A hőmérséklet hatása a belső égésű motorra

Nagyobb mennyiségű hőenergia kerül a motorból a hűtőrendszerbe, és a kipufogógázokkal együtt távozik. A hűtőrendszer hőelvezetése azért szükséges, hogy megelőzzük a dugattyúgyűrűk égését, a szelepülések égését, a dugattyú kopását és beszorulását, a hengerfejek megrepedését, detonációt stb. az energiát a ventilátor és a vízszivattyú hajtására fordítják. Léghűtés esetén a ventilátor meghajtásához szükséges teljesítmény nagyobb, mivel le kell küzdeni a fejek és hengerek bordái által keltett nagy aerodinamikai ellenállást.

A veszteségek csökkentése érdekében fontos kideríteni, hogy mennyi hőt kell elvezetni a motor hűtőrendszerébe, és hogyan csökkenthető ez a mennyiség. G. Ricardo már a motorgyártás fejlesztésének kezdeti szakaszában nagy figyelmet fordított erre a kérdésre. Egy kísérleti egyhengeres motoron, ahol a hengerfej és a henger külön hűtőrendszere volt, kísérleteket végeztek az ezekre a rendszerekre leadott hőmennyiség mérésére. Mértük a munkaciklus egyes fázisaiban a hűtéssel eltávolított hőmennyiséget is.

Az égési idő nagyon rövid, de ezalatt a gáznyomás jelentősen megnő, és a hőmérséklet eléri a 2300-2500 °C-ot. A hengerben történő égés során a gázok mozgási folyamatai intenzíven mennek végbe, amelyek hozzájárulnak a henger falaihoz történő hőátadáshoz. A munkaciklus ezen fázisában megtakarított hő hasznos munkává alakítható át a következő tágulási löket során. Az égés során a tüzelőanyagban lévő hőenergia mintegy 6%-a elvész az égéstér és a henger falaira történő hőátadás következtében.

Az expanziós löket során a tüzelőanyag hőenergiájának körülbelül 7%-a kerül át a hengerfalakra. Ahogy a dugattyú tágul, a TDC-ről a BDC-re mozog, és fokozatosan egyre több felületet szabadít fel a hengerfalakból. A megtakarított hőnek azonban még hosszú tágulási folyamat esetén is csak körülbelül 20%-a fordítható hasznos munkára.

A hűtőrendszerbe leadott hő körülbelül fele a kipufogólöket során keletkezik. A kipufogógázok nagy sebességgel és magas hőmérsékleten hagyják el a hengert. Hőjük egy része a kipufogószelepen és a hengerfej kipufogónyílásán keresztül a hűtőrendszerbe kerül. Közvetlenül a szelep mögött a gázáramlás közel 90°-kal irányt változtat, és örvények jelennek meg, ami fokozza a hőátadást a kivezető csatorna falai felé.

A kipufogógázokat a lehető legrövidebb úton kell eltávolítani a hengerfejből, mivel a rákerülő hő érezhetően megterheli a hűtőrendszert, és az effektív motorteljesítmény egy részének felhasználása szükséges a környező levegőbe történő eltávolításához. A gázok kibocsátása során az üzemanyagban lévő hő körülbelül 15%-a távozik a hűtőrendszerbe. A benzinmotor hőmérlegét a táblázat tartalmazza. 8.

8. táblázat Benzinmotor termikus egyensúlya

	Részesedés az egyenlegben %
		32
az égési fázisban	6
bővítés során	7
a kiadás során	15
Tábornok	28	28
		40
Teljes		100

A dízelmotorok különböző hőleadási feltételekkel rendelkeznek. A nagyobb kompressziós arány miatt a gázok hőmérséklete a henger kimeneténél jóval alacsonyabb. Emiatt a kipufogólöket során eltávolított hő mennyisége kisebb, és egyes esetekben a hűtőrendszerbe átadott teljes hőmennyiség körülbelül 25%-át teszi ki.

A gázok nyomása és hőmérséklete az égés során a dízelmotorokban magasabb, mint a benzinmotoroké. A hengerben lévő gázok nagy forgási sebességével együtt ezek a tényezők hozzájárulnak az égéstér falaira átvitt hőmennyiség növekedéséhez. Égés közben ez az érték körülbelül 9%, a tágulás során pedig - 6%. A kipufogólöket során az üzemanyagban lévő energia 9%-a a hűtőrendszerbe kerül. A dízelmotor hőmérlegét a táblázat tartalmazza. kilenc.

9. táblázat Dízel hőmérleg

Hőegyensúly összetevők	Részesedés az egyenlegben %
A hőt hasznos munkává alakítjuk át		45
Hő elvezetése a hűtőrendszerbe:
az égési fázisban	8
bővítés során	6
a kiadás során	9
Tábornok	23	23
A dugattyúsúrlódás által termelt hő		2
A hőt kipufogógázokkal és sugárzással távolítják el		30
Teljes		100

A dugattyúnak a hengerfalakkal szembeni súrlódása által termelt hő egy benzinmotorban körülbelül 1,5%, a dízelmotorban pedig a teljes mennyiség körülbelül 2% -a. Ez a hő a hűtőrendszerbe is eljut. Megjegyzendő, hogy a bemutatott példák kutatási egyhengeres motorokon végzett mérések eredményeit reprezentálják, és nem az autómotorokat jellemzik, hanem csak a benzinmotorok és a dízelmotorok hőmérlegének különbségeit szolgálják.

A HŰTÉS ELVEVEZETT A HŰTŐRENDSZERBŐL

A hűtőrendszer a felhasznált tüzelőanyagban található hőenergia mintegy 33%-át eltávolítja. Már a belső égésű motorok fejlődésének hajnalán elkezdődtek a keresések annak érdekében, hogy a hűtőrendszerbe juttatott hő legalább egy részét hatékony motorteljesítményré alakítsák át. Abban az időben széles körben és meglehetősen hatékonyan alkalmazták a hőszigetelt hengeres gőzgépet, ezért természetesen igyekeztek ezt a hőszigetelési módszert belső égésű motorra alkalmazni. Ebben az irányban olyan neves szakemberek végeztek kísérleteket, mint például R. Diesel. A kísérletek során azonban jelentős problémák merültek fel.

A belső égésű motoroknál alkalmazott forgattyús mechanizmusban a dugattyúra nehezedő gáznyomás és a transzlációsan mozgó tömegek tehetetlenségi ereje a dugattyút a hengerfalhoz nyomja, ami nagy dugattyúsebességnél ennek a dörzsölőpárnak a jó kenését igényli. Ebben az esetben az olaj hőmérséklete nem haladhatja meg a megengedett határértékeket, ami viszont korlátozza a hengerfal hőmérsékletét. A korszerű motorolajoknál a hengerfal hőmérséklete nem haladhatja meg a 220 °C-ot, míg az égés és a tágulás során a hengerben lévő gázok hőmérséklete egy nagyságrenddel magasabb, ezért a hengert hűteni kell.

Egy másik probléma a kipufogószelep normál hőmérsékletének fenntartásával kapcsolatos. Az acél szilárdsága magas hőmérsékleten csökken. Speciális acélok felhasználásával a kipufogószelep anyagaként a maximális megengedett hőmérséklet 900°C-ra emelhető.

A hengerben lévő gázok hőmérséklete égés közben eléri a 2500-2800 °C-ot. Ha az égéskamra és a henger falaira átvitt hőt nem távolítanák el, akkor hőmérsékletük meghaladná azon anyagok megengedett értékeit, amelyekből ezek az alkatrészek készülnek. Sok függ a gáz sebességétől a fal közelében. Az égéstérben szinte lehetetlen meghatározni ezt a sebességet, mivel ez a teljes munkaciklus során változik. Hasonlóképpen nehéz meghatározni a hengerfal és a levegő hőmérséklet-különbségét. A beszíváskor és a sűrítés kezdetén a levegő hidegebb, mint a henger és az égéstér falai, ezért a falról a hő átadódik a levegőnek. A kompressziós löket során egy bizonyos dugattyúállásból kiindulva a levegő hőmérséklete magasabb lesz, mint a falhőmérséklet, és a hőáramlás irányt változtat, vagyis a levegőből hő kerül át a hengerfalakra. A hőátadás kiszámítása ilyen körülmények között igen összetett probléma.

Az égéstérben lévő gázok hőmérsékletének éles változásai a falak hőmérsékletét is befolyásolják, amely egy ciklus alatt a falak felületén és 1,5-2 mm-nél kisebb mélységben ingadozik, mélyebben pedig - be van állítva bizonyos átlagérték. A hőátadás kiszámításakor ezt az átlaghőmérséklet-értéket kell figyelembe venni a hengerfal külső felületére, ahonnan a hő átadódik a hűtőfolyadéknak.

Az égéstér felületén nemcsak kényszerhűtéses részek találhatók, hanem a dugattyúkorona és a szeleptárcsák is. A hőátadást az égéstér falaira egy koromréteg, a henger falaira pedig egy olajfilm gátolja. A szelepfejeknek laposnak kell lenniük, hogy minimális terület legyen kitéve forró gázoknak. Nyitáskor a szívószelepet a bejövő töltet áramlása hűti, míg a kipufogószelepet működés közben a kipufogógázok erősen felmelegítik. Ennek a szelepnek a szárát egy hosszú vezető védi a forró gázok hatásától, amely szinte a lemezéig ér.

Mint már említettük, a kipufogószelep maximális hőmérsékletét annak az anyagnak a hőszilárdsága korlátozza, amelyből készült. A szelep hője főként az ülésén keresztül a hűtött hengerfejbe, részben pedig a vezetőn keresztül távozik, amelyet szintén hűteni kell. A súlyos hőmérsékleti viszonyok között működő kipufogószelepek száruk üreges és részben nátriummal van feltöltve. A szelep melegítésekor a nátrium folyékony halmazállapotú, és mivel nem tölti ki a rúd teljes üregét, a szelep mozgásakor intenzíven mozog benne, ezáltal hőt von el a szeleptárcsától a vezetőjébe, majd tovább a hűtőközeg.

A kipufogószelep-tárcsának van a legkisebb hőmérséklet-különbsége az égéstérben lévő gázokhoz képest, ezért az égés során viszonylag kis mennyiségű hőt adnak át rá. A kipufogószelep kinyitásakor azonban nagyon nagy a hőátadás a kipufogógáz áramlásából a szeleptárcsába, ami meghatározza annak hőmérsékletét.

ADIABATIKUS MOTOROK

Az adiabatikus motorban a henger és a feje nincs hűtve, így nincs hőveszteség a hűtés miatt. A hengerben a kompresszió és a tágulás a falakkal való hőcsere nélkül, azaz adiabatikusan történik, hasonlóan a Carnot-ciklushoz. Egy ilyen motor gyakorlati megvalósítása a következő nehézségekkel jár.

Annak érdekében, hogy a gázok és a henger falai között ne legyen hőáramlás, szükséges, hogy a falak hőmérséklete minden pillanatban egyenlő legyen a gázok hőmérsékletével. A falhőmérséklet ilyen gyors változása egy ciklus alatt gyakorlatilag lehetetlen. Az adiabatikushoz közeli ciklus valósítható meg, ha a fal hőmérsékletét a ciklus alatt 700-1200°C között tartjuk. Ebben az esetben a fal anyagának ilyen hőmérsékleten működőképesnek kell maradnia, és emellett a falak hőszigetelése szükséges a hőelvonás megszüntetéséhez.

A hengerfalak ezen átlaghőmérséklete csak a felső részén biztosítható, amely nem érintkezik a dugattyúfejjel és annak gyűrűivel, ezért nem igényel kenést. Ebben az esetben azonban lehetetlen biztosítani, hogy forró gázok ne mossák át a hengerfalak kenett részét, amikor a dugattyú a BDC felé mozdul. Ugyanakkor feltételezhetjük egy kenést nem igénylő henger és dugattyú létrehozását.

További nehézségek a szelepekkel kapcsolatosak. A szívószelepet részben hűti a beszívott levegő. Ez a hűtés a levegő hőmérsékletének növekedésével jár, és végső soron a motor effektív teljesítményének és hatásfokának egy részének elvesztését eredményezi. Az égés során a szelepnek történő hőátadás nagymértékben csökkenthető a szeleptárcsa hőszigetelésével.

A kipufogószelepnél a működési hőmérsékleti feltételek sokkal nehezebbek. A palackból kilépő forró gázok nagy sebességgel rendelkeznek a szeleptárcsa szárba való átmenetének pontján, és erősen felmelegítik a szelepet. Ezért az adiabatikus hatás eléréséhez nem csak a szeleptárcsát, hanem annak szárát is hőszigetelésre van szükség, amelynek hőelvonását az ülés és a vezető hűtésével végzik. Ezenkívül a hengerfejben lévő teljes kipufogócsatornát hőszigetelni kell, hogy a hengerből távozó kipufogógázok hője ne kerüljön át a hengerfejbe annak falain keresztül.

Mint már említettük, a kompressziós löket során először viszonylag hideg levegő melegszik fel a forró hengerfalakból. Továbbá a kompressziós folyamat során a levegő hőmérséklete megemelkedik, a hőáramlás iránya megfordul, és a felmelegített gázokból származó hő a hengerfalakra kerül. Az adiabatikus sűrítés végén magasabb gázhőmérséklet érhető el a hagyományos motor kompressziójához képest, de ehhez több energia költ el.

Kevesebb energiát költenek el, ha a levegőt sűrítés közben lehűtik, mert kevesebb munkára van szükség a hűtés következtében kisebb mennyiségű levegő összenyomásához. Így a henger sűrítés közbeni hűtése javítja a motor mechanikai hatásfokát. A tágulás során éppen ellenkezőleg, ennek a ciklusnak az elején célszerű hőszigetelni a hengert, vagy hőt adni a töltetnek. Ez a két feltétel kölcsönösen kizárja egymást, és lehetetlen egyidejűleg megvalósítani őket.

A kompresszoros levegő hűtése a kompresszoros belső égésű motorokban úgy érhető el, hogy levegőt juttatnak a kompresszorban az intercoolerbe.

A tágulás kezdetén a henger falairól a levegő hőellátása korlátozottan lehetséges. Az adiabatikus motor égésterének falainak hőmérséklete

nagyon magas, ami a hengerbe belépő levegő felmelegedését okozza. Egy ilyen motor töltési tényezője és így teljesítménye alacsonyabb lesz, mint a kényszerhűtéses motoroké. Ez a hátrány kiküszöbölhető turbófeltöltés segítségével, amely a kipufogógázok energiáját használja fel; ennek az energiának egy része egy erőturbinán (turbókombinált motor) keresztül közvetlenül a motor főtengelyére vihető át.

Az adiabatikus motor égésterének forró falai biztosítják az üzemanyag begyulladását, ami előre meghatározza a dízel munkafolyamat használatát egy ilyen motorban.

Az égéstér és a henger tökéletes hőszigetelése esetén a fal hőmérséklete addig emelkedne, amíg a felülettől kb. 1,5 mm mélységben el nem éri az átlagos ciklushőmérsékletet, azaz. 800-1200 °C lenne. Az ilyen hőmérsékleti viszonyok nagy követelményeket támasztanak a henger anyagaival és az égésteret alkotó alkatrészekkel szemben, amelyeknek hőállónak és hőszigetelő tulajdonságokkal kell rendelkezniük.

A motor hengerét, mint már említettük, kenni kell. A hagyományos olajok 220 °C-os hőmérsékletig használhatók, ami felett fennáll az égés és a dugattyúgyűrűk rugalmasságának elvesztésének veszélye. Ha a hengerfej alumíniumötvözetből készül, akkor az ilyen fej szilárdsága gyorsan csökken még akkor is, ha a hőmérséklet eléri a 250-300 ° C-ot. A kipufogószelep megengedett fűtési hőmérséklete 900-1000 ° C. Az adiabatikus motor létrehozásakor be kell tartani a megengedett maximális hőmérséklet értékeket.

Az adiabatikus motorok fejlesztésében a legnagyobb sikert a Cummins (USA) érte el. Az e cég által kifejlesztett adiabatikus motor sémája az ábrán látható. 75. ábra, amelyen egy hőszigetelt henger, dugattyú és hengerfej kimeneti nyílás látható. A hőszigetelt kipufogócsőben a kipufogógázok hőmérséklete 816 °C. A kipufogócsőhöz rögzített turbina torziós rezgéscsillapítóval felszerelt kétfokozatú hajtóművön keresztül kapcsolódik a főtengelyhez.

Az adiabatikus motor prototípusát egy hathengeres NH dízelmotor alapján hozták létre. Ennek a motornak a vázlatos keresztmetszete az ábrán látható. 76, és paraméterei az alábbiak:

A hengerek száma ................................................... 6
Hengerátmérő, mm ................................................ 139.7
Dugattyúlöket, mm ................................................... ... 152.4
Sebesség, min-1 ................................... 1900
Maximális nyomás a hengerben, MPa..... 13
Kenőanyag típusa................................ Olaj
Átlagos effektív nyomás, MPa ............... 1.3
Levegő/üzemanyag tömegarány .............................. 27:1
Belépő levegő hőmérséklete, °С ................60

Várható eredmények

Teljesítmény, kW ................................................... 373
Sebesség, min-1 ................................... 1900
NOx + CHx kibocsátás ................................... 6.7
Fajlagos üzemanyag-fogyasztás, g/(kWh) ........ 170
Élettartam, h............................................ 250

A motor kialakításában széles körben használják a nagy hőállóságú üvegkerámia anyagokat. A mai napig azonban nem sikerült biztosítani az ezekből az anyagokból készült alkatrészek magas minőségét és hosszú élettartamát.

ábrán látható kompozit dugattyú felépítésére nagy figyelmet fordítottak. 77. Kerámia dugattyúfej 1 csatlakozik az alapjához 2 speciális csavar 3 alátéttel 4 . A maximális hőmérséklet a fej közepén eléri a 930 °C-ot. Az alaptól a fej hőszigetelt vékony acéltömítésekkel 6, amelyek nagyon egyenetlen és érdes felületűek. A csomag minden rétege nagy hőellenállással rendelkezik a kis érintkezési felület miatt. A csavar hőtágulását a Belleville rugók 5 kompenzálják.

