Теоретичні дослідження механізму зміни ступеня стиску в безшатуннному двигуні внутрішнього згоряння
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2024.28.107Ключові слова:
безшатунний двигун, змінний ступінь стиску, механізм зміни ступеня стиску, гідрозамки, дослідження, розрахункиАнотація
Встановлено, що одним із напрямків поліпшення економічних і екологічних показників двигунів внутрішнього згоряння є регулювання ступеня стиску на часткових режимах роботи двигуна. Для цього було проведено аналітичний огляд робіт із застосування змінного ступеня стиску в бензинових двигунах.
За результатами огляду й аналізу робіт зі створення двигунів зі змінним ступенем стиску встановлено, що поліпшити економічні й одночасно токсичні показники бензинового двигуна можливо удосконалюванням процесу згоряння на часткових режимах шляхом регулювання ступеня стиску. Також встановлено, що перспективною конструкцією двигуна зі змінним ступенем стиску є безшатунний поршневий двигун із кривошипно-кулісним силовим механізмом. У цьому двигуні, на відміну від відомих нетрадиційних двигунів, ефективний К.К.Д. має тенденцію підвищуватися при збільшенні ступеня стиску вище 14, завдяки меншій залежності механічного коефіцієнта корисної дії від навантаження і частоти обертання. Крім того, у безшатунному двигуні внутрішнього згоряння простіше й ефективніше реалізується зміна ступеня стиску, що в цілому підвищує показники двигуна.
Відомо, що зразки двигунів зі змінним ступенем стиску мають невелику швидкість механізму зміни ступеня стиску. Це призводить до значного часу роботи двигуна з ознаками детонації і знижує його надійність і довговічність. Отож, дослідження впливу конструкції механізму зміни ступеня стиску на швидкість зміни ступеня стиску залежно від параметрів робочого процесу – один із важливих напрямків наукової роботи по створенню двигуна зі змінним ступенем стиску. Досліджено вплив режиму роботи двигуна на швидкодію механізму зміни ступеня стиску, розроблена математична модель розрахунку часу спрацьовування механізму, розроблено методику вибору раціональних параметрів перерізу гідрозамків механізму. Наведені результати теоретичного та експериментального дослідження механізму зміни ступеня стиску для бензинового чотиритактного двигуна.
Посилання
«Saab Reveals Unique Engine Concept That Offers High Performance and Low Fuel Consumption» Internet. 4 May 2001. URL: http://www.saabnet.com /tsn/press/000318.html.
Artiukh, O. M., Dudarenko, O. V., Kuzmin, V. V. (2021). Transportni enerhetychni ustanovky: Zaporizhzhia: NU “Zaporizka politekhnika” (in Ukrainian).
Crank-connecting rod mechanism; Lambertus Hendrik de Gooijer. Раt. В1 USA. № 6349684; 26.02.2002.Dispositif de transmission mecanique pour moteur a cylindree variable; Rabhi Vianney Раt. № 2786530 France. 19.01.2001. № 01/03.
Diachenko, V.H. (2008). Dvyhuny vnutrishnioho zghoriannia. Teoriia. Kharkiv. NTU “KhPI”. (in Ukrainian).
Fedorov, V. H., Mameliuk, N. S., Kepko, O. I., Pushka, O. S. (2017). Hidravlika i hidropryvod. Uman: Vydavnychno-polihrafichnyi tsentr “Vizavi”. (in Ukrainian).
Kolesnikova, T. M., Lykhodii, O. S., Makhorkina, T. A., Shevchuk, V. V., Tolstushko, M. M. Perspektyvy zastosuvannia dvyhuniv netradytsiynoi konstruktsii. Mizhvuzivskyi zbirnyk naukovykh prats “Naukovi notatky” za haluziamy znan “Fizyko-matematychni nauky” ta “Tekhnichni nauky”, 74. Lutskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet, Lutsk, 2022, 14–20.
Kolesnikova, T., Mischenko, N., Sakno, O., Suprun, V., Filipova, G.A., Nikitchenko, I. Gorpyniuk, A., Nazarenko, M. Theoretical research response time of the mechanism for compression ratio changing of the conrod-free engine. Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport. 2019, 104, 69-83. ISSN: 0209-3324.
Kolesnikova, T., Sakno, O., Velmagina, N., Lysyi, O. Thermodynamic analysis of the conrod-free engine. Transport Problems. 2018. Vol. 13, issue 3. – Silesian University of Technology Publishing House, Gliwice. P. 29–39. DOI: 10.20858/tp.2018.13.3.3
Kornprobst, H., Woschni, G., Zeilingee, K. Simulation des Kolbenzig Verhaltens in Motorbetrieb Teil 1. “MTZ: Motortechn. Z.” 1989. № 11. 528–533.
Lauseh, W., Grunaug, P. On-line-Optimierung-eine Voraussetzung fur den Entwicklungserfolg des Motors L 40/50 von MAN - B&W. «MTZ: Motortechn. Z». 1988. № 11. 451–456.
Makhaldiani, V. V., Еdzhibiia, Y. F., Leonidze, A. M. (1973). Dvigateli vnutrennego sgoraniya s avtomaticheskim regulirovaniem stepeni szhatiya. Tbilisi, Metsniereba. (in Russian).
Mishchenko, M. I., Suprun, V. L., Shliakhov, V. S. (2009). Rozrakhunkovo-eksperymentalni doslidzhennia mekhanizmu zminy stupenia stysku dlia bezshatunnoho chotyrytaktnoho dvyhuna. Dvyhuny vnutrishnioho zghoriannia, 1, 80-83. (in Ukrainian).
Pouliot, H. N., Robinson, C. W. and Delameter, W. R. Variable- Displacement Spark-Ignition Engine Final Report. Report № SAND77-8299, Sandia Laboratories, Livermore, California, May 1978.
Rulfs H. Internationale Entwicklungazbeiten an Dieselmotoren-CIMAC-kongreB. "Hansa". 1987. № 20. P. 1251–1252, 1254–1256, 129.
Sakno, O., Kolesnikova, T., Mischenko, N., Nikitchenko, I. et al. 2019. Theoretical Research of the Mechanism for Compression Ratio Changing of the Conrod-Free Engine. SAE Technical Paper 2019-01-5011. ISSN 0148-7191.
Serrano, J. R., Arnau, F. J., Bares, P., Gomez-Vilanova, A., Garrido-Requena, J., Luna-Blanca, M. J. & Contreras-Anguita, F. J., 2021. Analysis of a novel concept of 2-stroke rod-less opposed pistons engine (2S-ROPE): Testing, modelling, and forward potential. Applied Energy, Elsevier, vol. 282 (PA).
Shapko, V. F. (2014). Avtomobilni dvyhuny. Osnovy teorii ta kharakterystyky porshnevykh dvyhuniv vnutrishnoho zghoriannia. Kharkiv: Tochka. (in Ukrainian).
Variable compression ratio mechanism of reciprocating internal combustion engine. Раt. № 1170482, 2002.01.09.
Wosсhni, G. Experimentelle Untersuchung des Warmeflusses in Kolben und Zylinderbuchse eines Schnellaufender Dieselmotors. MTZ. 1978. № 12. 575–579.
