ДВИГАТЕЛИ С ШЕСТИТАКТНЫМ РАБОЧИМ ЦИКЛОМ: ПОРЯДОК РАБОТЫ И СХЕМЫ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
Аннотация
Статья посвящена перспективному направлению развития поршневых двигателей внутреннего сгорания - реализации шеститактных рабочих процессов. В статье представлен обзор возможных вариантов осуществления шеститактных циклов известных типов двигателей. Наибольший интерес представляет шеститактный цикл с двумя рабочими ходами поршня, один из которых осуществляется под действием давления продуктов сгорания топлива, а второй - под действием давления пара, образующегося в результате подачи воды в цилиндр. Такой цикл реализуется в двигателе Кроуэра. Показано, что шеститактный цикл имеет ряд преимуществ перед четырехтактным: при его реализации улучшаются экономические и экологические показатели работы двигателя, снижается температурный уровень деталей, что положительно сказывается на ресурсных показателях. На основании опубликованных индикаторных диаграмм шеститактных двигателей построены диаграммы суммарных крутящих моментов четырехцилиндровых двигателей, работающих по четырехтактному и шеститактному циклам. При этом выявлено, что реализация шеститактного рабочего цикла при дополнительном впрыске воды в цилиндр приводит к некоторому ухудшению равномерности чередования рабочих ходов и равномерности крутящего момента. Применение особых схем коленчатых валов может способствовать улучшению этих показателей. Даны рекомендации по использованию в шеститактных двигателях коленчатых валов, имеющих крестообразные схемы. Представленная методика исследований может быть использована для выбора предпочтительной конструкции коленчатых валов для двигателей с различным числом цилиндров. Учитывая необходимость подготовки и хранения дистиллированной воды при реализации шеститактного цикла, можно сделать вывод о возможности использования шеститактных двигателей в составе судовых энергетических установок. Указано на необходимость продолжения исследования кинематики, динамики и виброактивности шеститактных двигателей.
Ключевые слова
шеститактный двигатель, экономические и экологические показатели, порядок рабочих ходов, равномерность угловой скорости и крутящего момента, схемы коленчатых валов
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Ерофеев В. Л. Энергетический и эксергетический подходы к оценке повышения эффективности тепловых двигателей / В. Л. Ерофеев, В. А. Жуков, А. С. Пряхин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 5. - C. 1017-1026. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-5-1017-1026.
Кайдаш Н. Ф. Впрыск воды в авиационные двигатели / Н. Ф. Кайдаш, К. К. Папок, Е. В. Любановский, Ю. П. Блонский. - М.: Ред.-изд. отдел Аэрофлота, 1946. - 96 с.
Белоусов Е. В. Влияние на рабочий процесс среднеоборотного судового дизеля путем впрыскивания воды в рабочий цилиндр / Е. В. Белоусов, М. С. Агеев, В. Н. Свиридов // Двигатели внутреннего сгорания. - 2010. - № 1. - С. 40-43.
Mohandas G. Review of Six Stroke Engine and Proposal for Alternative Fuels / G. Mohandas, V. Desai-Patil // SSRG International Journal of Mechanical Engineering (SSRG-IJME). - 2015. - Vol. 2. - Is. 10. - Pp. 19-24.
Pat. 4513568 USA, IPC F02B 75/021 Method for the transformation of thermal energy into mechanical energy by means of a combustion engine as well as this new engine / Roger Bajulaz; USA assignee. - № US06442799; app. 18.11.1982; pub. 30.04.1985. - 9 p.
Pat. 4809511 USA, IPC F02G 1/02 Internal Combustion Engine / Roger Bajulaz; USA assignee. - № US07059218; app. 08.06.1987; pub. 07.03.1989. - 12 p.
Pande P. H. Velozeta Six Stroke Engine / P. H. Pande // International Journal of Research in Advent Technology. - 2015. - Special Issue. - Pp. 215-219.
Application US 20140157758 A1, IPC F01N 3/2066, F01N 3/103 After-treatment system and method for six-stroke combustion cycle / Ronald Silver Scott, B. Fiveland, D. Ryan Williams; Caterpillar Inc. assignee. App. 12.06.2014. - 13 p.
Быстров О. И. Повышение экономических и экологических показателей дизеля путем реализации комбинированного шеститактного цикла: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.04.02 / О. И. Быстров. - Челябинск: Южно-Уральский гос. ун-т, 2008. - 16 с.
