топлива, подаваемого в рабочие цилиндры, что обеспечивается соответствующим регулированием.

В зависимости от конструкции и системы двигателя регулиро­вание может быть количественным, качественным и пропусками вспышек в цилиндре.

При количественном регулировании изменяется коли­чество смеси воздуха и топлива, подаваемого в цилиндр, без измене­ния состава смеси (желательно наивыгоднейшего). Этот способ регулирования обычно, применяется в карбюраторных или газовых двигателях. Требуемое изменение количества горючей смеси дости­гается прикрытием заслонки (дросселя) — дросселированием на вса­сывающей трубе при входе в. цилиндр. Основным преимуществом указанного регулирования является постоянство состава горючей смеси, а следовательно, хорошее качество сгорания при всех нагрузках. Однако вследствие дросселирования при переходе от боль­ших нагрузок к малым давление сжатия понижается. Ввиду этого инерционные силы при малых нагрузках оказываются больше давления сжатия, что отрицательно влияет па динамику двигателя; кроме того, существенное изменение давления сжатия ухудшает условия воспламенения горючей смеси.

При качественном регулировании изменяется количество - топлива без изменения количества воздуха. Такой способ регу­лирования применяется в дизелях. Здесь количество поступающего в цилиндр воздуха можно считать одним и тем же при всех нагруз­ках, количество же впрыскиваемого в цилиндр жидкого топлива (подаваемого насосом) меняется в зависимости от нагрузки; но так как вес жидкого топлива даже при наибольшей нагрузке составляет лишь несколько процентов от веса воздуха, то количественное изме­нение здесь ничтожно.

Качественное регулирование по сравнению с количественным обладает тем преимуществом, что давление сжатия при нем остается неизменным. Однако это регулирование для газовых и карбюратор­ных двигателей связано с определенными ограничениями, так как для каждой горючей смеси существует более или менее узкий предел воспламенения. Как очень богатая смесь (с очень малым коэффициентом избытка воздуха а), так и очень бедная (с очень большим а) теряет воспламеняемость — затрудняется вспышка.

Поэтому качественное регулирование в этих двигателях нерационально и.допустимо лишь в узком диапазоне изменения состава смеси, в котором может быть обеспечена надежная воспламеняемость и удовлетворительное качество сгорания.

В газовых двигателях широко применяется так называемое смешанное регулирование, при котором в зависимости от величины нагрузки пользуются то количественным, то качествен­ным регулированием. При этом используются преимущества обоих видов регулирования.

Регулирование пропусками вспышек в цилиндре состоит в прекращении подачи топлива при возрастании числа оборотов двигателя; после того как произойдет несколько пропусков вспышек, число оборотов понижается и насос вновь автоматически включается в действие. Отсутствие вспышек во время пропусков ведет к большой неравномерности хода двигателя. Такое регулирование встречается только в калоризаторных двигателях.

Автоматическое регулирование подачи топлива в цилиндры производится центробежным регулятором, который воздействует па работу топливных насосов. Это воздействие может быть непосредственным, как в ре­гуляторах прямого действия, так и посред­ством вспомогательного ме­ханизма, как в регулято­рах непрямого действия. Вспомогательный ис­полнительный механизм, на­зываемый сервомотором, усиливает воздействие регу­лятора.

Центробежные регуляторы прямого действия применя­ются для всех двигателей не­большой мощности и у мно­гих двигателей средней мощности (до 1000 л. е.). У дви­гателей большой мощности (свыше 1000 л. с.) преиму­щественно применяют регу­ляторы непрямого действия с гидравлическими сервомо­торами. Работа их будет, рассмотрена в части II курса.

Регуляторы, предназначенные для поддержания заданного числа оборотов двигателя при любом изменении нагрузки, называются однорежимными регуляторами.

Схема всережимного регулятора

В настоящее время весьма широкое распространение начинают получать так называемые всережимные регуляторы, которые поддерживают любое заданное число оборотов вала в пре­делах определенного диапазона. Регулятор указанного типа может быть установлен ручным приводом на ходу двигателя на любое число оборотов в этом диапазоне, которое и будет поддержи­ваться постоянным вне зависимости от изменения нагрузки двига­теля. На фиг. 107 приведена схема всережимного регулятора быстро­ходного дизеля.

На хвостовике валика 4 с кулачками, приводящими в движение плунжеры топливного насоса, укреплена крестовина 2 с шестью пазами, в которых свободно установлены шесть грузов — шаров 5; они зажаты с одной стороны неподвижной конической тарелкой 1, а с другой — плоской тарелкой 3, вращающейся во время работы топливного насоса. Зубчатая рейка 8 связана с плунжерами насоса и устанавливает их на определенную подачу топлива, причем две пружины 6 через рычаг 7 стремятся установить эту рейку на положе­ние максимальной подачи: однако шары 5, расходясь под действием центробежной силы, препятствуют действию пружин и, преодоле­вая их сопротивление, стремятся через тот же рычаг 7 уменьшить подачу топлива. При своем передвижении шары отодвигают плоскую тарелку и через рычаг 7 передвигают зубчатую рейку 8. Следова­тельно, при уменьшении нагрузки (когда число оборотов вала начи­нает увеличиваться) шары при некотором числе оборотов вала, зависящем от силы сопротивления пружин, начинают передвигать рейку влево, уменьшать подачу топлива, прекращая дальнейшее повышение числа оборотов. При увеличении же нагрузки (когда число оборотов вала начинает уменьшаться) шары дают возможность пружинам 6 увеличить подачу топлива, что и обеспечивает поддер­жание оборотов в определенной норме. Если рычаг 9, расположен­ный на щите управления дизелем, установить в положение I, то после запуска дизеля регулятор будет поддерживать неизменным нормаль­ное число оборотов независимо от колебаний нагрузки. При уста­новке рычага 9 в промежуточное положение (между положениями I и II) натяжение пружин 6 уменьшится, что заставит регулятор под­держивать неизменным скорость вращения вала, меньшую по срав­нению с ранее установленным числом оборотов. При установке рычага 9 в крайнее левое положение (положение II) подача топ­лива прекращается и дизель останавливается.