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

§2 . Теоретическое исследование гидросистемы ПАРСС

Теоретичеоше исследования гидравлической системы включают в себя расчеты математической модели ПАРСС с помощью ЭВМ. Такие расчеты позволяют с достаточной точиостью установить основные соотношения между его кон­ структивными параметрами іи определить основные законо­ мерности работы ПАРСС.

Вышеописанная система дифференциальных уравнений и обобщенные расчетные зависимости между параметрами поршня, дают возможность в первом приближении опреде­ лить оптимнльные ігеометричеокие размеры органов управ­ ления ПАРСС и выявить влияние отдельных факторов на рабочие характеристики двигателя.

Теоретические исследования были проведены примени­ тельно к четырехтактному транспортному дизелю с нераз­ деленной камерой сгорания и с объемным смесеобразовани­ ем. Работы по расчету и составлению программы для ЭВМ выполнены доцентом кафедры ДВС Челябинского политех­ нического института Б. А. Шаіроглазовым. Расчет уравнений проводился при помощи цифровой вычислительной машины «Минск-22». Индикаторные параметры рабочего цикла дви­ гателя были определены по методу проф. И. И. Вибе. Сов­ местное решение дифференциальных уравнений, описываю­ щих процессы, происходящие в гидравлической системе ПАРСС, и уравнений выделения тепла при горении топли­ ва, позволило без наличия экспериментальных индикатор­ ных диаграмм построить основные зависимости, характери­ зующие работу исследуемого поршня как на стационарном,, так и на переменном режимах раіботы дизеля.

Принципиальная схема ПАРСС исследуемой модели близко подходит к схеме ПАРСС фирмы «Континенталь», использованного во время испытаний двигателя AVCR-1100. Подразумевалось наличие двух масляных камер: верхней, расположенной иод днищем поршня, и кольцевой камеры в

23Ö

нижней части у юбки поршня. Питание камер осуществляет сдвоенный обратный «лапан тарельчатого типа, располо­ женный в верхней части вставки и открывающийся в сторо­ ну масляных «а,мер. Подвод масла к питающему клапану происходит из масляной магистрали в шатуне посредством маелоприемиого коллектора, установленного под днищем вставки. В качестве разгузочного іклапаиа подразумевается наличие компенсирующего цилиндричеокого клапана с ко­ нусной уплотняющей поверхностью, открывающегося при перемещении иглы клапана в сторону ВМТ.

На рис. 114 показаны теоретические кривые изменения давления рабочего тела в период сгорания при различной нагрузке двигателя. Кривая 1 на диаграмме соответствует изменению давления в цилиндре на установившемся режиме

237

не меняется. Как наказывает диаграмма, давление сгорания

не способна в течение одного рабочего цикла сбросить из верхней масляной камеры такое количество масла, которое обеспечило бы сохранение давления сгорания на прежнем уровіне. Снижение pzmax до первоначального значения про­ исходит постепенно, в течение нескольких последующих циклов. На диаграмме кривая 3 также соответствует работе дизеля при увеличенной нагрузке, равной 320% от началь­ ной, но после снижения рг тах до значения, обусловленного

регулировкой разгрузочного клапана, т. е. после завершения переходного процесса.

случаю работы двигателя на установившемся режиме со сте­

238

Из диаграммы следует, что рост нагрузки) приводит к быс­ трому увеличению температуры рабочего тела, ікоторая со снижением степени сжатия уменьшается незначительно. Это можно объяснить общим ростом тепловыделения в результа­ те увеличения (количества сжигаемого в цилиндре топлива.

Характер регулирования максимальных давлений сго­ рания на переходном режиме изменения нагрузки двигателя можно проследить на диаграмме, представленной на рис.. 116. Кривые на диаграмме иллюстрируют процесс снижения

Рг max и 6 в зависимости от віромсни для вышеотмеченнопо интервала увеличения нагрузки двигателя. Как видно из ри­ сунка, система поршня обеспечивает восстановление лѳрво-

Рис. 116. Изменение максимального давления рабочего тела и степени

сжатия после мгновенного увеличения нагрузки.

начального значения pzmax лишь после определенного вре­ мени, продолжительность которого зависит от конструктив­ ных параметров поршня. В данном случае расчета принятые размеры органов управления ПАРСС обеспечивают выход поршня на потребную степень сжатия е=14 за 1,2 сек., что для 'номинальных чисел оборотов расчитываемого дизеля со­ ответствует примерно 60 рабочим циклам. При том, .обе кри­ вые приближаются к своим минимальным значениям асим­ птотически, после чего практически остаются постоянными.

Расчеты, проведенные для других интервалов увеличе­ ния нагрузки, а также при изменении (геометрических раз-

239

марав органов управления поршня показали, что во всех случаях при .быстром повышении нагрузки в цилиндре дизе­ ля на короткое время будет устанавливаться давление, пре­ вышающее давление сгорания pzmax на устаиіовившемся ре­ жиме, определенное регулировкой разгрузочного клапана, а абсолютное значение этого превышения зависит от величины и скорости -роста нагрузки.

Неизбежность этого явления происходит по причине ра­ бочей характеристики применяемых конструкций разгрузоч­ ного клапана, не способных обеспечить мгновенную разгруз­ ку поршня, т. е. выпуск достаточного для этого количества масла из верхней камеры. Расчеты показывают, что для обеспечения мгновенного открытия проходной щели клапана требуется определенный закон перемещения иглы разгрузоч­ ного клапана, воспроизведение которого возможно лишь при наличии механизма с принудительным приводом для управле­ ния движением иглы. Использование такого привода край­ не усложнило бы конструкцию ПАРСС, что не представля­ ется целесообразным. При имеющемся синуссоидальном ха­ рактере изменения площади проходной щели подпружинен­ ного разгрузочного .клапана и существующей совокупности внешних сил, управляющих открытием клапана, наличие не­ которого всплеска давлений в цилиндре в начале увеличения нагрузки неизбежно. Вопрос правильного подбора геометри­

Теоретические исследования ПАРСС показали, что су­ ществует ряд факторов как конструктивного, так и эксплуа­ тационного характера, взаимная связь которых определяет способность гидравлической системы обеспечивать стабиль­ ность регулирования максимальных давлений сгорания в ци­ линдре двигателя.

К конструктивным факторам, оказывающим влияние на работу ПАРСС можно отнести: площади поперечного сече­ ния верхней и нижней масляных камер, площадь проходно­ го сечения разгрузочного клапана, проходное сечение дрос­ селирующего отверстия, проходные сечения впускных клапа-

240