ІЖҚ конструкциясын жетілдіру көрсеткіштері
Қазіргі уақытта қолданыстағы қозғалтқыштарды жетілдіру бойынша зерттеу және практикалық жұмыстар келесі негізгі бағыттар бойынша жүргізілуде:
- тұтану жүйесін жақсарту,
- қозғалтқыш цилиндрлеріне отын беру процестерінің өзгеруі,
- қосымша құрылғыларды орнату, пайдаланылған газдардағы зиянды компоненттердің құрамын азайтатын
Тұтану жүйесі отынның жану процестеріне айтарлықтай әсер етеді. Дәстүрлі ажыратқыш дистрибьютордың көмегімен жұмыс қоспасының ұшқынмен тұтану жүйесі жанармайдың жануының толықтығына байланысты қазіргі заманғы талаптарға әрдайым сәйкес келе бермейтіні белгілі. Бұл құрылғы жеткілікті "көңіл-күй". Жұмыс жағдайында ол әрдайым қоспаның тұтануын сенімді түрде жүзеге асырмайды, бұл толық емес жану өнімдерінің шығарылуында: көміртегі тотығы мен жанбайтын отынның жоғарылауымен бірге жүреді.
Осыған байланысты айтарлықтай жақсарту байланыссыз электронды тұтануды қолдану арқылы қамтамасыз етіледі, бұл ұшқын штепсельдерінде күшті разрядты қамтамасыз етеді және тұрақты жұмыс істейді. Жақында электронды тұтану жүйесі кеңінен таралуда. Шетелдік автомобильдердің кейбір жаңа модельдерінде бұл жүйе микро-компьютерлермен толықтырылады, ол қозғалтқыштың жүктемесі мен жылдамдығына байланысты алдын-ала уақытты, қоспаның тұтану сәтін автоматты түрде өзгертеді, отын шығыны мен пайдаланылған газдардың құрамын оңтайландырады.
Цилиндрдегі отынның жану процесін жақсарту үшін шанышқы немесе алау деп аталатын от кеңінен қолданылады. Шанышқымен тұтанудың мәні мынада: кішкентай шанышқымен бай қоспасы әдеттегідей электр ұшқынымен тұтанады, ал нәтижесінде пайда болған күшті жалын алауы цилиндрдегі нашар жұмыс қоспасының негізгі бөлігін тұтатады, бұл жанармайдың жануын жақсартады. Мұндай қозғалтқыштар барлық улы компоненттердің, соның ішінде азот оксидтерінің шығарылуын азайтуға және сонымен бірге отынның 10% үнемдеуге мүмкіндік береді. Аталған жүйе, атап айтқанда, "Волга-3102"жаңа автомобиль моделінің қозғалтқыштарында қолданылады.
Цилиндрлерге отын беру процестерін өзгертуге бірқатар әдістер қол жеткізеді. Біріншісі - қозғалтқышқа біреуінің орнына екі карбюраторды орнату әрекеті. Жоғарыда айтылғандай, қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде пайдаланылған газдағы бірқатар улы заттардың мөлшері артады. Қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде осы заттардың мөлшерін азайту үшін карбюраторды таусылған немесе нашар қоспаға (1 сағат бензин шамамен 20 сағат ауа) реттеу керек, бірақ содан кейін қозғалтқыш жүктеме кезінде қажетті қуатты дамытпайды және тиісті тарту мен жылдамдықты қамтамасыз етпейді. Бұл позициядан шығу қалыпты қоспаға (15 сағат ауаға 1 сағат отын) реттелетін және қозғалтқышты жұмыс режимінде қуаттайтын екінші карбюраторды орнату арқылы қамтамасыз етіледі.
Кейінірек карбюраторлардың жаңа, неғұрлым күрделі конструкциялары жасалды, олар бір блокта осы функцияларды біріктіре алады және қозғалтқыштың кез-келген жұмыс режиміне жұмыс қоспасының қажетті құрамын дайындай алады.
