Glaudžiai susijęs su efektyvumu. Benzininiuose varikliuose suspaudimo laipsnis ribojamas detonacijos degimo srityje. Šie apribojimai ypač svarbūs varikliui dirbant visa apkrova, o esant dalinei apkrovai didelis suspaudimo laipsnis nekelia detonacijos pavojaus. Norint padidinti variklio galią ir pagerinti efektyvumą, pageidautina sumažinti suspaudimo laipsnį, tačiau jei suspaudimo laipsnis yra žemas visuose variklio veikimo diapazonuose, dėl to sumažės galia ir padidės degalų sąnaudos esant dalinėms apkrovoms. Tokiu atveju suspaudimo laipsnio vertės, kaip taisyklė, parenkamos daug mažesnės nei tos vertės, kurioms esant pasiekiamas ekonomiškiausias variklio veikimas. Sąmoningai bloginant variklių efektyvumą, tai ypač išryškėja dirbant su daline apkrova. Tuo tarpu balionų pripildymas degiuoju mišiniu mažėja, santykinis liekamųjų dujų kiekis didėja, mažėja detalių temperatūra ir kt. sudaryti galimybes padidinti suspaudimo laipsnį esant dalinėms apkrovoms, siekiant pagerinti variklio efektyvumą ir padidinti jo galią. Siekiant išspręsti šią kompromisinę problemą, kuriami variklių variantai su kintamu suspaudimo laipsniu.
Dėl plačiai paplitusio panaudojimo variklių konstrukcijose ši darbo kryptis tapo dar aktualesnė. Faktas yra tas, kad įkrovus, variklio dalių mechaninės ir šiluminės apkrovos žymiai padidėja, todėl jas reikia sustiprinti, padidinant viso variklio svorį. Tokiu atveju, kaip taisyklė, sutrumpėja dalių, veikiančių labiau apkrautomis sąlygomis, tarnavimo laikas, sumažėja variklio patikimumas. Pereinant prie kintamo suspaudimo laipsnio, darbo procesas variklyje įkrovimo metu gali būti organizuojamas taip, kad dėl atitinkamo suspaudimo laipsnio sumažėjimo esant bet kokiam padidinimo slėgiui, didžiausi darbo ciklo slėgiai (t. , veikimo efektyvumas) išliks nepakitęs arba keisis nežymiai. Tuo pačiu metu, nepaisant padidėjusio naudingo darbo per ciklą, taigi ir variklio galios, maksimalios jo dalių apkrovos gali nepadidėti, o tai leidžia pakelti variklius nekeičiant jų konstrukcijos.
Įprastai degimo proceso eigai variklyje su kintamu suspaudimo laipsniu labai svarbu teisingai parinkti degimo kameros formą, kuri užtikrina trumpiausią liepsnos plitimo kelią. Liepsnos plitimo fronto pokytis turi būti labai greitas, kad būtų galima atsižvelgti į įvairius variklio darbo režimus transporto priemonės veikimo metu. Atsižvelgiant į papildomų dalių naudojimą švaistiklio mechanizme, taip pat būtina sukurti sistemas su mažu trinties koeficientu, kad nebūtų prarasti pranašumai naudojant kintamą suspaudimo laipsnį.
Vienas iš labiausiai paplitusių variklio variantų su kintamu suspaudimo laipsniu parodytas paveikslėlyje.
Ryžiai. Variklio schema su kintamu suspaudimo laipsniu:
1 – švaistiklis; 2 – stūmoklis; 3 – ekscentrinis velenas; 4 - papildomas švaistiklis; 5 – alkūninio veleno švaistiklio kakliukas; 6 – svirtis
Esant dalinėms apkrovoms, papildomi 4 užima žemiausią padėtį ir pakelia stūmoklio eigos sritį. Suspaudimo laipsnis yra didžiausias. Esant didelėms apkrovoms, ekscentrikas ant veleno 3 pakelia papildomo švaistiklio 4 viršutinės galvutės ašį. Tuo pačiu metu padidėja stūmoklio prošvaisa ir sumažėja suspaudimo laipsnis.
2000 metais Ženevoje buvo pristatytas eksperimentinis SAAB benzininis variklis su kintamu suspaudimo laipsniu. Išskirtinės savybės leidžia pasiekti 225 AG. kurio darbinis tūris 1,6 litro. ir išlaikyti degalų sąnaudas, panašias į perpus mažesnio variklio. Galimybė laipsniškai keisti darbinį tūrį leidžia varikliui veikti naudojant benziną, dyzelinį kurą ar alkoholį.
Variklio cilindrai ir bloko galvutė gaminami kaip monoblokas, tai yra kaip vienas blokas, o ne atskirai, kaip įprastuose varikliuose. Atskiras blokas taip pat susideda iš karterio ir švaistiklio bei stūmoklių grupės. Monoblokas gali judėti bloko karteryje. Kairė monobloko pusė remiasi į bloke esančią ašį 1, kuri atlieka vyrio funkciją, dešinę pusę galima pakelti arba nuleisti naudojant švaistiklį 3, valdomą ekscentriniu velenu 4. Monobloko ir bloko karterio sandarinimui , pateikiamas gofruotas guminis dangtelis 2.
Ryžiai. SAAB kintamo suspaudimo variklis:
1 – ašis; 2 – guminis dangtelis; 3 – švaistiklis; 4 – ekscentrinis velenas.
Suspaudimo laipsnis pasikeičia, kai monoblokas pakreipiamas karterio atžvilgiu hidraulinės pavaros pagalba, o stūmoklio eiga nesikeičia. Monobloko nukrypimas nuo vertikalės padidina degimo kameros tūrį, dėl ko sumažėja suspaudimo laipsnis.
Mažėjant pasvirimo kampui, suspaudimo laipsnis didėja. Didžiausias monobloko nuokrypis nuo vertikalios ašies yra 4%.
Esant minimaliam alkūninio veleno sukimosi greičiui ir degalų tiekimo atstatymui, taip pat esant mažoms apkrovoms, monoblokas užima žemiausią padėtį, kurioje degimo kameros tūris yra minimalus (suspaudimo laipsnis - 14). Įkrovimo sistema išjungiama ir oras patenka tiesiai į variklį.
Esant apkrovai, dėl ekscentrinio veleno sukimosi, švaistiklis pakreipia monobloką į šoną, padidėja degimo kameros tūris (suspaudimo laipsnis - 8). Tokiu atveju sankaba sujungia kompresorių, o oras pradeda tekėti į variklį esant pertekliniam slėgiui.
Ryžiai. Oro tiekimo į SAAB variklį keitimas įvairiais režimais:
1 – droselio vožtuvas; 2 – aplinkkelio vožtuvas; 3 – sankaba; a – esant mažam alkūninio veleno greičiui; b – apkrovos sąlygomis
Optimalų suspaudimo laipsnį apskaičiuoja elektroninis sistemos valdymo blokas, atsižvelgdamas į alkūninio veleno greitį, apkrovos lygį, kuro rūšį ir kitus parametrus.
Kadangi reikėjo greitai reaguoti į šio variklio suspaudimo laipsnio pokyčius, reikėjo atsisakyti turbokompresoriaus ir naudoti mechaninį pripūtimą su tarpiniu oro aušinimu, kurio didžiausias slėgis yra 2,8 kgf/cm2.
Sukurto variklio degalų sąnaudos yra 30% mažesnės nei įprasto tokio paties tūrio variklio, o išmetamųjų dujų toksiškumo rodikliai atitinka galiojančius standartus.
Prancūzų kompanija MCE-5 Development koncernui Peugeot-Citroen sukūrė variklį su kintamu suspaudimo laipsniu VCR (Variable Compression Ratio). Šiame sprendime panaudota originali švaistiklio mechanizmo kinematika.
Šioje konstrukcijoje judesio perdavimas nuo švaistiklio į stūmoklius vykdomas per dvigubą pavarą 5. Dešinėje variklio pusėje yra atraminė pavarų dėžė 7, ant kurios remiasi 5 sektorius cilindro stūmoklio, kuris yra prijungtas prie pavarų dėžės 4, judėjimas atgal. Stiebas 7 yra prijungtas prie valdymo hidraulinio cilindro stūmoklio 6.
Priklausomai nuo variklio darbo režimo, variklio valdymo bloko signalas pakeičia valdymo cilindro, prijungto prie stovo 7, stūmoklio 6 padėtį. Perjungus valdymo stelažą 7 aukštyn arba žemyn, pasikeičia TDC ir BDC padėtis. variklio stūmoklį, o su jais suspaudimo laipsnį nuo 7:1 iki 20:1 per 0,1 s. Esant poreikiui, suspaudimo laipsnį galima keisti kiekvienam cilindrui atskirai.
Ryžiai. Variklis su kintamu suspaudimo laipsniu VCR:
1 – alkūninis velenas; 2 – švaistiklis; 3 – dantytas atraminis volas; 4 – stūmoklinis stovas; 5 – pavarų sektorius; 6 – valdymo cilindro stūmoklis; 7 – atraminis valdymo stovas.
