Увеличение мощности, повышение экономичности и снижение токсичности поршневых двигателей


Повышение мощности двигателя, получаемой с единицы его объема, экономически чрезвычайно выгодно. .Уменьшаются габариты и масса двигателя, приходящиеся на единицу мощности, снижается его металлоемкость и относительная стоимость производства.
Повышение литровой мощности (см. гл. 1) можно обеспечить как увеличением частоты вращения вала двигателя, так и увеличением среднего эффективного давления. Разумное увеличение частоты вращения вала способствует улучшению смесеобразования и сгорания топливовоздушной смеси при относительном уменьшении тепловых потерь. Однако с ростом частоты вращения растут механические потери и ухудшается наполнение цилиндров, увеличиваются инерционные нагрузки в деталях кривошипно-шатунного механизма и интенсифицируется их износ. Поэтому частоту вращения вала ограничивают для малых двигателей легковых автомобилей пределами 5000—6000 мин-1 (для дизелей 4000—5000 мин-1) , а у больших дизелей —2500—3000 мин~'. В двигателях гоночных машин, где вопросы долговечности и экономичности отступают на второй план, вал раскручивается до 12 000—17 000 мин-1.
Среднее эффективное давление зависит от плотности заряда, т. е. количества топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндры, и полноты использования теплоты, выделившейся при ее сгорании.
Полнота использования энергии топлива зависит от доли теплоты, теряемой в стенки цилйндров и с отработавшими газами, поэтому в настоящее время интенсивно разрабатываются так называемые адиабатные двигатели, где существенно уменьшена потеря" теплоты в стенки за счет применения керамических материалов с малым коэффициентом теплопроводности, В комбинированные силовые установки, где- энергия отработавших газов, выходящих из цилиндров основного двигателя, используется для совершения полезной работы в иных тепловых машинах, например в двигателе Стирлинга (см. гл. 13) или газотурбинных установках (гл. 12). В частности, энергия отработавших газов может быть использована и для повышения плотности заряда с помощью турбонагнетателя или системы «Компрекс» (см. §10.3).
Несомненно, что полнота использования энергии топлива зависит -и от качества приготовления топливовоздушной смеси, равномерности распределения ее по цилиндрам и полноты сгорания (см. гл. 6, | 10.4, 10.6), а также от степени расширения продуктов сгорания в процессе .рабочего хода.
Одним из наиболее распространенных средств повышения среднего эффективного давления является наддув двигателей, т. е. повышение давления на впуске и увеличение массового наполнения цилиндров в сравнении с возможным их наполнением в условиях давления окружающей среды. По степени повышения давления наддув разделяют на низкий с давлением на впуске до 0,15 МПа,. средний — до 0,2 МПа и высокий —при давлении свыше 0,2 МПа.

1 2 3