12. Редукторы поршевых авиационных двс

Редуктор. Современные авиадвигатели для получения высоких мощностей развивают большое число оборотов (2500-3000 об/мин и выше). Воздушный винт наиболее полно использует полученную энергию при сравнительно небольших оборотах (порядка 1600-1800 об/мин). Поэтому передача на винт от коленчатого вала осуществляется через редуктор.

Редуктор уменьшает число оборотов винта по отношению к числу оборотов коленчатого вала, что позволяет снизить потери энергии на винте.

У рядных двигателей редуктор обычно состоит из малой шестерни, расположенной на коленчатом валу, и большой шестерни, находящейся на вале редуктора. На носок вала редуктора устанавливается воздушный винт.

При такой схеме за один оборот коленчатого вала винт сделает неполный оборот, так как связанная с ним большая шестерня редуктора имеет большее число зубьев (больший диаметр), чем шестерня, связанная с коленчатым валом.

14. Системы охлаждения поршневых ДВС

В зависимости от рабочего тела, используемого для охлаждения поршневого двигате-

ля, системы охлаждения делят:

а) на системы жидкостного охлаждения;

б) системы воздушного охлаждения;

в) комбинированные системы (авиационные двигатели).

Для сравнения и объективной оценки различных типов систем охлаждения автотрак-

торных двигателей рассмотрим преимущества и недостатки каждого из них.

Преимущества жидкостного охлаждения:

а) более легкий пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего возду-

ха, так как он более просто и быстро прогревается, а также имеет меньшие зазоры между

поршнем и цилиндром;

б) эффективное охлаждение наиболее нагретых мест двигателя при любой тепловой

нагрузке (теплопроводность охлаждающей жидкости в 20…25 раз выше теплопроводности

воздуха);

в) более равномерное охлаждение деталей двигателя;

г) допустимость применения блочных конструкций цилиндров двигателя;

д) стабильное тепловое состояние двигателя при изменении режима его работы (высо-

кая теплопроводность и большая теплоемкость жидкости);

е) возможность использования тепловой энергии, отводимой в систему охлаждения;

ж) меньший шум при работе двигателя;

з) меньшая склонность к детонации бензиновых двигателей;

и) возможность изоляции воздушного тракта системы охлаждения;

к) меньшие затраты мощности на охлаждение (2,0…9,0%) по сравнению с воздушным

охлаждением (3,5…13,0%).

Недостатки жидкостного охлаждения:

42

а) сравнительно длительный прогрев двигателя после пуска, повышающий износ ци-

линдров;

б) пониженная надежность работы двигателя при отрицательных температурах окру-

жающего воздуха вследствие возможного замерзания жидкости (воды) в системе;

в) низкие температуры стенок цилиндров (при жидкостном охлаждении), способст-

вующие повышенному коррозионному износу;

г) повышенная трудоемкость обслуживания и ремонта, так как необходимо регулярно

очищать систему охлаждения (при работе на воде);

д) большая чувствительность к изменению температуры окружающего воздуха;

е) потребность в дефицитных цветных металлах (медь, латунь, свинцово-оловянные

припои).

Рассмотрение преимуществ и недостатков жидкостного охлаждения ДВС позволяет

считать его применение наиболее целесообразным:

а) для форсированных бензиновых и дизельных двигателей;

б) для двигателей с рабочим объемом цилиндров более 2,5 л.

Преимущества воздушного охлаждения:

а) быстрый прогрев двигателя после пуска и, следовательно, меньший износ цилинд-

ров;

б) меньшая чувствительность к изменению температуры окружающего воздуха (более

высокие температуры цилиндров);

в) пониженная чувствительность к топливу, содержащему серу;

г) надежная работа при отрицательных температурах окружающего воздуха, так как

отсутствует опасность замерзания жидкости в системе охлаждения;

д) простота обслуживания и меньшая стоимость (отсутствуют трубопроводы, радиа-

тор и жидкостный насос).

Недостатки воздушного охлаждения:

а) уменьшение среднего эффективного давления и литровой мощности вследствие

худшего весового наполнения цилиндров двигателя;

б) повышенный расход мощности на привод вентилятора воздушного охлаждения;

в) более трудный пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего воз-

духа;

г) повышенная шумность работы, вызываемая работой быстроходного вентилятора;

д) трудно обеспечить нормальное охлаждение форсированных двигателей и двигате-

лей большого литража;

е) возможность засорения межреберных каналов головок и цилиндров;

ж) потребность в масляном радиаторе даже в тех случаях, когда при жидкостном ох-

лаждении его не требуется.