A LEVEGŐ HŐELTÁVOLÍTÁSA ÉS SZABÁLYOZÁSA

A hűtőrendszer hőelvezetése nemcsak az üzembe helyezhető hőenergia veszteséget okozza, hanem a motor effektív teljesítményének egy részének közvetlen elvesztését is a ventilátor és a vízszivattyú hajtása miatt. A lehűtött S felületről a levegőbe történő hőelvezetés a felület és a levegő hőmérséklet-különbségétől függ t, valamint a hűtőfelület hőátbocsátási tényezőjétől a levegő felé. Ez az együttható nem változik jelentősen, hogy a hűtőfelületet egy folyadékhűtő rendszer hűtőbordái vagy egy léghűtéses motoralkatrészek bordái alkotják. Mindenekelőtt vegye figyelembe a folyadékhűtő rendszerrel rendelkező motorokat.

Minél kisebb a hűtőlevegő mennyisége, annál több hő távozik térfogategységenként, azaz annál jobban felmelegszik a hűtőlevegő. Ez megköveteli a levegő egyenletes eloszlását a teljes hűtőfelületen, valamint a levegő és a levegő közötti maximális hőmérséklet-különbséget. A folyékony hűtőrendszer radiátorában olyan feltételek jönnek létre, amelyek mellett a hűtött felületen szinte egyenletes hőmérsékleti mező van, és a hűtőlevegő hőmérséklete a radiátoron áthaladva fokozatosan emelkedik, és a kimenetén eléri a maximális értéket. A levegő és a hűtött felület közötti hőmérsékletkülönbség fokozatosan csökken. Első pillantásra úgy tűnik, hogy a mélyradiátor előnyösebb, mivel abban jobban felmelegszik a levegő, de ezt a kérdést energetikai szempontból érdemes megvizsgálni.

Az a felület hőátbocsátási tényezője számos tényezőtől összetett függés, azonban értékére a legnagyobb hatást a hűtőfelület közelében lévő légáramlási sebesség gyakorolja. A köztük lévő kapcsolat a ~ 0,6-0,7 aránnyal ábrázolható.

A légsebesség 10%-os növekedésével csak 7%-kal nő a hőelvonás. A levegő áramlási sebessége arányos a radiátoron keresztüli áramlásával. Ha a radiátor kialakítása nem változik, akkor az eltávolított hőmennyiség 7%-os növelése érdekében a ventilátor fordulatszámát 10%-kal kell növelni, mivel a ventilátor által szállított levegő mennyisége közvetlenül attól függ. A ventilátor állandó keresztmetszeti területén a légnyomás a forgási sebességének második fokától függ, a ventilátor hajtási teljesítménye pedig a harmadik fokával arányos. Így a ventilátor fordulatszámának 10%-os növelése esetén a meghajtó teljesítmény 33%-kal nő, ami negatív hatással van a motor mechanikai hatásfokának csökkenésére.

ábra mutatja a hűtőlevegő mennyiségének függését az elvezetett hőmennyiségtől, valamint a légnyomás és a ventilátor hajtási teljesítményének növekedésétől. 78. Az energiaköltségek csökkentése szempontjából ez a nomogram nagyon hasznos. Ha a radiátor homlokfelületét 7%-kal megnöveljük, akkor az áramlási szakasz és a radiátor hűtőfelületének területei arányosan nőnek, és ennek következtében elegendő a hűtőlevegő mennyiségét ugyanekkora 7%-kal növelni. 7%-kal több hő eltávolítása érdekében, mint a fent leírt példában. Ugyanakkor a ventilátor teljesítménye 33% helyett csak 22,5%-kal nő. Ha a levegő átáramlik a ventilátoron V z 20%-os növekedés (pont és nyilak 1 ábrán. 78), akkor az eltávolítás és a hő mennyisége Q, arányos Vz0,3 , 11,5%-kal fog növekedni. A légáramlás megváltoztatása a ventilátor sebességének 20% -kal történő növelésével a légáramlási nyomás 44% -kal, a ventilátor hajtási teljesítménye pedig 72,8% -kal nő. Ha ugyanilyen módon 20%-kal szeretné növelni a hőleadást, növelje a légáramlást 35,5%-kal (pontos és pontozott nyilak) 2 ábrán. 78), ami a légnyomás 84%-os, a ventilátor hajtási teljesítménye pedig közel 2,5-szeres (149%-os) növekedését vonja maga után. Ezért jövedelmezőbb a radiátor elülső felületének növelése, mint az utóbbi forgási sebességének növelése ugyanazzal a radiátorral és ventilátorral.

Ha a radiátort mélysége alapján két egyenlő részre osztjuk, akkor az elülső hőmérsékletkülönbség t1 több lesz, mint hátul t2 , és ezáltal a radiátor eleje léghűtésesebb lesz. Két radiátor, amelyet az egyik két részre osztásával kapunk, kevésbé ellenáll a mélységben áramló hűtőlevegőnek. Ezért a túl mély radiátor nem előnyös a használatra.

A radiátornak jó hővezető képességű anyagból kell készülnie, levegővel és folyadékáramlással szembeni ellenállása kicsi. A hűtő tömegének és a benne lévő folyadék térfogatának is kicsinek kell lennie, mivel ez fontos a motor gyors felmelegedéséhez és a fűtési rendszer beépítéséhez az autóban. Az alacsony elejű modern személygépkocsik alacsony magasságú hűtőket igényelnek.

Az energiaköltségek minimalizálása érdekében fontos a ventilátor magas hatásfokának elérése, amelyhez egy vezető légcsatornát használnak, amelyen a ventilátor járókerék külső átmérője mentén kis hézag van. A ventilátor járókerék gyakran műanyagból készül, ami garantálja a lapátprofil pontos formáját, sima felületét és alacsony zajszintjét. Nagy sebességnél az ilyen lapátok deformálódnak, ezáltal csökken a levegőfogyasztás, ami nagyon tanácsos.

A radiátor magas hőmérséklete növeli annak hatékonyságát. Ezért jelenleg zárt radiátorokat használnak, amelyekben a túlnyomás növeli a hűtőfolyadék forráspontját, és ennek következtében a teljes radiátormátrix hőmérsékletét, amely kisebb és könnyebb is lehet.

A léghűtéses motorra ugyanazok a törvények vonatkoznak, mint a folyadékhűtéses motorokra. A különbség az, hogy a léghűtéses motor bordái melegebbek, mint a hűtőborda mátrixa, így kevesebb hűtőlevegőre van szükség a léghűtéses motor azonos mennyiségű hő eltávolításához. Ez az előny nagy jelentőséggel bír a járművek forró éghajlaton történő üzemeltetésekor. táblázatban. A 10. ábra a folyadék- és léghűtéses motorok működési módjait mutatja, amikor a környezeti hőmérséklet 0 és 50 °C között változik. Folyadékhűtéses motornál a hűtés mértéke 45,5%-kal csökken, míg a léghűtéses motornál azonos feltételek mellett - csak 27,8%-kal. A folyadékhűtéses motornál ez terjedelmesebb és energiaigényesebb hűtőrendszert jelent. Léghűtéses motor esetén elegendő a ventilátor enyhe változtatása.

10. táblázat Folyadék- és léghűtési rendszerek motorhűtési hatékonysága a külső hőmérséklet függvényében

Hűtés típusa, °С	Folyékony	légi
Hűtési felület hőmérséklete	110	180
	0	0
hőmérséklet különbség	110	180
Hűtő levegő hőmérséklete	50	50
hőmérséklet különbség	60	130
A rezsim romlása 50 °С hőmérsékleten 0 °С-hoz képest, %	45,5	27,5

A hűtésszabályozás nagy energiamegtakarítást biztosít. A hűtés maximális motorterhelésnél és maximális levegőhőmérsékletnél kielégítőre állítható. Alacsonyabb környezeti hőmérsékleten és a motor részterhelése mellett azonban ez a hűtés természetesen túlzott mértékű, és a hűtést újra be kell állítani a motor kopásának és mechanikai hatékonyságának csökkentése érdekében. Folyadékhűtéses motoroknál ez általában a hűtőn keresztüli folyadékáramlás fojtásával történik. Ebben az esetben a ventilátor teljesítményfelvétele nem változik, és energetikai szempontból az ilyen szabályozás semmi hasznot nem hoz. Például egy 50 kW-os motor hűtése 30 °C-on 2,5 kW-ot fogyaszt, míg 0 °C-on és 50%-os motorterhelés mellett csak 0,23 kW-ra lenne szükség. Feltéve, hogy a szükséges hűtőlevegő-mennyiség arányos a hűtőfelület és a levegő hőmérséklet-különbségével, 50%-os motorterhelésnél a ventilátor fordulatszáma által szabályozott légáram fele is elegendő a motor hűtéséhez. Az energia- és ennek következtében az üzemanyag-fogyasztás megtakarítása ilyen szabályozással igen jelentős lehet.

Ezért a hűtés szabályozása jelenleg kiemelt figyelmet kap. A legkényelmesebb szabályozás a ventilátor fordulatszámának változtatása, de ennek megvalósításához állítható hajtás szükséges.

A ventilátor meghajtásának kikapcsolása ugyanazt a célt szolgálja, mint a sebesség megváltoztatása. Ehhez kényelmes elektromágneses tengelykapcsolót használni, amelyet termosztát kapcsol be, a folyadék (vagy a hengerfej) hőmérsékletétől függően. Ha a tengelykapcsolót termosztát kapcsolja be, akkor a szabályozás nemcsak a környezeti hőmérséklettől, hanem a motor terhelésétől is függ, ami nagyon hatékony.

A ventilátor viszkózus tengelykapcsolóval történő kikapcsolása többféleképpen történik. Példaként vegye figyelembe a Holset (USA) által gyártott viszkózus tengelykapcsolót.

A legegyszerűbb módszer az átvitt nyomaték korlátozását használja. Mivel a fordulatszám növekedésével a ventilátor forgatásához szükséges nyomaték növekszik, a viszkózus tengelykapcsoló csúszása is megnő, és a ventilátor teljesítményfelvételének egy bizonyos értékénél a fordulatszáma már nem növekszik (79. ábra). . A motor főtengelyéről szabályozatlan ékszíjhajtású ventilátor fordulatszáma a motor fordulatszámával arányosan növekszik (B görbe), míg viszkózus tengelykapcsolón keresztüli ventilátorhajtás esetén a frekvencia csak a érték hv = 2500 min-1 (forgási görbe ÉS szabályozatlan hajtás, a harmadikkal arányosan nő ). A ventilátor által fogyasztott teljesítmény bizonyos fordulatszámmal és maximális teljesítmény üzemmódban 8,8 kW. A viszkózus tengelykapcsolón keresztül hajtott ventilátor esetében a forgási sebesség 2500 min-1-ig növekszik, és az üzemmódban szükséges frekvencia 2 kW. Mivel a viszkózus tengelykapcsolóban 50%-os csúszás mellett további 1 kW hőre disszipálódik, a ventilátorhajtás teljes energiamegtakarítása az üzemanyag-fogyasztás csökkenésével jár. A hűtés ilyen szabályozása 5,8 kW, de még ez is kielégítőnek tekinthető A levegőfogyasztás nem növekszik egyenes arányban a frekvenciával, hiszen a motor forgása és mozgási sebessége fenntartja a sebességnövekedést, ráadásul a levegő növekedése, ami hozzájárul a motor hűtéséhez.

A Holset által gyártott viszkózus tengelykapcsoló egy másik típusa a környezeti hőmérsékleten kívül a motor hőszabályozását is szabályozza (80. ábra). Ez a tengelykapcsoló abban különbözik a korábban vizsgálttól, hogy a benne lévő, nyomatékot továbbító folyadék mennyisége a külső hőmérséklettől függ. A tengelykapcsoló házát egy 5 válaszfal osztja (lásd: 81. ábra) a meghajtótárcsa kamrájába 1 és a 2 tartalék térfogat kamrája, amelyek egy szeleppel vannak összekötve 3. A szelepet bimetál termosztát vezérli 4 levegő hőmérsékletétől függően. A 6-os kanál, amelyet egy rugóval a tárcsához nyomnak, a folyadék kiürítésére szolgál a tárcsából, és felgyorsítja annak áramlását a tárcsakamrából a térfogatba 2. A folyadék egy része folyamatosan a meghajtótárcsa kamrájában van, és kis nyomatékot képes továbbítani a ventilátornak. Például 40 °C-os levegőhőmérsékletnél a ventilátor maximális fordulatszáma 1300 min-1, az energiafogyasztás pedig nem haladja meg a 0,7 kW-ot. Amikor a motor felmelegszik, a bimetál termosztát kinyitja a szelepet, és a folyadék egy része belép a meghajtótárcsa kamrájába. A szelep áramlási területének növekedésével a tárcsás kamrába belépő folyadék mennyisége növekszik, és amikor a szelep teljesen nyitva van, szintje mindkét felében azonos. Az átvitt nyomaték és a ventilátor fordulatszám változását az A 2 görbék mutatják (lásd 80. ábra).

Ebben az esetben a ventilátor maximális fordulatszáma 3200 min-1, az energiafogyasztás pedig 3,8 kW-ra nő. A szelep maximális nyitása 65 °C-os környezeti hőmérsékletnek felel meg. A motorhűtés leírt szabályozásával a személygépkocsik üzemanyag-fogyasztása 1 l/100 km-rel csökkenthető.

Az erőteljes motorok még fejlettebb hűtési rendszerrel rendelkeznek. A Tatra dízelmotoroknál a ventilátor meghajtása egy hidraulikus tengelykapcsolón keresztül történik, amelyben az olaj mennyiségét termosztát szabályozza a kipufogógázok és a környezeti levegő hőmérsékletétől függően. A kipufogócsőben lévő hőmérséklet-érzékelő leolvasása elsősorban a motor terhelésétől és kisebb mértékben a fordulatszámától függ. Ennek az érzékelőnek a késleltetése nagyon kicsi, így tökéletesebb vele a hűtés szabályozása.

A ventilátorsebesség-hűtés szabályozása viszonylag egyszerű bármilyen típusú belső égésű motorban; ez csökkenti az autó által kibocsátott általános zajt.

Mivel az első motor az autóval szemben helyezkedik el, a mechanikus ventilátorhajtás nehézségeket okoz, ezért gyakrabban használják az elektromos ventilátorhajtást. Ebben az esetben a hűtés szabályozása jelentősen leegyszerűsödik. Az elektromos ventilátornak nem szabad nagy fogyasztásúnak lennie, ezért hajlamosak a hűtés hatását kihasználni a légnyomás sebességével az autó mozgása közben, mivel a motorterhelés növekedésével az autó fordulatszáma, és ennek következtében a megnő a körülötte áramló levegő sebességi nyomása. A ventilátormotor csak rövid ideig működik, ha hosszú dombokon mászik, vagy ha magas a környezeti hőmérséklet. A hűtőlevegő ventilátoron keresztüli áramlását az elektromos motor termosztát segítségével történő bekapcsolásával szabályozzuk,

Ha a hűtő a motortól távol helyezkedik el, például egy hátsó motorral rendelkező buszban, akkor a ventilátor általában hidrosztatikus hajtású. A buszmotor által meghajtott hidraulikus szivattyú nyomás alatti olajat lát el a lengőlemezes hidraulikus dugattyús motorban. Az ilyen hajtás összetettebb, és célszerű nagy teljesítményű motorokban használni.

ÉsA KIPUFOGÓGÁZOKKAL FELDOLGOZOTT HŐ HASZNÁLATA

A motor kipufogógázai jelentős mennyiségű hőenergiát tartalmaznak. Használható például egy autó fűtésére. A fűtési rendszer gáz-levegő hőcserélőjében a kipufogógázok általi levegőfűtés veszélyes a csövek kiégésének vagy szivárgásának lehetősége miatt. Ezért a kipufogógázokkal felmelegített olajat vagy más, nem fagyos folyadékot használják a hő átadására.

Még célszerűbb a kipufogógázokat a hűtőventilátor meghajtására felhasználni. Nagy motorterhelés esetén a kipufogógázok hőmérséklete a legmagasabb, és a motor intenzív hűtést igényel. Ezért nagyon ésszerű a kipufogógáz-turbina használata a hűtőventilátor meghajtására, és most kezdik használni. Egy ilyen meghajtó automatikusan szabályozhatja a hűtést, bár ez meglehetősen drága.

A kilökődéses hűtés költség szempontjából elfogadhatóbbnak tekinthető. A kipufogógázok kiszívják a hűtőlevegőt az ejektorból, amely velük keveredve távozik a légkörbe. Egy ilyen eszköz olcsó és megbízható, mivel nincs benne mozgó alkatrész. ábrán látható egy példa egy kilökős hűtőrendszerre. 82.

A kidobós hűtést sikeresen alkalmazzák a Tatra versenyautókban és néhány speciális autóban. A rendszer hátránya a magas zajszint, mivel a kipufogógázokat közvetlenül az ejektorba kell juttatni, és a hangtompító mögötti elhelyezkedése nehézségeket okoz.

A kipufogógázok energiájának felhasználásának fő módja a turbinában történő expanzió, amely a leggyakrabban a motor centrifugális feltöltőjének meghajtására szolgál, más célokra is használható, például az említett ventilátor meghajtására; turbókombinált motoroknál közvetlenül a motor főtengelyéhez kapcsolódik.

A hidrogént üzemanyagként használó motorokban a kipufogógázok hője, valamint a hűtőrendszerbe távozó hő felhasználható a hidridek felmelegítésére, ezáltal a bennük lévő hidrogén kinyerésére. Ezzel a módszerrel ez a hő a hidridekben halmozódik fel, és a hidridtartályok újszerű feltöltésével hidrogénnel különféle célokra felhasználható vízmelegítésre, épületek fűtésére stb.