VC-T variklis. Nuotrauka: Nissan
Japonijos automobilių gamintojas „Nissan Motor“ pristatė naujo tipo benzininį vidaus degimo variklį, kuris kai kuriais aspektais yra pranašesnis už pažangius šiuolaikinius dyzelinius variklius.
Naujasis Variable Compression-Turbo (VC-T) variklis sugeba pakeisti suspaudimo laipsnį dujinis degusis mišinys, tai yra pakeisti vidaus degimo variklio cilindrų stūmoklių eigos žingsnį. Šis parametras paprastai yra fiksuotas. Matyt, VC-T bus pirmasis pasaulyje vidaus degimo variklis su kintamu suspaudimo laipsniu.
Suspaudimo laipsnis yra stūmoklio erdvės virš stūmoklio vietos virš cilindro vidaus degimo variklyje, kai stūmoklis yra apatiniame negyvajame taške (bendras cilindro tūris) ir cilindro erdvės virš stūmoklio tūrio, kai stūmoklio padėtis yra viršuje. centre, tai yra iki degimo kameros tūrio.
Suspaudimo laipsnio padidinimas paprastai padidina jo galią ir padidina variklio efektyvumą, tai yra, padeda sumažinti degalų sąnaudas.
Įprastuose benzininiuose varikliuose suspaudimo laipsnis paprastai yra nuo 8:1 iki 10:1, tačiau sportiniuose ir lenktyniniuose automobiliuose jis gali siekti 12:1 ar daugiau. Didėjant suspaudimo laipsniui, varikliui reikia didesnio oktaninio skaičiaus kuro.
VC-T variklis. Nuotrauka: Nissan
Paveikslėlyje parodytas stūmoklio žingsnio skirtumas esant skirtingiems suspaudimo laipsniams: 14:1 (kairėje) ir 8:1 (dešinėje). Visų pirma demonstruojamas suspaudimo laipsnio keitimo nuo 14:1 iki 8:1 mechanizmas. Tai atsitinka taip.
- Jei reikia pakeisti suspaudimo laipsnį, modulis įjungiamas Harmoninis diskas ir judina pavaros svirtį.
- Pavaros svirtis pasuka pavaros veleną ( Valdymo velenas diagramoje).
- Kai pavaros velenas pasisuka, pasikeičia kelių svirčių pakabos kampas ( Daugialypė nuoroda diagramoje)
- Daugiašakė pakaba nustato aukštį, iki kurio kiekvienas stūmoklis gali pakilti savo cilindre. Taigi suspaudimo laipsnis pasikeičia. Atrodo, kad apatinis stūmoklio negyvasis centras išlieka toks pat.
Suspaudimo laipsnio keitimas vidaus degimo variklyje tam tikrais atžvilgiais gali būti lyginamas su atakos kampo keitimu valdomo žingsnio sraigtuose – koncepcija, kuri sraigtuose ir sraigtuose naudojama daugelį dešimtmečių. Kintamo sraigto žingsnio dėka galima išlaikyti artimą optimaliam varymo efektyvumą, neatsižvelgiant į nešiklio greitį sraute.
Vidaus degimo variklio suspaudimo laipsnio keitimo technologija leidžia išlaikyti variklio galią laikantis griežtų variklio efektyvumo standartų. Tai turbūt realiausias būdas laikytis šių standartų. „Dabar visi dirba su kintamu suspaudimo laipsniu ir kitomis technologijomis, kad žymiai pagerintų benzininių variklių efektyvumą“, – sako Jamesas Chao, Azijos Ramiojo vandenyno regiono generalinis direktorius ir IHS konsultantas, „bent jau pastaruosius dvidešimt metų“. Verta paminėti, kad 2000 metais Saab demonstravo tokio Saab Variable Compression (SVC) variklio prototipą, skirtą Saab 9-5, už kurį gavo nemažai apdovanojimų technikos parodose. Tada Švedijos įmonę nupirko „General Motors“ ir nustojo dirbti su prototipu.
Saab Variable Compression (SVC) variklis. Nuotrauka: Reedhawk
Žadama, kad VC-T variklis į rinką bus pristatytas 2017 metais su „Infiniti QX50“ automobiliais. Oficialus pristatymas numatytas rugsėjo 29 dieną Paryžiaus automobilių parodoje. Šis 2,0 litrų keturių cilindrų variklis turės maždaug tokią pat galią ir sukimo momentą, kaip ir 3,5 l V6, kurį jis pakeičia, tačiau sunaudos 27 procentus degalų.
„Nissan“ inžinieriai taip pat teigia, kad VC-T bus pigesnis už šiandieninius pažangius dyzelinius variklius su turbokompresoriumi ir visiškai atitiks dabartinius Europos Sąjungoje ir kai kuriose kitose šalyse galiojančius azoto oksido ir kitų išmetamųjų dujų išmetimo reglamentus.
Po „Infiniti“ naujais varikliais planuojama aprūpinti ir kitus „Nissan“ ir, galbūt, partnerių kompanijos „Renault“ automobilius. 
VC-T variklis. Nuotrauka: Nissan
Galima daryti prielaidą, kad sudėtinga vidaus degimo variklio konstrukcija iš pradžių vargu ar bus patikima. Prieš perkant automobilį su VC-T varikliu, prasminga palaukti keletą metų, nebent norite dalyvauti bandant eksperimentines technologijas.
Kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio, šiuolaikinis vidaus degimo variklis pasiekė aukščiausią savo evoliucijos etapą. Šiuo metu masiškai gaminami įvairūs tipai ir atsirado papildoma funkcija.
Į svarbiausių pastarųjų metų įvykių sąrašą įtraukta: didelio tikslumo įpurškimo sistemų, valdomų sudėtinga elektronika, įdiegimas, didelės galios gavimas nedidinant poslinkio dėl turbokompresoriaus sistemų, naudojimo didinimas ir kt.
Rezultatas – pastebimai pagerėjo eksploatacinės savybės, taip pat sumažėjo išmetamųjų dujų toksiškumas. Tačiau tai dar ne viskas. Dizaineriai ir inžinieriai visame pasaulyje ir toliau ne tik aktyviai dirba tobulindami esamus sprendimus, bet ir bando sukurti visiškai naują dizainą.
Pakanka prisiminti bandymus sukurti, atsikratyti įrenginyje arba dinamiškai pakeisti variklio suspaudimo laipsnį. Iš karto atkreipkime dėmesį, kad nors kai kurie projektai dar tik kuriami, kiti jau tapo realybe. Pavyzdžiui, varikliai su kintamu suspaudimo laipsniu. Pažvelkime į tokių vidaus degimo variklių savybes, privalumus ir trūkumus.
Skaitykite šiame straipsnyje
Suspaudimo laipsnio keitimas: kodėl tai būtina?
Daugelis patyrusių vairuotojų yra susipažinę su tokiomis sąvokomis kaip oktaninis skaičius benzininiams varikliams, taip pat dyzeliniams varikliams. Mažiau išmanantys skaitytojai atminkite, kad suspaudimo laipsnis yra tūrio virš stūmoklio, kai jis nusileidžia ties BDC (apačioje mirusiojo taško) ir tūrio, kai stūmoklis pakyla iki TDC (viršutinės negyvosios padėties), santykis.
Benzino agregatai vidutiniškai turi 8-14, dyzelinių - 18-23. Suspaudimo laipsnis yra fiksuota vertė ir struktūriškai nustatoma kuriant konkretų variklį. Be to, reikalavimai benzino oktaniniam skaičiui naudoti konkrečiame variklyje priklausys nuo suspaudimo laipsnio. Į abu atsižvelgiama lygiagrečiai arba su įkrovimu.
Jei kalbėtume apie patį suspaudimo laipsnį, tai iš tikrųjų tai yra rodiklis, nusakantis, kaip stipriai bus suspaustas kuro ir oro mišinys variklio cilindruose. Paprasčiau tariant, gerai suspaustas mišinys geriau užsidega ir dega visapusiškiau. Pasirodo, suspaudimo laipsnio padidinimas leidžia pasiekti variklio augimą, pagerinti variklio veikimą, sumažinti degalų sąnaudas ir pan.
Tačiau yra ir niuansų. Visų pirma, tai. Vėlgi, nesigilinant į detales, paprastai kuro ir oro įkrova cilindruose turėtų degti ir nesprogti. Be to, mišinio uždegimas turi prasidėti ir baigtis griežtai nurodytais momentais.
Šiuo atveju degalai turi vadinamąjį „atsparumą smūgiams“, tai yra, gebėjimą atsispirti detonacijai. Jei suspaudimo laipsnis labai padidėja, degalai tam tikromis vidaus degimo variklio veikimo sąlygomis gali pradėti detonuoti variklyje.
