Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и перспективы развития поршневых двигателей. задачи исследования . 9
1.1. Современное состояние и масштабы применения поршневых двигателей 9
1.2. Основные пути улучшения технико-экономических и экологических показателей бензиновых двигателей 13
1.3. Способы расслоения заряда и обеспечения бездетонационной работы двигателя на высокой степени сжатия 20
1.4. Рабочий процесс в двигателе с расслоенным зарядом при позднем впрыске бензина по
схеме АзПИ 36
1.5. Задачи исследования 39
2. Теоретическое исследование параметров расслоенной сшси в условиях шрыска бензина в течение такта штия 44
2.1. Оптимальная степень расслоенности заряда 44
2.2. Рекомендуемая схема смесеобразования в двигателе с впрыском бензина и форкамерой эжекторного типа 48
2.3. Методика расчета состава форкамерной смеси
и степени расслоенности заряда 52
2.4. Результаты теоретических исследований. 59
2.5. Выводы по главе 84
3. Экспериментальное исследование процесса ра слыливания бензина 86
3.1. Безмоторная экспериментальная установка 86
3.2. Методика проведения опытов и обработка экспериментальных данных 89
3.3. Результаты экспериментальных исследований 93
3.4. Выводы по главе 112
4. Экспериментальное исследование рабочего про цесса и токсичности ог двигателя с управляемым расслоением заряда при б = 11,4 . 114
4.1. Конструктивные особенности исследуемого двигателя 114
4.2. Цель и методика проведения экспериментов 119
4.3. Экспериментальная моторная установка 123
4.4. Методика обработки результатов экспе -римента 130
4.5. Точность экспериментов и оценка погрешности измерений 134
4.6. Влияние конструктивных параметров фор -камеры 136
4.7. Влияние регулировочных параметров . 147
4.8. Показатели опытного двигателя 151
4.9. Выводы по главе 170
Заключение и рекомендации 174
Литература
- Современное состояние и масштабы применения поршневых двигателей
- Оптимальная степень расслоенности заряда
- Безмоторная экспериментальная установка
- Конструктивные особенности исследуемого двигателя
Введение к работе
Современные масштабы и темпы автомобилизации выдвинули на первый план решение весьма острой проблемы - экономное использование топливных ресурсов. Численность автомобильного парка мира непрерывно возрастает и за последние 30 лет количество автомобилей увеличилось в 5,4 раза. Одновременно с этим появился ряд серьезных проблем, связанных с сохранением чистоты воздушного бассейна, предотвращением от дальнейшего его загрязнения отработавшими газами (ОГ) автомобилей, оказывающими опасное токсичное воздействие на флору, фауну и здоровье человека.
Поэтому в "Основных направлениях экономического и социаль -ного развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года" особое внимание было обращено на необходимость значительного ускорения работ по созданию новых транспортных энергосиловых установок, обеспечивающих существенное сокращение расхода топлива и энергии, уменьшение выбросов токсичных веществ в окружающую среду и улучшения очистки ОГ от токсичных примесей / 1,2 /.
В связи с этим остаются чрезвычайно актуальными вопросы дальнейшего совершенствования поршневых двигателей внутреннего сгорания (ЛВС), число которых в нашей стране превышает 21 млн. и которые потребляют почти 90% бензина, дизельного топлива и моторных масел. ДВС являются важнейшей составной частью энергети -ческой базы народного хозяйства СССР и мощность их в 5,5 раза превосходит все вместе взятые электростанции. Такое широкое распространение ДВС связано с термодинамическими и физико-химиче -скими свойствами рабочих процессов, что обеспечивает им высокие к.п.д. и удельную мощность при относительно низкой себестоимости и простоте эксплуатации. Именно поэтому по объективным прогно - 5 зам предполагается, что поршневые двигатели сохранят доминирующее положение, по меньшей мере, еще на несколько десятилетий / 54, 87 /.
Наибольшее распространение получили поршневые двигатели с традиционным карбюраторным смесеобразованием и искровым зажиганием {карбюраторные двигатели), а также дизели.