A kipufogógázok energiáját részben a motor löketének javítására használják fel, felhasználva a kipufogócsőben kialakuló nyomásuk ingadozásait. A nyomásingadozások alkalmazása abból áll, hogy a szelep kinyitása után nyomási lökéshullám keletkezik a csővezetékben, amely hangsebességgel halad át a csővezeték nyitott végébe, visszaverődik onnan és formában visszatér a szelepbe. egy ritkulási hullám. A szelep nyitott állapotában a hullám többször is áthaladhat a csővezetéken. Ugyanakkor fontos, hogy a kipufogószelep zárási fázisában megérkezzen egy ritkítóhullám, amely segít a henger kipufogógázaitól való megtisztításában és friss levegővel történő kiöblítésében. A csővezeték minden ága akadályokat képez a nyomáshullámok útjában, ezért a nyomásingadozás használatának legkedvezőbb feltételei a hengerfejtől az egyesülésig terjedő szakaszon azonos hosszúságú hengerenkénti egyedi csővezetékek esetén jönnek létre. közös csővezeték.

A hangsebesség nem függ a motor fordulatszámától, ezért annak teljes tartományában a hengerek feltöltése és tisztítása szempontjából kedvező és kedvezőtlen üzemi körülmények váltják egymást. A Ne motorteljesítmény és pe átlagos effektív nyomás görbéjén ez „púpok” formájában nyilvánul meg, ami jól látható az ábrán. 83, amely a Porsche versenyautó motorjára jellemző külső sebességet mutatja. A nyomásingadozást a szívócsőben is alkalmazzák: a nyomáshullám megérkezése a szívószelephez, különösen annak zárásának fázisában, hozzájárul az égéstér öblítéséhez és tisztításához.

Ha több motorhenger csatlakozik egy közös kipufogócsőhöz, akkor számuk nem lehet több háromnál, és a munka váltakozásának egyenletesnek kell lennie, hogy az egyik henger kipufogógázai ne fedjék át egymást, és ne befolyásolják a másik henger kipufogógázának folyamatát. . A soros négyhengeres motorban a két szélső hengert általában egy közös ágba, a két középső hengert pedig egy másik ágba egyesítik. Egy soros hathengeres motorban ezeket az ágakat három első, illetve három hátsó henger alkotja. Mindegyik ágnak önálló bejárata van a hangtompítóhoz, vagy attól bizonyos távolságra az ágak egyesítve vannak, és közös belépésük a hangtompítóba meg van szervezve.

TURBÓFELTÖLTÉSŰ MOTOR

A turbófeltöltés során a kipufogógázokból származó energiát egy turbina használja fel, amely egy centrifugális kompresszort hajt a motor levegőjéhez. A kompresszorból nyomás alatt a motorba belépő nagy levegőtömeg hozzájárul a motor fajlagos teljesítményének növekedéséhez és fajlagos üzemanyag-fogyasztásának csökkenéséhez. A turbófeltöltős motorban végrehajtott kétfokozatú levegősűrítés és kipufogógáz expanzió lehetővé teszi a magas jelzett motor hatásfok elérését.

Ha mechanikus hajtású kompresszort használnak a feltöltéshez, akkor a több levegő betáplálása miatt csak a motor teljesítménye nő. Ha az expanziós löketet csak a motor hengereiben tartják fenn, a kipufogógázok nagy nyomással távoznak belőle, és ha nem használják tovább, ez a fajlagos üzemanyag-fogyasztás növekedését okozza.

A löket mértéke a motor rendeltetésétől függ. Magasabb töltőnyomás esetén a kompresszor levegője nagyon felforrósodik, és le kell hűteni a motor bemeneténél. Jelenleg a turbófeltöltést főként dízelmotorokban alkalmazzák, a 25-30%-os teljesítménynövekedés nem igényel nagy töltőnyomás-növelést, a motorhűtés sem okoz nehézséget. Leggyakrabban ezt a módszert használják a dízelmotor teljesítményének növelésére.

A motorba belépő levegő mennyiségének növelése lehetővé teszi, hogy sovány keverékeken dolgozzon, ami csökkenti a CO és CHx kibocsátását. Mivel a dízelmotorok teljesítményét a tüzelőanyag-ellátás szabályozza, a befújt levegő pedig nem fojtott, részterheléseknél nagyon sovány keverékeket használnak, ami segít csökkenteni a fajlagos üzemanyag-fogyasztást. A kompresszoros dízelmotorok gyenge gyújtása nem okoz problémát, mivel magas levegőhőmérsékleten fordul elő. A dízelmotoroknál megengedett az égéstér átfúvatott levegővel történő átfúvatása, mivel a benzinmotorokkal ellentétben nincs üzemanyag a kipufogócsőbe.

A kompresszoros dízelmotorban a kompressziós arányt általában kissé csökkentik, hogy korlátozzák a hengerben uralkodó maximális nyomást. A kompressziós ütem végén a magasabb légnyomás és hőmérséklet csökkenti a gyújtás késleltetését, és a motor kevésbé durva lesz.

A turbódízeleknél bizonyos problémák merülnek fel, amikor gyorsan növelni kell a motor teljesítményét. A vezérlőpedál lenyomásakor a turbófeltöltő tehetetlensége miatti levegőellátás-növekedés elmarad az üzemanyag-ellátás növekedésétől, így eleinte a motor dúsított keveréken működik, fokozott füsttel, és csak egy bizonyos idő elteltével a a keverék összetétele eléri a kívánt értéket. Ennek az időszaknak az időtartama a turbófeltöltő forgórészének tehetetlenségi nyomatékától függ. A rotor tehetetlenségének minimálisra csökkentésére tett kísérlet a turbina és a kompresszor járókerekeinek átmérőjének csökkentésével azt jelenti, hogy a turbófeltöltő fordulatszámát 100 000 percre kell növelni. Az ilyen turbófeltöltők kis méretűek és kis súlyúak, egyikük példája az ábrán látható. 84. A turbófeltöltő nagy fordulatszámának eléréséhez centripetális típusú turbinákat használnak. A hőátadás a turbinaházból a kompresszorházba minimális legyen, így mindkét ház jól szigetelt egymástól. A hengerek számától és kipufogóvezetékeik kombinálásának módjától függően a turbinák egy vagy két kipufogógáz-bemenettel rendelkeznek. A feltöltött dízelmotor a kipufogógázok energia-visszanyerésének köszönhetően nagyon alacsony fajlagos üzemanyag-fogyasztás elérését teszi lehetővé. Emlékezzünk vissza, hogy a belső égésű motorok hőmérlegét a táblázat tartalmazza. 1. és 2.

Személygépkocsik esetében a dízelmotor hátránya a nagy tömeg. Ezért a személygépkocsikhoz készülő új dízelmotorok főként nagy sebességű benzinmotorokon alapulnak, mivel a nagy fordulatszámok alkalmazása lehetővé teszi a dízelmotor tömegének elfogadható értékre történő csökkentését.

A dízelmotor üzemanyag-fogyasztása, különösen városi vezetésnél részterhelés mellett, észrevehetően kisebb. Ezeknek a dízelmotoroknak a továbbfejlesztése turbófeltöltéssel jár, melynek során a kipufogógázok káros széntartalmú komponenseinek tartalma csökken, működése lágyabbá válik. A magasabb égési hőmérséklet miatti NOx-növekedés kipufogógáz-visszavezetéssel csökkenthető. A dízelmotor költsége magasabb, mint a benzinmotoroké, azonban olajhiány esetén a használata jövedelmezőbb, mivel olajat lehet készíteni! több gázolajat fogtak ki, mint magas oktánszámú benzint

A benzinmotorok turbófeltöltésének vannak sajátosságai. A benzinmotorok elhasznált nyersanyagának hőmérséklete magasabb, ez magasabb követelményeket támaszt a turbinalapátok anyagával szemben, de nem korlátozza a feltöltést. Szabályoznia kell a szállított levegő mennyiségét, ami különösen fontos nagy csatolási frekvenciáknál, amikor a kompresszor nagy mennyiségű levegőt szállít. Ellentétben a dízelmotorral, ahol az üzemanyag-ellátás csökkentésével szabályozzák a teljesítményt, benzinmotorban nem alkalmazható hasonló módszer, mivel ezekben az üzemmódokban a keverék összetétele olyan rossz lenne, hogy a gyújtás nem garantált. Ezért a levegőellátást a turbófeltöltő maximális fordulatszámánál korlátozni kell. Ennek többféle módja van. Leggyakrabban a kipufogógázokat egy speciális csatornán átvezetik a turbina mellett, ezáltal csökkentve a turbófeltöltő sebességét és a hozzá szállított levegő mennyiségét. Az ilyen szabályozás sémáját az 1. ábra mutatja. 85.

A motor kipufogógázai a kipufogócsőbe jutnak 10, majd a turbinán keresztül 11 kipufogódobhoz 12. Maximális terhelés és nagy motorfordulatszám esetén a 7. szívónyílásban a 15. nyíláson áthaladó nyomás kinyitja a bypass szelepet 13, amelyen keresztül a kipufogógázok a csővezetéken keresztül 14 közvetlenül a kipufogódobba lépjen be, a turbinát megkerülve. A turbina kevesebb kipufogógázt kap, és a levegőt a kompresszor biztosítja 4 a bemenetbe 6 6-8-szorosára csökken. (A kipufogógáz bypass szelep kialakítása a 86. ábrán látható.)

A levegőellátás szabályozásának megfontolt módszerének az a hátránya, hogy a motorteljesítmény csökkenése a motorvezérlő pedál felengedésekor nem következik be azonnal, sőt tovább tart, mint a turbina fordulatszáma. A pedál ismételt megnyomásával késéssel érik el a kívánt teljesítményt, a turbófeltöltő fordulatszáma a bypass csatorna zárása után is lassan nő. Az ilyen késés nem kívánatos forgalmas forgalomban, ha gyorsan le kell fékezni, majd gyorsan fel kell gyorsítani az autót. Ezért egy másik szabályozási módszert alkalmaznak, nevezetesen a kompresszor bypass csatornáján keresztül levegő bypass-t is használnak. 4.

A levegő az 1. levegőszűrőn, keverékszabályozáson keresztül jut be a motorba 2 Bosch (Németország) K-Jetronic típusú, amely vezérli a 9. üzemanyag-befecskendezőket (lásd 13. fejezet), majd az 5. bemeneti csővezetékbe, majd a kompresszort 4 befecskendezve a bemeneti csatornákba és a fúvókákba 6 -öt. A vezérlőpedál gyors felengedésekor a kompresszor továbbra is forog, és csökkenti a nyomást a csatornában 6 bypass szelep 5 vákuum a bemeneti csőben 8 kinyílik, és túlnyomásos levegő a csatornából 6 ugyanazon a szelepen keresztül az 5 ismét megkerüli a csővezetékbe 3 a kompresszor előtt. A nyomáskiegyenlítés nagyon gyorsan megtörténik, miközben a turbófeltöltő sebessége nem csökken élesen. Amikor legközelebb megnyomja a pedált, a bypass szelep 5 gyorsan zár, és a kompresszor kis késéssel szállítja a sűrített levegőt a motorba. Ezzel a módszerrel a vezérlőpedál lenyomása után a másodperc törtrésze alatt elérheti a teljes motorteljesítményt.

Jó példa a feltöltött benzinmotorra a Porsche 911 motor (Németország). Kezdetben egy szívó, hathengeres léghűtéses motor volt, 2000 cm3 lökettérfogattal, ami 96 kW teljesítményű volt. A feltöltött változatnál a munkatérfogatot 3000 cm3-re, a teljesítményt pedig 220 kW-ra növelték a zajszintre és a kipufogógázokban való káros anyagok jelenlétére vonatkozó követelményeknek megfelelően. A motor méretei nem nőttek. A 911-es motor fejlesztése során rengeteg tapasztalatot használtak fel, amely a tizenkét hengeres versenymotor 917-es modelljének megalkotása során halmozódott fel, amely már 1978-ban 810 kW teljesítményt fejlesztett ki 7800 min-1 fordulatszám mellett és 1000-es töltőnyomást. 140 kPa. A motorra két turbófeltöltő került, legnagyobb nyomatéka 1100 Nm, tömege 285 kg. A motor névleges teljesítményű üzemmódjában a csőkompresszorok levegőellátása 90 000 min-1 sebességgel 0,55 kg/s volt 150-160 °C levegőhőmérséklet mellett. Maximális motorteljesítmény mellett a kipufogógázok hőmérséklete elérte az 1000-1100°C-ot. Egy versenyautó álló helyzetből 100 km/h-ra gyorsulása ezzel a motorral 2,3 másodpercig tartott. Ennek a versenymotornak a létrehozásakor tökéletes turbófeltöltés-vezérlő rendszert fejlesztettek ki, amely lehetővé tette az autó jó dinamikus tulajdonságainak elérését. Ugyanezt a vezérlési sémát alkalmazták a Porsche 911 motorban is.

Teljes fojtószelep nyitáskor a megkerülő szelep Porsche 911 motorjában a maximális töltőnyomás 13 (lásd 85. ábra) 80 kPa-ra korlátozódik. Ezt a nyomást már 3000 min-1 motorfordulatszámnál elérik, a 3000-5500 min-1 motorfordulatszám tartományban a töltőnyomás állandó, a kompresszor mögötti levegő hőmérséklete pedig 125 °C. Maximális motorteljesítmény mellett az öblítés mértéke eléri a kipufogógáz-áram 22%-át. A szívócsatornába szerelt biztonsági szelep 110-140 kPa nyomásra van beállítva, és a kipufogógáz-megkerülő szelep balesete esetén megszakítja az üzemanyag-ellátást, ezáltal korlátozza a motor teljesítményének ellenőrizetlen növekedését. Maximális motorteljesítmény mellett a kompresszor levegőellátása 0,24 kg/s. Az e = 8,5-tel egyenlő sűrítési arány egy szívómotorban a kompresszor bevezetésével 6,5-re csökkent. Ezenkívül nátriumhűtéses kipufogószelepeket fogadtak el, megváltoztatták a szelepek időzítését, és javították a hűtőrendszert. Maximális motorteljesítmény mellett a turbófeltöltő fordulatszáma 90 000 min-1, míg a turbina teljesítménye eléri a 26 kW-ot. Az USA-ba exportra szánt autóknak meg kell felelniük a kipufogógázok károsanyag-tartalmára vonatkozó követelményeknek, ezért az USA-ba szállított Porsche 911-es autókat két termikus reaktorral, az utóégetéshez szükséges másodlagos levegőt és kipufogógázokat ellátó rendszerrel szerelik fel. , valamint kipufogógáz-visszavezető rendszer. A Porsche 911 motor teljesítménye 195 kW-ra csökkent.

Néhány más turbófokozó vezérlőrendszerben, mint pl ARS A svéd SAAB cég elektronikát használ a töltőnyomás szabályozására. A töltőnyomást egy szelep korlátozza, amely szabályozza a kipufogógázok áramlását a turbina melletti bypass csatornán keresztül. A szelep kinyílik, ha vákuum lép fel a szívócsőben, amelynek értékét a szívócső és a kompresszor bemenete közötti légáramlás fojtásával szabályozzuk.

A bypass szelepben a vákuumot szabályozó fojtószelep elektromos meghajtással rendelkezik, amelyet elektronikus eszköz vezérel a töltőnyomás-, detonáció- és sebességérzékelők jelei szerint. A kopogásérzékelő a hengerblokkba beépített érzékeny piezoelektromos elem, amely érzékeli a kopogás előfordulását. Ennek az érzékelőnek a jele korlátozza a vákuumot a bypass szelep vezérlőkamrájában.

Egy ilyen turbófeltöltés-vezérlő rendszer biztosítja a jármű jó dinamikáját, amely például nagy forgalomban gyors előzésekhez szükséges. Ehhez gyorsan üzembe helyezheti a motort maximális töltőnyomás mellett, mivel a viszonylag hideg, részlegesen terhelt motorban a detonáció nem történik meg azonnal. Néhány másodperc múlva, amikor a hőmérséklet emelkedik, és detonáció kezd megjelenni, a vezérlőkészülék csökkenti a nyomást a kopogásérzékelőtől érkező jelre.

Ennek a szabályozásnak az az előnye, hogy változtatás nélkül lehetővé teszi a különböző oktánszámú üzemanyagok használatát a motorban. 91-es oktánszámú üzemanyag használata esetén az ilyen vezérlőrendszerrel rendelkező SAAB-motor akár 70 kPa-ig terjedő töltőnyomás mellett is hosszú ideig működhet. Ugyanakkor ennek a motornak a kompressziós aránya, amelyben a Bosch K-Jetronic benzinbefecskendező berendezést használják, e = 8,5. A személygépkocsik üzemanyag-fogyasztásának turbófeltöltés segítségével történő csökkentésében elért sikerek hozzájárultak a motorkerékpár-gyártásban való felhasználásához. Itt kell megemlíteni a japán Honda céget, amely elsőként használt turbófeltöltést a modell kéthengeres, folyadékhűtéses motorjában. "SH 500”-os teljesítmény növelése és az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében. A turbófeltöltők kis lökettérfogatú motorokban való használata számos nehézséggel jár, amelyek ugyanazt a töltőnyomást jelentik, mint a nagy teljesítményű, de alacsony légáramlási sebességű motoroknál. A töltőnyomás főként a kompresszorkerék kerületi fordulatszámától függ, ennek a keréknek az átmérőjét pedig a szükséges levegőellátás határozza meg. Ezért szükséges, hogy a turbófeltöltő nagyon nagy forgási sebességgel rendelkezzen, kis járókerék-átmérővel. A kompresszorkerék átmérője az említett 500 cm3-es Honda motorban 48,3 mm, 0,13 MPa töltőnyomás mellett a turbófeltöltő rotorja 180 000 min-1 frekvenciával forog. Ennek a turbófeltöltőnek a legnagyobb megengedett fordulatszáma eléri a 240 000 perc/1 értéket.

Amikor a töltőnyomás 0,13 MPa fölé emelkedik, kinyílik a kipufogógáz-megkerülő szelep (87. ábra), amelyet a kamrában lévő töltőnyomás vezérel, és a kipufogógázok egy része a turbinát megkerülve a kipufogócsőbe kerül, ami korlátozza. a kompresszor fordulatszámának további növelése. A bypass szelep körülbelül 6500 perc-1 motorfordulatszámnál nyit, és a töltőnyomás további növelésével a töltőnyomás már nem növekszik.