Rezultatas – nekontroliuojamas sprogstamasis degimo procesas cilindruose, greitas variklio dalių sunaikinimas smūgio banga, žymus temperatūros padidėjimas degimo kameroje ir kt. Kaip matote, dėl šių priežasčių neįmanoma nustatyti didelio suspaudimo laipsnio pastovaus. Šiuo atveju vienintelė išeitis šioje situacijoje yra galimybė lanksčiai keisti šį rodiklį, atsižvelgiant į skirtingus variklio darbo režimus.
Tokį „darbinį“ variklį neseniai pasiūlė aukščiausios klasės „Infiniti“ (elitinio „Nissan“ padalinio) inžinieriai. Taip pat kiti automobilių gamintojai (SAAB, Peugeot, Volkswagen ir kt.) dalyvavo ir tebėra panašiuose renginiuose. Taigi pažvelkime į variklį su kintamu suspaudimo laipsniu.
Kintamasis variklio suspaudimo laipsnis: kaip tai veikia
Visų pirma, turima galimybė keisti suspaudimo laipsnį leidžia žymiai padidinti turbininių variklių našumą, kartu mažinant degalų sąnaudas. Trumpai tariant, priklausomai nuo darbo režimo ir vidaus degimo variklio apkrovos, kuro įkrova suspaudžiama ir deginama optimaliausiomis sąlygomis.
Kai jėgos agregato apkrova minimali, į cilindrus tiekiamas ekonomiškas „liesas“ mišinys (daug oro ir mažai kuro). Didelis suspaudimo laipsnis yra geras šiam mišiniui. Jei padidėja variklio apkrova (tiekiamas „turtingas“ mišinys, kuriame yra daugiau benzino), tada natūraliai padidėja detonacijos rizika. Atitinkamai, kad taip neatsitiktų, suspaudimo laipsnis dinamiškai sumažinamas.
Varikliuose, kuriuose suspaudimo laipsnis yra pastovus, pakeitimas yra tam tikra apsauga nuo detonacijos. Šis kampas juda „atgal“. Natūralu, kad toks kampo poslinkis lemia tai, kad nors detonacijos nėra, galia taip pat prarandama. Kalbant apie variklį su kintamu suspaudimo laipsniu, nereikia perjungti OZ, tai yra, nėra galios nuostolių.
Kalbant apie pačios schemos įgyvendinimą, iš tikrųjų užduotis susiveda į tai, kad fiziškai sumažėja variklio darbinis tūris, tačiau išsaugomos visos charakteristikos (galia, sukimo momentas ir kt.).
Iš karto atkreipkime dėmesį, kad įvairios įmonės dirbo su šiuo sprendimu. Dėl to atsirado įvairių būdų kontroliuoti suspaudimo laipsnį, pavyzdžiui, kintamas degimo kameros tūris, švaistikliai su galimybe pakelti stūmoklius ir kt.
- Vienas iš pirmųjų pokyčių buvo papildomo stūmoklio įvedimas į degimo kamerą. Minėtas stūmoklis turėjo galimybę judėti, tuo pat metu keisdamas tūrį. Viso dizaino trūkumas buvo poreikis įdiegti papildomų dalių. Taip pat iš karto atsirado degimo kameros formos pokyčiai, degalai degė netolygiai ir nepilnai.
Dėl šių priežasčių šis projektas taip ir nebuvo baigtas. Toks pat likimas ištiko ir plėtrą, kuri turėjo stūmoklius su galimybe keisti aukštį. Šie padalinto tipo stūmokliai pasirodė sunkūs, be to, kilo papildomų sunkumų, susijusių su stūmoklio gaubto kėlimo aukščio kontrole ir kt.
- Tolesnė plėtra nebeturėjo įtakos stūmokliams ir degimo kamerai, didžiausias dėmesys buvo skiriamas alkūninio veleno pakėlimui. Kitaip tariant, užduotis buvo įgyvendinti alkūninio veleno pakėlimo aukščio valdymą.
Įrenginio konstrukcija yra tokia, kad veleno atraminiai kakliukai yra specialiose ekscentrinėse movose. Šios movos yra varomos krumpliaračiais, kurie yra prijungti prie elektros variklio.
Sukant ekscentrikus galima pakelti arba nuleisti, todėl pasikeičia stūmoklių kėlimo aukštis. Dėl to degimo kameros tūris didėja arba mažėja, o kartu keičiasi ir suspaudimo laipsnis.
Atkreipkite dėmesį, kad keli prototipai buvo pagaminti remiantis 1,8 litro turbininiu agregatu iš Volkswagen, suspaudimo laipsnis svyravo nuo 8 iki 16. Variklis buvo bandomas ilgą laiką, tačiau agregatas taip ir netapo serijiniu.
- Kitas bandymas ieškoti sprendimo buvo variklis, kuriame suspaudimo laipsnis buvo pakeistas pakėlus visą cilindrų bloką. Kūrimas priklauso Saab prekės ženklui, o pats agregatas beveik net nepateko į seriją. Variklis žinomas kaip SVC, 1,6 litro tūrio, 5 cilindrų blokas su turbokompresoriumi.
Galia siekė apie 220 AG. s., sukimo momentas kiek daugiau nei 300 Nm. Pastebėtina, kad degalų sąnaudos vidutinės apkrovos režimu sumažėjo beveik trečdaliu. Kalbant apie patį kurą, tapo įmanoma užpildyti ir AI-76, ir 98.
Saab inžinieriai cilindrų bloką padalijo į dvi įprastas dalis. Viršuje buvo cilindrų galvutės ir įdėklai, o apačioje - alkūninis velenas. Unikali šių bloko dalių jungtis buvo judantis vyris vienoje pusėje, o kitoje – specialus mechanizmas su elektrine pavara.
Tai leido šiek tiek pakelti viršutinę dalį tam tikru kampu. Šis pakilimo kampas buvo vos keli laipsniai, o suspaudimo laipsnis svyravo nuo 8 iki 14. Šiuo atveju „sujungimas“ turėjo būti sandarinamas guminiu apvalkalu.
Praktiškai pačios bloko viršaus pakėlimui skirtos dalys, kaip ir pats apsauginis korpusas, pasirodė labai silpni elementai. Galbūt tai neleido varikliui patekti į seriją, o projektas vėliau buvo uždarytas.
- Kitą plėtrą toliau pasiūlė inžinieriai iš Prancūzijos. 1,5 litro darbinio tūrio turbo variklis sugebėjo pakeisti suspaudimo laipsnį nuo 7 iki 18 ir pagamino apie 225 AG galią. Sukimo momento charakteristika nustatyta ties 420 Nm.
Struktūriškai vienetas yra sudėtingas, padalintas . Srityje, kur švaistiklis pritvirtintas prie alkūninio veleno, detalė buvo su specialia dantyta svirtimi. Švaistiklio ir stūmoklio sandūroje taip pat buvo įvestas krumpliaračio tipo stovas.
Kitoje pusėje prie svirties buvo pritvirtintas stūmoklio stovas, kuris įgyvendino valdymą. Sistema buvo varoma tepimo sistema, darbinis skystis ėjo per sudėtingą kanalų, vožtuvų sistemą, taip pat buvo papildoma elektrinė pavara.
Trumpai tariant, valdymo stūmoklio judėjimas paveikė svirties svirtį. Dėl to pasikeitė ir pagrindinio stūmoklio kėlimo aukštis cilindre. Atkreipkite dėmesį, kad variklis taip pat netapo serijiniu, o projektas buvo įšaldytas.
- Kitas bandymas sukurti variklį su kintamu suspaudimo laipsniu buvo Infiniti inžinierių sprendimas, būtent VCT variklis (iš anglų kalbos Variable Compression Turbocharged). Šiame variklyje atsirado galimybė pakeisti suspaudimo laipsnį nuo 8 iki 14. Konstrukcijos ypatybė – unikalus traversinis mechanizmas.
Jis pagrįstas švaistiklio sujungimu su apatiniu kakliuku, kuris yra kilnojamas. Taip pat naudojama elektros variklio varomų svirčių sistema.
Valdiklis valdo procesą siųsdamas signalus į elektros variklį. Elektros variklis, gavęs komandą iš valdymo bloko, perkelia trauką, o svirčių sistema įgyvendina padėties keitimą, leidžiantį keisti stūmoklio kėlimo aukštį.
Dėl to „Infiniti VCT“ agregatas, kurio darbinis tūris yra 2,0 litro ir galia apie 265 AG. leido sutaupyti beveik 30% degalų, lyginant su panašiais vidaus degimo varikliais, kurie tuo pačiu turi pastovų suspaudimo laipsnį.
Jei gamintojui pavyks efektyviai išspręsti esamas problemas (konstrukcijos sudėtingumas, padidėjusi vibracija, patikimumas, didelės galutinės agregato gamybos sąnaudos ir pan.), tuomet optimistiški įmonės atstovų teiginiai gali išsipildyti, o pats variklis turi galimybė tapti serialu jau 2018-2019 m.
