НАПРЯМКИ ВПЛИВУ НА ПРОЦЕС ЗГОРЯННЯ ДЛЯ ЗМЕНШЕННЯ ВИКИДУ ТОКСИЧНИХ РЕЧОВИН І ЗНИЖЕННЯ ВИТРАТ ПАЛИВА У ДВИГУНАХ З ІСКРОВИМ ЗАПАЛЮВАННЯМ І ДИЗЕЛЯ

Основними напрямками поліпшення процесу згоряння в двигунах з іскровим запалюванням є:

- интенсификация искрового зажигания;

- впрыск бензина;

- создание в цилиндре завихрения рабочего заряда;

- форкамерно-факельное зажигание;

- расслоение рабочего заряда.

Для дизелей это:

- интенсификации процесса топливоподачи;

- применения новых форм камеры сгорания, в том числе с изменяющейся геометрией;

- осуществления управляемого впрыска топлива.

АДІАБАТИЗАЦІЯ

ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ

Адіабатизація ДВЗ і їх комбінування з іншими двигунами - розробка комбінованої установки на основі адіабатного двигуна, у якого не було б непродуктивних втрат теплоти в систему охолодження.

Тут роботи йдуть паралельно по двом напрямкам:

- збільшення енергії відпрацьованих газів, за рахунок перерозподілу тепловідводу від робочого тіла при відсутності системи охолодження;

- використання енергії відпрацьованих газів, у силовій турбіні низького тиску для одержання додаткової потужності на валу й використання енергії відпрацьованих газів, у силовій турбіні або двигуні із зовнішнім підведенням теплоти для тієї ж мети.

Основні теплоізольовані компоненти експериментального двигуна - головка поршня, вогневе днище кришки циліндра, верхній пояс втулки й випускні канали, для яких складно підібрати матеріали, що задовольняють усім пропонованим до них вимогам. Крім того, ще однієї проблемою адіабатного двигуна є проблема мащення, яке повинна витримувати високу температуру на поверхні циліндра (480 °С замість звичайних 180÷205 °С).

Для рішення цієї проблеми розглядається також варіант з керамічними підшипниками кочення, для поршневого пальця й колінчастого валу, які не потребують мащення.

Таким чином, створення працездатного адіабатного двигуна з достатньо високим ресурсом, залежить від успіхів матеріалознавства, й на сучасному етапі розвитку науки й техніки не може повністю розв'язати ці проблеми.

АДІАБАТНИЙ ДВИГУН

Адіабатний двигун – це тепловий двигун, термодинамічний процес якого близький до адіабатного – між системою і навколишнім середовищем відсутній теплообмін. Елементи конструкції адіабатного двигуна повинні бути виготовлені з жароміцних матеріалів, а сам він покритий теплоізолюючою (адіабатною) оболонкою.

Відрізняється підвищеною середньою температурою газів у циліндрі, температурою деталей, що утворюють камеру згоряння, і температурою продуктів згоряння. Для утилізації енергії продуктів згоряння використовується силова газова турбіна, потужність якої передається на вал відбору потужності (колінчатий вал). Для виготовлення деталей, що працюють при високій температурі, застосовуються жароміцні матеріали (керамічні). Має високий ККД і низьку питому витрату палива - до 150 г/(квтгод).

В адіабатного двигуна циліндр і його головка не охолоджуються, тому втрати теплоти за рахунок охолодження відсутні. Стиснення і розширення в циліндрі відбуваються без теплообміну зі стінками, тобто адіабатически, аналогічно циклу Карно. Практична реалізація такого двигуна пов'язана з наступними труднощами.

Для того щоб теплові потоки між газами й стінками циліндра були відсутні, необхідна рівність у кожний момент часу температури стінок температурі газів. Така швидка зміна температури стінок протягом циклу практично неможливо. Можна було б реалізувати близький до адіабатного цикл, якщо забезпечити температуру стінок протягом циклу в межах 700-1200 °С.

1 - блок циліндрів; 2 - складений поршень; 3 - гільза циліндра; 4 - тепло ізолююча прокладка блоку циліндрів; 5 - вставка між головкою й блоком циліндрів; 6 - тепло ізолююча прокладка головки циліндрів; 7 - тепло ізолююча шайба камери згоряння; 8 - нижнє ущільнення тепло ізолюючої шайби; 9 - сідло випускного клапана; 10 - керамічна ізоляція випускної труби; 11 - випускний клапан; 12 - насос-форсунка; 13 - тепло ізолюючий стакан насос форсунки; 14 – сідло впускного клапана.