A befecskendező szelep által befecskendezett, a kívánt keverék összetétel eléréséhez szükséges üzemanyag mennyiségét a motorkerékpár hátsó kereke felett elhelyezett számítástechnikai eszköz határozza meg, amely a beszívott levegő és a hűtőfolyadék hőmérséklet érzékelőktől, a fojtószelep helyzetérzékelőjétől, a levegőtől származó információkat is feldolgozza. nyomásérzékelők, motorfordulatszám érzékelők.

A feltöltött motor fő előnye az üzemanyag-fogyasztás csökkenése, miközben növeli a motor teljesítményét. "Honda" motorkerékpár CX Egy 500"-as szívómotoros fogyasztása 4,8 l/100 km, míg ugyanaz a motorkerékpár, amely a "CX 500 7X" motor kompresszoros motorjával van felszerelve, mindössze 4,28 l/100 km. A tömeg a motorkerékpár „Honda CX Az 500 G" 248 kg, ami több mint 50 kg-mal több, mint az azonos osztályba tartozó, 500-550 cm3 lökettérfogatú motorkerékpárok tömege (például egy Kawasaki motorkerékpár KZ 550” tömege 190 kg). Ugyanakkor a Honda CX 500 7 motorkerékpár dinamikus tulajdonságai és maximális sebessége megegyezik a kétszer akkora lökettérfogatú motorkerékpárokéval. Ugyanakkor a fékrendszert javították a motorkerékpár sebességi tulajdonságainak növekedésével összefüggésben. A Honda CX 500 G motort még nagyobb sebességre tervezték, maximális fordulatszáma 9000 perc/1.

Az átlagos üzemanyag-fogyasztás csökkentését az is eléri, hogy amikor a motorkerékpár átlagos üzemi sebességgel halad, a szívócsonkban a nyomás megegyezik a légköri nyomással, vagy annál kicsivel kisebb, azaz a szívócső használata nagyon kicsi. . Csak akkor, ha a fojtószelep teljesen nyitva van, és ennek következtében a kipufogógázok mennyisége és hőmérséklete nő, akkor nő a turbófeltöltő fordulatszáma és a töltőnyomás, és ennek következtében nő a motor teljesítménye. A fojtószelep éles nyitásával a motor teljesítményének növekedése némi késéssel jár, és a turbófeltöltő felgyorsításához szükséges időhöz kapcsolódik.

A „Honda CX 500” motorkerékpár erőművének általános sémája T"ábrán látható turbófeltöltés. 87. Egyenetlen hengerműködésű kéthengeres motor szívócsonkjában a légnyomás nagy ingadozásait egy kamra és egy csillapító vevő csillapítja. A motor indításakor a szelepek megakadályozzák a levegő visszaáramlását, amelyet a szelepek nagy átfedése okoz. A folyékony hűtőrendszer kiküszöböli a vezető lábának meleg levegőellátását, ami léghűtés esetén fordul elő. A hűtőrendszer radiátorát elektromos ventilátor fújja. A turbinához vezető rövid kipufogócső csökkenti a kipufogógázok energiaveszteségét és hozzájárul az üzemanyag-fogyasztás csökkentéséhez. A motorkerékpár maximális sebessége 177 km/h.

"COMPREKS" KOMPRESSZIÓS TÍPUS

A svájci "Brown and Boveri" által kifejlesztett "Comprex" nagyon érdekes túlnyomási módszer a kipufogógázok nyomásának felhasználása, amely közvetlenül a motorba szállított levegőáramra hat. Az így kapott motorteljesítmény megegyezik a turbófeltöltővel, de hiányzik a turbina és a centrifugális kompresszor, amelyek gyártásához és kiegyensúlyozásához speciális anyagokra és nagy pontosságú berendezésekre van szükség.

A „Comprex” típusú nyomástartó rendszer diagramja az 1. ábrán látható. 88. Fő alkatrésze a motor főtengely fordulatszámának háromszoros fordulatszámával házban forgó lapátos forgórész, amely gördülőcsapágyakra van felszerelve, és ékszíj vagy fogasszíj hajtja. A „Comprex” típusú kompresszorhajtás legfeljebb a motor teljesítményének 2%-át fogyasztja. A Kompreks egység nem kompresszor a szó teljes értelmében, mivel a forgórészében csak a forgástengellyel párhuzamos csatornák vannak. Ezekben a csatornákban a motorba belépő levegőt a kipufogógázok nyomása összenyomja. A rotor véghézagai garantálják a kipufogógázok és a levegő eloszlását a rotor csatornáin keresztül. A sugárirányú lemezek a forgórész külső kontúrján helyezkednek el, kis hézagokkal a test belső felületével, amelyek miatt csatornák képződnek, mindkét oldalon zárókupakokkal lezárva.

A jobb oldali burkolatban ablakok találhatók és a kipufogógázok a motorból a készülékházba való ellátására és G - kipufogógázok eltávolítására a házból a kipufogócsőbe, majd a légkörbe A bal oldali burkolatban ablakok találhatók b sűrített levegő ellátására a motorhoz és az ablakokhoz d friss levegő bevezetésére a házba a bemeneti csővezetékből e. A csatornák mozgása a forgórész forgása során váltakozva csatlakozik a motor kipufogó- és szívócsővezetékéhez.

Ablak kinyitásakor a nyomási lökéshullám lép fel, amely hangsebességgel a kipufogócső másik végébe mozog, és egyidejűleg a kipufogógázokat a forgórész csatornájába irányítja anélkül, hogy levegővel keveredne. Amikor ez a nyomáshullám eléri a kipufogócső másik végét, kinyílik a b ablak, és a rotorcsatornában a kipufogógázok által összenyomott levegő kiszorul belőle a csővezetékbe. ban ben a motorhoz. Azonban még mielőtt a kipufogógázok a rotor ezen csatornájában elérnék a bal végét, az ablak először bezáródik. a majd ablak b, és a forgórésznek ezt a csatornáját a benne nyomás alatt lévő kipufogógázokkal mindkét oldalon lezárják a ház végfalai.

A forgórész további forgásával ez a kipufogógáz-csatorna megközelíti az ablakot G a kipufogócsőbe, és a kipufogógázok abba hagyják el a csatornát. Amikor a csatorna elhalad az ablakok mellett G a kiáramló kipufogógázok az ablakokon keresztül távoznak d friss levegő, amely a teljes csatornát kitöltve fújja és lehűti a rotort. Áthaladó ablakok Gés d, a friss levegővel feltöltött rotorcsatornát mindkét oldalon a ház végfalai ismét lezárják, és így készen áll a következő ciklusra. A leírt ciklus a valóságban zajló eseményekhez képest nagyon leegyszerűsített, és csak a motorfordulatszámok szűk tartományában hajtják végre. Ez az oka annak, hogy ezt a 40 éve ismert feltöltési módot nem alkalmazzák az autókban. Az elmúlt 10 év során Brown és Bovery munkája jelentősen javította a Komprex lökést, különösen egy további kamra került a végsapkába, amely megbízható levegőellátást biztosít a motorfordulatszámok széles tartományában, beleértve az alacsony értékeket is. .

A "Comprex" feltöltést az osztrák "Steyer-Daimler-Puch" cég összkerék-meghajtású terepjáróin tesztelték, amelyekre az "Opel Record 2.3D" és a "Mercedes-Benz 200D" dízelmotorokat telepítették.

A „Comprex” módszer előnye a turbófeltöltéssel szemben, hogy a vezérlőpedál lenyomása után nem késik a töltőnyomás növelése. A turbófeltöltő rendszer hatékonyságát a kipufogógázok energiája határozza meg, amely a hőmérsékletüktől függ. Ha például teljes motorteljesítmény mellett a kipufogógázok hőmérséklete 400 ° C, akkor télen több percet vesz igénybe, hogy elérje ezt a hőmérsékletet. A "Comprex" módszer jelentős előnye az is, hogy alacsony fordulatszámon nagy motornyomatékot ér el, amely lehetővé teszi egy kisebb fokozatú sebességváltó használatát.

A motorteljesítmény gyors növelése a vezérlőpedál lenyomásával különösen a versenyautóknál kívánatos.Az olasz Ferrari cég a Komprex feltöltési módszert teszteli versenyautóin, mivel turbófeltöltő használatakor a motor gyorsan reagál a helyzetre. a vezérlőpedál versenyautó kanyarodása során szükséges a korábban leírt komplex szabályozási rendszer alkalmazása.

A "Comprex" nyomástartó rendszer tesztelésekor a "Ferrari" osztályú versenyautók hathengeres motorjain F1 a motor nagyon gyorsan reagált a vezérlőpedál mozgására

A maximális töltőnyomás elérése érdekében ezeken a motorokon töltőlevegő-hűtést alkalmaznak. A „Comprex” egység forgórészén több levegő halad át, mint amennyit a motor igényel, mivel a levegő egy része a feltöltőegység hűtésére szolgál. Ez nagyon előnyös a versenymotoroknál, amelyek már az induláskor is szinte teljes légáramlással működnek az intercooleren keresztül. Ilyen körülmények között a „Comprex” egységgel rendelkező motor a legjobb hőmérsékleti állapotban lesz az indítás időpontjára a teljes teljesítmény eléréséhez.

A turbófeltöltő helyett "Comprex" kompresszor használata csökkenti a motor zaját, mivel alacsonyabb fordulatszámon működik. A fejlesztés kezdeti napjaiban a forgórész fordulatszáma okozta a turbófeltöltővel azonos frekvenciájú zajokat. Ezt a hátrányt kiküszöbölte a csatornák egyenetlen osztása a rotor kerülete körül.

A „Comprex” rendszer használatakor a kipufogógáz-visszavezetés nagymértékben leegyszerűsödik, ami a gáztartalom csökkentésére szolgál. NOx. A recirkulációt jellemzően úgy végzik, hogy a kipufogógázok egy részét a kipufogócsőből kivonják, adagolják, lehűtik és a motor szívócsőbe táplálják. A "Comprex" rendszerben ez a séma sokkal egyszerűbb is lehet, mivel a kipufogógázok keveredése a friss levegő áramlásával és hűtése közvetlenül a rotor csatornáiban történik.

MÓDOK A BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOR MECHANIKAI HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSÉRE

A mechanikai hatásfok a kijelzett és a tényleges motorteljesítmény arányát tükrözi. Az ezen értékek közötti különbséget a gázerők dugattyúról a lendkerékre történő átvitelével és a motortartozékok meghajtásával kapcsolatos veszteségek okozzák. Mindezeket a veszteségeket pontosan ismerni kell, amikor a cél a motor üzemanyag-hatékonyságának javítása.

A veszteségek legjelentősebb részét a hengeres súrlódás, kisebb részét a jól kenhető csapágyak súrlódása és a motor működéséhez szükséges berendezések hajtása okozza. A motorba történő levegő beszívásával kapcsolatos veszteségek (szivattyúzási veszteségek) nagyon fontosak, mivel a motor fordulatszámának négyzetével nőnek.

A motor működését biztosító berendezés meghajtásához szükséges teljesítményveszteségek közé tartozik a gázelosztó mechanizmus, az olaj-, víz- és üzemanyag-szivattyúk, valamint a hűtőrendszer ventilátorának meghajtásához szükséges teljesítmény. Léghűtéses motoroknál a levegőbefúvó ventilátor a motor szerves részét képezi a próbapadon történő tesztelés során, míg a folyadékhűtéses motoroknál a tesztelés során gyakran hiányzik a ventilátor és a hűtő, és víz a külső hűtőkörből. hűtésre használják. Ha nem vesszük figyelembe a folyadékhűtéses motor ventilátorának energiafogyasztását, akkor ez a léghűtéses motorhoz képest érezhetően túlbecsüli a gazdaságossági és teljesítménymutatóit.

A berendezés meghajtásának egyéb veszteségei a generátorhoz, a pneumatikus kompresszorhoz, a világításhoz, a műszerek működésének biztosításához szükséges hidraulikus szivattyúkhoz, a fékrendszerhez és az autó kormányzásához kapcsolódnak. A motor fékállványon történő tesztelésekor pontosan meg kell határozni, hogy mi minősül kiegészítő felszerelésnek, és hogyan kell betölteni, mivel ez szükséges a különböző motorok jellemzőinek objektív összehasonlításához. Ez különösen az olajhűtő rendszerre vonatkozik, amelyet a jármű mozgása közben úgy hűtenek le, hogy levegőt fújnak az olajteknőbe, ami a fékállványon végzett vizsgálatok során hiányzik. Az állványon lévő ventilátor nélküli motor tesztelésekor a levegő csővezetékeken keresztül történő átfújásának feltételei nem reprodukálódnak, ami a szívócső hőmérsékletének növekedését okozza, és a töltési tényező és a motor teljesítményének csökkenéséhez vezet.

A levegőszűrő elhelyezkedésének és a kipufogócső ellenállásának meg kell egyeznie az autóban a motor működési körülményei között rendelkezésre állókkal. Ezeket a fontos jellemzőket figyelembe kell venni, ha összehasonlítjuk a különböző motorok jellemzőit, vagy egy olyan motort, amelyet különböző körülmények között történő használatra terveztek, például személygépkocsiban vagy teherautóban, traktorban, vagy álló generátor, kompresszor stb.

Amikor a motor terhelése csökken, a mechanikai hatásfoka romlik, mivel a legtöbb veszteség abszolút értéke nem függ a terheléstől. Szemléltető példa a motor terhelés nélküli, azaz alapjárati működése, amikor a mechanikai hatásfoka nulla, és a motor teljes jelzett teljesítményét veszteségeinek leküzdésére fordítják. A motor 50%-os vagy kisebb terhelése esetén a fajlagos üzemanyag-fogyasztás jelentősen megnő a teljes terheléshez képest, ezért teljesen gazdaságtalan a vezetéshez szükségesnél nagyobb teljesítményű motort használni.

A motor mechanikai hatásfoka a használt olaj típusától függ. A nagy viszkozitású olajok téli használata az üzemanyag-fogyasztás növekedéséhez vezet. A motorteljesítmény nagy magasságban a légköri nyomás csökkenése miatt csökken, veszteségei azonban gyakorlatilag változatlanok maradnak, aminek következtében a fajlagos üzemanyag-fogyasztás ugyanúgy nő, mint részleges motorterhelés esetén.

SÚRÓDÁSI VESZTESÉGEK A HENGER-DUGATTYÚ CSOPORTBAN ÉS A CSAPÁGYAKBAN

A motorban a legnagyobb veszteséget a hengerben lévő dugattyú súrlódása okozza. A hengerfalak kenésének feltételei messze nem kielégítőek. Amikor a dugattyú BDC állásban van, a henger falán lévő olajréteg forró kipufogógázoknak van kitéve. Az olajfelhasználás csökkentése érdekében az olajkaparó gyűrű egy részét eltávolítja a henger faláról, amikor a dugattyú a BDC-hez mozdul, azonban a kenőanyag réteg a dugattyúszoknya és a henger között megmarad.

Az első nyomógyűrű okozza a legnagyobb súrlódást. Amikor a dugattyú a TDC-be mozog, ez a gyűrű a dugattyú dugattyúhoronyának alsó felületén nyugszik, és a nyomás, amely a munkakeverék összenyomása, majd égése során fellép, a henger falához nyomja. Mivel a dugattyúgyűrű kenési rendszere a legkevésbé kedvező a száraz súrlódás és a magas hőmérséklet miatt, itt a legnagyobb a súrlódási veszteség. A második nyomógyűrű kenési rendszere kedvezőbb, de a súrlódás jelentős marad. Ezért a dugattyúgyűrűk száma is befolyásolja a henger-dugattyú csoport súrlódási veszteségének mértékét.

Egy másik kedvezőtlen tényező a dugattyúnak a TDC közelében a hengerfalhoz való összenyomása a gáznyomás és az oda-vissza mozgó tömegek tehetetlenségi erői hatására. A nagy sebességű autómotorokban a tehetetlenségi erők nagyobbak, mint a gázmotoroknál. Ezért a hajtórúd csapágyai a legnagyobb terhelést a kipufogólöket TDC-jén érik, amikor a hajtórudat a felső és alsó fejére ható tehetetlenségi erők feszítik.

A hajtórúd mentén ható erő a henger tengelye mentén ható, a falára merőleges erőkre bomlik fel.

Előnyös a gördülőcsapágyak alkalmazása a motorban a rájuk ható nagy erők mellett. Célszerű például a lengőkarokat tűcsapágyakra helyezni.A görgőscsapágyakat korábban is használták dugattyúcsapágyként a hajtórúdban, különösen a nagy teljesítményű kétütemű motoroknál A dugattyú és a dugattyúcsapcsapágy egy két - az ütemű motorok a legtöbb esetben csak egyirányú terhelésnek vannak kitéve, ezért a szükséges olajfilm nem tud kialakulni a siklócsapágyban.

Az alacsony súrlódási veszteségek eléréséhez a henger-dugattyú csoportban kis tömegű dugattyúkra, kis számú dugattyúgyűrűre és a dugattyúszoknyán egy védőrétegre van szükség, amely megvédi a dugattyút a kopástól és beszorulástól.

GÁZCSERE VESZTESÉG

A henger levegővel való feltöltéséhez nyomáskülönbséget kell létrehozni a henger és a külső környezet között. A hengerben kialakuló, a dugattyúmozgással ellentétes irányú, a főtengely forgását lassító szívóvákuum a szelep időzítésétől, a szívócső átmérőjétől, valamint a szívócsatorna alakjától függ. szükséges például a hengerben a levegő forgásának létrehozásához. A ciklus ezen részében a motor légszivattyúként működik, és a jelzett motorteljesítmény egy részét a meghajtására fordítják.

A henger jó feltöltéséhez szükséges, hogy a feltöltés során a motor fordulatszámának négyzetével arányos nyomásveszteség a legkisebb legyen. A henger-dugattyú csoportban a súrlódási veszteségek is hasonló jellegűek a fordulatszám függvényében, és mivel többek között ez a veszteség dominál, a teljes veszteség a motor fordulatszámának második fokától is függ. Ezért a mechanikai hatásfok a sebesség növekedésével csökken, és a fajlagos üzemanyag-fogyasztás is romlik.

Maximális motorteljesítménynél a mechanikai hatásfok jellemzően 0,75, és a motor fordulatszámának további növekedésével a effektív teljesítmény gyorsan csökken. Maximális motorfordulatszám és részleges motorterhelés mellett a hatásfok minimális.

