Файл: Махалдиани, В. В. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 101

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При проектировании дизеля с переменной степенью сжатия должны 'быть учтены трудности, .могущие возник­ нуть при работе двигателя на низких степенях сжатия, выражающиеся в увеличении периода задержки самовос­ пламенения и в большой скорости нарастания давления. В таких случаях необходимо использовать такие імероириятия, как: прямое столкновение струи топлива со стенками камеры, разбрызгивание небольшой части топлива (около 15%) на входе воздуха («окуривание») и двухстадийная подача топлива с соответствующим нарастанием скорости впрыска.

Известны многочисленные попытки создания двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, для чего были использованы такие приемы, как установка ко­ ленчатого вила в эксцентричных втулках, применение та­ ковых в шатунных шейках вала и во втулках поршневого пальца, перемещение цилиндров вдоль оси, использование телескопических шатунов и др.

Однако подобные схемы частично получили практи­ ческое .применение лишь в стендовых одноцилиндровых ус­ тановках, предназначенных для установления показателей топлива.

Вдвигателестроении перечисленные способы измене­ ния степени сжатия ие получили распространения ввиду сложности и ненадежности конструкции. Кроме того, серь­ езным недостатком ранее осуществленных конструкций это­ го типа является отсутствие возможности осуществления автоматизаціии изменения степени сжатия.

Внастоящее время наиболее перспективным считается использование поршней специальной конструкции «ПАРСО (поршень, автоматически регулирующий степень сжатия), способных осуществлять автоматическое регулирование

степени сжатия за счет изменения объема камеры над порш­

нем, а также

применение

специальных

камер в

голов­

ке цилиндров с изменяющимся

объемом,

в том числе для

дизелей — устройство «ВКАРО» (вихревая

камера,

авто­

матически регулирующая

объем).

 

 

 

Следует сгметить, что пока

не существует окончатель­

но доведенных

и находящихся

в постоянной

эксплуатации

9



двигателей с автоматически изменяющейся степенью сжа­ тия. Известные же опытные образны, а также выпущенные отдельными сериями двигатели имеют недостатки и тре­ буют дальнейшей доработки.

Несмотря на то, что изобретательская работа по созда­ нию двигателя внутреннего сгорания с переменной сте­ пенью сжатия велась еще до начала текущего века, рабо­ тоспособные двигатели с автоматическим изменением сте­

пени сжатия появились лишь

в 40-х годах,

В 1945 году профессор Е.

П. Бугров создал конструк­

цию карбюраторного автомобильного двигателя с перемен­ ной степенью сжатия, объем камеры сгорания которого из­

менялся

благодаря

применению

специальных поршеньков

к регулирующих пружин. Двигатель

был установлен на

ав­

томобиле, пробѳговые

испытания

которого

 

показали,

что

предлагаемая

конструкция двигателя обеспечивает в сред­

нем экономию

топлива

около 11%

[21].

 

 

 

 

 

В 1946 году В. В. Махалдиани и В. К- Белецкий

раз­

работали

и

осуществили на

базе

автомобильного двигателя

ГАЗ-MM .конструкцию, обеспечивающую

 

автоматическое

регулирование

объема

камеры сжатия

в

зависимости от

степени

дросселирования поступающего

в

цилиндры заря­

да. Механизм имеет пневматический привод

и

мгновенно

срабатывает при изменении

разрежения

 

во

всасывающей

трубе (авторское свидетельство № 3364, 2

февраля 1948

г.).

Первые испытания двигателя и автомобиля

ГАЗ-ММ,

на котором

был установпен

упомянутый

двигатель, были

проведены

авторами

изобретения

в

1947 году.

 

 

В 1948

году в

автомобильной

лаборатории

Института

машиноведения

АН

СССР

были

проведены

испытания

то­

го же двигателя и автомобиля под .руководством академи­ ка Е. А. Чудакова. Эти испытания показали, что в резуль­ тате применения переменной степени сжатия эксплуата­ ционный расход топлива снизился на 18-г- 23% [21].

В 1950 году в НАМИ при участии авторов была раз­ работана конструкция механизма для автоматического из­ менения степени сжатия двигателя ЗИЛ-120. В том же паду были проведены стендовые испытания двух дзигате-

10


лей ЗИЛ-120 с автоматически изменяющейся степенью сжатия.

