> Техника, страница 41 > Двигатели нефтяные meлкиe

Двигатели нефтяные meлкиe

Двигатели нефтяные meлкиe, двигатели внутреннего сгорания, работающие с пониженной степенью сжатия, в которых повышенная темп-pa в конце сжатия для вспышки нефти достигается помошыо неохлажденной горячей поверхности, называемой калоризатором, причем нефть подается насосом отдельно от воздуха, перед концом сжатия. Двигатели нефтяные мелкие преимущественно строятся двухтактными, так как четырехтактные обладают относительно меньшей экономичностью и стоят дороже.

Двигатель Аванс (фигура 1) — двухтактный, работает по циклу Отто. Как и другие двухтактные двигатели, он значи тельно проще четырехтактных двигателей в конструктивном отношении, в виду замены клапанов окнами в стенках цилиндра. Кривошип а и шатун Ь заключены в камеру с которая служит компрессором для воздуха, поступающего в нее через отверстие d в раме и в нижней части самой камеры. Когда поршень под влиянием вспышки идет влево, он сжимает воздух в кривошипной камере до 1,2—1,3 atm. В конце этого хода поршень открывает выхлопные окна е, через которые выходят отработанные газы; вслед за этим открываются окна /, соединяющие рабочую полость цилиндра д с кривошипной

камерой с из которой сжатый воздух устремляется в цицнндр, отклоняется особым отростком на днище поршня h, выгоняет отработанные газы н заполняет цилиндр. При следующем ходе поршня вправо воздух в цилиндре сжимается, и в определенный момент хода сжатия вбрызгивается насосом нефть, которая разбивается о выступ г калоризатора /с, испаряется и воспламеняется к концу хода сжатия;т. о. получается вспышка и затем повторение описанного процесса. Для понижения t° сжатия во время продувки в цилиндр подается самотеком вода, количеством которой регулируется момент вспышки при разных нагрузках мотора. Теплота, необходимая для испарения вводимой воды, понижает показатель политропы сжатия до 1,2 и даже до 1,1.

При такой упрощенной подаче воды в цилиндр количество ее доходит до 4 килограмма на 1 килограмм израсходованного топлива; в виду плохого распиливания вода испаряется частично, и неиспа-рившаяся часть ее вызывает ржавление стенок цилиндра η поршневых колец. Вторым недостатком вбрызгивания воды в двигателе Аванс является отсутствие автоматич. регулирования ее количества в зависимости от нагрузки; малое количество воды служит причиной стуков во время работы, слишком большое количество воды вызывает охлаждение калоризатора и плохое воспламенение смеси. Понижение вбрызгиванием воды (° сжатия дает возможность увеличить сжатие подобных двигателей до 8 atm и соответст-

р

. < шил τι:.

А форсунка; Ii— пневматич. пусковое приспособление: С баллон для форсуночного воздуха; D щит с манометрами; /; 2-я и 4-я ступени компрессора (/- сжатого воздуха5*50°): --продувочный насос (Л воздуха 16^е); О 1-я ступень компрессора; /7 трубопровод охлаждающей воды из рубашек цилиндров < воды— 70°); лубрикатор (механическая масленка); J — трубопровод охлаждающей воды к рубашкам цилиндров: A’ трубопровод охлаждающей воды к поршням; трубопровод охлаждающей воды от поршней < воды^бО*); .И охладитель воды из рубашек цилиндра; Л охладитель воды из рубашек поршней; О насос для холодной воды охладителя Л1: Р насос для воды из рубашек цилиндров, идущей в охладитель Л1: Q- насос для охлаждающем воды, идущей из поршней; R трубопровод холодной воды к охладителям [t воды ~ IN ); S- отводящая тру ба охладителей (Л воды —55 ); Г- кипятильник для использования тепла сгоревших газов ((^с отходящих газов

Т. Э.

вонно улучшить кпд, но в виду несовершенства продувки за недостатком воздуха, подаваемого кривошипной камерой, вследствие применения упрощенной системы всасывающего органа, среднее индикаторное давление не м. б. поднято выше 3 atm. Индикаторная диаграмма продувочного насоса (фигура 2) показывает, что всасывание начинается приблизительно при давлении 0,90 atm

