Glaudžiai susijęs su efektyvumu. Benzininiuose varikliuose suspaudimo laipsnį riboja detonacijos degimo sritis. Šie apribojimai yra ypač svarbūs varikliui dirbant visa apkrova, o esant dalinei apkrovai didelis suspaudimo laipsnis nesukelia detonacijos pavojaus. Norint padidinti variklio galią ir pagerinti ekonomiškumą, pageidautina sumažinti suspaudimo laipsnį, tačiau jei suspaudimo laipsnis yra žemas visuose variklio veikimo diapazonuose, 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 variklių veikimas. Sąmoningai bloginant variklių efektyvumą, tai ypač išryškėja dirbant su dalinėmis apkrovomis. Tuo tarpu balionų pripildymo degiuoju mišiniu mažėjimas, liekamųjų dujų santykinio kiekio padidėjimas, detalių temperatūros sumažėjimas ir kt. sudaryti galimybes padidinti suspaudimo laipsnį esant dalinėms apkrovoms, siekiant padidinti variklio efektyvumą ir padidinti jo galią. Norint išspręsti tokią kompromisinę problemą, kuriami variklių su kintamu suspaudimo laipsniu variantai.
Dėl plačiai paplitusio panaudojimo variklių konstrukcijose šio darbo kryptis tapo dar aktualesnė. Faktas yra tas, kad įkrovimo metu žymiai padidėja mechaninės ir šiluminės variklio dalių apkrovos, todėl jas reikia sustiprinti, padidinant viso variklio masę. Tokiu atveju, kaip taisyklė, sutrumpėja dalių, veikiančių labiau apkrautu režimu, tarnavimo laikas ir sumažėja variklio patikimumas. Perjungus į kintamą suspaudimo laipsnį, darbo eiga kompresoriaus variklyje gali būti išdėstyta taip, kad atitinkamai sumažinus suspaudimo laipsnį esant bet kokiam padidinimo slėgiui, būtų pasiektas maksimalus darbo ciklo slėgis (t. y. darbo 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 priversti 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 kintamo suspaudimo laipsnio naudojimo pranašumai.
Vienas iš labiausiai paplitusių variklio variantų su kintamu suspaudimo laipsniu parodytas paveikslėlyje.
Ryžiai. Variklio su kintamu suspaudimo laipsniu schema:
1 - švaistiklis; 2 - stūmoklis; 3 - ekscentrinis velenas; 4 - papildomas švaistiklis; 5 - alkūninio veleno švaistiklio kaklelis; 6 - rokeris
Esant dalinėms apkrovoms, papildomi 4 užima žemiausią padėtį ir pakelia stūmoklio eigos zoną. Suspaudimo laipsnis yra didžiausias. Esant didelėms apkrovoms, veleno 3 ekscentrikas pakelia papildomo švaistiklio 4 viršutinės galvutės ašį. Tai padidina stūmoklio tarpą ir sumažina suspaudimo laipsnį.
2000 metais Ženevoje buvo pristatytas eksperimentinis SAAB benzininis variklis su kintamu suspaudimo laipsniu. Jo unikalios savybės leidžia pasiekti 225 AG galią. kurio darbinis tūris 1,6 litro. ir išlaikyti degalų sąnaudas lyginant su puse variklio dydžio. Bepakopė darbinio tūrio galimybė leidžia varikliui dirbti su benzinu, dyzelinu ar alkoholiu.
Variklio cilindrai ir bloko galvutė gaminami kaip monoblokas, tai yra kaip vienas blokas, o ne atskirai, kaip įprastuose varikliuose. Atskiras blokas taip pat yra blokinis karteris ir švaistiklio bei stūmoklių grupė. Monoblokas gali judėti karteryje. Tuo pačiu metu kairioji monobloko pusė remiasi į bloke esančią ašį 1, kuri tarnauja kaip vyris, dešinę pusę galima pakelti arba nuleisti naudojant švaistiklį 3, valdomą ekscentriniu velenu 4. Gofruota guma dangtelis 2 yra skirtas monoblokui ir karteriui sandarinti.
Ryžiai. SAAB kintamo suspaudimo variklis:
1 - ašis; 2 - guminis dangtelis; 3 - švaistiklis; 4 - ekscentrinis velenas.
Suspaudimo laipsnis keičiasi, kai monoblokas pakreipiamas karterio atžvilgiu naudojant hidraulinę pavarą su pastovia stūmoklio eiga. Monobloko nukrypimas nuo vertikalės padidina degimo kameros tūris, dėl kurio sumažėja suspaudimo laipsnis.
Mažėjant pasvirimo kampui, suspaudimo laipsnis didėja. Didžiausias monobloko nuokrypis nuo vertikalios ašies yra 4%.
Esant minimaliam alkūninio veleno apsisukimų dažniui ir degalų tiekimo atstatymui, taip pat esant mažoms apkrovoms, monoblokas užima žemiausią padėtį, kurioje degimo kameros tūris yra minimalus (suspaudimo laipsnis - 14). Stiprinimo 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 žemam alkūninio veleno sukimosi dažniui; b - apkrovos sąlygomis
Optimalų suspaudimo laipsnį apskaičiuoja elektroninės sistemos valdymo blokas, atsižvelgdamas į alkūninio veleno greitį, apkrovos laipsnį, kuro rūšį ir kitus parametrus.
Dėl būtinybės greitai reaguoti į šio variklio suspaudimo laipsnio pasikeitimą, 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 dydžio variklio, o išmetamųjų dujų toksiškumo rodikliai atitinka galiojančius standartus.
Prancūzų kompanija MCE-5 Development, sukurta koncernui Peugeot-Citroen, varikliui su kintamu suspaudimo laipsniu VCR (Variable Compression Ratio). Šiame sprendime panaudota originali švaistiklio mechanizmo kinematika.
Šioje konstrukcijoje judesio perdavimas iš švaistiklio į stūmoklius vykdomas per dvigubą dantytą sektorių 5. Dešinėje variklio pusėje yra atraminė dantyta juosta 7, ant kurios remiasi sektorius 5. Šis sujungimas užtikrina griežtai grįžtamasis cilindro stūmoklio judėjimas, kuris yra prijungtas prie krumpliaračio 4. Bėgis 7 yra prijungtas prie valdymo hidraulinio cilindro stūmoklio 6.
Priklausomai nuo variklio darbo režimo, valdymo cilindro, susieto su stovu 7, stūmoklio 6 padėtis keičiasi pagal signalą iš variklio valdymo bloko. Pajudinant 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. Vaizdo grotuvo kintamo suspaudimo variklis:
1 - alkūninis velenas; 2 - švaistiklis; 3 - dantytas atraminis volas; 4 - stūmoklio pavarų dėžė; 5 - dantytas sektorius; 6 - valdymo cilindro stūmoklis; 7 - atraminis dantytas valdymo stovas.
