[Главная] [Очерки] [Журнал]

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ,

не имеющий ни системы охлаждения, ни системы запуска, ни режима работы на холостом ходу, ни поршневых колец, ни шатунно-кривошипного механизма, поэтому не потребляющий моторные масла иобладающий высокой топливной экономичностью

Речь пойдёт об универсальном силовом приводе, представляющем собой органическое объединение двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и гидрообъёмной передачи (патент RU №2240434). Привод «не делает ни одного лишнего движения» и способен работать в любом из заданных режимов: при максимальной мощности, при максимальной топливной экономичности или при минимальном вредном воздействии на окружающую среду. По этой причине и для краткости мы будем называть его приводом (двигателем) "Интеллектуал" или просто ДВС.

1. Блок-схема и свойства двигателя

Основным агрегатом ДВС "Интеллектуал" (рис. 1, а) является свободнопоршневой двигатель-насос (СПДН) или ДВС-насос. В нём поршни двухтактного двигателя, в частности, дизеля (см. индикаторную диаграмму цикла на рис. 1, б) непосредственно соединены с плунжерами гидронасосов. Движение поршней-плунжеров синхронизировано с помощью реечно-шестерённого механизма, на рисунке не показанного. ДВС содержит также: два пневмогидравлических аккумулятора — высокого (ВД) и низкого (НД) давления; основной (силовой) регулируемый гидромотор (ГМ₁), вращающий нагрузку, например, колесо автомобиля; вспомогательный расходомер-гидромотор (ГМ₂) для привода механизма управления (У), продувочного компрессора и других вспомогательных агрегатов (на рисунке не показаны); клапаны двух типов — включения К₁ и обратный К₂. Аккумулятор НД производит работу сжатия газа в дизельной полости СПДН (рис. 1, в), работа расширения газов воспринимается аккумулятором ВД (рис. 1, г), разность энергий (давлений) аккумуляторов расходуется на привод нагрузки и вспомогательных механизмов.

Двигатель работает в автоматическом режиме следующим образом. Если положение регулирующего органа гидромотора ГМ₁ таково, что развиваемый им вращающий момент меньше момента сопротивления нагрузки (М_вр £ М_с), то циркуляция рабочей жидкости в гидравлическом контуре отсутствует и двигатель-насос не работает. При М_вр > М_с нагрузка начинает вращаться и через ГМ₁ течёт рабочая жидкость. В зависимости от расхода её, замеряемого расходомером-гидромотором ГМ₂ и определяемого потребной для нагрузки мощностью, блок управления (У) с той или иной частотой подаёт команды на проведение в СПДН рабочих циклов «сжатие – рабочий ход».

При каждой такой команде сначала открывается клапан К₁, аккумулятор НД подаёт жидкость к плунжерам-поршням и в СПДН происходит цикл сжатия. Затем происходит рабочий ход (расширение газов в дизельной полости), при котором клапан К₁ закрывается и рабочая жидкость от плунжеров-поршней через автоматический клапан К₂ подаётся в аккумулятор ВД. Следующая команда на проведение цикла «сжатие – рабочий ход» следует лишь после того, как часть жидкости из аккумулятора ВД через гидромоторы перетечёт в аккумулятор НД и схема вернётся в исходное положение.

Для описанного привода характерны следующие особенности и преимущества по сравнению с традиционным автотракторным приводом.

1. Предельное упрощение конструкции в целом и её основных систем, существенное снижение стоимости, габаритов и удельной массы привода (более, чем в два раза) за счёт отказа от шатунов, коленчатого вала, маховика; схема позволяет реализовать простейшую систему топливоподачи, в ней полностью отсутствуют системы запуска и охлаждения в традиционном исполнении (имеет место «внутреннее» охлаждение цилиндро-поршневой группы в процессе продувки-наполнения).

2. Более высокая (на 20…30%) экономичность привода, которая обеспечивается:

– отсутствием потерь мощности, связанных с преобразованием поступательного движения поршней дизеля во вращательное в шатунно-кривошипном механизме и с трением поршневых колец (см. раздел 3);

– возможность повысить индикаторный КПД дизеля путём увеличения степени сжатия до значений 20…30 и более;

– работой дизеля в оптимальном термодинамическом режиме при любой загрузке по мощности (в отличие от традиционного дизеля в СПДН цикловая подача топлива не меняется, а мощность регулируется исключительно частотой рабочих циклов);

– отсутствием в СПДН режима работы на холостом ходу и связанного с ним непроизводительного расхода топлива.

3. СПДН выполняется в виде автономного блока, что обеспечивает свободную компоновку и широкую унификацию приводов различной мощности и назначения; возможно весь типаж автомобильного и тракторного парков построить на базе одного-двух типоразмеров СПДН.

4. Полная гидрофикация привода, имеющая место в данном случае, принципиально обеспечивает минимальные затраты на техническое обслуживание.

5. Схема хорошо приспособлена для реализации адиабатного цикла и использования различных альтернативных топлив, в том числе водорода.

< НАЗАД] [ДАЛЬШЕ >