Екінші әдіс клапанның механизмін жұқа бүрку және қоспаны цилиндрлерге түскен кезде жақсы араластыру үшін өзгертуден тұрады. Бірқатар жаңа конструкцияларда жүктемеге байланысты кіріс клапандарының көтерілу биіктігін реттеу қарастырылған, бұл цилиндрлерді қоспамен толтыру процесін және оның жануын жақсартады.
Үшінші әдіс дәстүрлі карбюратордан бас тартудан және оны қабылдау құбырына немесе цилиндрлерге тікелей жанармай құюға арналған құрылғылармен (саптамалармен) ауыстырудан тұрады. Алғаш рет 1934 жылы спорттық автомобильдерде қолданылған бұл жүйе жанармайдың жақсы шашырауын және оны ауамен араластыруды, сонымен қатар қоспаны жеке цилиндрлерге біркелкі таратуды қамтамасыз етеді. Бұл әдіспен қабылдау құбырының қабырғаларында тамшылар түрінде отынның шөгуі байқалмайды.
Тікелей айдау жүйесі әсіресе қозғалтқыштың жұмыс режиміне байланысты отынды автоматты түрде мөлшерлейтін электронды басқарумен бірге тиімді. Газдардың уыттылығын төмендету және отынды үнемдеу ғана емес, сондай-ақ қозғалтқыштардың қуатын 10-20% - ға арттыру белгіленген.
Кейбір бүрку құрылғылары шам аймағында байытылған қоспаны (ұшқыннан оңай тұтанады), ал қалған жану камераларында нашар қоспаны қалыптастыруға мүмкіндік береді. Мұндай қабатты қоспаның пайда болуы нәтижесінде таусылған қоспамен қозғалтқыштың сенімді жұмысын қамтамасыз етеді. Көрсетілген қабатты зарядты бөлу әр түрлі құрылымдық шешімдермен алынады, бірақ көбінесе бұл жану камерасына жанармай құю. Жүйе шетелде жаңа автомобильдерде кеңінен қолданылады.
Қозғалтқыштардың қолданыстағы түрлерінде пайдаланылған газдардың уыттылығын төмендету үшін басқа әдістер әзірленуде. Алайда, көптеген оқиғалар тек таралуды ғана емес, сонымен бірге жалпы тануды да емдеген жоқ.
Жоғарыда аталған құрылымдық өзгерістердің жағымды қасиеттерін ескере отырып, олар мәселенің түбегейлі шешімін бермейтінін мойындау керек. Сонымен қатар, мұндай ұсыныстарды жаңадан шығарылған автомобильдерде жасауға болатындығын есте ұстаған жөн. Қолданыстағы автомобильдердегі қозғалтқыштарды өзгерту іс жүзінде нақты емес. Сондықтан, пайдаланылған газдардың уыттылығын бейтараптандырғыштардың әр түрлі түрлерін дамыту маңызды бағыт болып табылады, оларды тек жаңаларына ғана емес, сонымен қатар кішігірім өзгерістері бар жұмыс істейтін автомобильдерге де орнатуға болады.
Орысша:
В настоящее время исследовательские и практические работы по совершенствованию существующих двигателей проводятся по следующим основным направлениям:
- улучшение системы зажигания,
- изменение процессов подачи топлива в цилиндры двигателей,
- установка дополнительных приборов, уменьшающих содержание вредных компонентов в отработавших газах.
Система зажигания оказывает существенное влияние на процессы сгорания топлива. Известно, что система искрового зажигания рабочей смеси с помощью традиционного распределителя-прерывателя не всегда удовлетворяет современным требованиям, связанным с полнотой сгорания топлива. Этот прибор достаточно «капризен». В условиях эксплуатации он не всегда надежно осуществляет зажигание смеси, а это сопровождается повышением в выхлопе продуктов неполного сгорания: окиси углерода и несгоревшего топлива.