Соболенко А. Н. Термодинамичecкий КПД обобщенного теоретического цикла шеститаткного ДВС / А. Н. Соболенко // Вестник Тихоокеанского государственного университета. - 2015. - № 1 (36). - С. 141-150.
А. с. SU 1617169 A1, МПК F01В 75/02. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания / А. Ф. Косяк, В. И. Васильев, В. Н. Осипов - № 4380121/25-06; Заявлено 18.02.88; Опубл. 30.12.90, Бюл. № 48.
Романов С. В. Повышение топливной экономичности двигателей сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов путем применения водной инжекции: дис. … канд. техн наук: 05.20.01 / С. В. Романов. - Троицк: Южно-Уральский гос. аграрн. ун-т, 2017. - 207 с.
Karmalkar C. Analyzing the implementation of six stroke engine in a Hybrid Car / C. Karmalkar, V. Raut // International Journal of Mechanical Engineering and Applications. - 2014. - Vol. 2. - No. 1. - Pp. 1-4. DOI: 10.11648/j.ijmea.20140201.11.
Лефёров А. А. Актуальность и проблемы совершенствования цикла ДВС применением непосредственного впрыска воды / А. А. Лефёров, Н. Д. Куприянов // Труды МАИ. - 2010. - № 39. - С. 10.
Юша В. Л. Анализ эффективности идеального термодинамического цикла комбинированного двигателя внутреннего сгорания с парогазовым рабочим телом / В. Л. Юша, Г. И. Чернов // Омский научный вестник. - 2009. - № 3 (83). - С. 154-158.
Prasath B. R. Hydrogen operated internal combustion engines-a new generation fuel / B. R. Prasath, Leelakrishnan, N. Lokesh, H. Suriyan, E. Guru Prakash, K. O. Mustaq Ahmed // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. - 2012. - Vol. 2. - Is. 4. - Pp. 52-57.
Deepak Kumar. Hydrogen Fuel in 6-Stroke IC Engines and Reduction of Noxemission Using Hollow Fiber Membrane Module / Deepak Kumar, N. Gowtham // International Journal of Mechanical and Production Engineering (IJMPE). - 2015. - Vol. 3. - Is. 3. - Pp. 58-63.
Bhardwaj S. Effect of Brown Gas On the Performance of a Four Stroke Gasoline Engine / S. Bhardwaj, A. S. Verma, S. K. Sharma // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. - 2014. - Vol. 4. - Is. 1. - Pp. 300-308.
Leelakrishnan E. Performance and Emission Characteristics of Brown’s Gas Enriched Air in Spark Ignition Engine / E. Leelakrishnan, N. Lokesh, H. Suriyan // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. - 2013. - Vol. 2. - Is. 2. - Pp. 393-404.
Alkhaniya A. Concept of Six Stroke Engine / A. Alkhaniya, A. Kotiyal // International Journal of Mechanical and Industrial Technology. - 2014. - Vol. 2. - Is. 2. - Pp. 1-4.
Makheeja D. A Review: Six Stroke Internal Combustion Engine / D. Makheeja // Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE). - 2015. - Vol. 12. - Pp. 7-11.
Kandari S. Six Stroke Engine / Kandari, I. Gupta // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). - 2013. - Vol. 2. - Is. 10. - Pp. 884-889.
Яманин А. И. Численное моделирование виброактивности поршневых двигателей с продолженным расширением рабочего тела / А. И. Яманин, В. А. Жуков // Двигатели внутреннего сгорания. - 2014. - № 1. - С. 27-31.
Жуков В. А. Анализ алгоритмов расчета кинематики кривошипно-шатунных механизмов с прицепными шатунами / В. А. Жуков, А. И. Яманин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. - № 2 (36). - С. 109-118. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-109-118.
Яманин А. И. Силовой анализ поршневого двигателя с использованием динамических моделей кривошипно-шатунного механизма / А. И. Яманин, В. А. Жуков, С. О. Барышников // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 1. - С. 191-200. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-1-191-200.
Яманин А. И. Динамические расчеты поршневых двигателей в среде Microsoft Office Excel / А. И. Яманин. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2014. - 111 с.
Об авторах
Жуков Владимир Анатольевич - доктор технических наук, профессор
zhukovva@gumrf.ru. va_zhukov@rambler.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Яманин Александр Иванович - доктор технических наук, профессор
yamaninai1@ystu.ru. a_yam@mail.ru
ФГБОУ ВО «Ярославский государственный технический университет»Мельник Олеся Владимировна - кандидат технических наук
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
