Конструктивные решения переменной степени сжатия в поршневых двигателях внутреннего сгорания

Abstract

Работа посвящена конструктивным решениям переменной степени сжатия в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Рассмотрены основные подходы по изменению степени сжатия в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Выявлены преимущества и недостатки каждой группы конструктивных решений. Определены перспективы дальнейших разработок механизмов изменения степени сжатия. Повышение степени сжатия в ДВС способствует повышению общего КПД двигателя и улучшению топливной экономичности. Максимальное значение степени сжатия зависит от условий внутри камеры сгорания и подбирается для каждой модели двигателя индивидуально, обеспечивая бездетонационное сгорание топливовоздушной смеси при высокой нагрузке на двигатель. Однако большую часть времени ДВС автомобилей работают в режиме частичной нагрузки, то есть в условиях меньшей эффективности, что приводит к более высокому расходу топлива и ухудшению экологических характеристик. Одним из способов повышения эффективности работы ДВС на частичных нагрузках является применение механизмов изменения степени сжатия. Интересными являются наработки компаний TOYOTA, PORSCHE и HILITE по созданию шатуна переменной длины. Теоретически реализация подобной конструкции шатуна может предоставить максимум выгоды по сравнению с другими подходами. Наиболее перспективной является наработка АДИ ДонНТУ по созданию механизма изменения степени сжатия, который выполнен в бесшатунном двигателе с кривошипно-кулисным механизмом в виде силового гидроцилиндра и связан с одной стороны с поршнем, а с другой – с кривошипно-кулисным механизмом. Теоретическими исследованиями бензинового бесшатунного двигателя показано улучшение экономических характеристик на частичных нагрузках на 15–20 %.