Войти
Проект-Технарь
Устройство авто.
Данный раздел посвещён вопросам устройства и экстплуатации авто
Здесь Вы сможете найти статьи по устройству, ремонту,
обсуживанию, также деталям и узлам авто.
Также можно найти классификацию нетрадиционных ДВС, их устройство и работу.
Наши контакты:
+7(903) 982 12 16, admin@studiplom.ru
Меню


Скидки - Программа скидок до 50%

Недымящий двигатель Кушуля

В настоящее время проблема загрязнения воздушного бассейна крупных городов выхлопными газами автомобилей стоит очень остро. Ядовитый туман - смог, порождаемый в основном выхлопными газами автомобилей, уже по нескольку раз посетил крупнейшие города мира: Лондон, Лос-Анджелес, Дюссельдорф, Париж, унося каждый раз сотни человеческих жизней. И не удивительно. Ведь, например, автомобильное население Лос-Анджелеса ежедневно выбрасывает в атмосферу 10 тыс.т. угарного газа, 2 тыс.т. углеводородов (среди них есть и канцерогены!), 530 т. окислов азота. Во всем мире ведутся интенсивные исследования как по снижению общей загазованности выхлопа автомобильного двигателя, так и по уменьшению содержания в нем токсичных веществ.
Всевозможные фильтры, скрубберы и нейтрализаторы, очищающие выхлопные газы перед выпуском их в атмосферу, - меры половинчатые, компромиссные. Радикальным, полностью решающим проблему является путь создания конструкций двигателей, которые вообще не давали бы ядовитых веществ в выхлопе, обладали бы чистым дыханием. В таком двигателе должен быть коренным образом изменен сам рабочий процесс так, чтобы дожигание и разложение вредных частей выхлопа происходили в самом рабочем цилиндре, а еще лучше, если бы вредные вещества вообще не образовывались при сжигании топлива. Подобные конструкции были созданы и успешно испытаны. Это, во-первых, довольно широко известные двигатели с форкамерно-факельным зажиганием. Во-вторых, двигатель профессора Ленинградского института авиационного приборостроения Вениамина Моисеевича Кушуля. В 1962 г. Им была написана и защищена докторская диссертация Термодинамические основы и рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания нового типа. Затем был сконструирован и построен опытный образец такого двигателя, который имеет три пары цилиндров, образующих единый двухрядный блок, и трехкривошипный коленчатый вал. В общей головке цилиндров устроено обычного вида верхнеклапанное газораспределение со штанговым приводом клапанов. Каждый цилиндр имеет впускной и выпускной клапаны.
На этом двигателе были получены замечательные результаты. Установленный на автомобиле «Волга», он за короткое время прошел 30 тыс. км. И показал хорошие пусковые и эксплуатационные качества, высокую надежность в работе. Автомобиль, на котором стоял опытный двигатель, имел отличные динамические и ходовые качества, совершенно бездымный выхлоп и расходовал на 25 % меньше топлива, чем серийный. На стендовых же испытаниях двигателя В.М. Кушуля было достигнуто снижение расхода топлива на 30% по сравнению с обычными двигателями. В карбюраторном четырехтактном варианте двигатель работает так.

