§ 7. Техническое обслуживание карбюраторов

Неисправности карбюратора чаще всего приводят к образованию горючей смеси, не соответствующей по качеству режиму работы двига- теля: либо слишком богатой, либо слишком бедной.

Причинами, вызывающими переобогащение смеси, могут быть повы- шенный уровень топлива в поплавковой камере карбюратора, неполное открытие воздушной заслонки, увеличение пропускной способности жик- леров, негерметичность клапанов экономайзера и ускорительного насоса и некоторые другие.

Переобеднение смеси может быть вызвано засорением фильтра, жиклеров и каналов карбюратора, недостаточной подачей топлива из-за неисправностей подкачивающего насоса, проникновением воздуха меж- ду фланцами карбюратора.

Техническое обслуживание карбюратора заключается в поддержа- нии его в чистоте, проверке креплений и устранении подтекания бензи- на, промывке фильтра и поплавковой камеры.

Детали карбюратора промывают в чистом бензине. При разборке и сборке нужно сохранять в целости уплотнительные прокладки. В слу- чае необходимости жиклеры и каналы можно прочищать сжатым воз- духом. При этом нельзя продувать собранный карбюратор через топли- воподводящее отверстие и канал балансирования поплавковой камеры, так как это приводит к повреждению поплавка. Нельзя прочищать жик- леры и отверстия проволокой или металлическими предметами.

Периодически (в соответствии с указаниями завода) нужно прово- дить следующие проверочно-регулировочные работы: регулировку ми- нимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, регулировку привода управления дроссельной и воздушной заслон- ками, проверку уровня топлива в поплавковой камере, проверку пропу- скной способности дозирующих элементов карбюратора.

Глава 12

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ДИЗЕЛЯХ. ТОПЛИВНЫЕ НАСОСЫ

И ФОРСУНКИ

§ 1. Смесеобразование в дизелях

Общие сведения. Образование горючей смеси в дизеле происходит внутри его цилиндра следующим образом. Топливо в цилиндр впрыски- вается через форсунку под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. При этом скорость истечения топлива достигает 150—400 м/с. Вследствие трения о воздух струя топ- лива дробится на мелкие капельки диаметром 0,002—0,003 мм, которые образуют топливный факел, имеющий форму конуса. Угол конуса рас- пиливания зависит в основном от формы и размеров сопла, давления впрыска, вязкости топлива и давления воздуха в цилиндре.

Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежу- ток времени. Это обстоятельство, а также плохая испаряемость дизель- ных топлив затрудняют процесс смесеобразования.

Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сго- рать, нужно, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы (наиболее тонко) и чтобы каждая частица имела вокруг себя необходимое для полного сгорания количество кислорода. Добиться та- кого равномерного распределения распыленного топлива в воздухе, на- ходящемся в камере сгорания, трудно. Поэтому в цилиндр дизеля вво- дят воздуха больше, чем это теоретически необходимо (а= 1,20-r-1,65).

Чтобы уменьшить коэффициент избытка воздуха, а следовательно, повысить среднее эффективное давление и литровую мощность дизеля,

улучшают качество смесеобразования. Для этого необходимо выполне- ние следующих условий:

1. согласование формы камеры сгорания с формой, размером, чис- лом и расположением топливных факелов, выходящих из форсунки;

2. создание в камере сгорания интенсивных воздушных потоков (вихрей), которые способствуют перемешиванию топлива с воздухом перед самовоспламенением и затем наиболее полному сгоранию;

3. тонкое распыливание топлива;

4. однородное распыливание топлива, то есть раздробление струи на капли, размер которых примерно одинаков;

5. достаточная дальнобойность топливного факела.

Выполнение первых двух условий или по крайней мере одного из

них обеспечивается применением камер сгорания специальных конст- рукций.

Тонкость и однородность распыливания топлива достигаются двумя способами: а) увеличением давления впрыска, так как при этом созда- ется большая скорость истечения топлива; б) уменьшением диаметра сопловых отверстий форсунки.

Чем меньше вязкость топлива, тем тоньше и однороднее распыляет- ся топливо.

Дальнобойность топливного факела увеличивается при повышении давления впрыска и уменьшается при возрастании давления в камере сгорания. Последнее является следствием повышения сопротивления газовой среды проникновению частиц топлива.

Типы камер сгорания. Камеры сгорания современных дизелей по конструкции делятся на два типа: разделенные и неразделенные.

Разделенные камеры сгорания состоят из двух частей: основной камеры 7 (рис. 120,а), ограниченной днищем поршня 1 и по- верхностью головки 3 цилиндров, и дополнительной (вихревой) камеры 5, расположенной в головке цилиндров. Основная и дополнительная ка- меры сообщаются между собой одним 6 или несколькими каналами. Ка- нал 6 располагается по касательной к вихревой камере 5. Вихревая ка- мера чаще всего имеет форму шара (Д-50 и СМД-14). Объем вихревой камеры составляет 60—70% всего объема камеры сгорания.