A gázcsere során keletkező veszteségekbe beletartoznak a főtengely forgattyúházának kifújásával kapcsolatos energiaköltségek is. A legnagyobb veszteséggel az egyhengeres négyütemű motorok rendelkeznek, amelyeknél a levegőt a forgattyúházba szívják a dugattyú minden egyes löketével, és ismét kinyomják onnan. A forgattyúházon átpumpált nagy mennyiségű levegő kéthengeres motorokat is tartalmaz, amelyek V-alakú és ellentétes hengerelrendezésűek. Ez a fajta veszteség csökkenthető egy visszacsapó szelep felszerelésével, amely vákuumot hoz létre a forgattyúházban. A forgattyúházban lévő vákuum csökkenti a szivárgások miatti olajveszteséget is. A többhengeres motoroknál, ahol az egyik dugattyú lefelé, a másik felfelé mozog, a forgattyúházban lévő gáz térfogata nem változik, de a hengerek szomszédos szakaszait jól kommunikálni kell egymással.

MOTOR TARTOZÉK HAJTÁS VESZTESÉG

A berendezések hajtásveszteségének jelentőségét gyakran alábecsülik, bár ezek nagy hatással vannak a motor mechanikai hatásfokára. A gázelosztó mechanizmus hajtásán jelentkező veszteségeket alaposan tanulmányozták. A szelep kinyitására fordított munka részben kompenzálódik, amikor a szeleprugó zárja azt, és ezáltal meghajtja a vezérműtengelyt. A gázelosztó hajtás veszteségei viszonylag kicsik, és ezek csökkentésével csak csekély megtakarítás érhető el a hajtások energiaköltségében. Néha a vezérműtengelyt gördülőcsapágyakra helyezik, de ezt csak versenyautók motorjainál használják.

Nagyobb figyelmet kell fordítani az olajszivattyúra. Ha a szivattyú méretét és a rajta áthaladó olajáramot túlbecsülik, akkor az olaj nagy része a nyomáscsökkentő szelepen keresztül nagy nyomáson távozik, jelentős veszteségek keletkeznek az olajszivattyú hajtásában. Ugyanakkor szükség van tartalékokra a kenési rendszerben, hogy elegendő nyomást biztosítsunk a siklócsapágyak kenéséhez, beleértve a kopottakat is. Ebben az esetben a szivattyú alacsony olajellátása a nyomás csökkenéséhez vezet alacsony motorfordulatszámon és hosszú távú, teljes terhelés melletti működés során. A nyomáscsökkentő szelepet ilyen körülmények között zárni kell, és a teljes olajkészletet kenéshez kell használni. Kevés energiát fogyaszt az üzemanyag-szivattyú és a gyújtáselosztó meghajtása. Ezenkívül a generátor kevés energiát fogyaszt. Az effektív teljesítmény jelentős részét, 5-10%-át a ventilátor és a hűtőrendszer szivattyújának meghajtására fordítják, amelyek a motor hőelvezetéséhez szükségesek. Erről már volt szó. Amint látható, számos módszer létezik a motor mechanikai hatásfokának javítására.

Az üzemanyag-szivattyú meghajtásával és a befecskendezők kinyitásával kis mennyiségű energia takarítható meg. Valamivel nagyobb mértékben ez lehetséges dízelmotorokban.

A GÉPJÁRMŰ VEZETÉSI TARTOZÉKAI VESZTESÉGEI

Az autót általában olyan berendezésekkel is felszerelik, amelyek a motor effektív teljesítményének egy részét elfogyasztják, és ezáltal csökkentik az autó vezetéséhez szükséges maradék részét. Személygépkocsiban korlátozott mennyiségben használnak ilyen berendezéseket, elsősorban a vezetést megkönnyítő különféle erősítőket, például kormányzást, kuplunghajtást, fékhajtást. Az autó klímarendszere is igényel bizonyos mennyiségű energiát, különösen a klímaberendezés esetében. Energiára van szükség a különféle hidraulikus hajtásokhoz is, például mozgatható ülések, nyitható ablakok, tetők stb.

Egy teherautóban sokkal nagyobb a kiegészítő felszerelés mennyisége. Általánosan használt, külön energiaforrást használó fékrendszer, billenő felépítmények, önrakodó szerkezetek, pótkerekek emelésére szolgáló berendezés, stb. Speciális járművekben az ilyen mechanizmusokat még szélesebb körben alkalmazzák. A teljes üzemanyag-fogyasztásnál ezeket az energiafogyasztási eseteket is figyelembe kell venni.

Ezek közül a legfontosabb a pneumatikus fékrendszerben állandó légnyomás létrehozására szolgáló kompresszor, amely folyamatosan működik, feltölti a légtartályt, amelyből a levegő egy része a nyomáscsökkentő szelepen keresztül további felhasználás nélkül a légkörbe távozik. A segédberendezéseket kiszolgáló nagynyomású hidraulikus rendszereket elsősorban a nyomáscsökkentő szelepek veszteségei jellemzik. Általában olyan szelepet használnak, amely az akkumulátorban az üzemi nyomás elérése után leállítja a munkaközeg további ellátását, és vezérli a szivattyú és a tartály közötti bypass vezetéket.

A BENZIN- ÉS DÍZELMOTOROK MECHANIKAI VESZTESÉGÉNEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

Összehasonlító adatok egy e = 6 sűrítési arányú benzinmotor és egy e = 16 sűrítési arányú dízelmotor azonos üzemi körülmények között mért mechanikai veszteségeiről (11. táblázat, A).

Benzinmotorhoz ráadásul a táblázatban. A 11. ábra B összehasonlítja a mechanikai veszteségeket teljes és részleges terhelésnél.

11.A. táblázat. Különféle mechanikai veszteségek átlagos nyomása benzin- és dízelmotorokban ( 1600 perc-1), MPa

A veszteségek típusa	motor típusa
	Benzin = 6	Dízel = 16
	0,025	0,025
Hajtás víz-, olaj- és üzemanyag-szivattyúkhoz	0,0072	0,0108
Időzítő mechanizmus hajtás	0,0108	0,0108
Veszteségek a fő és a sárgaréz csapágyakban	0,029	0,043
	0,057	0,09
Mechanikai veszteségek, összesen	0,129	0,18
Átlagos effektív nyomás	0,933	0,846
Mechanikai hatásfok, %	87,8	82,5

11.B. táblázat. Különféle mechanikai veszteségek átlagos nyomása benzinmotorban (1600 min-1, e = 6) különböző terheléseknél, MPa

A veszteségek típusa
	100 %	30 %
Szivattyúzási veszteségek (gázcsere veszteségek)	0,025	0,043
Időzítő mechanizmus és segédberendezések meghajtása	0,0179	0,0179
Veszteségek a forgattyús mechanizmusban	0,0287	0,0251
Veszteségek a henger-dugattyú csoportban	0,0574	0,05
Mechanikai veszteségek, összesen	0,129	0,136
Átlagos effektív nyomás	0,933	0,280
Mechanikai hatásfok, %	87,8	67,3

A teljes veszteség, amint az a táblázatból látható. 11 viszonylag kicsi, mivel alacsony fordulatszámon (1600 min-1) mérték őket. A forgási sebesség növekedésével a veszteségek nőnek a transzlációsan mozgó tömegek tehetetlenségi erőinek hatása miatt, amelyek a forgási frekvencia második hatványával arányosan nőnek, valamint a csapágy relatív sebessége miatt, mivel viszkózus a súrlódás is arányos a sebesség négyzetével. Érdekes összehasonlítani a két vizsgált motor hengerében lévő indikátor diagramokat is (89. ábra). A dízelmotor hengerében a nyomás valamivel magasabb, mint a benzinmotoroké, és a hatás időtartama hosszabb. Így a gázok nagyobb erővel és hosszabb ideig nyomják a gyűrűket a hengerfalhoz, ezért a dízelmotor henger-dugattyús csoportjában nagyobb a súrlódási veszteség. A benzinmotorokhoz képest megnövelt méretek, különösen a dízelmotorok csapágyainak átmérője szintén hozzájárul a mechanikai veszteségek növekedéséhez.

A csapágyak súrlódását az olajfilmben jelentkező nyírófeszültség okozza. Lineárisan függ a súrlódó felületek méretétől, és arányos a nyírási sebesség négyzetével. A súrlódást jelentősen befolyásolja az olaj viszkozitása, és kisebb mértékben a csapágyakban lévő olajfilm vastagsága. A hengerben lévő gáznyomás szinte nincs hatással a csapágyveszteségre.

A HENGER ÁTMÉRŐ ÉS A DUGATTYÚ ÜTEMÉNEK HATÁSA A BELSŐ ÉGÉSŰ MOTOR HATÉKONYSÁGÁRA

Korábban a hőveszteségek minimalizálásáról volt szó a motor indikátor hatásfokának növelése érdekében, főként pedig az égéstér felületének térfogatához viszonyított arányának csökkentéséről. Az égéstér térfogata bizonyos mértékig jelzi a bevitt hő mennyiségét. A benzinmotorban a bejövő töltet fűtőértékét a levegő és az üzemanyag sztöchiometrikushoz közeli aránya határozza meg. A dízelmotor tiszta levegőt kap, az üzemanyag-ellátást pedig a tökéletlen égés mértéke korlátozza, amelynél füst jelenik meg a kipufogógázokban, ezért a bevitt hő mennyisége és az égéstér térfogata között meglehetősen nagy a kapcsolat. nyilvánvaló

Egy gömb felületének a legkisebb aránya egy adott térfogathoz viszonyítva. A felület a hőt a környező térbe vonja el, így a gömb alakú masszát a legkevésbé hűti le. Ezeket a nyilvánvaló összefüggéseket figyelembe kell venni az égéstér kialakításánál, azonban szem előtt kell tartani a különböző méretű motoralkatrészek geometriai hasonlóságát. Tudniillik egy gömb térfogata 4/3xR3, felülete pedig 4xR2, így a térfogat az átmérő növekedésével gyorsabban növekszik, mint a felületé, így a nagyobb átmérőjű gömbnek kisebb lesz a felülete. - térfogatarány. Ha egy különböző átmérőjű gömb felületei azonos hőmérsékletkülönbséggel és azonos hőátbocsátási tényezővel rendelkeznek a, akkor egy nagy gömb lassabban hűl le.

A motorok geometriailag hasonlóak, ha azonos kialakításúak, de méretükben különböznek. Ha az első motor hengerátmérője például egy, a másodiké pedig 2-nél jár szor több, akkor a második motor összes lineáris mérete 2-szer, a felületek - 4-szer és a térfogatok - 8-szor nagyobbak lesznek, mint az első motoré. Teljes geometriai hasonlóság azonban nem érhető el, hiszen például a gyújtógyertyák és az üzemanyag-befecskendezők méretei azonosak a különböző hengerátmérőjű motoroknál.

A geometriai hasonlóságból arra következtethetünk, hogy egy nagyobb hengernek elfogadhatóbb a felület-térfogat aránya, így a hővesztesége a felületi hűtés során azonos körülmények között kisebb lesz.

A teljesítmény meghatározásakor azonban figyelembe kell venni néhány korlátozó tényezőt. A motor teljesítménye nemcsak a hengerek méretétől, azaz térfogatától, hanem forgási gyakoriságától, valamint az átlagos effektív nyomástól is függ. A motor fordulatszámát a maximális átlagos dugattyúfordulatszám, a tömeg és a hajtókar szerkezetének tökéletessége korlátozza. A benzinmotorok maximális átlagos dugattyúsebessége 10-22 m/s tartományba esik. Személygépkocsi-motoroknál az átlagos dugattyúsebesség maximális értéke eléri a 15 m/s-t, az átlagos effektív nyomás értéke teljes terhelésnél pedig megközelíti az 1 MPa-t.

A motor lökettérfogatát és méreteit nemcsak geometriai tényezők határozzák meg. Például a falak vastagságát a technológia határozza meg, nem pedig a terhelés. A falakon keresztüli hőátadás nem a vastagságuktól függ, hanem az anyaguk hővezető képességétől, a falfelületek hőátbocsátási tényezőitől, a hőmérséklet-különbségektől stb. A csővezetékekben a gáznyomás-ingadozások hangsebességgel terjednek, függetlenül a motor méretét, a csapágyhézagokat az olajfilm tulajdonságai stb. határozzák meg. Néhány következtetést azonban le kell vonni a hengerek geometriai méreteinek befolyásával kapcsolatban.

A NAGY KAPACITÁSÚ HENGER ELŐNYEI ÉS HÁTRÁNYAI

A nagyobb munkatérfogatú hengereknél kisebb a falak relatív hővesztesége. Ezt jól alátámasztják a nagy munkatérfogatú hengerrel rendelkező, álló dízelmotorok példái, amelyek nagyon alacsony fajlagos üzemanyag-fogyasztással rendelkeznek. A személygépkocsik tekintetében azonban ezt a rendelkezést nem mindig erősítik meg.

A motorteljesítmény-egyenlet elemzése azt mutatja, hogy a legnagyobb motorteljesítmény kis dugattyúlökettel érhető el.

Az átlagos dugattyúsebesség a következőképpen számítható ki

ahol: S - dugattyúlöket, m; n - sebesség, min-1.

A C p átlagos dugattyúfordulatszám korlátozása esetén a forgási sebesség minél nagyobb, minél kisebb a dugattyúlöket. A négyütemű motor teljesítményegyenlete a következő

ahol: Vh - motortérfogat, dm3; n - sebesség, min-1; pe - átlagos nyomás, MPa.

Ezért a motor teljesítménye egyenesen arányos forgásának és elmozdulásának gyakoriságával. Így egyidejűleg ellentétes követelmények vonatkoznak a motorra - nagy hengerűrtartalom és rövid löket. Kompromisszumos megoldás több henger használata.

A nagy sebességű benzinmotor egy hengerének legelőnyösebb munkatérfogata 300-500 cm3. A kis számú ilyen hengerrel rendelkező motor rosszul kiegyensúlyozott, és nagy számú hengerrel jelentős mechanikai veszteségekkel rendelkezik, ezért megnövekedett a fajlagos üzemanyag-fogyasztás. A 3000 cm3-es üzemi térfogatú nyolchengeres motor fajlagos üzemanyag-fogyasztása alacsonyabb, mint egy tizenkét hengeres motoré, azonos munkatérfogattal.

Az alacsony üzemanyag-fogyasztás elérése érdekében célszerű kis hengerszámú motorokat használni. A nagy lökettérfogatú egyhengeres motort azonban nem használják az autókban, mivel relatív tömege nagy, és a kiegyensúlyozás csak speciális mechanizmusok használatával lehetséges, ami a tömeg, a méret és a költség további növekedéséhez vezet. Ezenkívül az egyhengeres motorok nagy nyomatékegyenetlenségei elfogadhatatlanok a járművek sebességváltói számára.

A legkevesebb hengerszám egy modern autómotorban kettő. Az ilyen motorokat sikeresen használják különösen kis osztályú autókban (Citroen 2 CV, Fiat 126). Egyensúlyi szempontból a négyhengeres a következő az ésszerű alkalmazási körben, de most kezdik elterjedni a kis hengerűrtartalmú háromhengeres motorokat is, amelyek alacsony üzemanyag-fogyasztást tesznek lehetővé. Ezenkívül a hengerek kisebb száma leegyszerűsíti és csökkenti a motor segédberendezéseinek költségeit, mivel csökken a gyújtógyertyák, befecskendezők és a nagynyomású üzemanyag-szivattyú dugattyúpárjai. Az autóban lévő keresztirányú elrendezéssel egy ilyen motor rövidebb, és nem korlátozza a kormányzott kerekek forgását.

A háromhengeres motor lehetővé teszi a négyhengeres motorral egyesített alapvető alkatrészek használatát: hengerbetét, dugattyúkészlet, hajtókarkészlet és szelepmechanizmus. Ugyanez a megoldás öthengeres motornál is lehetséges, amivel szükség esetén az alap négyhengeres motorhoz képest felfelé lehet növelni a teljesítménytartományt, elkerülve a hosszabb hathengeres motorra való átállást.

A nagy hengerűrtartalmú dízelek használatának előnyeire már rámutatott. Az égés közbeni hőveszteségek csökkentése mellett ez lehetővé teszi egy kompaktabb égéstér kialakítását, amelyben mérsékelt sűrítési arány mellett magasabb hőmérséklet jön létre az üzemanyag befecskendezésekor. Nagy lökettérfogatú hengerhez nagyszámú fúvókalyukkal rendelkező, a szénképződésre kevésbé érzékeny fúvókák használhatók.

A DUGATTYÚ LÖTETÉSÉNEK ARÁNYA A HENGER ÁTMÉRŐJÉHEZ

Az S dugattyúlöket hányadosa osztva a henger átmérőjével D az S/D arány általánosan használt értéke . A motorépítés fejlődése során a dugattyúlöket nagyságára vonatkozó nézőpont megváltozott.

Az autómotorgyártás kezdeti szakaszában az ún. adóképlet volt érvényben, amely alapján a motorteljesítményre kivetett adót a D darabszám és átmérő figyelembevételével számították ki. a hengereit. A motorok osztályozása is ennek a képletnek megfelelően történt. Ezért a nagy dugattyúlökettel rendelkező motorokat részesítették előnyben a motorteljesítmény növelése érdekében ezen az adókategórián belül. A motor teljesítménye nőtt, de a fordulatszám növekedését korlátozta a megengedett átlagos dugattyúfordulatszám. Mivel a motor gázelosztó mechanizmusát ebben az időszakban nem nagy fordulatszámra tervezték, a forgási sebesség dugattyúfordulatszámmal történő korlátozása nem számított.

Amint a leírt adóképletet eltörölték, és a motorok besorolását a henger lökettérfogata szerint elkezdték elvégezni, a dugattyúlöket hirtelen csökkenni kezdett, ami lehetővé tette a fordulatszám és ezáltal a motor növelését. erő. A nagyobb átmérőjű hengereknél nagyobb szelepek alkalmazása vált lehetővé. Ezért olyan rövid löketű motorokat hoztak létre, amelyek S/D aránya akár 0,5 is lehet. A gázelosztó mechanizmus fejlesztése, különösen a hengerben lévő négy szelep használata esetén lehetővé tette a motor névleges fordulatszámának 10 000 min-1 vagy annál nagyobb értékre való csökkentését, aminek következtében a teljesítménysűrűség gyorsan nőtt.

