Конструкции двигателей

В конструктивно доведенном двигателе с традиционным процессом сгорания доля потерь тепла, связанная с образованием углеродсодержащих токсичных веществ, составляет около 7% (в двигателях, изготовленных до введения ограничений по токсичности — 15%). Теоретически возможно сократить потери до 3 ... 4% от расхода топлива, так как полное сгорание практически неосуществимо из-за явлений «закалки» окиси углерода в реакции окисления топлива и неучастия в сгорании части углеводородов, находящихся у относительно холодных стенок камеры сгорания. Оставшиеся 3% топлива сгорают неэффективно прежде всего из-за несоответствия реальной конструкции двигателя расчетной. Карбюраторы высокого технического уровня имеют отклонения в фактических расходах топлива ±3 ... 4%, а карбюраторы повышенной точности + 2%.

Высокие темпы ужесточения норм на выбросы вредных веществ при повышенных требованиях к топливной экономичности автомобилей заставляют конструкторов изыскивать средства, которые могли бы без существенного изменения конструкции двигателя путем применения дополнительных устройств в системах питания и зажигания воздействовать на процессы сгорания. Эти средства должны решать следующие основные задачи:

Выбор вида топлива основывается прежде всего на экономических соображениях. Ограничение добычи нефти, истощение ее запасов и, как следствие, резкий рост цен на традиционные виды топлива для автомобильных ДВС заставляет проводить поиск равноценных заменителей углеводородных жидких топлив. Учитывая огромное количество эксплуатирующихся автомобилей, невозможность коренного изменения конструкций двигателя и автомобиля, развитую инфраструктуру автомобильного транспорта (систему хранилищ, автозаправочных станций), заменители традиционных топлив должны обладать физико-химическими свойствами, не требующими коренного изменения конструкции двигателя, топливной аппаратуры и системы хране«ня топлива на борту автомобиля.

Специалисты автомобильной промышленности прогнозируют следующую последовательность перехода с бензина, основного вида топлива в автомобильном транспорте в настоящее время, на водород, топливо будущего: постепенное увеличение применения МТБЭ и бензометанольных смесей с добавкой не более 5% метанола (на этом этапе не требуется изменение конструкции двигателя и автомобиля); применение бензометанольных смесей с содержанием метанола до 15% и добавкой стабилизаторов; раздельная подача метанола и бензина; разложение метанола на борту автомобиля на Н2 и СО; чистый водород, находящийся в автомобиле в связанном состоянии или сжиженном виде.

ные 10 г/км и С„Нт в 1 г/км, обеспечивались физико-химической обработкой ОГ в каталитических нейтрализаторах, а в настоящее время этот уровень достигнут за счет оптимизации конструкции двигателя и его регулировок, применения дополнительных устройств в системе питания и зажигания.

Системы каталитической, термической и жидкостной нейтрализации ОГ, применяемые как дополнительное оборудование, позволяют без значительных изменений в конструкции двигателя существенно снизить выбросы вредных веществ.

Конструкция в сложнее остальных из-за стяжных шпилек, роль которых в других случаях выполняют 'Неизбежные в конструкции двигателя элементы (в конструкции г — рубашка, в конструкции д —.цилиндры).

Для реализации второго подхода нужна более сложная программа, так как она должна рассчитывать коэффициенты математической модели в реальном масштабе времени и сравнивать эталонное значение Этих коэффициентов со значениями, получаемыми в процессе работы асинхронного двигателя. Основная сложность связана с реализацией математической модели, содержащей дифференциальные уравнения для каждой гармоники, при этом получается громоздкая система уравнений. Но при таком подходе появляется дополнительная возможность определять такие дефекты электродвигателя, как несоосность статора и ротора, осевой сдвиг ротора, эксцентриситет ротора относительно статора, эллипсность ротора, конусность статора и ротора и другие отклонения в конструкции двигателя, а также повреждения электрической части - обрывы и короткие замыкания обмоток, ухудшение состояния изоляции, возникшие в процессе эксплуатации.

ЛИТРОВАЯ мощность - отношение эффективной мощности двигателя внутр. сгорания к суммарному рабочему объёму всех его цилиндров (см. Рабочий объём цилиндра). Л.м.-один из осн. показателей совершенства конструкции двигателя. Наибольшую Л.м. имеют форсированные автомоб. и мотоциклетные двигатели.

