Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

1985 год

1985 год. 6 клапанов на цилиндр!

Прототип ‘Hi-Tech»-двигателя на базе двигателя Biturbo представленный Мазерати 14 декабря 1985 года.

6-цилиндровый, 36-клапанный, четырехраспредвальный, двух-турбиный и с множеством технологических ноу-хау «Hi-Tech» двигатель Maserati имел:
— Улучшенный смешивающий эффект для максимальной эффективности сгорания топлива;
— Камера сгорания двойной выпуклости;
— Низкая температура камеры сгорания, благодаря более эффективному теплосъёму охлаждающей жидкостью;
— Свеча в центре камеры сгорания для улучшения эффективности сгорания;
— Большая мощность 261 лс при 7200 об/мин при низком давлении наддува – 0,8 бар;
— Высокая эффективность использования топлива – меньший удельный расход;
— Простота настройки зазоров клапанов благодаря запатентованной Мазерати схеме;
— Центральные клапаны под другим углом относительно крайних в группе, что даёт дополнительный эффект турбулентности для лучшего смешивания топлива с воздухом;
— Двойной турбонаддув с водяным охлаждением;
— Четыре верхних распредвала приводимых зубчатым ремнем;
— Снижение инерции клапанов благодаря их малому размеру;
— Электронное управление подачи топлива.
Но, прежде всего — это истинное удовольствие от вождения автомобиля, который сочетает в себе престиж славных традиций спортивных технологий с авангардом.

Рекламная литература заявляла:
«Захватывающие новости от Мазерати – новый Twin Turbo V6 двигатель с четырьмя верхними распредвалами и шестью клапанами на цилиндр. Этот двигатель объёмом 2 литра развивает 261 л.с. при 7200 об/мин будет установлен на новый двухместный Мазерати в 1986 году. 130 л.с. с одного литра объёма двигателя – это значительное достижение для стандартного серийного блока цилиндров.»

Почему 6 клапанов?

На протяжении всей истории создания ДВС поиск максимальной производительности имел целый ряд разных направлений. Для увеличения производительности двигателя топливовоздушная смесь, поступающая в камеру сгорания, должна быть преобразована в механическую энергию. Топливовоздушная смесь всегда состоит из микроскопических капель топлива и воздуха.
Опыт показал, что в случае изменения направления потока воздуха (как в цилиндрических окнах у обычных двигателей с одним впускным клапаном) топливовоздушная смесь будет иметь тенденцию быть неравномерной, что приводит плохому распределению пламени при сгорании, снижении производительности двигателя и увеличенному расходу топлива, в результате чего увеличиваются вредные выбросы в атмосферу несгоревших частиц топлива. Двигатели с двумя впускными клапанами на цилиндр также имеют некоторые проблемы, вызванные медленным прохождением газов во впускной фазе, что ухудшает качество наполнения цилиндра смесью.
Эти и другие соображения на протяжении многих лет привели к увеличению числа клапанов с целью увеличения наполняемости цилиндров, тем самым увеличивая площадь циркуляции воздуха и потери давления вокруг клапанов. Если количество клапанов увеличить, то потоки смеси будут сталкиваться, ывеличивая турбулентность и тем самым приводя к более однородной смеси.
Далее важно обеспечить эффективное удаление отработавших газов на этапе выхлопа с наименьшими затратами энергии на удаление газов. Неудаленные газы ухудшают мощностные характеристики двигателя. Преимущества двигателя с более чем двумя выпускными клапанами на цилиндр – это более качественное и легкое удаление отработавших газов и тем самым увеличение эффективной мощности двигателя.
Таким образом увеличение числа клапанов приносит много преимуществ.

