Дослідження впливу механізму зміни ступеня стиску на швидкість зниження ступеня стиску залежно від режиму роботи двигуна

Abstract

Аналітично доведено, що у відомих двигунах максимальний ступінь стиску на малих навантаженнях не перевищує 12...14 через зниження ефективного ККД внаслідок значних втрат на тертя. Це обмежує можливість подальшого підвищення паливної економічності за рахунок збільшення ступеня стиску понад 14. Зазначено, що одним із можливих конструктивних варіантів двигуна, що забезпечує реалізацію змінного ступеня стиску понад 14, є безшатунний ДВЗ, в якому замість звичайного кривошипно-шатунного механізму застосовується кривошипно-кулісний механізм. Відмінною рисою двигуна із кривошипно-кулісним механізмом є низькі втрати на тертя у всьому діапазоні навантажень і частоти обертання, повна динамічна врівноваженість і рівномірність ходу, а також компактність і мала питома маса. Ці переваги пов'язані з тим, що в безшатунному двигуні поршні роблять строго прямолінійний рух, у зв'язку з чим бічні навантаження на них відсутні. Виконано розрахунково-теоретичні дослідження безшатунного ДВЗ з кривошипно-кулісним механізмом, які дозволяють припустити про доцільність використання в такому двигуні змінного ступеня стиску. Розроблена методика розрахунку механізму зміни ступеня стиску (МЗСС), що враховує взаємозв'язок параметрів механізму й робочого циклу двигуна. Отримано, що на базі безшатунного двигуна з кривошипно-кулісним механізмом можливе створення двигуна з ε = var з достатньою швидкодією МЗСС для запобігання детонації. Встановлено, що зменшення частоти обертання колінчастого вала суттєво підвищує швидкодію механізму, а середнє значення швидкості зміни ступеня стиску становить від 0,29 до 0,5 цикл-1 на режимі максимального крутного моменту і може підвищуватися до 7 разів по зовнішній швидкісній характеристиці двигуна.