Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.13 Mб
Скачать

моздкими и, во-вторых, трудно обеспечить, іна высоких ско­ ростях вращения коленчатого івала, синхронность колеба­ ния пружины с изменением давления газов за цикл.

Не оправдано также применение в этих целях жид­ костей ввиду их плохой сжимаемости и медленного прохож­ дения через тонкие отверстия.

Наиболее подходящим для создания давления над бу­ ферным поршеньком является применение сжатого воздуха.

В 1952 году интересные работы по исследованию бу­ ферного устройства были проведены в Азербайджанском политехническом институте кандидатом техн. наук 3. Гу­ сейновой иод руководством проф. К. В. Покровского.

1

Рис. 27. Схема бу4 е н о устройства испытанного

 

 

3 . Гусейновой.

 

 

 

 

 

Схема испытанного буферного устройства показана на

рис.

27.

В головке блока, над

рабочим цилиндром двигате­

ля,

размещена буферная камера

3 с

регулирующим

пор­

шеньком

2. В камеру 3 впускается

сжатый воздух, где при

помощи

обратного клапана

поддерживается

давление рв .

Давление рв подобрано таким

образом,

что за

каждый

ра­

бочий цикл двигателя регулирующий поршенек перемеща­ ется вверх и возвращается в свое нижнее положение. При перемещении регулирующего поршенька вверх, буферный

ЕО

Эффект создается сжатием находящегося в .камере 3 воз­ духа; при собранном движении поршенька его удару сопро­ тивляется буферное действие, возникающее в пространстве 4, между кромкам;; камеры и буртом регулирующего пор­ шенька.

Результаты экспериментов показывают, что наличие описанного буферного устройства заметноснижает макси­ мальное давление сгорания и смягчает работу двигателя.

Рис.

28. Индикаторные диаграммы выражающие

работу

 

двигателя с буфером и без него.

 

Для примера на рис. 28 показаны

две

индикаторные

диаграммы,

снятые со стандартного двигателя (пунктир­

ная линия)

и с двигателя, работающего

при

наличии бу­

ферного устройства. В обоих случаях режим работы двига­ теля соответствовал полной нагрузке.

Сравнение показанных на рис. 28 индикаторных диаг­ рамм дает возможность выявить особенности протекания рабочего процесса двигателя яри наличии буферного уст­ ройства.

Политропа сжатия при наличии буферного устройства

проходит выше

по сравнению с

политропой сжатия стан­

дартного двигателя

до момента,

когда сила,

действующая

на поршенек 2

(рис.

27) со стороны рабочего

цилиндра и

51

возникающая действием давления рк газов не

достигает

си­

лы, действующей

на поршенек

2, возникающей от давле­

ния рв воздуха

(на диаграмме точка Сй, рис.

28).

 

При этом поршенек 2 будет

все время

находиться

в

крайнем нижнем положении, создавая минимальный объем V' камеры сжатия.

Когда давление ph превысит давление рв, поршенек 2 начнет перемещаться вверх, сжимая воздух ® пневматичес­ кой камере 3.

5

?

/

Рис. 29. Схема поршня с буферным устройством.

Это перемещение продолжается до момента, когда си­ да давления газов со стороны рабочего цилиндра не урав­ новесится силой давления сжатого в верхней камере воз­

духа.

 

 

 

 

 

 

 

В

процессе сгорания объем основной

камеры увеличи­

вается

до

значения Ѵ’с,

что

приводит

к

снижению

макси­

мального

давления сгорания

примерно на 25 -ь 30%.

Линия

расширения

при

наличии

буферного устройства

до точки Zh протекает в

условиях изменения объема

от VI

52

до V'c, а «последствии при наличии постоянного объема

камеры сгорания.

Рис. 30, Фото поршня с буферным устройством.

Недостатком описанной конструкции буферного уст­ ройства надо считать трудность обеспечения удовлетвори­ тельной герметизации буферных полостей и смазки внут-

53

,ранних поверхностей устройства, а также необходимость использования воздуха с достаточно высоким давлением.

Буферное устройство может быть размещено в

 

самом

лоршіне. Такая конструкция была осуществлена

и

испыта­

на іна кафедре тракторов іи

автомобилей

Грузинского

сель­

скохозяйственного

института в

1948 году для одноцилиндро­

вого бензинового

двигателя

«Ляусон».

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 29 показана схема поршня с буферным устрой­

ством. Как видно из

схемы,

конструкция

осуществлена

по

 

 

 

 

 

 

схеме «поршень в поршне»

 

 

 

 

 

 

(по подобию ПАРССй

 

 

 

 

 

 

 

 

В днище

внутреннего

 

 

 

 

 

 

поршня

1

вмонтирован

об­

 

 

 

 

 

 

ратный

клапан

2

и

воз­

 

 

 

 

 

 

душный

 

жиклер

 

3.