В 1947 году профессор В. А. Петров предложил ориги­ нальную конструкцию механизма изменения степени сжа­ тия, в которой объем камеры сжатия регулируется гидрав­ лическим способом.

Эта система была описана ,в докторской диссертации В. А. Петрова и имела название «Автоматический регуля­

тор степени

сжатия

для карбюраторных

двигателей авто­

мобильного

типа».

 

 

 

 

 

В 1952 году в США было опубликовано описание дви­

гателя Хэмфри, осуществляющего

автоматическое

регули­

рование степени сжатия также гидравлическим

способом.

Эти двигатели были установлены

на автомобилях

«Ольдс-

,мобиль» и

«Виллис».

 

 

 

 

По данным испытания, при эксплуатации автомобиля

«Ольдомобиль» в высокогорных условиях

расход

бензина

снизился в

среднем

на 50%

[32].

 

 

 

Почти одновременно в Англии, в Британском научно-

исследовательском

институте

по

двигателям внутреннего

сгорания (BJCERJ), под руководством проф. П. Мэнсфильда была создана специальная конструкция поршня, из­ меняющая по надобности расстояние между поршневым пальцем и днищем поршня (ПАРСС). Этот поршень пер­ воначально был использован на двигателях с искровым за­

жиганием, а затем на

 

дизелях. Первое официальное

сооб­

щение было сделано

проф. П. Мэнфильдом

 

в 1953 году и

впоследствии

доложено

на конгрессе

CJMAC

в 1965

году

в

Лондоне.

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая

большие

достижения в

этом

направлении,

американская

корпорация «Континенталь»

приобрела

ли­

цензию и приступила

к серийному выпуску танковых дизе­

лей с

автоматически

изменяющейся

степенью сжатия.

 

В статье -«Усовершенствование двигателей с перемен­

ной степенью сжатия»,

 

И. Базилети и Е. Блек борт [24]

под­

робно

анализируют результаты испытания

танкового

дизе­

ля

о

автоматическим

(регулированием

степени

сжатия при

помощи ПАРСС.

 

 

 

 

 

 

11


Двоиадцатицилиндровый Ѵ-образный танковый дизель с .воздушным охлаждением, имеющий 'нераздельную каме-

ру сгорания, 'был снабжен поршнями

автоматически регу­

лирующими

степень

сжатия

(ПАРСС)

іи .следовательно

.превращен в .дизель с переменной степенью сжатия.

Для выявления степени изменения показателей дизеля

вследствие

применения

ПАРСС,

параллельно

испытыва­

лись оба двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

Литраж двигателя составляет 18,4 литра.

 

Исходная

степень

.сжатия

е =16,

которая ,во втором

варианте изменялась в пределах от 10 до 22.

 

Исходный двигатель выдерживал максимальное давле­

ние сгорания

до

160 кГ/см2.

 

 

 

 

Двигатель с переменной степенью сжатия при испыта­

ниях обнаружил

превосходные

пусковые

качества и хор'о-

ший холостой ход. В результате использования

высокого

наддува при сохранении .максимального давления

сгорания

в допустимых

пределах,

среднее

эффективное

давление

повысилось

от

9,7 до

26 кГ/см2 и

соответственно,

при ско­

рости вращения

коленчатого вала

2800 об/мин,

мощность

составила 1475 вместо 550 л.с.

 

 

 

 

 

Авторы указывают, что запуск двигателя с .переменной’ степенью сжатия легко осуществлялся в холодную погоду. Легко обеспечивалась также устойчивая работа на режиме

холостого

хода

при низкой

температуре

на топливе

с низ­

ким

цетановым

числом.

 

 

 

 

 

 

Двигатель был установлен на танке. В .процессе испы­

тания

танк проехал

около

4700

км

(в течение 217 часов).

После

1600 км

двигатель был разобран, причем не были об­

наружены

отклонения.

 

 

 

 

 

 

При

испытаниях

было

обнаружено

заметное улучше­

ние

динамических качеств

танка

при

использовании

дви­

гателя

с

переменной

степенью

сжатия.

 

 

На основании .анализа результатов испытания авторы пришли к выводу, что применением ПАРСС, мощность дви­ гателя можно увеличить примерно в два с половиной раза но сравнению с мощностью двигателя с постоянной сте­ пенью сжатия. Испытания на долговечность двигателя с пе-

12