В нефтедобывающих странах, например в СССР, и в целом в мире соотношение между производством карбюраторных двигателей и дизелей по мощности предопределяется соотношением выхода бензина и дизельного топлива при переработке нефти. Выход дизельного топлива из нефти при существующей технологии переработки составляет 20-2$, бензина - 35-5$ / 21 /.
Следует иметь в виду также, что альтернативные топлива, как спирты, природный газ, продукты сжижения каменного угля, нефте -носных сланцев и битуминозных песков имеют высокое октановое число и низкое цетановое число и больше подходят для питания ДВС с принудительным воспламенением. Отсюда следует, что соотношение между производством дизелей и карбюраторных двигателей по мощ -ности должно составлять 1/1,5-2,5 / 21 /, и несмотря на сущест -вующую в настоящее время тенденцию к дизелизации автомобильного транспорта, по прогнозам число дизельных автомобилей в общем парке автомобилей не превысит 20$ / 87 /. Поэтому рациональное использование топливных ресурсов и уменьшение загрязнения окружаю -щей среды токсичными компонентами ОГ во многом связано с дальнейшим совершенствованием бензиновых двигателей, составляющих основную часть мирового парка автомобилей. Решение задач по усовершенствованию этих двигателей должно быть в основном направлено на улучшение процессов смесеобразования и сгорания.
Основной целью совершенствования бензиновых двигателей является уменьшение удельного расхода топлива / 5,38,63 /. Одним из кардинальных путей решения этой задачи было повышение степени сжатия до оптимального значения С б = ІО-І2;. Дальнейшее увеличение степени сжатия, как известно, обеспечивает незначительный рост термического к.п.д. и еще меньший - индикаторного к.п.д. при одновременном увеличении механических потерь / 33,78 /. Поэтому при увеличении б выше 12 топливная экономичность двигателя не улучшается.
Однако, в связи с появлением экологической проблемы отношение к повышению степени сжатия резко изменилось, так как повыше -ние с? требует применения высокооктанового бензина, с одной стороны, и обусловливает повышение концентраций окислов азота А/Ох и несгоревших углеводородов СИХ в ОГ, с другой / 64,67 /. При этом затрудняется также применение различных термических и ката -литических нейтрализующих устройств из-за уменьшения температуры выхлопных газов при повышенных значениях Є .
По общему мнению многих исследователей, в области улучше -ния технико-экономических и токсических характеристик бензинового двигателя рабочий процесс с послойным раопределением топлива в воздушном заряде открывает большие возможности по усовершенство -ванию его рабочего цикла. Установлено, что в этом случае пред -ставляется возможным создать двигатель, по топливной экономич -ности находящийся на уровне дизельных двигателей, а по литровой мощности - карбюраторных. Данный рабочий процесс позволяет также значительно расширить ресурсы используемого топлива и одновременно понизить шум и металлоемкость, ощутимо уменьшить токсичность и дымноеть ОГ.
Анализ многочисленных работ исследовательских центров в С№ (ИХФ АН СССР, НАМИ, АзПИ, ЖДИ, КСХИ и др.) и зарубежных фирм {For а\ \/o/ swo/oen , Parse/7 є , / /o/ica и др.), направленных на решение этой проблемы, позволил сделать вывод о том, что существенное улучшение технико-экономических и токсических характеристик бензиновых двигателей возможно при одновременном применении таких мероприятий, как оптимальное и управляемое расслоение рабочей смеси при впрыске топлива в такте сжатия, повышение степени сжатия до оптимальных значений { =10-12) и применение форкамерно-факелъного способа воспламенения расслоенного заряда.
Предложенный в АзПИ способ работы двигателя в определенной мере удовлетворяет основным требованиям высокоэффективного ж одновременно малотоксичного рабочего процесса. Данный способ объединяет в единую систему непосредственный впрыск топлива в цилиндр через форкамеру эжекторного типа и факельное зажигание оптимально расслоенного заряда вдоль направления истекания факела горящих газов. Ранее выполненные работы / 15,41 /, а также наши поисковые эксперименты вскрыли ряд, недостатков этого процесса, особенно при повышении степени сжатия до Є = 12. Это весьма высокая чувствительность рабочего процесса к параметрам распыла топлива, повышенное содержание несгоревших углеводородов в ОГ при частичных нагрузках и холостом режиме работы двигателя и нага рооора зова ниє в стенках соплового канала форкамеры.