Рассмотрение преимуществ и недостатков воздушного охлаждения ДВС позволяет

считать его применение наиболее целесообразным:

а) для бензиновых и дизельных двигателей с рабочим объемом цилиндров до 1 л неза-

висимо от степени форсирования;

б) для бензиновых и дизельных двигателей с рабочим объемом цилиндров 1,0…2,5 л и

невысокой литровой мощностью, так как от системы охлаждения в значительной мере зави-

сит конструкция и эксплуатационные качества двигателя и силовой установки в целом.

15. Топливная система питания ДВС.

Начнем с системы питания карбюраторного двигателя. Ранее мы выяснили, что в цилиндр поступает рабочая смесь (или образуется там), а после ее сгорания образовавшиеся там газы выводятся из него наружу. Теперь рассмотрим, как и за счет чего образуется рабочая смесь и куда выводятся продукты сгорания.

Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя ( см. устройство двигателя автомобиля ) представлена ниже.

Составляющие системы питания карбюраторного двигателя:

• топливный бак;

• топливный насос;

• топливопроводы;

• фильтры очистки топлива;

• воздушный фильтр;

• инжектор или карбюратор.

Топливный бак – это металлическая емкость, способная вмещать от 40 до 80 литров, чаще всего монтируется в заднюю часть автомобиля ( см. топливный бак автомобиля ). Бен­зо­бак наполняется топливом через горловину, с предусмотренной трубкой для выхода воздуха в процессе заправки. Некоторые автомобили имеют бензобак, в нижней части которого на­хо­дит­ся сливное отверстие, позволяющее полностью очистить топливный бак от бензина и не­же­ла­тель­ных составляющих – мусора, воды.

Бензин, залитый в топливный бак автомобиля, проходит предварительно очистку через сетчатый фильтр, который установлен на топливозаборнике внутри бака. В бензобаке также находится датчик уровня топлива (специальный поплавок с реостатом), данные которого отображаются на щитке приборов.

Топливный насос отвечает за подачу топлива в систему впрыска, а также под­дер­жи­ва­ет необходимое рабочее давление в топливной системе ( см. топливный насос двигателя ). Данный механизм устанавливается в топливном баке и оснащен электрическим приводом. В случае необходимости может применяться дополнительный (подкачивающий) насос. В топливном баке вместе с топливным насосом устанавливается специальный датчик уровня топлива. В конструкции датчика лежит потенциометр и поплавок. Перемещение поплавка при изменении наполненности топливного бака приводит к изменению местоположения по­тен­ци­о­мет­ра. В свою очередь, это приводит к увеличению сопротивления в цепи и понижению нап­ря­же­ния на указатель топливного запаса.

Очистка поступающего топлива происходит в топливном фильтре. Современные ав­то­мо­би­ли имеют топливный фильтр со встроенным редукционным клапаном, который регулирует рабочее давление в топливной системе. Все излишки топлива по сливному топливопроводу отводятся от клапана. На силовых агрегатах с непосредственным топливным впрыском редукционный клапан не устанавливается в топливном фильтре.

Чтобы очистить топливо от различных механических примесей, используют фильтры тонкой и грубой очистки. Фильтры-отстойники, предназначенные для грубой очистки, выполняют отделение топлива от крупных механических примесей и воды. Фильтр-отстойник состоит из основного корпуса, фильтрующего элемента и отстойника. Фильтрующий элемент – это конструкция, собранная из тонких пластин, толщиной 0,14 мм. Эти пластины имеют отверстия и выступы величиной 0,05 мм. Комплект пластин установлен на стержень и с помощью пружины прижимается к корпусу. Собранные пластины имеют щели между собой, через которые проходит топливо. Вода и крупные механические примеси скапливаются на дне отстойника и через отверстие пробки удаляются.

Топливный фильтр системы топлива дизельных силовых агрегатов ( см. устройство дизельного двигателя ) имеет немного другую конструкцию, но суть работы остается ана­ло­гич­ной. С определенной периодичностью выполняется замена этого фильтра в сборе или исключительно в его фильтрующей составляющей.

Чтобы очистить топливо от мелких механических примесей, используют фильтры тонкой очистки. Данная разновидность фильтров состоит из основного корпуса, филь­тру­ю­ще­го керамического или сетчатого элемента и стакана-отстойника. Фильтрующий ке­ра­ми­чес­кий элемент – пористый материал, который обеспечивает лабиринтное движение топлива. Крепление фильтра – винт и скоба.