Тем не менее, опыт и история показывают, что предел с четырьмя клапанами на цилиндр почти не был превзойден. Причина тому – технические трудности реализации и увеличение сложности конструкции, что ведет к более высоким затратам при производстве. Всё это остановило прогресс в этом направлении.
После многих лет исследований Мазерати усовершенствовали двигатель спортивного автомобиля с шестью клапанами на цилиндр (3 впускных и 3 выпускных). Разработчики смогли избежать все трудности реализации конструкции.
Мазерати запотентовала конструкцию с двумя распредвалами, которую назвали «finger control» (пальцевое управление), в которой нагрузка равномерно распределялась по клапанам – каждый привод управления на 3 клапана. Регулировка зазора клапанов проста – это тип винт-гайка, которая не требует особого внимания при обслуживании, без необходимости проведения сложной дорогостоящей работы по регулировке клапанов.
И как следствие наличия деталей с малым весом металл не подвергается какому-либо сильному напряжению при больших оборотах двигателя, что обеспечивало максимальную производительность двухлитрового двигателя.

Центральные клапаны (впускных и выпускных групп) установлены под другими углами относительно крайних клапанов. В то время как крайние клапаны наклонены на 11,25 (впуск) и 10,5 (выпуск) градусов центральные клапаны наклонены на 3 (впуск) и 2,5(выпуск) градусов от плоскости разъема головки ГБЦ. Это разница в углах порождает турбулентность в камере сгорания в момент, когда смесь поступает в цилиндр. Это дает эффект более равномерного распределения топливовоздушной смеи по камере сгорания, что даёт двигателю работать с близкой к оптимальной стехиометрической смесью (стехиометрическое горение является идеальным процессом, когда топливо сжигается полностью), что обеспечивает потребление топлива не более 200 г/л.с./час. Последний и самый очевидный результат показал максимальную мощность двухлитрового двигателя 261 л.с! И это при 7200 оборотов в минуту при относительно небольшом наддуве — всего 0,8 бар. Сами турбонаддувы были с водяным охлаждением, что гарантировало полную надежность и беспрецедентную прочность.

К сожалению…

…Мазерати решила пойти на более традиционный вариант с четырьмя клапанами на цилиндр и хотя это был самый разумный и правильный выбор, но революционный двигатель с шестью клапанами было бы приятно видеть в производстве.

Тем не менее, данный двигатель послужил базой для 24 клапанного четырехраспредвального двигателя, которые устанавливались на Maserati после 88 года.

Расположение и нумерация цилиндров двигателя: просто о сложном » АвтоНоватор

Нумерация цилиндров: что нужно о ней знать?

Несмотря на то, что по своему смыслу такие понятия, как порядок работы цилиндров двигателя и их нумерация являются разными. При этом между ними все-таки существует определенная взаимосвязь. И знать нумерацию цилиндров должен каждый автомобилист. Это дает ему возможность спокойно оперировать порядком их работы для выполнения работ по регулировке теплового зазора клапанов и правильного подключения проводов к свечам зажигания. Причем независимо от мануала по эксплуатации, а также от порядка работы цилиндров под первым порядковым номером всегда идет главный цилиндр. В нем всегда располагается свеча.

Тактичность

Передвижение поршня внутри цилиндров двигателя называется рабочим циклом. Цикл состоит из фаз газораспределения, которыми можно определить момент открытия и закрытия клапанов. В четырехтактном транспорте полный цикл проходит после поворота коленчатого вала на 720 градусов, двухтактного — за 360.

Чтобы обеспечить валу постоянное усилие во время рабочего хода в цилиндрах двигателя, колена агрегата расположены под определенным углом относительно друг друга. На величину угла влияет количество цилиндров, типа установки и расположение цилиндров.

Как определить порядок работы цилиндров ДВС в зависимости от тактов.

Полуобороты коленчатого вала в цилиндрах дизельного и карбюраторного агрегатаУгол поворотаНумерация цилиндров двигателя
1234
Первый0-180Выпуск отработанных газовРабочий тактВпуск топлива, воздухаСжатие воздушно-топливной смеси
Второй180-360Впуск топлива, воздухаВыпуск отработанных газовСжатие воздушно-топливной смесиРабочий ход
Третий360-540Сжатие воздушно-топливной смесиВпуск топлива, воздухаРабочий ходВыпуск отработанных газов
Четвертый540-720Рабочий ходСжатие воздушно-топливной смесиВыпуск отработанных газовВпуск топлива, воздуха

Тактичность двигателя

Работа цилиндров двигателя заключается в следующих этапах:

Нумерация цилиндров: что на нее влияет?

