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

СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ


ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ       
Уменьшение запасов сырья для нефтяных моторных топлив стало в последние годы определяющим фактором развития тепловых двигателей. Повышение экономичности в самом широком смысле является поэтому генеральным направлением дальнейшего их развития при одновременном снижении материалоемкости, повышении надежности, сохранении высоких мощностных и динамических качеств, приемлемой общей токсичности и др.
При любом способе смесеобразования общепризнанными в настоящее время направлениями в повышении экономичности самых массовых поршневых двигателей являются, как отмечалось ранее (гл. 6, 10 и др.), снижение потерь на трение (путем отключения цилиндров, уменьшения числа поршневых колец и др.), совершенствование питания (точность дозирования, хорошее распыливание топлива и распределение смеси по цилиндрам), турбулизации свежего заряда в камере сгорания, наддув, применение нетрадиционных топлив (спирты, водород) и различных топливных смесей, масел, позволяющих снижать потери на трение в двигателе, и т. д.
Чтобы уменьшить расход топлива, всемерно интенсифицируют дизелизацию транспортных средств, т. е., расширяют масштабы применения более экономичных двигателей с внутренним смесеобразованием, которые к настоящему времени стали уже основой силовых агрегатов различных сельскохозяйственных машин (тракторов, комбайнов и др.)- Но это вовсе не предвещает скорое наступление периода сплошной дизелизации и транспортных средств, так как трудно преодолеть органическую особенность самой структуры топливного баланса.

БЕНЗИНОВЫЕ И ГАЗОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Четырехтактные бензиновые двигатели широко применяют в качестве автомобильных во всех классах, включая и большой литраж. Бензиновые карбюраторные двигатели обычно конвертируют и в газовые модификации, причем нередко выполняют их двухтопливными, т. е. приспособленными .для работы и на газе, и на бензине. Поэтому основными автомобильными двигателями рассматривае-емого типа следует считать бензиновые, технический уровень которых можно оценить по данным, приведенным в табл. 11.1. Для автомобилей особо малого класса (с рабочим объемом до 1 л) применяют четырехцилиндровые, а иногда и трехцилиндровые двигатели (фирма «Судзуки»). В классе двигателей с рабочим объемом до 2 л применяют в основном четырехцилиндровые карбюраторные двигатели с жидкостным охлаждением. При 2,5 л — используют. четырех-, пяти- и шестицилиндровые рядные двигатели, а с увеличением объема до 3 л и большего литража переходят на шести- и восьмицилиндровые V-образные двигатели.
Наблюдаются'тенденции перехода от компоновок V-8 двигателям V-6 в связи с поперечным размещением их на шасси переднеприводных автомобилей, а также применения ступенчатого (группового) отключения цилиндров в V-образных конструкциях. Так, фирма «Кадиллак» с 1981 г. приступила к выпуску шестилит-' ровых двигателей V-8-6-4 с отключением цилиндров по схеме, позволяющей уменьшать ра-бочий объем до 4,5 и 3 л (соответственно при шести и четырех работающих цилиндрах).
При разработке современных поршневых двигателей стремятся облегчить конструкции путем широкого использования алюминиевых сплавов, пластмасс, а также введения тонкостенного л^тья (3—3,5 мм) из модифицированного чугуна. Двигатели V-образные с тонкостенной отливкой блоков и головок из модифицированного чугуна по своей массе почти не отличаются от аналогичных конструкций, корпусные детали которых отливают из легких сплавов, К примеру, фирма «Даймлер — Бенц» выпустила рядный четырехцилиндровый двигатель М-102 с iVh= 2,3 л, блок которого отлит из чугуна с толщиной стенки 3 мм. Двигатель снабжен шатровой камерой сгорания с вытеснителем и прокладкой под головку, блок а,-не требующей подтяжки ее за в рем. я всего срока эксплуатации. В конструкции применены общие стенки между смежными цилиндрами (с последующей фрезеровкой прохода в них для охлаждающей жидкости), стальной штампованный коленчатый вал с восемью противовесами и ст*алеалюминиевые вкладыши подшипников коренных опор и шатунов. Последние имеют сверления для подачи масла на днища поршней с целью .охлаждения. Двигатель оснащен автоматической муфтой отключения вентилятора системы охлаждения, срабатывающей при нагреве охлаждающей жидкости до 100°"С.
Для рассматриваемых двигателей все шире стали применять системы питания с электронным управлением и центральным размещением одной или двух форсунок в зоне до дроссельной заслонки, что в сравнении с подачей топлива к каждому впускному клапану через отдельную форсунку снижает, стоимость таких систем и улучшает качество приготовления ими горючей смеси, приближая
ее возможности в отношении смесеобразования к карбюраторным системам питания.
Современные четырехтактные автомобильные двигатели имеют сравнительно высокие технико-экономические показатели. Литровая мощность их достигает 70 кВт/л и более высоких значений, а удельный расход топлива снижают иногда до 240 г/(кВт*ч). Дальнейшее совершенствование бензиновых четырехтактных двигателей (включая и мотоциклетные) в значительной степени связано с применением наддува, что еще повысит их удельные показатели (см. гл. 10). Если ранее наддув применяли только для повышения агрегатной мощности, то в настоящее время его используют и с целью повышения экономичности бензиновых двигателей. Достигают это тем, что, сохраняя агрегатную мощность двигателя, уменьшают его литраж, благодаря чему более рационально удается загружать цилиндры и уменьшать газодинамические потери.
Двухтактные бензиновые двигатели в составе силовых агрегатов транспортных средств нахбдят массовое применение только в классе до 0,35 л. Это в основном мотоциклетные, навесные лодочные и реже пусковые двигатели тракторных дизелей. Однако в ряде стран (ГДР, Швеция, Япония), хотя и ограниченно, но их используют для автомобилей в классе до 1 л. Технические данные рассматриваемых двигателей приведены в табл. 11.2.
По сравнению с четырехтактными того же класса двухтактные двигатели имеют более простую конструкцию, так как их строят скривошипно-камерной продувкой и воздушной системой охлаждения, а масло подают с топливо-воздушной смесью. Но масло добавляют к топливу в соотношении 1/25, тогда как на ходовых для эксплуатации режимах неполных нагрузок его требуется менее М от расхода топлива. Поэтому неоправданно возрастает расход масла и увеличивается нагарообразование, повышается дымность и токсичность отработавших газов.
Недостатком двухтактных двигателей является также низкая их топливная экономичность (примерно на 20% ниже четырехтактных, имеющих ту же степень сжатия). Да и работают они с большей теплонапряженностью деталей, чем четырехтактные.