Jelenleg nagy figyelmet fordítanak az üzemanyag-fogyasztás csökkentésére, az S / D hatásának e célból végzett vizsgálatai kimutatták, hogy a rövid ütemű motorok fajlagos üzemanyag-fogyasztása megnövekedett. Ennek oka az égéstér nagy felülete, valamint a motor mechanikai hatásfokának csökkenése a hajtórúd és a dugattyúkészlet részeinek transzlációsan mozgó tömegeinek viszonylag nagy nagysága és a veszteségek növekedése miatt. a segédberendezések hajtásain.a főtengely ellensúlyai ​​ütköznek. A dugattyú löketének csökkenésével a dugattyú tömege is kismértékben csökkent a dugattyúszoknyán lévő mélyedések és kivágások alkalmazásakor A kipufogógázok mérgezőanyag-kibocsátásának csökkentése érdekében célszerűbb kompakt égésterű és hosszabb motorokat használni. dugattyúlöket. D visszautasítás.

Az átlagos effektív nyomás függése az S/D aránytól y ábrán láthatók a legjobb versenymotorok, ahol jól látható a q csökkenése kis S/D arányoknál. 90 Jelenleg az eggyel egyenlő vagy valamivel nagyobb S/D arány előnyösebb. Bár rövid dugattyúlöket esetén a hengerfelület és a munkatérfogat aránya a dugattyúhelyzetben a BDC-nél kisebb, mint a hosszú löketű motoroknál, a henger alsó zónája nem annyira fontos a hőelvonás szempontjából, mivel a henger hőmérséklete a gázok már érezhetően csökkennek

A hosszú ütemű motornál a hűtött felület és az égéstér térfogatának aránya kedvezőbb, ha a dugattyú TDC-n van, ami fontosabb, mivel a ciklus ezen időszakában a hőveszteséget meghatározó gázhőmérséklet a legmagasabb. A hőátadó felület csökkentése a tágulási folyamat ezen fázisában csökkenti a hőveszteséget és javítja a motor jelzett hatásfokát.

EGYÉB MÓDOK A MOTOR ÜZEMANYAG-FOGYASZTÁSÁNAK CSÖKKENTÉSÉRE

A motor csak a jellemzőinek egy bizonyos területén működik minimális üzemanyag-fogyasztással.

A jármű üzemeltetése során a motor teljesítményének mindig a minimális fajlagos üzemanyag-fogyasztási görbén kell elhelyezkednie. Személygépkocsiban ez a feltétel négy- és ötfokozatú váltó használata esetén teljesíthető, és minél kevesebb a sebességfokozat, annál nehezebb ezt a feltételt teljesíteni. Vízszintes úton haladva a motor még a negyedik sebességfokozat bekapcsolásakor sem működik optimálisan. Ezért a motor optimális terhelése érdekében az autót a legfelső fokozatban kell gyorsítani, amíg el nem éri a törvény által megengedett legnagyobb sebességet. Ezenkívül tanácsos a sebességváltót üres állásba kapcsolni, leállítani a motort és szabadon engedni, amíg a sebesség le nem csökken, például 60 km / h-ra, majd újra bekapcsolni a motort és a dobozban lévő legmagasabb fokozatot, és a motorvezérlő pedál optimális nyomásával ismét állítsa a sebességet 90 km/h-ra

Ilyen autóvezetés a „gyorsulás-kifutás” módszerrel. Ez a vezetési stílus elfogadható gazdaságos versenyeken mindaddig, amíg a motor gazdaságos tartományban jár, vagy ki van kapcsolva. A nagy forgalmú autó tényleges üzemeltetésére azonban nem alkalmas.

Ez a példa bemutatja az üzemanyag-fogyasztás csökkentésének egyik módját. A fajlagos üzemanyag-fogyasztás csökkentésének másik módja a motor teljesítményének korlátozása, miközben megőrzi jó mechanikai hatásfokát. A részleges terhelés negatív hatását a mechanikai hatásfokra a táblázatban már bemutattuk. 11A. Különösen a táblázatból. A 11.B. ábra azt mutatja, hogy ha a motor terhelését 100%-ról 30%-ra csökkentik, a mechanikai veszteségek aránya az indikátormunkában 12%-ról 33%-ra nő, a mechanikai hatásfok pedig 88%-ról 67%-ra csökken. A maximum 30%-ának megfelelő teljesítményérték érhető el egy négyhengeres motor mindössze két hengerének működésével.

A HENGER LEÁLLÍTÁSA

Ha egy többhengeres motor részterhelése mellett több hengert kikapcsolnak, a többi nagyobb terhelés mellett, jobb hatásfokkal fog működni. Így ha egy nyolchengeres motor részterhelésen üzemel, a teljes levegőmennyiség csak négy hengerbe juttatható, ezek terhelése megduplázódik, és a motor effektív hatásfoka nő. A négyhengeres égésterek hűtőfelülete kisebb, mint a nyolcé, így a hűtőrendszer által elvezetett hőmennyiség csökken, az üzemanyag-fogyasztás pedig 25%-kal csökkenthető.

A hengerek kikapcsolásához általában szelepműködtetést használnak. Ha mindkét szelep zárva van, akkor a keverék nem jut be a hengerbe, és a benne lévő gáz egymás után összenyomódik és kitágul. Az ebben az esetben a gáz összenyomására fordított munka ismét felszabadul az expanzió során olyan körülmények között, amikor a henger falai kismértékben eltávolítják a hőt. A mechanikai és indikátoros hatásfok ebben az esetben javult egy nyolchengeres motor hatékonyságához képest, amely minden hengeren azonos effektív teljesítménnyel működik.

A hengerek kikapcsolásának ez a módja nagyon kényelmes, mivel a henger automatikusan deaktiválódik, amikor a motor részleges terhelésre kapcsol, és szinte azonnal aktiválódik, amikor megnyomja a vezérlőpedált. Ezért a vezető a motor teljes erejét bármikor felhasználhatja az előzésre vagy a lejtő gyors leküzdésére. Városi vezetés közben az üzemanyag-fogyasztás különösen szembetűnő. A kikapcsolt hengereknek nincs szivattyúzási vesztesége, és nem juttatnak levegőt a kipufogócsőbe. Lejtőn haladva a kioldott hengerek ellenállása kisebb, a motorfék csökken, és a jármű nagyobb távolságot tesz ki, akárcsak a szabadonfutónál.

Kényelmes kikapcsolni az alsó vezérműtengellyel rendelkező felső szelepes motor hengerét egy elektromágnes által mozgatott szelephimba ütközővel. A mágnesszelep kikapcsolásakor a szelep zárva marad, mivel a lengőkart a vezérműtengely bütyök forgatja a szelepszár végével való érintkezési pont körül, és a lengőkar ütközője szabadon mozoghat.

Nyolchengeres motornál két vagy négy hengert úgy kapcsolnak ki, hogy a munkahengerek váltakozása a lehető legegyenletesebb legyen. A hathengeres motorban egy-három henger le van kapcsolva. Most egy négyhengeres motor két hengerének leállítását is tesztelik.

A felső vezérműtengellyel rendelkező motorban nehéz kikapcsolni a szelepeket, ezért a hengerek kikapcsolására más módszereket is alkalmaznak. Például egy hathengeres BMW (Németország) motor hengereinek fele le van kapcsolva, így három hengernél ki van kapcsolva a gyújtás és a befecskendezés, a három munkahenger kipufogógázai pedig három kikapcsolt hengeren keresztül távoznak, és tovább tágulhatnak. . Ezt a folyamatot a bemeneti és kimeneti csővezetékekben lévő szelepek hajtják végre. Ennek a módszernek az az előnye, hogy a kikapcsolt hengereket folyamatosan melegítik az áthaladó kipufogógázok.

A Porsche 928 nyolchengeres V-motor hengerlekapcsolással két, szinte teljesen elválasztott négyhengeres V-alakú részből áll. Mindegyik független bemeneti csővezetékkel van felszerelve, míg a gázelosztó mechanizmus nem kapcsolja le a szelephajtásokat. Az egyik motort a fojtószelep zárásával és a benzinbefecskendezés leállításával kapcsolják le, és a tesztek szerint a szivattyúzási veszteség a fojtószelep kis nyitásával lesz a legkisebb. Mindkét szakasz fojtószelepei független hajtásokkal vannak felszerelve. A kikapcsolt szakasz folyamatosan kis mennyiségű levegőt juttat a közös kipufogócsőbe, amely a kipufogógázok utóégetésére szolgál a termikus reaktorban. Ez kizárja a dedikált másodlagos levegőszivattyú használatát.

A nyolchengeres motor két négyhengeres részre osztásakor az egyik nagy nyomatékra van beállítva alacsony fordulatszámon, és folyamatosan működik, a második pedig a maximális teljesítményre vonatkozik, és csak akkor kapcsol be, ha teljesítményre van szükség. közel a maximumhoz. A motorrészek eltérő szelepidőzítéssel és különböző hosszúságú szívócsövekkel rendelkezhetnek.

A nyolc (folytonos görbék) és négy (szaggatott görbék) hengeres Porsche 928 motor többparaméteres jellemzőit az ábra mutatja. 91. A fajlagos tüzelőanyag-fogyasztásban a négy motorhenger deaktiválása miatt javítani kívánt területek árnyékoltak. Például 2000 min-1 sebességnél és 80 Nm nyomatéknál a fajlagos üzemanyag-fogyasztás mind a nyolc motorhenger működése során 400 g / (kW h), míg egy négyhengeres motornál ugyanabban az üzemmódban valamivel több, mint 350 g/(kWh).

Alacsony járműsebesség mellett még jelentősebb üzemanyag-megtakarítás érhető el. Az autópálya vízszintes szakaszán való egyenletes mozgáshoz szükséges üzemanyag-fogyasztás különbségét a ábra mutatja. 92. Négy hengeres kikapcsolt motornál (pontozott görbe) 40 km/h sebességnél az üzemanyag-fogyasztás 25%-kal csökken: 8-ról 6 l/100 km-re.

De az üzemanyag-megtakarítás a motorban nem csak a hengerek kikapcsolásával érhető el. Az új Porsche motorokban TOR(„Porsche termodinamikailag optimalizált motorja”), minden lehetséges módot megvalósítottak a hagyományos benzinmotorok jelzett hatásfokának javítására. A kompressziós arányt először 8,5-ről 10-re, majd a dugattyúkorona alakjának megváltoztatásával 12,5-re növelték, miközben növelték a hengerben lévő töltet forgásának intenzitását a kompressziós löket alatt. Az így modernizált „Porsche 924” és „Porsche 928” motorok 6-12%-kal csökkentették a fajlagos üzemanyag-fogyasztást. Az egyidejűleg alkalmazott elektronikus gyújtórendszer a motor fordulatszámától és terhelésétől függő optimális gyújtási időzítés beállításával növeli a motor hatásfokát, ha részterhelésen működik sovány keverékek körülményei között, és kiküszöböli a detonációt maximális terhelés mellett. módok.

Ha az autót kereszteződésekben leállítja, akkor az üzemanyagot is megtakarítja. Ha a motor 1000 min-1-nél kisebb fordulatszámon alapjáraton jár, és a hűtőfolyadék hőmérséklete meghaladja a 40 °C-ot, a gyújtás 3,5 másodperc után lekapcsol. A motor csak a vezérlőpedál lenyomása után indul újra. Ez 25-35%-kal csökkenti az üzemanyag-fogyasztást, és ennek következtében a Porsche benzinmotorokét TORüzemanyag-hatékonyságban felvehetik a versenyt a dízelekkel.

A Mercedes-Benz a hengerek deaktiválásával is megpróbálta csökkenteni az üzemanyag-fogyasztást egy nyolchengeres motorban. A leállítást egy elektromágneses eszközzel érték el, amely megszakítja a bütyök és a szelep közötti merev kapcsolatot. Városi vezetési körülmények között az üzemanyag-fogyasztás 32%-kal csökkent.

PLAZMAGYÚJTÁS

Sovány keverékek alkalmazásával csökkenthető az üzemanyag-fogyasztás és a kipufogógázok káros anyagtartalma, de ezek szikragyújtása nehézkes. A garantált gyújtás szikrakisüléssel legfeljebb 17 levegő/üzemanyag tömegaránynál megy végbe. Gyengébb összetétel esetén gyújtáskimaradások lépnek fel, ami a kipufogógázok káros anyagtartalmának növekedéséhez vezet.

Ha rétegtöltetet hozunk létre a hengerben, akkor nagyon sovány keverék elégetését lehet elérni, feltéve, hogy a gyújtógyertya területén gazdag összetételű keverék képződik. A dús keverék könnyen meggyullad, és az égéstér térfogatába dobott lángfáklya meggyújtja az ott található sovány keveréket.

Az elmúlt években tanulmányok folytak sovány keverékek plazma- és lézeres módszerekkel történő begyújtásáról, amelyek során az égéstérben több égésközpont képződik, mivel a keverék begyulladása a kamra különböző zónáiban egyidejűleg történik. Ennek eredményeként a kopogási problémák megszűnnek, és a kompressziós arány még alacsony oktánszámú üzemanyag használata esetén is növelhető. Ez akár 27-es levegő/üzemanyag arányú sovány keverékeket is meggyújthat.

A plazmagyújtás során egy elektromos ív nagy koncentrációjú elektromos energiát hoz létre egy kellően nagy térfogatú ionizált szikraközben. Ugyanakkor az ívben 40 000 ° C-ig terjedő hőmérséklet alakul ki, azaz az ívhegesztéshez hasonló körülmények jönnek létre.

A plazmagyújtás módszerét azonban nem olyan egyszerű megvalósítani egy belső égésű motorban. A plazma gyújtógyertya az ábrán látható. 93. A gyertyaszigetelőben a központi elektróda alatt kis kamrát készítenek. Ha a központi elektróda és a gyertyatest között nagy hosszúságú elektromos kisülés lép fel, a kamrában lévő gáz nagyon magas hőmérsékletre melegszik fel, és kitágulva a gyertyatestben lévő lyukon keresztül az égéstérbe távozik. Körülbelül 6 mm hosszú plazmafáklya keletkezik, aminek köszönhetően több láng jelenik meg, amelyek hozzájárulnak a sovány keverék meggyulladásához és égéséhez.

A plazmagyújtás egy másik típusa kisméretű, nagynyomású szivattyút használ, amely levegőt juttat az elektródákba az ívgyújtás idején. Az elektródák közötti kisülés során keletkező ionizált levegő térfogata belép az égéstérbe.

Ezek a módszerek nagyon összetettek, és nem használják az autómotorokban. Ezért egy másik módszert fejlesztettek ki, amelyben a gyújtógyertya 30°-os forgattyús szögben állandó elektromos ívet képez. Ebben az esetben akár 20 MJ energia szabadul fel, ami sokkal több, mint a hagyományos szikrakisülésnél. Ismeretes, hogy ha a szikragyújtás során nem keletkezik elegendő energia, a keverék nem gyullad meg.

A plazmaív az égéstérben a töltet forgásával kombinálva nagy gyújtófelületet képez, mivel ebben az esetben a plazmaív alakja és mérete jelentősen megváltozik. Ez a gyulladási periódus időtartamának növekedésével együtt a számára felszabaduló nagy energia jelenlétét is jelenti.

A szabványos rendszertől eltérően a plazmagyújtó rendszer szekunder körében állandó 3000 V feszültség működik.A kisülés pillanatában a gyújtógyertya szikraközében közönséges szikra jelenik meg. Ebben az esetben a gyertya elektródáin az ellenállás csökken, és a 3000 V állandó feszültség a kisülés pillanatában meggyulladt ívet képez. Az ív fenntartásához körülbelül 900 V feszültség elegendő.

A plazmagyújtási rendszer a szabványostól egy beépített nagyfrekvenciás (12 kHz) egyenáramú megszakítóval különbözik, 12 V feszültséggel. Az indukciós tekercs 3000 V-ra emeli a feszültséget, amit ezután egyenirányítanak. Meg kell jegyezni, hogy a gyújtógyertya hosszan tartó ívkisülése jelentősen csökkenti annak élettartamát.

Plazmagyújtásnál a láng gyorsabban terjed az égéstérben, ezért a gyújtás időzítését ennek megfelelően módosítani kell. A 2300 cm3 lökettérfogatú és automata sebességváltóval szerelt Ford Pinto (USA) plazmagyújtási rendszerének vizsgálata a táblázatban látható eredményeket adta. 12.

12. táblázat Ford Pinto gépkocsi plazmagyújtási rendszerének vizsgálati eredményei

A gyújtásrendszer típusa	Mérgező anyagok kibocsátása, g			Üzemanyag-fogyasztás, l / 100 km
	CHx	ÍGY	NOx	városi tesztciklus	út próba ciklus
Alapértelmezett	0,172	3,48	1,12	15,35	11,41
Plazma a gyújtás időzítésének optimális szabályozásával	0,160	3,17	1,16	14,26	10,90
Plazma a gyújtási időzítés és a keverék összetételének optimális szabályozásával	0,301	2,29	1,82	13,39	9,98

Plazmagyújtással lehetséges a benzinmotor minőségi szabályozása, amelyben a bevezetett levegő mennyisége változatlan marad, és a motor teljesítményét csak a betáplált üzemanyag mennyiségének szabályozása szabályozza. Plazmagyújtórendszer használatakor a motorban a gyújtás időzítésének és a keverék összetételének megváltoztatása nélkül az üzemanyag-fogyasztás 0,9%-kal csökkent a gyújtási szög beállításával - 4,5%-kal, a gyújtási szög és a keverék összetételének optimális szabályozásával pedig 14% (lásd a 12. táblázatot). A plazmagyújtás különösen részterhelésnél javítja a motor teljesítményét, és az üzemanyag-fogyasztás megegyezik a dízelével.

