содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

ПРОФИЛЬ КУЛАЧКА И ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ЗИЛ-130

При разработке конструкции двигателя ЗИЛ-130 были приняты следующие фазы газораспределения:

Впускной клапан:

начало открытия (до в. м. т.) . . 26°

конец закрытия (после н. м. т.) . 71°

Выпускной клапан:

начало открытия (до н. м. т.) ...... 52°

конец закрытия (после в. м. т.) . . . . 35

Испытания первых опытных образцов двигателей показали, что частота вращения коленчатого вала, соответствующая точке максимальной мощности на внешней характеристике, равна 3800—4000 об/мин. Это значительно выше принятой для двигателя ЗИЛ-130 номинальной частоты вращения, равной 3200 об/мин. Поскольку такая быстроходность для двигателя ЗИЛ-130 не являлась необходимой, была сделана попытка путем изменения фаз газораспределения изменить внешнюю характеристику таким образом, чтобы точка максимальной мощности переместилась в зону номинальной частоты вращения. При этом предполагалось несколько увеличить максимальный крутящий момент двигателя и перевести его в зону более низкой частоты вращения коленчатого вала. Это должно было улучшить тягово-динамические показатели автомобиля. Подбор оптимальных фаз газораспределения осуществлялся в основном на режиме полностью открытой дроссельной заслонки, поскольку двигатели грузовых автомобилей, как правило, работают в диапазоне нагрузок 40—100% номинальной, в котором эффективный к. п. д. двигателя изменяется незначительно.

Особое внимание обращалось также на режимы малой частоты вращения холостого хода, для которых характерно значительное дросселирование. В момент перекрытия клапанов на этих режимах под действием разрежения во впускной трубе отработавшие газы из выпускного трубопровода через открытые впускные и выпускные клапаны перетекают во впускную трубу, вследствие чего увеличивается и без того значительный коэффициент остаточных газов и нарушается устойчивая работа двигателя. Это обстоятельство проявляется тем сильнее, чем больше угол перекрытия клапанов и чем меньше частота вращения холостого хода, т. е. чем больше абсолютное время перекрытия клапанов. С увеличением частоты вращения холостого хода количество газов, попавших во впускную трубу, уменьшается и устойчивость работы двигателя повышается, но при этом увеличивается также расход топлива.

При подборе оптимальных фаз газораспределения исследовались также и режимы холостого хода двигателя.

В качестве основных рабочих характеристик были выбраны внешняя характеристика двигателя и характеристика холостого хода. При исследовании было обнаружено, что эффективные показатели двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке в значительной мере зависят от теплового зазора в клапанном механизме. В связи с этим проводились специальные исследования, чтобы выявить зависимость эффективных показателей двигателя ЗИЛ-130 и уровня шума от теплового зазора. Наивыгоднейший тепловой зазор оказался в пределах 0,4—0,45 мм.

Все дальнейшие исследования проводили с зазором 0,45 мм (на прогретом двигателе). В качестве топлива применяли бензины А-76 и «Экстра», причем обращалось внимание на стабильность их фракционного состава. Измеренные эффективная мощность Ne и крутящий момент Ме приводили к нормальным атмосферным условиям по формулам:

где Ne0 и Me0 — приведенные эффективные мощность и крутящий момент;
Во — атмосферное давление в мм рт. ст. (измерялось с помощью ртутного чашечного барометра);

Рн2о — абсолютное давление водяных паров в мм рт. ст. (определялось по разности температур сухого и влажного термометров в психрометре Ассмана, установленном на расстоянии 1,5 м от впускного патрубка карбюратора, и типовым психрометрическим таблицам); t — температура воздуха в °С (измерялась с помощью термометра, установленного на расстоянии 1 м от двигателя).
 

Температуру воды и масла измеряли с точностью до ±2° С.

Техническое состояние двигателя при испытании проверялось снятием контрольных внешних характеристик с исходными фазами газораспределения. Отклонение параметров двигателя от контрольных больше чем на ±2% не допускалось.

Все исследования проводили с неизменной регулировкой карбюратора, что вносило некоторую погрешность в мощностные параметры при малой частоте вращения и при полностью открытой дроссельной заслонке. Чтобы определить эту погрешность, были сняты характеристики двигателя при различных фазах газораспределения и оптимальных составах смеси во всем рабочем диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Было установлено, что с увеличением угла закрытия впускного клапана мощность падает из-за дополнительного обогащения смеси. В точке, соответствующей максимальному крутящему моменту, как при оптимальном составе смеси, так и при принятой регулировке карбюратора мощности оказались одинаковыми. Угол опережения зажигания устанавливали наивыгоднейшим для каждого режима.

Влияние профиля кулачка распределительного вала на мощностные показатели двигателя было незначительным. Экономичность двигателя, определяемая минимальными удельными расходами топлива, как это видно из табл. 13, также практически не изменилась, несмотря на то, что теоретическое время-сечение профиля кулачка уменьшилось примерно на 10%.

Наиболее существенно профиль кулачка влияет на характер протекания кривой крутящего момента в области низкой частоты вращения коленчатого вала. Такое же влияние оказывает изменение фаз газораспределения.

Изменение угла открытия впускного клапана в довольно широких пределах практически не сказывается на максимальных мощности и крутящем моменте, а изменение его угла закрытия несколько влияет на максимальную мощность. Для двигателя ЗИЛ-130 оптимальный угол открытия впускного клапана находится в пределах 16—18° до в. м- т., а угол закрытия — в пределах 57—65° после н. м. т.

Для получения максимальной мощности двигателя угол открытия выпускного клапана должен быть 52—58° до н. м. т., тогда как максимальный крутящий момент соответствует углу 43—48°

до н. м. т. Изменение угла закрытия выпускного клапана незначительно влияет на мощностные показатели двигателя ЗИЛ-130. Оптимальный угол составляет 32—40° после в. м. т.

На рис. 34 показано поле постоянных значений крутящего момента двигателя ЗИЛ-130, полученных при изменении фаз впуска путем поворота впускного кулачка распределительного вала. Максимальный крутящий момент при этом профиле кулачка равен 41,5 кгс-м при ti = 1800 об/мин.

На режиме холостого хода двигатель ЗИЛ-130 по экономическим показателям оказался почти нечувствительным к изменению углов закрытия впускного и открытия выпускного клапанов. Влияние углов открытия впускного и закрытия выпускного клапанов определяется лишь их перекрытием, с увеличением которого уменьшается разрежение рк (рис. 35) во впускной трубе, возрастает расход топлива и изменяется состав смеси. Это особенно заметно как при малой, так и при средней частотах вращения холостого хода.

Как следует из графиков на рис. 35 коэффициент избытка воздуха а, соответствующий наиболее устойчивой работе двига-теля при п = 500 об/мин, с увеличением перекрытия клапапов с 45 до 71° по углу поворота коленчатого вала возрастает от 0,6 до 1,02. С увеличением а в этом диапазоне устойчивость работы

двигателя несколько ухудшается. При п = 1000 об/мин коэффициент избытка воздуха, соответствующий наиболее устойчивой работе двигателя, практически не изменяется при увеличении перекрытия клапанов.

Минимальные расходы топлива GT, равные 1,5—1,6 кг/ч при п = 500 об/мин, соответствуют перекрытию клапанов 48—65° по углу поворота коленчатого вала. Это является для двигателя ЗИЛ-130 условием, ограничивающим углы закрытия выпускного и открытия впускного клапанов.

13. Мощностные и экономические показатели двигателя ЗИЛ-130 с распределительными валами, имеющими различные профили кулачков

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..