Доклады о будущих и современных технологиях

ПЯТИТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕНЕГО СГОРАНИЯ

М. Н. Кочергин, И. И. Самхан

Научный руководитель - И. И. Самхан, д-р техн. наук, профессор Ярославский государственный технический университет

Современные тенденции развития ДВС связаны с повышением их экономичности, снижением токсичности отработавших газов, уменьшени­ем массы и габаритных размеров, повышением частоты вращения коленча­того вала и степени сжатия.

В работе исследовалась возможность повышения эффективности бен­зинового двигателя путем регулирования процессов сжигания топлива в цилиндрах и применения продолженного расширения продуктов его сго­рания в надпоршневом пространстве. Для организации продолженного расширения в принятой нами расчетной модели используется 4-цилин­дровый двигатель, в котором два цилиндра являются рабочими и два ци­линдра являются расширительными. В рабочих цилиндрах осуществляется 4-тактный режимы, в то время как в расширительных цилиндрах продукты сгорания топлива, образовавшиеся в рабочих цилиндрах, используются для совершения дополнительной работы. Продукты сгорания поступают из ра­бочих цилиндров в расширительный по перепускному коллектору. Для создания модели исследования реконструируется двигатель ВАЗ-21124, в котором используется в качестве топлива природный газ и предусматрива­ется повышение давления нагнетаемого воздуха. Исследование работы двигателя проводилось с помощью математической модели работающей совместно с программой Дизель-РК, которая была адаптирована для ана­лиза процессов с продолженным расширением. Проведен расчет влияния угла опережения зажигания заряда в цилиндре двигателя в диапазоне от 10° до 0°, изменения давления воздуха во впускном коллекторе в диапазо­не от 0,15 до 0,35 МПа и повышения степени расширения рабочей среды в диапазоне от 1,7 до 3 раз. Проведенный анализ показал, что при повыше­нии степени расширения продуктов сгорания в цилиндрах двигателя в 2 раза при увеличении давления наддува воздуха до 0,3МПа, эффективный КПД возрастает до 54. Кроме того, в этом случае снижается эмиссия вред­ных газов N0* почти в 1,3 раза. Двигатель с продолженным расширением в надпоршневом пространстве цилиндра и регулируемыми режимами сго­рания топлива не требует значительных изменений существующих техно­логий в производстве. Проведённые расчеты показывают газовый двига­тель с продолженным расширением ваз-21124, близки с результатами, проведёнными экспериментально на бензиновом пятитактном двигателе.