У нумерации цилиндров нет единых международных стандартов. По этой причине прежде чем начинать ремонт двигателя обязательно нужно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и ремонту транспортного средства. При этом влиять на нумерацию могут следующие факторы:

Информация о нумерации цилиндров в двигателя будет полезна всем тем, кто решил сделать ремонт мотора автомобилей иностранного производства. В большинстве случаев автомобили с переднеприводным управлением имеют поперечно расположенный силовой агрегат. Тогда нумерация цилиндров будет идти по одной из сторон. Главный цилиндр по первым порядковым номером будет располагаться со стороны места пассажира.

Читать еще:  Что такое реактивный двигатель для детей

Принцип работы дизельного мотора

Рабочий цикл дизеля отличается от атмосферного по способу смесеобразования и воспламенения. Вместо готовой смеси в камеру сгорания подается воздух. За счет сжатия температура в ЦПГ дизельного двигателя увеличивается. Затем происходит подача топлива через форсунки.

Из-за высокой температуры и давление в цилиндрах дизельного агрегата дизтопливо самовоспламеняется — происходит рабочий ход. Рабочий ход заканчивается выхлопом отработанных газов.

Начало нумерация

Единого стандарта для определения нумерация цилиндров не существует. Поэтому как считаются цилиндры в двигателе нужно смотреть в технической инструкции к транспортному средству.

На нумерацию цилиндров в двигателе влияют следующие факторы:

  • тип ходовой машины: с задним или передним приводом;
  • расположение цилиндров в двигателе: рядное, V- образное, оппозитное;
  • направление вращения коленчатого вала;
  • количество цилиндров в двигателе.

Для тех, кто задумал провести обслуживание необходимо знать, как проверить цилиндры двигателя. Где первый цилиндр двигателя можно определить по нескольким факторам:

  • Как считать цилиндры двигателя в зависимости от типа привода: для марок с передними ведущими колесами первый цилиндр считаться со стороны пассажирского места.
  • На задне-приводных моделях порядок работы цилиндров двигателя начинается со стороны радиатора.

Сколько цилиндров в двигателе, метод установки зависит от завода изготовителя. Некоторые производители используют вариант обратной нумерации, при котором счет начинается со стороны салона. В автопроизводителей французских марок подсчет начинается от коробки передач или в зависимости от стороны крутящего момента.

Как происходит нумерация на разных моторах?

В двигателях американского производства бывает два варианта расположения цилиндров. У четырехрядных или шестирядных моторов первый главный цилиндр может располагаться от радиатора, а все остальные нумеруются в направлении салона. Второй вариант нумерации предполагает расположение главного цилиндра ближе к салону. У многоцилиндровых двигателей расположение первого цилиндра обычно приходится на ближний ряд салона со стороны водителя. Следом за ним идут нечетные цилиндры. Четные располагаются со стороны радиатора авто. На французском автотранспорте также может быть два варианта расположения цилиндров. Первый из них — это нумерация со стороны коробки переключения передач. Во втором варианте главный цилиндр располагается с правого полубока со стороны крутящего момента. Любой автомобилист не должен пренебрегать данной информацией. Перед выполнением ремонта знать точно нумерацию цилиндров очень полезно. Информацию об этом также можно найти на различных автомобильных форумах.

Подробнее о нумерации цилиндров мотора будет рассказано в этом видеоматериале:

Тактичность

Передвижение поршня внутри цилиндров двигателя называется рабочим циклом. Цикл состоит из фаз газораспределения, которыми можно определить момент открытия и закрытия клапанов. В четырехтактном транспорте полный цикл проходит после поворота коленчатого вала на 720 градусов, двухтактного — за 360.

Чтобы обеспечить валу постоянное усилие во время рабочего хода в цилиндрах двигателя, колена агрегата расположены под определенным углом относительно друг друга. На величину угла влияет количество цилиндров, типа установки и расположение цилиндров.

Как определить порядок работы цилиндров ДВС в зависимости от тактов.

