Подвесные лодочные моторы

ГЛАВА 6. ГОРЮЧЕЕ И СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Топливо и его сгорание. В двигателях подвесных моторов используются для приготовления горючей смеси исключительно легкие жидкие топлива, т. е. легкие фракции нефти,— газолин, бензин, керосин; или легкие фракции каменного угля —бензол, толуол; или различные спирты; или, наконец, смеси их друг с другом в известной пропорции.

Главными требованиями, предъявляемыми к топливу, являются: 1) высокая теплотворная способность; 2) хорошие пусковые качества, зависимые от испаряемости; 3) высокая температура самовоспламенения; 4) высокие противовзрывные (антидетонационные) свойства; 5) отсутствие примесей, способствующих отложению на стенках нагара; 6) физико-химическая однородность и стабильность.

Одним из основных видов горючего для двигателей подвесных моторов, отвечающим указанным требованиям, является бензин.

Двигатели, работающие на легких топливах, носят наименование легких двигателей. К ним относятся и подвесные моторы, которые работают на бензинах марок А-66, А-70, А-74 (ГОСТ 2084—46).

Для спортивных двигателей чаще применяются автомобильные бензины 1-го сорта и авиабензины марок Б-70, Б-74 и Б-78, допускающие повышенные степени сжатия.

На спортивных соревнованиях часто прибегают к топливным смесям, в которые, помимо бензина, в значительных количествах входят бензол и толуол.

Нередко для подвесных моторов применяют как топливо спирт. Спирт допускает повышенную степень сжатия.

Для полного сжигания одного килограмма бензина теоретически требуется затратить около 15 кг воздуха. Такая смесь носит название «нормальной». Однако она не всегда удовлетворяет предъявляемым требованиям. Наибольшая мощность получается на обогащенных смесях, т. е. когда на 1 весовую часть топлива дается меньше воздуха, чем при нормальной смеси. Но такая мощность неэкономична и приводит к перерасходам топлива. При составе топлива с воздухом в пропорции 1 : 6 смесь вообще перестает гореть. При неполной нагрузке и малом числе оборотов следует переходить на обедненные смеси, когда отношение топлива к воздуху доводится до 1 : 16 — 1 : 17; сверх 1 : 17 смесь становится переобедненной и мощность сильно снижается, двигатель начинает работать с перебоями и перегревается из-за медленного горения смеси и догорания ее на выпуске. При отношении топлива к воздуху в пропорции 1 :21 горючая смесь перестает гореть.

На разных режимах работы двигателя должен применяться наиболее соответствующий состав рабочей смеси: при полной нагрузке — обогащенный, на средних и малых — обедненный. При прогреве двигателя и при запуске следует всегда работать на обогащенной смеси, так как часть бензина в холодном двигателе не будет успевать испаряться и полностью сгорать. При прогретом двигателе на холостом ходу надо для получения устойчивой работы при минимально малых числах оборотов применять тоже обогащенную смесь, дросселируя заряд.

Самовоспламенение смеси и детонация в двигателе. Мы уже говорили о преимуществах работы двигателя при высоких степенях сжатия.

Сжатие смеси в цилиндре обычно в зависимости от сорта бензина доводят до давления 7—9 атм, что поднимает температуру свежего заряда примерно до 600—650°. Более высокие температуры для обычного бензина уже дают самовоспламенение рабочего заряда, т. е. вспышку горючей смеси в цилиндре значительно раньше проскакивания искры в свече цилиндра.

Самовоспламенение происходит только в перегретом двигателе, при скорости распространения пламени в цилиндре, равной примерно 30—40 м/сек, т. е скоростях горения нормальной смеси при воспламенении ее от искры.

Самовоспламенение происходит всегда до ВМТ. Оно сопровождается глухими ударами в ВМТ, жесткой работой и затем резкой остановкой двигателя. Если выключить зажигание, то при самовоспламенении двигатель до остановки способен еще дать несколько хлопков.