VC-T variklis. Nuotrauka: Nissan
Japonijos automobilių gamintojas „Nissan Motor“ pristatė naujo tipo benzinu varomą vidaus degimo variklį, kuris kai kuriais atžvilgiais lenkia pažangius šiuolaikinius dyzelinius variklius.
Naujasis Variable Compression-Turbo (VC-T) variklis sugeba pakeisti suspaudimo laipsnį dujinis degusis mišinys, tai yra, pakeiskite stūmoklių eigą vidaus degimo variklio cilindruose. Šis nustatymas paprastai yra fiksuotas. Matyt, VC-T bus pirmasis pasaulyje ICE su kintamu suspaudimo laipsniu.
Suspaudimo laipsnis yra vidaus degimo variklio cilindro virš stūmoklio esančios erdvės tūrio santykis, kai stūmoklio padėtis yra apatiniame negyvajame taške (visas cilindro tūris) ir tarpo virš stūmoklio tūrio. cilindras su stūmoklio padėtimi viršutiniame negyvajame taške, ty iki degimo kameros tūrio.
Suspaudimo laipsnio padidinimas bendru atveju padidina jo galią ir padidina variklio efektyvumą, tai yra padeda sumažinti degalų sąnaudas.
Įprastų benzininių variklių suspaudimo koeficientas paprastai yra nuo 8:1 iki 10:1, o sportinių ir lenktyninių automobilių suspaudimo koeficientas gali siekti 12:1 ar daugiau. Padidinus suspaudimo laipsnį, varikliui reikia didesnio oktaninio skaičiaus degalų.
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 tokiu būdu.
- Jei reikia pakeisti suspaudimo laipsnį, modulis įjungiamas Harmoninis diskas ir judina pavaros svirtį.
- Pavaros svirtis pasuka pavaros veleną ( valdymo velenas diagramoje).
- Kai pavaros velenas sukasi, jis keičia kelių svirčių pakabos kampą ( kelių saitų diagramoje)
- Daugiašakė pakaba nustato aukštį, iki kurio kiekvienas stūmoklis gali pakilti savo cilindre. Taigi suspaudimo laipsnis pasikeičia. Apatinis negyvasis stūmoklio centras, matyt, išlieka toks pat.
Suspaudimo laipsnio keitimas vidaus degimo variklyje tam tikra prasme gali būti lyginamas su atakos kampo keitimu reguliuojamo žingsnio sraigtuose – koncepcija, kuri daugelį dešimtmečių buvo naudojama sraigtuose ir propeleriuose. Kintamasis sraigto žingsnis leidžia išlaikyti artimą optimaliam varymo efektyvumą, nepriklausomai nuo nešiklio greičio 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 kintamo suspaudimo ir kitomis technologijomis, kad gerokai pagerintų benzininių variklių efektyvumą“, – sako Jamesas Chao, Azijos Ramiojo vandenyno regiono vykdomasis 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 sustabdė prototipo kūrimo darbus.
Saab Variable Compression (SVC) variklis. Nuotrauka: Reedhawk
Tikimasi, kad VC-T variklis rinkoje pasirodys 2017 m. su Infiniti QX50. Oficialus pristatymas numatytas rugsėjo 29 dieną Paryžiaus automobilių parodoje. Šis 2,0 l, keturių cilindrų variklis turės maždaug tokią pat galią ir sukimo momentą kaip ir 3,5 l V6, kurį jis pakeičia, tačiau sutaupys 27 % degalų.
„Nissan“ inžinieriai taip pat teigia, kad VC-T bus pigesnis už šiandieninius pažangius dyzelinius variklius su turbokompresoriumi ir visiškai atitiks galiojančius azoto oksido ir kitų išmetamųjų teršalų kiekius reglamentuojančius reikalavimus – tokios taisyklės galioja Europos Sąjungoje ir kai kuriose kitose šalyse.
Po „Infiniti“ naujais varikliais planuojama aprūpinti ir kitus „Nissan“ automobilius bei, galbūt, partnerę „Renault“. 
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 eksperimentiniuose technologijų bandymuose.
Kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio, šiuolaikinis vidaus degimo variklis pasiekė aukščiausią savo evoliucijos etapą. Šiuo metu masiškai gaminami įvairūs ir, atsiradus, realizuota papildoma galimybė.
Į svarbiausių pastarųjų metų įvykių sąrašą įtraukta: didelio tikslumo įpurškimo sistemų, valdomų sudėtinga elektronika, įdiegimas, didelės galios gavimas nedidinant darbinio tūrio dėl turbokompresoriaus sistemų, didinimas, naudojimas ir kt.
Rezultatas buvo pastebimas našumo pagerėjimas, taip pat išmetamųjų dujų toksiškumo lygio sumažėjimas. Tačiau tai dar ne viskas. Dizaineriai ir inžinieriai visame pasaulyje ir toliau ne tik aktyviai dirba tobulindami esamus sprendimus, bet ir stengiasi sukurti visiškai naują dizainą.
Pakanka prisiminti bandymus sukurti, atsikratyti įrenginyje arba dinamiškai pakeisti variklio suspaudimo laipsnį. Iš karto pastebime, 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 to reikia
Daugelis patyrusių vairuotojų yra susipažinę su tokiomis sąvokomis kaip benzininių variklių, taip pat dyzelinių variklių oktaninis skaičius. Mažiau išmanantiems skaitytojams primename, kad suspaudimo laipsnis yra tūrio virš stūmoklio, kuris nuleidžiamas ties BDC (apačioje mirusiojo taško) ir tūrio, kai stūmoklis pakyla iki TDC (viršutinis mirusiojo taško) santykis.
Benzino agregatai vidutiniškai turi 8-14, dyzelinių - 18-23. Suspaudimo laipsnis yra fiksuota vertė ir yra struktūriškai įtraukta kuriant variklį. Be to, reikalavimai benzino oktaniniam skaičiui naudoti konkrečiame variklyje taip pat priklausys nuo suspaudimo laipsnio. Tuo pačiu metu atsižvelgiama ir į kompresorių, arba į kompresorių.
Jei kalbėtume apie patį suspaudimo laipsnį, tai iš tikrųjų tai yra rodiklis, nusakantis, kiek kuro ir oro mišinys bus suspaustas variklio cilindruose. Paprasčiau tariant, gerai suspaustas mišinys geriau užsidega ir dega visapusiškiau. Pasirodo, suspaudimo laipsnio padidinimas leidžia pasiekti variklio augimą, pagerinti variklio darbą, sumažinti degalų sąnaudas ir kt.