Полуобороты коленчатого вала в цилиндрах дизельного и карбюраторного агрегатаУгол поворотаНумерация цилиндров двигателя
1234
Первый0-180Выпуск

Тактичность двигателя

Работа цилиндров двигателя заключается в следующих этапах:

Нумерация цилиндров на разных типах двигателей

Как таковой, строгой международной системы расположения и нумерации цилиндров двигателя не существует. И это плохо. Посему, прежде, чем приступать к какому-либо виду ремонта двигателя или системы зажигания, окунитесь с головой в Инструкцию по эксплуатации и ремонту именно вашего авто.

Заднеприводные 4-х и 6-ти рядные двигатели в США имеют главный цилиндр №1 от радиатора, остальные цилиндры нумеруются по направлению к салону. Но, есть и обратная нумерация, когда главным цилиндром считается тот, который ближе к салону.

У французских двигателей нумерация цилиндров происходит со стороны коробки передач. А нумерация цилиндров V-образных двигателей идёт с правого полубока, т.е. со стороны крутящего момента.

Переднеприводные автомобили, как правило, имеют поперечно установленный двигатель. Здесь нумерация цилиндров идет с одной из сторон, а цилиндр №1 расположен со стороны пассажирского места.

V-образные многоцилиндровые двигатели имеют главный цилиндр со стороны водителя в ряду, который ближе к салону. Затем идут нечетные цилиндры двигателя, а с противоположной стороны (ближе к радиатору) – чётные.

Поэтому, для того, чтобы вы окончательно не запутались из-за отсутствия единого международного стандарта расположения и нумерации цилиндров двигателя, пользуйтесь Руководством по эксплуатации от производителя.

Удачи вам в изучении нумерации и расположения цилиндров двигателя.

Примеры расположения цилиндров двигателей:

а — четырехлистный V образный шести цилиндровый; б — четырехтактный V образный восьми цилиндровый; в— четырехтактный рядный четырех цилиндровый; г — четырехтактный рядный шести цилиндровый.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота коленчатый вал вращается вследствие давлении газов, а три полуоборота — за счет энергии, накопленной маховиком. Причем во время рабочего хода вращение коленчатого вала ускоренное, а во время подготовительных ходов — замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя, которая может быть лишь частично уменьшена вследствие значительного момента инерции маховика.

Повышения равномерности работы двигателя можно добиться увеличением числа цилиндров, так как при этом может быть увеличено число рабочих ходов, приходящихся на один оборот коленчатого вала.

Как нумеруются цилиндры, виды их расположения в двигателе

С момента изобретения первого ДВС перед инженерами стояла очень ответственная цель –снять максимум мощности с конкретного объема силового агрегата. Стараясь решить эту задачу, конструкторы проводили эксперименты с числом и компоновкой камер сгорания.

В разное время в серийных моделях авто использовались, как маленькие одноцилиндровые ДВС, так и огромные агрегаты с 16-ю цилиндрами. На разных моделях камеры сгорания расположены и нумеруются по-разному и начинающему автолюбителю эта информация будет очень полезна.

Как работает W-образный двигатель?

W-образный двигатель
Принципиальным отличием W-образного двигателя является расположение цилиндров с поршнями в три или четыре ряда, при этом они воздействуют на общий коленчатый вал. Угол развала составляет менее 90°. Некоторые модели W-образных двигателей предусматривают расположение цилиндров в шахматном порядке, и каждая секция имеет свою ГБЦ. Применяются такие компоновочные схемы не только в автомобильных моторах, но и в авиации.

Также как и V-образный двигатель, такой мотор может иметь до двенадцати цилиндров. Однако основным его преимуществом является еще более компактная конструкция. Главным недостатком W-образной схемы можно назвать необходимость изготовления коленчатого вала сложной формы, а также использование многоуровневой системы охлаждения, что существенно повышает стоимость производства мотора.

Нумерация цилиндров в разных типах ДВС

Что касается стандартов нумерации камер сгорания, то их нет. На то, как они пронумерованы в ДВС, влияют такие факторы:

На стандартных переднеприводных авто с поперечно установленным двигателем нумерация начинается со стороны ГРМ. Так, возле ремня ГРМ находится первый цилиндр и дальше все остальные. Последний находится около КПП.

Примеры

В многоцилиндровых V-образных двигателях первый цилиндр расположен в ряду с водительской стороны.

