Экономайзер принудительного холостого хода

Какое полузабытое, а для кого-то и вообще незнакомое слово – экономайзер! Карбюраторы, которые долгие годы исправно трудились на автомобиле, постепенно уступили свое место различным системам впрыска. Но автомобильный век долог, и порой кому-то приходится сталкиваться с машинами, в которых еще находится место для карбюратора. Ну а его нормальная работа обеспечивается рядом дополнительных устройств, среди них невозможно не упомянуть экономайзер топлива.

Содержание

1. Что такое экономайзер в автомобиле?
2. Как работает карбюратор
3. Назначение экономайзера
4. Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ)

Что такое экономайзер в автомобиле?

Работа ДВС основана на сгорании топливовоздушной смеси (ТВС). Ее состав зависит от нагрузки мотора, и должен быть разным при ее изменении. Это означает изменение соотношение между кислородом (воздухом) и бензином при изменении условий движения. Нужные пропорции обеспечивает карбюратор, или в современных машинах – контроллер впрыска. Поэтому, прежде чем говорить про экономайзер, надо рассмотреть работу карбюратора.

Как работает карбюратор

Понять его принцип работы поможет приведенный рисунок.

Это самый простой вариант карбюратора, можно сказать, только поясняющий его устройство и основную идею. Бензин находится в поплавковой камере на постоянном уровне, который поддерживается работой игольчатого клапана. Через воздушный фильтр воздух всасывается в цилиндры двигателя. Он проходит смесительную камеру, благодаря имеющемуся там сужению, в этом месте создается разрежение по отношению к поплавковой, в которой поддерживается уровень атмосферного давления.

Из-за возникшей разницы давлений в смесительную камеру попадает горючее. Проходя через жиклер, оно разбивается на мелкие капельки, испаряется и смешивается с воздухом, вследствие чего образуется ТВС, поступающая в цилиндры мотора. Соотношение между этими компонентами зависит от положения заслонки карбюратора, связанной с положением педали акселератора. Чем сильнее на автомобиле она нажата, тем больше открыта заслонка, выше степень разрежения и больше бензина поступает на образование смеси.

Назначение экономайзера

В тот момент, когда заслонка почти полностью открыта, автомобильный мотор испытывает максимальные нагрузки, а значит, для их преодоления ему требуется большее количество бензина, чем во время работы на обычных режимах. При этом и начинает работать экономайзер, топлива на образование смеси поступает больше, и смесь становится обогащенной. Его назначение и устройство, а также для чего нужен экономайзер, становится понятно из рисунка:

Дроссельная заслонка карбюратора через тяги и рычаги связана со специальным клапаном. Когда она полностью открыта, это вызывает его срабатывание, и дополнительное количество бензина, проходя жиклер экономайзера, идет на образование ТВС. Такое поступление топлива вызывает обогащение смеси и обеспечивает работу мотора при повышенной нагрузке. Когда отпускается педаль газа, заслонка прикрывается, пружина закрывает клапан и работа экономайзера прекращается.

Конструктивно устройство экономайзера может быть выполнено различными способами, конкретную реализацию их затрагивать не будем, т.к. для карбюратора после появления контроллеров впрыска история развития закончилась.

Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ)

Рассматривая автомобильный экономайзер, нельзя обойти стороной и такое устройство, как ЭПХХ. У него совсем другое назначение, чем у обычного экономайзера. Если последний, как мы только что рассмотрели, обогащает топливную смесь при значительных нагрузках, то ЭПХХ, наоборот, обеспечивает экономию топлива. Режим принудительного холостого хода – особый вариант движения.

Как правило, это связано с торможением двигателем при движении на спуске или накатом, когда скорость включена и газ отпущен. ЭПХХ дополняет имеющуюся в карбюраторе систему холостого хода. Она выполняет подачу топлива в двигатель при закрытой заслонке. В этом случае за счет разрежения, создаваемого под ней, горючее по специальному каналу холостого хода проходит через жиклер и поступает в мотор, что и обеспечивает его работу в таком режиме.

Однако если при этом машина двигается накатом или с горки, то коленчатый вал вращается с большей частотой, чем свойственно режиму холостого хода, что вызывает повышенное потребление бензина и снижает эффективность торможения двигателем. Для исключения этого срабатывает ЭПХХ, и поступление топлива прекращается. В режиме принудительного холостого хода поступление бензина прерывается с помощью электромагнитного клапана, управляемого достаточно простым электронным блоком.

Исходными данными для срабатывания ЭПХХ (электромагнитного клапана) являются сигнал датчика о закрытой заслонке и повышенное число оборотов коленвала. Такой режим ЭПХХ поддерживает пока:

• скорость движения при отпущенной дроссельной заслонке не уменьшится;
• не будет выключена передача и автомобиль начнет двигаться в режиме обычного холостого хода;
• водителем не будет нажата педаль газа и движение продолжится с повышенной скоростью, экономайзер выключится по положению заслонки.

Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ) 5003.3761

Блок
управления экономайзером принудительного
холостого хода (ЭПХХ) 5003.3761 предназначен
для включения/отключения электромагнитного
клапана ЭПХХ с целью повышения экономии
топлива и снижения токсичности выхлопных
газов автомобиля. 

Применяемость:
автомобили ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, «Таврия»
и др. 

Блок
управления ЭПХХ 5003.3761 обеспечивает: 
-
управление электромагнитным клапаном
экономайзера принудительного холостого
хода;
— защиту цепи управления клапаном
экономайзера от короткого замыкания
на “массу” автомобиля;
— защиту от
понижения сопротивления цепи клапана
ЭПХХ. 

Блок
управления ЭПХХ выпускается в климатическом
исполнении О2.1 по ГОСТ 15150 для внутреннего
рынка и на экспорт. Режим работы блока
по ГОСТ 3940 — продолжительный, номинальный
S1. 

Блок
5003.3761 устанавливается на предусмотренное
для него место в автомобиле при помощи
штатных крепежных деталей и штатного
разъема. 

Технические
данные:

Ваше имя:

Ваш отзыв:

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка:
    Плохо 

 Хорошо

Принцип действия экономайзера принудительного холостого хода

Содержание

1. Устройство
2. Принцип действия
3. Неисправности в работе двигателя
4. Итоги

Разберем устройство и принцип действия экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ) карбюраторов семейства Солекс устанавливаемых на двигатели автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 и их модификации. ЭПХХ является одной из систем карбюратора 2108, 21081, 21083 Солекс. Она отвечает за обеспечение работы двигателя автомобиля на принудительном холостом ходу.

Система экономайзера принудительного холостого хода карбюратора Солекс 2108, 21081, 21083 предназначена для отключения подачи топлива через систему холостого хода на режиме торможения двигателем и после выключения зажигания. Она обеспечивает сокращение расхода топлива до 0,5 литра на 100 км, предотвращает возникновение дизелинга (калильного зажигания), сокращает выброс в атмосферу токсичных соединений образующихся при ухудшении смесеобразования на режиме ПХХ.

Устройство

Электромагнитный клапан карбюратора – исполнительное устройство системы, прекрывающее своей иглой, по команде блока управления, отверстие в топливном жиклере системы ХХ, тем самым прекращая через нее подачу топлива. Установлен в карбюраторе.

Блок управления – электронный блок управления является управляющим элементом ЭПХХ. Он считывает частоту импульсов в системе зажигания (через вывод «К» катушки зажигания) и по ним определяет частоту вращения коленчатого вала двигателя.

Помимо этого блок управления принимает сигнал от контакта винта «количества» топливной смеси о закрытии, либо открытии дроссельной заслонки первой камеры. При определенной частоте вращения к/вала и сигнале об открытой дроссельной заслонки он отключает подачу напряжения на электромагнитный клапан, а тот перекрывает подачу топлива через СХХ. Блок установлен на щитке моторного отсека рядом с коммутатором системы зажигания.

Контакт винта «количества» топливной смеси (датчик-винт) – наконечник винта «количества» топливной смеси с присоединенным к нему проводом. При отпущенной педали «газа» и закрытых дроссельных заслонках контакт касается ребра рычага на оси дроссельной заслонки (замкнут на «массу»), на блок управления идет сигнал о том, что дроссельная заслонка закрыта.

После нажатия на педаль «газа» контакт наконечника винта «количества» и рычага дроссельной заслонки размыкается (не замкнут на «массу»), на блок управления идет сигнал, что дроссельная заслонка открыта. Установлен на карбюраторе.

Принцип действия

Движение автомобиля по инерции с включенной передачей и отпущенной педалью «газа» (торможение двигателем) называется принудительным холостым ходом (ПХХ). На этом режиме резко ухудшаются условия сгорания топливной смеси в цилиндрах двигателя, увеличивается выброс СО и СН, возрастает расход топлива. ЭПХХ отключает подачу топлива на режиме ПХХ в цилиндры двигателя, тем самым оптимизируя состав топливной смеси и экономя топливо.

Блок управления в этой ситуации принимает сигналы с замкнувшегося на «массу» контакта на винте «количества» о том, что дроссельная заслонка закрыта и с катушки о частоте вращения коленчатого вала на данный момент. Если частота вращения выше 2100 оборотов в минуту он прекращает подачу напряжения на вывод электромагнитного клапана карбюратора и тот перекроет отверстие топливного жиклера СХХ.

Подача топлива через систему холостого хода прекратится. Как только частота вращения коленчатого вала снизится до 1900 об/мин, блок управления возобновит подачу напряжения на электромагнитный клапан. Его игла втянется и откроет отверстие в топливном жиклере СХХ. Система холостого хода заработает.

То есть для принудительного отключения подачи топлива через систему холостого хода электронному блоку управления необходимо два условия – сигнал о закрытой дроссельной заслонке и сигнал о величине оборотов двигателя.

Неисправности в работе двигателя

• Двигатель глохнет в движении автомобиля при сбросе «газа».

Аналогичная неисправность может возникнуть и при засорении системы холостого хода карбюратора. Это нужно учитывать при диагностике неисправностей ЭПХХ.

• Дизелинг (калильное зажигание).

Двигатель работает некоторое время после выключения зажигания.

Примечания и дополнения

Принудительный холостой ход (ПХХ) – один из режимов работы двигателя. Выполняется при движении автомобиля с включенной передачей и полностью отпущенной педалью «газа». Например, при торможении двигателем или движении на спуске. В этом случае дроссельные заслонки обеих камер карбюратора полностью закрыты, обороты коленчатого вала двигателя выше 1900 об/мин. Ниже 1900 об/мин вступает в работу система холостого хода.

Дизелинг (калильное зажигание) – непродолжительная работа двигателя после выключения зажигания. Топливо, попадающее в цилиндры двигателя под действием разрежения из карбюратора, воспламеняется от нагретой свечи, происходят вспышки в камерах сгорания, перемещающие поршни. Возможен при неисправной системе ЭПХХ и применении «горячих» свечей (свечей с температурными характеристиками не соответствующими данному типу двигателей).

Итоги

ЭПХХ позволяет добиться значительной экономии топлива. Это крайне выгодное конструктивное решение, позволяющее при минимальных затратах повысить производительность мотора. Отдельным бонусом идёт снижение токсичности отработанных газов.

Для управления клапаном ЭПХХ в карбюраторных двигателях автомобилей ВАЗ 2108 — 2110 используется блок управления ЭПХХ 50.3761. В качестве датчика положения дроссельной заслонки используется датчик-винт, представляющий из себя пластмассовый винт с металлическим наконечником, вкручивающийся в кронштейн, закреплённый на карбюраторе.

При открытии дроссельной заслонке наконечник винта, с прикреплённым к нему проводом, не упирается в рычаг дроссельной заслони. Это приводит к разрыву цепи вывода 5 блока управления с массой. При этом закрывается транзистор VT7, а транзистор VT5 открывается, открывая в свою очередь транзистор VT8. Транзистор VT8 подаёт питание на электромагнитный клапан независимо от числа оборотов коленвала.

На вывод 3 блока управления подходит провод, соединяющий его с выводом первичной катушки зажигания, передающий импульсы, которые поступают на вывод 4 микросхемы А1. На выводе 3 микросхемы формируются импульсы постоянной длительности, повторение которых соответствует импульсам от трамблёра. Транзисторы VT1 и VT2 разряжают времязадающий конденсатор С1.

Если частота вращения коленвала меньше 1100 об./мин., то напряжение на конденсаторе не поднимается, при повышении числа оборотов напряжение возрастает и когда оно превысит 8 В, происходит открытие транзисторов VT3 и VT4 которые через микросхему А2 открывают транзистор VT6 и соответственно VT8.

Ограничитель разрежения и экономайзер принудительного холостого хода

Категория:

   Карбюратор автомобиля

Публикация:

   Ограничитель разрежения и экономайзер принудительного холостого хода

Читать далее:

   Переходные системы в карбюраторах

Ограничитель разрежения и экономайзер принудительного холостого хода

Ограничитель разрежения. Данное устройство представляет собой систему впуска дополнительного воздуха во впускной тракт двигателя. Эта система предназначена для устранения хлопков в выпускной системе при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода. Принципиальная схема системы впуска воздуха во впускной тракт двигателя показана на рис. 1. Она состоит из электронного блока управления, вакуумного выключателя и электромагнитных клапанов, снабженных седлами с различными проходными сечениями.

Электронный блок управления представляет собой устройство, электронная схема которого в зависимости от частоты вращения -частоты электрических импульсов, поступающих от системы зажигания, обеспечивает включение электромагнитов клапанов при разомкнутых контактах вакуумного выключателя. Последний имеет конструкцию неразборного типа и состоит из корпуса, диафрагмы с закрепленной на ней контактной пластиной, регулировочного винта, крышки диафрагменного механизма, пружины и электрических выводов. Вакуумный выключатель предназначен для блокирования открывания электромагнитных воздушных клапанов при небольшом разрежении во впускном трубопроводе. При этом пружина прижимает диафрагму к крышке, и контактная пластина замыкает контакты крышки. При увеличении разрежения во впускном трубопроводе диафрагма сжимает пружину, и контакты размыкаются. Один из контактов соединен с корпусом автомобиля, а другой с электрической схемой автомобиля.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Система впуска воздуха во впускной тракт

Клапаны объединены в отдельный блок и размещены на впускном трубопроводе двигателя. Штуцер этого блока при помощи резиновой трубки сообщен с воздушным фильтром. Клапаны -нормально закрытые. Во включенном состоянии они пневматически связывают впускной трубопровод 8 через воздушный фильтр с атмосферой. Электромагниты обоих клапанов снабжены электрическими выводами для подключения к электронному блоку управления. Запорные элементы клапанов перекрывают седла.

Блок управления имеет выводов и соединен с электропроводкой автомобиля с помощью шестиконтактного разъема. Первый контакт (сверху вниз) предназначен для подключения блока питания с номинальным напряжением 12 В, второй – с массой автомобиля, третий обеспечивает связь с клапаном, четвертый – с клапаном, пятый – с выключателем, а шестой – с катушкой зажигания.

Экономайзер принудительного холостого хода. ЭПХХ обеспечивает отключение подачи топлива через систему холостого хода во время движения автомобиля под уклон, во время торможения автомобиля двигателем, при переключении передач, а также при остановке двигателя.

