Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Внимание к паровым двигателям как к силовым агрегатам автомобилей наиболее ярко проявилось в начале 70-х годов в связи | проблемой загрязнения атмосферы. Паровая машина, как и двигатель Стирлинга, является тепловой машиной внешнего сгорания с установившимся процессом горения, что и позволяет ей работать с большими коэффициентами избытка воздуха и минимальными выбросами токсичных веществ. Термический КПД паровой машины обусловлен эффективностью переноса теплоты от продуктов сгорания к рабочему телу и тепловыми потерями, связанными с испарением рабочего тела, как правило, воды. Эти факторы предопределяют и низкую топливную экономичность паровых машин в сравнении с двигателями внутреннего сгорания.
Однако сравнивают, как правило, результаты, достигаемые при наиболее благоприятных режимах работы. Действительно, при оптимальной частоте вращения вала и нагрузке, близкой к полной, неоспоримое преимущество остается за поршневым ДВС. Но на режимах частичных нагрузок экономичность ДВС резко ухудшается и становится сопоставимой с экономичностью паровой машины. А ведь подавляющее большинство времени двигатели транспортных машин работают именно с частичными нагрузками. Следует также •иметь в виду, что двигатель внутреннего сгорания может устойчиво работать только при сравнительно высокой частоте вращения вала. При установке на автомобиль его соединяют с трансмиссией через многоступенчатую или автоматическую коробку передач. Паровая машина не требует коробки передач, может устойчиво работать при очень малых частотах вращения с большим крутящим моментом. При этом отпадает необходимость в переключении передач, отпадают и резкопеременные режимы работы, свойственные двигателю внутреннего сгорания и связанные с повышенными расходами топлива. Поэтому эксплуатащюиные расходы топлива для автомобилей, оснащенных традиционным двигателем и паровой машиной, оказываются близкими.
Уменьшение интереса к паровым машинам в последние годы обусловлено как сложностями эксплуатационного характера (эксплуатация водяного котла при минусовых температурах, время для пуска двигателя и т. п.), так и нерешенностью некоторых технических и технологических проблем (эффективная смазка цилиндра, трудоемкое производство котла из капиллярных трубок), а самое главное — переориентацией современного автомобилестроения с проблемы токсичности на проблему экономии топлива. В настоящее время интерес к паровым машинам опять возрастает и прежде всего потому, что они открывают возможности использования нетрадиционных топлив — тяжелых мазутов, угольного порошка и др. Примером может служить вариант парового двигателя для легкового автомобиля, разработанный японской фирмой «Ниссан» в начале
В качестве двигателя в паровой силовой установке может быть использован традиционный поршневой двигатель с кривошипным механизмом, роторно-поршневой или роторный, турбина, а также поршневой двигатель типа гидростатического мотора. К сожалению, в качестве двигателя для автомобиля паровая турбина мало пригодна, так как имеет удовлетворительный КПД только в узком
диапазоне частот вращения, а в трансмиссии необходим редуктор с большим передаточным отношением и многоступенчатая коробка передач. Роторный двигатель чрезвычайно чувствителен к изменению тепловых зазоров между корпусом и роторами и в «зацеплении» роторов. При больших зазорах резко возрастает утечка пара.
На рис. 13.4 показана схема паросиловой установки экспериментального автомобиля фирмы «Сааб» с поршневым двигателем типа гидростатического мотора. Установка состоит из собственно поршневого мотора 18, содержащего расположенные по окружности 9 цилиндров 4, в которых перемещаются поршни 5, штоки 15 последних опираются на наклонный диск 17. В свою очередь диск 17 совершает колебательные движения вокруг шаровой опоры 19, одновременно проворачивая наклонный хвостовик ведущего вала 21. Синхронизация движения диска обеспечивается парой плоских рис 134 Схема паросиловой установки фир-зубчатых венцов 16, мы «Сааб»
один из которых укреплен на корпусе, а второй на диске. Ведущий вал, установленный в подшипниках 20, несет на конце малую коническую шестерню 22, которая входит в зацепление с большой шестерней 23 главной передачи. На валу 14, входящим в зацепление с валом 21, находится золотник 6. Пар через золотник поступает из котла 13 в цилиндр и, расширяясь в нем, перемещает поршень вниз. При обратном ходе поршня отработанный пар выталкивают через золотник к емкости с водой 2. Подводящая трубка 3 заглублена в воду. Проходя через слой воды, пар предварительно подогревает ее, сам охлаждается и частично конденсируется и далее поступает к трубчатому конденсатору .
Параллельно с силовым поршневым двигателем включен вспомогательный роторный двигатель 7 типа коловратного насоса, который обеспечивает привод водяного насоса 8, топливного насоса 9, воздуходувки 10 и альтернатора 11. Пуск установки осуществляют стартером 12, соединенным с валом вспомогательного двигателя.
Котел 13 представляет собой набор 120 дисков из стальных капиллярных трубок с внутренним диаметром 1 мм, соединенных между собой твердым припоем. Зазор между дисками составляет также 1 мм. Такая конструкция котла обеспечивает хорошую теплопередачу от продуктов сгорания к рабочему телу. По данным фирмы, на прогрев котла требуется менее 10 с, а на пуск всего силового агрегата затрачивается около 30 с. Номинальное давление пара— 10 МПа при температуре 350°С. Мощность регулируют путем изменения температуры продуктов сгорания (изменением подачи топлива).
Поскольку термический КПД паросиловой установки увеличивается с повышением температуры и давления пара, то реально осуществленные установки работают с давлениями до 15,0 МПа и с температурой, равной 400—450°С. Дальнейший рост параметров пара предъявляет слишком жесткие требования к конструкции котла и паровой машины.
При эксплуатации в зимнее время предусмотрено автоматическое кратковременное включение и прогрев котла при уменьшении температуры воды ниже установленного безопасного предела (примерно + 10°С). Это тоже связано с непроизводительными потерями топлива, хотя фирма утверждает, что за весь зимний сезон на подогрев во время стоянок расходуется не более 3—5 л горючего.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.