Детонация, наоборот, возможна и в неперегретом двигателе. Она является следствием распространения пламени с чрезвычайно большой скоростью, порядка 2500—4000 м/сек (скорость взрывной волны). Сущность детонации заключается в том, что при наличии высоких температур, а главным образом больших давлений, молекулы водорода топлива, соединившись с молекулами кислорода воздуха, дают новое химическое соединение — «пероксиды», очень нестойкое взрывчатое вещество. Детонирующий газ при сгорании волнами, ударяясь о стенки цилиндра и поршня, создает большие местные давления, нарушающие плавную работу двигателя. Детонация сопровождается резким металлическим стуком из-за вибрации стенок цилиндра и кривошипного механизма, не похожим на стуки от самовоспламенения. Оставшийся после сгорания пероксидов углерод не сгорает полностью ввиду недостатка кислорода, ушедшего на образование пероксидов, и выбрасывается из выпускной трубы в виде сажи; при этом происходит повышенная отдача тепла от газа в стенки цилиндра и поршень. Двигатель в результате всего перегревается, расход топлива повышается, а мощность падает. Следствием перегрева и высоких давлений детонации являются выгорание поршня, трещины в головке и на днище поршня, разрушение изоляции свечей, подгорание электродов свечей и высокий износ двигателя.

Детонацию можно устранить отчасти обогащением смеси, т. е. за счет увеличения расхода топлива, уменьшением опережения зажигания, дросселированием двигателя, снижением нагрузки. Основной мерой борьбы с детонацией является подбор топлива, менее детонирующего.

Система питания. Система питания подвесного мотора состоит из бензинового бака, бензокраника с отстойником и фильтром, бензопроводной трубки и карбюратора со всасывающим патрубком и воздушным фильтром.

Бензобак (рис. 28). Назначение бензобака — питать двигатель топливом во время работы и хранить во время рейса судна топливо в пути. Для легкости бензобак изготовляется из листовой стали или алюминиевого сплава АМЦ. Последний ставится на наших отечественных моторах ЛММ-6 и ЛМР-6. Объем его 8 л. Такого объема горючего обычно хватает на работу двигателя в течение 1,5—2 часов.

Вверху для заливки бензина приварена горловина 1 с навинчивающейся на нее крышкой 3 и уплотняющим кольцом 2, не позволяющим выливаться бензину через резьбу. В середине пробки 5 установлен запорный клапан с конусом а, прижатым пружиной к своему седлу, чтобы во время стоянки, при запрокинутом моторе, бензин не мог выливаться. Во время работы этот клапан приподнимают и поворачивают на 90°. Клапан опирается шпилькой 4 на торец пробки, которая держит его открытым в течение всего времени работы двигателя, вследствие чего внутренняя полость бака сообщается с атмосферным воздухом и убыль бензина не отражается на давлении внутри бака.

Чтобы при заправке мотора бензином на воде не уронить крышку в воду, ее снабжают цепочкой с разжимной шпилькой 7.

Рис. 28. Бензиновый бак мотора ЛМР-6:
1 — горловина; 2 — уплотняющее кольцо; 3 — крышка; 4 — шпилька; 5 — пробка; 6 — запорный клапан; 7 — разжимная шпилька; 8 — ребра; 9 — штуцер; 10 — бензокраник; 11 — фильтр; 12 — отстойник; 13 — рукоятка крана; 14 — кран; 15 — ручка; а — кснус запорного крана; б — сверление к отстойнику и фильтру; в — перепускное отверстие крана; г — канал, подающий бензин из бака к крану

Снизу к баку приваривается штуцер 9 под бензокраник 10. Последний снабжается краном 14 с рукояткой 13 для поворота крана в положение «3» — закрыто, «О» — открыто, «Р» — резерв. При «О» — открыто кран сообщает бак со сверлением б, подающим бензин к отстойнику и фильтру. В низу крана помещаются отстойник 12 и фильтр 11.

Бензокраник сообщается с карбюратором посредством бензостойкой резиновой трубки.

Бак к двигателю крепится у моторов ЛММ-6 и ЛМР-6 четырьмя болтами или заклепками к ребрам 8, приваренным к баку.

К баку приварена ручка 15, помогающая переноске и установке мотора на судно; при помощи ручки поворачивают мотор при заправке и при заднем ходе; она служит опорой. когда мотор кладут на землю.

Карбюратор и карбюрация. Процесс образования рабочей смеси носит название карбюрации, а прибор, подготовляющий горючую смесь и регулирующий состав ее, называется карбюратором. Правильно построенный карбюратор должен автоматически смешивать пары бензина с воздухом в необходимой пропорции, приготовляя горючую смесь нужного состава для разных режимов работы.