Apibendrinkime
Atsižvelgiant į aukščiau pateiktą informaciją, tampa aišku, kad varikliai su kintamu suspaudimo laipsniu gali žymiai sumažinti benzininių variklių su turbokompresoriumi degalų sąnaudas.
Pasaulinės degalų krizės fone, taip pat nuolat griežtinant aplinkosaugos standartus, šie varikliai leidžia ne tik efektyviai deginti degalus, bet ir neriboti variklio galios.
Kitaip tariant, toks vidaus degimo variklis gana pajėgus pasiūlyti visus galingo benzininio greitaeigio turbo variklio privalumus. Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į degalų sąnaudas, toks agregatas gali labai priartėti prie savo turbodyzelinių variklių, kurie šiandien yra populiarūs, visų pirma dėl savo efektyvumo.
Taip pat skaitykite
Variklio padidinimas. Variklio modifikavimo be turbinos privalumai ir trūkumai. Pagrindiniai padidinimo būdai: cilindro galvutės, alkūninio veleno, suspaudimo laipsnio, įsiurbimo ir išmetimo reguliavimas.
Unikali kintamo suspaudimo technologija yra tikras variklio technologijos proveržis – 2 litrų VC-Turbo nuolat keičia charakteristikas, reguliuodamas suspaudimo laipsnį, kad būtų pasiekta optimali galia ir maksimalus degalų efektyvumas. Pagal traukos charakteristikas šis 2 litrų benzininis turbo variklis yra gana panašus į pažangius tokio pat darbinio tūrio turbodyzelinius variklius.
VC-Turbo variklis nuolat ir visiškai nepastebimas vairuotojo keičia suspaudimo laipsnį naudodamas svirčių sistemą, kuri pakelia arba nuleidžia stūmoklių viršutinį negyvąjį tašką (TDC), taip pasiekiant geriausią našumą ir ekonomiškumą.
Didelis suspaudimo laipsnis iš esmės padidina variklio efektyvumą, tačiau tam tikrais režimais kyla sprogimo (detonacijos) pavojus. Kita vertus, mažas suspaudimo laipsnis leidžia išvengti detonacijos ir sukurti didelę galią bei sukimo momentą. Vairuojant VC-Turbo variklio suspaudimo laipsnis svyruoja nuo 8:1 (siekiant maksimalaus našumo) iki 14:1 (siekiant minimalias degalų sąnaudas), tai pabrėžia INFINITI į vairuotoją orientuotą filosofiją.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis – jis debiutuoja naujajame QX50. Ši unikali kintamo suspaudimo technologija yra vidaus degimo variklio konstrukcijos proveržis – QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, reguliuodamas suspaudimo laipsnį, kad optimizuotų galią ir degalų efektyvumą. Jame sujungiama 2,0 l benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
Unikalus dinamikos ir efektyvumo derinys VC-Turbo paverčia tikra šiuolaikinių turbodyzelinių variklių alternatyva ne žodžiais, o darbais paneigiant mintį, kad aukštą sukimo momentą ir efektyvumą gali užtikrinti tik hibridiniai ir dyzeliniai jėgos agregatai. VC-Turbo išvysto 268 AG. (200 kW) esant 5600 aps./min. ir 380 Nm esant 4400 aps./min., o tai yra geriausias galios ir sukimo momento derinys tarp keturių cilindrų variklių. VC-Turbo galios ir svorio santykis yra didesnis nei daugelio konkuruojančių turbininių variklių ir yra artimas kai kurių benzininių V6 variklių. Vieno srauto turbokompresorius garantuoja greitą variklio reakciją į padidėjusį degalų tiekimą.
Naujasis INFINITI QX50 su VC-Turbo varikliu yra efektyviausia transporto priemonė savo klasėje, pasižyminti neprilygstamu degalų taupymu. Priekiniais ratais varoma versija mišriu ciklu sunaudoja tik 8,7 l/100 km, o tai yra 35 % geriau nei ankstesnės kartos V6 varomas QX50. Visais ratais varoma aukščiausios kokybės krosoverio versija, kurios vidutinės sąnaudos siekia 9,0 l/100 km, yra 30% efektyvesnės už pirmtaką.
Kiti akivaizdūs naujos variklio konstrukcijos pranašumai yra kompaktiški matmenys ir mažesnis svoris. Blokas ir cilindro galvutė yra išlieti iš lengvo aliuminio lydinio, o suspaudimo valdymo sistemos komponentai pagaminti iš didelio anglies plieno. Dėl to, lyginant su 3,5 l INFINITI VQ serijos varikliu, naujasis VC-Turbo sveria 18 kg mažiau, o taip pat užima mažiau vietos variklio skyriuje.
Svirties sistema, elektros variklis ir unikali bangų mažinimo pavarų dėžė yra atsakingi už suspaudimo laipsnio keitimą VC-Turbo variklyje. Elektros variklis yra prijungtas prie valdymo svirties per pavarų dėžę. Pavarų dėžė sukasi, sukdama valdymo veleną cilindrų bloke, o tai savo ruožtu keičia svirties svirties, kuriomis stūmokliai varo alkūninį veleną, padėtį. Svirties svirčių pakreipimas keičia stūmoklių viršutinio negyvojo centro padėtį, o kartu ir suspaudimo laipsnį. Ekscentrinis valdymo velenas vienu metu reguliuoja suspaudimo laipsnį visuose cilindruose. Dėl to kinta ne tik suspaudimo laipsnis, bet ir variklio darbinis tūris, svyruojantis nuo 1997 cm3 (8:1) iki 1970 cm3 (14:1).
VC-Turbo variklis taip pat sklandžiai perjungia standartinį Otto darbo ciklą į Atkinsono ciklą, taip dar labiau padidindamas galią ir efektyvumą. Atkinsono ciklas tradiciškai naudojamas hibridinių jėgos pavarų efektyvumui pagerinti. Kai vidaus degimo variklis veikia pagal Atkinsono ciklą, įsiurbimo vožtuvai užsidaro, todėl darbinis mišinys cilindruose gali išsiplėsti ir degti efektyviau. INFINITI variklis veikia pagal Atkinsono ciklą esant dideliems suspaudimo laipsniams, kur dėl ilgesnės stūmoklių eigos įsiurbimo vožtuvai trumpai lieka atidaryti jau suspaudimo fazės metu.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris debiutuoja naujajame QX50. Ši unikali kintamo suspaudimo technologija yra proveržis vidaus degimo variklio konstrukcijoje, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, koreguodamas suspaudimo laipsnį, kad optimizuotų galią ir degalų efektyvumą. Jame sujungiama 2,0 litrų benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
Sumažėjus VC-Turbo suspaudimo laipsniui, variklis grįžta į normalų darbo režimą (Otto ciklas), aiškiai atskiriant išmetimo, suspaudimo, degimo ir išmetimo fazes – taip pasiekiama didesnė jėgos agregato galia.
Be kintamo suspaudimo laipsnio, VC-Turbo variklis taip pat turi daugybę kitų pažangių INFINITI technologijų. Optimalią efektyvumo ir galios pusiausvyrą užtikrina paskirstytojo įpurškimo (MPI) ir tiesioginio įpurškimo (GDI) sistemos:
- GDI pagerina degimo efektyvumą, užkertant kelią variklio trankymui esant dideliam suspaudimo laipsniui
- MPI savo ruožtu iš anksto paruošia kuro mišinį, užtikrindamas visišką jo degimą cilindruose esant mažoms apkrovoms
Tam tikru greičiu variklis savarankiškai persijungia iš vienos įpurškimo sistemos į kitą, o esant maksimaliai apkrovai, jie gali veikti vienu metu.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris debiutuoja naujajame QX50. Ši unikali kintamo suspaudimo technologija yra proveržis vidaus degimo variklio konstrukcijoje, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, koreguodamas suspaudimo laipsnį, kad optimizuotų galią ir degalų efektyvumą. Jame sujungiama 2,0 litrų benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris debiutuoja naujajame QX50. Ši unikali kintamo suspaudimo technologija yra proveržis vidaus degimo variklio konstrukcijoje, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, koreguodamas suspaudimo laipsnį, kad optimizuotų galią ir degalų efektyvumą. Jame sujungiama 2,0 litrų benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris debiutuoja naujajame QX50. Ši unikali kintamo suspaudimo technologija yra proveržis vidaus degimo variklio konstrukcijoje, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, koreguodamas suspaudimo laipsnį, kad optimizuotų galią ir degalų efektyvumą. Jame sujungiama 2,0 litrų benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris debiutuoja naujajame QX50. Ši unikali kintamo suspaudimo technologija yra proveržis vidaus degimo variklio konstrukcijoje, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, koreguodamas suspaudimo laipsnį, kad optimizuotų galią ir degalų efektyvumą. Jame sujungiama 2,0 litrų benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
Vieno judesio turbokompresorius pagerina variklio galią ir efektyvumą, užtikrindamas greitą droselio atsaką esant bet kokiam greičiui ir suspaudimo laipsniui. Turbokompresoriaus dėka variklio galia prilygsta šešių cilindrų atmosferiniam varikliui. Vieno srauto kompresorius yra kompaktiškas ir sumažina šilumos energijos nuostolius bei išmetamųjų dujų slėgį.
