книги из ГПНТБ / Махалдиани, В. В. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия

Тш потока воздуха :на 7%. Оптимальная форма камеры сго­ рания для цилиндра без завихрения изображена на рис. 81, Е Последующие испытания показали, что наличие неібольшопо завихрения желательно, особенно три малых ско­ ростях двигателя. Найлучшие результаты ібыли достигнуты при использовании поршня с камерой, изображенной на рис. 81, Е и впускного канала, обеспечивающего 25%-ое за­ вихрение, при применении форсунки с соплом с 8 отверстия­ ми, размером 0,35 мм и с углом распыла 145° [35].

Исследования, проводимые фирмой «Континенталь», ох­ ватывают также испытания с целью определения долговеч­ ности двигателя. Эти испытания ів общей сложности длились

мощность 61 и 80,5 л. с./л. При этом температура цилиндра в его верхней части со стороны выхлопных клапанов поддер­ живалась на уровне 275—316°С. Замеры, проведенные после 118 часов работы при мощности 79,4 л. с./л. показали, что износ верхнего компрессионного кольца составляет 0,013 мм 124].

Необходимые условия для охлаждения цилиндра были определены в диапазоне скоростей 2000 — 2800 об/мин. На рис. 82 показан график изменения температуры цилиндра, замеренной в его различных точках в зависимости от изме­ нения нагрузки двигателя. Кривая 1 показывает изменение средней температуры поверхности стальной гильзы в плос­ кости расположения верхнего компрессионного кольца при положении поршня в В,МТ; кривая 2 представляет собой изменение температуры алюминиевого покрытия гильзы, а кривая 3 — температуру алюминиевого купола головки ци­ линдра. В нижней части графика наінёоѳна кривая 4, изоб­ ражающая изменение температуры охлаждающего воздуха

при патоке равном <?„ = 25,4 кг/мин и перепаде давления 200 мм водяного столба [24].

Испытания на долговечность выявили недостаточную механическую прочность поршневаго корпуса ПАРСС и не­ которые недостатки, присущие первоначальным конструк-

150

ция.м ПАРСС. С целью более полного определения надеж­ ности работы поршневой труппы ПАРСС, дальнейшие рабо­ ты велись согласно специальной методике, продуематриваюЩей длительные испытания, >как с постоянными маіксимальныіміи нагрузками при неизменных высоких числах оборотов каленчатого вала, так и с циклическими нагрузками при

Среднее индикаторное до§ление

Рис. 82. Изменение температуры в различных точках цилиндра дизеля AVCR-1100 с ПАРСС в зависимости от нагрузки двигателя: 1—тем­ пература стальной гильзы в верхней части цилиндра; 2—температура алюминиевого покрытия гильзы цилиндра; 3—температура алюминиево­ го купола головки цилиндра; 4—температура охлаждающего воздуха.

частом изменении скоростного режима. Усовершенствова­ ния, 'внесенные в ікюнструнцию ПАРСС в ходе последующих 500-чаеюіВых исследований на одноцилиндровых установках позволили фирме «Континенталь» создать работоспособную конструкцию поршня, автоматически изменяющего степень сжатия, способную выдержать высокие імехнінлчеакие и теп-

151

ловые нагрузки, возникающие в двигателе AVCR-1100 при его форсировании до максимальной мощности Nе= 1475 л. с.

В 1964 г. фирма приступила к испытаниям двигателя AVCR-1100 на транспорте. Двигатель был установлен на танке М-48 со стандартной автоматической коробкой пере­ дан и подвергся испытаниям с целью определения характе­ ристики работы поршневого двигателя с ПАРСС совместно с агрегатами трансмиссии.

Первоначальная регулировка системы подачи топлива соответствовала эффективной мощности, равной 700 л. с. После 1000 миль пробега мощность двигателя была доведена до 850 л. с. путем замены топливного насоса American Bosh PSB 12 АѴ с плунжерами диаметром 11 мм, на новый насос модели 12 СТ с плунжерными парами диаметром 12 мм. Пос­ ле последующего ЮОО-мильнопо пробега на двигателе была установлена комбинированная система управления турбонаддувом, а максимальная мощность дизеля увеличена до 950 л. с., что и поддерживалось до конца эксперимента. Ис­ пытания проводились с января 1964 г. включая лето и дли­ лись 217 чатв, в течение которых танк совершил пробег в общей сложности 2917 миль ,в различных климатических и дорожных условиях [24].

