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

Известны некоторые .методы, дающие возможность двигателю с искровым зажиганием работать на івыооких степенях сжатия .без применения высокооктанового бензи­ на. Среди них можно назвать: 1. Впрыск .в камеру сгорания спиртно-водяных смесей при работе двигателя с большой нагрузкой; 2. Применение двойной топливной системы, при которой, в зависимости от величины нагрузки, двигатель можно питать разным топливом; 3. Использование послой­ ного сжигания заряда (двигатель Барбера).

Однако по разньим причинам ни один из них не полу­ чил распространения и не в состоянии конкурировать с пе­ ременной степенью сжатия.

Повышение степени сжатия двигателя вообще оказы­ вает непосредственное 'влияние на эксплуатационный рас­ ход топлива автомобиля. В этом отношении очень показа­

лом выше ста. Если в этом случае можно было бы исполь­ зовать переменную степень сжатия, то примерно такие же результаты можно было бы реализовать при использовании бензина с низким О. Ч.

Сравнивая обычные двигатели без наддува и имеющие высокую фиксированную степень сжатия, с двигателями с автоматически изменяющейся степенью 'сжатия, получаем

вышением экономичности двигателя на дроосельных режи­ мах, повысится мощность на полном дросселе, что улучшит динамику автомобиля и, в конечном счете, приведет к за­ метному улучшению эксплуатационных показателей авто­ мобиля, правда, при этом будет повышаться нагрузка на основные детали двигателя.

20

В двигателе е перемен,ной степенью сжатия экономич­ ность на дроссельных режимах улучшается без существен­

сопровождается заметным улучшением динамики автомо­

фиксированной высокой степени сжатия камера становится более компактной.

Эти рассуждения касались лишь обычною двигателя, работающего со всасыванием заряда. Картина совершенно изменится, если вопрос рассмотреть с точки зрения двига­ теля, '.имеющего наддув.

При наличии наддува, вследствие повышения давле­ ния к началу воспламенения, склонность к детонации уве­

дува ограничивающим фактором становится также разру­ шающее влияние повышенного максимального давления сгорания.

Таким образом, выоокофорсированный двигатель с искровым зажиганием, даже при наличии высокооктановых бензинов, можно осуществить лишь при заметном сниже­ нии степени сжатия при работе двигателя на полном дрос­ селе. Здесь применение переменной степени сжатия являет­ ся весьма рациональным.

Перспективный карбюраторный двигатель представляется нам как двигатель с давлением наддува 2,0 ч- 2,5 кГ/см2, с изменением степени сжатия от 4,0 ч- 4,5 до 12 ч- 13 и с коэф-

21

фициентом избытка воздуха а = 1,05 -f- 1,10. При этом двига­ тель должен работ ть на рыночном бензине.

Необходимо иметь в виду, что при осуществлении пе­ ременной степени сжатия изменяется оптимальное значе­ ние опережения подачи искры. На дроссельных режимах,

позволяет сделать вывод, что в случае переделки обычное карбюраторного двигателя с фиксированной степенью сжа­ тия в двигатель с автоматическим изменением степени сжатия, необходимо соответственно изменить характеристи­ ку вакуум-корректора системы зажигания, с тем чтобы на прикрытых дросселях осуществилось нужное уменьшение опережения.

Правильный подбор опережения зажигания оказывает влияние на топливную экономичность двигателя. По имею­ щимся данным [35], запаздывание подачи искры на 5° по­ нижает экономичность на 1%, запаздывание на 7 и 12° по­ нижает экономичность соответственно на 2 и 5%.

Но основным все же является сильный перегрев дви­

Такой двигатель имеет высокую экономичность на дрос­ сельных режимах, являющихся основными рабочими режи­ мами автомобиля. Это явление приводит к значительному снижению эксплуатационного расхода топлива автомобиля.

На рис. 1 показана ди грамма, построенная для условия, при котором на всех дроссельных режимах соблюдается посто­ янство давления в конце сжатия. Здесь верхняя политропа сжатил соответствует работе двигателя на полном дросселе со

22

у

степенью сжатия е= —— , а нижняя — работе на дроссельном Ѵс

V'

режиме со степенью^сжатия zg = .—~ , отвечающей условию

рс ~ const.

В первом случае линия сжатия пересекает атмгсеверную

случае —в точке /' и даer действительную степень

сжатия zf = V/- .