В двигателях американского производства камеры сгорания и их нумерация может отличаться и не поддаваться логике.

Так, для рядных четверок и шестерок первым может быть цилиндр около радиатора, в то время, как на всех прочих моделях нумерация начинается в сторону салона. Если нумерация обратная, то первым считается цилиндр ближайший к салону.

Читать еще:  Шум на холодную двигателя 1zr fe

Французы очень оригинальны и применяют два способа нумерации камер сгорания ДВС.

Как располагаются цилиндры в двигателях

Существуют разные модели двигателей – это и старинные одно- и двухцилиндровые ДВС, традиционные рядные четырех- и шестицилиндровые модели.

Рядная «шестерка», которая в 80-х и 90-х была очень популярна в Европе, нынче превратилась в вымирающий вид.

Про восьмицилиндровые модели и говорить не стоит – с такой компоновкой давно попрощались еще в 30-е годы.

Почему? С увеличением объемов блоки также увеличивались. Это создавало конструкторам и инженерам массу проблем при компоновке.

К примеру, втиснуть рядную восьмерку в переднеприводный автомобиль получилось только в двух случаях – это Austin Maxi 2200, который производился в 60-х, и Volvo S80.

В два ряда

Как сделать большой рядный ДВС короче и компактнее?

Статья в тему: Преимущества и недостатки зеркальной тонировки

Двигатель можно “разрезать” пополам, установить две части рядом и заставить поршни вращать один коленчатый вал. Такие моторы имеют форму буквы “V».

Здесь камеры сгорания располагаются в два ряда под углом друг к другу. Такая конфигурация очень популярна у производителей и уступает только рядной «четверке».

А тот, кто разработал и запустил традиционный привычный каждому оппозитный мотор, это Фердинанд Порше. Первая партия автомобилей «Жук» комплектовалась именно этими ДВС в 1937 году.

Аналогичную конструкцию применили и на «Ford» А, С, F. В 1920 году баварский автомобильный концерт предложил свою конструкцию оппозитного мотора.

Моторы W

В данных силовых агрегатах соединены для ряда камер сгорания с VR-расположением. В каждом ряду цилиндры размещаются под углом 15 градусов.

Оба ряда находятся под углом в 72 градуса. В случае с восьмицилиндровым мотором, блок представляет собой два V-образных блока, которые находятся под углом в 72 градуса.

Как работают клапана двигателя

Клапан, который пропускает в цилиндр смесь воздуха и топлива, называется впускным. Клапан, через который отработанные газы покидают двигатель, называется выпускным. Для эффективной работы двигателя при любой скорости эти клапаны должны открываться в определенные моменты.

За этот процесс отвечают грушевидные детали (кулачки), которые крепятся к распределительному валу, вращающемуся под действием цепи, ремня или набора шестерен.

Распределительный вал может находиться в верхней части блока. В этом случае над каждым кулачком вала располагаются небольшие металлические цилиндры (толкатели). Когда конец толкателя упирается в коромысло, кулачок воздействует на ножку клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) состоянии с помощью сильной пружины.

Двигатель с верхним расположением распределительного вала

В подобной конструкции вал, расположенный в верхней части двигателя, работает под управлением ремня с внутренними зубьями, и контуры кулачков напрямую взаимодействует с толкателями, расположенными над клапанами.

Когда толкатель давит на кулачок, он задействует коромысло, которое ослабляет пружину и открывает клапан. При дальнейшем вращении контура пружина возвращается в первоначальное положение, и клапан закрывается. Такая конструкция характерна для двигателя с верхним расположением клапанов в головке цилиндра.

В некоторых двигателях отсутствуют толкатели, и клапаны открываются и закрываются с помощью двойных или одинарных распределительных валов.

Такая конструкция носит название двигателя с одним распределительным валом и клапанами в головке. В ней меньше подвижных частей, поэтому она является более мощной и может работать на высоких скоростях. В любом случае, между деталями присутствует зазор, чтобы клапан мог свободно закрываться и открываться, когда те расширяются при нагревании.

Зазоры между ножкой клапана и коромыслом или кулачком необходимы для нормальной работы системы, а их отсутствие может вызвать серьезные повреждения составных частей.