На рис. 83 показан график ускорений танка М-48 с двигателем с переменной степенью сжатия AVCR-1100 и тан­ ка М-60 с обычным двигателем AVDS-1790. График показы­ вает, что двигатель AVCR-1100 обеспечивает танку М-48 лучшую динамику по сравнению с танком М-60 [24].

В мвтериалах, касающихся испытаний двигателя AVCR1100, отмечается, что использование на танке ДВС с поршня­ ми, изменяющими степень сжатия, обеспечивает значитель­ ное увеличение габаритной мощности агрегата и ул'учшение пусковых качеств двигателя, особенно в условиях низких температур. С другой стороны, существуют большие возмож­ ности для улучшения экономичности двигателя при работе на неполных нагрузках вплоть до режимов холостого хода. Кро­ ме того, существует мнение, что ПАРСС является одним из самых надежных способов решения проблемы удовлетвори­

152

тельной работы многотоплиівных двигателей [1]. По сообще­ ниям американского журнала «Армор» [36] на опытном танке МБТ-70 установлен многотопливный 12-цилиндровый двига­ тель воздушного охлаждения «Континенталь» AVCR-1100-3. мощностью 1475 л. с., с углом развала между цилиндрами 120°, изменяющий степень сжатия двигателя в пределах от 10 до 20.

Рис. 83. График ускорений танков М-48 с двигателем AVCR-1100 и

M-G0 с двигателем AVDS-17Ü0.

Успехи фирмы «Континенталь» в совершенствовании двигателей с регулируемой степенью сжатия, пробудили большой интерес к ПАРСС и в других странах. По сообще­ ниям зарубежных информационных материалов, в Англии

153

и ФРГ в настоящее время проводятся широкие исследова­ ния многотапливных двигателей с ПАРОС, предназначенных для применения на танках Ш, 137].

В Польской Народной Республике вопросами разработ-

Интересные теоретические и экспериментальные работы проделаны Комбинатам но дизелям и промышленным уста­ новкам в Германской Демократической Республике [33]. Теоретическая часть исследования выражается в расчетах на ЭВМ, касающихся установления зависимостей между пара­

управляющих клапанов, размеров сливного отверстия и жест­ кости пружины на показатели работы поршня. Проведен расчет переходных режимов работы (Двигателя при измене­ нии натруаки.

На рис. 84 приводится график изменения максимального давления сгорания pz и степени сжатия е, построенный на основании теоретических расчетов, проведенных для случая быстрого увеличения ре с 8 до 11 кГ/см2 для двигателя с л=1500 об/мин. Как видно из графика, увеличение нагруз­

двигателя в пределах 15,4—10,7, при перемещении наружной части поршня относительно внутренней на 7 мм, и давления, ограниченном величиной ргтп = 84,5 кГ/см2. Испытание дви-

154

гателія проводилось при постоянных числах оборотов .колен­ чатого вала, равных п=1500 об/мин и изменении среднего эффективного давления в пределах 4—16 кГ/см2 (33].

Ре

количество иинлоЁ

Рис. 8t. Изменение максимального давления сгорания и степени сжатия в зависимости от количества рабочих

циклов при быстром увеличении нагрузки.

На рис. 85 представлены .результаты испытаний в виде графика, иллюстрирующего изменение максимального дав­ лении сгорания и степени сжатия в зависимости от средне­ го эффективного давления в цилиндре. Сплошными линиями

показывает хорошее совпадение экспериментальной кривой с расчетной. Отмечается, что .максимальное давление сгора-

156

ния при ре = 14 кГ/см2 меньше примерно на 35 кГ/см2 по

«равнению с двигателем, имеющим постоянную степень сжа­ тия. В нижней части графика покззаио уменьшение степени сжатия при увеличении нагрузки. Однако расчетные и опыт­ ные значения отличаются между собой. Причиной этого раз­ личия, наряду с другими причинами, .следует считать то, что