Aliumininėje cilindro galvutėje integruotas išmetimo kolektorius taip pat pagerina variklio efektyvumą ir prisideda prie jo kompaktiškų matmenų. Šis sprendimas leido INFINITI inžinieriams pastatyti katalizinį konverterį tiesiai už turbinos, taip sumažinant išmetamųjų dujų kelią. Dėl šios priežasties keitiklis greičiau įšyla užvedus variklį ir anksčiau pasiekia darbo režimą.
Kintamo suspaudimo laipsnio technologija – tai proveržis kuriant jėgos agregatus. QX50, varomas VC-Turbo, yra pirmoji serijinė transporto priemonė, kuri vairuotojams suteikia variklį, kuris keičiasi pagal poreikį, nustatydamas naują jėgos agregato pajėgumų ir tobulumo etaloną. Šis neįprastai sklandus variklis klientams siūlo galią ir našumą, taip pat efektyvumą ir ekonomiškumą.
Pripūtimo slėgis valdomas elektroniniu būdu valdomu vožtuvu (wastegate), kuris tiksliai kontroliuoja išmetamųjų dujų srautą, einantį per turbiną. Tai užtikrina didelę galią ir efektyvumą bei padeda sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį.
Dėl kintamo suspaudimo laipsnio sistemos puikiai subalansuotas VC-Turbo variklis apsieina be balansinių velenų, kurie paprastai reikalingi keturių cilindrų varikliams. „VC-Turbo“ veikia sklandžiau nei įprasti analogai, o triukšmo ir vibracijos lygis panašus į tradicinio V6. Tai tapo įmanoma, be kita ko, dėl išdėstymo su papildomomis svirtimis, kuriose stūmoklių darbinio eigos metu švaistikliai yra beveik vertikalūs (skirtingai nuo tradicinio švaistiklio mechanizmo, kur jie juda iš vienos pusės į kitą). Rezultatas – idealus grįžtamasis judesys, kuriam nereikia balansinių velenų. Štai kodėl, nepaisant kintamo suspaudimo laipsnio sistemos, VC-Turbo variklis yra toks pat kompaktiškas kaip ir tradicinis 2 litrų keturių cilindrų variklis.
Ypač vertas dėmesio itin žemas naujojo variklio vibracijos lygis. Atliekant gamyklinius bandymus, kurių metu INFINITI ekspertai VC-Turbo veikimą lygino su konkuruojančiais keturių cilindrų varikliais, revoliucinis variklis pademonstravo žymiai mažesnį triukšmo lygį – beveik prilygstantį 6 cilindrų agregatų.
Taip yra ir dėl „veidrodinės“ dangos, kurią INFINITI naudoja ant cilindrų sienelių – ji sumažina trintį 44%, todėl variklis dirba sklandžiau. Danga padengiama plazminiu purškimu, tada sukietinama ir šlifuojama, kad būtų sukurtas itin lygus paviršius.
Naujasis INFINITI QX50 su 2,0 l VC-Turbo varikliu yra pirmasis pasaulyje automobilis, kuriame įrengta aktyviojo sukimo momento strypo (ATR) sistema. Naujasis QX50 yra vienintelis automobilis savo klasėje, siūlantis šią technologiją. Integruotas į variklio viršutinį laikiklį, kuris paprastai perduoda daugiausiai triukšmo ir vibracijos į kėbulą, ATR yra aprūpintas pagreičio jutikliu, kuris nustato vibracijas. Sistema generuoja priešfazines slenkamąsias vibracijas, todėl keturių cilindrų blokas išliks toks pat tylus ir sklandus, kaip V6 varikliai, ir sumažina variklio triukšmą 9 dB, palyginti su ankstesniu QX50. Dėl to VC-Turbo yra vienas tyliausių ir labiausiai subalansuotų variklių aukščiausios klasės visureigių segmente.
INFINITI pirmąsias pasaulyje aktyvias dyzelinio variklio laikiklius sumontavo dar 1998 m., patvirtindamas prekės ženklo naujoves jėgos agregatų srityje. INFINITI inžinieriai ATR sistemą kūrė 2009–2017 metais, ypatingą dėmesį skirdami dydžio ir svorio mažinimui – pirmuosiuose prototipuose pagrindine problema buvo laikomi vibracinio variklio matmenys. Tačiau kompaktiškesnių stūmoklinių pavarų sukūrimas leido ATR sumontuoti mažesniame korpuse, visiškai išlaikant sistemos gebėjimą kuo efektyviau sugerti vibraciją.
Tema:
- Britai nustatė vidaus degimo variklių eros pabaigos datą
H2 specialistai kalbėjo apie efektyvumą...
Išradimas yra susijęs su mechanine inžinerija, pirmiausia su šiluminiais varikliais, būtent su stūmokliniu vidaus degimo varikliu (ICE) su kintamu suspaudimo laipsniu. Techninis išradimo rezultatas – pagerinti stūmoklinio vidaus degimo variklio jėgos perdavimo mechanizmo kinematiką taip, kad būtų galima reguliuoti suspaudimo laipsnį, tuo pačiu sumažinant reakciją atramose ir antros eilės inerciją. pajėgos. Vidaus degimo variklis pagal išradimą turi judamai įtaisytą stūmoklį cilindre, kuris pasukamai sujungtas su švaistikliu. Švaistiklio judėjimas perduodamas alkūninio veleno švaistikliui. Tuo pačiu metu, kad būtų galima kontroliuoti suspaudimo laipsnį ir stūmoklio eigą, tarp švaistiklio ir švaistiklio yra numatyta perdavimo jungtis, kuri sukonfigūruota valdyti jo judėjimą valdymo svirtimi. Perdavimo jungtis yra skersinė svirtis, sujungta su švaistikliu per vyrį, kuris yra tarpinėje padėtyje tarp dviejų atramos taškų. Viename iš atramos taškų skersinė svirtis yra prijungta prie švaistiklio, o kitame - su valdymo svirtimi. Valdymo svirtis taip pat pasukamai sujungta su papildomu švaistikliu arba ekscentriku, kuris atlieka valdymo judesius perkeldamas valdymo svirties posūkio ašį, taip pakeisdamas vidaus degimo variklio suspaudimo laipsnį. Be to, valdymo svirties sukimosi ašis gali atlikti nuolatinį ciklinį judesį, sinchronizuotą su alkūninio veleno sukimu. Tuo pačiu, jei tarp atskirų jėgos perdavimo mechanizmo grandžių pastebimi tam tikri geometriniai ryšiai, galima sumažinti jų apkrovą ir padidinti sklandų vidaus degimo variklio darbą. 12 atlyginimas f-ly, 10 lig.
RF patento 2256085 brėžiniai
Šis išradimas yra susijęs su mechanine inžinerija, pirmiausia su šiluminiais varikliais. Išradimas visų pirma yra susijęs su stūmokliniu vidaus degimo varikliu (ICE), turinčiu stūmoklį, kuris yra judinamas cilindre ir kuris yra pasukamai sujungtas su švaistikliu, kurio judėjimas perduodamas alkūninio veleno alkūniniam velenui. tuo tarpu tarp švaistiklio ir švaistiklio yra perdavimo jungtis, kuri yra sukurta su galimybe valdyti jo judėjimą valdymo svirtimi, kad būtų užtikrintas kontroliuojamas stūmoklio judėjimas, visų pirma, kad būtų galima keisti suspaudimo laipsnį ir stūmoklio eiga, ir kuri yra pagaminta skersinės svirties pavidalo, sujungta su švaistikliu vyriu, kuris yra tarpinėje padėtyje srityje tarp atramos taško, kuriame svirties svirtis yra prijungta prie jungties strypas ir atskaitos taškas, kuriame skersinė svirtis yra prijungta prie valdymo svirties, ir tam tikru atstumu nuo linijos, jungiančios abu šiuos atramos taškus, kuriuose skersinė svirtis yra atitinkamai prijungta prie valdymo svirties ir švaistiklio.
Iš Wirbeleit F.G., Binder K. ir Gwinner D., "Stūmoklio su kintamu suspaudimo aukščiu kūrimas, siekiant padidinti degimo variklių efektyvumą ir specifinę galią", SAE Techn. Pap., 900229, tokio tipo vidaus degimo variklis su automatiškai kintamu suspaudimo laipsniu (PARSS) žinomas keičiant stūmoklio aukštį, kuris susideda iš dviejų dalių, tarp kurių formuojamos hidraulinės kameros. Suspaudimo laipsnis keičiamas automatiškai, keičiant vienos stūmoklio dalies padėtį kitos atžvilgiu, perkeliant alyvą iš vienos tokios kameros į kitą naudojant specialius apėjimo vožtuvus.