абс., продувка цилиндра—при давлении 1,27 aim абс. 11ачало продувки— в точке а за 10% до мертвой точки поршня, конец—в точке b—10% после мертвой точки поршня, когда давление в насосе понизилось до 1,13 atm. Среднее индикаторное давление насоса ок. 0,1 atm при коэффициенте подачи 0,55-^0,05. На фигуре 3 дан разрез вертикального двигателя Аванс современной конструкции. Воздух засасывается в кривошипную камеру через воздушный клапан а, что по сравнению со всасыванием через окно, управляемое поршнем, дает большее наполнение продувочного насоса. Воздух по трубе Ь и через продувочные окна с производит продувку рабочего цилиндра. Пространство сжатия почти полностью перенесено в головку и калоризатор d грушевидной формы. Охлаждаемая водой форсунка монтирована вертикально в верху калоризатора, чем до-сти гается хороший обхват струей распыленного топлива объёма пространства сжатия и использование всего рабочего воздуха. Вода впрыскивается в цилиндр вместе с топливом через форсунку, причем подача топлива и воды производится либо одной и той же, либо двумя раздельными скалками насоса (фигура 4 и 5).

На фигуре 4 дан разрез топливного насоса с совместной подачей воды и топлива. Топливо обычно поступает по трубе а, вода—по трубе Ь; топливо и вода во время всасывающего хода насоса через отверстия в скалке и шаровой клапан с засасываются в рабочую полость и через клапан d и трубку е во время нагнетательного хода подаются в форсунку. Регулирование количества воды производится от руки игольчатым клапаном /, контроль расхода воды производится через смотровое окно д. Насос с двумя раздельными скалками для топлива и воды представлен на фигуре 5. Изменение относительного количества подаваемой воды производится от руки изменением хода скалки, которая подает воду. Указанными конструктивными мероприятиями удалось довести количество впрыскиваемой воды до ¹/₂ кг на 1 килограмм топлива и расход топли-Фигура 5. ва снизить до 275 г на эфф.силочае. В последних .моделях двигателя Аванс форсунка выполнена поворотной; при малых нагрузках вся нефть попадает на горячие неохлажденные стенки калоризатора, при больших нагрузках форсунка поворачивается, и топливо направляется на часть калоризатора, охлаждаемую водой. При такой конструкции форсунки впрыскиваниеводы в цилиндр делается ^излишним, так как с охлаждаемых стенок топливо испаряется медленнее и задерживается мгновенное сгорание всего впрыснутого топлива.

На фигуре 6 представлен собранный топливный насос с одной скй. На коленчатом валу заклинен эксцентрик а, приводящий в качательное движение маятник Ь, имеющий зуб е. Маятник спиральной пружиной d прижимается к пластинке с снабженной уступом. П ри рабочем ходе зуб е попадает в зуб /, связанный со скй насоса, и производит нагнетательный ход насоса. Всасывающий ход происходит под влиянием пружины д. Если число оборотов двигателя повысится, маятник под действием сил инерций, вызываемых движением по уступу пластинки с откидывается влево настолько, что зуб е не попадает в зуб /. и происходит пропуск вспышки. Рукояткой h достигается изменение числа оборотов двигателя путем смещения положения пластинки с. При пуске в ход калоризатор двигателя прогревается лампой е (фигура 3) в течение 5 м., после чего более мелкие машины пускаются от руки раскачиванием маховика и подкачкой топлива в калоризатор, между тем как машины большой мощности пускаются сжатым воздухом. В последних моделях пуск в ход производится при помощи электрического пускового приспособления (фигура 7).

Электрич. запальник ввертывается в калоризатор: при пуске двигателя спиральная проволока а накаливается электрич. током от аккумулятора, с проволокой выдвигается из корпуса свечи, причем герметичность обеспечивается коническ. заточкой Ь, которая играет роль клапана, в верхней части корпуса. После пуска машины в ход, когда калоризатор достаточш> прогреется, ток выключается. и со спиральной проволокой втягивается в корпус, причем герметичность достигается конусной заточкой в нижней части корпуса; для предохранения свечи от перегрева корпус ее охлаждают водою, поступающей в рубашку с.

Д в и г а т е л и Б о-л и нд е р (фигура 8) двухтактные. вертикального и горизонтального типа, работают с кривошипно-камерной продувкой, причем воздух засасывается через отдельные клапаны. Горизонтальный тип двигателя в 9 № дает расход топлива в 330 г на эффективный снлочас. к-рый уменьшается для больших мощностей ДО 270 г при среднем ипдикаторн. давлении до 3,5 atm. Ii последних моделях двигателей Болиндер форсунка перенесена в верхнюю часть калоризатора (фигура 9). причем особой регулировкой может изменяться ее угол рас

пиливания. При малых нагрузках угол рас-пыливания большой, и вся нефть попадает на раскаленные стенки а калоризатора; при больших нагрузках угол распиливания суживается, и топливо направляется на переходную часть горловины b. охлаждаемую водой. Пуск в ход— от электрического пускового приспособления.