Во

 

 

 

 

 

 

время

процесса

всасыва­

 

 

 

 

 

 

ния,

при переходе поршнем

 

 

 

 

 

 

верхней

 

мертвой

 

точки,

 

 

 

 

 

 

вследствие

влияния

сил

 

 

 

 

 

 

инерции,

наружный

стакан

 

 

 

 

 

 

поршня 4 отстает

и

в по­

 

 

 

 

 

 

лость 5 через клапан 2

 

 

 

 

 

 

поступает

воздух,

исполь­

 

 

 

 

 

 

зуемый

впоследствии

для

 

 

 

 

 

 

создания буферного эффек­

 

 

 

 

 

 

та. Во время сгорания и

 

 

 

 

 

 

расширения

воздух,

через

 

 

 

 

 

 

тонкое

отверстие

воздуш­

 

 

 

 

 

 

ного жиклера 3, выбрасы­

Рис. 31.

Внутренний поршень

с

вается в картер.

 

 

 

обратным

клапаном

в днище.

 

 

На рис.

30

показано

 

 

 

 

 

 

фото

системы

«поршень в

поршне» в разобранном

состоянии, а на рис. 31 —фото, где ви­

ден обратный клапан, вмонтированный в днище поршня.

 

 

Недостаткам

описанной

 

конструкции

.надо

считать

трудность

уплотнения рабочих

поверхностей

 

буфера

и

обеспечение

герметичности обратного

клапана,

а

также

сложность подбора оптимального проходного сечения воз­ душного жиклера.

54

Интересную конструкцию лневмобуфернсхго устройства разработали ,на кафедре тракторов іи автомобилей Грузин­ ского сельскохозяйственного института доц. В. Окропиридзе (руководитель), инж. К. Петриашвили и Г. Цикарадзе.

Принципиальная схема этого устройства показана на рис. 32.

Как видно из схемы, над рабочим цилиндром 1 двига­ тели расположен буферный цилиндр 3, в котором разме­ щен свободно движущийся поршень 4 с уплотнительными кольцами и крышкой 5. Сверху буферный цилиндр герме­ тически закрыт крышкой 8, в которой установлен стер-

55

жень 7 с неподвижным поршеньком 6 и впускной клапан & для впуска сжатого воздуха.

В стержне неподвижного поршня имеется канал, сообщаю­ щий выходными отверстиями и 02 внутреннюю полость В свободно движущегося поршня с буферной полостью А, а так­ же, в некоторые моменты, с полостью С.

Днище свободжадвижущегося поршня имеет полусфе­ рическую форму и вместе с нижней частью буферного ци­ линдра образует камеру, куда выходит гнездо для разме­ щения в нем форсунки (дизель) или запальной свечи (кар­ бюраторный двигатель).

К впускному клапану 9, через редуктор давления 10, подводится сжатый воздух из ресивера 11.

Пінавміобуферный механизм работает следующим об­ разом.

После включения редуктора 10 воздух из ресивера 11, через впускной клапан 9 поступает в полссть А, а затем через

отверстия 0 1 и 02 и центральный канал

неподвижного

поршня

6 в полость В.

 

 

 

 

 

 

Таким образом, под действием давления сжатого воз­

духа, поршень 4 займет

крайнее нижнее

положение. Объ­

ем камеры

сжатия

при

этом будет минимальным, ооответ-

ствующим

максимальной степени сжатия.

 

 

 

При запуске и работе

двигателя,

в процессе

сжатия на

днище поршня 4 будет действовать давление

газов.

Когда уси­

лие от этого давления

станет больше,

чем

суммарное

усилие

от давления

воздуха в полостях А, В и С,

поршень

4

начнет

двигаться вверх, сжимая воздух в буферных полостях А и ß и производя расширение в полости С.

В момент сгорания давление ;в камере сгорания резко1 возрастает, поршень 4 подбрасывается вверх до момента, пока усилие от давления рабочих газов в камере сгорания не уравновесится усилием от возросшего давления в буфер­ ном цилиндре.

Во время движения буферного поршня 4 вверх, в опреде­ ленный момент выходное отверстие 02 очутится в полости С и давление воздуха во всех полостях А, В и С выравнится.

5S

Затем, лосле того как начнется расширен,ие

рабочих

газон в основном цилиндре, давление ,в камере

сгорания по­

нижается и буферный поршень 4 перемещается вниз.

 

В это время отверстие 02 вновь выходит из подсети С и

в последней образуется воздушный

буфер, чем

обеспечивается

мягкая посадка поршня 4 в свое исходное положение.

 

 

Во время выхлопа отработавших газов,

ввиду

того,

что давление газов яевелико, буферный поршень 4

остает­

ся в своем нижнем положении, что способствует

іхюрошей

очистке рабочего цилиндра.

 

 

 

 

Таким образо/м, описанный

механизм в .состоянии

осу­

ществлять буферное действие, а также изменять, в зависи­ мости от давления впускаемого в буферный цилиндр сжа­ того воздуха, фактическую степень сжатия к моменту вос­ пламенения топлива.