Настоящая работы посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию по доводке данного рабочего процесса с целью устранения отмеченных недостатков путем обеспечения оптимального и управляемого расслоения заряда, обусловливающего повышение технико-экономических показателей двигателя при одновременном существенном снижении уровня выделения всех токсичных компонентов ОГ при высокой степени сжатия.
Оптимизация конструктивных, регулировочных и режимных параметров двигателя проводилась на основе разработанной расчетной методики, которая была реализована на ЭВМ EC-I022. Эксперимен -тальные исследования, проведенные как на безмоторной, так и на моторной установках, показали высокую степень сходимости расчетных и экспериментальных результатов.
Работа является составной частью исследований, проводимых кафедрой "Двигатели внутреннего сгорания и холодильные машины" АзПИ им.Ч.Ильдрыма совместно с Заволжским моторным заводом имени 50-летия СССР и которая была включена в план важнейших работ Мин-автопрома и Минвуза СССР на 1982-85 гг. согласно решению экспертной комиссии ГКНТ СССР от 5 марта 1981 года.
Результаты выполненной работы (осуществленной в период с 1978 по 1984 гг.) применены в разработке опытных образцов 4-х цилиндрового двигателя для автомобиля ГА3-3102 на базе двигателя ЗМЗ-4Ю0.2О на Заволжском моторном заводе игл.50-летия СССР.
Современное состояние и масштабы применения поршневых двигателей
Несмотря на бурное развитие атомной энергетики, турбостроения и реактивной техники, в настоящее время самым распространен -ным и эффективным источником энергии являются поршневые ДВС, на долю которых приходится более 85% энергии, вырабатываемой от всех видов энергетических установок. Ряд неоспоримых преимуществ, присущих поршневым двигателям, определил однозначное их применение в автомобилестроении, сельскохозяйственном и дорожно-строительном машиностроении и в ряде других отраслей народного хозяйства. По мнению многих исследователей, они обеспечат себе еще на несколько десятилетий доминирующее положение в энергетической системе всех стран мир / 10,17,34,54,68,84 /.
В качестве альтернативных двигателей для наземных транспортных машин в какой-то степени могут рассматриваться: газотурбинные двигатели (ГІД), двигатели Стирлинга и двигатели, работающие по циклу Генкина. Вкратце рассмотрим потенциальные возможности и недостатки этих двигателей.
При использовании теплообменников и повышении максимальной температуры цикла с помощью применения жаропрочных, в частности, керамических материалов, которые в настоящее время находятся в стадии разработки, экономичность ГТД на номинальной нагрузке мо -кет подняться до уровня экономичности дизельных двигателей.
Между тем, весьма существенными недостатками этих двигателей являются: значительные расходы топлива при работе на частичных и малых нагрузках и на холостом ходу; повышенное содержание в ОГ окислов азота. Эти недостатки являются причинами того, что до настоящего времени не создана приемлемая конструкция П Д для серийного производства, хотя работы по созданию автомобильного ИД проводятся с начала 50-х годов / 27,91 /.
Первые попытки применения двигателей Стирлинга в автомобилях были сделаны в 60-х годах. Хотя идеальный цикл двигателя Стирлинга имеет такой же к.п.д., как и цикл Карно, в реальных услови -ях существует большое количество факторов, которые снижают экономические показатели двигателя. Эти двигатели отличаются техноло -гической сложностью, не решены проблемы, связанные с созданием жаропрочных материалов, уплотнителей и т.д. / 66 /.
Двигатели, работающие по циклу Ренкина, отличаются низким содержанием всех токсичных компонентов. Недостатком этих двигателей является низкая степень использования теплоты сгорания топлива.Так, эффективный к.п.д. этих двигателей не превышает 0,15-0,20, что не позволяет им конкурировать по этому показателю не только с поршневыми, но дане и альтернативными двигателями других типов / 86 /.
Широкое применение поршневых ДВО в качестве энергетических установок обусловлено следующими факторами:
I. Термодинамические свойства поршневых двигателей обеспечивают наиболее высокий к.п.д., что основывается на цикличности работы, которя позволяет при относительно невысокой средней температуре цикла получать большой температурный перепад.