Tačiau yra niuansų. Visų pirma, tai. Vėlgi, jei nesigilinate į detales, paprastai kuro ir oro įkrova cilindruose turėtų tiesiog degti, o ne sprogti. Be to, mišinio uždegimas turi prasidėti ir baigtis griežtai nurodytais momentais.
Šiuo atveju kuras turi vadinamąjį „atsparumą smūgiams“, tai yra, gebėjimą atsispirti detonacijai. Tačiau 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, reikšmingas 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“ (elitinis „Nissan“ padalinys) inžinieriai. Taip pat kiti automobilių gamintojai (SAAB, Peugeot, Volkswagen ir kt.) dalyvavo ir tebėra panašiuose renginiuose. Taigi pažvelkime į kintamo suspaudimo variklį.
Kintamasis variklio suspaudimo laipsnis: kaip tai veikia
Visų pirma, turima galimybė keisti suspaudimo laipsnį leidžia ženkliai padidinti turbo variklių našumą, tuo pačiu sumažinant degalų sąnaudas. Trumpai tariant, priklausomai nuo darbo režimo ir vidaus degimo variklio apkrovų, kuro įkrova suspaudžiama ir išdega optimaliausiomis sąlygomis.
Kai jėgos agregato apkrovos minimalios, į cilindrus tiekiamas ekonomiškas „prastas“ mišinys (daug oro ir mažai kuro). Tokiam mišiniui puikiai tinka didelis suspaudimo laipsnis. 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 pasislenka „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 UOS, 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 pastebime, kad įvairios įmonės dirbo su tokiu sprendimu. Dėl to atsirado įvairių suspaudimo laipsnio valdymo būdų, pavyzdžiui, kintamas degimo kameros tūris, švaistikliai su galimybe pakelti stūmoklius ir kt.
- Vienas iš pirmųjų pokyčių buvo papildomo stūmoklio įvedimas į degimo kamerą. Nurodytas stūmoklis turėjo galimybę judėti, keisdamas tūrį. Viso dizaino trūkumas buvo poreikis įdiegti papildomų dalių. Taip pat iškart pasireiškė degimo kameros formos pokyčiai, kuras 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, atsirado sunkumų, susijusių su stūmoklio gaubto kėlimo aukščio valdymu ir kt.
- Tolesnė plėtra nebeturėjo įtakos stūmokliams ir degimo kamerai, didžiausias dėmesys buvo skiriamas alkūninio veleno pakėlimo klausimui. Kitaip tariant, užduotis buvo įgyvendinti alkūninio veleno pakėlimo aukščio valdymą.
Įrenginio schema yra tokia, kad veleno guolių kakliukai yra specialiose ekscentrinio tipo sankabose. Šios sankabos yra varomos pavaromis, kurios yra sujungtos su elektros varikliu.
Sukant ekscentrikus galite pakelti arba nuleisti, o tai lemia stūmoklių aukščio pasikeitimą. Dėl to degimo kameros tūris didėja arba sumažėja, o suspaudimo laipsnis taip pat keičiasi.
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 ilgai, tačiau agregatas taip ir netapo serijiniu agregatu.
- Kitas bandymas ieškoti sprendimo buvo variklis, kuriame suspaudimo laipsnis buvo pakeistas pakėlus visą cilindrų bloką. Plėtra priklauso „Saab“ prekės ženklui, o pats agregatas beveik net nepateko į seriją. Variklis žinomas kaip SVC, 1,6 litro, 5 cilindrų, su turbokompresoriumi.
Galia buvo apie 220 litrų. su., sukimo momentas kiek didesnis 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-ąjį.
Saab inžinieriai cilindrų bloką padalijo į dvi sąlygines dalis. Viršutinėje dalyje buvo cilindrų galvutės ir įdėklai, o apatinėje dalyje buvo alkūninis velenas. Šių bloko dalių jungtis, viena vertus, buvo kilnojamasis vyris, kita vertus, specialus mechanizmas su elektrine pavara.
Taigi buvo galima šiek tiek pakelti viršutinę dalį tam tikru kampu. Toks pakilimo kampas tesiekė kelis laipsnius, o suspaudimo laipsnis svyravo nuo 8 iki 14. Tuo pačiu metu „sujungimą“ turėjo sandarinti guminis korpusas.
Praktiškai pačios dalys, skirtos viršutinei bloko daliai pakelti, kaip ir pats apsauginis gaubtas, pasirodė esąs labai silpni elementai. Galbūt tai neleido varikliui patekti į seriją ir projektas buvo uždarytas toliau.
- 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. Sukimo momento charakteristika fiksuota ties maždaug 420 Nm.
Struktūriškai vienetas yra sudėtingas, padalintas. Srityje, kur švaistiklis yra pritvirtintas prie alkūninio veleno, detalė buvo aprūpinta specialia svirtimi. Švaistiklio ir stūmoklio sandūroje taip pat buvo įvestas krumpliaračio tipo strypas.
Kitoje pusėje prie svirties buvo pritvirtintas stūmoklinis bėgis, kuris įgyvendino valdymą. Sistema buvo varoma iš tepimo sistemos, darbinis skystis ėjo per sudėtingą kanalų, vožtuvų sistemą, taip pat buvo papildoma elektrinė pavara.
Trumpai tariant, valdymo stūmoklio judėjimas turėjo įtakos svirtims. 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 (Variable Compression Turbocharged) variklis. Šiame variklyje atsirado galimybė pakeisti suspaudimo laipsnį nuo 8 iki 14. Konstrukcijos ypatybė yra unikalus skersinis mechanizmas.
Jis pagrįstas švaistiklio sujungimu su apatiniu kakleliu, kuris yra kilnojamas. Taip pat naudojama svirčių sistema, kurią varo elektros variklis.
Valdiklis valdo procesą siųsdamas signalus į elektros variklį. Elektros variklis, gavęs komandą iš valdymo bloko, perstumia strypą, o svirties sistema įgyvendina padėties keitimą, leidžiantį keisti stūmoklio aukštį.
Dėl to „Infiniti VCT“ agregatas, kurio darbinis tūris yra 2,0 litro, ir 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, didelė galutinė vieneto gamybos kaina ir kt.), tuomet optimistiški įmonės atstovų teiginiai gali išsipildyti, o pats variklis turi visas galimybes. tapti serijiniu jau 2018–2019 m.
Apibendrinant
Remiantis aukščiau pateikta informacija, akivaizdu, kad kintamo suspaudimo varikliai gali žymiai sumažinti degalų sąnaudas benzininiuose varikliuose su turbokompresoriumi.
Pasaulinės degalų krizės fone, taip pat nuolat griežtinant aplinkosaugos standartus, šie varikliai leidžia ne tik efektyviai deginti degalus, bet ir tuo pačiu 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 priartėti prie turbodyzelinių variklių, kurie šiandien yra populiarūs, visų pirma dėl jų.