MÉRGEZŐ ANYAGOK KIBOCSÁTÁSA A KIPUFOGÓGÁZKBAN

A motorizáció növekedése magával hozza a környezetvédelmi intézkedések szükségességét. A városok levegője egyre inkább szennyezett az emberi egészségre káros anyagokkal, különösen szén-monoxiddal, el nem égett szénhidrogénekkel, nitrogén-oxidokkal, ólommal, kénvegyületekkel stb. Ezek nagyrészt a vállalkozásoknál, a mindennapi életben használt tüzelőanyagok tökéletlen égésének termékei. az életben, valamint az autómotorokban.

Az autók üzemeltetése során fellépő mérgező anyagok mellett ezek zaja is káros hatással van a lakosságra. A közelmúltban a városokban a zajszint évente 1 dB-lel nőtt, ezért nem csak az általános zajszint növekedését kell megállítani, hanem annak csökkentését is el kell érni. Az állandó zajhatás idegbetegségeket okoz, csökkenti az emberek munkaképességét, különösen a szellemi tevékenységet folytatóknál. A motorozás zajt visz a korábban csendes, távoli helyekre. A fa- és mezőgazdasági gépek által keltett zaj csökkentésére sajnos továbbra sem fordítanak kellő figyelmet. A láncfűrész az erdő nagy részén zajt kelt, ami változásokat okoz az állatok életkörülményeiben, és gyakran bizonyos fajok kipusztulását okozza.

Leggyakrabban azonban a járművek kipufogógázai által okozott légkörszennyezés okoz kritikát.

13. táblázat Gépkocsik kipufogógázaival megengedett káros anyagok kibocsátása a jogszabályok szerint Kalifornia, USA

A nagy forgalom során a kipufogógázok a talajfelszín közelében felhalmozódnak és napsugárzás jelenlétében, különösen a rosszul szellőző mélyedésekben található iparvárosokban, úgynevezett szmog képződik. A légkör olyan mértékben szennyezett, hogy a benne való tartózkodás káros az egészségre. A forgalmas kereszteződésekben állomásozó közlekedési rendőrök oxigénmaszkot használnak egészségük védelme érdekében. Különösen káros a földfelszín közelében található, viszonylag nehéz szén-monoxid, amely behatol az épületek alsó szintjeibe, garázsokba, és nem egyszer halálos kimenetelű.

A törvényhozó vállalkozások korlátozzák az autók kipufogógázainak károsanyag-tartalmát, és folyamatosan szigorítják (13. táblázat).

A szabályozás nagy gondot okoz az autógyártók számára; közvetve befolyásolják a közúti közlekedés hatékonyságát is.

A tüzelőanyag teljes elégetéséhez némi többletlevegő engedhető meg annak érdekében, hogy a tüzelőanyag jól keveredjen vele. A szükséges levegőfelesleg az üzemanyag levegővel való keveredésének mértékétől függ. A karburátoros motoroknál ez a folyamat jelentős időt vesz igénybe, mivel az üzemanyag útja a keverékképző berendezéstől a gyújtógyertyáig meglehetősen hosszú.

A modern karburátor lehetővé teszi különféle típusú keverékek készítését. A motor hidegindításához a legdúsabb keverékre van szükség, mivel az üzemanyag jelentős része lecsapódik a szívócső falán, és nem kerül azonnal a hengerbe Az üzemanyag könnyű frakcióinak csak kis része párolog el. a motor felmelegszik, gazdag összetételű keverék is szükséges.

Amikor az autó mozog, a levegő-üzemanyag keverék összetételének rossznak kell lennie, ami jó hatásfokot és alacsony fajlagos üzemanyag-fogyasztást biztosít. A maximális motorteljesítmény eléréséhez gazdag keverékre van szüksége, hogy a hengerbe belépő levegő teljes tömegét teljes mértékben felhasználhassa. A motor jó dinamikus tulajdonságainak biztosítása érdekében a fojtószelep gyors nyitásakor bizonyos mennyiségű üzemanyagot kell továbbítani a szívócsőbe, amely kompenzálja az ennek következtében a csővezeték falán leülepedt és lecsapódott üzemanyagot. nyomásnövekedésről van szó benne.

Az üzemanyag levegővel való jó keveredéséhez nagy légsebességet és forgást kell létrehozni. Ha a karburátor befúvójának keresztmetszete állandó, akkor alacsony motorfordulatszámon a jó keverékképződés érdekében a levegő sebessége kicsi, nagy sebességeknél pedig a diffúzor ellenállása a motorba belépő levegő tömegének csökkenéséhez vezet. . Ez a hátrány kiküszöbölhető változó diffúzorszakaszú karburátor vagy szívócsőbe történő üzemanyag-befecskendezéssel.

A szívócsonkban többféle benzinbefecskendező rendszer található. A leggyakrabban használt rendszerekben az üzemanyagot hengerenként külön fúvókán keresztül táplálják be, ami biztosítja az üzemanyag egyenletes eloszlását a hengerek között, kiküszöbölve az ülepedést és az üzemanyag lecsapódását a szívócső hideg falain. A befecskendezett üzemanyag mennyisége könnyebben közelíthető a motor által jelenleg megkívánt optimumhoz. Nincs szükség diffúzorra, a levegőben való áthaladása során fellépő energiaveszteség megszűnik. Ilyen tüzelőanyag-ellátó rendszerre példa a gyakran használt Bosch K-Jetronic típusú befecskendező rendszer, amelyről a 9.5-ben már szó volt, amikor a turbófeltöltős motorokról beszéltünk.

Ennek a rendszernek a sémája az ábrán látható. 94. Kúpos cső /, amelyben a karon lévő lengés mozog 2 Az 5 szelep úgy van kialakítva, hogy a szelepemelés arányos legyen a levegő tömegáramával. Ablak 5 az üzemanyag nyitott orsó áthaladásához 6 a szabályozó házban, amikor a kart a bejövő levegő tálca hatása alatt mozgatják. A keverék összetételében a motor egyedi jellemzőinek megfelelően szükséges változtatásokat a kúpos fúvóka alakja éri el. A szeleppel ellátott kart ellensúllyal egyensúlyozzák ki, a jármű rezgései során fellépő tehetetlenségi erők nem befolyásolják a szelepet.

A motorba belépő levegő áramlási sebességét fojtószelep szabályozza 4. Az alacsony motorfordulatszámon a szívócsövekben fellépő légnyomás pulzáció miatt fellépő szeleprezgések és ezzel együtt az orsó csillapítása az üzemanyagrendszerben lévő fúvókákkal történik. A szelepkarban található 7 csavar szintén a betáplált üzemanyag mennyiségének szabályozására szolgál.

Az 5. ablak és a fúvóka között 8 elosztó szelep található 10, rugó támasztja alá 13 és nyergek 12, a membránon nyugvó // állandó befecskendezési nyomás az injektoros permetezőben 0,33 MPa a szelep előtti 0,47 MPa nyomáson.

Üzemanyag a tankból 16 elektromos üzemanyag-szivattyú látja el 15 nyomásszabályozón keresztül 18 és üzemanyagszűrő 17 az alsó kamrába 9 szabályozó test. Az állandó üzemanyagnyomást a szabályozóban egy nyomáscsökkentő szelep tartja fenn 14. Membrán szabályozó 18 úgy tervezték, hogy fenntartsa az üzemanyagnyomást, amikor a motor nem jár. Ez megakadályozza a légzsákok kialakulását, és biztosítja a forró motor jó indítását. A szabályozó emellett lassítja az üzemanyagnyomás növekedését a motor indításakor, és csillapítja annak ingadozásait a csővezetékben.

A motor hidegindítását több eszköz is megkönnyíti. bypass szelep 20, bimetál rugó vezérli, hidegindításkor kinyitja az üzemanyagtartály leeresztő vezetékét, ami csökkenti az üzemanyag nyomását az orsó végén. Ez megzavarja a kar egyensúlyát, és ugyanannyi beáramló levegő nagyobb mennyiségű befecskendezett üzemanyagnak felel meg. A másik eszköz a segédlevegő-szabályozó. 19, melynek membránját szintén bimetálrugó nyitja. További levegőre van szükség a hideg motor megnövekedett súrlódási ellenállásának leküzdéséhez. A harmadik eszköz az üzemanyag-befecskendező 21 hidegindítás, termosztát vezérlésű 22 a motor vízköpenyében, amely nyitva tartja a fúvókát, amíg a motor hűtőfolyadéka el nem éri az előre meghatározott hőmérsékletet.

A szóban forgó benzinbefecskendező rendszer elektronikus berendezése minimálisra korlátozódik. Az elektromos üzemanyag-szivattyú leáll, ha a motor leáll, és például baleset esetén megszakad az üzemanyag-ellátás, ami megakadályozza a tüzet az autóban. Amikor a motor nem jár, a leeresztett kar megnyomja az alatta található kapcsolót, amely megszakítja az önindító és a termosztát fűtőtekercseibe táplált áramot. A hidegindító befecskendező szelep működése a motor hőmérsékletétől és a működési időtől függ.

Ha több levegő jut egy hengerbe a szívócsőből, mint a többi, akkor az üzemanyag-ellátást a henger nagy mennyiségű levegővel, azaz sovány keverékkel történő működési körülményei határozzák meg, így biztosítva van benne a megbízható gyújtás . Ebben az esetben a fennmaradó palackok dúsított keverékekkel működnek, ami gazdaságilag nem kifizetődő, és a káros anyagok tartalmának növekedéséhez vezet.

A dízelmotorokban a keverékképzés nehezebb, mivel nagyon rövid idő áll rendelkezésre az üzemanyag és a levegő keverésére. Az üzemanyag gyújtási folyamata kis késéssel kezdődik az üzemanyag égéstérbe történő befecskendezésének megkezdése után. Az égési folyamatban az üzemanyag-befecskendezés még mindig folyamatban van, és ilyen körülmények között lehetetlen a levegő teljes kihasználása.

A dízelmotorokban ezért levegőtöbbletnek kell lennie, és még füstöléskor is (ami a keverék tökéletlen égését jelzi) a kipufogógázokban fel nem használt oxigén van jelen. Ezt az üzemanyagcseppek levegővel való rossz keveredése okozza. A tüzelőanyag-csóva közepén hiányzik a levegő, ami füstöt eredményez, bár a láng közvetlen közelében van fel nem használt levegő. Ezek egy részét a 8.7-ben már említettük.

A dízelek előnye, hogy nagy levegőfelesleg mellett is garantált a keverék gyulladása. Az égés során a hengerbe belépő levegő teljes mennyiségének nem felhasználása az oka annak, hogy a dízelmotor egységnyi tömegre és lökettérfogatra vetített teljesítménysűrűsége a magas kompressziós arány ellenére viszonylag alacsony.

Tökéletesebb keverékképzés megy végbe az elválasztott égésterű dízelmotorokban, amelyekben a kiegészítő kamrából az égésben gazdag keverék levegővel feltöltött fő égéstérbe jut, azzal jól elkeveredik és kiég. Ez kevesebb levegőt igényel, mint a közvetlen üzemanyag-befecskendezésnél, azonban a falak nagy hűtőfelülete nagy hőveszteséget okoz, ami a jelzett hatásfok csökkenését okozza.

13.1. SZÉN-OXID CO ÉS SZÉNhidrogén KIALAKULÁSA CHx

A sztöchiometrikus összetételű keverék égetésekor ártalmatlan szén-dioxid CO2 és vízgőz képződik, valamint levegőhiány miatt, mivel az üzemanyag egy része hiányosan ég, továbbá mérgező szén-monoxid CO és el nem égett szénhidrogének CHx.

A kipufogógázok ezen veszélyes összetevői leéghetnek és ártalmatlanná válhatnak. Ebből a célból speciális K kompresszort (95. ábra) kell használni, hogy a kipufogócsőben olyan helyre jusson friss levegő, ahol a tökéletlen égés káros termékei elégethetnek. Néha ehhez a levegőt közvetlenül a forró kipufogószelephez vezetik.

Általában a CO és a CHx utóégetésére szolgáló termikus reaktort közvetlenül a motor után helyezik el, közvetlenül a kipufogógázok kimeneténél. Kipufogógázok M a reaktor közepébe kerülnek, és a perifériájáról a kipufogócsőhöz kerülnek v. A reaktor külső felülete I. hőszigeteléssel van ellátva.

A reaktor legfűtöttebb központi részében egy lángkamra található, amelyet kipufogógázok fűtenek,

ahol a tüzelőanyag tökéletlen égésének termékeit elégetik. Ebben az esetben hő szabadul fel, ami fenntartja a reaktor magas hőmérsékletét.

A kipufogógázok el nem égett komponensei katalizátor segítségével égés nélkül oxidálhatók. Ehhez másodlagos levegőt kell hozzáadni a kipufogógázokhoz, ami az oxidációhoz szükséges, amelynek kémiai reakcióját a katalizátor hajtja végre. Hőt is lead. A katalizátor általában ritka és nemesfém, ezért nagyon drága.

A katalizátorok bármilyen típusú motorban használhatók, de viszonylag rövid élettartamúak. Ha az üzemanyagban ólom van, akkor a katalizátor felülete gyorsan megmérgeződik, és használhatatlanná válik. A magas oktánszámú benzin ólom kopogásgátló szerek nélküli beszerzése meglehetősen bonyolult folyamat, mely során sok olaj fogy, ami hiánya esetén gazdaságosan nem kivitelezhető. Nyilvánvaló, hogy a tüzelőanyag utóégetése a termikus reaktorban energiaveszteséggel jár, bár az égés során hasznosítható hő szabadul fel. Ezért célszerű a folyamatot a motorban úgy megszervezni, hogy a benne lévő üzemanyag elégetése során a minimális mennyiségű káros anyag keletkezzen. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a katalizátorok használata elkerülhetetlen lesz az ígéretes jogszabályi követelmények teljesítése érdekében.

NITROGÉN-OXIDOK KIALAKULÁSA NOx

A keverék sztöchiometrikus összetétele mellett magas égési hőmérsékleten káros nitrogén-oxidok keletkeznek. A nitrogénvegyületek kibocsátásának csökkentése bizonyos nehézségekkel jár, mivel ezek csökkentésének feltételei egybeesnek a tökéletlen égés káros termékei képződésének feltételeivel és fordítva. Ugyanakkor az égési hőmérséklet csökkenthető, ha a keverékbe inert gázt vagy vízgőzt vezetünk.

Ennek érdekében a lehűtött kipufogógázokat célszerű visszavezetni a szívócsőbe. Az ebből eredő teljesítménycsökkenés a keverék dúsítását, a fojtószelep nagyobb nyitását igényli, ami növeli a kipufogógázokkal együtt a káros CO- és CHx-kibocsátást.

A kipufogógáz-visszavezetés a kompressziós arány csökkentésével, a változtatható szelepvezérléssel és a késleltetett gyújtással kombinálva akár 80%-kal is csökkentheti az NOx-kibocsátást.

A kipufogógázokból a nitrogén-oxidokat is katalitikus módszerekkel távolítják el. Ebben az esetben a kipufogógázokat először egy redukciós katalizátoron vezetik át, amelyben az NOx-tartalom csökken, majd további levegővel együtt egy oxidáló katalizátoron, ahol a CO és a CHx eltávolításra kerül. Egy ilyen kétkomponensű rendszer diagramja az ábrán látható. 96.

A kipufogógázok káros anyagtartalmának csökkentésére úgynevezett β-szondákat alkalmaznak, amelyek kétirányú katalizátorral együtt is használhatók. A -szonda rendszer sajátossága, hogy a katalizátorba nem juttatnak további oxidációs levegőt, hanem a -szonda folyamatosan figyeli a kipufogógázok oxigéntartalmát és szabályozza az üzemanyag-ellátást, hogy a keverék mindig sztöchiometrikus legyen. Ebben az esetben CO, CHx és NOx minimális mennyiségben lesz jelen a kipufogógázokban.

A szonda működési elve az, hogy szűk tartományban a keverék sztöchiometrikus összetétele = 1 közelében a szonda belső és külső felülete közötti feszültség drámaian megváltozik, ami vezérlő impulzusként szolgál az üzemanyagot szabályozó készülék számára. kínálat. Érzékelő elem 1 szonda cirkónium-dioxidból készül, és felülete 2 platinával bevonva. ábrán látható az érzékelőelem belső és külső felülete közötti Us feszültségkarakterisztika. 97.

EGYÉB MÉRGEZŐ ANYAGOK

Az üzemanyag oktánszámának növelésére általában kopogásgátló szereket, például tetraetil-ólmot használnak. Annak érdekében, hogy az ólomvegyületek ne rakódjanak le az égéstér és a szelepek falán, úgynevezett scavengereket, különösen dibróm-etilt használnak.

Ezek a vegyületek kipufogógázokkal kerülnek a légkörbe, és szennyezik az utak mentén a növényzetet. Az élelmiszerrel az emberi szervezetbe jutva az ólomvegyületek károsan befolyásolják az egészségét. A kipufogógáz-katalizátorokban előforduló ólom lerakódását már említettük. Ebben a tekintetben jelenleg fontos feladat az ólom eltávolítása a benzinből.

Az égéstérbe behatoló olaj nem ég el teljesen, és a kipufogógázok CO és CHx tartalma megnő. Ennek a jelenségnek a kiküszöböléséhez a dugattyúgyűrűk nagy tömítettsége és a motor jó műszaki állapotának fenntartása szükséges.

A nagy mennyiségű olaj elégetése különösen gyakori a kétütemű motoroknál, ahol olajat adnak az üzemanyaghoz. A benzin-olaj keverékek használatának negatív következményeit részben enyhíti, ha az olajat speciális szivattyúval adagoljuk a motor terhelésének megfelelően. Hasonló nehézségek vannak a Wankel-motor alkalmazásakor is.

A benzingőzök káros hatással vannak az emberi egészségre is. Ezért a forgattyúház-szellőztetést úgy kell végezni, hogy a rossz tömítettség miatt a forgattyúházba behatoló gázok, gőzök ne kerüljenek a légkörbe. A benzingőzök tüzelőanyag-tartályból való kiszivárgása a gőzök adszorpciójával és a szívórendszerbe történő elszívásával megelőzhető. A környezet tisztaságának megőrzése érdekében tilos a motorból és a sebességváltóból olajszivárgás, ennek következtében az autó olajszennyezése is.

