«Газовые двигатели и генераторы генераторного газа»

Fig. 70.—Method of oiling the crank-shaft.

Основные подшипники коленчатого вала смазываются легче. Среди систем, обычно используемых с хорошими результатами, можно упомянуть ту, что показана на рис. 71, в которой полусечение представляет собой небольшую трубку, начинающуюся от подшипника и заканчивающуюся внутри масляной выемки или резервуара, отлитого заодно с крышкой подшипника. Этот резервуар заполняется до уровня отверстия трубки. Кусок хлопчатобумажной ветоши, удерживаемый на небольшой железной проволоке, вставляется в трубку, при этом часть хлопка свисает в резервуар. Этот хлопок служит своего рода сифоном и питает подшипник за счет капиллярного притяжения постоянным количеством масла, подача которого регулируется изменением толщины хлопка. Когда двигатель остановлен, хлопок следует вынимать, чтобы подача масла бесполезно не продолжалась. Стеклянные лубрикаторы с видимой подачей и запорными кранами очень часто используются на коленчатых валах. Они чище и их гораздо легче регулировать. Из всех лубрикаторов подшипников вала наиболее рекомендуемыми являются лубрикаторы с вращающимся кольцом (рис. 72). Однако они предполагают наличие подшипников большого размера и специального устройства втулок, что делает их применение несколько дорогостоящим. Кроме того, система с вращающимся кольцом вряд ли может быть использована в сочетании с двигателями мощностью менее 20 лошадиных сил. Поскольку система применяется почти исключительно к валам динамо-машин, ее здесь подробно описывать не нужно. Как следует из названия, она состоит из металлического кольца, имеющего диаметр больше, чем та часть вала, на которой оно подвешено и которой оно вращается. Нижняя часть кольца погружена в масляную ванну, так что определенное количество смазки постоянно переносится на вал.

Fig. 71.—Cotton-waste lubricator.

Подшипник с вращающимся кольцом должен быть оснащен спускным краном и стеклянной трубкой для контроля уровня масла в подшипнике.

Многие производители приняли смазочные устройства для штоков клапанов, и особенно для выпускных клапанов. Принятая система состоит из небольшой трубки, изогнутой в любом удобном направлении и выходящей в направляющую штока. Свободный конец снабжен пробкой. Несколько капель керосина вводятся один или два раза в день.

Fig. 72.—Ring type of bearing oiler.

Смазка двигателя влечет за собой определенные трудности, которые легко преодолеваются. Одной из них является разбрызгивание масла головкой шатуна. Чтобы это разбрызгиваемое масло могло собираться в основании двигателя, над кривошипом устанавливается соответствующим образом изогнутый защитный кожух из листового металла. Более серьезная трудность возникает, когда масло из подшипника кривошипа попадает на ступицу маховика, откуда оно под действием центробежной силы отбрасывается к ободу. Масло не только разбрызгивается на стены машинного отделения, но и разрушает сцепление ремня, если маховик используется в качестве шкива. Чтобы преодолеть это возражение, масло предотвращают от распространения вдоль вала с помощью кругового защитного кожуха (рис. 73), установленного на той части вала, которая обращена к внутренней части подшипника.

Fig. 73.—Shaft with oil-guard.

Проблема смазки имеет особое значение, если двигатель работает несколько дней подряд без остановки. Это происходит в случае двигателей для мельниц и мастерских. Следует использовать лубрикаторы большого объема или лубрикаторы, которые можно легко заполнить, не останавливая двигатель.

ГЛАВА VII

THE CONDITIONS OF PERFECT OPERATION

Общий уход. — Газовые двигатели, как и большинство машин в целом, должны содержаться в идеальном состоянии. Чистота, даже в случае деталей второстепенной важности, обязательна. Неокрашенные и полированные поверхности, такие как вал двигателя, распределительные кулачковые валы, рычаги, шатун и тому подобное, должны поддерживаться в состоянии, равном тому, когда они были новыми. Отсутствие всех следов ржавчины или коррозии на этих деталях дает достаточное доказательство заботы, проявляемой о невидимых элементах, таких как поршень, клапаны, устройства зажигания и тому подобное.

Смазка. — Трущиеся поверхности газового двигателя должны регулярно и идеально смазываться. Отсутствие люфта и мертвого хода в подшипниках, направляющих и шарнирах имеет особое значение не только из-за его влияния на устойчивую и бесшумную работу, но и на развиваемую мощность и расход. Как мы уже видели в главе о смазке, для смазки цилиндра следует использовать специальное качество масла. Подача лубрикатора, снабжающего эту самую жизненно важную часть двигателя, регулируется таким образом, чтобы она соответствовала фактическим требованиям с максимально возможной точностью. В последующей главе, в которой будет обсуждаться неисправная работа, будет показано, как слишком много и слишком мало масла могут вызвать серьезные неприятности.

Герметичность цилиндра. — Количество развиваемой мощности зависит главным образом от степени сжатия, которой подвергается взрывоопасная смесь. Экономичная работа двигателя зависит в целом от идеального сжатия. Поэтому необходимо содержать в исправности те детали, от которых зависит герметичность цилиндра. Эти детали — поршень, клапаны и их соединения, а также устройства зажигания, будь то калильная трубка или электрический вариант. Чтобы предотвратить утечку у поршня, кольца должны быть защищены от всякого износа. Чрезвычайно важно, чтобы поверхности как поршня, так и цилиндра были сильно отполированы, чтобы не могло произойти заедание. При очистке цилиндра не следует использовать наждачную бумагу или абразивный порошок; ибо малейшая частица абразива между соприкасающимися поверхностями наверняка вызовет утечку. Масло и грязь, которые чернеют от трения и которые могут прилипать к поршневым кольцам, следует смывать керосином. Аналогичным образом следует очищать другие части цилиндра, к которым имеет тенденцию прилипать пригоревшее масло.

Притирка клапанов. — Клапаны следует регулярно притирать. Даже в особых случаях, когда они не показывают следов быстрого износа, их следует снимать не реже одного раза в месяц. Чтобы избежать несчастного случая, при регулировке клапанов после отвинчивания крышки следует соблюдать осторожность, чтобы не вносить свечу или зажженную спичку ни в клапанные камеры, ни в цилиндр, не закрыв предварительно газовый кран. Кроме того, двигателю следует дать несколько оборотов, чтобы вытеснить любую взрывоопасную смесь, которая все еще может оставаться в цилиндре или соединенных каналах. Выпускной клапан из-за высокой температуры, которой подвергаются диск и седло, должен получать особое внимание. Клапан следует притирать к своему седлу не реже одного раза в два или три месяца, в зависимости от нагрузки двигателя.