V с

Если допустить, что средний показатель голитропы сжатия на полном дросселе псж равш:ется среднему показателю поли­ тропы сжатия при рзботе двигателя на дроссельных режимах, но с нов .плен­ ной степенью сжатия (что близко к действительнос­ ти), то для двигателя, ра­ ботающего без наддува, можно бу ет написать

селирования, при работе двигателя без наддува, можно опреде­ лить из условия

Рс = Ра&Псж = Ра г йСЖ ’

23

откуда

Если отношение давлений наполнения заменить отношени­ ем коэффициентов наполнения, т. е. приближенно принять

^а_ ж -Ü1L. , то для определения допустимой степени сжатия

Ра Ѵѵ

для данной степени дросселирования, получим

При наличии наддува, для определения допустимой степени сжатия, соответствующей задан ог у давлению наддува и обес­ печивающей постоянство давления в конце сжатия, можно полу­ чить

(4)

где ph — давление наддува.

Величину допустимой степени сжатия, отвечающей усло­ вию рс = const, можно определить и для заданной высоты над уровнем моря.

Если для данного двигателя в нормальных условиях (на уровне моря) оптимальной степенью сжатия является е, а в заданных высотных условиях eftr то давление в конце сжатия при постоянном среднем показателе политропы сжатия

Pc = Рао £" сж = Pah £ЛСЖ

24

или

25

График (на рис. 5) показывает, что при дросселиравании двигателя температура в конце наполнения повышает­ ся, а при увеличении степень сжатия понижается. Это про­ исходит /вследствие изменения коэффициента остаточных газов.

Рис. 3. Зависимость вели­ чины допустимой степени сжатия от давления наддува.

Рис. 4. Изменение величи­ ны допустимой степени сжа­ тия в зависимости от высо­ ты над уровнем моря.

На рис.7 изображено изменение при дросселировании температуры, а на рис. 8 — /изменение давления в /конце сжатая для разных степеней сжатия.

дросселирований.

По этим графикам можно определить /нужный харак­ тер изменения степени сжатия при дросселировании, кото­ рый должен быть принят для проектирования механизма, автоматически изменяющего степень сжатия. Например, если исходная степень сжатая двигателя составляет

26

8). Пересечение этой линии с 'наклонными линиями, выра-

*методу. На этом же гра­ фике указаны значения температур в конце сжа­

ствует, что температура в конце сжатия при дросселирова­ нии на сравнительно малых степенях сжатия, повышается, а на высоких степенях сжатия понижается.

Рис. 7. Изменение температуры в конце сжатия при дрэссзлзр званая.

Ниже дается описание механизмов для автоматическо­ го изменения степени сжатия карбюраторного автомобильінюго двигателя с пневматическим приводом, осуществлен-

27

іных іна базе двигателей ГАЗ-MM и ЗИЛ-120 и с гидравли­ ческим приводом, осуществленных у нас на базе двигателя М-20, в США — на базе двигателей «Ольдсмобиль» и «Вил­ лис» и .в Англии — на базе одноцилиндрового двигателя с искровым зажиганием.

Рис. 8. Зависимость давления в конце сжатия от коэффициента наполнения.

ре тракторов и автомобилей іГрузиніакого сельскохозяйст­ венного института. Они относятся к группе систем, где объ­ ем камеры сгорания изменяется перемещением регулирую-

28

автомобильной лаборатории АН СССР, под руководством академика Е. А. Чудакова.

На рис. 10 показана схема изменения степени сжатия с применением регулирующих поршеньков. По этой схеме изменение степени сжатия достигается применением спе­ циально сконструированной головки блока цилиндров, где

Рис. 10. Схема изменения объема камеры сгорания.

камеры сгорания развиты в цилиндры, в которые вставлены регулирующие поршеньки с уплотнительными кольцами: перемещением поршенька изменяется объем камеры сгора­ ния, а следовательно, и степень сжатия.

Для достижения автоматического изменения степени сжатия необходимо регулирующий поршенек кинематичес­ ки связать с механизмом, реагирующим на изменение ре­

жима работы двигателя.

Таким механизмом может быть система, включающая присоединенный к всасывающей трубе пневматический вакуумный бустер. Величина разрежения во всасывающей трубе двигателя изменяется при дросселировании, при из-

29