Для реализации второго подхода нужна более сложная программа, так как она должна рассчитывать коэффициенты математической модели в реальном масштабе времени и сравнивать эталонное значение этих коэффициентов со значениями, получаемыми в процессе работы асинхронного двигателя. Основная сложность связана с реализацией математической модели, содержащей дифференциальные уравнения для каждой гармоники, при этом получается громоздкая система уравнений. Но при таком подходе появляется дополнительная возможность определять такие дефекты электродвигателя, как несоосность статора и ротора, осевой сдвиг ротора, эксцентриситет ротора относительно статора, эллипсность ротора, конусность статора и ротора и другие отклонения в конструкции двигателя, а также повреждения электрической части - обрывы и короткие замыкания обмоток, ухудшение состояния изоляции, возникшие в процессе эксплуатации.

Таким образом, термический КПД цикла с подводом теплоты при постоянном объеме зависит от свойств рабочего тела (/с) и конструкции двигателя (е).

"Конструкции двигателей внутреннего сгорания ............. 440

КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Наличие продувочного насоса усложняет конструкцию двигателя, поэтому разработаны конструкции двигателей (например, дизель 2ДСП 16,5/20,2), в которых в качестве продувочного насоса используется кривошипно-шатунный механизм (рис. 70). Когда при работе двигателя поршень идет вверх, в картере создается разрежение и воздух в него поступает через клапаны 1. При движении поршня вниз воздух в картере сжимается и, когда поршень открывает продувочные окна, он по обводному каналу попадает в цилиндр двигателя.

Практическое ознакомление отечественных специалистов с передовым опытом зарубежного двигателестроения имело несомненное положительное значение. Но, осваивая иностранный опыт, советские конструкторы вносили в конструкции двигателей кардинальные изменения, направленные на повышение мощности и высотности двигательных установок и на снижение их удельного веса. Крайне существенными для выбора и обоснования таких изменений явились теоретические и экспериментальные исследования, проведенные Б. С. Стечкиным, В. А. Петровым, М. М. Масленниковым, Н. В. Иноземцевым, Т. М. Мелькумовым и другими, и работы по конструированию центробежных нагнетателей с многоскоростным приводом и систем централизованного наддува двигателей, выполненные ЦИАМ.

первый отечественный двигатель этого класса — авиационный дизель АН-1, достаточно экономичный и надежный. Впоследствии (1939—1942 гг.) на его основе были разработаны и переданы в производство конструкции двигателей в модификациях АЧ-ЗОБ и АЧ-ЗОБФ мощностью 1250 л. с. для установки на самолетах Ер-2, Ил-6 и Пе-8.

Повышение энергетической эффективности автомашин может быть обеспечено путем улучшения аэродинамики, конструкции двигателей, вспомогательных устройств, а также снижением массы автомашины, созданием и внедрением новых типов автомобильных силовых установок.

Некоторые из этих направлений предполагают сравнительно существенные изменения, некоторые — не очень. Практика показывает, что в американской экономике легко осуществляются только небольшие изменения. Как следствие в последние годы наблюдался прогресс в области изменения массы (т.е. размеров), арматуры и конструкций самих автомобильных двигателей. Улучшения аэродинамических свойств не было, особенно для грузовиков (что оказывает влияние на внешний вид и форму моделей), а также принципиальных изменений в конструкции двигателей.

С двигателями дело обстояло примерно так же. До тех пор, пока люди не понимали, что электродвигатель и электрогенератор — это, по сути дела, одно и то же, они разрабатывали конструкции двигателей отдельно от конструкций генераторов. В разработке первых электрических двигателей сильно сказалась инерция строителей паровых машин. Двигатели, построенные в 1832 году Д. Генри и в 1864 году У. Пейджем, имели коромысла, золотники, кривошипы и шатуны.

Возмущающие силы в этом частотном диапазоне также можно считать детерминированными. Так как в низкочастотном и средне-частотном диапазонах находятся собственные частоты деталей и узлов двигателей, то конструкции двигателей уже нельзя считать абсолютно жесткими, недеформируемыми.

В случае, если энергия, сообщаемая при импульсных возбуждениях конструкции двигателей, находится в фазе с вибрацией, происходящей на собственной частоте, то возникает условие псевдорезонанса. Эффективность демпфирования по снижению среднего уровня вибрации схематично показана на рис. V.19.

В основу конструкции двигателей советских автомобилей ЗИС-110, ЗИС-120, ГАЗ-51 и М-20 положены новейшие достижения автомобильной техники с учётом специфических особенностей производства и эксплоата-ции автомобилей в СССР [38].