ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КІНЕМАТИКИ НА РОБОЧИЙ ПРОЦЕС БЕЗШАТУННОГО ДВИГУНА

Анотація

Сучасні вимоги до двигунів внутрішнього згоряння спрямовані на підвищення їх ефективності, зменшення питомих витрат пального та зниження рівня токсичних викидів. Одним із перспективних напрямів розвитку є застосування безшатунних механізмів, кінематичні особливості яких здатні суттєво впливати на робочий процес двигуна. Зокрема відсутність традиційної шатунної передачі змінює закон переміщення поршня, характер перебування у верхній та нижній мертвих точках, величину бокових сил і рівень механічних втрат від тертя. Це відкриває можливості для зниження енергетичних втрат, покращання умов газообміну та більш повного згоряння паливно-повітряної суміші.

У статті виконано аналіз кінематичних і динамічних характеристик безшатунних двигунів різних конструкцій. На основі теоретичних досліджень показано, що зміна траєкторії руху поршня та профілів швидкості й прискорення впливають на тепловиділення та індикаторні показники циклу. Порівняльний аналіз із класичними кривошипно-шатунними механізмами підтверджує зниження питомих механічних втрат і зменшення вібронавантажень за рахунок усунення бокових сил, а також потенційне підвищення літрової потужності й коефіцієнта корисної дії.

Додатково варто відзначити, що ефективність безшатунних механізмів значною мірою залежить від точності виготовлення та синхронізації рухомих ланок, а також від вибору матеріалів, здатних забезпечити необхідну жорсткість і зносостійкість при підвищених навантаженнях. Важливим є й питання оптимізації геометричних параметрів профілю руху поршня для досягнення бажаних теплотехнічних показників у широкому діапазоні режимів роботи двигуна. Узгодження кінематики приводу з процесами сумішоутворення та горіння дає змогу розраховувати на формування рівномірнішого тискового поля в циліндрі та зменшення локальних теплових напружень у деталях камери згоряння. Усе це створює передумови для розроблення перспективних силових агрегатів, здатних поєднувати високу ефективність, надійність та екологічну безпечність.

Отримані результати свідчать про доцільність подальших досліджень безшатунних кінематичних схем як бази для створення нових поколінь двигунів із підвищеними енергетичними та екологічними характеристиками. Особливу увагу рекомендовано приділити експериментальним перевіркам теоретичних моделей, оцінці реальних механічних втрат та довговічності елементів приводу.