Taip pat skaitykite
Variklio privertimas. Variklio tobulinimo be turbinos privalumai ir trūkumai. Pagrindiniai padidinimo būdai yra šie: cilindro galvutės reguliavimas, alkūninis velenas, suspaudimo laipsnis, įsiurbimas ir išmetimas.
Unikali suspaudimo laipsnio technologija yra tikras variklio konstrukcijos proveržis – 2 litrų VC-Turbo nuolat keičia charakteristikas, koreguodamas suspaudimo laipsnį, kad būtų pasiekta optimali galia ir maksimalus degalų efektyvumas. Sukibimo požiūriu šis 2,0 l benzininis turbo variklis yra gana panašus į pažangius tokio pat darbinio tūrio turbodyzelinius variklius.
VC-Turbo variklis nuolat ir visiškai nepastebimai keičia suspaudimo laipsnį naudodamas svirtelių sistemą, kuri pakelia arba nuleidžia stūmoklių viršutinį negyvąjį tašką (TDC), taip pasiekiant geriausią galią 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 sukuria didelę galią bei sukimo momentą. Važiuojant VC-Turbo variklio suspaudimo laipsnis keičiasi nuo 8:1 (siekiant maksimalaus našumo) iki 14:1 (siekiant minimalias degalų sąnaudas), taip pabrėžiant INFINITI į vairuotoją orientuotą filosofiją.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris 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.
Dėl unikalaus dinamikos ir efektyvumo derinio „VC-Turbo“ yra tikra alternatyva šiandieniniams turbodyzeliniams varikliams, paneigianti mintį, kad tik hibridinės ir dyzelinės jėgos gali užtikrinti didelį sukimo momentą ir ekonomiškumą. VC-Turbo išvysto 268 AG. (200 kW) esant 5600 aps./min. ir 380 Nm esant 4400 aps./min., o tai yra geriausias galios ir traukos derinys tarp keturių cilindrų variklių. „VC-Turbo“ galios ir svorio santykis yra didesnis nei daugelio konkuruojančių turbininių variklių ir priartėja prie kai kurių V6 benzininių variklių. Vieno srauto turbokompresorius garantuoja momentinį variklio atsaką į padidėjusį kuro tiekimą.
Naujasis INFINITI QX50 su VC-Turbo varikliu yra efektyviausia transporto priemonė savo klasėje, pasižyminti neprilygstamu efektyvumu. Priekiniais ratais varoma versija kombinuotame matavimo cikle sunaudoja tik 8,7 l/100 km, o tai yra 35% geriau nei ankstesnės kartos QX50 su V6 varikliu. 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 laipsnio komponentai pagaminti iš didelio anglies plieno. Dėl to, lyginant su 3,5 l INFINITI VQ varikliu, naujasis VC-Turbo sveria 18 kg lengvesnis ir taip pat užima mažiau vietos variklio skyriuje.
Svirties sistema, elektrinis variklis ir unikali bangų mažinimo pavara 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, per kurias 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 standartinius Otto ir Atkinson darbo ciklus, taip dar labiau padidindamas galią ir efektyvumą. Atkinsono ciklas tradiciškai buvo naudojamas hibridinių jėgainių efektyvumui pagerinti. Veikiant vidaus degimo varikliui pagal Atkinsono ciklą, įsiurbimo vožtuvai persidengia, todėl darbinis mišinys cilindruose labiau išsiplės, dega efektyviau. INFINITI variklis veikia Atkinsono cikle esant dideliems suspaudimo laipsniams, kur dėl ilgesnio stūmoklio eigos įsiurbimo vožtuvai trumpai lieka atidaryti jau suspaudimo fazėje.
INFINITI VC-Turbo variklis yra pirmasis pasaulyje gamybai paruoštas kintamo suspaudimo laipsnio variklis, kuris 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 būtų optimizuota galia ir degalų efektyvumas. Jame sujungiama 2,0 l benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
Sumažėjus VC-Turbo suspaudimo laipsniui, variklis grįžta į normalų darbą (Otto ciklas), aiškiai atskiriant išmetimo, suspaudimo, degimo ir išmetimo fazes – taip pasiekiamas didesnis galios blokas.
Be kintamo suspaudimo laipsnio, VC-Turbo variklis naudoja daugybę kitų pažangių INFINITI technologijų. Optimalią efektyvumo ir galios pusiausvyrą užtikrina tiek kelių prievadų įpurškimo (MPI), tiek tiesioginio įpurškimo (GDI) sistemos:
- GDI pagerina degalų 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.
Esant tam tikram greičiui, variklis savarankiškai persijungia iš vienos įpurškimo sistemos į kitą, o esant maksimalioms apkrovoms 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 vidaus degimo variklio konstrukcijos proveržis, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, reguliuodamas suspaudimo laipsnį, kad būtų optimizuota galia ir degalų efektyvumas. Jame sujungiama 2,0 l 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 vidaus degimo variklio konstrukcijos proveržis, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, reguliuodamas suspaudimo laipsnį, kad būtų optimizuota galia ir degalų efektyvumas. Jame sujungiama 2,0 l 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 vidaus degimo variklio konstrukcijos proveržis, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, reguliuodamas suspaudimo laipsnį, kad būtų optimizuota galia ir degalų efektyvumas. Jame sujungiama 2,0 l 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 vidaus degimo variklio konstrukcijos proveržis, QX50 2,0 litrų VC-Turbo nuolat keičiasi, reguliuodamas suspaudimo laipsnį, kad būtų optimizuota galia ir degalų efektyvumas. Jame sujungiama 2,0 l benzininio variklio su turbokompresoriumi galia su pažangaus keturių cilindrų dyzelinio variklio sukimo momentu ir efektyvumu.
Vieno srauto turbokompresorius padidina variklio galią ir efektyvumą, užtikrindamas greitą droselio atsaką esant bet kokiam apsisukimų per minutę ir suspaudimo laipsniui. Dėl turbokompresoriaus našumas prilygsta šešių cilindrų atmosferiniam varikliui. Vieno srauto kompresorius pasižymi kompaktiškumu, taip pat mažesniais šilumos energijos ir išmetamųjų dujų slėgio nuostoliais.
Aliumininėje galvutėje integruotas išmetimo kolektorius taip pat pagerina variklio efektyvumą ir išlaiko variklio kompaktiškumą. Šis sprendimas leido INFINITI inžinieriams pastatyti katalizinį konverterį tiesiai už turbinos, taip sutrumpinant išmetamųjų dujų kelią. Dėl šios priežasties keitiklis greičiau įšyla užvedus variklį ir anksčiau pereina į 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 reguliuojamas elektroniniu būdu valdomu vožtuvu (wastegate), kuris tiksliai kontroliuoja išmetamųjų dujų srautą, einantį per turbiną. Tai garantuoja didelę galią ir ekonomiškumą bei padeda sumažinti kenksmingų emisijų kiekį.