( Г Л А В А И

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ В ДИЗЕЛЯХ

§ 1. Общие предпосылки

Основная цель использования в дизелях автоматичес­ кого изменения степени сжатия, в зависимости от назначе­

ния двигателя, может выражаться

в

ограничении

макси­

мального

давления

сгорания, улучшении

пусковых

качеств

и (расширении диапазона пригодных

для

работы

данного

двигателя сортов топлива.

 

 

 

 

Осуществлением

автоматического

изменения

степени

сжатия

появляется

(возможность

создания выоокофореяро-

(Еаиного дизеля с очень высоким давлением наддува, обла­ дающего способностью легко запускаться три сильном хо­ лоде и работать на различных сортах топлива.

Автоматическое

регулирование

степени сжатия связано

с конструктивным

усложнением и

повышением стоимости

двигателя; поэтому его использование может оказаться цс-

57

лссюобраэным лишь в том случае, когда выгоды от измене­ ния степени сжатия заметно превышают затраты, понесен­ ные для реализации этого мероприятия.

В 'настоящее время, к сожалению, пока отсутствуют соответствующие 'экономические расчеты, позволяющие точно выделить группу двигателей 'внутреннего 'сгорания с 'самовоспламенением от сжатия, для которых экономически оправдано применение автоматического 'регулирования степени сжатия, однако уже сейчас с уверенностью можно сказать, что это мероприятие сулит большие выгоды в слу­ чае применения его в транспортном дизеле с высоким над­ дувом.

Менее перспективным может оказаться осуществление автоматического изменения степени сжатия в маломощных

дизелях, работающих со всасыванием заряда.

 

Возможность высокого форсирования,

падежный пуск

и многотоплавность обусловливает

важносль

переменной

с гтени сжатия для двига­

телей

боев ix

г ашин. В

подтверждении этого можно

отменить,

что <£ирма США

«Континенталь» серийно вы­

пустила

танковые ди:ели с

автоматически изменяющей­

ся

степенью си атия.

 

 

 

 

 

 

Для

с ационгрных ди­

 

 

 

 

 

зелей, безусловно,

эфе} ек-

 

 

 

 

 

тивность

применения

пере­

 

 

 

 

 

менной

степени

сжатия

tu

іб /8

го

гг

гЬ f

несколько ограничена,

т. к.

по сравнению с транспорт­

Рис. 33. Температуры сжатия

и воспла­

ным

двигателем

в

них

менения для

разных

степеней сжатия.

меньшую

роль

играют

 

 

 

 

 

удельная масса и облегчен­

 

 

 

 

 

ный пуск.

 

 

 

Целесообразность

использования

переменной

степени

сжатия в дизелях можно хорошо проследить по графику, показанному на рис. 33.

'58

График изображает характер изменения температуры заряда із ‘конце сжатия при изменении .геометрической сте­ пени сжатия. Кривые построены для различных режимов нагрузки дизеля, начиная от холодного запуска .и до пол­ ной -нагрузки. На графике так же изображены эксперимен­ тальные кривые изменения температур, необходимых для •воспламенения топливо-воздушной смеси при использова­

нии

различных топлив.

 

 

 

 

 

График показывает, что воспламенение смеси при ра­

боте на дизельном топливе

со стандартной

степенью

сжа­

тия,

равной

16, возможно

при

температуре

окружающего

воздуха —

18°С, в то -время как

необходимая степень

сжа­

тия, требуемая для воспламенения этой смеси при темпе­ ратуре — 32°С, составляет е=19.

Однако, как видно из графика, после запуска двига­ тель будет удовлетворительно работать со ‘степенью сжа­ тия, равной 12.

Использование в качестве топлива бензина ухудшает эти показатели. Как видно из трафика, при тех же темпе­ ратурах окружающего воздуха воспламенение происходит

лишь при е — 24, а работа на режимах холостого хода требует степень сжатия, равную 18. Вместе с тем после уве­ личения нагрузки в обеих случаях потребные значения сте­

пеней сжатия оказываются меньше е = 12.

Однако если двигатель с самовоспламенением от сжа­

тия для достижения

хороших пусковых качеств и хороше­

го холостого хода будет работать на высокой степени сжа­

тия, то максимальное

давление сгорания при увеличении

нагрузки будет достигать очень больших величин, динами­

ческая нагрузка деталей

кривошипно-шатунного механиз­

ма повысится, что

повлечет за

собой ненормальную

рабо­

ту или

поломіку

двигателя.

 

 

Это

хорошо

подтверждает

график (рис. 34),

изобра­

жающий

максимальные

давления сгорания, измеренные

при испытании дизеля с непосредственным впрыском топли­ ва (35], Данные, изображенные на этом графике, соответст­ вуют разным нагрузкам и разным степеням сжатия и наг­

лядно показывают, что для создания высакофорсированно-

59

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