Рс

действительности оно изменяется согласно определенному

КІ

закону іи оказывает заметное влияние на работу поршня. В средней части графика нанесена экспериментальная кривая

.'изменения стенаніи повышения давления для испытуемого двигателя. Кривая показывает, что с уменьшением нагрузки

Рс

но, его значение зависит от режима работы дизеля и при оп­ ределенном характере протекания кривой может сильно ог-

156

раничить область нормальной іработы поршня, особенно на 'режимах холодного пуска. Как видно из графика, в данных испытаниях имело место .снижение степени сжатия при пус- 'Ке іи на режимах малых нагрузок. При том, реализованная максимальная степень сжатия двигателя на 1,4 единиц ниже по сравнению с геометрической. В ходе испытаний одноци­ линдрового дизеля была достигнута мощность, соответствую­ щая среднему эффективному давлению 16 кГІсм2, при мак­ симальном давлении сгорания равном 84,5 кГ/см2. Тем са­ мым, исследования проводимые в ГДР, подтверждают мне­ ние о том, что ПАРСС является средством, обеспечивающим значительное увеличение мощности при сохранении макси­ мального давления сгорания в цилиндре на низком уров­ не [33].

Из остальных работ, проводимых за 'рубежом и касаю­ щихся исследований двигателей с ПАРСС, следует отметить работу, проводимую в Венгерской Народной Республике. По сообщениям в настоящее время проводится испытание экспе­

честве органа, осуществляющего контроль над максималь­ ным давлением сгорания при форсировании дизелей с по­ мощью наддува. Наиболее завершенной из этих работ сле­ дует считать работу, проведенную инженером С. Г. Кононен­ ко на заводе «Двигатель революции», исследовавшим рабо­ чий процесс дизеля 1 ЧН36/45, оборудованного ПАРСС для автоматического поддерживания максимального давления сгорания в цилиндре [9, 10].

Исследование одноцилиндрового дизеля было выполне­ но с целью определения эффективности выбранного метода ограничения ргтах и выявления особенностей работы дизе­ ля, снабженного ПАРСС. В ходе экспериментов были уста­ новлены зависимости изменения параметров рабочего про­ цесса при изменении нагрузочных режимов и характера из-

157

метания тепл,(Напряженности деталей. Экспериментальная пасть 'работы была выполнена іна одноцилиндровом дизеле 1ЧН36/45 с диаметром цилиндра 360 мм и ходом поршня 450 мм. Опытный поршень обеспечивал изменение геометри­ ческой степени сжатия от 13.5 до 8,35 [10].

Исследование рабочего процесса дизеля проводилось при неизменных фазах газораспределения и постоянном чис­ ле оборотов при л = 375 об/мин на различных режимах нагрузки, соответствующих средним эффективным давлени­ ям 10,5 кГ/см2, 13,1 кГ(см2 и 15,7 кГ/см2 при изменении дав­ лений наддува от 1,75 до 2,70 кГ/см2. Ограничение макси­ мальных давлений сгорания для всех режимов производи­ лось настройкой разгрузочного клапана поршня, обеспечи­ вающего поддержание рг на уровне 72-74 кГ/см2. Топлив­ ная аппаратура позволяла регулировать угол опережения начала впрыска и регулировку подачи топлива по концу по­ дачи. Во время экспериментов обеспечивалось постоянство

вызывает незначительное снижение >аксимального давления сгорания в цилиндре и уменьшение давления конца сжатия ре, при понижении кгк геометрической, так и действительной степе­ ни сжатия, происходящего пропорционально росту давления над­ дува.

Изменение нагрузки не приводит к значительному росту X. Так, например, при изкенении р„ от 10,5 до 15,7 кГ/см2 и ph

158

°т 1,75 до 2,70 кГ/см2, при <р„ 0DT-= 1 Г® величина Xрастет от 1,26 До 1,34. Отмечено, что вместе с тем происходит уменьшение от­

увеличения продолжительности впрыска с 15,2 до 21° поворота коленчатого вала.

Рис. 86. Изменение параметров дизеля 1 ч Н 36/45 с ПАРСС в зависимости от давления наддува при п = 375 о б / м и н , <f„ = IIs поворота коленчатого в.ла. t K = 45°С и і)гк = 0,55

159