Šio techninio sprendimo trūkumai yra tai, kad PARSS tipo sistemoms reikalingas suspaudimo laipsnio valdymo mechanizmas, esantis aukštos temperatūros ir labai apkrautoje vietoje (cilindre). Patirtis su PARSS tipo sistemomis parodė, kad pereinamaisiais režimais, ypač greitėjant automobiliui, vidaus degimo variklio veikimą lydi detonacija, nes hidraulinė valdymo sistema neleidžia greitai ir vienu metu keisti suspaudimo laipsnio. per visus cilindrus.
Noras pašalinti suspaudimo laipsnio reguliavimo mechanizmą iš aukštos temperatūros ir mechaniškai apkrautos zonos, paskatino atsirasti kitų techninių sprendimų, kurie apima vidaus degimo variklio kinematinės schemos pakeitimą ir papildomų elementų (nuorodų) įvedimą į jį, kurio valdymas užtikrina suspaudimo laipsnio pasikeitimą.
Pavyzdžiui, Jante A. „Kraftstoffverbrauchssenkung von Verbrennungsmotoren durch kinematische Mittel“, Automobil-Industrie, Nr. 1 (1980), p. 61-65, aprašo vidaus degimo variklį (kurio kinematinė schema parodyta 1 pav. ), iš kurių dvi tarpinės jungtys yra sumontuotos tarp švaistiklio 15 ir švaistiklio 12 - papildomas švaistiklis 13 ir svirtis 14. Svirties svirtis 14 atlieka siūbavimo judesį, kai svyravimo centras yra vyrio taške Z. suspaudimas reguliuojamas keičiant taško A padėtį, sukant ant korpuso pritvirtintą ekscentriką 16 . Ekscentrikas 16 sukasi priklausomai nuo variklio apkrovos, o svyravimo centras, esantis vyrių taške Z, juda apskritimo lanku, taip keisdamas stūmoklio viršutinio negyvojo taško padėtį.
Iš Christoph Bolling ir kt. darbo "Kurbetrieb fur variable Verdichtung", MTZ 58 (11) (1997), p. 706-711, FEV tipo variklis (kurio kinematinė schema parodyta 2 pav.) taip pat žinomas, kuriame tarp švaistiklio 17 ir švaistiklio 12 yra sumontuotas papildomas švaistiklis 12, be to, yra prijungtas prie svirties svirties 14, kuri atlieka siūbavimo judesį su siūbavimo centru. vyrio taškas Z. Suspaudimo laipsnis reguliuojamas keičiant vyrio taško Z padėtį, sukant ekscentriką 16, sumontuotą ant variklio korpuso. Ekscentrikas 16 sukasi priklausomai nuo variklio apkrovos, o svyravimo centras, esantis vyrių taške Z, juda apskritimo lanku, taip keisdamas stūmoklio viršutinio negyvojo taško padėtį.
Iš paraiškos DE 4312954 A1 (1993-04-21) žinomas IFA tipo variklis (jo kinematinė schema parodyta 3 pav.), kuriame tarp švaistiklio 17 ir švaistiklio sumontuotas papildomas švaistiklis 13. 12. Švaistiklis 12 taip pat prijungtas prie vieno iš svirties svirties 14 galų, kurios antrasis galas atlieka siūbavimo judesį su svyravimo centru vyrių taške Z. Suspaudimo laipsnis reguliuojamas keičiant svirties padėtį. vyrių tašką Z, sukdami ekscentriką 16, kuris pritvirtintas prie variklio korpuso. Ekscentrikas 16 sukasi priklausomai nuo variklio apkrovos, o svyravimo centras, esantis vyrių taške Z, juda apskritimo lanku, taip keisdamas stūmoklio viršutinio negyvojo taško padėtį.
Aukščiau aprašytų konstrukcijų varikliams būdingi trūkumai (žinomi iš Jante A. darbų, iš Christoph Bolling ir kt. darbų ir iš paraiškos DE 4312954 A1) visų pirma apima nepakankamą jų sklandumą. veikimas, atsirandantis dėl didelių antrosios eilės inercijos jėgų masių judesio slenksčio metu, o tai yra susiję su mechanizmų kinematikos ypatumais ir lemia pernelyg didelį jėgos agregato pločio ar bendro aukščio padidėjimą. Dėl šios priežasties tokie varikliai praktiškai netinka naudoti kaip transporto priemonių varikliai.
Stūmoklinio vidaus degimo variklio suspaudimo laipsnio reguliavimas leidžia išspręsti šias problemas:
Padidinkite vidutinį slėgį Pe didindami pripūtimo slėgį, nedidindami maksimalaus degimo slėgio virš nurodytų ribų, sumažindami suspaudimo laipsnį, kai variklio apkrova didėja;
Sumažinti degalų sąnaudas esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms didinant suspaudimo laipsnį mažėjant variklio apkrovai;
Pagerinkite variklio sklandumą.
Suspaudimo laipsnio reguliavimas leidžia, priklausomai nuo vidaus degimo variklio tipo, pasiekti šiuos privalumus (vidaus degimo varikliams su priverstiniu (kibirkštiniu) uždegimu:
Išlaikant pasiektą variklio efektyvumo lygį esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms, tolesnis vardinės variklio galios padidėjimas užtikrinamas didinant pripūtimo slėgį ir mažinant suspaudimo laipsnį (žr. 4a pav., kur kreivės, pažymėtos x padėtimi, nurodo įprastinis variklis, o kreivės, pažymėtos y padėtimi, reiškia variklį su kintamu suspaudimo laipsniu);
Išlaikant pasiektą vardinės variklio galios lygį, degalų sąnaudų sumažinimas esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms užtikrinamas padidinus suspaudimo laipsnį iki leistinos detonacijos ribos (žr. 4b pav., kur kreivės, pažymėtos x padėtimi, nurodo įprastą variklis, o kreivės, pažymėtos y padėtimi, reiškia variklį su kintamu suspaudimo laipsniu);
Išlaikant pasiektą vardinės variklio galios lygį, efektyvumas didėja esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms, taip pat sumažinamas variklio triukšmo lygis, tuo pačiu sumažinant vardinį alkūninio veleno sūkių skaičių (žr. 4c pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės , žymimos y padėtimi, nurodo variklį su kintamu suspaudimo laipsniu).
Panašiai kaip vidaus degimo variklyje su kibirkštiniu uždegimu, dyzelinio variklio suspaudimo laipsnį galima valdyti trimis vienodomis kryptimis:
Esant pastoviam darbiniam tūriui ir vardiniam apsisukimų dažniui, variklio galia padidinama didinant pripūtimo slėgį. Šiuo atveju didinamas ne efektyvumas, o transporto priemonės galia (žr. 5a pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y - variklį su kintamu suspaudimo laipsniu );
Esant pastoviam darbiniam tūriui ir vardinei galiai, vidutinis slėgis Pe didėja mažėjant vardiniam greičiui. Šiuo atveju, išlaikant transporto priemonės galios charakteristikas, variklio efektyvumas didėja dėl padidėjusio mechaninio efektyvumo (žr. 5b pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y - varikliu su kintamasis suspaudimo laipsnis);
Esamas didelio tūrio variklis nekeičiamas tos pačios galios mažo tūrio varikliu (žr. 5c pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y, nurodo variklį su kintamu suspaudimo laipsniu ). Tokiu atveju vidutinės ir pilnos apkrovos diapazone padidėja variklio efektyvumas, sumažėja variklio svoris ir matmenys.
Šio išradimo pagrindas buvo užduotis patobulinti stūmoklinio vidaus degimo variklio kinematiką taip, kad esant mažoms projektavimo sąnaudoms būtų galima reguliuoti suspaudimo laipsnį, tuo pačiu sumažinant reakciją atramose ir antroje. inercijos jėgų tvarka.
Kalbant apie stūmoklinį vidaus degimo variklį, kurio tipas nurodytas aprašymo pradžioje, ši problema išspręsta pagal išradimą dėl to, kad kraštinės ilgis, esantis tarp atramos taško, kuriame skersinė svirtis yra prijungta prie valdymo svirtis ir atramos taškas, kuriame skersinė svirtis yra prijungta prie švaistiklio, šono ilgis, esantis tarp atramos taško, kuriame svirties svirtis yra prijungta prie valdymo svirties, ir vyrio, prie kurio svirtis yra prijungta prie švaistiklis ir kraštinės, esančios tarp atramos taško, kuriame svirtinė svirtis yra prijungta prie švaistiklio, ir vyrio, prie kurio svirtinė svirtis yra prijungta prie švaistiklio, ilgis atitinka šiuos švaistiklio spindulio santykius:
Pagal vieną iš tinkamiausių išradimo stūmoklinio vidaus degimo variklio įgyvendinimo variantų skersinė svirtis pagaminta trikampės svirties pavidalu, kurios viršūnėse yra atramos taškai, kuriuose skersinė svirtis yra prijungta prie valdymo įtaiso. svirtis ir švaistiklis bei vyris, kuriuo skersinė svirtis prijungiama prie švaistiklio.