Различают два типа ЭПХХ: с электронной системой, устанавливаемой на карбюраторах К-90 грузовых автомобилей ЗИЛ-431410 (ЗИЛ-130), и электронно-пневматической системой, устанавливаемой практически на всех моделях карбюраторов современных легковых автомобилей. Этими системами оснащены карбюраторы типа „Озон” мод. ВАЗ-2105,. -2107, типа „Солекс” мод. 2108, К-151 для двигателей ЗМЗ-402.10, -4021.10, карбюраторы ДААЗ-2140, -2141 для автомобилей „Москвич”, а также карбюратор К-133 для двигателя МеМЗ-245.

Принципиальная схема ЭПХХ легковых автомобилей представлена на рис. 2. ЭПХХ содержит запорный электромагнитный клапан, концевой выключатель, закрепленный на карбюраторе, и электронный блок, управляемый от частоты импульсов системы зажигания и расположенный в моторном отсеке автомобиля.

Монтажный блок содержит монтажные колодки Ш1-Ш11, к которым подключены выключатель системы зажигания, катушка зажигания через блок управления, концевой выключатель и электромагнитный клапан.

ЭПХХ автомобилей семейства ВАЗ представлен на рис. 3. Он содержит электронный блок управления, связанный электрической цепью с источником питания, катушкой зажигания, микропереключателем (датчиком положения дроссельной заслонки), размещенным на корпусе карбюратора и кинематически связанным с рычагом дроссельных заслонок. Запорный элемент выполнен в виде профильной иглы, обеспечивающей на режимах активного холостого хода необходимый закон подачи топлива через регулируемое сечение распылителя. Ход диафрагмы ЭПХХ регулируют с помощью винта качества горючей смеси. Количество подаваемого топлива регулируют с помощью винта количества.

Рис. 2. Принципиальная схема экономайзера принудительного холостого хода

Рис. 3. Экономайзер принудительного холостого хода карбюраторов автомобилей ВАЗ

Электропневмоклапан имеет три штуцера: центральный (входной), сообщенный с впускным трубопроводом, боковой и атмосферный и два запорных элемента, снабженных войлочными фильтрами к размещенных на сердечнике электромагнитного клапана.

Первый запорный элемент с фильтром выполнен нормально закрытым и служит для разобщения центрального штуцера от бокового, сообщенного пневматической связью со штуцером экономайзера.

Второй запорный элемент с фильтром, нагруженный пружиной, выполнен нормально открытым и служит для разобщения штуцера относительно атмосферного штуцера.

Электромагнитный клапан содержит катушку, связанную электрической цепью с блоком управления.

Наддиафрагменная полость запорного элемента имеет пневматическую связь через штуцер с впускным трубопроводом и через штуцер с атмосферой.

Поддиафрагменная полость пневмоклапана через канал сообщена с задроссельным пространством карбюратора.

Микропереключатель имеет нормально замкнутые контакты. При полностью отпущенной педали управления дроссельной заслонкой толкатель (кнопка) утоплен, и его контакты разомкнуты. При нажатии на педаль дроссельной заслонки толкатель переключателя высвобождается, и контакты переключателя замыкаются, что приводит к протеканию тока через обмотку катушки независимо от блока управления.

Электромагнитный клапан имеет неразборную конструкцию и ремонту не подлежит, поэтому в случае неисправности его следует заменить новым.

При протекании тока через обмотку катушки сердечник клапана перемещается вправо, и наклонный штуцер (боковой) имеет пневматическую связь с центральным штуцером. При отсутствии тока под действием пружины сердечник перемещается влево, обеспечивая пневматическую связь между боковым и атмосферным штуцерами.

В первом случае разрежение из впускного трубопровода передается к мембране, и запорный элемент ЭПХХ не препятствует прохождению горючей смеси через систему холостого хода в двигатель, а во втором случае – запорный элемент перекрывает подачу топлива.

Электронный блок управления непрерывно контролирует частоту вращения коленчатого вала измерением периода повторения импульсов системы зажигания, которые снимаются с катушки зажигания и подаются на вывод блока.

При нормальных режимах работы карбюратора клапан открыт, поэтому давление в полостях уравновешено и игла находится в открытом состоянии. На режимах принудительного холостого хода клапан закрыт, впускной трубопровод и полость разобщены, поэтому игла под действием разрежения, воздействующего на диафрагму, перекрывает выходное отверстие и подача горючей смеси прекращается.

Электронная система управления экономайзером принудительного холостого хода

Категория:

   Электрооборудование автомобилей

Публикация:

   Электронная система управления экономайзером принудительного холостого хода

Читать далее:

   Схемы электрооборудования автомобилеи

Электронная система управления экономайзером принудительного холостого хода

Принудительным холостым ходом называют режим работы двигателя во время торможения автомобиля двигателем. Возникает этот режим, когда водитель при движении автомобиля полностью отпускает педаль акселератора. Если при этом на автомобиле установлен карбюратор без экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ), двигатель продолжает потреблять топливо. Расход топлива в этом случае несколько больше, чем на режиме холостого хода, до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала, принудительно приводимого от колес автомобиля, не станет равной частоте холостого хода. Расходование топлива в режиме принудительного холостого хода не является необходимостью. Кроме того, в этом режиме резко увеличивается токсичность отработавших газов.

ЭПХХ устанавливается на карбюраторах и предназначен для отключения подачи топлива в систему холостого хода в определенном диапазоне частот вращения коленчатого вала в режиме принудительного холостого хода. Применение ЭПХХ обеспечивает уменьшение расхода топлива на 2—3 % при движении по шоссе и на 4—5 % в городских условиях. Кроме этого, снижается количество отработавших газов и повышается эффективность торможения двигателем на принудительном холостом ходу.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Схема управления экономайзером принудительного холостого хода

Питание в схему управления (рис. 1) подается через контакты выключателя зажигания S1. При работе двигателя они замкнуты. Исполнительным устройством ЭПХХ является электромагнитный пневматический клапан Y. Пневматический клапан установлен в шланге, соединяющем впускной трубопровод с полостью диафрагмы, управляющей иглой экономайзера. Когда на обмотку клапана подается напряжение, он открыт, что обеспечивает подачу топливовоздушной смеси из системы холостого хода в цилиндры двигателя. При отсутствии напряжения на обмотке клапана он закрыт и подача топлива отключена.

Управление работой клапана Y осуществляется электронным блоком V и микровыключателем S2. Управление микровыключателем S2 осуществляется от дроссельной заслонки карбюратора через рычаг привода. В режиме принудительного холостого хода дроссельная заслонка закрыта (педаль подачи топлива отпущена), рычаг привода давит на рычажок микровыключателя и его контакты разомкнуты. При открытии дроссельной заслонки рычаг привода освобождает рычажок микровыключателя и его контакты замыкаются.

Включение и отключение электропневмоклапана в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя в режиме принудительного холостого хода осуществляет блок управления V. Он имеет четыре вывода. Через выводы 2 и 3, один из которых соединен с контактами выключателя S1, а другой — с корпусом, осуществляется питание блока V. Вывод 1 соединен с обмоткой клапана. Через вывод 4 в блок поступает сигнал о частоте вращения коленчатого вала двигателя. Источником сигнала является первичная цепь системы зажигания. Сигнал, поступающий в блок V после каждого замыкания контактов прерывателя, имеет

сложную форму. В блоке V он преобразуется в один импульс. Частота импульсов f пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Блок V работает таким образом, что при частоте преобразованных импульсов, меньшей определенного значения (частоты включения), блок управления подключает обмотку клапана к бортовой сети, а при частоте, большей другого определенного значения (частоты отключения), происходит отключение обмотки клапана от бортовой сети. Частота отключения /0Ткл больше частоты включения /вкл на значение, соответствующее разнице в частоте вращения коленчатого вала двигателя 250—500 об/мин.

Работает блок управления типа 1402.3733 ЭПХХ следующим образом. Сигнал системы зажигания поступает на входную цепь, состоящую из элементов Rl, R2, VD1, VD2, С1. Резисторы R1 и R2 ограничивают ток стабилитрона VD1 и являются делителем напряжения. Стабилитрон VD1 ограничивает поступающие сигналы снизу, а диод VD2 препятствует прохождению импульсов обратной полярности, защищая от них транзистор VT1. Конденсатор С1 защищает схему от помех. В результате после каждого размыкания контактов прерывателя транзистор VT1 открывается одним импульсом положительной полярности. После прохождения импульса транзистор VT1 закрывается. Резисторы R3, R4 и R5 обеспечивают нормальный режим работы транзистора VT1.

В периоды между импульсами, когда транзистор VT1 закрыт, конденсатор С2 заряжается через резистор R6. Диод VD3 препятствует заряду конденсатора С2 через резистор R4. Когда транзистор VT1 открыт, конденсатор С2 разряжается по цепи: диод VD3 — резистор R5 — коллектор-эмиттер транзистора VT1. С уменьшением частоты импульсов время между импульсами возрастает, а время импульса остается постоянным. Поэтому напряжение UC2, до которого заряжается конденсатор С2 при закрытом транзисторе VT1, с уменьшением частоты увеличивается.

Параметры схемы подобраны так, что даже при самой низкой частоте импульсов, которая соответствует работе двигателя на холостом ходу, конденсатор не успевает зарядиться до напряжения питания, которое задается стабилизирующей схемой на стабилитроне VD5 и резисторе R16.

Схема на транзисторах VT2 и VT3 работает таким образом, что транзисторы могут быть открыты, когда напряжение на базах этих транзисторов больше напряжения на резисторе R8. Напряжение на базе транзистора VT3 постоянно. Оно задается делителем на резисторах RIO, R12 и реостатом R11. Напряжение на базе транзистора VT2 равно разности между напряжением конденсатора С2 и падением напряжения на диоде VD4. Когда конденсатор С2 разряжен, транзистор VT2 закрыт, а транзистор

VT3 открыт током базы, который протекает по цепи: диоды VD6 и VD7 — резистор R10 — часть реостата R11 — переход ба-за-эмиттер транзистора VT3 — резистор R8. Напряжение на резисторе R8 будет практически равно напряжению между движком реостата R11 и корпусом, которое является опорным. Чтобы открылся транзистор VT2, необходимо обеспечить заряд конденсатора до напряжения UC2, большего суммы опорного напряжения и падения напряжения на диоде. При низких частотах вращения коленчатого вала двигателя обеспечивается указанное условие, т. е. напряжение на конденсаторе С2 при заряде увеличивается до величины, необходимой для открытия транзистора VT2. Так как напряжение резистора R8 при открытии транзистора VT2 становится больше опорного напряжения, транзистор VT3 закрывается.

В период разряда напряжение конденсатора уменьшится, транзистор VT2 закроется, а транзистор VT3 откроется.

При открытии транзистора VT2 начинает протекать ток базы транзистора VT4 по цепи: эмиттер-база транзистора VT4 — резистор R13 — коллектор-эмиттер транзистора VT2 — резистор R8. Транзистор VT4 откроется и через его эмиттер-коллектор и резистор R15 будет заряжаться конденсатор С4. Транзистор VT4 работает в ключевом режиме точно так же, как транзистор VT2. Резисторы R13, R14 и R15 обеспечивают нормальный режим работы транзистора VT4. Конденсатор СЗ защищает его от помех.

При появлении напряжения на конденсаторе С4 через резисторы R17 и R18 и переход база-эмиттер транзистора VT5 потечет ток. Транзистор VT5 откроется. Это произойдет практически одновременно с открытием транзистора VT4. Резисторы R19, R21 и R22 обеспечивают нормальный режим работы транзистора VT5.

Резистор R21 создает также постоянное смещение на базе транзистора VT6, что обеспечивает его открытие при открытии транзистора VT5. Транзистор VT6 нагружен обмоткой клапана Y. Поэтому при открытии транзистора VT6 клапан Y открывается. Конденсатор С4 не успевает разрядиться за время, когда транзистор VT4 закрыт, а в следующий цикл он опять подзаряжается. Поэтому транзисторы VT5 и VT6 постоянно открыты. Конденсатор С5 исключает влияние помех на работу транзистора VT6.

При рассмотрении работы схемы, не зная заранее режима работы транзистора VT6, мы считаем, что конденсатор С2 заряжается только через резистор R6. -жение UC2 постепенно уменьшается. При частоте / = /откл напряжения UС2 будет недостаточно для открытия транзистора VT2, так как оно будет меньше опорного напряжения. В результате транзистор VT4 будет закрыт, разрядится конденсатор С4 и закроются транзисторы VT5, VT6 и клапан Y. Отметим, что при закрытии транзистора VT6, уже при следующем цикле заряда конденсатора С2 при той же частоте f0ТКл напряжение UC2 будет меньше, чем при предшествующем цикле. Это объясняется отсутствием заряда конденсатора С2 через резистор R24. При дальнейшем увеличении частоты схема будет отключена.

При уменьшении частоты до /0ткл не произойдет обратного включения схемы ввиду того же отсутствия цепи заряда конденсатора С2 через резистор R24. При дальнейшем уменьшении частоты напряжение UC2 увеличивается и при / = /откл будет обеспечено открытие транзистора VT2 и включение всей схемы. Таким образом обеспечивается необходимый режим работы электромагнитного клапана и ЭПХХ.

Наличие в схеме диода VD4 позволяет повысить стабильность частот fBкл и /откл за счет исключения паразитного подзаряда конденсатора С2 обратным током перехода эмиттер-база транзистора VT2.

Однако наличие диода VD4 увеличивает температурный уход схемы. Термокомпенсация осуществляется введением диодов VD6 и VD7 в цепь делителя опорного напряжения.

Стабилитрон VD8 и ограничительный резистор R20 обеспечивают защиту транзисторов VT5 и VT6 от перенапряжений, возникающих в схеме электрооборудования автомобиля.

Через резистор R23 протекает ток утечки стабилитрона VD8, что препятствует его протеканию через базу транзистора VT5. При отсутствии резистора R23 возможно открытие транзистора VT5 током утечки стабилитрона VD8.

Диод VD9 обеспечивает активное запирание транзистора VT5 при замыкании цепи питания клапана на корпус (коротком замыкании) и таким образом защищает транзистор VT6 (он при этом также закрывается).

Диод VD10 защищает транзистор VT6 от тока самоиндукции, возникающего при отключении обмотки клапана.

Частоты вращения коленчатого вала двигателя, при которых происходит включение и отключение системы холостого хода, подбираются специально для каждого конкретного автомобильного двигателя.

Экономайзер принудительного холостого хода с электронным управлением

В процессе движения
автомобиля значительное время занимает
режим принудительного холостого хода,
когда коленчатый вал дви­гателя
вращается за счет кинетической энергии
автомобиля. Этот режим наблюдается,
например, при движении автомобиля с
высо­кой скоростью при включенной
передаче и отпущенной педали управления
подачей топлива, т. е. когда двигатель
работает в тормозном режиме.

Экономайзер
предназначен для прекращения подачи
топлива в двигатель на ре­жиме
принудительного холостого хода.

Достоинства:

1. уменьшение
   эксплуатационного рас­хода топлива
   на 2…3%;

2. снижение выброса
   токсичных веществ на 15…30%;

Режим принудительного
холостого хода в ЭПХХ опреде­ляют:

1. частота вращения
   коленчатого вала двигателя должна быть
   больше частоты, соответствующей
   холо­стому ходу

2. дроссельная
   заслонка должна быть закрыта.