Dėl kintamo suspaudimo puikiai subalansuotas VC-Turbo variklis atsisako balansinių velenų, kurių paprastai reikia keturių cilindrų varikliams. „VC-Turbo“ veikia sklandžiau nei įprastos eilės kolegos, o triukšmo ir vibracijos lygis yra panašus į tradicinius V6. Tai tapo įmanoma, be kita ko, dėl išdėstymo su papildomomis svirtimis, kai stūmoklių darbinio eigos metu švaistikliai yra beveik vertikalūs (skirtingai nuo tradicinio švaistiklio mechanizmo, kur jie juda iš vienos pusės į kitą). Rezultatas – tobulas grįžtamasis judesys, kuriam nereikia balansinių velenų. Štai kodėl, nepaisant kintamo suspaudimo laipsnio, VC-Turbo variklis yra toks pat kompaktiškas kaip ir tradicinis 2 litrų keturių cilindrų variklis.
Ypač atkreiptinas dėmesys į itin žemą naujojo variklio vibracijos lygį. Gamykliniuose bandymuose, kurių metu INFINITI VC-Turbo našumą lygino su konkurentų keturių cilindrų varikliais, revoliucinis variklis parodė žymiai mažesnį triukšmo lygį – beveik kaip 6 cilindrų agregatas.
Tai yra INFINITI „veidrodinės“ cilindrų sienelių dangos nuopelnas – trintis sumažėja 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, turintis aktyvaus sukimo momento strypo (ATR) aktyvųjį vibracijos mažinimą. Naujasis QX50 yra vienintelis automobilis savo klasėje, turintis šią technologiją. Integruotas į viršutinį variklio laikiklį, per kurį dažniausiai į kėbulą perduodama didžioji dalis triukšmo ir vibracijos, ATR yra sumontuotas pagreičio jutiklis, fiksuojantis vibracijas. Sistema generuoja antifazines slenkamąsias vibracijas, todėl keturių cilindrų agregatas išliks toks pat tylus ir sklandus, kaip ir 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 pirmuosius pasaulyje aktyvius tvirtinimo elementus ant dyzelinio variklio sumontavo dar 1998 m., patvirtindama prekės ženklo novatoriškumą jėgos agregatų srityje. INFINITI inžinieriai ATR sistemą kūrė 2009–2017 metais, ypatingą dėmesį skirdami dydžiui ir svoriui mažinti – pirmuosiuose prototipuose pagrindine problema buvo laikomi vibracinio variklio matmenys. Tačiau kompaktiškesnių stūmoklinių pavarų sukūrimas leido ATR tilpti į mažesnę pakuotę, išlaikant visas sistemos vibracijos slopinimo galimybes.
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 – patobulinti stūmoklinio vidaus degimo variklio jėgos perdavimo mechanizmo kinematiką taip, kad būtų galima valdyti suspaudimo laipsnį, sumažinant reakciją atramose ir antros eilės inerciją. pajėgos. Vidaus degimo variklis pagal išradimą turi stūmoklį, kuris judamai sumontuotas 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 perdavimo jungtis, kuri sukonfigūruota valdyti jo judėjimą valdymo svirtimi. Perdavimo jungtis yra skersinė svirtis, sujungta su švaistikliu vyriu, kuris yra tarpinėje padėtyje tarp dviejų atskaitos taškų. Viename iš atskaitos 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 riedėjimo ašį ir taip užtikrina vidaus degimo variklio suspaudimo laipsnio pasikeitimą. Be to, valdymo svirties riedėjimo ašis gali atlikti nuolatinį ciklinį judėjimą, sinchronizuotą su alkūninio veleno sukimu. Tuo pačiu, jei tarp atskirų jėgos perdavimo mechanizmo grandžių pastebimi tam tikri geometriniai ryšiai, galima sumažinti joms tenkančias apkrovas ir padidinti vidaus degimo variklio veikimo sklandumą. 12 w.p. 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 stūmokliu, stūmokliu, kuris yra judamai sumontuotas cilindre ir yra pasukamai sujungtas su švaistikliu, kurio judėjimas perduodamas alkūninio veleno alkūniniam velenui, o transmisija. tarp švaistiklio ir švaistiklio numatyta jungtis, kuri yra sukurta su galimybe valdyti jo judėjimą valdymo svirtimi, kad būtų užtikrintas kontroliuojamas stūmoklio judėjimas, visų pirma, kad būtų galima pakeisti suspaudimo laipsnį ir eigą stūmoklio, ir kuris yra pagamintas iš skersinės svirties, kuri yra sujungta su švaistikliu vyriu, kuris yra tarpinėje padėtyje srityje tarp atramos taško, kuriame skersinė svirtis yra sujungta su švaistiklis ir atskaitos taškas, kuriame skersinė svirtis yra prijungta prie valdymo svirties, ir tam tikru atstumu nuo linijos, jungiančios abu šiuos atskaitos taškus, kuriame 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, žinomas tokio tipo vidaus degimo variklis su automatiškai valdomu suspaudimo laipsniu (PARSS) keičiant stūmoklio aukštį, kuris susideda iš dviejų dalių, tarp kurių formuojamos hidraulinės kameros. Suspaudimo laipsnio pakeitimas atliekamas automatiškai, keičiant vienos stūmoklio dalies padėtį kitos atžvilgiu, apeinant alyvą iš vienos tokios kameros į kitą naudojant specialius apėjimo vožtuvus.
Šio techninio sprendimo trūkumai yra tai, kad tokios sistemos kaip PARSS rodo, kad yra suspaudimo laipsnio reguliavimo mechanizmas, esantis aukštos temperatūros ir labai apkrautoje zonoje (cilindre). Patirtis su tokiomis sistemomis kaip PARSS parodė, kad pereinamomis sąlygomis, ypač greitėjant automobiliui, vidaus degimo variklio veikimą lydi detonacija, nes hidraulinė valdymo sistema neleidžia greitai ir vienu metu keisti suspaudimo. santykis visiems cilindrams.
Noras pašalinti suspaudimo laipsnio valdymo mechanizmą iš aukštos temperatūros ir mechaniškai apkrautos zonos, paskatino atsirasti kitų techninių sprendimų, apimančių vidaus degimo variklio kinematinės schemos pakeitimą ir papildomų elementų (nuorodų) įvedimą į jį, variklio valdymą. kuri 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. ). valdomas 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), Cs.706-711, FEV tipo variklis (kurio kinematinė schema parodyta 2 pav.) taip pat žinomas, kuriame tarp švaistiklio 17 ir švaistiklio 12 sumontuotas papildomas švaistiklis 13. Švaistiklis 12 papildomai sujungtas su svirties svirtimi 14, kuri atlieka siūbavimo judesį su svyravimo centru ties 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 14 galų, kurio antrasis galas atlieka siūbavimo judesį su svyravimo centru vyrių taške Z. Suspaudimo laipsnis valdomas keičiant svirties padėtį. vyrio taškas Z, sukant 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.