Pageidautina, kad švaistiklio ilgis l ir valdymo svirties ilgis k, taip pat atstumas e tarp alkūninio veleno sukimosi ašies ir išilginės cilindro ašies atitiktų šiuos santykius: švaistiklio spindulys r:
Tuo atveju, kai valdymo svirtis ir švaistiklis yra toje pačioje skersinės jungties pusėje, atstumas f tarp cilindro išilginės ašies ir valdymo svirties vyrio taško su variklio korpusu ir atstumas p tarp Pageidautina, kad alkūninio veleno ašis ir nurodytas vyrių taškas, atsižvelgiant į švaistiklio spindulį r, atitiktų šiuos santykius:
Tuo pačiu atveju, kai valdymo svirtis ir švaistiklis yra priešingose skersinio svirties pusėse, atstumas f tarp cilindro išilginės ašies ir valdymo svirties vyrio taško bei atstumas p tarp alkūninio veleno ašies o nurodytas šarnyro taškas, atsižvelgiant į švaistiklio spindulį r, turėtų atitikti šiuos santykius:
Pagal kitą pageidaujamą stūmoklinio vidaus degimo variklio pagal išradimą įgyvendinimo variantą valdymo svirties šarnyrinis taškas gali būti judinamas išilgai kontroliuojamo kelio.
Taip pat pageidautina numatyti galimybę fiksuoti valdymo svirties sukimosi tašką įvairiose reguliuojamose kampinėse padėtyse.
Pagal kitą išradime siūlomą stūmoklinio vidaus degimo variklio variantą galima reguliuoti valdymo svirties sukimosi taško kampinę padėtį, atsižvelgiant į vertes, apibūdinančias vidaus degimo variklio darbo režimą ir vidaus degimo variklio darbo parametrai.
Pagal kitą išradime siūlomą stūmoklinio vidaus degimo variklio variantą galima perkelti valdymo svirties šarnyrinį tašką valdomu keliu, sinchronizuotu su alkūninio veleno sukimu.
Kitame išradime siūlomo stūmoklinio vidaus degimo variklio įgyvendinimo variante galima sinchronizuoti su alkūninio veleno sukimu valdymo svirties vyrio taško judėjimą kontroliuojamu keliu ir galimybę reguliuoti fazės poslinkį tarp šio taško judėjimas ir alkūninio veleno sukimasis, priklausomai nuo reikšmių, apibūdinančių vidaus degimo variklio darbo režimą ir darbo parametrus ICE.
Pagal kitą pageidaujamą išradime siūlomą stūmoklinio vidaus degimo variklio įgyvendinimo variantą galima sinchronizuoti su alkūninio veleno sukimu valdymo svirties vyrio taško judėjimą valdomu keliu ir galima keisti perdavimo santykis tarp šio taško judėjimo ir alkūninio veleno sukimosi.
Išradime siūlomas stūmoklinis vidaus degimo variklis 1 parodytas Fig. 6a ir 6b ir turi korpusą 2 su jame įtaisytu cilindru 3 ir stūmokliu 4, švaistiklį 6, kurio vienas galas yra pasukamai sujungtas su stūmokliu. 4, alkūninio veleno švaistiklis 8, sumontuotas korpuse 2, prikabinamas švaistiklis 10, dar vadinamas valdymo svirtimi 10 ir viename gale sujungtas su korpusu 2, ir trikampė skersinė svirtis 7, kuri viena iš savo viršūnių yra pasukama. prijungtas prie antrojo švaistiklio galo 6, jo antroji viršūnė yra pasukamai sujungta su švaistikliu 8, o trečioji viršūnė yra pasukamai sujungta su galine švaistikliu 10. Norint reguliuoti suspaudimo laipsnį, galinio svyravimo ašis švaistiklis 10, t.y. jo vyrių jungties Z taškas turi galimybę judėti kontroliuojama trajektorija, kurią nustato, pavyzdžiui, ekscentrikas arba papildomas švaistiklis 11.
Priklausomai nuo galinio švaistiklio svyravimo ašies padėties, išradime siūlomas stūmoklinis vidaus degimo variklis turi du konstrukcinius variantus (žr. 6a ir 6b pav.):
Pirmajame įgyvendinimo variante (6a pav.) horizontali plokštuma, kurioje yra galinio švaistiklio 10 svyravimo ašis, t.y. jo šarnyro Z taškas yra virš švaistiklio 8 sujungimo su skersine svirtimi 7 taško, kai švaistiklis yra viršutiniame negyvajame taške arba, kitaip tariant, galinis švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra vienoje vietoje. skersinės rankos pusė 7;
Antrame variante (6b pav.) horizontali plokštuma, kurioje yra galinio švaistiklio 10 svyravimo ašis, t.y. jo vyrių jungties Z taškas yra žemiau švaistiklio 8 sujungimo su skersine svirtimi 7 taško, kai švaistiklis yra viršutiniame negyvajame taške arba, kitaip tariant, galinis švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra priešingos skersinės svirties pusės 7.
Užpakalinės svirties šarnyro jungties Z taško padėties keitimas, t.y. jo sukimosi ašis leidžia dėl paprasto valdymo judesio, atliekamo papildomu švaistikliu, atitinkamai reguliuojančiu ekscentriku, pakeisti suspaudimo laipsnį. Be to, galinio peties šarnyrinio sujungimo Z taškas, t.y. jo sukimosi ašis gali atlikti nuolatinį ciklinį judėjimą, sinchronizuotą su alkūninio veleno sukimu.
Kaip parodyta 7 pav., išradime siūlomas stūmoklinis vidaus degimo variklis turi reikšmingų pranašumų, palyginti su žinomomis sistemomis (aprašytas Jante A., Christoph Bolling ir kt. ir DE 4312954 A1), taip pat prieš įprastą alkūninį mechanizmą (CM). ) dėl jo veikimo sklandumo.
Tačiau šiuos pranašumus galima pasiekti tik laikantis tam tikrų geometrinių santykių, būtent, teisingai parinkus atskirų elementų ilgį ir jų padėtį alkūninio veleno ašies atžvilgiu.
Pagal šį išradimą svarbu nustatyti atskirų elementų matmenis (atsižvelgiant į švaistiklio spindulį) ir atskirų jėgos perdavimo mechanizmo vyrių koordinates, kurias galima pasiekti optimizuojant tokį mechanizmą kinematinė ir dinaminė analizė. Tokio mechanizmo, aprašyto devyniais parametrais (8 pav.), optimizavimo tikslas – iki minimalaus įmanomo lygio sumažinti atskiras jo grandis veikiančias jėgas (apkrovas) ir padidinti jo veikimo sklandumą.
Toliau, atsižvelgiant į 9 pav. (9a ir 9b), kuriame parodyta 6 pav. (atitinkamai 6a ir 6b) parodyta vidaus degimo variklio kinematinė schema, paaiškinamas reguliuojamo alkūninio mechanizmo veikimo principas. Veikiant vidaus degimo varikliui, jo stūmoklis 4 cilindre atlieka grįžtamąjį judesį, kuris perduodamas švaistikliui 6. Švaistiklio 6 judėjimas per atramos (vyrio) tašką B perduodamas į skersinę svirtį 7 , kurio judėjimo laisvė yra apribota dėl jo sujungimo su galine švaistikliu 10 atskaitos (vyrių) taške C. Jei galinio švaistiklio 10 šarnyro jungties taškas Z yra nejudantis, tai atskaitos taškas C skersinė svirtis 7 gali judėti apskritimo lanku, kurio spindulys lygus galinio švaistiklio 10 ilgiui. Nustatoma tokios atskaitos taško C apskritimo judėjimo trajektorijos padėtis variklio korpuso atžvilgiu. taško Z padėtimi. Pasikeitus galinio švaistiklio šarnyrinio sujungimo taško Z padėčiai, pasikeičia apskritimo kelio, kuriuo gali judėti atskaitos taškas C, padėtis, o tai leidžia daryti įtaką judėjimo trajektorijoms. kitų švaistiklio mechanizmo elementų, pirmiausia t.m.t. padėtis. stūmoklis 4. Galinės švaistiklio ašies jungties Z taškas pageidautina juda apskritimu. Tačiau galinio švaistiklio vyrių jungties Z taškas taip pat gali judėti bet kuria kita nurodyta kontroliuojama trajektorija, taip pat galima pritvirtinti galinio švaistiklio vyrių jungties Z tašką bet kurioje trajektorijos padėtyje. jo judėjimas.