В настоящее время применяются карбюраторы, построенные исключительно на пульверизационном (распыливающем) принципе.

Поскольку работа двигателя на судне происходит почти всегда на одном, наивыгоднейшем режиме (этого требует и КПД гребного винта), то для подвесных моторов предпочитают применять простейший карбюратор в противоположность автомобильным, мотоциклетным и другим транспортным двигателям, работающим на переменных режимах и нагрузках.

На наших отечественных моторах ЛММ-6 и ЛМР-6 применяется карбюратор типа К-30, модеонизированный, выпускаемый ленинградским карбюраторным заводом «Ленкарз». Его конструкция изображена на рис. 29.

Основными деталями его являются: корпус карбюратора, содержащий в себе поплавковую камеру а и смесительную камеру б; патрубки входа и выхода воздуха и каналы для прохода бензина; крышка поплавковой камеры с бензоприемником 14 и утолителем 13; золотник с дозирующей иглой 9 и регулировочной рейкой 11; зубчатый сектор управления регулировкой 12 с рукояткой; воздухоприемник с колпаком 15, регулятором подачи воздуха 16 и металлическим воздушным фильтром е; поплавок 6 с запорной иглой; жиклер 7; пробка-отстойник 8.

Принцип работы карбюратора заключается в следующем: топливо из бензобака по бензостойкой резиновой трубке, через бензоприемник с узким каналом поступает в поплавковую камеру а и заполняет ее. Когда бензин достигает в поплавковой камере определенного уровня, игла 5 поплавка закрывает канал и доступ бензина в поплавковую камеру прекращается.

Рис. 29. Карбюратор типа К-30 завода «Ленкарз»:
1 — воздухоприемник; 2 — рейка; 3 — крышка смесительной камеры; 4 — золотник; 5 — запорная игла; 6 — поплавок; 7 — жиклер; 8 — пробка жиклера; 9 — дозирующая игла; 10 — корпус карбюратора; 11 — регулировочная рейка; 12 — зубчатый сектор; 13 — утолитель; 14 — бензоприемник; 15 — колпак; 16 — регулятор подачи воздуха; а — поплавковая камера; б — смесительная камера; в — диффузор; г — впускное окно регулятора; д — впускное окно воздухоприемника; е — фильтр воздуха

Из поплавковой камеры топливо поступает в смесительную камеру через жиклер. В смесительной камере помещается золотник с дозирующей иглой. В золотнике спереди сделан вырез в, играющий роль диффузора. Перед диффузором помещаются воздухоприемник 1 и колпак 15. Последний предохраняет смесительную камеру от попадания в нее брызг воды. С колпаком жестко скреплен регулятор воздуха. Поворотом колпака от руки поворачивается регулятор воздуха, перекрывая впускные окна гид. Воздух проходит фильтр е, поступает в диффузор в, распыливает вытекающий через жиклер бензин, образуя горючую смесь. Смесь под влиянием разрежения через всасывающий патрубок, а затем через всасывающие окна поступает в картер.

Регулировка количества и качества смеси производится поворотом зубчатого сектора с рукояткой, связанного с зубчатым зацеплением с цилиндрической рейкой, ввернутой на резьбе в золотник. Поднятием золотника и одновременно иглы регулируется количество поступающих в мотор воздуха и топлива.

Для обогащения смеси при запуске на крышке поплавковой камеры поставлен утолитель, нажимом на который углубляют поплавок и тем открывают доступ для добавочной порции бензина в поплавковую камеру, благодаря чему уровень в последней поднимается. От высоты уровня бензина в поплавковой камере и скорости струи воздуха, проходящего около жиклера, в основном зависит количество поступающего под распыл в смесительную камеру топлива, чем и достигается обогащение смеси. Увеличивая или уменьшая поступление готовой смеси в цилиндр способом большего или меньшего открытия золотника, мы влияем на число оборотов и мощность двигателя. Одним из основных требований к карбюратору является поддержание постоянства состава рабочей смеси на всех режимах работы двигателя, что достигается регулировкой открытия золотника совместно с дозирующей иглой. Игла регулируется так, что каждому поднятию золотника соответствует своя скорость истечения бензина, обеспечивающая нормальный состав рабочей смеси на всех режимах работы двигателя.

Регулятор воздуха позволяет менять в ту или другую сторону установленную качественную регулировку смеси, делая ее более богатой или более бедной по усмотрению водителя.