Pirmiau minėtų konstrukcijų varikliams būdingi trūkumai (žinomi iš Jante A. darbų, iš Christoph Bolling ir kt. darbų ir iš paraiškos DE 4312954 A1) pirmiausia turėtų būti siejami su nepakankamai dideliu jų sklandumu. veikimas, atsirandantis dėl didelių antrosios eilės inercijos jėgų masių judesio slenksčio metu, o tai yra susiję su mechanizmų kinematikos ypatumais ir dėl to pernelyg padidėja bendras jėgos agregato plotis arba aukštis. Dėl šios priežasties tokie varikliai praktiškai netinka naudoti kaip transporto priemonių varikliai.
Suspaudimo laipsnio reguliavimas stūmoklinio vidaus degimo variklyje leidžia išspręsti šias problemas:
Padidinti vidutinį slėgį Pe didinant pripūtimo slėgį, nedidinant maksimalaus degimo slėgio virš nurodytų ribų, mažinant suspaudimo laipsnį, kai variklio apkrova didėja;
Sumažinti degalų sąnaudas esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms didinant suspaudimo laipsnį mažėjant variklio apkrovai;
Pagerinkite variklio sklandumą.
Priklausomai nuo vidaus degimo variklio tipo, suspaudimo laipsnio reguliavimas leidžia pasiekti šiuos privalumus (vidaus degimo varikliams su priverstiniu (kibirkštiniu) uždegimu:
Išlaikant pasiektą variklio efektyvumo lygį esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms, tolesnis variklio vardinės galios didėjimas užtikrinamas didinant pripūtimo slėgį mažėjant suspaudimo laipsniui (žr. pav., kur kreivės pažymėtos x padėtimi nurodo įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y padėtimi, reiškia variklį su kintamu suspaudimo laipsniu);
Išlaikant pasiektą vardinės variklio galios lygį, degalų sąnaudos sumažinamos esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms padidinus suspaudimo laipsnį iki leistinos detonacijos ribos (žr. 4b pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y, reiškia variklį su kintamu suspaudimo laipsniu);
Išlaikant pasiektą vardinės variklio galios lygį, efektyvumas didėja esant mažoms ir vidutinėms apkrovoms, o variklio triukšmo lygis sumažinamas mažinant vardinį alkūninio veleno sūkių skaičių (žr. 4c pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį , o kreivės , pažymėtos y padėtimi, nurodo variklį su kintamu suspaudimo laipsniu).
Panašiai kaip ir 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 didinama ne ekonomiškumas, o transporto priemonės galia (žr. pav., kur kreivės, nurodytos x padėtimi, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos padėtimi y – variklį su kintamasis suspaudimo laipsnis);
Esant pastoviam poslinkiui ir vardinei galiai, vidutinis slėgis Pe didėja, mažėjant vardiniam greičiui. Tokiu atveju, išlaikant transporto priemonės galios charakteristikas, variklio efektyvumas didinamas didinant mechaninį efektyvumą (žr. 5b pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y - varikliui su kintamu suspaudimo laipsniu );
Esamas didelio tūrio variklis pakeičiamas ne mažo tūrio, o tos pačios galios varikliu (žr. 5c pav., kur kreivės, pažymėtos x, reiškia įprastą variklį, o kreivės, pažymėtos y - variklį su kintamuoju suspaudimo laipsnis). Tokiu atveju padidinamas variklio efektyvumas vidutinių ir pilnų apkrovų diapazone, taip pat sumažėja variklio svoris ir matmenys.
Šis išradimas buvo pagrįstas uždaviniu pagerinti stūmoklinio vidaus degimo variklio kinematiką taip, kad esant mažoms konstrukcinėms sąnaudoms būtų galima kontroliuoti suspaudimo laipsnį, sumažinant reakciją atramose ir antros eilės inercijos jėgas. .
Aprašymo pradžioje nurodyto tipo stūmoklinio vidaus degimo variklio atveju ši problema išspręsta pagal išradimą dėl to, kad kraštinės ilgis, esantis tarp atskaitos taško, kuriame valdymo svirtis yra prijungta prie valdymo svirtis ir atskaitos taškas, kuriame valdymo svirtis yra prijungta prie švaistiklio, kraštinės ilgis, esantis tarp sukimosi taško, kuriame skersinė svirtis yra prijungta prie valdymo svirties, ir sukimosi taško, kuriuo skersinė svirtis yra prijungtas prie švaistiklio, o kraštinės, esančios tarp sukimosi taško, kuriame skersinė svirtis yra prijungta prie švaistiklio, ir sukimosi taško, kuriuo skersinė svirtis yra prijungta prie švaistiklio, ilgis atitinka šiuos santykius: švaistiklio spindulys:
Pagal vieną iš tinkamiausių išradimo stūmoklinio vidaus degimo variklio įgyvendinimo variantų skersinė svirtis pagaminta trikampės svirties pavidalu, kurios viršuje yra atramos taškai, kuriuose skersinė svirtis yra sujungta su valdymo svirtis ir švaistiklis bei vyris, kuriuo skersinė svirtis jungiama su švaistikliu.
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 svirties pusėje, atstumas f tarp išilginės cilindro ašies ir valdymo svirties sujungimo su variklio korpusu taško ir atstumas p tarp Pageidautina, kad alkūninio veleno ašis ir minėtas sujungimo taškas alkūninio veleno spindulio r atžvilgiu atitiktų šiuos santykius:
Tuo pačiu atveju, kai valdymo svirtis ir švaistiklis yra priešingose skersinės svirties pusėse, atstumas f tarp cilindro išilginės ašies ir valdymo svirties šarnyro taško ir atstumas p tarp ašies Pageidautina, kad alkūninis velenas ir minėtas sujungimo taškas alkūninio veleno spindulio r atžvilgiu atitiktų šiuos santykius:
Pagal kitą pageidaujamą stūmoklinio vidaus degimo variklio pagal išradimą įgyvendinimo variantą valdymo svirties sukimosi taškas yra judinamas išilgai kontroliuojamo kelio.
Pageidautina, kad taip pat būtų galima 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 veikimą. vidaus degimo variklio parametrai.
Pagal kitą pageidaujamą stūmoklinio vidaus degimo variklio pagal išradimą įgyvendinimo variantą valdymo svirties sukimosi tašką galima perkelti kontroliuojamu keliu, sinchronizuotu su alkūninio veleno sukimu.
