Техника - молодёжи 1989-09, страница 42

эгает принцип — добиться эф-тивности двигателей любой це-

\

структоры считают, что здесь

чшие перспективы — у ДВС ' алойным распределением заря-' * Суть процесса, который также называют послойным смесеобразованием или расслоением, в том, что воздух, совершая в камере сгорания вихревое движение по спирали, постепенно, слой за слоем, увлекает за собой частицы топлива. Оно равномерно перемешивается с воздухом и лучше сгорает. Причем содержание токсичных компонентов в отработавших газах понижается. Возможен и рост экономичности — на 25—30%.

К сожалению, расслоение еще не позволяет снизить токсичность выбросов настолько, чтобы удовлетворить наиболее жестким требованиям, уже действующим в США, Швейцарии, Норвегии, Австрии. Выполнить их удается, пока лишь оснастив автомобиль довольно сложной и дорогой системой с каталитическим нейтрализатором отработавших газов. В качестве катализатора применяют редкие металлы: палладий, платину. Правда, их потом извлекают из отслуживших нейтрализаторов, но ведь сколько сотен тонн уйдет на автомобильную армаду! Кроме того, система может работать только при использовании неэтилированного бензина — не содержащего соединений свинца. Напомним: их добавляют, чтобы избежать детонации — л*ывоопасного горения смеси, воздающего в двигателях с высокой •*епенью сжатия. Тетраэтилсви-

-Рис. 2. Поршень, который давлением асла удлиняется на несколько миллиметров. По шатуну и поршневому пальцу 1 через клапаны в пластине 7 в полости 2 и 3 под давлением подается масло, которое приподнимает подвижную часть поршня 6 с кольцами относительно основного корпуса поршня 9: поршень становится длиннее. При полной нагрузке передвижная часть поршня опускается на упорное кольцо 8. Клапан обратного хода 5 и клапан ограничения давления 10, а также масляный дроссель 4 автоматизируют изменения рабочего объема цилиндра (длину поршня) в соответствии с нагрузкой двигателя.

f

нец, осаждаясь на каталитическом слое, быстро лишает нейтрализатор работоспособности. А поскольку свинец, выбрасываемый с отработавшими газами, губительно действует на живые организмы, то, как ци крути, выход один — отказаться от присадок со свинцом и использовать безвредные антидетонаторы.

Но избежать детонации можно и по-другому: менять степень сжатия топливовоздушной смеси в зависимости от режима работы. Действительно, разве сила поршня обязательно должна быть постоянной? При частичной нагрузке, когда прикрыта дроссельная заслонка, сгорание идет неэффективно из-за плохого газообмена в цилиндре. В таком случае, чтобы компенсировать излишний расход топлива, целесообразно иметь высокую степень сжатия. А вот если дроссельная заслонка полностью открыта, нагрузка на двигатель велика,— степень сжатия лучше снизить, чтобы обеспечить менее жесткий режим температур и давлений и тем самым предотвратить детонацию.

Почему же именно сейчас стали проявлять интерес к конструкциям с переменной степенью сжатия (как увидим, не столь простым)? Дело в том, что для автомобилей, эксплуатируемых в городах, где скорость движения невелика, режимы частичных нагрузок стали преобладающими.

Испытывается несколько вариантов двигателей с переменной степенью сжатия (или, что то же,— с изменяемым объемом камеры сгорания). В одном из них (рис. 1) шатунная шейка коленчатого вала выполнена как поворотный эксцентрик. Вращая его, можно изменять радиус кривошипа, то есть длину хода поршня, а следовательно, и расстояние между его крайним положением и торцевой стенкой цилиндра. Уменьшая это расстояние на частичных нагрузках — усиливаем сжатие, увеличивая при полностью открытом дросселе — снижаем.

Несколько сложнее конструкция, испытываемая фирмой «Даймлер-Бенц» (рис. 2): поршень изменяемой высоты регулируется гидравлически.

В этом случае нет сложных механических передач, как в первом. Но там и тут необходимо автоматическое регулирование по пределу детонации с помощью электронных средств.

а

Рис. 3. Тенденция к понижению токсичности отработавших газов и расхода горючего. Цифрами обозначены: 1 — полезный объем для перевозки грузов, 2 — расход горючего, 3 — токсичность выхлопа, 4 — время разгона.

Наконец, третий способ предлагает фирма «Фольксваген». В головку цилиндра экспериментального двигателя вмонтирован небольшой поршень, который вместе со свечой зажигания может более или менее глубоко входить в камеру сгорания. Он изменяет ее объем и тем самым степень сжатия. Управление осуществляется механически с помощью червячной передачи.

Преимущество описанных конструкций в том, что их основу составляет хорошо изученный, давно освоенный производством ДВС. Считают, что по сравнению с применявшимися до сих пор способами улучшения параметров двигателя (турбонаддув, газораспределение с несколькими клапанами на цилиндр) переменная степень сжатия более эффективна.

Какими же видятся ДВС завтра? Обратимся к графику (рис. 3), составленному в фирме «Фольксваген». Он отслеживает кое-какие тенденции последних двадцати лет, а будущее, как известно,— продолжение прошлого.

Так вот, нормы расхода горючего всех автомобилей, выпускаемых фирмой, сократились почти на 40%. В среднем на 60% уменьшилась токсичность выхлопных газов. Кривая, показывающая время разгона с места до 100 км/ч, выравнивается — похоже, что этот показатель уже не нуждается в улучшении. Зато кривая расхода горючего падает довольно круто — значит, в этом направлении еще можно ожидать ощутимых результатов. Но главный вопрос — чем завершится график токсичности, «куда кривая вывезет»?

41