Совершенствование двухтактных бензиновых двигателей имеет целью прежде всего повышение их экономичности по расходу топлива и масла. В ближайшее время ожидается, во-первых, -повсеместное применение для них специализированного масла, позволяющего добавлять его в топливо не более 2% вместо 4% при использовании обычного моторного масла; во-вторых, введение так называемой раздельной смазки, когда масло заранее не добавляют к топливу, а подают его в двигатель плунжерными или иными мас-лодозирующими насосами с учетом фактической нагрузки (см. .гл. 4).

Чтобы существенно снизить расход топлива, в современных двухтактных двигателях стремятся упорядочить газообмен, в частности вводят лепестковые клапанные устройства на впуске и продувке, а также применяют золотники или заслонки для регулирования фазы выпуска. В недалекой перспективе будут осуществлены также мероприятия по радикальной турбулизации свежего заряда в камере сгорания малых двухтактных двигателей с кривошипно-камерной продувкой. Все это позволит преодолеть трудности с переводом таких двигателей на использование более бедных горючих смесей и повышенные степени сжатия, а значит, поднимает и экономичность их до уровня соответствующих четырехтактных. Что касается других удельных показателей, то рассматриваемые двухтактные двигатели всегда имели большую в 1,5 раза литровую мощность и меньшую примерно на  металлоемкость, т. е. заметно уступали, четырехтактным только по экономичности.
Примером дальнейшего развития малых двухтактных двигателей может служить, например, автомобильный трехцилиндровый газовый двигатель фирмы «Судзугси» (Япония), который, имея рабочий объем цилиндров 0,539 л и фактическую степень сжатия 8, развивает более 47 кВт/л при 45р0 мин-1. Топливом для него служит сжиженный водород, впрыскиваемый в цилиндры под давлением I МПа.
Есть основания полагать, что в развитии газовых двигателей автомобильного типа преимущественное распространение в дальнейшем получит ввод топлива во впускной трубопровод под избыточным давлением. Это позволит на более высоком уровне создавать двухтопливные двигатели с внешним смесеобразованием.

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.