Двигатель С в н-д е р с к о г о (фигура 1U а, 10 б) работает с кривошипно-камерной продувкой. К концу хода сжатия весь рабочий воздух вгоняется в продолговатую камеру сжатия а в форме цилиндра, охлаждаемую водой; верхняя часть камеры оканчивается калоризатором b. Форсунка с расположена в охлажденной крышке мотора и разбрызгивает топливо наклонно вверх. В этом двигателе имеется точное качественное регулирование, и подача топлива топливным насосом d строго согласована с нагрузкой. Па регуляторной муфте помещены 2 конических кулачка (для двухцилиндровой ма-

<I>m и.

шины), действующие через рычаг с роликами на плунжеры насосов. С уменьшением нагрузки регуляторная муфта поднимается и тем уменьшает ход плунжера нефтяных насосов, а с ним и количество впрыскиваемого топлива. Па фигура 11 представлены результаты испытания четырехсильного двигателя Свидерского в лаборатории Московского высшего технического училища. При полной нагрузке расход топлива д_г на эфф.

снлочас составляет 350 г. Для более крупных двигателей расход топлива доведен до 250—260 г на эфф. снлочас, при среднем аффективном давлении до 3.5 atm.

Д в и г а т е л ь Русь з-д а В и г а н д в Ревеле — двухтактный, с кривошипнокамерной продувкой, с точным качествен, регулированием. Нефтяной насос (фигура 12) получает свое движение от главного нала машины при помощи кулачка с. Регулятор действует помощью рычага и на положение рычага b. который дополнительно вручную может быть отрегулирован установительныл винтом. В верхнем положении плунжере всасывающий шаровой клапан приподнят и садится на седло лишь после того, как плунжер пройдет некоторую долю своего хода.

Благодаря этому часть засосанного топлива переходит обратно в топливный резервуар. С уменьшением нагрузки конец рычага Ь поднимается и держит всасывающий клапан во время нагнетательного хода насоса большее время открытым, чем уменьшается количество подаваемого в форсунку топлива. Такая конструкция почти не дает возвратного действия на регулятор и обеспечивает весьма спокойную работу двигателя. Эта система регулирования перене-

сена занодом Виганд с нормального типа регулирования двигателя Дизеля. Рычаг d

Фаг. Ii.

служит для подкачивания нефти Вручную при пуске в ход машины и для остановки двигателя путем нодвинчивания винта е, поддерживающего рычаг в верхнем положении, чем разобщается плунжер насоса пт действия кулачка. Другой отличительной особенностью двигателя Русь является автоматическое регулирование количества подаваемой в цилиндр воды. Ii то время και; во всех прочих конструкциях впрыска воды количество ее регулируется— или вручную (путем большего или меньшего открытия иглы в капельнике, причем вода увлекается в процесс продувки) или помощью впрыска воды специальным насосом, находящимся иод контролем регулятора.-у двигателя Русь количество подаваемой воды связано с величиной давления вспышки. Первый способ регулирования затруднителен при переменных нагрузках, т. к. требует весьма тщательного и бдительного ухода со стороны обслуживающего персонала, который вручную должен для каждой нагрузки устанавливать количество впрыскиваемой воды. Подача воды насосом, находящимся под влиянием регулятора, имеет тот недостаток, что в случае чрезмерного охлаждения калоризатора водой из-за излишнего ее количества может произойти вялая вспышка или даже пропуск, почему число оборотов машины упадет, насос подаст усиленную порцию воды, еще более охладит калоризатор и вызовет остановку двигателя. Все эти недостатки устраняются регулированием количества воды, предложенным з-дом Виганд, конструкция регулятора которого представлена на фигуре 13. Поршень а, нагруженный сильной пружиной b. напряжение которой м. б. изменено подвин-

чипанием гайки с. находится под давлением в цилиндре двигателя и действует через рычаг d на поршенек е, пропускающий в цилиндр впрыскиваемую воду. С увеличением давления вспышки поршенек открывает и бблыпие сечения для протока воды. На фигуре 11 представлен разрез двигателя Русь в 50 IP нормальной нагрузки, могущего продолжительно развивать мощность до СО Н со специальным приспособлением для накачивания сжатого воздуха, который служит для пуска машины и для увеличении количества продувочного воздуха. Этот дополнительный компрессор а приводится в действие от главного шатуна b при помощи двух серег d, действующих на балансирный рычаг с. Правая сторона компрессора служит для накачивания воздуха до 15 atm для пуска в ход машины, а левая сторона—для засасывания и сжатия продувочного воздуха в помощь кривошипной камере. Это приспособление позволяет среднее индикаторное давление довести до 3,2 aim. Весьма удачно сконструирован в этом типе двигателей калоризатор е, который соединен с цилиндром помощью двух окон. Продувочным воздух, отклоняемый выемкой в днище поршня с по направлению к калоризатору, продувает последний и очищает его от продуктов сгорания. Распиливаемая в калоризаторе нефть захватывает почти весь рабочий воздух, так как при процессе сжатия

Фигура 13.