Рис. 120. Камеры сгорания дизелей:

2 ⁴⁴

а — разделенная камера сгорания (вихревая) дизеля Д-50; б — неразделенная камера сгорания (полусфери- ческая) дизелей Д-21А1 и Д-37Е; в — неразделенная ка- мера сгорания (тороидальная) дизелей ЯМЗ, А-41. А-01М и СМД-60; г — неразделенная камера сгорания (ЦНИДИ) дизелей Д-240 и Д-160: / — поршень; 2 — фор- сунка; 3 — головка цилиндров; 4 — свеча накаливания; 5 — вихревая камера; 6 — канал; 7 — основная камера; S— неразделенная камера.

В такте сжатия воздух вытесняется поршнем из цилиндра через ка- нал 6 в камеру 5. Форма вихревой камеры способствует созданию в ней интенсивных вихревых потоков воздуха. Топливо, впрыскиваемое фор- сункой 2, подхватывается воздушным потоком, хорошо перемешивается

с воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива в вихревой ка- мере давление и температура продуктов сгорания (газов) повышаются, и они вместе с несгоревшей частью топлива перетекают в основную ка- меру 7 сгорания, где перемешиваются с неиспользованным еще возду- хом. В основной камере топливо сгорает полностью. В дизелях с вихре- выми камерами интенсивное вихревое движение во время процессов сжатия и сгорания является главным фактором, обеспечивающим каче- ственное смесеобразование.

Основные преимущества применения вихревых камер таковы: сме- сеобразование происходит при сравнительно невысоком давлении впрыска (11—13 МПа), обеспечивается мягкая работа дизеля — нара- стание давления не превышает 0,2—0,3 МПа на 1° поворота коленчатого вала. К недостаткам вихревых камер следует отнести: повышенные удельные расходы топлива (g_e=250—270 г/кВт-ч) вследствие больших гидравлических и тепловых потерь при протекании газов из одной ка- меры в другую и более трудный пуск дизеля по причине повышенной теплопередачи от газов стенкам камеры сгорания.

Неразделенные камеры сгорания дизелей Д-21А1 и Д-37Е (рис. 120, б), ЯМЗ, А-41, А-01М и СМД-60 (рис. 120, в), Д-240 и Д-160 (рис. 120, г) и др. представляют собой единый объем, ограни- ченный днищем поршня и поверхностями головки и стенок цилиндра. В этот объем через форсунку впрыскивается топлизо в виде одной или нескольких струй, и в нем происходят процессы смесеобразования и сго- рания. Для лучшего использования воздушного заряда форму неразде- ленной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Она должна помогать созданию интенсивного вихревого движения воз- духа.

Основными преимуществами дизелей с неразделенными камерами сгорания (с непосредственным впрыском топлива) по сравнению с дизе- лями с разделенными камерами сгорания являются лучшая экономич- ность (g_e=230—240 г/кВт-ч) и сравнительно легкий пуск. Это объясня- ется компактностью камеры сгорания (на единицу объема приходится относительно небольшая поверхность) и отсутствием потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при перетекании газов из одной камеры в другую. К недостаткам дизелей с неразделенными ка- мерами сгорания следует отнести жесткую работу (нарастание давления в процессе сгорания на 1° поворота коленчатого вала составляет 0,5-=- -г-0,8 МПа), повышенные требования к качеству применяемого топлива и необходимость высокого давления впрыска.

Если смесеобразование в дизелях с неразделенными камерами сго- рания характеризуется' равномерным распределением тонко распылен- ного топлива по всему объему камеры сгорания, то его называют объем- ным. В камерах рассматриваемого типа смесеобразование может быть и пленочным. Сущность его такова. В объем камеры сгорания, находя- щейся в поршне, многодырчатая форсунка распыливает 5—7% цикло- вой подачи топлива, а его основная часть попадает на горячие стенки камеры и распределяется на них в виде тонкой пленки, толщина которой не превышает 0,015 мм. Вначале воспламеняется топливо, распыленное в сжатом воздухе, а топливная пленка испаряется и вихревыми потока- ми воздушного заряда постепенно подается в зону горения. Постепен- ное сгорание топлива обеспечивает мягкую, относительно бесшумную и экономичную работу дизеля и дает возможность использовать различ- ные топлива (бензин, керосин и дизельное).

В неразделенных камерах сгорания (полусферических, тороидаль- ных и ЦНИДИ) количество топлива, распыливаемое в объеме воздуха, больше 7%, поэтому смесеобразование в них относится к объемно-пле- ночному. Оно обеспечивается кинетической энергией впрыснутого топ- лива и энергией воздушного заряда. В дизелях СМД-60 для создания

интенсивного вихревого движения воздуха седла впускных клапанов имеют козырьки.

Чтобы дизель обладал наилучшими мощностными и экономичес- кими показателями, нужно начинать впрыскивать топливо в цилиндр до прихода поршня в в. м. т. Угол, на который кривошип коленчатого ва- ла дизеля не доходит до в. м. т. в момент начала впрыска топлива, на- зывают углом опережения впрыска топлива. Для основного режима ра- боты дизеля характерен определенный угол опережения впрыска.

Если топливо впрыснуто рано, дизель работает жестко; если же топливо впрыснуто поздно, оно будет сгорать при расширении газов и потери тепла в охлаждающую среду и с отработавшими газами увели- чатся, а следовательно, мощность и экономичность дизеля понизятся.

Чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке.

Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в. м. т. в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют углом опережения подачи топлива.