2. Физико-химическими особенностями сгорания в ДВС, обеспечивающими полноту смесеобразования и высокие скорости сгорания топлива, вследствие интенсивной турбулизации топливовоздушного заряда вблизи ШТ.
3. Низкие механические потери из-за невысоких удельных рас ходов воздуха. В отличие от ІТД, небольшие значения коэффициента избытка воздуха позволяют достигать на полных нагрузках значения эффективного к.п.д. 0,35-и,42.
4. Возможность применения в качестве горючего широкого диапазона топлив - от газового до жидкого дизельного.
5. Возможность осуществления в поршневых двигателях два различных рабочих цикла с воспламенением: а) от искры; б) от сжатия, которые позволяют иметь широкий диапазон мощностей / 54 /.
Однако, наряду с вышеуказанными положительными сторонами, поршневые ДВС (как бензиновые, так и дизельные) имеют ряд серьезных недостатков, основными принципиальными недостатками дизель -ных двигателей являются следующие:
1. Самовоспламенение топливовоздушного заряда требует при менения степени сжатия 8 " 15. Бак известно, что, начиная с 8 = 12, увеличение степени сжатия обеспечивает незначительный рост термического к.п.д. и еще меньший рост индикаторного к.п.д. при одновременном увеличении механических потерь. В результате этого при увеличении (5 выше 12 эффективный к.п.д. начинает падать 33 /. Кроме того, при больших степенях сжатия чрезмерно высо -кие значения максимального давления цикла и скорости нарастания давления газов требуют усиления прочности, следовательно, и значительного увеличения массы двигателя. Это в свою очередь ограничивает возможности форсировки дизелей по мощности посредством как увеличения частоты вращения коленчатого вала, так и примене -ния наддува.
2. В условиях самовоспламенения процессы смесеобразования, воспламенения и горения топлива должны протекать с весьма не значительным сдвигом по фазе (практически одновременно).
Оптимальная степень расслоенности заряда
Фундаментальными исследованиями на физической модели КС Р.И.Мехтиевым установлено, что горение расслоенного заряда при форкамерно-фаКельном зажигании, в отличие от однородного, имеет двухфазный характер, независимо от степени расслоенности заряда / 43,44 /. Первоначально горит богатая часть заряда (первый этап), при котором, наряду с образованием конечных продуктов сгорания к/-/&0 iC@2. )» появляются и более реакционно способные, чем молекулы топлива, продукты неполного сгорания, такие как HyHt,0 ОН СО и др. Эти химически активные продукты, диффундируя в обедненную часть заряда { XZ / ), становятся инициаторами воз -никновения нового очага воспламенения и поджигания бедной части заряда (второй этап). Степень расслоенности заряда оценивалась по относительному объему КС, охваченному обогащенной частью (от, г /) расслоенного заряда й = 1/ г3 / 1/с
Этими опытами установлено также, что с расслоением заряда до определенного предела увеличиваются как скорость, так и максимальное давление сгорания. Рост давления сгорания заряда с опре -деленной степенью расслоенности (эффект от расслоения) при про -чих равных условиях связан, в основном, с нелинейной зависимостью коэффициента молекулярного изменения jy в процессе сгорания от состава смеси. Известно, что по мере обогащения- смеси значение jU , прогрессивно возрастая, в определенной мере компенсирует снижение температуры пламени и соответственно обусловливает некоторый рост степени повышения давления в условиях V = const, несмотря на то, что в данном случае значительная доля распола -гаемой теплоты сгорания топлива оказывается неиспользованной. Дальнейшее дожигание химически более активных продуктов непол -ного сгорания в обедненной части заряда вызывает дополнительное увеличение давления газов. Этот эффект в некоторой степени обусловлен также уменьшением потерь теплоты сгорания топлива из-за диссоциации газов.
На основе выявленного механизма сгорания расслоенного заряда была составлена математическая модель термодинамического цикла двигателя с послойным зарядом с целью установления влия -ния конструктивных { ), регулировочных {ос; х, &) и режим -ных (/7, ) параметров двигателя на закономерность расслоения и выявления оптимального значения степени расслоенности заряда Ow I 7,41,42 /.