Прекращение подачи
топлива обеспечивается электромагнит­ными
клапанами.

На основе информации
о частоте вращения коленчатого вала,
получаемой от первичной цепи системы
зажигания КЗ
и о положении дроссельной заслонки,
получаемой от датчика положения
дроссельной заслонки Д
электронный блок управления вырабатывает
сигнал, управляющий электромагнитным
клапаном ЭМК,
который в свою очередь открывает и
закрывает подачу топ­лива в систему
холостого хода карбюратора. Датчик
положения дроссельной заслонки
представляет собой микровыключатель,
ме­ханически связанный с приводом
дроссельной заслонки, замыкаю­щийся
при полностью отпущенной педали
управления подачей то­плива (режим
холостого хода).

Электронные
системы управления, топливоподачей
дизелей.

ЭСАУ дизельными
двигателями позволяют:

1. сни­зить
   токсичность отработавших газов;

2. уменьшить дымность;

3. шум;

4. стабилизировать
   работу двигателя на холостом ходу;

ЭСАУ выпол­няют:

1. функции управления
   количеством впрыскиваемого топлива;

2. моментом начала
   впрыска;

3. частотой вращения
   коленчатого вала на . холостом ходу;

4. работой свечей
   накаливания;

ЭСАУ делятся:

1. аналоговые системы,
   состоящие в основном из операционных
   усилителей;

2. цифровые регуляторы,
   построенные на элементах средней
   степени интеграции;

3. микропроцессорные
   системы.

включают:

1. микропроцессор
   (МП),
   осуществляющий все арифмети­ческие
   операции и общее управление устройствами;

2. оперативное
   запоминающее устройство (ОЗУ)
   для хранения промежуточных ре­зультатов
   вычислений;

3. постоянное
   запоминающее устройство (ПЗУ) для
   хранения программ управления всей
   системы в целом;

4. предусмот­рены
   три типа датчиков: а)режимных параметров;
   б)коррекции; в) защи­ты.

структурная схема
микропроцессорной системы управления

дизельного
двигателя.

Особо важной
задачей топливоподачи дизельного
двигателя яв­ляется качественное
обеспечение переходных процессов, так
как это непосредственно связано с
технико-экономическими показате­лями
работы двигателя.

Она состоит из
программного задатчика положений рейки
ПЗ, вычисляемых по значениям частоты
вращения коленчатого вала двигателя
п,
поло­жению педали управления подачей
топлива ψ_педали
и информации от датчиков коррекции ДК;
регулятора Р.
вычисляющего рассогла­сование между
расчетным значением положения рейки
h_расч
и дей­ствительным h_д;
исполнительного механизма ИМ,
включенного в контур регулятора и
формирующего интегральную составляющую
топливного насоса высокого давления
ТНВД
и двигателя Д.

Микропроцессорная
система управления дизелем изменяет
угол опережения впрыска топлива по
оптимальному закону в зависимости от
нагрузки и частоты вращения коленчатого
вала.

Примером ЭСАУ
топливоподачей дизельного двигателя
с рам­пой-аккумулятором может служить
система Common
Rail
фирмы Bosch

Система содержит:
1—
топливный насос высокого давления; 2
-перепускной клапан; 3
— элек­тромагнитный клапан — регулятор
давления; 4
— топливный фильтр; 5
-топливный бак с топливоподкачивающим
насосом и предварительным фильтром; 6-
электронный блок управления; 7—
реле включения свечей накаливания; 8
-аккумуляторная батарея; 9
— топливная
рампа-аккумулятор; 10
— датчик давления топлива в рампе; 11
— топливный жик­лер; 12-
предохранительный клапан; 13
— датчик температуры топлива; 14
— электромагнитная
форсунка; 15
— свеча
накаливания; 16
— датчик температуры охлаждающей
жидкости; 17-
датчик положения коленчатого вала; 18
-фазовый дискриминатор; 19
— датчик
температуры воздуха на впуске; 20
— датчик
давления наддува; 21
— пленочный
датчик массового расхода воздуха; 22
— турбокомпрессор;
23 —
пневматический клапан управления
рециркуляцией; 24
— пневматический
клапан управления над­дувом; 25-
вакуумный насос; 26
— приборная
панель; 27-
датчик поло­жения педали управления
топливоподачей; 28
— датчик
нажатия педали тормоза; 29
— датчик выключения сцепления; 30
— датчик
скорости авто­мобиля; 31
— пульт
управления круиз-контроля; 32
— компрессор
конди­ционера; 33
— переключатель кондиционера; 34
— аварийная
лампа и диагностический разъем

Топливо из бака 5
топливоподкачивающим насосом подается
через фильтр 4
в ТНВД 1.
Из насоса топливо поступает в
рампу-аккумулятор 9
и распределяется по форсункам 14.
Давление топлива в рампе-аккумуляторе
поддерживается на постоянном уровне
135 МПа, что обеспечивается датчиком 10
и электромагнитным клапаном 3.

Для защиты двигателя
используется ограничительный клапан
12 открывающийся
при давлении свыше 150 МПа. Количество
впры­скиваемого топлива определяется
длительностью открытия элек­тромагнитной
форсунки. Для снижения потерь энергии
на сжатие топлива в режиме холостого
хода и частичных нагрузок производи­тельность
ТНВД может уменьшаться путем открытия
перепускного клапана 2.

По своей структуре
ЭСАУ Common
Rail
во многом аналогична рассмотренным
ранее системам впрыска бензиновых
двигателей.

Датчик положения
коленчатого вала 17
индукционного типа используется для
определения частоты вращения и положения
ко­ленчатого вала. Информации от этого
датчика недостаточно чтобы различить
конец такта сжатия, поэтому используется
датчик поло­жения распределительного
вала 18 —
фазовый дискриминатор. В основу работы
датчика положен эффект Холла.

ЭСАУ получает
информацию о температуре охлаждающей
жид­кости и воздуха на впуске. В
некоторых модификациях системы
ис­пользуются датчики температуры
масла и топлива.

Для обеспечения
точного определения состава рабочей
смеси и снижения вредных выбросов,
особенно на переходных режимах,
используется пленочный датчик массового
расхода воздуха уста­навливаемый до
турбокомпрессора.

Положение педали
управления режимом работы двигателя
оп­ределяется потенциометрическим
датчиком, при этом какая-либо механическая
связь педали с системой топливоподачи
отсутствует.

Для определения
давления наддува используется датчик
абсо­лютного давления с пьезорезистивными
чувствительными элемен­тами.

В процессе управления
двигателем можно выделить следующие
функции и режимы: режим пуск двигателя,
рабочий режим, режим холостого хода,
функция обеспечения равномерности
работы дви­гателя и снижения колебаний
при переходных процессах, режим
автоматического поддержания заданной
скорости автомобиля, ог­раничение
топливоподачи, остановка двигателя.

При пуске двигателя
количество впрыскиваемого топлива
явля­ется постоянной величиной. В
рабочем режиме для определения количества
топлива используется сигнал датчика
положения педа­ли управления
топливоподачей и датчика положения
коленчатого вала двигателя. БУ обрабатывает
информацию от датчиков и ис­пользуя
характеристические карты вычисляет
значение угла опе­режения впрыска
(момент подачи топлива) и длительность
откры­тия форсунки.

Для снижения
расхода топлива частота вращения
коленчатого вала в режиме холостого
хода поддерживается на минимальном
устойчивом уровне, при этом учитывается
температура двигателя и сигналы о
включении кондиционера и других
устройств, создающих

нагрузку.

Контроллер зажигания с блоком управления экономайзером внутреннего холостого хода 1103.3734

B&W Learning Center Articles » Babcock & Wilcox

Многие котлы, работающие на ископаемом топливе, в настоящее время работают в циклическом режиме или в режиме включения/выключения. Эти режимы работы включают циклическое включение и выключение агрегата или снижение нагрузки до абсолютного минимума в ответ на изменяющуюся потребность в нагрузке. Это может быть вызвано ежедневными или еженедельными изменениями нагрузки в ночное время и в выходные дни, диспетчерскими установками генераторов в сеть, которые используют более дешевое топливо, такое как природный газ, или наличием альтернативных и менее стабильных источников генерации, таких как солнечная энергия или ветер. сила.

Большинство этих блоков изначально были разработаны для работы с базовой нагрузкой и не рассчитаны на частые циклы включения/выключения. Напряжения, возникающие в сварных швах, коллекторах, барабанах и соединениях между расширяющимися и сужающимися частями, могут вызвать отказы после конечного числа циклов. Циклическая работа может сократить срок службы такого оборудования в зависимости от количества и продолжительности циклов. Тщательная программа оценки состояния может определить потенциальные модификации оборудования, которые могут сделать устройство более гибким и устранить возможные проблемы. Технологические разработки для новейших агрегатов, предназначенных для циклирования, сделали доступным широкий спектр модификаций парогенераторов, которые можно переоборудовать в конструкции с базовой нагрузкой.

При оценке способности котла выдерживать циклы в первую очередь проверяются компоненты, наиболее уязвимые для циклов. Эти компоненты обсуждаются с двух точек зрения: методы эксплуатации, минимизирующие циклические повреждения, и конструктивные модификации, позволяющие компоненту лучше выдерживать циклические условия.

Определение цикла

Обычно рассматриваются два типа службы циклов: циклы нагрузки и циклы включения/выключения.

Считается, что цикл нагрузки начинается при полной нагрузке и установившихся условиях полной температуры. Он проходит через снижение нагрузки, затем возвращается к начальным условиям. Типичный цикл нагрузки состоит из трех фаз:

1. снижение нагрузки,
2. работа при низкой нагрузке и
3. перезагрузка.

Типичный цикл включения/выключения состоит из четырех фаз:

1. снижение нагрузки,
2. снятие с эксплуатации
3. перезагрузка и
4. перезагрузка.

Период автономной работы может предложить одну область потенциала для снижения циклического ущерба. Ниже приведены проблемы, связанные в основном с циклами включения/выключения.

Термоудар экономайзера

На котлах, которые включаются и выключаются, экономайзеры часто показывают больше циклических повреждений, чем другие компоненты. В экономайзер поступает вода из системы подогрева питательной воды отбора, и температура внутренней поверхности металла практически без временной задержки следует за температурой питательной воды. В результате могут возникать высокие скорости изменения температуры металла при высоких местных напряжениях.

На рис. 1 показаны температуры на входе в экономайзер во время ночного цикла отключения. Первые два часа предназначены для снижения нагрузки, а затем восемь часов простоя. Далее котел разжигается для подготовки к перезапуску. Скорости изменения температуры во время уменьшения и увеличения нагрузки обычно не являются чрезмерными, но представляют собой условия циклической нагрузки для экономайзера.

Рис. 1 Температура экономайзера во время ночных циклов отключения.

В период автономной работы обычно происходит некоторая утечка воздуха через котел, что приводит к падению давления в котле. При этом уровень воды в барабане снижается. В то же время воздух, проходящий через котел, нагревается до температуры, близкой к температуре насыщения, и затем этот воздух нагревает экономайзер. Температура металла экономайзера может увеличиваться на 30-50°F/ч (17-28°C/ч) в течение этого периода и приближаться к температуре насыщения. Когда уровень в барабане падает по мере остывания устройства, оператор обычно восстанавливает уровень в барабане, добавляя питательную воду, чтобы устройство было готово к работе. Из-за отсутствия экстракционного пара температура питательной воды низкая. Эта порция холодной воды быстро охлаждает экономайзер, вызывая тепловой удар, как показано сплошными линиями на рис. 1. Как правило, наибольшие удары испытывают впускной коллектор и впускные трубы.

Когда котел запускается для подготовки к перезапуску турбины, сворачиванию и синхронизации, экономайзер быстро нагревается, часто приближаясь к температуре насыщения. Поток питательной воды начинается, когда к турбине прикладывается начальная нагрузка. Из-за того, что имеется небольшой нагрев экстракции, температура питательной воды изначально низкая. Термический удар может произойти, когда экстракты попадают в нагреватели питательной воды, и температура может повыситься на несколько сотен градусов по Фаренгейту (C) за несколько минут.

Как правило, раннее повреждение состоит из трещин, возникающих в отверстиях труб впускного коллектора, которые находятся ближе всего к входному патрубку питательной воды.

В ходе этого циклического обслуживания также были замечены другие повреждения. На выпускных коллекторах были обнаружены повреждения, аналогичные впускным коллекторам. Кроме того, некоторые системы поддержки трубных блоков не могут выдерживать большие перепады температур между рядами.

Имеются решения для снижения частоты и силы тепловых ударов. Они касаются условий выхода из строя и перезапуска. Одно из решений называется капельным охлаждением. Очень небольшое количество питательной воды часто вводится во время периодов останова и перезапуска. Это предотвращает нагрев впускного коллектора и снижает скорость охлаждения при подаче питательной воды. Поскольку подача питательной воды регулируется для ограничения повышения температуры экономайзера, может потребоваться некоторая продувка барабана для предотвращения высокого уровня воды.

Второй метод снижения теплового удара заключается в повторном нагреве экономайзера в период простоя, а затем в подаче более высокой температуры питательной воды для перезапуска. Это может произойти за счет наддува нагревателя высокого давления паром из вспомогательного источника или из барабана агрегата. Требуемое количество пара невелико, поскольку он нагревает только начальный небольшой поток питательной воды.

Переохлаждение печи

В барабанных котлах, подвергшихся циклическому включению/выключению, также было обнаружено множественные трещины в трубах нижней стенки топки, где трубы удерживаются от расширения или сжатия. Типичными участками растрескивания являются нижние крепления дутьевой коробки, где к трубам привариваются наполнительные стержни или пластины. (См. рис. 2.)

Рис. 2. Растрескивание крепления нижнего дутьевого короба из-за переохлаждения.

Расследование этих отказов показало, что в период останова или простоя относительно холодная (охлажденная ниже температуры насыщения) вода скапливалась в нижних контурах подины печи. Когда циркуляция была запущена с помощью начального зажигания или циркуляционного насоса, поверхность раздела холодной воды перемещается вверх через стены, быстро охлаждая трубы. По мере того, как более холодная вода движется вверх по печи, градиент ее температуры уменьшается, и поэтому скорость охлаждения уменьшается, что снижает повреждение выше в печи. Опыт показывает, что если это переохлаждение может быть ограничено до 100F (56C), вероятность повреждения будет низкой.

Выведенная из эксплуатации циркуляционная насосная система может использоваться для ограничения переохлаждения. (См. рис. 3.) Это насос малой производительности, который всасывает воду со дна водостоков и нагнетает воду в барабан, тем самым предотвращая расслоение воды внутри устройства.

Рис. 3 Выведенная из строя циркуляционная насосная система.

Коррозионная усталость

Воздействие циклов включения/выключения продолжает проявляться в других частях котла по мере старения агрегата и увеличения числа циклов. Цепи, такие как трубы подачи и стояки, подвержены повреждениям при достаточном количестве лет эксплуатации и достаточном количестве циклов. Владельцы должны быть особенно внимательны к повреждениям в цепях, которые находятся за пределами кожуха котла и представляют большую угрозу безопасности в случае отказа. Компания B&W подготовила бюллетень по обслуживанию оборудования, в котором обсуждается эта тема.