При слишком большом зазоре клапаны будут открываться слишком рано, а закрываться слишком поздно, что снизит мощность двигателя и увеличит уровень производимого им шума.

При малом зазоре клапаны не будут нормально закрываться, что приведет к ослаблению компрессии.

В некоторых двигателях зазоры регулируются автоматически под давлением смазочной жидкости.

Распределительный вал с толкателями

При конструкции, согласно которой распределительный вал находится в блоке цилиндров, длинные штанги толкателей воздействуют на коромысла, открывающие клапаны. Двигатели с верхним расположением клапанов в головке цилиндра считаются менее эффективными, чем двигатели с одним распределительным валом и клапанами в головке, т.к. большое количество подвижных частей ограничивает скорость, при которой двигатель может безопасно работать.

В двигателе с верхним расположением распределительного вала и штангами коленчатый вал находится в головке цилиндров.

При вращении вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, штанги и коромысла. Клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной.

Количество зубьев на звездочке ведущей цепи в два раза превышает количество зубьев на шестерне распределительного вала, поэтому вал вращается в два раза медленнее, чем двигатель.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В некоторых моделях кулачки напрямую воздействуют на короткие рычаги, именуемые пальцами.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке содержит меньше деталей для управления клапанами. Кулачки напрямую взаимодействуют с толкателями или короткими рычагами (пальцами), которые, в свою очередь, открывают и закрывают клапаны.

Такая система обладает меньшим весом и технической сложностью, т.к. в ней отсутствуют штанги толкателей и коромысла.

Для управления распределительным валом с помощью звездочки на коленчатом вале часто используется длинная цепь, которая иногда провисает. Эта проблема решается добавлением промежуточных звездочек и нескольких коротких цепей с большим натяжением.

Кроме того, могут быть использованы нерастягиваемые резиновые маслоупорные ремни с зубьями, которые цепляются к звездочкам на распределительном и коленчатом валах.

АвтоСайт теперь можно читать и в Telegram.

Двигатели и с тремя клапанами на цилиндр как работает


НЕОБЫЧНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ С РАЗДЕЛЕННЫМ НА 2 ЦИЛИНДРА 4-ХТАКТНЫМ РАБОЧИМ ЦИКЛОМ

Валерий Николаевич Варламов, специалист ОАО “НИИД”, к.т.н.

В Интернете появилась информация о том, что американская компания Scuderi Group разработала и успешно испытала ДВС с необычной организацией рабочего процесса, работающий на высоких степенях сжатия, что, по мнению фирмы, позволяет сократить уровень выбросов оксидов азота и повысить экономичность двигателя. Все ли так прекрасно, как о том заявляют конструкторы?

За основу взят бензиновый рабочий цикл в классической конфигурации. Двигатель имеет два слегка сдвинутые по циклу цилиндра. Особенностью этого двигателя является канал, соединяющий 2 цилиндра, в которых совместно совершается рабочий цикл. Один цилиндр занимается забором воздуха и его сжатием, в другом совершается рабочий ход и выпуск отработавших газов. Суть изобретения заключается в переходном патрубке между этими цилиндрами, на концах которого установлены перепускные клапаны. Таким образом, 4-тактный цикл разделен на два несовершенных 2-тактных цикла.
4-тактный цикл разделен в пространстве. Поршни в параллельных цилиндрах движутся с небольшим смещением по фазе (ориентировочно, около 30 градусов), обеспечивая последовательное, но почти одновременное протекание двух тактов сразу. Во время рабочего хода в первом (назовем его основным) цилиндре, второй поршень во втором цилиндре всасывает воздух. Основной цилиндр выталкивает отработавшие газы, а второй поршень осуществляет сжатие набранного воздуха. Вот тут и наступает главный момент изобретения.

Когда происходит окончание сжатия, в основном цилиндре завершается выхлоп от предыдущего цикла, и свежая смесь из второго цилиндра по переходному патрубку быстро перебрасывается из второго цилиндра в основной для последующего заполнения цилиндра и осуществления рабочего хода. Тут оба поршня находятся вблизи ВМТ, перепуск осуществляется при существенном перепаде давлений, для чего в перепускном канале установлены соответствующие клапаны.