Существенное улучшение в этом отношении дает применение бесконтактного электронного зажигания, которое обеспечивает более мощный разряд на свечах зажигания и отличается большей стабильностью работы. В последнее время система электронного зажигания получает все большее распространение. На некоторых новейших моделях зарубежных автомобилей эта система дополняется микро-ЭВМ, которая автоматически изменяет момент опережения, зажигания смеси в зависимости от нагрузки на двигатель и скорости движения, оптимизирует расход топлива и состав отработавших газов.
Для улучшения процесса сгорания топлива в цилиндре широкое применение находит так называемое форкамерное, или факельное, зажигание. Сущность форкамерного зажигания состоим в том, что в малой форкамере богатая смесь поджигается как обычно электрической искрой, а образующийся при этом мощный факел пламени зажигает основную часть более бедной рабочей смеси в цилиндре, что сопровождается улучшением сгорания топлива. Такие двигатели позволяют уменьшить выброс всех токсичных компонентов, включая и окислы азота, и при этом экономить до 10% топлива. Названная система применяется, в частности, на двигателях новой модели автомобиля «Волга-3102».
Изменение процессов подачи топлива в цилиндры достигается рядом приемов. Первый из них — это попытка установки на двигателе двух карбюраторов вместо одного. Выше отмечалось, что при работе двигателя на холостом ходу содержание в выхлопе ряда токсичных веществ увеличивается. Чтобы сократить количество этих веществ при работе двигателя на холостом режиме, нужно отрегулировать карбюратор на обедненную или бедную смесь (1 ч. бензина примерно на 20 ч. воздуха), но тогда двигатель не будет развивать необходимой мощности при работе с нагрузкой и не обеспечит надлежащей тяги и скорости. Выход из этого положения дает установка второго карбюратора, который регулируется на нормальную смесь (1 ч. топлива на 15 ч. воздуха) и питает двигатель на рабочих режимах.
Позднее были разработаны новые, более сложные конструкции карбюраторов, способных в одном блоке совмещать указанные функции и готовить необходимый состав рабочей смеси на любой режим работы двигателя.
Второй прием состоит в изменении клапанного механизма с целью более тонкого распыления и лучшего перемешивания смеси при поступлении ее в цилиндры. В ряде новых конструкций предусматривается регулирование высоты подъема впускных клапанов в зависимости от нагрузки, что улучшает процесс заполнения цилиндров смесью и сгорания ее.
Третий прием состоит в отказе от традиционного карбюратора и замене его приборами (форсунками) для непосредственного впрыска топлива во впускной трубопровод или в цилиндры. Эта система, впервые примененная в 1934 г.-на спортивных автомобилях, обеспечивает наилучшее распыление топлива и перемешивание его с воздухом, а также равномерное распределение смеси по отдельным цилиндрам. При этом способе не наблюдается оседания топлива в виде капель на стенках впускного трубопровода.
Система непосредственного впрыска особенно эффективна в сочетании с электронным управлением, которое автоматически дозирует топливо в зависимости от режима работы двигателя. Установлено не только снижение токсичности газов и экономия топлива, но и повышение мощности двигателей на 10—20%.
Некоторые устройства впрыска позволяют образовывать в зоне свечи обогащенную смесь (легко воспламеняемую от искры), а в остальной полости камеры сгорания — бедную. Такое послойное смесеобразование обеспечивает надежную работу двигателя при результирующей обедненной смеси. Указанное послойное разделение заряда получают различными конструкционными решениями, но чаше всего это направленный впрыск топлива в камеру сгорания. Система широко применяется на новых автомобилях за рубежом.
Разрабатываются и другие приемы для снижения токсичности отработавших газов на существующих типах двигателей. Однако многие разработки не полечили пока не только распространения, но и общего признания.
Отмечая положительные качества упомянутых выше конструкционных изменений, следует все же признать, что они не дают кардинального решения задачи. Кроме того, нужно иметь в виду, что подобные предложения можно осуществить на вновь выпускаемых автомобилях. Переделка же двигателей на действующих автомобилях практически не реальна. Поэтому важным направлением признается разработка различных типов нейтрализаторов токсичности отработавших газов, которые можно устанавливать не только на новых, но и на эксплуатируемых автомобилях с небольшими переделками.