последний почти целиком вытесняется в калоризатор. 11еречисленные· конструктивные

Фигура 14.

на эфф. силочас до 250 г при нагрузке в 25 1Р, согласно графику (фигура 15). По опытам лаборатории двигателей внутреннего сгорания Московского высшего техннческ. училища, двигатель Русь в 10—121Р с нормальной кривошипно-камерной продувкой дает коэффициент подачи продувочного насоса до 0,75; при этом количество воздуха, используемого двигателем, составляет 65% рабочего объёма цилиндра; часть же воздуха теряется в процессе самой продувки.

Двигатель Гамма (фигура 16)—двухтактный вертикальный. По общему типу постройки калоризатора, расположению форсунки вверху калоризатора, охлаждаемой специальной камерой, этот двигатель напоминает вертикальный двигатель Аванс, имея, однако, ряд существенных отличий от последнего. Двигатель снабжен прецизионным регулированием количества подаваемого топлива, в зависимости от нагрузки машины, и специальным приспособлением для изменения момента подачи нефти. Это последнее обстоятельство имеет весьма существенное значение для работы машины,

9е	£ 9						1 1 1
де W	15 Ю		V*				1 1 1	j9
			Λ	»			1 1 1
0,2	5			X	к ЧЧ·		у У У
				^Я /пС			1
		ч££2					1 1 1
							1 1

й w 15 го и и> а н> Фигура 15.

позволяя уменьшать количество впрыскиваемой воды, в особенности при больших нагрузках двигателя, путем установки бо лее поздней подачи топлива. Регулятор, топливный насос и форсунка двигателя Гамма представлены на фигуре 17. Регуляторный вертикальный вал а получает свое движение от главного вала через пару конич. шестерен и приводит в движение при помощи эксцентрика водяную помпу для охлаждения двигателя и нефтяной насос. Эксцентрик приводит в горизонтально-колебательное движение втулку Ь, имеющую лыску на части своей длины, на которую и опирается ролик с толкателя d плунжера нефтяного насоса. При движении втулки по направлению к ролику,последний наскакивает на имеющийся на втулке подъем, чем приводит в движение нефтяной насос. Регулятор воздействует на клин е,

Фигура 16.

опирающийся на неподвижный клин /, устанавливаемый вручную помощью установительного винта д и контргайки h при первоначальном отрегулировании машины. Оба клина во время движения толкателя и плунжера насоса остаются в покое и ограничивают в зависимости от нагрузки полезный ход насоса. Для регулировки момента подачи топлива относительное положение втулки Ь и эксцентрика м. б. изменено помощью винтовой пары, приводимой от установитель-ной головки к в движение от руки. При ввинчивании эксцентриковой тяги г во втулку b увеличивается предварение впуска нефти. Для определенной нагрузки положение установительной головки фиксируется уста-

изменения двигателя улучшили его качества и, по опытам автора с 25-сильной моделью, понизили расход топлива с 305 г новотельным винтом I. Подвод нефти к насосу производится но трубке т через фильтр п, и нефть попадает в насос через сверление

в плунжере, в конце которого монтирован всасывающий клапан (шарик) о, прижатый к своему седлу слабой пружиной р. Над ним в корпусе насоса расположен нагнетательный клапан (шарик) г, прижатый к седлу пружиной s. Отсюда нефть направляется в форсунку, имеющую два обратных шариковых клапана. Форсунка снабжена винтовым распыливателем I перед диафрагмой. Сверху размещен стопорный винт и для спуска воздуха, могущего попасть в нефтяной трубопровод. Для ручной подкачки не-фти при пуске двигателя в ход и остановки его имеется рукоятка q. На фигуре 18 даны кривые расхода топлива вертикального двигателя Гамма в 20 ГР, испытанного автором; при нормальной нагрузке расход м

9e 9

нефти получился равным 260 г на эффектов, снлочас. Двигатель выдерживал продолжительную перегрузку на 25%, причем расход топлива поднялся до 275 г на эфф. сило-час. Для более мощных двигателей расход нефти падает до 230 г на эффектов, силочас.

Лит.: см. Двигатели Дизеля. Н. Брилинг.