Смесеобразование и воспламенение в газовых двигателях
Газовые двигатели могут быть низкого и высокого сжатия.
Двигатели низкого сжатия имеют принудительное зажигание, а газодизели работают с воспламенением от сжатия. В обоих типах двигателей смесь из газа и воздуха образуется всмесителях, где струи воздуха и газа направлены под некоторым углом друг к другу и перемешиваются при движении. В зависимости от взаимного направления потоков воздуха и газа смесители бывают следующих типов:
1) С пересекающимися потоками воздуха и газа —тройниковые и струйные, у которых воздух поступает по всей окружности через отверстия.
2) С параллельными потоками воздуха и газа — простые и эжекционные, у которых струя воздуха, подводимая центрально, эжектирует газ. Для предупреждения распространения взрывов по газопроводу смесители обычно снабжаются предохранительными клапанами. В многоцилиндровых двигателях большой мощности, вследствие наличия значительного объема горючей смеси между смесителем и всасывающим клапаном двигателя, что является опасным для взрыва, предпочитают установку индивидуальных смесителей на каждый цилиндр или специальных впускных клапанов-смесителей. Схема такого клапана представлена на фиг. 73. Основной клапан / приводится в действие от рычага 2, связанного с коренным валом двигателя. На стержне основного клапана насажен газовый клапан 3, прижимаемый к своему седлу пружиной 4. При воздействии рычага 2 на основной клапан сначала начинает открываться только этот клапан и в цилиндр поступает один воздух.
При дальнейшем открытии основного клапана уступ 5 начинает открывать газовый клапан и в цилиндр поступает смесь газа и воздуха. При каком устройстве в цилиндре до поступления туда горючей смеси создается воздушная прослойка, чем предотвращается возможность воспламенения горючей смеси перед клапаном от догорающих в цилиндре газов. Газ и воздух подводится к смесительному клапану раздельно. В газовых двигателях низкого сжатия применяется электрическое зажигание. В момент, когда газовая смесь, ранее приготовленная в газосмесителе, сжата в цилиндре (степень сжатия = 6-т-9), проскакивает искра и происходит сгорание смеси с мгновенным повышением давления при почти неизменном объеме.
Газовые двигатели высокого сжатия (газодизели) работают так: в цилиндр всасывается приготовленная в газосмесителе газовоздушная смесь, которая за ход сжатия доводится до температуры превышающей температуру воспламенения жидкого топлива (е = 11-М8). Это легко осуществить, так как температура воспламенения газовоздушной смеси на 200—300° выше, чем жидкого топлива. Подаваемое в цилиндр вслед за сжатием в небольшом количестве распыленное жидкое топливо, попадая в нагретую и сжатую газовую смесь, воспламеняется. Процесс сгорания здесь происходит в первое мгновение примерно при V — const, а затем приближенно при р = const (цикл смешанного сгорания).
Двигатели, которые работают на газе из баллонов, называются газобаллонными двигателями. В баллонах газы хранятся сжатыми до давления 200ати или в жидком виде (сжиженные газы). Перед поступлением в газосмеситель давление сжатого газа снижается при помощи редуктора; из газосмесителя газ поступает в цилиндр двигателя. При работе на сжиженных газах в системе питания двигателя, кроме редуктора и газосмесителя, имеется испаритель.