Принципиальная схема и разрез нового двигателя (иллюстрации Scuderi Group) показаны на следующем рисунке.

Еще особенность. Воспламенение смеси происходит после ВМТ. По классической теории воспламенение после ВМТ приводит к неоправданным экономическим потерям. Поршни двигаются почти синхронно, около ВМТ и НМТ эта разница очень теряется и становится почти незаметной. Однако ход поршня в основном цилиндре чуть больше хода поршня во втором цилиндре, считается, что это предполагает более высокую степень реализации энергии расширяющихся отработавших газов. Зато диаметр второго поршня чуть больше основного, что полезно для увеличения количества всасываемого воздуха.

Читать еще:  Что такое дизельный двигатель с аккумуляторным впрыском

Еще особенность. Клапаны переходного патрубка открываются наружу и управляются особым кулачковым валом. Переходной патрубок, видимо, главная управляющая часть, т.к. при таких степенях сжатия избежать детонации невозможно, а хитрость заключается в том, что в момент возникновения возможных сильных детонаций (если бы это было в основном цилиндре) открывается клапан перепускного канала и часть давления стравливается в основной цилиндр. Таким образом, конфигурация патрубка имеет решающее значение для обеспечения работоспособности двигателя.

Для впрыска используется инжектор фирмы Бош, имеющий особую форму и время распыла. Во всасывающем цилиндре степень сжатия 75, в основном давление Pz достигает 50 бар (в наддувном варианте 130). Сильно сжатый воздух с большой скоростью вдувается в основной цилиндр и создает обширную турбулентность. Эта турбулентность в сочетании с мелкостью распыливания создают пламя с высокой скоростью и интенсивностью горения.

В результате все горение происходит между 11…15 град. и заканчивается на 23 град. поворота коленвала. Все эти необычности приводят к тому, что по оценкам фирмы к.п.д. возрастет с 33% до 40%. Предполагается, что при адаптировании системы к дизельным двигателям к.п.д. возрастет еще.

Проанализируем свойства конструкции. К положительным качествам можно отнести отсутствие отрицательной индикаторной работы при зажигании смеси до ВМТ. Это может сказаться на увеличении к.п.д. Появление второго цилиндра с увеличенным диаметром поршня послужит увеличению свежего заряда воздуха даже без применения турбонаддува.

На этом положительные свойства кончаются, зато существует много отрицательных качеств. Применение второго цилиндра увеличивает потери на трение, применение перепускного патрубка увеличивает аэродинамические потери, увеличение теплоотдающих поверхностей ведет к увеличению термодинамических потерь. Суммарно увеличение количества потерь вряд ли приведет к улучшению к.п.д. Применение степени сжатия до 75 потребует увеличения толщины стенок и применения дорогих материалов.

В обычных двигателях процесс сгорания продолжается на фазе расширения (рабочего хода) и продолжается в среднем около 100 град. поворота коленчатого вала. В двигателе Скудери процесс сгорания продолжается всего 8…12 град., что, безусловно, приводит к ударным нагрузкам на все детали цилиндропоршневой группы, а также к повышенной неравномерности вращения коленчатого вала. Здесь, видимо, надо принимать дополнительные меры для предотвращения крутильных колебаний.

Главные претензии могут возникнуть в отношении перепускного канала. Конструкция этого канала должна тщательно просчитываться и оптимально подбираться. Клапаны приводятся в движение кулачком, который управляется специальным патентованным механизмом. Клапаны настраиваются по зазорам и осуществляются синхронизация с зажиганием. Особенные сложности с настройкой и регулированием происходят при смене режима работы двигателя (изменяются числа оборотов и/или нагрузка). Заново надо проводить синхронизацию и настройку клапанов, т.к. закрытие клапанов пневматическое от перепада давлений в цилиндрах. При настройке и синхронизации также происходят насосные потери. Однако фирма рассчитывает получить экономию топлива в 5…10%.