На рис.2.1 показаны графики изменения некоторых показателей термодинамического цикла в зависимости от расслоенности заряда Сі ( 5 = 7, (Х,= Хф = U,6; ОС = 1,2; = 0,9; /? = 2000 мин ). Как видно, по мере увеличения глубины расслоенности заряда до определенного предела (при увеличении & от 0 до 0,375) максимальные значения давления / и теглпературы /J цикла увеличиваются, что способствует улучшению индикаторных пока -зателей двигателя С / , ) Улучшение показателей цикла до определенной величины связано с тем, что в I этапе сгорания участвует богатый заряд (о /= 0,6), в результате чего местные коэффициенты молекулярного изменения jz/j и диссоциации газов ощутимо увеличиваясь, способствуют росту значений сред -них по КС juc и f , соответственно и работоспособности про -дуктов сгорания. В рассматриваемом примере максимальный эффект получается тогда, когда богатый заряд занимает 35-40% ( d = 0,35-0,40) объема KG (.заштрихованная область). С уменьшением (X показатели цикла приближаются к тем показателям, которые имеют место при горении однородного заряда ( 2 = 0; V=cf2 = )» т.е. теряется эффект, получаемый от роста j/c и . При более глубоком же расслоении заряда (О 0,4) из-за увеличения перепада темпе -ратур между I и И этапами сгорания ( TZ TY ) максимальная температура Т2 , соответственно и давление цикла /% снижаются, вследствие чего экономичность цикла С ?г ) ухудшается. Наиболее силь -ное ухудшение показателей цикла наблюдается при а = 2 ах , когда во П зоне КС имеется только чистый воздух ( Х2 = оо ).
Примечательным является то, что при оптимально расслоенном заряде ( Сі - 0,375) поэтапный характер сгорания заряда обуслов -ливает снижение концентраций А/О ж СО в 1,5-2 раза по сравне -нию с уровнем выделения этих компонентов при горении однородного заряда {(2=0) Выполнением большого объема теоретических исследований уста новлено, что на Cton в основном оказывают влияние состав смеси в обогащенной зоне КС (осу) и общий коэффициент избытка воздуха ( ОС). Было также установлено, что наилучшие технико-экономические и токсические данные двигателя имеют место при изменении состава богатой части заряда в пределах 0,6 о; 0,8. Ухудшение рабочего процесса при Ос/ : о,6 связано с затягиванием процесса сгорания и возрастанием продуктов неполного сгорания { СО , СМ » сажа), а при ос, 0,8 - с ухудшением детонационной стой -кости двигателя (приходится урезать углы опережения зажигания) и обильным образованием наиболее токсичного компонента 0Г - окиси азота.
Таким образом, для получения высоких технико-экономических показателей с одновременным низким содержанием токсичных компо -нентов в 0Г требуется варьировать составами смесей в отдельных зонах КС і об/ ,осг) с одновременным изменением объемов этих зон / а\/с , ( /- Q.) Vc /, т.е. обеспечить управляемость расслоения заряда в соответствии с режимами работы двигателя.
Безмоторная экспериментальная установка
Как уже отмечалось, состав форкамерной смеси и степень рас-слоенности рабочего заряда в основном зависят от параметров распыленной топливной струи. С целью установления закономерностей изменения параметров распыленной топливной струи в зависимости от скоростных и нагрузочных режимов работы при различных профилях кулачка топливного насоса высокого давления была создана безмоторная установка на базе стенда для проверки и регулировки приборов питания дизелей - А/С 108-1318 фирмы "Моторпал" (ЧССР) / 58 /.
В исследованиях был применен беспрецизионный насос типа НВР-2 с манжетным уплотнением. В качестве форсунки применялась клапанно-штифтовая форсунка прямого действия типа ФБ-ІФ (подробно о конструктивных особенностях форсунки и беспрецизионного на -coca НВР-2 см.гл.4).