Подшипники и крейцкопф. — Втулки вала двигателя всегда должны быть плотно закреплены на месте. Расшатанность, которой они подвержены, особенно в газовых двигателях из-за резких взрывов, имеет тенденцию отвинчивать гайки и ускорять износ латуни, что является результатом частого подтягивания. Малейший люфт в подшипниках вала двигателя, а также в подшипниках шатунов увеличивает шум, который двигатели производят естественным образом.

Регулятор. — Регулятор должен получать тщательное внимание, насколько это касается его чистоты; ибо если его работа не легка, он склонен становиться «ленивым» и терять свою чувствительность. Если регулятор шарового типа или типа конического маятника, приводимого в действие центробежной силой, хорошо смазывать каждый шарнир без избытка масла. Чтобы предотвратить накопление и затвердевание масла, регулятор следует время от времени смазывать керосином. Если регулятор приводится в действие инерцией, что имеет место в большинстве двигателей системы «работа-пропуск», он требует меньше ухода; тем не менее, целесообразно держать контакт, в котором происходит упор, хорошо смазанным.

Работа любого из этих регуляторов обычно контролируется натяжением пружины или противовесом. Чтобы увеличить скорость двигателя, или, другими словами, увеличить количество впусков газа за данное время, все, что обычно необходимо, — это подтянуть пружину или изменить положение противовеса. Должна быть возможность осуществлять эту регулировку во время работы двигателя таким образом, чтобы скорость можно было легко изменить.

Соединения. — В большинстве хорошо построенных двигателей крышки клапанных коробок и другие съемные части закреплены «металл по металлу» без прокладывания специальных соединений. Другими словами, поверхности сами по себе достаточно когезивны, чтобы обеспечить идеальную герметичность. В двигателях, которые не относятся к этому классу, очень часто используются асбестовые соединения, особенно на крышке выпускного клапана и впускном клапане.

В некоторых двигателях, где по какой-либо причине необходимо часто отсоединять крышки, следует принимать определенные меры предосторожности для защиты соединений, чтобы они не подвергались порче при каждом снятии. Для этой цели их сначала погружают в воду, чтобы они размягчились, затем сушат и промывают оливковым или льняным маслом с той стороны, на которой они покоятся в двигателе. Со стороны крышки их посыпают тальком или графитом. Обработанное таким образом соединение будет прилипать с одной стороны и легко освобождаться с другой. Соединения, которые могут вступить в контакт с газами в камере взрыва, должны быть свободны от всех выступов по направлению к внутренней части цилиндра; ибо во время сжатия эти неохлаждаемые выступы могут стать раскаленными и, таким образом, вызвать преждевременное воспламенение. Как общее правило, когда крышка установлена на место, соединение следует подтянуть через определенное время, когда поверхности достаточно нагреются. Чтобы затянуть соединения, болты и гайки не следует смазывать; в противном случае снятие крышки становится затруднительным.

Циркуляция воды. — В предыдущей главе было достаточно сказано о важности циркуляции воды и необходимости поддержания рубашки цилиндра горячей. Поскольку цилиндр имеет тенденцию становиться горячее с увеличением нагрузки из-за большей частоты взрывов, целесообразно регулировать поток воды, чтобы предотвратить его избыточное количество, когда двигатель слабо нагружен; ибо в этих условиях цилиндр будет холодным, а взрывоопасная смесь будет плохо использоваться. Подходящая температура от 140 до 158 градусов по Фаренгейту легко поддерживается путем регулировки циркуляции воды. Этого можно достичь, снабдив трубу подачи воды, ведущую к цилиндру, краном, который можно открывать в большей или меньшей степени, по мере необходимости. Температура от 140 до 158 градусов по Фаренгейту, которая была упомянута, может на первый взгляд показаться довольно высокой, потому что невозможно было бы держать руку на выпускной трубе. Однако цилиндр не станет перегреваться до тех пор, пока можно держать руку под рубашкой рядом с впуском воды. Это относится только к двигателям со сжатием от 50 до 100 фунтов на квадратный дюйм. Для двигателей с более высоким сжатием более низкая рабочая температура будет безопаснее. В этом вопросе следует выполнять инструкции производителя двигателя.

Регулировка. — Газовые двигатели, по крайней мере те, которые построены заслуживающими доверия фирмами, всегда проходят тормозные испытания перед отправкой из цехов и регулируются в соответствии с требованиями максимальной эффективности. Но поскольку природа и качество газа обязательно варьируются в зависимости от каждого города, очевидно, что двигатель, отрегулированный на развитие определенной мощности на газе определенной насыщенности, может не оправдать всех ожиданий, если он питается газом менее насыщенным, менее чистым, более горячим и тому подобное. Высота над уровнем моря также оказывает некоторое влияние на эффективность двигателя. По мере ее увеличения плотность смеси уменьшается; то есть для того же объема двигатель использует меньшее количество. Из этого следует, что газовый двигатель должен быть отрегулирован, как общее правило, на месте, где он будет использоваться.

Выполнение этого условия особенно важно в случае двигателей внутреннего сгорания, поскольку опережение или запаздывание всего на полсекунды при воспламенении взрывоопасной смеси вызовет значительную потерю полезной работы. Из этого следовало бы, что газовые двигатели должны периодически осматриваться, чтобы они могли работать с наивысшей эффективностью и экономичностью. Как и в случае с паровыми двигателями, целесообразно снимать индикаторные диаграммы, которые дают убедительные доказательства возмущений, которым подвержен каждый двигатель после некоторого времени работы.

Большинство пользователей газовых двигателей либо не имеют в своем распоряжении индикаторных инструментов, либо недостаточно сведущи в их использовании и интерпретации их записей, чтобы изучать возмущения с их помощью. По этой причине следует обращаться за советом к экспертам — людям, которые понимают значение снятых диаграмм и способны с их помощью добиться значительной экономии газа.

ГЛАВА VIII

HOW TO START AN ENGINE—PRELIMINARY PRECAUTIONS

Первым шагом, который предпринимается при запуске двигателя, работающего на городском газе, является, естественно, открытие крана счетчика и клапанов между счетчиком и двигателем. Когда газ достигнет двигателя, резиновые мешки раздуются, и диафрагма антипульсатора будет вытеснена наружу. Затем открывается спускной кран газовой трубы. Чтобы убедиться, что поток газа чист, к выходу крана подносят спичку. Пламя оставляют гореть до тех пор, пока оно не изменит свой первоначальный синий цвет на ярко-желтый.

Если используется система зажигания с калильной трубкой, зажигается горелка Бунзена, при этом соблюдается осторожность, чтобы пламя, выходящее из трубки, было синего цвета. При необходимости подача воздуха к горелке регулируется обычной регулировочной втулкой. Белое или дымное пламя указывает на недостаточную подачу воздуха к горелке. Характерный запах сажи — еще одно доказательство того же факта. Иногда белое пламя может быть вызвано воспламенением газа у отверстия регулировочной втулки. Синее или зеленоватое пламя — это то, которое имеет самую высокую температуру, и именно его, следовательно, следует получить. Около пяти или десяти минут требуется для прогрева трубки, из-за материала, из которого она изготовлена. Когда достигнута надлежащая температура, трубка становится ослепительно вишнево-красного цвета. Пока трубка прогревается, хорошо определить, правильно ли смазан двигатель и все чашки и масляные резервуары должным образом заполнены. Хлопчатобумажная ветошь лубрикаторов должна быть правильно погружена, а капельные лубрикаторы осмотрены, чтобы определить, подают ли они свое нормальное количество масла.