Следует отметить, что механизм с перепускным каналом и настраиваемыми клапанами очень сложен и потому капризен. Да и конструкция самого двигателя представляется очень несовременной в том смысле, что на таком двигателе практически невозможно достижение основных требований, предъявляемых к современным транспортным двигателям, например, достижение удельной мощности хотя бы 100 л.с.л. Эксплуатировать такой двигатель должны специально обученные операторы, ремонтировать — специальные мастерские, для чего надо создавать специальную инфраструктуру.

Можно себе представить эксплуатацию таких двигателей в каких-то очень специфических условиях, массового распространения такие двигатели не получат .

Как работают клапаны двигателя

Клапан, который пропускает в цилиндр смесь воздуха и топлива, называется впускным. Клапан, через который отработанные газы покидают двигатель, называется выпускным. Для эффективной работы двигателя при любой скорости эти клапаны должны открываться в определенные моменты.

За этот процесс отвечают грушевидные детали (кулачки), которые крепятся к распределительному валу, вращающемуся под действием цепи, ремня или набора шестерен.

Распределительный вал может находиться в верхней части блока. В этом случае над каждым кулачком вала располагаются небольшие металлические цилиндры (толкатели). Когда конец толкателя упирается в коромысло, кулачок воздействует на ножку клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) состоянии с помощью сильной пружины.

Двигатель с верхним расположением распределительного вала

В подобной конструкции вал, расположенный в верхней части двигателя, работает под управлением ремня с внутренними зубьями, и контуры кулачков напрямую взаимодействует с толкателями, расположенными над клапанами.

Когда толкатель давит на кулачок, он задействует коромысло, которое ослабляет пружину и открывает клапан. При дальнейшем вращении контура пружина возвращается в первоначальное положение, и клапан закрывается. Такая конструкция характерна для двигателя с верхним расположением клапанов в головке цилиндра.

В некоторых двигателях отсутствуют толкатели, и клапаны открываются и закрываются с помощью двойных или одинарных распределительных валов.

Такая конструкция носит название двигателя с одним распределительным валом и клапанами в головке. В ней меньше подвижных частей, поэтому она является более мощной и может работать на высоких скоростях. В любом случае, между деталями присутствует зазор, чтобы клапан мог свободно закрываться и открываться, когда те расширяются при нагревании.

Зазоры между ножкой клапана и коромыслом или кулачком необходимы для нормальной работы системы, а их отсутствие может вызвать серьезные повреждения составных частей.

При слишком большом зазоре клапаны будут открываться слишком рано, а закрываться слишком поздно, что снизит мощность двигателя и увеличит уровень производимого им шума.

При малом зазоре клапаны не будут нормально закрываться, что приведет к ослаблению компрессии.

В некоторых двигателях зазоры регулируются автоматически под давлением смазочной жидкости.

Распределительный вал с толкателями

При конструкции, согласно которой распределительный вал находится в блоке цилиндров, длинные штанги толкателей воздействуют на коромысла, открывающие клапаны. Двигатели с верхним расположением клапанов в головке цилиндра считаются менее эффективными, чем двигатели с одним распределительным валом и клапанами в головке, т.к. большое количество подвижных частей ограничивает скорость, при которой двигатель может безопасно работать.

В двигателе с верхним расположением распределительного вала и штангами коленчатый вал находится в головке цилиндров.

При вращении вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, штанги и коромысла. Клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной.

Количество зубьев на звездочке ведущей цепи в два раза превышает количество зубьев на шестерне распределительного вала, поэтому вал вращается в два раза медленнее, чем двигатель.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В некоторых моделях кулачки напрямую воздействуют на короткие рычаги, именуемые пальцами.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке содержит меньше деталей для управления клапанами. Кулачки напрямую взаимодействуют с толкателями или короткими рычагами (пальцами), которые, в свою очередь, открывают и закрывают клапаны.

Такая система обладает меньшим весом и технической сложностью, т.к. в ней отсутствуют штанги толкателей и коромысла.

Для управления распределительным валом с помощью звездочки на коленчатом вале часто используется длинная цепь, которая иногда провисает. Эта проблема решается добавлением промежуточных звездочек и нескольких коротких цепей с большим натяжением.

Кроме того, могут быть использованы нерастягиваемые резиновые маслоупорные ремни с зубьями, которые цепляются к звездочкам на распределительном и коленчатом валах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector