Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Идеальные циклы и тепловые процессы в двигателях Смесеобразование в карбюраторных двигателях (внешние смесеобразование)
Смесеобразование в карбюраторных двигателях (внешние смесеобразование)

В карбюраторных двигателях процесс смесеобразования осуществляется вне цилиндра в особом устройстве, которое называется карбюратором. Схема элементарного карбюратора нами была рассмотрена ранее. Характе­ристика элементарного карбюратора (зависимость между коэффициентом избытка воздуха и разрежением в диффузоре) не обеспечивает оптимального состава смеси на различных режимах работы двигателя. При увеличении разрежения в диффузоре ?рд этого карбюратора, при полном открытом дрос­селе, вследствие повышения числа оборотов происходит резкое обогащение горючей смеси, т. е. уменьшение коэффициента избытка воздуха.

Происходит это потому, что по мере увеличения разрежения в диффузоре карбюратора расход вытекающего топлива из жиклера увеличивается в большей степени, чем рас­ход воздуха. Объясняет­ся это следующим. При увеличении разрежения в диффузоре плотность топлива остается неиз­менной, тогда как плот­ность воздуха уменьшит­ся, и, кроме того, сопро­тивление прохождению воздуха через диффузор увеличится более резко, чем сопротивление исте­чению топлива из жиклера. Таким образом, элементарный карбюратор не удовлетворяет требова­ниям, предъявляемым к ним. В карбюраторе должны быть устройства (си­стемы), которые позволили бы удовлетворять требованиям эксплуатации двигателей. К таким системам относятся:

1)         компенсационная — для исправления неудовлетворительной харак­теристики элементарного карбюратора;

2)         обогатительная — для резкого обогащения смеси лишь при полном открытии дросселя;

3)         холостого хода — для обеспечения минимально устойчивого числа оборотов;

4)         ускорительного насоса — для обогащения смеси при резком откры­тии дросселя;

5)         пусковая — для облегчения пуска.

В карбюраторах применяются следующие компенсационные системы главного дозирующего устройства:

система с компенсационным жиклером;

система с пневматическим торможением;

система с изменяющимся сечением диффузора;

система с изменяющимся сечением жиклера.

В современных карбюраторных двигателях наибольшее применение получила система с пневматическим торможением топлива.

Такой карбюратор и его характеристика показаны на рис. 29.

Карбю­ратор имеет компенсационный колодец 1, который снабжен сверху пробкой с калиброванным отверстием 4 (воздушный жиклер).

Топливо поступает в диффузор 2 через распылитель 3 из колодца и из поплавковой камеры через жиклер 5. При работе двигателя в колодце 1 создается разрежение меньше, чем в диффузоре ?р = р0 — рд. Путем подбора сечения воздушного жиклера можно получить желаемое разре­жение в колодце 1 в зависимости от разрежения ?рд, а тем самым полу­чить желаемый расход топлива через жиклер 5. При такой схеме работы карбюратора через распылитель 3 происходит истечение смеси топлива с возду­хом (эмульсия), и поэтому такой распылитель называется эмульсионным. Воздух, входящий через жиклер 4, уменьшает разрежение перед жиклером 5 и тем самым снижает расход топлива. Воздух, входящий в компенсацион­ный колодец, ввиду его малого количества, не может непосредственно ока­зать заметного влияния на со­став смеси.

Характеристика карбюрато­ра показывает, что при увели­чении разрежения в диффузоре ?рд состав смеси мало изме­няется, что и требуется от кар­бюратора. В период истечения топлива в карбюраторе успевает испаряться примерно 50% топ­лива. Полностью топливо испа­ряется и перемешивается с воз­духом уже в цилиндрах двига­теля за периоды процессов на­полнения и сжатия. К моменту зажигания смесь становится

вполне однородной, что обеспечивает протекание полного процесса сгора­ния смеси с малым коэффициентом избытка воздуха (? = 1,05?1,10).

Требование однородности состава смеси паров топлива с воздухом, кроме всего, еще диктуется пределами воспламеняемости смеси. Смесь паров бензина с воздухом, имеющая коэффициент избытка воздуха ??0,3 и ??1,23, не воспламеняется.

Система с компенсационным жиклером (рис. 30) имеет два жиклера: главный и компенсационный. Главный жиклер 1 обогащает смесь при увеличении разрежения ?pд, в тоже время компенсационный жиклер 2 обедняет эту смесь. Послед­нее происходит потому, что по мере роста разрежения ?рд уровень топлива в компенсационном колодце будет снижаться, и когда он сравняется с горизон­тальным каналом, через компенсационный жиклер будет поступать смесь топ­лива с воздухом. Путем подбора сечений главного и компенсационного жикле­ров можно получить не­обходимую характеристику карбюратора ? = f (?pд ).

Карбюратор, как это было отмечено ранее, дол­жен иметь целый ряд устройств, которые бы обеспечивали получение смеси нужного состава при всех режимах работы двигателя.

На рис. 31 показана схема современного карбюратора, включающего все эти устройства. Воздух в карбюратор поступает через патрубок 16, в котором расположена воздушная заслонка (дроссель) 17. Прикрытие за­слонки 17 позволяет обогатить смесь при пуске двигателя в ход. За диф­фузором 13 расположена заслонка смеси 11. Уровень топлива в поплавковой камере поддерживается на почти неизменной высоте с помощью поплавка 7, который, поднимаясь или опускаясь вместе с топливом, действует на запор­ный клапан 6 и тем самым регулирует поступление топлива в поплавковую камеру. Поплавковая камера соединена каналом 3 с приемным патрубком до воздушной заслонки.

Карбюратор имеет компенсирующую систему. Главный жиклер 18 пропускает топливо из поплавковой камеры в форсунку 15. Величина сечения главного жиклера регулируется дроссельной иглой 1. Компенсацион­ный жиклер 2 подает топливо в компенсационный колодец 12 и далее через форсунку 14 в воздушный поток, проходящий по диффузору. Система хо­лостого хода, состоящая из жиклера 8, трубки 9 и регулирующего винта 10, питается топливом из компенсационного колодца. При переходе с холостого хода на режимы работы эмульсия поступает в воздушный поток за диффузо­ром через два отверстия; одно расположено выше заслонки, а другое ниже. При этом через обходной канал 3 воздух будет поступать в задроссельное пространство, дополнительно эмульсируя смесь. Вспомогательное устрой­ство, позволяющее уменьшить коэффициент избытка воздуха в смеси до значения, при котором мощность двигателя достигает максимальной величи­ны, называется обогатителем смеси. Для подачи дополнительной порции топлива при быстром открытии заслонки смеси на карбюраторе устанавли­вается ускорительный насос. Опыт показывает, что при резком открытии заслонки происходит обеднение смеси, замедляющее нарастание скоростного режима. Для устранения этого и применяется ускорительный насос.

В рассматриваемой схеме карбюратора обогатитель конструктивно объединен с ускорительным насосом.

При резком открытии заслонки поршень 20 ускорительного насоса при­нудительно открывает нагнетательный клапан 4 обогатительного устройства и нагнетает топливо через форсунку 19. Клапан 5 является впускным кла­паном. Для увеличения периода подачи топлива ускорительным насосом передача движения от заслонки к поршню насоса происходит через пру­жину. Наряду с механическим приводом поршня ускорительного насоса применяют и пневматический привод.