Регулировочные рычаги клапанов следует привести в действие, чтобы убедиться, что клапаны опускаются на свои седла так, как должны. Шток выпускного клапана следует смазать несколькими каплями керосина.

Если используемая система зажигания электрического типа, с батареями и катушками, следует провести испытания, чтобы определить, проходит ли ток в надлежащее время при замыкании цепи контактом, установленным на промежуточном валу. Этот контакт должен производить характерный гул, вызванный работой катушки.

Если в сочетании с аппаратом зажигания используется магнето, его осмотр не обязательно проводить при каждом запуске двигателя, поскольку он не так склонен к расстройству. Тем не менее, целесообразно, как и в случае зажигания от индукционных катушек, установить в положение устройство, которое замедляет создание искры. Эта мера предосторожности необходима, чтобы избежать преждевременного взрыва, способного вызвать резкое обратное вращение маховика.

После того как аппарат зажигания и лубрикаторы были таким образом осмотрены, двигатель устанавливается с поршнем в пусковое положение, которое обычно указывается меткой на распределительном валу. Пусковое положение соответствует циклу взрыва и обычно находится под углом от 40 до 60 градусов, образованным кривошипом над горизонталью и по направлению к задней части двигателя. Газовый кран открывается до соответствующей отметки, обычно показанной на небольшом циферблате. Если отметки нет, кран медленно открывается, чтобы из-за избытка газа не был вызван преждевременный взрыв.

Шаги, описанные выше, — это те, которые должны быть предприняты со всеми двигателями. Каждая система, однако, требует особых мер предосторожности, которые обычно приводятся в подробных инструкциях, предоставляемых производителем.

Как общее правило, двигатели снабжены на своих промежуточных валах кулачком «разгрузки» или «полусжатия». С помощью этого кулачка маховик можно повернуть несколько раз без необходимости преодолевать сопротивление, обусловленное полным сжатием. Следует соблюдать осторожность, однако, не отпускать кулачок до тех пор, пока двигатель не достигнет скорости, достаточной для преодоления этого сопротивления.

Двигатели значительного размера обычно снабжены автоматическим пусковым устройством. Чтобы манипулировать деталями, из которых состоит это устройство, необходимо следовать инструкциям, предоставленным производителем. Особенно это верно для автоматических стартеров, включающих ручной насос, с помощью которого сжимается взрывоопасная смесь, — верно потому, что в интересах безопасности необходимо проявлять большую осторожность.

Герметичность и свободная работа клапанов или заслонок, которые предназначены для предотвращения обратных вспышек по направлению к насосу, должны стать предметом тщательного исследования. В противном случае поршень насоса, вероятно, получит внезапный удар при возникновении обратной вспышки.

Когда двигатель простаивал несколько дней, целесообразно перед запуском дать ему несколько оборотов (без газа), чтобы убедиться, что все его части работают нормально. Такую же меру предосторожности следует принять при запуске двигателя, если первая попытка не удалась, чтобы удалить несовершенные смеси, которые могут остаться в цилиндре. Перед проведением этого испытания газовый кран, конечно, должен быть закрыт, чтобы предотвратить несвоевременный взрыв. При запуске двигателя целесообразно не наклонять тело над трубкой зажигания, потому что трубка может сломаться и разбросать опасные осколки.

Ни при каких условиях маховик нельзя поворачивать, ставя ногу на спицы. Все, что следует делать, — это приводить его в движение, прикладывая руку к ободу.

Уход во время работы. — Когда двигатель приобрел свою нормальную скорость, следует присматривать за регулятором, чтобы обеспечить его свободную работу и предотвратить всякую возможность разноса. После того как двигатель проработал нормально некоторое время, следует манипулировать кранами системы циркуляции воды, чтобы отрегулировать подачу воды в соответствии с работой, выполняемой двигателем. Другими словами, цилиндр следует держать горячим, но не обжигающим, как было ранее объяснено в параграфе, в котором обсуждается водяная рубашка. Поддержание подходящей температуры чрезвычайно важно с точки зрения экономичности. Все подшипники следует осматривать, чтобы избежать их перегрева.

Остановка двигателя. — Шаги, которые необходимо предпринять при остановке двигателя, следующие:

1. Остановка различных машин, приводимых в действие двигателем, — практика, которой следуют в случае всех двигателей;

2. Отключение приводного шкива самого двигателя, если таковой имеется;

3. Закрытие крана между счетчиком и газовыми мешками, чтобы предотвратить утечку газа и бесполезное растяжение резины мешков или антипульсирующих устройств;

4. Приведение в действие кулачка полусжатия или разгрузки по мере замедления двигателя, чтобы предотвратить отдачу, обусловленную сжатием;

5. Закрытие крана впуска газа;

6. Перекрытие подачи масла лубрикаторов со свободной подачей и вынимание хлопка из остальных.

Если двигатель используется для привода динамо-машины, особенно динамо-машины, снабженной металлическими щетками, следует принять меры предосторожности, подняв щетки перед остановкой двигателя, чтобы предотвратить их повреждение обратным движением вала якоря;

7. Перекрытие крана охлаждающей воды, если используется проточная вода.

Если двигатель подвергается воздействию сильного холода, замерзание воды в рубашке предотвращается во время простоя двигателя либо полным сливом воды из рубашки, либо установкой газового факела или горелки под цилиндром с целью обеспечения циркуляции воды. Если используется такая горелка, краны трубы подачи воды, конечно, следует оставить открытыми.

ГЛАВА IX

PERTURBATIONS IN THE OPERATION OF ENGINES AND THEIR REMEDY

В этой главе будут обсуждаться определенные возмущения, которые влияют на работу газовых двигателей в большей степени, чем отсутствие ухода при их изготовлении. В предыдущих главах были рассмотрены дефекты в работе, вызванные различными причинами, такими как нежелательные методы в конструкции двигателя, неудачное сочетание деталей, дефекты установки и тому подобное; и была предпринята попытка определить в каждом случае условия, которые должны быть выполнены двигателем для обеспечения эффективности и экономичности при нормальной нагрузке.

Трудности при запуске. — Поскольку предварительные меры предосторожности, которые необходимо принять при запуске двигателя, были указаны, следует предположить, что данным советам следовали. Тем не менее, различные причины могут препятствовать запуску двигателя.