Топливопроводы соединяют приборы всей топливной системы и изготавливаются из латунных, стальных и медных трубок.

В системе питания двигателя топливо циркулирует по топливопроводам. Топ­ли­во­про­во­ды бывают подающие и сливные. В подающем топливопроводе поддерживается пос­то­ян­ное рабочее давление. По сливному топливопроводу все излишки топлива отходят в бак для топлива.

Воздушный фильтр предназначен для очистки от пыли поступающего в карбюратор воздуха. Пыль содержит мельчайшие кристаллики кварца, которые оседают на смазанных деталях, что в дальнейшем приводит к их износу. По способу очистки воздуха, воздушные фильтры делятся на сухие и инерционно-масляные. Инерционно-масляный фильтр в своей конструкции имеет корпус с масляной ванной, фильтрующий элемент, изготовленный из синтетического материала и воздухозаборник.

При работе мотора проходящий через кольцевую щель во внутренней части корпуса воздух соприкасается с масляной поверхностью и резко изменяет траекторию своего движения. В результате этого большие частицы пыли, находящиеся в воздухе, остаются на масляной поверхности. После этого воздух попадает в фильтрующий элемент, в котором происходит его очистка от мельчайших частичек пыли и попадает в карбюратор. Благодаря этой системе воздух проходит двойную очистку. При сильном засорении фильтр про­мы­ва­ет­ся.

Сухой воздушный фильтр состоит из корпуса, фильтрующего элемента из пористого картона и воздухозаборника. В случае необходимости фильтрующий элемент можно за­ме­нить.

Карбюратор ( см. устройство карбюратора ) – прибор, служащий для приготовления горючей смеси из воздуха и легкого жидкого топлива, для питания карбюраторных моторов. Распыляемое топливо в карбюраторе перемешивается с воздухом и затем подается в цилиндры.

Система питания инжекторного двигателя служит для образования топливно-воз­душ­ной смеси с помощью топливного впрыска.

16. Топливная система питания дизельного двигателя.

Рассмотрим устройство дизельного двигателя автомобиля. Современные ав­то­мо­би­ли, которые оснащены дизельными двигателями, имеют ряд преимуществ. Основные – это топливная экономичность и высокий крутящий момент, который «подхватывает» прак­ти­чес­ки с холостого хода. Последние разработки позволили конкурировать дизельным моторам с бензиновыми даже по таким показателям, как шумность и надежность. Уст­ройст­во двигателя автомобиля, работающего на бензине, было подробно рассмотрено ранее.

Базовая конструкция бензинового и дизельного двигателей одинакова. Ос­нов­ная движущая сила – это цилиндро-порш­не­вая группа (ЦПГ) с одним и тем же принципом действия. Отличия начинаются в системе клапанов. Впускные и выпускные клапаны значительно усилены, чтобы вы­дер­жать большую степень сжатия. У «ди­зе­ля» она выше в два раза. По этой же причине дизельный двигатель на порядок тяжелее и габаритнее, чем бензиновый (при равных объемах).

Главное и принципиальное отличие устройства дизельного двигателя заключается в топливной системе. Формирование, подача и возгорание топлива происходит различными способами.

В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом еще до подачи в цилиндры. А после подачи бензин загорается с помощью искры от свечей зажигания. А в дизельном раздельная подача воздуха и топлива. Воздух поступает в цилиндр первым, где после нагрева до 700-800°С к нему добавляется (впрыскивается под высоким давлением) дизельное топливо. Благодаря высокой температуре воздуха происходит мгновенное воспламенение.

Самовоспламенение солярки сравнимо с небольшим взрывом, что приводит к резкому увеличению давления внутри ЦПГ. Именно по этой причине дизельный двигатель работает громче и жестче. Зато он может работать на обедненных топливных смесях, благодаря чему существенно экономит топливо. За счет меньшего потребления и менее обогащенной смеси у дизельных двигателей вредные выбросы в атмосферу существенно ниже, чем у бензиновых.

Повышенный шум и вибрация, меньше лошадиных сил при равном объеме, плохой запуск при минусовой температуре – это «легендарные» дизельные недостатки. Но это, скорее, относится к предыдущим поколениям моторов. Современные разработки позволили устранить большинство недочетов.

Дизельные двигатели бывают нескольких типов. Отличаются они строением камеры сгорания. Рассмотрим каждый тип более подробно.