Для экспериментального определения параметров топливного факела безмоторная установка (рис.3.1) была оснащена стробоско -пическим устройством. Топливо насосом НВР-2 подавалось в форсунку. Впрыск топлива осуществлялся в специально изготовленную ка -меру (стробоскопическую), где была установлена импульсная лампа, которая просвечивала топливную струю. Движение топливной струи (бензин АЙ-93) наблюдалось визуально и фиксировалось фотоаппаратом "Зенит-Е". Последующей обработкой фотоизображения топливной струи определялись дальнобойность топливного факела # и угол при вершине конуса распыла 2.jh .
Для удаления паров бензина стробоскопическая камера была снабжена индивидуальной вытяшой вентиляцией, что предотвращало затуманивание окна камеры.
Индицирование давления бензина у входа в форсунку осуще -ствлялось с помощью пьезоэлектрического датчика давления РДЕ 5UU/I4-2, который устанавливался у входа в форсунку и пьезо -электрического двух канального осциллографа РМ-4 фирмы / /"7" (1ДР). Для индицирования положения линии атмосферного давления в трубопровод около форсунки был подключен кран высокого давления, который при необходимости позволял осуществить сообщение с атмосферой.
Развертка осциллограмм по времени осуществлялась с помощью электронного генератора развертки осциллографа. Масштаб развертки осциллограмм по времени или по углу поворота кулачкового валика насоса определялся подачей маркировочных импульсов напряжения, ценой деления в I мс / 51 /.
Фотографирование осциллограмм производилось фотоаппаратом "Зенит-77Z " с помощью специального приспособления, прилагав -мого к осциллографу.
Масштаб датчика давления РДЕ 500/14-2 определялся стати -ческой и динамической тарировкой. Статическая тарировка производилась подачей определенных давлений в канал датчика с помощью ручного гидравлического пресса типа "Орион" (ВНР). Динамиче -екая тарировка осуществлялась при работе системы подачей постоянных давлений из пресса в надмембранную полость датчика и созда -ниєм в ней противодавления.
Частота вращения валика насоса могла изменяться в диапазоне от 80 до 3000 мин"1. Обороты изменялись бесступенчато и и плавно благодаря гидравлической системе привода. Указатель частоты вращения - магнитного типа, с точностью показаний 1%.
Счетчик циклов также электромагнитного типа. Для измерения цикловой подачи бензина использовалось штатное мерное устройство стенда А/С -108. Мерное устройство относится к закрытому типу, что предотвращает пенообразование и испарение бензина при впрыске. Мерные сосуды имеют деления ценой 0,2 см3.
Для подкачки топлива использовалась штатная система низкого давления стенда. Давление подкачки в системе контролировалось по манометру стенда и поддерживалось равным 0,2 МІІа.
Валик плунжерного насоса НВР-2 соединялся с приводным валом стенда при помощи шлицованной муфты. Изменение цикловой подачи топлива производилось микрометрическим винтом с делением 0,01 мм.
Экспериментальные исследования параметров впрыска топлива производились по следующей методике:
1) снимались характеристики топливного насоса по подаче {л\/ц = 10-70 мм3/цикл) на различных частотах вращения кулачково т го валика (/7 = 500,1000,1500,2000 мин ). Замеры цикловых по -дач топлива производились несколько раз, что исключало появление случайных ошибок. Положение рейки топливного насоса при этом фиксировалось и заносилось в протокол испытания;
2) по фиксированным положениям рейки заново снимались ха рактеристики насоса для определения на стробоскопическом устрой стве параметров топливного факела и осциллографирования давления топлива у входа в форсунку.
Конструктивные особенности исследуемого двигателя
Экспериментальный двигатель был создан на базе отсека карбюраторного двигателя ЗМЗ-24 (одноцилиндровая установка ОЦУ-ЗМЗ-24ФВ). Основные технические данные модернизированной одноцилиндровой установки приведены в табл.2.
Для осуществления впрыска бензина и факельного зажигания оптимально расслоенной смеси на головке цилиндр (рис.4.1) и поршне (рис.4.2) были произведены конструктивные изменения. Так, в головке цилиндра было расточено отверстие (угол наклона кото -рого был выбран из условий обеспечения попадания струи топлива в КС в поршне при любых углах впрыска бензина) для форкамерной вставки 2, которая крепилась в этом отверстии с помощью гайки 3 и резьбовой втулки 4 (см.рис.4.I). Резьбовая втулка была сталь -ной и обеспечивала надежное крепление форкамерной вставки, под которой для обеспечения герметизации ставилась медная шайба. Свеча зажигания 5 также крепилась посредством стальной резьбовой втулки 6.
