Техника - молодёжи 1953-02, страница 30

нссть двигателя может быть повышена в 1,5—2 раза.

Весьма важной является также задача повышения экономичности двигателей. Одним из путей решения этой задачи является увеличение сжатия горючей смеси в цилиндре перед сжиганием. Именно более высоким сжатием и объясняется большая экономичность двигателей с воспламенением от сжатия по сравнению с карбюраторными двигателями. Повышению же сжатия в карбюраторных двигателях препятствует так называемая детонация, при которой топливо ис сгорает, а мгновенно взрывается, что ведет за собой быстрое разрушение двигателя. Найти способ бездетонациоииого сгорания при высоком сжатии — одна из важнейших задач сегодняшнего двигателе строения.

Надо заметить, что возможности двигателя с воспламенением от сжатия на сегодняшний день также далеко не исчерпаны. Дальнейшее совершенствование аппаратуры для впрыска топлива в цилиндр, улучшение условий образования горючей смеси из топлива и воздуха — вот пути повышения показателей работы двигателей этого типа.

В свете директив XIX съезда партии по пятому пятилетнему плану развития СССР на 1951-1955 годы большое значение должны получить газовые двигатели, всемерное улучшение показателей которых также является нашей важнейшей задачей.

Интересным и многообещающим является создание комбинированных установок, состоящих из нескольких поршневых и турбома-шин. Такие установки отличаются чрезвычайно высоким коэффициентом полезного действия.

Входящие в данную систему составляющие элементы передают энергию валу (поршневой двигатель, газовая турбина) или получают ее от вала (приводной нагнетатель). В области комбинированных установок много оригинадь-ных проектов было разработано и часть из них осуществлена русскими инженерами значительно ранее, чем за границей. В 1909 году на Путиловском заводе был построен двигатель профессора МВТУ В. И. Гриневецкого, являющийся прототипом современного комбинированного двигателя.

В комбинированной установке применяется для области высоких рабочих давлений поршневой двигатель, а для области низких рабочих давлений — газовая турбина. Поршневой двигатель весьма надежен для работы при малых объемах газа. Газовая турбина, имеющая большие площади проходных сечений, наиболее удобна, наоборот, для работы при больших объемах газов. Сама собой напрашивается

выпускные газы

топливо

^>}/ воздух

Комбинированная установка, состоящая из двигателя внутреннего сгорания и газовой турбины, работающей на его выхлопных газах. Турбина вращает центробежный нагнетатель, подающий воздух для наддува. Полезная мощность снимается с вала двигателя.

мысль — соединить последовательно оба агрегата в одну систему. В поршневой части сгорает горючее, и газы, расширяясь, двигают поршень. В газотурбинной части используется энергия газов, расширяющихся при низких температурах и давлениях.

Одним из возможных видов подобного двигателя является комбинированная установка, состоящая из поршневого двигателя, выхлопные газы которого направляются в газовую турбину, а турбина вращает центробежный нагнетатель, подающий воздух для наддува двигателя. Полезная мощность отбирается от вала двигателя. Подобная комбинированная установка имеет широкие перспективы применения в водном и наземном транспорте.

Весьма перспективен и другой вариант, когда двигатель приводит в действие нагнетатель для наддува, а полезная мощность снимается только с вала газовой турбины. В этом случае агрегат, состоящий из двигателя и нагнетателя, не является энергетическим в собственном смысле слова, а представляет собой только генератор рабочего газа (мотогазогенератор) для газовой турбины.

В этом случае двигатель и нагнетатель (поршневой) могут быть удачно скомпонованы в единой конструкции дизель-компрессора: каждый поршень двигателя непосредственно связан с поршнем компрессора, сжимающим воздух для продувки и наддува рабочего цилиндра. Благодаря этому отсутствуют потери в подшипниках. Имеется широкая возможность в выборе расположения составляющих элементов ¹ установки. Отпадает необходимость размещения двигателя в соответствии с расположением передачи.

полость КОМПРЕССОРА топливо

синхронизирующие. полость \ тяги кон п рш ссора

Другой вариант комбинированной установки. Двигатель приводит в действие нагнетатель для наддува, а полезная мощность снимается с вала газовой турбины.

Впервые предложил подобный агрегат сотрудник МВТУ, ныне заслуженный деятель науки и техники профессор А. Н. Шелест в 1913 году.

Преимуществом механического генератора газа перед обычным многоцилиндровым поршневым двигателем является также возможность самостоятельной работы каждого генератора. В случае применения нескольких агрегатов не требуется их связывать между собой, надежность работы всей установки повышается, цилиндры поршневого двигателя соединяются «гибкой» газовой системой, а не жестким коленчатым валом, недостаточная прочность которого может быть причиной серьезных аварий. При условии удачного решения вопроса о конструкции отдельных элементов комбинированного двигателя рассматриваемого типа последний найдет распространение в различных областях техники.

Следует остановиться на комбинированных установках промежуточного вида, в которых мощность снимается и с вала двигателя и с вала газовой турбины, соединенных друг с другом зубчатой передачей.

При малых нагрузках двигателя и при пуске его турбина может быть отключена.

Рассмотренные системы обеспечивают использование энергии выхлопных газов, недоиспользуемой в обычных конструкциях двигателей внутреннего сгорания. Но есть и другой путь использования этой энергии.

Влияние размеров выпускных труб на работу двигателя замечено уже давно. Особенно значительно это влияние в двухтактных двигателях, в которых процессы выпуска и наполнения в течение некоторого времени протекают совместно, то-есть при одновременно открытых выпускных и впускных органах. При этом, как было уже отмечено выше, цилиндр заряжается воздухом (или смесью) с помощью специального продувочного насоса. Экспериментальные работы, проведенные на заводе «Русский дизель» еще тридцать пять лет назад, показали, что можно осуществлять наполнение цилиндра воздухом без продувочного насоса, только за счет динамических явлений в потоках выпускных газов при их истечении из цилиндра. Принцип работы таких двигателей в общих чертах заключается в следующем. После открытия выпускных органов газы, устремляясь из цилиндра, создают в выпускном трубопроводе волну повышенного давления (сжатия), оставляя позади себя в цилиндре разрежение. В это разреженное пространство и подсасывается заряд. Стремительно движущийся по выпускному трубопроводу поток газов представляет собой как бы поршень, подсасывающий в цилиндр новый заряд.

Проблема создания двигателя без продувочного насоса весьма актуальна. К сожалению, в двигателях транспортных машин задача применения данного принципа усложняется большим диапазонбм чисел оборотов, на которых работают эти двигатели. Целесообразно решать данную проблему в первую очередь для стационарных и тракторных двигателей, характеризующихся постоянством скоростного режима.