Неисправное сжатие. — Дефектное сжатие, как общее правило, предотвращает воспламенение взрывоопасной смеси. Можно ли считать сжатие несовершенным, можно установить, переместив поршень назад к периоду, соответствующему сжатию, другими словами, к тому положению, в котором все клапаны закрыты. Если сопротивление не встречается, очевидно, что воздух или газовая смесь выходят из цилиндра через впускной клапан, выпускной клапан или поршень. Клапаны, обычно прижимаемые пружинами к седлам, могут оставаться открытыми, потому что их штоки заело или потому что какое-то препятствие попало между диском и седлом. В изношенном или плохо содержащемся двигателе клапаны, вероятно, будут протекать. Если это так, притирка — единственное средство. Если клапан засорен, что становится достаточно очевидным при манипулировании управляющими рычагами, необходимо просто очистить шток и его направляющие, чтобы удалить запекшееся масло, которое накапливается со временем. Если двигатель новый, заедание штоков клапанов часто вызывается недостаточным зазором между штоками и их направляющими. Если это окажется так, дефект устраняется путем протирки поверхности трения штока мелкой наждачной бумагой и смазки его цилиндровым маслом. Выпускной клапан, однако, следует смазывать только керосином.

Не исключено, что выпускной клапан может протекать по двум другим причинам. Во-первых, натяжение пружины, которая служит для возврата клапана, могло ослабнуть и быть недостаточным для предотвращения отрыва клапана от седла во время всасывания. Опять же, винт или ролик, служащий контактом между рычагом и штоком клапана, может не иметь достаточного зазора, так что удлинение штока из-за его расширения может помешать клапану опуститься обратно на свое седло. Первый упомянутый дефект устраняется заменой пружины или установкой дополнительной пружины или противовеса, чтобы предотвратить остановку двигателя. Второй дефект можно устранить путем регулировки контакта.

Утечка мимо поршня может быть вызвана поломкой одного или нескольких колец, износом или заеданием колец, или износом или заеданием цилиндра. Свист, вызванный воздухом или смесью при их прохождении назад, доказывает существование этой неисправности.

Наличие воды в цилиндре. — Иногда может случиться так, что вода может попасть в цилиндр вместе с газом из-за плохого расположения трубопроводов. Может также случиться, что вода может попасть в цилиндр через соединение водяной рубашки. Опять же, наличие воды в цилиндре может быть обусловлено конденсацией пара, образовавшегося в результате химического соединения водорода газа и кислорода воздуха, которая конденсация вызвана холодными стенками цилиндра. Вода может иногда накапливаться в выпускной трубе и коробке, когда они были неправильно дренированы, и может, таким образом, вернуться в цилиндр. Какова бы ни была ее причина, однако, наличие воды в цилиндре препятствует запуску двигателя, потому что газы, образующиеся в результате взрыва, почти спонтанно охлаждаются, тем самым уменьшая рабочее давление.

Если используется электрическое зажигание, капли воды могут откладываться между контактами, тем самым вызывая короткие замыкания, которые предотвращают прохождение искры.

Если на цилиндре нет спускного крана, трудность запуска двигателя можно преодолеть только непрерывными попытками привести его в движение. Протекающее состояние соединения, а также наличие частицы гравия в отливке цилиндра, через которую вода может проходить из рубашки, подтверждается пузырением газа в водяном баке при открытии подающей трубки. Эти пузырьки вызваны прохождением газа через рубашку после взрыва. Если такие пузырьки обнаружены, цилиндр следует заменить или дефект устранить. Чтобы избежать любой опасности, запорные краны водяной рубашки, которые уже были описаны в предыдущей главе, следует закрывать, пока двигатель простаивает.

Несовершенное зажигание. — Трудности, возникающие при запуске двигателя и вызванные несовершенным зажиганием, варьируются по своей природе в зависимости от характера используемой системы зажигания, будь то, например, электрическая или калильная трубка. Часто случается, что при запуске двигателя калильная трубка может сломаться. Если трубка фарфоровая, аварию обычно можно проследить до неправильной установки или наличия воды в цилиндре. Если трубка металлическая, ее поломка обычно вызывается ослаблением металла из-за длительного использования — авария, которая происходит чаще при запуске двигателя, чем при нормальной работе, потому что взрывы при запуске более сильные из-за тенденции подающих труб допускать избыток газа в начале.

Пропуск зажигания, возникающий из-за неисправной трубки при запуске, может быть вызван засорением или утечками в соединениях или в самом корпусе трубки, тем самым позволяя определенному количеству смеси выйти до воспламенения. Этот дефект в трубке обычно обнаруживается характерным свистящим звуком.

Трубка может протекать либо снизу, либо сверху. В первом случае запуск очень затруднителен, потому что часть смеси, сжатая по направлению к трубке, выйдет через отверстие до того, как она достигнет зоны накаливания. Во втором случае зажигание может быть просто задержано до такой заметной степени, что достаточный движущий эффект не может быть произведен. Пример этой задержки, искусственно созданной для облегчения запуска и предотвращения преждевременных взрывов, можно найти в системе трубок зажигания, снабженных небольшим краном или переменным клапаном (рис. 74 и 75).

Fig. 74.

Fig. 75.—Ignition-tubes provided with needle valves to facilitate starting.

Одного перечисления дефектов, вызванных утечкой, достаточно, чтобы указать средство, которое следует принять. В этой связи, возможно, стоит напомнить о важной роли, которую играет клапан зажигания. Если он протекает или если его свободная работа затруднена, запуск всегда будет затруднительным.

Электрическое зажигание от батареи или магнето. — Если аппарат электрического зажигания, независимо от метода, которым производится искра, работает несовершенно, первым шагом, который необходимо предпринять, является установление того, производится ли искра в надлежащее время, другими словами, слегка после мертвой точки в конкретном положении, заданном впускному устройству при запуске. Если используются катушка и батарея, целесообразно вынуть свечу и поместить ее вместе с ее якорем на хорошо отполированную металлическую поверхность для создания электрического контакта, предотвращая, однако, контакт клеммы с этой металлической поверхностью. Тот же метод осмотра принят с аппаратом прерывания электрического магнето. В обоих случаях следует установить, есть ли короткое замыкание или нет. Контакты следует очистить небольшим количеством бензина, если они покрыты маслом или запекшейся смазкой.

Если на свече или на прерывателе не возникает искра, можно сделать вывод, что провода повреждены или что генерирующее устройство неисправно. Тщательный осмотр покажет, какие меры необходимо принять для устранения дефектов.

Преждевременное зажигание. — Уже неоднократно упоминалось, что момент зажигания горючей смеси оказывает значительное влияние на работу газовых двигателей и их экономичность.

Преждевременное зажигание происходит, когда возникает сильный толчок в момент, когда поршень переходит из задней мертвой точки в конец такта сжатия. Возникающие при этом сильные удары тем более вредны, что они способствуют перегреву внутренних частей двигателя, что, в свою очередь, усиливает их интенсивность.

Преждевременное зажигание может быть вызвано несколькими причинами. Если используется калильная трубка без клапана, может случиться так, что зона накала находится слишком близко к основанию. Если трубка снабжена клапаном, очень часто бывает, что клапан негерметичен или открывается слишком рано. В случае электрического зажигания цепь может замыкаться раньше положенного времени из-за неправильной регулировки. Рекомендации, приведенные в предыдущих главах, указывают на способы устранения этих дефектов.

Неисправность зажигания может быть вызвана не только самим методом зажигания, но и чрезмерным нагревом внутренних частей двигателя, вызванным постоянной перегрузкой или недостаточной циркуляцией воды.

Переходя к тем случаям преждевременного зажигания особого рода, которые не связаны с каким-либо функциональным дефектом двигателя, а носят чисто случайный характер, например, загрязнение деталей внутри цилиндра или наличие выступающей части, которая нагревается до каления во время сжатия, следует прежде всего отметить, что такие зажигания, обычно называемые самопроизвольными, часто происходят значительно раньше конца такта сжатия. Они характеризуются более выраженным толчком, чем тот, который вызван обычным преждевременным зажиганием, и обычно приводят к полной остановке двигателя за очень короткое время. Эти самопроизвольные взрывы настолько противодействуют импульсу периода сжатия, во время которого поршень движется назад, что имеют тенденцию изменять направление вращения двигателя. В таких случаях следует провести тщательный осмотр и скрупулезную очистку цилиндра и поршня.

На днище поршня особенно часто скапливается нагар, который может нагреться до каления и самопроизвольно воспламенить взрывчатую смесь.

Несвоевременные детонации. — Звук, производимый взрывами в нормально работающем двигателе, едва слышен в машинном отделении. Несвоевременные детонации возникают либо в выхлопной системе, либо во всасывающем аппарате, вблизи самого двигателя. Эти детонации более шумные, чем опасные; тем не менее, они свидетельствуют о некоторой неисправности в работе, которую следует устранить.

Детонации, возникающие в выхлопной системе, вызваны сгоранием заряда взрывчатой смеси в выхлопной трубе, который по какой-то причине не воспламенился в цилиндре и был вытеснен в выхлопную трубу, где он воспламеняется при контакте с раскаленными газами, выбрасываемыми из цилиндра после следующего взрыва.

Детонации, возникающие во всасывающем аппарате двигателя, который расположен либо в самом основании, либо в отдельном коробе, часто бывают громче предыдущих. Они вызваны случайным обратным потоком взрывчатой смеси и ее воспламенением вне цилиндра. Эту неисправность можно объяснить тремя причинами:

1. Всасывающий клапан смеси может быть негерметичен и пропускать во время такта сжатия, позволяя некоторому количеству смеси попасть во всасывающий короб или в станину. Когда в цилиндре происходит взрыв, та часть смеси, которая просочилась обратно, воспламеняется, как мы только что видели, вызывая очень громкий хлопок. Очевидный способ устранения — обеспечение герметичности всасывающего клапана путем тщательной притирки.

2. Может случиться так, что в конце такта выпуска в цилиндре остаются раскаленные частицы, которые могут состоять из нагара или удерживаться плохо охлаждаемыми выступами. В результате смесь преждевременно воспламеняется во время такта всасывания.

3. Двигатель отрегулирован, особенно в случае двигателей английской постройки, таким образом, чтобы осуществлять то, что технически называется «продувкой» продуктов сгорания. Чтобы достичь этого результата, клапан смеси открывается до конца такта выпуска поршня и закрытия выпускного клапана. Благодаря инерции и скорости, приобретенной продуктами сгорания, выброшенными в выхлопную трубу после взрыва, к концу такта в цилиндре создается пониженное давление, вызывающее приток воздуха через открытый впускной клапан и, следовательно, осуществляющее продувку сгоревших газов, часть которых в противном случае осталась бы в цилиндре. Очевидно, что если заряд смеси не был нормально взорван — либо из-за того, что его компоненты не были смешаны в правильной пропорции, либо из-за того, что зажигательное устройство дало осечку, — этот заряд в момент выпуска выйдет из цилиндра без какой-либо приобретенной скорости и частично потечет обратно в конце такта выпуска через преждевременно открытый впускной клапан, тем самым оседая во всасывающем аппарате. Несмотря на всасывание, которое происходит сразу после повторного входа газа в цилиндр, определенное количество смеси все еще остается во всасывающей трубе и ее ответвлениях, где оно воспламенится в конце такта выпуска после открытия клапана смеси.

Чтобы избежать этих детонаций, необходимо просто следить за тем, чтобы смесь воспламенялась регулярно. Это достигается путем смешивания газа и воздуха в правильных пропорциях или путем корректировки момента зажигания.

Запоздалые взрывы. — Запоздалые взрывы значительно снижают мощность, которую двигатель должен выдавать в нормальном режиме, и заметно увеличивают расход топлива. Они вызваны тремя основными причинами: (1) неисправностью зажигания; (2) плохим качеством смеси; (3) потерями при сжатии. Наличие этого дефекта невозможно установить с какой-либо уверенностью без использования индикатора или какого-либо регистрирующего устройства, дающего графические записи. Тем не менее, в некоторой степени можно обнаружить запоздалые взрывы, просто наблюдая, есть ли уменьшение мощности или чрезмерный расход топлива, несмотря на идеальную работу и хорошее состояние всех частей двигателя.

Чтобы устранить дефект, следует убедиться, что сжатие в норме, подача газа нормальна и условия, при которых производится смесь воздуха и газа, не изменились. Наконец, зажигательное устройство постепенно регулируется для ускорения его работы до тех пор, пока не будет достигнута точка, когда после взрыва возникают толчки, указывающие на чрезмерное опережение. Затем зажигательное устройство устанавливается в положение, немного опережающее соответствующее. Вспоминая уже приведенные описания различных систем зажигания, способ регулировки момента зажигания в каждом случае можно резюмировать следующим образом:

1. Для калильной трубки без клапана, снабженной горелкой, положение которой можно изменять, зажигание можно ускорить, приблизив горелку к основанию. Замедление достигается путем удаления горелки от основания.

2. В случае калильной трубки с фиксированной горелкой момент зажигания будет зависеть от длины трубки. Замедление будет тем больше, чем короче трубка, и наоборот.

3. Если трубка снабжена клапаном зажигания, момент зажигания уже отрегулирован производителем, поэтому регулировка не требуется, за исключением случаев износа штока клапана или деформации управляющего кулачка. Если замечены эти дефекты, неисправные детали следует отремонтировать или заменить.

4. В электрических запальниках управляющий аппарат обычно снабжен регулировочным устройством, которым можно манипулировать во время работы двигателя. Если ручная регулировка аппарата не дает удовлетворительных результатов, рекомендуется проверить, нормально ли образуется искра. До того как двигатель остановится, поднимается один из кожухов клапанов, и через образовавшееся отверстие легко увидеть, достаточно ли сильна искра, при этом двигатель проворачивается вручную. Всегда следует соблюдать осторожность, чтобы продуть цилиндр от газа, который он может содержать, во избежание опасных взрывов. Если искра оказывается слишком слабой или если искры нет вовсе, несмотря на то, что каждая часть механизма правильно отрегулирована, можно сделать вывод, что неисправность кроется в токе и вызвана

1. Неплотным контактом с зажимами, с проводящим проводом или с деталями прерывателя;

2. Короткое замыкание в одной из разобранных частей;

3. Наличие слоя масла или нагара, образующего изолятор, вредный для индукции, между якорем и магнитами;

4. Отложение масла или влаги на деталях прерывателя;

5. Ослабление магнитов, которое, однако, происходит только после нескольких лет использования, за исключением случаев, когда магнето долгое время подвергалось воздействию высокой температуры.

Простое обнаружение любого из этих дефектов достаточно указывает на средства, которые следует принять для их устранения.

Люфт в движущихся частях. — Люфт движущихся частей обусловлен конструктивными ошибками. Его причина кроется в недостаточных размерах поверхностей трения и неправильном расчете валов, пальцев и тому подобного. Результатом является преждевременный износ, который невозможно устранить. Неправильная регулировка, отсутствие ухода и плохая смазка также могут ускорить износ определенных частей. Этот износ проявляется в толчках, возникающих во время работы двигателя — толчках, которые особенно заметны в момент взрыва.

Помимо упомянутых неудобств, износ зубчатых передач и движущихся частей приводит к расстройству элементов передачи мощности.

Что касается впускных и выпускных клапанов, износ кулачков, роликов и осей рычагов проявляется в запаздывании открытия этих клапанов и ускорении их закрытия.

Зажигание, независимо от используемой системы, страдает от люфта и запаздывает. Двигатель заметно теряет мощность, а его расход топлива становится чрезмерным.

Перегрев подшипников. — Помимо неправильной регулировки элемента, может случиться так, что втулки главных подшипников, головок шатуна и поршневого пальца могут нагреваться из-за чрезмерного зазора, слишком сильной затяжки, отсутствия масла или использования масла плохого качества. Перегрев может привести к заклиниванию поверхностей трения и даже к расплавлению втулок, если они облицованы антифрикционным металлом. Чтобы избежать перегрева деталей, рекомендуется во время работы двигателя время от времени касаться их тыльной стороной ладони. Как только ощущается малейший перегрев, температуру часто можно снизить обильной смазкой. Если этого недостаточно и по особым причинам невозможно остановить двигатель, перегретую деталь можно охладить, опрыскав ее мыльной водой.

Если перегрев не был обнаружен или устранен вовремя, появится характерный запах горелого масла, сопровождаемый дымом. Перегретая деталь к этому моменту достигнет температуры настолько высокой, что к ней нельзя будет прикоснуться рукой. Если это произойдет, не рекомендуется использовать масло, так как оно немедленно сгорит и только усугубит условия. Следует осторожно приложить хлопчатобумажную ветошь к перегретому элементу и начать постепенное опрыскивание мыльной водой.

В особых случаях, когда смазочные отверстия или каналы вряд ли будут засорены, в масло можно добавить немного серного цвета, если оно очень жидкое. Касторовое масло также можно успешно использовать.

Если заклинивание трущихся поверхностей препятствует снижению температуры перегретого элемента, двигатель необходимо остановить, а затронутые детали демонтировать. Все причины заклинивания удаляются с помощью стального шабера. Поверхности втулок и вала, который они охватывают, зачищаются мягким напильником, а затем полируются мелкой наждачной бумагой. Перед установкой деталей на место следует принять меры предосторожности, чтобы убедиться, что они соприкасаются во всех точках. Тщательный осмотр и обильная смазка, конечно, должны быть проведены при повторном запуске двигателя.

Перегрев цилиндра. — Перегрев цилиндра может быть вызван полным отсутствием воды в рубашке или случайным уменьшением количества подаваемой воды. Если это обнаружено слишком поздно и цилиндр достиг очень высокой температуры, циркуляцию воды не следует восстанавливать внезапно из-за опасности разрушения литья. Лучше остановить двигатель и вернуть детали в нормальное состояние.

В этот момент полезно напомнить, что если известковые отложения в водяной рубашке или отводящих трубах препятствуют свободной циркуляции воды, очистка, конечно, необходима. Рубашку можно несколько раз промыть двадцатипроцентным раствором соляной кислоты. После этой обработки рубашку следует, конечно, промыть пресной водой, прежде чем снова подключать трубопровод системы циркуляции воды.

Перегрев поршня. — Если перегрев поршня не связан с неправильной регулировкой, он может быть вызван отсутствием масла или использованием смазочного материала, не подходящего для этой цели. В предыдущей главе настаивалось на важности использования специального масла для смазки цилиндров. Перегрев поршня также может быть результатом перегрева поршневого пальца. Если это так, рекомендуется остановить двигатель, чтобы проверить состояние и степень смазки этого элемента и его подшипника. Перегрев поршня проявляется повышением температуры цилиндра в передней части. Если этот перегрев не остановить, это может привести к заклиниванию поршня в цилиндре.

Дым, исходящий из цилиндра. — Это, как правило, признак либо перегрева, который вызывает испарение масла, либо ненормального прорыва газа, вызванного взрывом. Ненормальный прорыв газа может быть результатом износа или деформации цилиндра, либо износа или поломки поршневых колец. Результатом всегда является перегрев цилиндра и снижение сжатия и мощности.

Если двигатель хорошо обслуживается и не имеет признаков износа, утечка может быть вызвана просто загрязнением поршневых колец, которые затем прилипают в своих канавках и имеют недостаточный зазор. Этот дефект устраняется очисткой колец способом, описанным в главе VII.

Смазка неисправна, когда количество подаваемого смазочного материала либо недостаточно, либо слишком обильно, или когда используемые масла плохого качества. Уже было показано, что недостаточная смазка и использование плохих масел приводят к перегреву движущихся частей.

Недостаточная смазка может быть вызвана несовершенной работой масленок или, особенно в холодную погоду, слишком большой вязкостью или замерзанием масла. Если масленка работает неисправно, следует проверить состояние ее регулирующего механизма, если он есть, и провести осмотр, чтобы обнаружить любое засорение в масляных каналах. Такие засорения очень часто встречаются в новых устройствах, которые были упакованы в хлопчатобумажную ветошь или древесную стружку, в результате чего частицы упаковочного материала часто попадают в отверстия.

Масло может быть плохого качества из-за своей природы или из-за наличия посторонних тел. В любом случае следует заменить масло на более качественное.

Замерзание масла при сильном холоде можно замедлить добавлением обычного керосина в количестве от 10 до 20 процентов.

Избыток масла в подшипниках приводит просто к ненужному расходу смазочного материала и разбрызгиванию масла на двигатель и по помещению. Если в цилиндре используется слишком много масла, это может привести к серьезным последствиям; так как определенное количество масла может скапливаться внутри цилиндра, где оно сгорает и образует нагарную массу, которая может нагреться до каления и преждевременно воспламенить взрывчатую смесь. Особенно в двигателях на генераторном газе избыток цилиндровой смазки может вызвать такие аварии. Действительно, температура взрыва не так высока, как в двигателях на светильном газе, поэтому излишки масла не могут быть так легко удалены с уверенностью путем испарения или сгорания. С другой стороны, сжатие смеси обычно выше, поэтому преждевременное зажигание очень вероятно.

Противодавление в выхлопной системе. — О том, как должны быть устроены трубы и короба для выхлопа, чтобы не оказывать вредного влияния на двигатель, уже было объяснено. Однако, даже если данные указания были выполнены, выхлоп может работать неправильно по случайным причинам. Среди этих причин можно упомянуть засорения в виде посторонних тел, таких как частицы ржавчины, которые осыпаются с внутренней стороны труб после того, как двигатель проработал некоторое время, и которые, скапливаясь в любом месте трубы, могут засорить проход. Кроме того, продукты сгорания могут содержать распыленное цилиндровое масло, которое попадает в выхлопную трубу. Это масло конденсируется на стенках колен и изгибов трубы в виде отложений, которые, обугливаясь, превращаются в твердую корку, уменьшающую поперечное сечение прохода, тем самым создавая реальное препятствие для свободного выхода газов.

Эти различные дефекты проявляются в потере мощности двигателя, а также в ненормальном повышении температуры частей, окружающих выхлопное отверстие.

Внезапные остановки. — Внезапные остановки вызваны неисправной работой двигателя и несовершенной подачей топлива. Среди причин первого класса следует упомянуть следующие:

1. Перегрев, который уже обсуждался и который может заблокировать движущуюся часть.

2. Неисправное зажигание.

3. Заклинивание впускного или выпускного клапана, препятствующее соответственно всасыванию или сжатию.

4. Поломка или расстройство элемента распределительного механизма.

5. Ослабление пружины выпускного клапана, из-за чего клапан открывается при всасывании свежих порций смеси.

Эти неисправности обусловлены небрежностью и неправильным осмотром двигателя.

Что касается подачи топлива в двигатель, причины остановки будут различаться в зависимости от того, используется ли светильный газ или генераторный газ. В первом случае трудность может быть вызвана неправильной работой счетчика, образованием водяного кармана в трубопроводе, заклиниванием антипульсационного клапана, расстройством регулятора давления или внезапным изменением давления газа, когда регулятор давления не используется. Если используется генераторный газ, остановки могут быть вызваны внезапным изменением качества, количества или температуры газа. Эти дефекты будут подробно рассмотрены в главе о газогенераторах.

ГЛАВА X

PRODUCER-GAS ENGINES

До сих пор обсуждались только двигатели на светильном или осветительном газе. Если используемый двигатель небольшой — например, от 10 до 15 лошадиных сил, — светильный газ является топливом, богатство, чистота и легкость использования которого компенсируют его сравнительно высокую стоимость. Но постоянно растущая необходимость в дешевой генерации энергии привела к использованию специальных газов, которые легко и дешево генерируются. Таковыми являются следующие:

Доменные газы,

Коксовые газы,

Топливный газ в чистом виде,

Газ Монда,

Смешанный газ,

Водяной газ,

Древесный газ.

Практические преимущества, вытекающие из использования этих газов при генерации энергии, были почти неизвестны до последних нескольких лет. Множество применений, которые эти газы нашли в Европе с 1900 года, окончательно доказали промышленную ценность двигателей на генераторном газе в целом.

Шаги, которые привели к этому постепенно растущему использованию генераторного газа, были научно обсуждены и прокомментированы в поучительных трудах и публикациях Эме Вица, профессора факультета наук в Лилле, в трудах Дугалда Клерка из Лондона, Ф. Гровера из Лидса и Отто Гюльднера из Мюнхена, а также в трудах американских авторов Голдингема, Хискокса, Хаттона, Парселла и Уида и др. Новые тенденции в строительстве крупных двигателей можно рассматривать как интересное подтверждение прогнозов этих людей — прогнозов, которые совпадают с мнением, давно разделяемым автором. Эме Виц всегда был сторонником высоких давлений и повышенной скорости поршня. Английские строители, проводившие эксперименты в этом направлении, признали полученные полезные результаты; но в то время как они увеличили первоначальное давление с 28–43 фунтов на квадратный дюйм, применявшееся пять или шесть лет назад, до давления 85–100 фунтов на квадратный дюйм, пропагандируемого в наши дни, немцы, по большей части, приняли, по крайней мере в двигателях на генераторном газе, давления от 114 до 170 фунтов на квадратный дюйм и выше.

Высокое сжатие. — На практике проблема высоких давлений, по-видимому, очень трудна для решения, и многие из лучших фирм все еще, кажется, придерживаются старых идей. Причина их курса, возможно, кроется в том факте, что некоторые эксперименты, которые они проводили по повышению давления, привели к обескураживающим авариям. Камеры взрыва перегревались; клапаны деформировались; возникало преждевременное зажигание. Поскольку принцип, лежащий в основе высоких давлений, применялся неправильно, полученные результаты были плохими.

Высокие давления нельзя безнаказанно использовать в цилиндрах, не предназначенных специально для их применения, и это относится к большинству двигателей старого типа, к которым можно отнести большинство двигателей английской, французской и, в частности, американской конструкции. В американских двигателях, в частности, камера взрыва, цилиндр и его рубашка обычно отлиты как одно целое, поэтому очень трудно предусмотреть свободное расширение определенных элементов при высоких и неравномерных температурах, которым они подвергаются (рис. 22).

Некоторые строители пытались использовать высокие давления, нисколько не заботясь о модификации взрывчатой смеси. Результатом стало то, что из-за богатства смеси давление взрыва увеличилось до точки, далеко выходящей за пределы той, на которую были рассчитаны детали. Внезапные пуски и остановки в работе, перегрев деталей и даже поломки коленчатых валов были результатами. Двигатели несколько прибавили в мощности, но не было достигнуто никакого прогресса в экономичности расхода, хотя именно это было целью увеличения сжатия.

Высокие давления позволяют использовать бедные смеси и при этом обеспечивать зажигание. Качество светильного газа, например, которое дает одну лошадиную силу в час при 17,5 кубических футах и смеси из 1 части газа и 8 частей воздуха, сжатой до 78 фунтов на квадратный дюйм, даст ту же мощность при 14 кубических футах того же газа, смешанного с 12 частями воздуха и сжатого до 171 фунта на квадратный дюйм.

«Продувка» цилиндра, практика, которую инженеры современных взглядов, по-видимому, считают очень важной, лучше осуществляется при высоких давлениях по той простой причине, что камера взрыва в конце обратного хода содержит значительно меньше сгоревших газов, когда ее объем меньше по отношению к объему цилиндра.

При обеднении смеси для удовлетворения потребностей высоких давлений взрывная мощность не увеличивается и на практике едва превышает 365–427 фунтов на квадратный дюйм. При более высоких давлениях, полученных таким образом, следовательно, нет причин подвергать движущиеся части большим силам.

Fig. 76.—Method of cooling the cylinder-head.

Охлаждение. — Повышение температуры головки цилиндра и клапанов, полностью обусловленное высоким сжатием, идеально компенсируется устройством, которое, по-видимому, предпочитает большинство проектировщиков и которое, как показано на прилагаемой схеме (рис. 76), состоит в размещении смесительного и выпускного клапанов в проходе, образующем своего рода предкамеру, полностью окруженную водой. Непосредственная близость этой воды обеспечивает идеальное и равномерное охлаждение седел клапанов. Это устройство, хотя и позволяет свести размер камеры взрыва к минимуму, имеет дополнительное механическое преимущество, позволяя строителю растачивать седла и направляющие клапанов одним и тем же инструментом, поскольку все они установлены на одной линии. С точки зрения эффективности, конструкция имеет преимущество, позволяя вводить взрывчатую смесь, не перегревая ее при прохождении через впускной клапан, который получает всю выгоду от охлаждения головки цилиндра, буквально окруженной водой.

В крупных двигателях охлаждающий эффект даже усиливается за счет раздельной подачи воды в рубашки головки цилиндра и цилиндра. В двигателях меньшей мощности верхняя часть рубашки головки цилиндра соединяется с рубашкой цилиндра, так что самая холодная вода входит в основание головки и, нагревшись там, проходит вокруг цилиндра, чтобы в конечном итоге выйти сверху по направлению к центру. Вода, таким образом, методично циркулируя, увеличивает полезный эффект и регулярность процесса охлаждения.

Несмотря на заботу, уделяемую циркуляции воды, рекомендуется эксплуатировать двигатель на генераторном газе «холоднее», чем старые типы на светильном газе, в которых более экономичная скорость — это та, при которой вода выходит из рубашки при температуре около 104 градусов по Фаренгейту. Казалось бы, целесообразно удовлетворить требования к смазке поршня, сведя к минимуму количество тепла, отводимого циркулирующей водой. Действительно, личные эксперименты автора подтверждают этот принцип.

Однако для двигателей на светильном газе цилиндры должны работать при максимально возможной температуре, совместимой с требованиями смазки. Не следует забывать, что в крупных двигателях, работающих на генераторном газе, экономия расхода является второстепенным соображением из-за низкого количества требуемого топлива. Стоимость, более того, вполне может быть принесена в жертву той устойчивости работы, которая имеет такое большое значение в крупных двигателях, обеспечивающих энергией фабрики; ибо в таких двигателях внезапные остановки серьезно влияют на выполняемую работу. По этой причине строители двигателей были вынуждены перейти к созданию моторов, снабженных очень эффективными охлаждающими аппаратами. Поскольку циркуляции воды вокруг камеры взрыва и цилиндра недостаточно для противодействия повышению температуры, вошло в практику охлаждать отдельно каждую часть, подверженную воздействию тепла. Седла выпускных клапанов, сами клапаны, поршень, а иногда и поршневой шток были снабжены водяными рубашками.

Преждевременное зажигание. — Возвращаясь к причинам разочарований, с которыми столкнулись некоторые проектировщики, пытавшиеся использовать высокие давления, уже упоминалось, что преждевременное зажигание взрывчатой смеси в цилиндрах, не приспособленных для высоких давлений, является одной из причин полученных плохих результатов. Объяснение этих результатов можно найти в высокой теоретической температуре, соответствующей большим давлениям, и в количестве тепла, которое должно поглощаться стенками камеры взрыва. Эти два обстоятельства сами по себе достаточны для возникновения самопроизвольного зажигания чрезмерно богатых смесей, сжатых в перегретой камере, не обеспеченной достаточной циркуляцией воды. Третью причину преждевременного зажигания можно также найти в старой системе зажигания, которая в большинстве английских двигателей состоит из металлической или фарфоровой трубки, внутренняя часть которой сообщается с камерой взрыва, при этом для нагрева трубки до каления используется внешнее пламя. В трубках этого типа, не снабженных специальным клапаном зажигания, момент зажигания зависит только от того момента, когда взрывчатая смесь, нагнетаемая в трубку, вступает в контакт в конце такта сжатия с зоной накала, тем самым вызывая зажигание. Этот весьма эмпирический метод приводит либо к ускорению, либо к замедлению зажигания в зависимости от температуры трубки, положения раскаленной зоны, ее размеров и температуры смеси, которая определяется нагрузкой двигателя. Хотя эта система, единственным достоинством которой является простота, может соответствовать требованиям небольших двигателей, нет ни малейшего сомнения в том, что она совершенно неприменима к двигателям мощностью более 20–25 лошадиных сил, ибо в таких двигателях требуется большая уверенность в работе. Даже если рассматривать только более совершенный из двух типов зажигания калильной трубкой, с клапанами или без них, все равно следует признать, что они неприменимы к двигателям с высоким сжатием. Клапан зажигания — это деталь, которая больше всего страдает от высокой температуры, которой она подвергается. Его непосредственная близость к калильной трубке и контакт с горящим газом, когда он вспыхивает, делают почти невозможным применение какого-либо охлаждающего устройства. Хотя при проявлении большой осторожности он может работать удовлетворительно в двигателях с нормальным давлением, очевидно, что он не может соответствовать требованиям двигателей высокого давления, поскольку температура сжатой смеси такова, что заряд обязательно воспламенится при простом контакте с перегретым клапаном. В промышленных двигателях небольшого размера преждевременное зажигание имеет мало эффекта, если вообще имеет, за исключением бесшумной работы и экономичного расхода. Однако это не относится к крупным двигателям. Помимо упомянутых неудобств, существует также опасность поломки кривошипов или других движущихся частей. Инерция этих элементов вызывает некоторое беспокойство из-за их веса и линейной скорости, которую они достигают в крупных двигателях. Некоторое представление об этом можно получить, если учесть, что в двигателе на генераторном или доменном газе с диаметром поршня 24 дюйма и давлением взрыва 299 фунтов на квадратный дюйм сила, развиваемая в момент взрыва, составляет около 132 000 фунтов. Естественно, строители двигателей приняли самые верные средства для предотвращения преждевременного зажигания и его тяжелых последствий.