Kitame išradime pasiūlytame stūmoklinio vidaus degimo variklio variante galima sinchronizuoti su alkūninio veleno sukimu valdymo svirties sukimosi taško judėjimą išilgai kontroliuojamos trajektorijos ir galimybę valdyti fazės poslinkį tarp šio taško judėjimas ir alkūninio veleno sukimasis, priklausomai nuo verčių, apibūdinančių vidaus degimo variklio darbo režimą ir darbo parametrus ICE.
Pagal šį išradime siūlomą stūmoklinio vidaus degimo variklio variantą galima sinchronizuoti su alkūninio veleno sukimu valdymo svirties sukimosi taško judėjimą išilgai kontroliuojamos trajektorijos, tuo tarpu galima keisti perdavimo santykis tarp šio taško judėjimo ir alkūninio veleno sukimosi.
Išradime siūlomas stūmoklis ICE 1 pavaizduotas fig. ir 6b, turi korpusą 2 su cilindru 3 ir jame įtaisytu stūmokliu 4, švaistiklį 6, kurio vienas galas pasukamai sujungtas su stūmokliu 4, švaistiklį. 8 alkūninio veleno, sumontuoto korpuse 2, prikabintas švaistiklis 10, dar vadinamas valdymo svirtimi 10 ir viename gale pritvirtintas prie korpuso 2, ir trikampė skersinė svirtis 7, kuri vienoje iš savo viršūnių yra pasukamai sujungta su antrasis švaistiklio 6 galas, jo antroji viršūnė pasukamai sujungta su švaistikliu 8, o trečioji jo viršūnė pasukamai sujungta su švaistikliu 10. Suspaudimo laipsniui reguliuoti galinio strypo 10 svyravimo ašis, t.y. jo pasukimo taškas Z turi galimybę judėti kontroliuojama trajektorija, kurią nustato, pavyzdžiui, ekscentrikas arba papildomas švaistiklis 11.
Priklausomai nuo priekabos švaistiklio sukimosi ašies padėties, išradime siūlomas stūmoklinis vidaus degimo variklis turi dvi konstrukcijos parinktis (žr. pav. ir 6b):
Pirmajame variante (6a pav.) horizontali plokštuma, kurioje yra priekabos švaistiklio 10 siūbavimo ašis, t.y. jo šarnyro taškas Z yra virš švaistiklio 8 sujungimo su skersine svirtimi 7 taško, kai švaistiklis yra viršutiniame negyvajame taške arba, kitaip tariant, švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra vienoje vietoje. skersinės svirties pusė 7;
Antrajame variante (6b pav.) horizontali plokštuma, kurioje yra priekabos švaistiklio 10 posvyrio ašis, t.y. jo šarnyro taškas Z yra žemiau švaistiklio 8 sujungimo su skersine svirtimi 7 taško, kai švaistiklis yra viršutiniame negyvajame taške arba, kitaip tariant, švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra priešingoje pusėje. skersinės svirties pusės 7.
Keičiant priekabos svirties pasukimo taško Z padėtį, t.y. jo sukimosi ašis leidžia paprastu valdymo judesiu, atliekamu papildomu švaistikliu, atitinkamai reguliuojančiu ekscentriku, pakeisti suspaudimo laipsnį. Be to, priekabos svirties šarnyro taškas Z, t.y. jo sukimosi ašis gali atlikti nuolatinį ciklinį judėjimą, sinchronizuotą su alkūninio veleno sukimu.
Kaip parodyta Fig.7, išradime siūlomas stūmoklinis vidaus degimo variklis turi reikšmingų pranašumų, palyginti su žinomomis sistemomis (aprašytas Jante A., Christoph Bolling ir kt. bei DE 4312954 A1), taip pat prieš įprastą švaistiklio mechanizmą (CM). jo darbo sklandumą.
Tačiau šiuos pranašumus galima pasiekti tik laikantis tam tikrų geometrinių ryšių, 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, aprašomo devyniais parametrais (8 pav.), optimizavimo tikslas – iki kuo mažesnio lygio sumažinti atskiras jo grandis veikiančias jėgas (apkrovą) 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 švaistiklio mechanizmo veikimo principas. Veikiant vidaus degimo varikliui, jo stūmoklis 4 cilindre atlieka grįžtamąjį judesį, kuris perduodamas švaistikliui 6. Švaistiklio 6 judėjimas per atskaitos (vyrių) tašką B perduodamas į skersinę svirtį. 7, kurio judėjimo laisvė yra apribota dėl jo prijungimo prie priekabos švaistiklio 10 atskaitos (šarnyrinio) taške C. Jei priekabos švaistiklio 10 šarnyrinio sujungimo taškas Z yra fiksuotas, tai atskaitos taškas C. skersinė svirtis 7 gali judėti apskritimo lanku, kurio spindulys lygus priekabos švaistiklio 10 ilgiui. Tokio atskaitos taško C apskritimo judėjimo padėtis variklio korpuso atžvilgiu yra nustatoma pagal taško Z padėtį. Keičiant priekabos švaistiklio Z taško padėtį, pasikeičia apskritimo trajektorijos padėtis, kuria gali judėti atskaitos taškas C, o tai leidžia daryti įtaką kitų švaistiklio mechanizmo elementų judėjimas, visų pirma dėl švaistiklio mechanizmo padėties. stūmoklis 4. Pageidautina, kad priekabos švaistiklio sukimosi taškas Z judėtų apskritimu. Tačiau priekabos švaistiklio šarnyrinio sujungimo taškas Z taip pat gali judėti bet kuria kita kontroliuojama trajektorija, o taip pat galima pritvirtinti priekabos švaistiklio šarnyrinio sujungimo tašką Z bet kurioje trajektorijos padėtyje. jo judėjimas.
Skersinė svirtis 7 taip pat vyriu A sujungta su alkūninio veleno 9 alkūniniu velenu 8. Šis vyris A juda apskritimu, kurio spindulį lemia švaistiklio 8 ilgis. Vyris A užima tarpinę padėtį. žiūrint išilgai linijos, jungiančios skersinės svirties 7 atskaitos taškus B ir C. Atskaitos taško C kinematinė jungtis su galine švaistikliu 10 leidžia daryti įtaką jo judėjimui išilgine stūmoklio ašimi 5 4. Atskaitos taško B judėjimą išilgine stūmoklio ašimi 5 lemia skersinės svirties atskaitos taško C trajektorija 7. leidžia valdyti stūmoklio 4 stūmoklio judesį per švaistiklį 6 ir atgal. taip sureguliuokite viršutinio negyvojo taško padėtį. stūmoklis 4.
9a pav. parodytame įgyvendinimo variante švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra vienoje skersinės peties 7 pusėje.