Гибкость опоры трубы

Стенки кожуха большинства котлов охлаждаются водой или паром. В водоохлаждаемых контурах подается кипящая вода, а в паровых контурах — пар из барабана. В результате они работают вблизи температуры насыщения, соответствующей давлению в барабане. Независимо от того, запускается котел или выключается, для изменения температуры стенок необходимо значительное поглощение или потеря тепла. В результате они изменяют температуру медленнее, чем другие компоненты.

Экономайзер, пароперегреватель и промежуточный нагреватель проходят через эти стены; проходки спроектированы газонепроницаемыми. В точке проникновения поперечное расширение следует за температурой насыщения. Однако коллектор, который образует вход или выход компонента, расширяется в зависимости от температуры пара или воды, которые он содержит. На рис. 4 показаны типичные движения конца коллектора и крайнего соединительного патрубка пароперегревателя или выходного отверстия пароперегревателя. Обратите внимание, что наибольшее отклонение происходит, когда температура коллектора максимальна.

Рис. 4 Гибкость патрубка пароперегревателя.

В случае экономайзеров и входа подогревателя отклонение происходит в противоположном направлении, поскольку эти коллекторы работают при температуре, близкой или ниже температуры насыщения. Для этих компонентов наибольший перепад температур и, следовательно, наибольший прогиб приходится на низкие нагрузки.

Независимо от направления наибольшая разница температур приводит к максимальному дифференциальному расширению и максимальным изгибающим напряжениям в соединительных ветвях. Диапазон и амплитуда напряжения определяют усталостную долговечность компонента.

Первыми признаками циклического повреждения являются внешние трещины на сварных швах между трубой и коллектором или на сварных швах между трубой и трубой крайних стоек коллектора. Это повреждение относительно легко проверить и устранить. Последовательное повреждение также обычно ограничивается близко расположенными ногами, потому что они испытали одинаковые уровни стресса. Наиболее чувствительными являются высокотемпературные коллекторы, расположенные на относительно небольших расстояниях от уплотнения проходки на крупных агрегатах. На больших котлах коллекторы длинные, что в сочетании с короткими ответвлениями выпускных труб создает наибольшие напряжения изгиба в сварных швах коллекторов.

Паровые барабаны

Цикличность барабанных котлов общего назначения может привести к значительным колебаниям температуры барабанов. Барабан представляет собой большой толстостенный сосуд, который по своей природе медленно реагирует на изменения температуры. Колебания температуры барабана сверху вниз могут привести к вибрациям барабана, чрезмерным нагрузкам на соединения и усталости сварных швов.

Любые участки со значительными перепадами температуры, включая проникновение форсунок, могут со временем привести к чрезмерным термическим напряжениям и повреждению барабана при наличии достаточного количества циклов. Следовательно, барабан должен быть рассмотрен, когда работа на цикле должна быть нормой.

Паровой барабан должен быть включен в программу оценки состояния для выявления признаков любого повреждения. Однако условия эксплуатации, которые могут привести к повреждению, должны быть смягчены. Эксплуатационные данные должны быть проанализированы или должны быть установлены приборы для оценки осадок барабана. Термопары могут быть установлены на барабане для контроля разницы температур. Анализ истории эксплуатации котла может подтвердить, что скорость изменения давления (температуры насыщения) контролируется. Если сбои в работе велосипеда нельзя контролировать путем изменения методов эксплуатации, может потребоваться модернизация системы.

Модернизация циклической циркуляции котла

Как упоминалось ранее, переохлаждение топки, принудительное охлаждение котла во время останова и прерывистый поток холодной питательной воды в котел во время запуска являются тремя источниками тепловых перепадов и циклического крекинга. Термические напряжения, возникающие внутри компонентов, могут быть достаточными для образования малоцикловых усталостных трещин. Решением в большинстве случаев является модификация котла и/или системы питательной воды, чтобы предотвратить внезапное попадание холодной воды в горячие компоненты котла.

Когда в котле возникают трещины из-за переохлаждения и потока холодной питательной воды при запуске, одним из решений является установка автономной системы циркуляции с насосом для уменьшения тепловых переходных процессов. Система, как показано на рис. 5, состоит из автономного циркуляционного насоса, тройника с термомуфтой между автономным насосом и линией питательной воды, соединительной линии от опускной трубы котла к насосу, байпасной системы подогрева, различных клапанов. , и система управления.

Рис. 5 Автономная система рециркуляции для уменьшения теплового удара.

Автономный насос работает только при выключенном котле. Его назначение – обеспечить небольшую циркуляцию внутри топочного контура и через экономайзер предотвратить температурную стратификацию в водяных контурах. Тройниковое соединение позволяет подавать небольшое количество горячей воды из топки в поток питательной воды, когда питательная вода периодически подается в котел и до того, как установится постоянный поток питательной воды. Теплая печная вода, подаваемая через тройник, повышает температуру питательной воды настолько, чтобы предотвратить тепловой удар экономайзера.

Соединение содержит внутреннюю термическую муфту, которая защищает тройник от теплового удара при первой подаче холодной питательной воды в экономайзер. Система управления отслеживает температуру и расход питательной воды и управляет рециркуляционным насосом.

При запуске последовательности запуска котла автономная система отключается и изолируется. Линии подогрева обеспечивают естественную циркуляцию через насос, когда он отключен и котел отключен от сети.

Опыт работы с автономными системами рециркуляции показал, что перепады теплового удара могут быть снижены до менее чем 100F (56C) по сравнению с предыдущими уровнями от 200 до 400F (от 111 до 222C). Такое уменьшение может устранить усталостное растрескивание, связанное с частым циклированием агрегата.

Описанные выше проблемы в основном связаны с циклами включения/выключения. Циклическое изменение нагрузки в различных диапазонах представляет собой еще один набор уникальных проблем. Основные проблемы связаны с поддержанием стабильного горения и возможностью поддерживать в рабочем состоянии оборудование системы контроля качества воздуха (СКВК).

Эти проблемы становятся более сложными для решения по мере снижения желаемой минимальной длительной нагрузки. Обычно желаемые рабочие диапазоны можно классифицировать следующим образом:0251

Стабильность пламени

Одной из основных проблем циклической нагрузки является разработка необходимой системы (систем) для поддержания стабильного горения при работе с низкой нагрузкой. Современные настенные горелки обеспечивают хорошо контролируемое смешивание топлива и воздуха. Объем смешивания зависит от мощности горелок. Приемлемое воздушно-топливное смешивание достигается при снижении нагрузки котла за счет работы с меньшим количеством работающих горелок и за счет работы этих горелок с более высокой скоростью горения. Смешивание в горелке может быть вызвано использованием потока первичного воздуха/угольной пыли, использованием вторичного воздуха или их комбинацией. Ниже определенной нагрузки горелки не смогут поддерживать стабильное пламя без использования вспомогательного топлива для поддержки.

Чтобы свести к минимуму затраты на вспомогательное топливо в периоды, когда требуется стабилизация пламени, можно использовать запальники двойной мощности. Воспламенители работают на любой из двух мощностей. Одна более высокая мощность будет соответствовать входному уровню класса 1 при 10% мощности угольной горелки в соответствии с NFPA 85. Другая более низкая мощность будет составлять 5% мощности угольной горелки, которую NFPA 85 определяет как воспламенитель класса 2, наименьший. допускается для розжига угля. Когда распылитель запускается, воспламенители будут работать на полную мощность в соответствии с требованиями NFPA 85. Во всех других случаях, когда это разрешено NFPA 85, например, когда требуется поддержка воспламенителя для продолжительной низкой загрузки распылителя, вход воспламенителя может быть снижена до низшего класса мощности 2. В то время как воспламенители класса 2 не могут использоваться во всех ситуациях, когда может использоваться воспламенитель класса 1, разрешается использовать воспламенители класса 2 для стабилизации угольного пламени при работе с малой нагрузкой в ​​определенных предписанных условиях.

Регулировка мощности распылителя

Регулировка мощности распылителя является ключом к обеспечению гибкости настройки котла. Как правило, минимальный диапазон регулирования ограничивается двумя работающими измельчителями. Одиночный распылитель, работающий на вспомогательном топливе, рискует отключить агрегат, если сработает распылитель. Требования к первичному воздуху зависят от конкретной конструкции измельчителя. Большинству измельчителей требуется от 40 до 70% их потребности в первичном воздухе при полной нагрузке при минимальном уровне производительности. Кроме того, смесь PA/PC, направляемая к горелкам, должна транспортироваться со скоростью не менее 3000 футов/мин (15 м/с). Эта скорость служит для предотвращения выпадения частиц угля из взвеси в горизонтальных участках угольной трубы. Минимальный расход первичного воздуха больше минимального расхода РА, необходимого для распылителя, или минимального расхода, необходимого для соблюдения предельных значений скорости линии горелки.

Первичная смесь воздуха и угля, подаваемая к горелкам, достигает максимальной скорости и содержания твердых частиц при полной загрузке измельчителя и соответствует производительности измельчителя по мере снижения загрузки мельницы. По мере увеличения скорости сопла горелки точка воспламенения постепенно удаляется от горелки. В какой-то момент постоянное увеличение скорости сопла может привести к срыву пламени, потенциально опасному состоянию, при котором воспламенение угля и стабильность пламени теряются. Весовое отношение угля к первичному воздуху обычно достигает максимума от 0,4 до 0,65 при полной загрузке и минимум от 0,15 до 0,3 при минимальной загрузке измельчителя.

Совместное использование классификатора DSVS® с регулятором нагрузки пружины может повысить эксплуатационную гибкость измельчителя и сократить динамический диапазон. Тенденцию к более высокому продукту можно контролировать с помощью классификатора. Классификатор также можно использовать для увеличения рабочей нагрузки измельчителя при низкой производительности за счет увеличения крупности до значений, превышающих значения, которые можно было бы получить с помощью статического классификатора. Увеличение рабочей нагрузки пульверизатора при малых мощностях может одновременно улучшить динамический диапазон и стабильность воспламенения.

Если экономичность работы при низкой нагрузке оправдывает это, имеется несколько вариантов для обеспечения равномерного стабильного подвода тепла. Сжигание природного газа обеспечивает равномерный стабильный подвод тепла в топку для работы до нагрузки дома включительно. Специализированные измельчители и горелки меньшей мощности являются еще одним вариантом обеспечения более низкой подводимой теплоты от более дешевого топлива. Обжиг половинной мельницы используется для обеспечения еще большего диапазона регулирования с существующими измельчителями. В этой конструкции половина горелок изолирована, а другая половина работает в более богатой топливом среде, обеспечивая стабильное минимальное тепловложение. Избыточный насыщенный топливом первичный воздух направляется в рукавный фильтр, где топливо отделяется и возвращается в мельницу, а первичный воздух подается в котел. Этот избыток первичного воздуха измеряется, чтобы обеспечить подачу достаточного количества воздуха для горения на активные горелки.

Контроль качества воздуха

Поддержание работоспособности систем контроля качества воздуха при низких нагрузках представляет собой особую проблему. Оксиды азота (NOx), как правило, можно контролировать путем сжигания до примерно 40% нагрузки при надлежащей настройке и контроле. NOx будет увеличиваться по мере снижения нагрузки примерно с 40 до 25%; в этом случае система селективного каталитического восстановления (SCR) выходит из строя. Таким образом, с точки зрения контроля NOx, поддержание работы SCR при минимально возможной нагрузке требует одного или нескольких конструктивных решений. Чтобы предотвратить образование бисульфата аммония в катализаторе, температура дымовых газов на входе SCR должна поддерживаться выше минимальной температуры впрыска, указанной поставщиком катализатора. Для поддержания температуры газа на входе в SCR можно использовать следующие опции:

1. Байпас дымовых газов – Часть дымовых газов обходит экономайзер и смешивается с дымовыми газами, прошедшими через экономайзер.
2. Экономайзер V-TempTM – в этой запатентованной конструкции питательная вода экономайзера разделяется на переливной и нижний тракты, каждый из которых подается из собственного впускного коллектора экономайзера. Ряд трубок экономайзера состоит из нескольких секций труб нижнего и нижнего слива, питаемых от коллекторов нижнего и верхнего слива. Вода через переливную и нижнюю секции смещается по мере снижения нагрузки и рекомбинируется в смесительных коллекторах.
3. Раздельный экономайзер – часть поверхности экономайзера перемещена ниже по потоку от реактора СКВ.
4. Рециркуляция воды – часть воды из источника, близкого к насыщению, например из стояка, смешивается с питательной водой в экономайзер.
5. Байпас воды – часть питательной воды экономайзера обходит экономайзер и смешивается с водой, проходящей через экономайзер.
6. Удаление поверхности – удаляется часть конвективной поверхности (пароперегреватель, промежуточный нагреватель или экономайзер).

Оборудование AQCS, расположенное после воздухонагревателя, также требует, чтобы температура выходящего газа оставалась выше установленных пределов для правильной работы. К оборудованию, наиболее чувствительному к низким температурам газа при очень малых нагрузках, относятся поглотитель распылительной сушилки (SDA) и импульсный струйный тканевый фильтр (PJFF). Рекомендуемая минимальная средняя температура газа, поступающего в это оборудование, составляет 220F (104C) для холодного пуска. Минимальная температура газа на входе, необходимая для соблюдения заданного уровня выбросов SO2, зависит от концентрации SO2 на входе и концентрации твердых частиц в пульпе, подаваемой в распылитель. Для агрегата с циклом глубокой нагрузки (загрузка дома до 25 %) могут быть возможны более низкие средние температуры газа на основе испытаний и опыта.

Котлы предназначены для поддержания температуры газов на выходе воздухоподогревателя для предотвращения коррозии поверхности холодного конца. Общее предположение состоит в том, что температура металла холодного конца приблизительно равна средней температуре на выходе газа и на входе воздуха. Большинство воздухонагревателей рассчитаны на работу с температурой газа на выходе выше точки росы кислоты, но с минимальной температурой металла несколько ниже точки росы, где повышение эффективности более чем компенсирует дополнительные затраты на техническое обслуживание. Меры, используемые для контроля температуры выходящего газа из воздухонагревателя, могут включать в себя нагрев входящего воздуха с использованием теплообменника, обход воздуха вокруг воздухонагревателя, рециркуляцию горячего воздуха или обход дымовых газов вокруг воздухонагревателя. Эти методы имеют определенные недостатки, которые необходимо оценить перед внедрением. Варианты обхода, хотя и более эффективны при более низких нагрузках, страдают от нежелательной утечки воздуха или газа вокруг закрытых заслонок при высокой нагрузке, что приводит к снижению эффективности. Наиболее часто используемое решение по нагреву воздуха, поступающего через теплообменник, может привести к более высокому расходу тепла при самой низкой нагрузке.

Карбюраторы поплавкового типа — дозирование топлива поршневого двигателя

Карбюратор поплавкового типа состоит в основном из шести подсистем, которые регулируют количество выбрасываемого топлива в зависимости от потока воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Эти системы работают вместе, чтобы обеспечить двигатель правильным потоком топлива во всех рабочих диапазонах двигателя.