В начальном этапе экспериментальных исследований для уменьшения материальных и трудовых затрат топливное сопло 7 изготав -ливалось съемным, что позволяло быстро менять параметры сопла. На рис.4.3 показана форкамерная вставка в сборе с клапанным уз -лом форсунки ФВ-ІФ.
В головке блока было также предусмотрено резьбовое гнездо для датчика давления газов типа РДЕ 100/14-2. При необходимости в это отверстие мог устанавливаться датчик пневмомеханического индикатора МАИ-2. Заволжском моторном заводе им.50-летия СССР по разработанным в АзПИ чертежам. На рис.4.4 показан поперечный разрез опытного двигателя.
В соответствии с общей задачей цель экспериментальных исследований заключалась в следующем: 1. Выявить достоверность результатов теоретических исследований. 2. Определить оптимальные значения конструктивных параметров форкамеры эжекторного типа, возможности качественного регулирования мощности и работы на товарных бензинах в широком диапазоне изменения скоростных и нагрузочных режимов работы дви -га теля. 3. определить эффективность предложенного рабочего про -цесса бензинового двигателя с управляемым расслоением заряда при высокой степени сжатия, как с точки зрения повышения технико-экономических показателей, так и с позиций снижения концентра -ций основных токсичных компонентов ОГ {.А/О СМХ , СО ) по сравнению с показателями этого же двигателя с карбюраторным смесеобразованием и искровым зажиганием.
Для определения оптимальных значений регулировочных и конструктивных параметров двигателя снимались регулировочные (по составу смеси и углу опережения зажигания), нагрузочные, холостого хода и скоростные характеристики в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ 14846-81/ 4,20 / и ОСТ 37.001.234-81 / 50 /.
Степень сжатия во всех опытах сохранялась =11,4, как оптимальная по результатам исследований / 15,33,56 / (конкрет -ное значение данной степени сжатия получилось при конструктивном исполнении КС в стандартном поршне двигателя ЗМЗ-24).
При испытаниях нормальный тепловой режим двигателя обеспечивался поддержанием температуры охлаждающей воды на выходе из рубашки цилиндра в пределах 80-85С, температуры масла в картере - 80-90С. При снятии характеристик двигателя бралось не ме -нее 8-Ю точек замера, что позволяло с достаточной точностью определить характер и форму протекания кривых исследуемых пара -метров.
Показатели двигателя определялись при установившемся ре -жиме работы. Значения тормозного усилия, частоты вращения, расходы топлива и воздуха определялись одновременно, при этом из -мерения повторялись и определялось их среднее арифметическое значение. Продолжительность измерения расхода топлива была не менее 60 секунд. В качестве топлива использовали товарные бензины АИ-93 и А-76.
При выполнении экспериментальных исследований в моторном боксе работала приточно-вытяжная вентиляция, что предотвращало загазованность помещения и его влияние на рабочий процесс двигателя. Параметры окружающей среды в боксе фиксировались согласно ГОСТ 14846-81.
Серии оптимизационных исследований были начаты с определе -ния оптимального значения момента начала впрыска бензина сЛ по углу поворота коленчатого вала. Этот угол соответствовал мо -менту открытия клапана форсунки при номинальной подаче и уста -навливался при помощи мениска и контролировался по осциллограмме топливonодачи.
С целью оптимизации у снимались регулировочные характеристики по составу смеси при различных значениях угла начала впрыска ( J „ = 120,Пи, 100,90,80,70 п.к.в. до ВМТ по ходу —т сжатия), /7 = 1000, 1500, 2000 и 2500 мин и полном дросселе.
Основные опыты проводились при частоте вращения коленча -того вала /7 = 2000 мин , которая соответствовала режиму максимального крутящего момента и характерна для автомобильных двигателей в городских условиях эксплуатации.