Sukant valdymo jungtį, pagamintą papildomo švaistiklio 11 pavidalu, iš maždaug horizontalios padėties, parodytos Fig. stūmoklį 4 aukštyn ir taip padidinkite suspaudimo laipsnį.
9b pav. parodyta kinematinė schema, pagaminta pagal kitą vidaus degimo variklio versiją, kuri skiriasi nuo schemos, parodytos pav. , atitinkamai reguliavimo ekscentrikas ir švaistiklis 6 yra priešingose skersinės svirties 7 pusėse. Visais kitais atžvilgiais alkūninio mechanizmo veikimo principas, parodytas 9b pav., yra panašus į švaistiklio veikimo principą. alkūninis mechanizmas, parodytas 9a pav., kuriame švaistiklis 10 ir švaistiklis 6 yra vienoje skersinės svirties 7 pusėje.
10 paveiksle parodyta dar viena stūmoklinio vidaus degimo variklio alkūninio mechanizmo kinematinė schema, kurioje pavaizduotos tam tikrų šio alkūninio mechanizmo taškų padėtys ir ant kurios ištrauka nurodo optimalias sritis, kuriose, atsižvelgiant į aukščiau minėtus optimalius alkūninio mechanizmo elementų ilgiai ir padėtys, skersinės svirties 7 pasukamos jungties atskaitos taškas B su švaistikliu 6, skersinės svirties 7 sukamojo jungties atskaitos taškas C su priekabos švaistikliu 10 o priekabos švaistiklio 10 pasukamo šarnyro taškas Z gali judėti.. Siekiant užtikrinti ypač sklandų vidaus degimo variklio darbą, ypač mažai apkraunant atskirus jo alkūninio mechanizmo elementus ir jungtis, geometriniai parametrai (ilgis ir padėtis) Šio alkūninio mechanizmo elementai ir jungtys turi atitikti tam tikrus pageidaujamus santykius. Trikampio skersinio svirties 7 kraštinių a, b ir c ilgiai, kur a žymi kraštinės, esančios tarp švaistiklio atskaitos taško B ir priekabos švaistiklio atskaitos taško C, ilgį, b – ilgis kraštinę, esančią tarp švaistiklio vyrio A ir priekabos 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, švaistiklio 10 ilgis k ir atstumas e tarp alkūninio veleno 9 sukimosi ašies ir cilindro 3 išilginės ašies 5, kuri kartu yra ir judančio stūmoklio išilginė ašis. šiame cilindre, pagal pageidaujamą įgyvendinimo variantą, tenkinami šie santykiai:
Fig. parodytam variantui, kuriame švaistiklis 6 ir švaistiklis 10 yra vienoje skersinės svirties 7 pusėje, taip pat galite nustatyti optimalų dydžių santykį. Šiuo atveju atstumas f tarp išilginės cilindro ašies 5 ir priekabos svirties 10 pasukimo taško Z iki valdymo jungties, taip pat atstumas p tarp alkūninio veleno ašies ir nurodyto taško Z. pasukimas pagal pageidaujamą variantą atitinka šiuos santykius:
Kai priekabos švaistiklis ir švaistiklis yra priešingose skersinės svirties pusėse, optimalus atstumas f tarp išilginės stūmoklio ašies ir priekabos svirties šarnyrinio sujungimo su jos reguliavimo jungtimi taško Z, taip pat optimalų atstumą p tarp alkūninio veleno ašies ir nurodyto šarnyrinio sujungimo 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 su perdavimo jungtimi, kuri yra pagaminta su galimybe valdyti jo judėjimą valdymo svirtimi (10), kad būtų užtikrintas valdomas judėjimas. stūmoklio, visų pirma tam, kad būtų galima keisti suspaudimo laipsnį ir stūmoklio eigą, ir kuris yra pagamintas skersinės svirties (7), kuri yra sujungta su švaistikliu (8) vyriu (A), kuris yra tarpinėje padėtyje srityje tarp atskaitos taško (B), kuriame valdymo svirtis (7) prijungta prie švaistiklio (6), ir atskaitos taško (C), kuriame yra skersinė svirtis (7). ) yra prijungtas prie valdymo svirties (10) ir tam tikru atstumu nuo linijos, jungiančios abu šiuos atskaitos taškus (B, C), kurioje skersinė svirtis (7) yra sujungta su valdymo svirtimi (10) ir jungiamuoju strypas (6), b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kraštinės (a), esančios tarp atskaitos taško (C), kuriame skersinė svirtis (7) sujungta su valdymo svirtimi (10), ilgis ir atskaitos taškas ( B), kurioje skersinė svirtis (7) yra prijungta prie švaistiklio (6), kraštinės (b), esančios tarp atramos taško (C), kurioje valdymo svirtis (7) yra prijungta prie valdymo įtaiso, ilgis. svirtis (10) ir vyris (A), kuriuo valdymo svirtis (7) yra prijungta prie švaistiklio (8), ir kraštinės (c), esančios tarp atskaitos taško (B), kurioje skersinė svirtis ( 7) yra prijungtas prie švaistiklio (6) ir vyrio (A), kuriuo skersinė svirtis (7) sujungta su švaistikliu (8), atitinka šiuos švaistiklio spindulio (r) santykius:
6. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, besiskiriantis tuo, kad valdymo svirties (10) sukimosi taškas (Z) turi galimybę judėti valdoma trajektorija.
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) pasukimo taško (Z) padėtį, naudojant papildomą švaistiklį, esantį ant vyrio.
8. Stūmoklinis vidaus degimo variklis pagal 4 arba 5 punktą, besiskiriantis tuo, kad ekscentriku galima reguliuoti valdymo svirties (10) pasukimo 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) pasukimo tašką (Z) galima fiksuoti 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) pasukimo taško (Z) kampinę padėtį, priklausomai nuo darbo režimą apibūdinančių verčių. vidaus degimo variklio 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 su alkūninio veleno sukimu galima sinchronizuoti valdymo svirties (10) pasukimo taško (Z) judėjimą valdoma trajektorija.
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 valdymo svirties (10) pasukimo taško (Z) judėjimą galima sinchronizuoti su alkūninio veleno (9) sukimu. valdoma trajektorija ir galimybė valdyti fazės poslinkį tarp šio taško judėjimo (Z) ir alkūninio veleno (9) sukimosi, atsižvelgiant į vertes, apibūdinančias vidaus degimo variklio darbo režimą ir vidaus degimo darbo parametrus. 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 valdymo svirties (10) pasukimo taško (Z) judėjimą galima sinchronizuoti su alkūninio veleno (9) sukimu. valdoma trajektorija, tuo tarpu galima keisti pavaros santykį tarp nurodyto judėjimo taško (Z) ir alkūninio veleno sukimosi (9).