Система механизма поплавковой камеры

Поплавковая камера расположена между подачей топлива и основной дозирующей системой карбюратора. Поплавковая камера или чаша служит резервуаром для топлива в карбюраторе. [Рисунок 2] Эта камера обеспечивает почти постоянный уровень топлива в главном нагнетательном сопле, который обычно находится примерно на 1/8 дюйма ниже отверстий в главном нагнетательном сопле. Уровень топлива должен поддерживаться немного ниже выпускных отверстий нагнетательного сопла, чтобы обеспечить правильный расход топлива и предотвратить утечку топлива из форсунки при неработающем двигателе.0030

Рисунок 2. Поплавковая камера со снятым поплавком сиденье. Седло иглы обычно изготавливается из бронзы. Игольчатый клапан изготовлен из закаленной стали или может иметь секцию из синтетического каучука, подходящую к седлу. При отсутствии топлива в поплавковой камере поплавок опускается к дну камеры и позволяет игольчатому клапану широко открываться. Когда топливо поступает из линии подачи, поплавок поднимается (плавает в топливе) и закрывает игольчатый клапан, когда топливо достигает заданного уровня. Когда двигатель работает и топливо вытекает из поплавковой камеры, клапан занимает промежуточное положение, так что открытия клапана достаточно для подачи необходимого количества топлива и поддержания постоянного уровня. [Рисунок 1] При правильном уровне топлива (поплавковая камера) скорость нагнетания точно регулируется скоростью воздуха через трубку Вентури карбюратора, где падение давления на нагнетательном сопле заставляет топливо поступать во впускной воздушный поток. Атмосферное давление над топливом в поплавковой камере вытесняет топливо из нагнетательного сопла. Вентиляционное отверстие или небольшое отверстие в верхней части поплавковой камеры позволяет воздуху входить или выходить из камеры по мере повышения или понижения уровня топлива. Основная система дозирования Главная дозирующая система подает топливо в двигатель на всех скоростях выше холостого хода и состоит из: Вентури Главный дозирующий жиклер Главный выпускной патрубок Канал, ведущий к системе холостого хода Дроссельная заслонка1 9025 дроссельная заслонка регулирует массовый расход воздуха через карбюратор Вентури, его следует считать основным узлом в основной дозирующей системе, а также в других карбюраторных системах. Типичная главная измерительная система показана на рис. 3. Трубка Вентури выполняет три функции: Пропорции. Смесь топлива/воздуха Уменьшает давление в сопла загромождения . Топливораздаточный патрубок расположен в стволе карбюратора так, что его открытый конец находится в горловине или самом узком месте трубки Вентури. Главное дозирующее отверстие, или жиклер, расположено в топливном канале между поплавковой камерой и нагнетательным соплом для ограничения потока топлива, когда дроссельная заслонка широко открыта. При вращении коленчатого вала двигателя при открытой дроссельной заслонке карбюратора создаваемое во впускном коллекторе низкое давление воздействует на воздух, проходящий через корпус карбюратора. Из-за разницы давлений между атмосферой и впускным коллектором воздух поступает из воздухозаборника через корпус карбюратора во впускной коллектор. Объем воздушного потока зависит от степени открытия дроссельной заслонки. Когда воздух проходит через трубку Вентури, его скорость увеличивается. Это увеличение скорости создает область низкого давления в горловине Вентури. Форсунка подачи топлива подвергается воздействию этого низкого давления. Поскольку поплавковая камера вентилируется до атмосферного давления, создается перепад давления на выпускном сопле. Именно эта разница давлений, или сила дозирования, заставляет топливо вытекать из нагнетательного сопла. Топливо выходит из форсунки в виде тонкой струи, и мельчайшие частицы топлива в струе быстро испаряются в воздухе. Дозирующее усилие (перепад давления) в большинстве карбюраторов увеличивается по мере увеличения открытия дроссельной заслонки. Топливо должно быть поднято в нагнетательном патрубке до уровня, при котором оно выбрасывается в воздушный поток. Для этого требуется перепад давления 0,5″ рт. ст. При значительном уменьшении дозирующего усилия на малых оборотах двигателя подача топлива из нагнетательного сопла уменьшается, если в карбюратор не встроен воздухоотводчик (воздушный дозирующий жиклер). Уменьшение расхода топлива по отношению к расходу воздуха обусловлено двумя факторами: Топливо имеет тенденцию прилипать к стенкам нагнетательного патрубка и периодически отрываться крупными каплями, вместо того чтобы образовывать мелкие брызги, и Требуется часть дозирующего усилия, чтобы поднять уровень топлива от уровня поплавковой камеры к выходному отверстию нагнетательного патрубка. Основной принцип отвода воздуха можно пояснить с помощью простых схем, как показано на рис. 4. В каждом случае одинаковая степень всасывания применяется к вертикальной трубке, помещенной в емкость с жидкостью. Как показано на рисунке А, сила всасывания, прикладываемая к верхнему концу трубки, достаточна для того, чтобы поднять жидкость примерно на 1 дюйм над поверхностью. Если сделать небольшое отверстие в боковой стенке трубки над поверхностью жидкости, как в случае В, и применить отсос, пузырьки воздуха попадают в трубку, и жидкость вытягивается непрерывной серией мелких порций или капель. Таким образом, воздух «всасывается» в трубку и частично уменьшает силы, стремящиеся задержать поток жидкости через трубку. Однако большое отверстие в нижней части трубки эффективно предотвращает сильное всасывание, оказываемое на отверстие для выпуска воздуха или вентиляционное отверстие. Точно так же отверстие для выпуска воздуха, слишком большое по сравнению с размером трубы, уменьшит всасывание, доступное для подъема жидкости. Если модифицировать систему, поместив дозирующее отверстие на дно трубки и всасывая воздух ниже уровня топлива с помощью воздухоотводной трубки, то в трубке образуется мелкодисперсная смесь воздуха и жидкости, как показано на рис. С. Рис. 4. Принцип отбора воздуха В карбюраторе небольшой отвод воздуха осуществляется немного ниже уровня топлива в топливную форсунку. Открытый конец воздухозаборника находится в пространстве за стенкой Вентури, где воздух относительно неподвижен и находится под давлением, близким к атмосферному. Низкое давление на конце форсунки не только всасывает топливо из поплавковой камеры, но и всасывает воздух из-за трубки Вентури. Воздух, подаваемый в главную дозирующую топливную систему, снижает плотность топлива и разрушает поверхностное натяжение. Это приводит к лучшему испарению и контролю расхода топлива, особенно при более низких оборотах двигателя. Дроссельная заслонка или дроссельная заслонка расположена в цилиндре карбюратора рядом с одним концом трубки Вентури. Он обеспечивает средства управления частотой вращения двигателя или выходной мощностью путем регулирования потока воздуха к двигателю. Этот клапан представляет собой диск, который может вращаться вокруг оси, так что его можно поворачивать, чтобы открыть или закрыть воздушный канал карбюратора. Система холостого хода Когда дроссельная заслонка закрыта на холостом ходу, скорость воздуха через трубку Вентури настолько мала, что он не может подавать достаточное количество топлива из основного нагнетательного сопла; на самом деле распыление топлива может вообще прекратиться. Однако на дроссельной заслонке со стороны двигателя существует низкое давление (всасывание поршня). Для обеспечения работы двигателя на холостом ходу предусмотрен топливный канал для выпуска топлива из отверстия в зоне низкого давления рядом с краем дроссельной заслонки. [Рисунок 5] Это отверстие называется жиклером холостого хода. Когда дроссельная заслонка открыта настолько, что работает основная нагнетательная форсунка, топливо не вытекает из жиклера холостого хода. Как только дроссельная заслонка закрывается достаточно далеко, чтобы остановить струю из основного нагнетательного сопла, топливо вытекает из жиклера холостого хода. Отдельный воздухозаборник, известный как воздухозаборник холостого хода, входит в состав системы холостого хода. Он работает так же, как основной воздухоотводчик. Устройство регулировки смеси холостого хода также включено. Типичная система холостого хода показана на рис. 6.9.0030 Figure 5. Throttle action in idle position Figure 6. Idling system Mixture Control System As высота увеличивается, воздух становится менее плотным. На высоте 18 000 футов воздух вдвое менее плотный, чем на уровне моря. Это означает, что кубический фут пространства содержит вдвое меньше воздуха на высоте 18 000 футов, чем на уровне моря. Цилиндр двигателя, наполненный воздухом на высоте 18 000 футов, содержит вдвое меньше кислорода, чем цилиндр, наполненный воздухом на уровне моря. Область низкого давления, создаваемая трубкой Вентури, зависит от скорости воздуха, а не от его плотности. Действие трубки Вентури всасывает тот же объем топлива через выпускное сопло на большой высоте, что и на малой высоте. Поэтому топливная смесь становится богаче с увеличением высоты. Это можно преодолеть либо с помощью ручного, либо автоматического управления смесью. В карбюраторах поплавкового типа для управления топливно-воздушными смесями обычно используются два типа чисто ручных или управляемых из кабины устройств: игольчатого типа и типа обратного всасывания. [Рисунки 7 и 8] Рисунок 7. Система управления смесью смеси типа игольча В игольчатой ​​системе ручное управление обеспечивается игольчатым клапаном в основании поплавковой камеры. [Рисунок 7] Его можно поднять или опустить, отрегулировав элемент управления в кабине. При переводе регулятора в положение «богатый» игольчатый клапан широко открывается, что позволяет топливу беспрепятственно поступать к форсунке. При переводе регулятора в положение «обеднение» клапан частично закрывается и ограничивается подача топлива к форсунке. Наиболее распространена система регулирования смеси с обратным всасыванием. [Рисунок 8] В этой системе определенное количество низкого давления Вентури воздействует на топливо в поплавковой камере, так что оно противодействует низкому давлению, существующему в главном выпускном сопле. Атмосферная линия с регулируемым клапаном открывается в поплавковую камеру. Когда клапан полностью закрыт, давление топлива в поплавковой камере и на нагнетательном сопле почти одинаковое, и подача топлива снижается до максимальной обедненной смеси. При широко открытом клапане давление топлива в поплавковой камере наибольшее, а топливная смесь самая богатая. Регулировка клапана в положения между этими двумя крайними положениями регулирует смесь. Квадрант в кабине обычно помечен как «худой» ближе к задней части и «богатый» спереди. Крайнее заднее положение маркируется как «отсечка холостого хода» и используется при остановке двигателя. На поплавковых карбюраторах, оснащенных игольчатым регулятором смеси, установка регулятора смеси в положение отсечки холостого хода запирает игольчатый клапан, полностью перекрывая подачу топлива. В карбюраторах, оснащенных регуляторами смеси с обратным всасыванием, предусмотрена отдельная линия отсечки холостого хода, ведущая к крайне низкому давлению на дроссельной заслонке со стороны двигателя. (См. пунктирную линию на рис. 8.) Регулятор состава смеси так связан, что при переводе его в положение «отключение холостого хода» он открывает еще один проход, ведущий к всасыванию поршня. При установке в другие положения клапан открывает проход, ведущий в атмосферу. Чтобы остановить двигатель с такой системой, закройте дроссельную заслонку и поставьте смесь в положение «отсечки холостого хода». Оставьте дроссельную заслонку до тех пор, пока двигатель не остановится, а затем полностью откройте дроссельную заслонку. Ускорительная система При быстром открытии дроссельной заслонки большой объем воздуха проходит через воздушный канал карбюратора; количество топлива, которое смешивается с воздухом, меньше нормы из-за низкой скорости срабатывания основной дозирующей системы. В результате после быстрого открытия дроссельной заслонки топливно-воздушная смесь на мгновение обедняется. Это может привести к тому, что двигатель будет медленно разгоняться или спотыкаться при попытке разогнаться. Чтобы преодолеть эту тенденцию, карбюратор оснащен небольшим топливным насосом, называемым ускорительным насосом. Распространенный тип ускорительной системы, используемой в поплавковых карбюраторах, показан на рисунке 9.. Он состоит из простого поршневого насоса, приводимого в действие дроссельной заслонкой, и канала, открывающегося в основную дозирующую систему или цилиндр карбюратора рядом с трубкой Вентури. Когда дроссельная заслонка закрыта, поршень движется назад и топливо заполняет цилиндр. Если поршень медленно продвигается вперед, топливо просачивается через него обратно в поплавковую камеру; при быстром нажатии он распыляет топливо в трубке Вентури и обогащает смесь. Пример ускорительного насоса в разрезе показан на рис. 10. Figure 9. Accelerating system Figure 10. Accelerating pump shown in cutaway Economizer System For an engine для развития максимальной мощности на полном газу топливная смесь должна быть богаче, чем для круиза. Дополнительное топливо используется для охлаждения камер сгорания двигателя для предотвращения детонации. Экономайзер — это, по сути, клапан, который закрывается при настройках дроссельной заслонки ниже примерно 60–70 процентов от номинальной мощности. Эта система, как и система ускорения, управляется дроссельной заслонкой. Типичная система экономайзера состоит из игольчатого клапана, который начинает открываться, когда дроссельный клапан достигает заданного положения, близкого к полностью открытому положению. [Рисунок 11] По мере того, как дроссельная заслонка продолжает открываться, игольчатый клапан открывается еще больше, и через него проходит дополнительное количество топлива. Это дополнительное топливо дополняет поток от основного дозирующего жиклера непосредственно к основному выпускному соплу. Система экономайзера, работающая под давлением, показана на рис. 12. Этот тип имеет герметичный сильфон, расположенный в закрытом отсеке. Отсек вентилируется до давления в коллекторе двигателя. Когда давление в коллекторе достигает определенного значения, сильфон сжимается и открывает клапан в топливном канале карбюратора, дополняя нормальное количество топлива, выбрасываемого через главный жиклер. Другим типом экономайзера является система обратного всасывания. [Рис. 13] Экономия топлива в крейсерском режиме обеспечивается за счет снижения эффективного давления, действующего на уровень топлива в поплавковом отсеке. Когда дроссельная заслонка находится в крейсерском положении, всасывание подается на поплавковую камеру через отверстие экономайзера, канал и жиклер обратного всасывания экономайзера. Всасывание, действующее на поплавковую камеру, противодействует всасыванию сопла, создаваемому трубкой Вентури. Расход топлива уменьшается, смесь обедняется для крейсерской экономичности. Другой тип системы контроля смеси использует дозирующий клапан, который может свободно вращаться в стационарной дозирующей втулке. Топливо поступает в основную и систему холостого хода через щель, прорезанную в смесительной втулке. Дозирование топлива осуществляется относительным положением между одним краем прорези в полом дозирующем клапане и одним краем прорези в дозирующей втулке. Перемещение регулятора смеси для уменьшения размера прорези обеспечивает более бедную смесь для компенсации высоты. Особенности карбюратора К-151 Карбюраторы К-151, К-151Д устанавливаются на двигатели модели 402 и 4021. Карбюратор К-151 (рис. 1) состоит из трех основных разъемных частей, соединенных через уплотнительные прокладки винтами Верхняя часть — карбюратор крышка включает воздушную трубу, разделенную на два канала, с воздушной заслонкой в ​​канале первой камеры. Средняя часть состоит из поплавковой и двух смесительных камер и является корпусом карбюратора. Нижняя часть — корпус дроссельной заслонки включает смесительные трубки с дроссельными заслонками первой и второй камер карбюратора. Прокладка между средней и нижней частями карбюратора уплотняющая и теплоизоляционная. Конструктивно карбюратор состоит из двух смесительных камер — первой и второй. Каждая из камер карбюратора имеет свою основную дозирующую систему. Система холостого хода — с количественной регулировкой постоянного состава смеси (автономная система холостого хода). Во второй камере карбюратора имеется переходная система питания топливом непосредственно из поплавковой камеры, которая вступает в работу в момент открытия дроссельной заслонки второй камеры. Ускорительный насос мембранного типа. Во второй камере предусмотрен экостат для обогащения горючей смеси при полной нагрузке. Рис. 2. Схема полуавтоматического устройства запуска и прогрева Система запуска холодного двигателя (рис. 2) — полуавтоматического типа, состоит из пневмокорректора, системы рычаги и воздушная заслонка, которая закрывается водителем перед запуском холодного двигателя с помощью ручного привода. В момент пуска двигателя пневмокорректор, используя разрежение, возникающее под карбюратором, автоматически открывает воздушную заслонку на необходимый угол, обеспечивая стабильную работу двигателя при прогреве. При нажатии на рычаг воздушной заслонки необходимо нажать педаль акселератора. Система отсечки топлива (экономайзер принудительного холостого хода) срабатывает в режиме принудительного холостого хода при торможении автомобиля двигателем, когда нет необходимости подачи топлива в двигатель. Это обеспечивает экономию топлива и снижает выброс токсичных веществ в атмосферу. Система отключения подачи топлива карбюратора К-151 состоит из блока управления 33 (см. рис. 1), микровыключателя 35 электромагнитного клапана 32 и экономайзера принудительного холостого хода. Микропереключатель и экономайзер принудительного холостого хода расположены на карбюраторе, электромагнитный клапан — блок управления — на передней панели кабины. Блок управления 33 — устройство, которое в зависимости от частоты электрических импульсов, поступающих от катушки зажигания, управляет электромагнитным клапаном 32. При отпускании педали акселератора контакты микровыключателя 35 должны быть разомкнуты. При отпущенной педали акселератора и частоте вращения двигателя более 1400 мин -1 блок управления не подает напряжение на электромагнитный клапан, в результате чего атмосферный воздух поступает в экономайзер принудительного холостого хода по каналам электромагнитный клапан, клапан которого перекрывает канал холостого хода. В случае неисправности системы отсечки подачи топлива (двигатель не запускается или «глохнет» при отпускании педали газа) необходимо предварительно убедиться в надежности электрических контактов элементов системы, после которой следует последовательно проверить работу электромагнитного клапана, микровыключателя и блока управления. Для проверки электромагнитного клапана и микровыключателя необходимо отсоединить электрический разъем блока управления, включить зажигание (двигатель не запускать!) и со стороны моторного отсека плавно открыть и закрыть несколько раз дроссельные заслонки карбюратора, а другой — зажать электромагнитный клапан. При исправном электромагнитном клапане и предохранителе, а также при исправном и правильно отрегулированном микропереключателе должна ощущаться работа электромагнитного клапана (вибрация, щелчки). Для проверки блока управления необходимо вставить разъем в блок, включить зажигание, запустить двигатель и прогреть его. Затем со стороны моторного отсека одной рукой откройте дроссельные заслонки примерно на 1/3 хода, другой держите электромагнитный клапан. Резко отпустите дроссельную заслонку. При этом, если блок управления откорректирован, электромагнитный клапан должен отключиться, а при снижении частоты вращения коленчатого вала примерно до 1050 мин -1 электромагнитный клапан должен включиться. Все системы карбюратора соединены с поплавковой камерой, уровень топлива в которой поддерживается поплавком 2 и топливным клапаном 1 (см. рис. 1). Основные дозирующие элементы карбюраторов приведены в табл. 1. Основные дозирующие элементы карбюраторов К-151 (ЗМЗ-402), К-151Д (ЗМЗ-406) Настройки Первая камера Вторая камера Тип К-151 К-151Д К-151 К-151 Главный топливный жиклер, см 3 /мин 220±3,0 220+3,0 380±5,0 380±5,0 Главный воздушный жиклер, см 3 /мин 330±4,5 330±4,5 330±4,5 330±4,5 Блок жиклера холостого хода, см 3 /мин: холостая труба 95±1,5 95±1,5 ─ ─ тюбик для эмульсии 85±1,5 85±1,5 ─ ─ Жиклер холостого хода 330±4,5 330±4,5 ─ ─ Жиклер эмульсии холостого хода 280±3,5 280±3,5 ─ ─ Топливный жиклер переходной системы, см 3 /мин ─ ─ 150+2,0 150+2,0 Система подачи струйного воздуха, см 3 /мин ─ ─ 270±3,5 270±3,5 Диаметр отверстия распылителя ускорительного насоса, мм 0,4 +0,03 0,4 +0,03 ─ 0,4 +0,03 Диаметр отверстия под винт Эконостата, мм 1,1 +0,06 1,1 +0,06 ─ 2 +0,06 Диаметр отверстия перепуска топлива в бак, мм 1,1 +0,06 1,1 +0,06 ─ ─ Диаметр седла топливного клапана, мм 2,2 +0,06 2,2 +0,06 ─ ─ Диаметр диффузора, мм: маленький 10,5 +0,1 10,5 +0,1 10,5 +0,11 10,5 +0,11 большой 23 +0,045 23 +0,045 26 +0,045 26 +0,045 Масса поплавка в сборе не более 12,5 г. Первичную камеру любого карбюратора легко определить по воздушной заслонке. Дроссель находится в верхней части диффузора карбюратора. И какие струи находятся рядом с этой камерой — это струи первичной камеры. Техническое введение в авиационный карбюратор Карбюратор является частью системы впуска двигателя и отвечает за сбор и смешивание воздуха и топлива. Затем эта смесь направляется в каждый цилиндр, где она воспламеняется как часть цикла четырехтактного двигателя. Карбюратор по-прежнему является наиболее часто используемым устройством в легких самолетах для распыления и смешивания топлива и воздуха, необходимых для сгорания. Альтернативой является система впрыска топлива. В двигателях с впрыском топлива используется насос и система распределения топлива для впрыска топлива непосредственно в систему впуска через набор топливных форсунок. Впрыск топлива в значительной степени заменил карбюрацию в автомобильной промышленности, но не в двигателях легких поршневых самолетов. Содержимое Карбюратор Карбюратор (или карбюратор) представляет собой механическое устройство, использующее принцип трубки Вентури для распыления жидкого топлива и смешивания его с воздухом в правильном соотношении для оптимального сгорания. Эта смесь затем направляется во впускной коллектор двигателя, где она сгорает. Физика трубки Вентури Трубка Вентури — это простое устройство, в котором используются два физических принципа: сохранение массы и уравнение Бернулли для определения взаимосвязи между скоростью, давлением, и области через сужающуюся и расширяющуюся трубку, по которой проходит воздух. Рисунок 1: Вентури — устройство управления потоком Закон сохранения массы утверждает, что масса не может быть создана или уничтожена, а это означает, что масса в замкнутой системе должна оставаться постоянной. Это можно записать между любыми двумя точками трубки Вентури следующим образом: $$ \rho_{1}A_{1}V_{1} = \rho_{2}A_{2}V_{2} $$ Предполагая, что воздух несжимаем (это допустимо при скоростях ниже 0,3 Маха), плотность воздуха остается постоянной через трубку Вентури, и поэтому член плотности можно исключить из обеих частей уравнения. $$ A_{1}V_{1} = A_{2}V_{2} $$ Таким образом, скорость в горловине трубки Вентури является функцией отношения площадей. Поскольку \( A_{1} > A_{2} \), это означает, что скорость в горловине трубки Вентури больше, чем на входе. $$ V_{2} = \frac{A_{1}}{A_{2}} $$ Уравнение Бернулли справедливо для несжимаемого потока между любыми двумя точками вдоль трубки Вентури и позволяет нам связать давление разница между входом и горловиной в результирующую разницу скоростей. Уравнение непрерывности показывает нам, что \(V_{2} > V_{1} \), и теперь мы можем изменить уравнение Бернулли и показать, что давление в горловине падает по мере увеличения скорости в горловине. Рис. 2: Давление снижается, а скорость увеличивается в горловине Вентури Выводы, которые можно сделать из анализа Вентури: Скорость в горловине увеличивается по сравнению с входным отверстием. Давление на горловине уменьшается по сравнению с входом. Карбюратор использует это увеличение скорости и соответствующий перепад давления в горловине Вентури для всасывания топлива в воздушный поток, где оно смешивается с всасываемым воздухом. Конструкция и работа карбюратора Наиболее распространенным типом карбюратора, используемым в легких самолетах, является поплавковый карбюратор , названный в честь поплавка, используемого в топливной камере для регулирования уровня топлива. Схема типичного поплавкового карбюратора показана ниже. Рис. 3: Схема поплавкового карбюратора Поплавковая камера Карбюратор разделен на две отдельные части: топливную камеру и камеру Вентури . Топливо поступает в топливную камеру через топливную систему, где поплавок регулирует уровень в камере. Этот поплавок работает так же, как поплавок в обычном бачке унитаза. Плавучая часть поплавка всегда будет плавать на поверхности жидкого топлива. Поплавок соединен с рычажной системой, которая заканчивается игольчатым клапаном. Когда уровень топлива в поплавковой камере поднимается или падает, поплавок перемещается вместе с уровнем топлива, открывая или закрывая клапан. Это регулирует общее количество топлива, находящегося в камере, и поддерживает почти постоянный уровень топлива во время работы двигателя. Поплавок предназначен для поддержания уровня топлива в камере ниже уровня топливораздаточной форсунки. Уровень топлива должен оставаться ниже форсунки, чтобы топливо не вытекало из карбюратора, когда двигатель не работает. Нагнетательный патрубок Проходы между поплавковой камерой и секцией Вентури карбюратора обеспечивают проход для всасывания жидкого топлива из камеры в нагнетательный патрубок, поскольку всасываемый воздух ускоряется под действием трубки Вентури. Камера вентилируется и поэтому всегда остается при окружающем атмосферном давлении. Скорость воздуха, поступающего во входное отверстие трубки Вентури, увеличивается с соответствующим падением давления в горловине Вентури. Нагнетательный патрубок расположен в горловине, где давление самое низкое. Это создает градиент давления между поплавковой камерой (атмосферное давление) и нагнетательным соплом (давление ниже атмосферного), в результате чего топливо всасывается из камеры через дозирующий жиклер в поток Вентури у нагнетательного сопла. Дозирующий жиклер Дозирующий жиклер представляет собой отверстие (резьбовой клапан с отверстием посередине), где диаметр отверстия определяет максимальный расход топлива из поплавковой камеры к нагнетательному соплу. Работа двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке без дозирующего жиклера приведет к слишком большому расходу топлива, который двигатель не сможет эффективно потреблять. Отверстие ограничивает это до максимального желаемого расхода топлива. Увеличение скорости в горловине Вентури в сочетании с геометрией диффузора приводит к мгновенному распылению топлива (распаду жидкости на капли). Затем распыленное топливо смешивается с поступающим воздухом, направляется через впускной коллектор двигателя в камеры сгорания, где воспламеняется. Отвод воздуха Перепад давления между поплавковой камерой и горловиной Вентури называется дозирующей силой . Измерительное усилие увеличивается при открытии дроссельной заслонки из-за увеличения массового расхода (скорости воздушного потока) через трубку Вентури. При более низких настройках дроссельной заслонки дозирующее усилие уменьшается и может быть не в состоянии обеспечить двигатель достаточным количеством топлива. Это требует включения воздухоотводчика в сопло диффузора, чтобы способствовать испарению топлива и обеспечивать более равномерный выброс топлива во всем диапазоне настроек дроссельной заслонки. Рисунок 4: Отбираемый воздух поступает в диффузор карбюратора, чтобы способствовать распылению топлива Отводящий воздух всасывает воздух из области карбюратора, где давление воздуха равно или близко к атмосферному, и смешивает его с топливом, всасываемым в диффузор с помощью трубки Вентури. Добавление воздуха в сопло диффузора снижает плотность топлива и разрушает поверхностное натяжение молекул жидкого топлива. Это снижает вероятность того, что топливо прилипнет к боковой части сопла, и с большей вероятностью смешается с воздухом и испарится, особенно при более низких настройках дроссельной заслонки. Дроссель двигателя Объем топливно-воздушной смеси, поступающей во впускной коллектор, и соотношение воздуха и топлива в этой смеси регулируются соответственно рычагами дроссельной заслонки и смеси. Рис. 5: Рычаг дроссельной заслонки и смеси легкого самолета Рычаги управления дроссельной заслонкой и смесью расположены в кабине и дают пилоту прямой контроль над выходной мощностью (дроссель) и соотношением воздух-топливо (смесь). Рычаг дроссельной заслонки управляет дроссельной заслонкой, расположенной в трубке Вентури карбюратора. При открытии дроссельной заслонки открывается клапан, который позволяет большему объему воздушно-топливной смеси поступать в камеры сгорания двигателя. В самолете с винтом фиксированного шага открытие дроссельной заслонки приводит к увеличению оборотов винта и соответствующему увеличению тяги. Если скорость гребного винта регулируется (винтовой винт с постоянной скоростью), то открытие дроссельной заслонки приведет к увеличению давления в коллекторе, в то время как скорость гребного винта останется неизменной. Закрытие дроссельной заслонки приводит к закрытию дроссельной заслонки, которая ограничивает объем топливно-воздушной смеси, поступающей в двигатель. Когда дроссельная заслонка находится в полностью закрытом (холостом) положении, скорость потока через трубку Вентури может быть настолько низкой, что двигатель не может работать на холостом ходу без вмешательства. Низкий расход воздуха через трубку Вентури ограничивает перепад давления в горловине, что, в свою очередь, ограничивает всасывание топлива из поплавковой камеры в нагнетательный патрубок. Простой проход В карбюратор встроен канал холостого хода, позволяющий двигателю работать на холостом ходу. Это проход, который обходит трубку Вентури и обеспечивает путь для потока топлива непосредственно из поплавковой камеры к стороне низкого давления дроссельной заслонки. Закрытие дроссельного клапана создает область высокого давления на стороне Вентури клапана. Давление со стороны двигателя дроссельной заслонки ниже из-за всасывающего действия поршней. Это низкое давление всасывает топливо через байпас холостого хода в двигатель. В систему холостого хода встроен канал для отвода воздуха, позволяющий воздуху и топливу распыляться и смешиваться перед поступлением во впускной коллектор двигателя. Когда дроссельная заслонка открыта, перепад давления в диффузорном сопле снова становится достаточно сильным, чтобы всасывать топливо через главный диффузор. Это восстанавливает нормальную работу карбюратора, и топливо не проходит через систему холостого хода. Рисунок 6: Канал холостого хода в карбюраторе Регулятор смеси Соотношение топлива и воздуха, поступающего в коллектор двигателя, называется смесью и регулируется рычагом в кабине. Рычаги смеси почти всегда окрашены в красный цвет и обычно располагаются справа от рычага дроссельной заслонки. Перемещение рычага смеси вперед позволяет большему количеству топлива поступать в нагнетательный патрубок карбюратора Вентури, увеличивая соотношение топлива и воздуха. Это называется обогащением смеси . Потянув