Skersinė svirtis 7 taip pat vyriais A sujungta su alkūninio veleno 9 švaistikliu 8. Šis vyris A juda apskritimu, kurio spindulį lemia švaistiklio 8 ilgis. Žiūrint, vyris A užima tarpinę padėtį. išilgai linijos, jungiančios skersinės svirties 7 atskaitos taškus B ir C. Atskaitos taško C ir galinio švaistiklio 10 kinematinė jungtis leidžia daryti įtaką jo poslinkiui išilgai stūmoklio 4 ašies 5. Atskaitos taško B judėjimą išilgine stūmoklio ašimi 5 lemia skersinės svirties 7 atskaitos taško C trajektorija. Įtaka atskaitos taško B judėjimui leidžia valdyti stūmoklio judėjimą atgal. 4 per švaistiklį 6 ir taip sureguliuokite T.M.T. padėtį. stūmoklis 4.
9a pav. pavaizduotame įgyvendinimo variante galinis švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra vienoje skersinės svirties 7 pusėje.
Sukant valdymo jungtį, pagamintą papildomo švaistiklio 11 pavidalu, iš maždaug horizontalios padėties, parodytos 9a pav., pavyzdžiui, į vertikaliai žemyn nukreiptą padėtį, galima pakeisti T.M.T. stūmoklį 4 pakelkite aukštyn ir taip padidinkite suspaudimo laipsnį.
9b pav. parodyta pagal kitą variantą pagaminto vidaus degimo variklio kinematinė schema, kuri nuo 9a pav. parodytos schemos skiriasi tik tuo, kad galinis švaistiklis 10 kartu su valdymo jungtimi, pagaminta papildomo švaistiklio pavidalu. 11, atitinkamai reguliavimo ekscentrikas ir švaistiklis 6 yra skirtingose skersinės svirties 7 pusėse. Visais kitais atžvilgiais alkūninio mechanizmo veikimo principas, parodytas 9b pav., yra panašus į alkūninis mechanizmas, parodytas 9a pav., kuriame galinis švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra vienoje skersinės svirties 7 pusėje.
10 paveiksle pavaizduota dar viena stūmoklinio vidaus degimo variklio alkūninio mechanizmo kinematinė schema, kurioje pavaizduotos tam tikrų šio alkūninio mechanizmo taškų padėtys ir ant kurios atspalviu pažymėtos optimalios sritys, kuriose, atsižvelgiant į minėtą optimalų elementų alkūninio mechanizmo ilgių ir padėčių verčių diapazonai, skersinės svirties 7 šarnyrinio sujungimo su švaistikliu 6 atramos taškas B, skersinės svirties 7 šarnyrinio sujungimo su jungtimi atramos taškas C velkamas švaistiklis 10 ir traukiamo švaistiklio 10 šarnyrinio sujungimo Z taškas gali judėti ypač sklandžiai apkraunant atskirus jo alkūninio mechanizmo elementus ir jungtis (; ilgis ir padėtis) šio alkūninio mechanizmo elementų ir jungčių turi atitikti tam tikrus pageidaujamus santykius. Trikampio skersinio strypo 7 kraštinių a, b ir c ilgiai, kur a žymi kraštinės, esančios tarp švaistiklio atskaitos taško B ir galinio švaistiklio atskaitos taško C, ilgį, b žymi skersinio ilgio. kraštinę, esančią tarp švaistiklio vyrio A ir galinio švaistiklio atskaitos taško C, o c žymi atstumą tarp švaistiklio vyrio A ir švaistiklio atskaitos taško B, galima apibūdinti tokiomis nelygybėmis priklausomai nuo spindulio r, kuris yra lygus švaistiklio ilgiui 8:
Švaistiklio 6 ilgis l, galinio švaistiklio 10 ilgis k ir atstumas e tarp alkūninio veleno 9 sukimosi ašies ir cilindro 3 išilginės ašies 5, kuri kartu yra ir išilginė stūmoklio ašis judant šiame cilindre, pagal pageidaujamą įgyvendinimą, tenkinami šie santykiai:
9a pav. parodytam variantui, kuriame švaistiklis 6 ir galinis švaistiklis 10 yra vienoje skersinės peties 7 pusėje, taip pat galima nustatyti optimalų dydžio santykį. Šiuo atveju atstumas f tarp cilindro išilginės ašies 5 ir galinio svirties 10 pasukamo sujungimo su valdymo jungtimi taško Z, taip pat atstumas p tarp alkūninio veleno ašies ir nurodyto taško Z. pasukamas jungtis, pagal pageidaujamą variantą, atitinka šiuos santykius:
Kai galinis švaistiklis ir švaistiklis yra priešingose skersinės svirties pusėse, optimalus atstumas f tarp stūmoklio išilginės ašies ir galinio svirties vyrio jungties su valdymo jungtimi Z taško, taip pat optimalų atstumą p tarp alkūninio veleno ašies ir nurodyto vyrių jungties taško Z galima pasirinkti pagal šiuos santykius:
REIKALAVIMAS
1. Stūmoklinis vidaus degimo variklis (ICE), turintis stūmoklį (4), kuris judamai įtaisytas cilindre ir pasukamai sujungtas su švaistikliu (6), kurio judėjimas perduodamas į švaistiklį (8). alkūninis velenas (9), o tarp švaistiklio (6) ir švaistiklio (8) yra transmisijos jungtis, kuri sukonfigūruota valdyti jo judėjimą valdymo svirtimi (10), kad būtų užtikrintas kontroliuojamas stūmoklio judėjimas, visų pirma tam, kad būtų galima pakeisti stūmoklio suspaudimo laipsnį ir eigą, ir kuris yra pagamintas skersinės svirties (7), kuri yra sujungta su švaistikliu (8) vyriu (A), kuris yra tarpinėje padėtyje tarp atramos taško (B), kuriame skersinė svirtis (7) yra prijungta prie švaistiklio (6), ir atramos taško (C), kuriame yra skersinė svirtis (7). prijungtas prie valdymo svirties (10), ir tam tikru atstumu nuo linijos, jungiančios abu šiuos atskaitos taškus (B, C), kurioje skersinė svirtis (7) yra prijungta prie valdymo svirties (10) ir švaistiklio (6). ), atitinkamai, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad kraštinės (a), esančios tarp atskaitos taško (C), kuriame skersinė svirtis (7) yra sujungta su valdymo svirtimi (10), ir atskaitos taško (B) ilgis, kurioje skersinė svirtis (7) yra prijungta prie švaistiklio (6), ilgio kraštinė (b), esanti tarp atramos taško (C), kurioje skersinė svirtis (7) yra prijungta prie valdymo svirties (10). ), ir vyris (A), kuriuo skersinė svirtis (7) yra sujungta su švaistikliu (8), ir kraštinės (c), esančios tarp atramos taško (B), kuriame yra skersinė svirtis (7), ilgis. prijungtas prie švaistiklio (6), ir vyris (A), prie kurio skersinė svirtis (7) prijungta prie švaistiklio (8), atitinka šiuos santykius, atsižvelgiant į švaistiklio spindulį (r):
6. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, besiskiriantis tuo, kad valdymo svirties (10) šarnyrinio sujungimo taškas (Z) gali judėti valdomu keliu.
7. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad galima reguliuoti valdymo svirties (10) sukimosi jungties taško (Z) padėtį, naudojant papildomą švaistiklį, esantį ant vyrio.
8. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad ekscentriku galima reguliuoti valdymo svirties (10) šarnyrinės jungties taško (Z) padėtį.
9. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad valdymo svirties (10) šarnyrinio jungties tašką (Z) galima užfiksuoti įvairiose reguliuojamose kampinėse padėtyse.
10. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad galima reguliuoti valdymo svirties (10) sukimosi jungties taško (Z) kampinę padėtį, priklausomai nuo veikimą charakterizuojančių verčių. vidaus degimo variklio režimas ir vidaus degimo variklio darbo parametrai.
11. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad valdymo svirties (10) šarnyrinės jungties tašką (Z) galima perkelti kontroliuojamu keliu, sinchronizuotu su alkūninio veleno sukimu.
12. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad su alkūninio veleno (9) sukimu galima sinchronizuoti valdymo svirties (10) sukimosi jungties taško (Z) judėjimą. kontroliuojamu keliu ir galimybė reguliuoti fazės poslinkį tarp šio taško judėjimo (Z) ir alkūninio veleno (9) sukimosi, atsižvelgiant į vertes, apibūdinančias vidaus degimo variklio darbo režimą ir vidinio variklio veikimo parametrus. vidaus degimo variklis.
13. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad su alkūninio veleno (9) sukimu galima sinchronizuoti valdymo svirties (10) sukimosi jungties taško (Z) judėjimą. kontroliuojamu keliu, tuo tarpu galima keisti perdavimo santykį tarp nurodyto taško (Z) ir alkūninio veleno sukimosi (9).