Az olajfogyasztás csökkentése gazdasági szempontból ugyanolyan fontos, mint az üzemanyag-megtakarítás, mivel az olajok sokkal drágábbak, mint az üzemanyagok. A rendszeres ellenőrzés és karbantartás csökkenti a motor meghibásodása miatti olajfogyasztást. A motorban olajszivárgás figyelhető meg, például a hengerfejfedél rossz tömítettsége miatt. Az olajszivárgás miatt a motor szennyezett, ami tüzet okozhat.

Az olajszivárgás sem biztonságos a főtengely-tömítés alacsony tömítettsége miatt. Az olajfogyasztás ebben az esetben jelentősen megnő, és az autó piszkos nyomokat hagy az úton.

Az autó olajjal való elszennyeződése nagyon veszélyes, és az autó alatti olajfoltok miatt meg kell tiltani a működését.

A főtengely tömítéséből kilépő olaj bejuthat a tengelykapcsolóba és megcsúszhat. Negatívabb következményekkel jár azonban az égéstérbe jutó olaj. És bár az olajfogyasztás viszonylag kicsi, de tökéletlen égése növeli a káros komponensek kibocsátását a kipufogógázokkal. Az olajégetés az autó túlzott füstölésében nyilvánul meg, ami a kétütemű, valamint a jelentősen elhasználódott négyütemű motorokra jellemző.

A négyütemű motoroknál az olaj a dugattyúgyűrűkön keresztül jut be az égéstérbe, ami különösen akkor szembetűnő, ha azok és a henger erősen elhasználódott. Az olaj égéstérbe való behatolásának fő oka a kompressziós gyűrűk egyenetlen illeszkedése a henger kerületéhez. Az olaj leeresztése a henger falairól az olajkaparó gyűrű résein és a hornyán lévő lyukakon keresztül történik.

A szár és a bemeneti szelepvezető közötti résen keresztül az olaj könnyen behatol a bemeneti csővezetékbe, ahol vákuum van. Ez különösen igaz alacsony viszkozitású olajok használatakor. Az olajáramlás ezen a szerelvényen keresztül megakadályozható a szelepvezető végén található gumitömítés használatával.

A sok káros anyagot tartalmazó motor forgattyúház-gázait általában egy speciális csővezeték vezeti el a szívórendszerbe. Ebből a hengerbe kerülve a forgattyúház-gázok a levegő-üzemanyag keverékkel együtt kiégnek.

Az alacsony viszkozitású olajok csökkentik a súrlódási veszteségeket, javítják a motor mechanikai hatásfokát és csökkentik az üzemanyag-fogyasztást. Nem ajánlott azonban a szabványok által előírtnál alacsonyabb viszkozitású olajokat használni. Ez megnövekedett olajfogyasztást és nagy motorkopást okozhat.

Az olajtakarékosság igénye miatt egyre fontosabb kérdéssé válik a fáradt olaj begyűjtése és felhasználása. A régi olajok regenerálásával jelentős mennyiségű kiváló minőségű folyékony kenőanyag nyerhető, és egyúttal megelőzhető a környezetszennyezés a használt olajok vízfolyásokba engedésének leállításával.

ÁRTALMAS ANYAGOK MEGENGEDETT MENNYISÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA

A káros anyagok eltávolítása a kipufogógázokból meglehetősen nehéz feladat. Nagy koncentrációban ezek az összetevők nagyon károsak az egészségre. A jelenlegi helyzeten természetesen nem lehet azonnal változtatni, különösen az üzemeltetett járműparkkal kapcsolatban. Ezért a kipufogógázok károsanyag-tartalmának ellenőrzésére vonatkozó jogszabályi előírások az újonnan gyártott járművekre vonatkoznak. Ezeket az előírásokat fokozatosan javítják, figyelembe véve a tudomány és a technológia új eredményeit.

A kipufogógáz tisztítása az üzemanyag-fogyasztás közel 10%-os növekedésével, a motor teljesítményének csökkenésével és az autó költségének növekedésével jár. Ezzel párhuzamosan nőnek az autók karbantartási költségei is. A katalizátorok drágák is, mivel alkatrészeik ritka fémekből állnak. Az élettartamot az autó 80 000 km-ére kellene számolni, de most még nem érte el. A jelenleg használatos katalizátorok körülbelül 40 000 km-t bírnak, és ólommentes benzint használnak.

A jelenlegi helyzet megkérdőjelezi a káros szennyeződések tartalmára vonatkozó szigorú szabályozás hatékonyságát, mivel ez jelentősen megnöveli az autó és annak működési költségeit, és az olajfogyasztást is megnöveli.

A benzin- és dízelmotorok jelenlegi állapotában még nem lehet teljesíteni a kipufogógázok tisztaságára vonatkozó szigorú követelményeket a jövőre nézve. Ezért célszerű odafigyelni a mechanikus járművek erőművének gyökeres megváltoztatására.

A motor hengerében bizonyos periodikusan termodinamikai ciklusokat hajtanak végre, amelyeket a munkafolyadék termodinamikai paramétereinek - nyomás, térfogat, hőmérséklet - folyamatos változása kísér. A tüzelőanyag elégetésének energiája térfogatváltozással mechanikai munkává alakul. A hő mechanikai munkává való átalakulásának feltétele a ciklusok sorrendje. Ezek a ciklusok egy belső égésű motorban magukban foglalják a hengerek éghető keverékkel vagy levegővel való beszívását (feltöltését), a kompressziót, az égést, az expanziót és a kipufogót. A változó térfogat egy henger térfogata, amely a dugattyú előrehaladásával nő (csökken). A térfogat növekedése a termékek tágulása miatt következik be egy éghető keverék égése során, csökkenése - az éghető keverék vagy levegő új töltésének összenyomása miatt. Az expanziós löket során a henger falára és a dugattyúra ható gáznyomás erők mechanikai munkává alakulnak.

Az üzemanyagban felhalmozódott energia a termodinamikai ciklusok végzése során hőenergiává alakul, hő- és fénysugárzással, sugárzással a hengerfalakra, a hengerfalakról pedig hővezetéssel a hűtőfolyadékba és a motortömegbe, illetve a környező térbe kerül. a motor felületei szabadok és erőltetettek

konvekció. Minden típusú hőátadás jelen van a motorban, ami jelzi a folyamatban lévő folyamatok összetettségét.

A motor hőfelhasználását a hatásfok jellemzi, minél kevesebb égéshő jut az üzemanyagból a hűtőrendszernek és a motor tömegének, annál több munkát végeznek és annál nagyobb a hatásfok.

A motor működési ciklusa két vagy négy ciklusban történik. Az egyes munkaciklusok fő folyamatai a szívó-, kompresszió-, löket- és kipufogólöketek. A kompressziós löket bevezetése a motorok munkafolyamatába lehetővé tette a hűtőfelület minimalizálását és egyidejűleg az üzemanyag égési nyomásának növelését. Az égéstermékek az éghető keverék kompressziójának megfelelően kitágulnak. Ez az eljárás lehetővé teszi a hengerfalak és a kipufogógázok hőveszteségének csökkentését, a dugattyúra ható gáznyomás növelését, ami jelentősen növeli a motor teljesítményét és gazdasági teljesítményét.

A motorban zajló valós termikus folyamatok a termodinamika törvényei alapján jelentősen eltérnek az elméleti folyamatoktól. Az elméleti termodinamikai ciklus zárt, megvalósításának kötelező feltétele a hő átadása a hideg testnek. A termodinamika második főtételének megfelelően és egy elméleti hőgépben lehetetlen a hőenergiát teljesen mechanikai energiává alakítani. Azokban a dízelmotorokban, amelyek hengerei friss levegőtöltettel vannak megtöltve és nagy a kompressziós arányuk, az éghető keverék hőmérséklete a szívólöket végén 310... .400 K . Az éghető keverék hőegyensúlya a szívólöket alatt a következőképpen ábrázolható

hol?) p t - a munkafolyadék hőmennyisége a szívólöket elején; Os.ts - a hőmennyiség, amely a szívócsatorna és a henger fűtött felületeivel érintkezve bejutott a munkafolyadékba; Qo g - a maradék gázokban lévő hőmennyiség.

A hőmérleg egyenletéből meghatározható a hőmérséklet a szívólöket végén. A friss töltés mennyiségének tömegértékét vesszük t z-vel, maradék gázok - t o g Friss töltet ismert hőkapacitásával R-vel, maradék gázok s"rés munkakeverék p a (2.34) egyenletet a következőképpen ábrázoljuk

hol T s h - friss töltési hőmérséklet bevitel előtt; ÉS T sz- friss töltet felmelegítése, amikor az belép a hengerbe; T g a maradék gázok hőmérséklete a kimenet végén. Kellő pontossággal feltételezhető, hogy s"r = pés s "r - s, s p, hol; - korrekciós tényező attól függően T szés a keverék összetétele. A = 1,8 és gázolajjal

A (2.35) egyenlet megoldása során tekintettel T a jelöli a kapcsolatot

A henger hőmérsékletének meghatározására szolgáló képlet a bemenetnél a következő

Ez a képlet négyütemű és kétütemű motorokra is érvényes; turbófeltöltős motoroknál a beszívás végén a hőmérsékletet a (2.36) képlet alapján számítják ki, feltéve, hogy q = 1. Az elfogadott feltétel nem vezet nagy hibákat a számításba. A szívólöket végén a névleges üzemmódban kísérletileg meghatározott paraméterek értékeit a táblázat tartalmazza. 2.2.

2.2. táblázat

	Négyütemű belső égésű motorok		Kétütemű belső égésű motorok
Index	szikragyújtással		közvetlen áramlású gázcsere rendszerrel
Maradék gáz együttható y
Kipufogógáz hőmérséklete a kipufogógáz végén G p K
Friss töltésű fűtés, K
A munkaközeg hőmérséklete a bemenet végén T a, Nak nek

A szívólöket során a dízelmotor bemeneti szelepe 20...30°-kal kinyílik, mielőtt a dugattyú elérné a TDC-t, és a BDC 40...60°-os áthaladása után zár. A szívószelep nyitásának időtartama 240...290°. A henger hőmérséklete az előző löket végén - kipufogógáz egyenlő T g\u003d 600 ... 900 K. A levegőtöltet, amelynek hőmérséklete sokkal alacsonyabb, összekeveredik a hengerben lévő maradék gázokkal, ami a beszívás végén a henger hőmérsékletét csökkenti. T a = 310 ... 350 K. A henger hőmérséklet-különbsége a kipufogó és a szívólöket között AT a. g \u003d T a - T g. Mert a T a AT a. t = 290...550°.

A henger hőmérséklet-változásának sebessége egységnyi idő alatt ciklusonként:

Dízelmotor esetén a hőmérséklet-változás sebessége a szívólöket során a p e\u003d 2400 min -1 és f a \u003d 260 ° tehát d \u003d (2,9 ... 3,9) 10 4 fok / s. Így a hengerben a szívólöket végén a hőmérsékletet a kipufogólöket után visszamaradó gázok tömege és hőmérséklete, valamint a motor részeiből származó friss töltet felmelegítése határozza meg. A co rt = / (D e) szívólöket függvény grafikonjai dízel- és benzinmotoroknál, az 1. ábrán láthatók. A 2.13 és 2.14 szignifikánsan nagyobb hőmérséklet-változást jelez a benzinmotor hengerében, mint egy dízelmotornál, és ennek következtében a munkaközegből származó hőáram nagyobb intenzitását és növekedését a forgattyús tengely fordulatszámának növekedésével. A hőmérséklet-változási sebesség átlagos számított értéke a dízel szívólöketnél 1500 ... 2500 min -1 főtengely-fordulatszámon belül = 2,3 10 4 ± 0,18 fok / s, benzinnél pedig

motor a 2000...6000 perc -1 fordulatszám tartományon belül - co i = = 4,38 10 4 ± 0,16 fok/s. A szívólöket során a munkaközeg hőmérséklete megközelítőleg megegyezik a hűtőfolyadék üzemi hőmérsékletével,

Rizs. 2.13.

Rizs. 2.14.

a hengerfalak hőjét a munkafolyadék melegítésére fordítják, és nem befolyásolja jelentősen a hűtőrendszer hűtőfolyadékának hőmérsékletét.

Nál nél kompressziós löket elég bonyolult hőátadási folyamatok mennek végbe a henger belsejében. A kompressziós löket elején az éghető keverék töltéshőmérséklete alacsonyabb, mint a hengerfalak felületének hőmérséklete, és a töltet felmelegszik, és továbbra is hőt vesz fel a hengerfalakból. A tömörítés mechanikai munkáját a külső környezet hőfelvétele kíséri. Egy bizonyos (végtelenül kicsi) idő alatt a henger felületének hőmérséklete és a keverék töltete kiegyenlítődik, aminek következtében a köztük lévő hőcsere leáll. További kompresszió esetén az éghető keverék töltéshőmérséklete meghaladja a hengerfalak felületeinek hőmérsékletét és a hőáramlás irányt vált, i.e. hőt adnak át a henger falaira. Az éghető keverék töltetéből származó teljes hőátadás elenyésző, a tüzelőanyaggal szolgáltatott hőmennyiség körülbelül 1,0 ... 1,5%-a.

A munkaközeg hőmérsékletét a beszívás végén és hőmérsékletét a kompresszió végén a kompressziós politrop egyenlete kapcsolja össze:

ahol 8 - tömörítési arány; p l - politropikus index.

A kompressziós löket végén a hőmérsékletet általános szabályként a teljes folyamat politropikus indexének átlagos állandó értékéből számítják ki. sch. Egy adott esetben a politropikus indexet a préselési folyamat hőmérlegéből számítják ki a formában

hol és azzalés és"- 1 kmól friss töltés belső energiája; és aés és"- 1 kmól maradék gáz belső energiája.

A (2.37) és (2.39) egyenlet együttes megoldása ismert hőmérsékletre T a lehetővé teszi a politropikus index meghatározását sch. A politropikus indexet a henger hűtésének intenzitása befolyásolja. Alacsony hűtőfolyadék hőmérsékleten a henger felületi hőmérséklete alacsonyabb, ezért p l kevesebb lesz.

A kompressziós löket végének paramétereinek értékeit a táblázat tartalmazza. 2.3.

asztal23

A kompressziós löketnél a szívó- és kipufogószelepek zárva vannak, és a dugattyú a TDC-be mozog. A dízelmotorok kompressziós ütemének ideje 1500 ... 2400 min -1 fordulatszámon 1,49 1SG 2 ... 9,31 KG 3 s, ami megfelel a főtengely φ (. = 134 °) szögben történő elfordulásának , benzinmotorokhoz 2400 ... 5600 min -1 fordulatszámon és cp g \u003d 116 ° - (3,45 ... 8,06) 1 (G 4 s. A hengerben lévő munkafolyadék hőmérséklet-különbsége a kompresszió között és beviteli stroke AT _ a = T s - T a dízelmotoroknál 390 ... 550 ° C tartományban van, benzinmotoroknál - 280 ... 370 ° C.

A henger hőmérséklet-változásának sebessége kompressziós ütemenként:

dízelmotoroknál pedig 1500...2500 min -1 fordulatszámon a hőmérsékletváltozás sebessége (3,3...5,5) 10 4 fok/s, benzinmotoroknál 2000...6000 min -1 fordulatszámon - ( 3,2...9,5) x x 10 4 fok/s. A kompressziós löket során a hőáram a hengerben lévő munkaközegből a falakba és a hűtőfolyadékba kerül. A co = függvény grafikonjai f(n e) a dízel- és benzinmotorok esetében a 2. ábra mutatja be. 2,13 és 2,14. Ezekből következik, hogy a dízelmotorokban a munkafolyadék hőmérsékletének változási sebessége nagyobb, mint a benzinmotorokban egy fordulatszámon.

A kompressziós löket alatti hőátadási folyamatokat meghatározza a hengerfelület és az éghető keverék töltete közötti hőmérséklet-különbség, a henger viszonylag kis felülete a löket végén, az éghető keverék tömege, valamint a korlátozottan. rövid idő, amely alatt a hő átadódik az éghető keverékből a henger felületére. Feltételezhető, hogy a kompressziós löket nem befolyásolja jelentősen a hűtőrendszer hőmérsékleti rendszerét.

Hosszabbító löket a motorciklus egyetlen lökete, amely során hasznos mechanikai munkát végeznek. Ezt a lépést az éghető keverék elégetésének folyamata előzi meg. Az égés eredménye a munkaközeg belső energiájának növekedése, amely tágulási munkává alakul.

Az égési folyamat a tüzelőanyag-oxidáció fizikai és kémiai jelenségeinek komplexe, intenzív kibocsátással

melegség. Folyékony szénhidrogén üzemanyagok (benzin, gázolaj) esetében az égési folyamat szén és hidrogén légköri oxigénnel való kombinációjának kémiai reakciója. Az éghető keverék töltetének égéshőjét a munkaközeg melegítésére, mechanikai munka elvégzésére fordítják. A munkafolyadékból származó hő egy része a hengerek falán és a fejen keresztül felmelegíti a forgattyúházat és a motor egyéb részeit, valamint a hűtőfolyadékot. Egy valós munkafolyamat termodinamikai folyamata, figyelembe véve a tüzelőanyag égési hőveszteségét, figyelembe véve az égés hiányosságát, a hengerfalakra történő hőátadást stb., rendkívül összetett. A dízel- és benzinmotorokban az égési folyamat eltérő, és megvannak a maga sajátosságai. A dízelmotorokban az égés a dugattyúlökettől függően eltérő intenzitással megy végbe: először intenzíven, majd lassan. A benzinmotorokban az égés azonnal megtörténik, általánosan elfogadott, hogy állandó térfogaton megy végbe.

A hőveszteség összetevőinek figyelembevételére, beleértve a hengerfalakra történő hőátadást, bevezetik az égéshő hasznosítási együtthatót. = 0,70 ... 0,85 és benzinmotorok?, = 0,85 ... 0,90 a gázok állapotegyenletéből a tágulás kezdetén és végén:

hol van az előtágulás mértéke.

dízelekhez

azután

Benzines motorokhoz azután

Paraméterértékek égés közben és motorok expanziós ütemének végén)