рычаг управления смесью назад, вы позволите меньшему количеству топлива попасть в трубку Вентури, уменьшая или обедняя смесь . Вытягивание рычага смеси до упора назад (или наружу на рычагах смеси плунжерного типа) приводит к ситуации, когда топливо не поступает в трубку Вентури. Без поступления топлива в двигатель зажигание невозможно, двигатель останавливается, и говорят, что смесь находится на уровне 9.0242 отключение холостого хода . Рис. 7: Рычаг смеси регулирует соотношение топливно-воздушной смеси Системы управления смесью Рычаг смеси в кабине соединен с карбюратором и регулирует количество топлива, проходящего через дозирующий жиклер. Есть две системы управления смесью в карбюраторе, которые в основном используются в легких самолетах: управление игольчатым типом и управление обратным всасыванием. Игольчатый тип Регулятор смеси игольчатого типа состоит из игольчатого клапана, расположенного на дозирующем жиклере, который соединен с рычагом смеси в кабине. По мере обогащения смеси (рычаг перемещается вперед) игольчатый клапан отходит от отверстия дозирующего жиклера, позволяя большему количеству топлива пройти к соплу диффузора. И наоборот, обеднение смеси приводит к тому, что игольчатый клапан располагается ближе к жиклеру, что уменьшает подачу топлива в трубку Вентури. Если рычаг смесителя закрыт на отключение холостого хода (ICO), клапан полностью входит в отверстие, перекрывая подачу топлива в двигатель. Рис. 8: Регулятор смеси игольчатого типа Регулятор обратного всасывания Регулятор обратного всасывания — еще один широко используемый метод регулирования скорости потока топлива в трубку Вентури. Управление потоком достигается путем изменения перепада давления между трубкой Вентури и поплавковой камерой с помощью регулирующего клапана и линии обратного всасывания, которая соединяет поплавковую камеру с трубкой Вентури. Когда рычаг управления смесью установлен на полную богатую смесь, клапан соединяет поплавковую камеру с линией, которая открыта для атмосферы. Это обеспечивает максимальный перепад давления между камерой и трубкой Вентури и приводит к наибольшему потоку топлива в диффузор. По мере постепенного обеднения смеси клапан в атмосферу закрывается, и давление в поплавковой камере падает в результате всасывания воздуха через канал между камерой и трубкой Вентури. Падение давления в камере приводит к меньшему перепаду давления между камерой и трубкой Вентури, что ограничивает скорость потока топлива, тем самым обедняя смесь. Когда рычаг управления смесью полностью возвращен в положение отсечки холостого хода, регулирующий клапан полностью закрыт для атмосферы и скорее открыт для канала отсечки холостого хода, который соединяет поплавковую камеру со стороной низкого давления двигатель. Это вызывает перепад давления в камере больше, чем перепад на трубке Вентури, эффективно герметизируя топливо в камере и перекрывая подачу к двигателю. Рис. 9: Схема управления смесью с обратным всасыванием Ускорительная система Быстрое открытие дроссельной заслонки с более низкой мощности на высокую приводит к быстрому попаданию большого объема воздуха в трубку Вентури при открытии дроссельной заслонки. Система дозирования топлива в карбюраторе реагирует на изменение положения дроссельной заслонки медленнее, чем воздух через впуск, что приводит к кратковременному снижению соотношения топливо-воздух. Это временно обедняет смесь и может привести к тому, что двигатель будет медленно реагировать на изменение положения дроссельной заслонки или даже «заикаться» из-за недостатка топлива в смеси. Одним из способов преодоления этого является использование небольшого поршневого насоса в карбюраторе, который впрыскивает дополнительное топливо в трубку Вентури. Это временно обогащает смесь до тех пор, пока дозирующая система не сможет наверстать упущенное. Экономайзер Экономайзер представляет собой игольчатый клапан, который открывается при более высоких настройках мощности, позволяя дополнительному топливу проходить в обход основного дозирующего жиклера и поступать непосредственно в нагнетательный патрубок. Это приводит к обогащению смеси, что необходимо при высоких настройках мощности, чтобы помочь в охлаждении цилиндров и помочь избежать детонации. Влияние высоты на параметры смеси Соотношения смеси указаны в терминах отношения массы топлива к массе воздуха , а не по объему. Энергия, выделяемая при воспламенении оптимальной смеси топлива и воздуха, называется теплотворной способностью топлива и обычно определяется как функция массы топлива. Удельная энергия топлива – это количество энергии, выделяемой топливом на единицу массы топлива. Это предполагает, что топливо полностью сгорает на воздухе и после сгорания ничего не остается. Типичные значения удельной энергии Avgas 100LL, Jet-A и Jet-A1 приведены в таблице ниже. Топливо Удельная энергия (МДж/кг) Авгаз 100LL 43,5 Джет-А 43,0 Джет-А1 42,8 Указанные выше значения удельной энергии достигаются только в том случае, если топливно-воздушная смесь, поступающая в камеру сгорания, такова, что после сгорания не остается несгоревшего топлива. Это произойдет при оптимальном соотношении компонентов смеси. Тест показал, что это соотношение составляет около 1:15. То есть 1 часть топлива на 15 частей воздуха (по массе). Воздух становится менее плотным при повышении температуры и на больших высотах. Это напрямую влияет на массу воздуха, поступающего на впуск двигателя. Таким образом, чтобы поддерживать оптимальное соотношение смеси, пилот должен постепенно обеднять смесь по мере набора высоты самолета и обогащать смесь по мере снижения самолета, чтобы компенсировать изменение массы воздуха, поступающего в двигатель. Лучшая мощность Лучшая смесь мощности — это просто настройка смеси, которая позволяет двигателю развивать максимальную мощность. Настройки этой смеси находятся где-то между 1:11,5 и 1:15. Наилучшая экономия Настройка наилучшей экономичной смеси максимизирует отношение вырабатываемой мощности к сожженному топливу. $$ \frac{Мощность \ Произведено}{Топливо \ Расход} = Максимум $$ Это происходит при настройке смеси между 1:15,5 и 1:18. Эти настройки смеси беднее, чем наилучшие настройки мощности (меньше топлива на массу воздуха), и поэтому не производят столько мощности, сколько более богатые настройки мощности; однако это компенсируется улучшенным расходом топлива. Обеднение смеси Оптимальную настройку смеси можно выполнить, сверяясь с указателем температуры выхлопных газов (EGT) в кабине. Температура, при которой выхлопные газы покидают двигатель, дает хорошее представление об эффективности сгорания. Более богатые смеси дают более низкую температуру выхлопных газов, поскольку несгоревшее топливо способствует охлаждению двигателя. По мере обеднения смеси температура отработавших газов поднимается до максимума, прежде чем становится заметным ее падение. Пик EGT (соответствующий наиболее эффективной точке) всегда наблюдается при одном и том же соотношении топливо-воздух (настройка смеси), но будет происходить при другом положении рычага смеси, поскольку плотность воздуха меняется в зависимости от температуры и высоты. Метод установки оптимальной смеси включает обеднение смеси до тех пор, пока EGT не достигнет максимального значения, а затем небольшое обогащение для снижения температуры в соответствии с руководством по летной эксплуатации. Обратитесь к руководству по летной эксплуатации вашего самолета для получения подробной информации о том, как именно обеднять смесь для достижения наилучшей мощности или наилучшей экономичности. Загрязнение свечей зажигания Работа двигателя на слишком богатой смеси может привести к чрезмерному нагарообразованию на свечах зажигания. Это нарушает нормальную работу свечи зажигания, перенаправляя высокое напряжение от наконечника, что может привести к тому, что свеча зажигания будет работать с перерывами или вообще не загорится. Это называется загрязнением свечи зажигания и проявляется в виде неравномерной работы двигателя и перепада магнето, превышающего максимальное значение, указанное производителем во время испытаний на разгон. Если подозревается загрязнение свечи зажигания во время запуска двигателя, то одним из возможных решений является обеднение смеси для повышения температуры выхлопных газов и запуск двигателя на высоких оборотах в течение короткого периода времени. Это приводит к сжиганию остаточного углерода на свечах зажигания, что приводит к более плавной работе двигателя. Затем можно повторить тест разгона, чтобы проверить, не уменьшилось ли падение оборотов между магнето. Обратитесь к руководству по летной эксплуатации вашего самолета для получения конкретных рекомендаций и продолжайте полет только в том случае, если падение магнето находится в пределах спецификации производителя. Обледенение карбюратора Одним из самых больших недостатков использования карбюратора является склонность к скоплению льда в трубке Вентури. Любое скопление льда будет ограничивать подачу смеси к двигателю, что может привести к потере мощности двигателя, а в крайних случаях — к отказу двигателя. Ледяное образование Сокращение Вентури вызывает увеличение скорости и соответствующее падение давления в горловине. Это падение давления также приводит к падению температуры в горловине в соответствии с законом идеального газа. $$ PV = nRT $$ Где: \( P: \) Давление \( V: \) Объем \(n: \) Количество вещества \( R: \) ) Постоянная идеального газа \( T: \) Температура Испарение топлива Обледенение Сопло диффузора конструктивно расположено на горловине. Именно здесь распыленное жидкое топливо вводится в воздушный поток и мгновенно испаряется. Для изменения состояния топлива из жидкого в газообразное требуется энергия. Это ничем не отличается от того, как чайник требует энергии в виде нагревательного элемента для кипячения воды и называется 9.0242 скрытая теплота испарения . Энергия, необходимая для испарения топлива, извлекается из воздуха, проходящего через горловину, что приводит к еще большему снижению температуры в горловине . Сочетание падения температуры из-за геометрии трубки Вентури и падения из-за скрытой теплоты, необходимой для испарения топлива, может довольно легко привести к ситуации, когда температура в горловине упадет ниже точки замерзания . Если это произойдет, любая влага в воздухе, поступающем в трубку Вентури, может замерзнуть и прилипнуть к стенкам трубки Вентури. Этот тип обледенения называется обледенением в результате испарения топлива и может происходить при температуре окружающей среды до 100 °F (38 °C) при надлежащих условиях влажности. Обледенение наиболее вероятно при температуре 70°F (21°C) или ниже, а относительная влажность выше 80 %. Приведенная ниже диаграмма вероятности обледенения показывает, что обледенение карбюратора может происходить в очень широком диапазоне температур и влажности и всегда должно быть в центре внимания пилота, особенно на критических этапах полета, таких как взлет и посадка. Обледенение карбюратора можно уменьшить с помощью подогрева карбюратора, который будет более подробно рассмотрен ниже. Рис. 10: График вероятности обледенения карбюратора Обледенение дроссельной заслонки Обледенение дроссельной заслонки — еще одна форма обледенения, проявляющаяся из-за конструкции карбюратора. Здесь лед образуется на задней стороне дроссельной заслонки, обычно когда дроссельная заслонка находится в частично закрытом положении. За дроссельной заслонкой образуется область низкого давления из-за возникающего воздушного потока, что приводит к резкому падению давления на клапане. Падение давления снижает температуру ниже точки замерзания, и любая влага в воздухе замерзает и осаждается на клапане. Обледенение дроссельной заслонки ограничивает поступление воздуха к двигателю почти так же, как испаряющееся обледенение, за исключением того, что для заметной потери мощности требуется лишь небольшой объем льда. Это связано с уже относительно ограниченным проходом, который диктует настройка низкого дросселя. Рис. 11. Обледенение карбюратора может образоваться в горловине или на дроссельной заслонке Обледенение от ударов Это третий тип обледенения, которое может образоваться на карбюраторе или вокруг него. Ударный лед может скапливаться на металлических компонентах в холодные дни, когда температура поверхности падает ниже точки замерзания. Обычно ударный лед проявляется при полете по снегу, мокрому снегу или ледяному дождю; те же условия, когда высок риск обледенения конструкции планера. Выявление и предотвращение Обледенение карбюратора ограничивает выходную мощность двигателя и, таким образом, проявляется в виде потери оборотов в минуту в самолетах с винтом фиксированного шага и потери давления в коллекторе в самолетах с винтом постоянной скорости. Неровная работа двигателя является еще одним явным признаком того, что обледенение может быть проблемой. Обогрев карбюратора Обледенение карбюратора предотвращается или удаляется за счет использования обогревателя карбюратора . Это система защиты от обледенения, которая направляет горячий воздух в трубку Вентури, чтобы карбюратор не замерзал. Его можно использовать для растапливания уже скопившегося льда, но лучше всего использовать его превентивно в качестве профилактической меры. Нагрев карбюратора осуществляется через рычаг в кабине. При активации горячий воздух, поступающий в трубку Вентури, будет иметь меньшую плотность, чем окружающий воздух. Следовательно, первоначальное применение приведет к падению оборотов двигателя (или падению давления в коллекторе) и обогащению смеси из-за введения менее плотного воздуха. При использовании для удаления уже образовавшегося льда применение тепла карбюратора сначала приведет к падению оборотов двигателя, прежде чем они снова начнут расти по мере таяния льда и восстановления нормальной работы карбюратора. Смесь, возможно, потребуется обеднить во время нанесения, чтобы восстановить полную мощность. Атмосферные условия следует контролировать на протяжении всего полета и включать полный обогрев карбюратора, если подозревается обледенение. Обогрев должен оставаться включенным даже после таяния льда и выключаться только тогда, когда пилот уверен, что окружающая среда больше не способствует обледенению. Обогрев карбюратора следует использовать только в полностью включенном положении и никогда в частичном режиме, поскольку это может привести к тому, что температура карбюратора переместится в диапазон температур обледенения. Некоторые самолеты оснащены датчиком температуры карбюратора, который может быть полезен для предотвращения и диагностики обледенения карбюратора. Это подводит нас к концу этого урока по карбюратору. Спасибо за прочтение и, пожалуйста, не забудьте поделиться этим ресурсом с друзьями, коллегами или однокурсниками-пилотами, если он оказался вам полезен. Вам понравился этот пост? Почему бы не продолжить чтение этой серии статей об авиационных поршневых двигателях и их системах? Предыдущая: Топливная система Следующая: Пропеллеры самолетов Ассоциация летчиков Cessna — Карбюраторы для самолетов: по-прежнему эффективны для авиации Многие самолеты Cessna зависят от карбюратора. Сотрудник Cessna Flyer и A&P Жаклин Шип объясняет принцип работы этого довольно простого и очень надежного изобретения. Компания Marvel-Schebler является одним из самых известных производителей карбюраторов для самолетов GA. Компания существует уже давно, беря свое начало в начале 1900-х годов, когда Джордж Шеблер и его друг Берт Пирс вместе работали над созданием первого карбюратора, в котором использовалась жестяная банка с заслонкой для регулирования потока воздуха. Они оба запатентовали свои конструкции, а Пирс назвал свой карбюратор «Чудо». И конструкции Marvel, и Schebler были успешными и использовались на различных типах двигателей. На заре существования General Motors эти две компании объединились и стали известны как Marvel-Schebler Carburetor Co. (Примечание автора: Берт Пирс также разработал популярную до сих пор масло Marvel Mystery Oil через Marvel Oil Co., которую он основал в 1923 году. ) Вначале компания Marvel-Schebler Carburetor Co. производила карбюраторы для автомобилей, лодок, тракторов и самолетов. С тех пор компания несколько раз переходила из рук в руки, ее покупали и перепродавали Facet Aerospace Products, Zenith Fuel Systems, Precision Airmotive и Tempest Group (которая называла ее Volare Carburetors, пока не приобрела торговую марку Marvel-Schebler в 2010 году). Сегодня компания Marvel-Schebler Aircraft Carburetors LLC производит полную линейку авиационных карбюраторов и запчастей. Хотя Marvel-Schebler является наиболее известным брендом авиационных карбюраторов, существуют и другие одобренные FAA производители, в том числе AVStar Fuel Systems во Флориде. Компания AVStar была основана в 2007 году и впоследствии стала поставщиком для Lycoming Engines, а также для многочисленных индивидуальных клиентов. AVStar производит линейку карбюраторов, а также комплекты и детали для использования почти во всех моделях карбюраторов в парке авиации общего назначения. Здесь показан корпус дроссельной заслонки (верхняя половина карбюратора), снятый с чаши и перевернутый вверх дном. В левом нижнем углу изображения находится дроссельная заслонка; внизу в центре изображения рычаг управления смесью. Клапан управления смесью представляет собой длинный тонкий механизм в крайнем правом углу этого изображения (на его конце есть половинчатый разрез). Более длинная часть клапана управления смесью закрывает или открывает впускное отверстие для топлива во втулке (которая установлена ​​в чаше) при вращении, чтобы контролировать количество топлива, подаваемого в топливораздаточную форсунку. Оригинальное оборудование AVStar Fuel Systems латунный поплавок. AVStar производит линейку карбюраторов, а также комплекты и детали для использования почти во всех моделях карбюраторов в парке авиации общего назначения. Поплавок и прикрепленный к нему поплавковый клапан, показанные здесь, подняты из своего гнезда. Небольшой язычок с прорезью над поплавковым клапаном регулируется путем сгибания язычка, чтобы приблизить или отдалить его от верхней части клапана. Принцип работы карбюратора Авиационные двигатели полагаются на постоянный источник топлива, обеспечивающий энергию, необходимую для поддержания горения. Жидкое топливо должно испаряться и смешиваться с достаточным количеством воздуха для правильного сгорания в цилиндрах. Многие самолеты авиации общего назначения зависят от карбюратора, который обеспечивает непрерывный и надежный источник правильно смешанного топлива и воздуха для каждого цилиндра. Карбюратор самолета имеет относительно простую конструкцию и обычно очень надежен. Конструкция большинства авиационных карбюраторов довольно проста. Верхняя часть, называемая корпусом дроссельной заслонки, содержит дроссельную заслонку, регулятор смеси и трубку Вентури; нижняя часть чаши, называемая резервуаром, вмещает постоянный объем топлива. Почти все авиационные карбюраторы являются карбюраторами поплавкового типа. Это означает, что поплавковый механизм регулирует уровень топлива в резервуаре (т. е. чаше). Крупный план поплавкового клапана. Здесь клапан снят и лежит рядом со своим седлом. Этот клапан в форме наконечника карандаша прикреплен к верхней задней части поплавка. Зазор уровня поплавка измеряется между понтоном и прокладкой корпуса дроссельной заслонки. На большинстве карбюраторов меньшего размера он должен быть 7/32 дюйма; сверло диаметром 7/32 дюйма (показано слева на изображении) можно использовать в качестве калибра. Топливный бак карбюратора; большое латунное сопло в центре с отверстиями в нем является основным соплом для выброса топлива. Меньшая трубка слева — это выпускная трубка ускорительного насоса. Пробка слива топлива показана с контровочной проволокой, прикрепленной к нижней части пробки. Поплавковый механизм Поплавок шарнирно закреплен сзади, что позволяет ему поворачиваться вверх и вниз. Поплавковый клапан в форме кончика карандаша прикреплен к верхней задней части поплавка. Топливо поступает в карбюратор через входное сито, стекает через поплавковый клапан и его седло в камеру карбюратора. По мере повышения уровня топлива поплавок и прикрепленный к нему поплавковый клапан также поднимаются, пока поплавковый клапан не вживится в седло, перекрывая подачу топлива. Когда уровень топлива в баке падает, поплавок и поплавковый клапан также опускаются, позволяя топливу снова поступать в бак. Ход поплавка из положения полного вверх в положение полного опускания относительно короткий; он останавливается при спуске язычком на задней петле. Уровень, до которого он поднимается, останавливается прикрепленным поплавковым клапаном и седлом. Клапан дозирования смеси. Когда регулятор смеси возвращается к более обедненным настройкам, отверстие становится все более и более узким, пока оно не будет полностью закрыто при отсечке. Вентури в горловине карбюратора сужает отверстие для воздушного потока, увеличивая скорость воздуха и тем самым снижая его давление. Дроссельная заслонка клапан закрыт; отверстия для воздуха холостого хода и экономайзера видны в нижней части корпуса рядом с краем корпуса дроссельной заслонки. Регулировка уровня топлива Важно поддерживать правильный уровень топлива в баке. Если уровень топлива слишком низкий, двигатель будет работать на обедненной смеси; если оно слишком высокое, двигатель будет работать на обогащенной смеси, и топливо может непрерывно вытекать из нагнетательного сопла. Уровень топлива регулируется добавлением или удалением шайб под седлом поплавкового клапана, чтобы выдвинуть или опустить его, или путем сгибания выступа на самом поплавке в точке контакта с поплавковым клапаном, чтобы выдвинуть или опустить клапан. Поток воздуха Поток воздуха через горловину карбюратора начинается у воздушного фильтра самолета и проходит через воздушную камеру в горловину карбюратора. Вентури в горловине карбюратора сужает отверстие для потока воздуха, увеличивая скорость воздуха и тем самым снижая его давление. (Это основано на принципе Бернулли, согласно которому воздушная скорость и давление обратно пропорциональны; тот же принцип объясняет, как аэродинамический профиль создает подъемную силу.) Выход топливного сопла из чаши расположен в центре этой области низкого давления. Воздушная камера над топливной камерой карбюратора вентилируется до атмосферного давления. Разность давлений от атмосферного давления над топливом в баке по сравнению с низким давлением на топливораздаточной форсунке заставляет топливо вытекать из топливной форсунки. Дроссельный клапан (т. е. дроссельная заслонка), расположенный сразу за трубкой Вентури, регулирует массовый поток воздуха через горловину карбюратора. По мере увеличения потока воздуха пропорционально увеличивается всасывающее действие на выпускной топливный патрубок, что позволяет протекать большему количеству топлива. Здесь дроссельная заслонка открыта. Четыре небольших отверстия в нижней части корпуса дроссельной заслонки предназначены для подачи топлива на холостом ходу и воздуховодов экономайзера. Большой порт с правой стороны, ближе к низу, является частью вентиляции топливного бака. Клапан дозирования смеси. Когда регулятор смеси возвращается к более обедненным настройкам, отверстие становится все более и более узким, пока полностью не закроется в отсечке. Рычаг управления смесью. Этот рычаг вращает клапан смеси, который на большинстве карбюраторов выполнен в виде гибкого вала, прикрепленного к рычагу управления смесью. Подача топлива Перед тем, как топливо вытекает из камеры через топливораздаточную форсунку, оно направляется через клапан управления смесью. Клапан управления смесью прикреплен к рычагу управления смесью. Клапан управления смесью на большинстве моделей содержит вал (также называемый штоком). Нижняя часть этого вала имеет форму полуцилиндра. Он вращается во втулке цилиндрической формы с отверстием сбоку. Когда смесь настроена на максимальное обогащение, открытая часть вала/штока совмещается с отверстием во втулке, позволяя полному потоку топлива через клапан и из форсунки. По мере того, как регулятор смеси возвращается к более бедным настройкам, отверстие становится все более и более узким, пока оно полностью не закроется в отсечке. Когда клапан управления смесью открыт, топливо вытекает из смесительной втулки через главный дозирующий жиклер (это фиксированное отверстие, которое регулирует максимальное количество топлива, которое может выйти из главного нагнетательного сопла, когда управление смесью установлено на максимальное обогащение). ) и в нагнетательный патрубок, где он начинает смешиваться с воздухом из стравливающих отверстий насадки. Оттуда он течет вверх и выходит из главного нагнетательного патрубка во впускные патрубки цилиндров. При низких настройках дроссельной заслонки, когда дроссельная заслонка почти закрыта, всасывание основного нагнетательного патрубка недостаточно для вытекания топлива из него, но между краем дроссельной заслонки и стенкой имеется небольшой поток воздуха корпуса дроссельной заслонки. Эта небольшая область воздушного потока вокруг краев дроссельной заслонки действует как трубка Вентури, заставляя поток воздуха ускоряться при прохождении между краями дроссельной заслонки и горловиной карбюратора и снижая давление воздуха. Для обеспечения достаточного количества топлива на холостом ходу в корпусе дроссельной заслонки в этой области низкого давления сделаны небольшие отверстия. Порты соединяют отверстия с внутренней частью основной топливной форсунки и всасывают топливо из форсунки при низких настройках дроссельной заслонки. Такое расположение обеспечивает достаточную подачу топлива на холостых оборотах. Крупный план клапана управления смесью. Отложения автомобильного топлива могут образоваться на внутренних поверхностях топливной системы и могут заклинить клапан управления смесью на месте. Главный нагнетательный патрубок. При обеднении смеси эффект всасывания и расход топлива из нагнетательного сопла уменьшаются. Регулировочный винт смеси холостого хода расположен в верхней задней части карбюратора. Поверните винт против часовой стрелки, чтобы обогатить смесь, и по часовой стрелке, чтобы обеднить ее на холостом ходу. Если рубанок, который работал нормально, внезапно перестает работать на холостом ходу, первое, что нужно проверить, это то, что этот винт на месте, не расшатался и не выпал. Регулировка холостого хода Скорость холостого хода и смесь регулируются, и это единственные две регулировки, которые можно выполнить на большинстве карбюраторов. Большинство самолетов должны работать на холостом ходу при скорости от 600 до 650 об/мин. Регулятор холостого хода представляет собой просто стопорный винт, ограничивающий задний ход рычага дроссельной заслонки. (Он ввинчивается для увеличения оборотов холостого хода; вращение винта против часовой стрелки уменьшает обороты холостого хода.) Регулятор смеси холостого хода представляет собой большой винт в верхней задней части карбюратора, который ввинчивает иглу ближе или дальше от своего гнезда, что позволяет увеличить или меньше топлива, чтобы течь через каналы холостого хода. Смесь холостого хода обедняется по мере закручивания винта и обогащается по мере выкручивания. Его следует отрегулировать таким образом, чтобы скорость двигателя возрастала на 25–50 об/мин, когда регулятор смеси полностью отводится назад для выключения двигателя. Если при возврате смеси в положение отсечки подъем отсутствует, это означает, что смесь на холостом ходу слишком бедная. Если есть подъем более чем на 50 об/мин, это слишком богато. Были случаи, когда винт смесителя холостого хода расшатывался и выпадал. Если это произойдет, двигатель вообще не будет работать на холостом ходу, а попытается заглохнуть, когда дроссельная заслонка уменьшится до настроек холостого хода. Вид на дно топливного бака, вид вверх через горловину карбюратора. Выходное отверстие ускорительного насоса и главный топливный жиклер находятся в центре. Базовое техническое обслуживание и поиск и устранение неисправностей Карбюраторы самолетов, как правило, надежны и редко требуют особого внимания. Внутренние части карбюратора редко нуждаются в обслуживании, если самолет регулярно летает и используется чистый бензин. Впускной экран, к которому крепится линия подачи топлива, можно снять для очистки. Как правило, он остается довольно чистым, потому что большая часть мусора попадает в топливный фильтр самолета, прежде чем он сможет попасть в карбюратор. Со временем втулки вала дроссельной заслонки изнашиваются, особенно на учебных самолетах, которые подвергаются нескольким изменениям мощности и движениям дроссельной заслонки каждый час. Изношенные втулки могут допустить небольшую утечку на впуске и привести к чрезмерно обедненной смеси. Большинство карбюраторов имеют ускорительный насос, который впрыскивает дополнительный поток топлива во всасываемый воздух при открытии дроссельной заслонки, поэтому внезапный выброс дополнительного всасываемого воздуха не создает обедненную смесь и не приводит к остановке двигателя, особенно если дроссельная заслонка открывается внезапно. Ускорительный насос имеет поршень, который со временем изнашивается и требует периодической замены. Любые утечки из карбюратора являются поводом для беспокойства. Карбюратор, который протекает при выключенном двигателе, скорее всего, просто имеет крошечную часть мусора, застрявшую между поплавковым клапаном и седлом. Слив топлива из чаши карбюратора, а затем промывая его, позволяя ему снова наполниться и снова сливая его, скорее всего, это прояснится. Большинство карбюраторов имеют ускорительный насос. Здесь показан плунжер ускорительного насоса с внешней кромкой из кожи. Долгосрочное хранение воздушного судна Карбюратор самолета, остановившегося с отключенной подачей топлива, может не пропускать топливо в камеру сгорания при включении подачи топлива из-за заедания поплавкового клапана. Аккуратное постукивание по стенке бака небольшим резиновым молоточком иногда приводит к его ослаблению и позволяет топливу снова попасть в бак. Если есть подозрение на заедание клапана, на мгновение откройте линию подачи при включенном топливе, чтобы убедиться, что бензин поступает в карбюратор, затем снова затяните. Затем медленно снимите сливную пробку, чтобы увидеть, есть ли топливо в чаше. Пустая чаша указывает на заедание клапана или закупорку впускного отверстия. Людям, у которых есть автогаз STC, лучше никогда не оставлять самолет с автотопливом в баках, трубопроводах или карбюраторе на длительное время. Автомобильное топливо вызывает образование отложений лака на внутренних поверхностях топливной системы и часто заедает клапан управления смесью. Если самолет простоит в течение сезона, будет гораздо лучше, если он будет сидеть с Avgas в нем. (Более того, вы можете «замариновать» самолет. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь со статьей Стива Эллса 2015 года «Прерванный полет: консервация современного двигателя» в архивах на PiperFlyer.org.) Авиационные карбюраторы — одни из самых надежных изобретений, когда-либо сделанных. Их простая конструкция и качественная конструкция обеспечивают долгие годы безотказной службы при условии регулярных полетов и принятия надлежащих мер для обеспечения подачи чистого топлива. Выходной патрубок ускорительного насоса. Этот насос впрыскивает дополнительный поток топлива во всасываемый воздух при открытии дроссельной заслонки, поэтому внезапный выброс дополнительного всасываемого воздуха не создает обедненную смесь и не приводит к остановке двигателя. Отверстие для смесительного клапана. Это вход топлива для главного дозирующего жиклера и нагнетательного сопла.