Первый такт - впуск. Поршни 2 и 4 идут вниз, засасывая через открытые впускные клапаны в первый цилиндр сильно переобогащенную смесь, а во второй - чистый воздух. Когда поршни приходят в нижние мертвые точки, впускные клапаны закрываются.
Второй такт - сжатие . Поршни идут вверх, сжимая в первом цилиндре горючую смесь, а во втором - чистый воздух. За 10-12 ( по углу поворота кривошипа) до прихода поршня 2 в в.м.т.; в первом цилиндре проскакивает электрическая искра, и смесь воспламеняется. Поршень 4 в момент вспышки не дошел еще до своей мертвой точки на 32-40 по углу поворота кривошипа.
Общий объем в обоих цилиндрах в момент вспышки соответствует степени сжатия, равной 6.5 - 7.
Третый такт - рабочий ход. Когда поршень 2 первого цилиндра будет в в.м.т. и давление сгорания здесь будет максимальное, поршень 4 второго цилиндра еще продолжает сжимать чистый воздух. По мере его приближения к своей в.м.т. давление в обоих цилиндрах сравняется и здесь возможно небольшое перетекание чистого воздуха из воздушного цилиндра в рабочий. Первая фаза горения закончилась.
С подходом поршня 4 к в.м.т. давление воздуха превышает давление рабочих газов, и начинается вторая фаза горения. Раскаленный от сжатия чистый воздух, интенсивно перетекая по косонаправленному каналу в камеру сгорания и создавая в ней завихрения, способствует быстрому и полному догоранию всех возможных горючих веществ, находящихся в в рабочей камере. После прохождения поршнем 4 своей в.м.т. горение полностью заканчивается и рабочие газы начинают расширяться в обоих цилиндрах, воздействуя сразу на оба поршня.
Хотя как мы видели, горючая смесь была подожжена при степени сжатия 6.5 -7 , общая степень сжатия в двигателе по новому циклу получается больше 11. Это происходит потому что, во первых, сгорает переобогащенный заряд (т.е. в камеру сгорания поступает большая, чем обычно, порция горючего, и в результате максимальные давления и температура рабочих газов в цикле повышаются) и, во-вторых, эти рабочие газы расширяются до вдвое большего конечного объема сразу в двух цилиндрах. Конечное давление в цилиндрахк моменту открытия выпускных клапанов гораздо ниже, чем в двигателях обычных циклов. Это очень важно, так как часть энергии выхлопных газов, которая была бы просто выброшена в атмосферу, здесь преобразуется в полезную механическую энергию на валу двигателя.
Четвертый такт - выпуск. По приходе обоих поршней в нижнюю мертвую точку (н.м.т.) открываются выпускные клапаны обоих цилиндров и выхлоп происходит, как обычно, разве что для этого двигателя при одинаковых мощности и уровне шума требуется менее мощный глушитель, в результате чего получается также некоторый выигрыш в мощности двигателя.
Но самое существенное заключается в том, что двигатель В.М. Кушуля дает чистый выхлоп - его выхлопные газы не содержат вредных для здоровья человека веществ. В этом двигателе совершенно отсутствует склонность к детонации, что позволяет при электрическом зажигании использовать более тяжелые и более дешевые сорта топлива.
Был построен и испытан также и дизельный вариант двигателя Кушуля. Он отличался от рассмотренного лишь тем, что в рабочем цилиндре находится форсунка для впрыска тяжелого нефтяного топлива: солярки, нефти (нет карбюратора и системы электрического зажигания). В дизельном варианте в рабочий цилиндр также впрыскивается гораздо большее количество топлива (коэффициент избытка воздуха равен 0.5 вместо 1.2 - 1.5).
Разумеется, схему этого цикла можно применить и в двухтактном варианте двигателя, причем
основные детали в принципе остаются без изменения.
В заключении отметим положительные и отрицательные стороны двигателяВ.М.Кушуля.

Недостатки.

Конструкция опытного двигателя гораздо сложнее, чем обычного д.в.с., хотя эта сложность объясняется многоцилиндровостью: шестицилиндровый двигатель обычной схемы был бы так же сложен.
В принципе двигатель В.М. Кушуля имеет повышенные по сравнению с обычным д.в.с. габариты и вес, хотя изобретателю уже в экспериментальном образце удалось успешно разместить опытный двигатель даже несколько большей мощности  на месте обычного, серийного. Удельный же вес опытного двигателя не выше, чем у серийного.
Пожалуй. Именно то обстоятельство, что изобретатель стремился гораздо больший в принципе двигатель «ужать» до размеров обычного серийного той же мощности и привело к неудаче при испытаниях; двигатель был признан «ненадежным из-за поломок и температурного короблениянекоторых деталей - шатунов, гильз цилиндров и т.п.
Двигатель В.М.Кушуля имеет худшую уравновешиваемость, обусловленную сложным взаимосвязанным движением пары поршней в каждом отсеке, а опытный экземпляр был плохо уравновешен еще и потому, что по существу, он был трехцилиндровым мотором (хорошо уравновешиваются двигатели шестицилиндровые и с числом цилиндров, кратным четырем: 4-,8-,12-цилиндровые).
Положительные качества этого двигателя более существенны, чем его недостатки.
Расход топлива меньше, чем у обычных двигателей Отто на 30% и даже меньше, чем у обычных дизелей.
Возможна работа карбюраторного двигателя на более тяжелых видах топлива. Расширив пределы регулировки, и применив некоторые другие специальные меры, можно получить «всеядный» двигатель, работающий практически на любом топливе.
Совершенно чистый выхлоп, не содержащий вредных для здоровья человека веществ.
Конечно, трудности постройки и особенно доводки нового двигателя очень велики, однако перспектива очищения воздуха наших городов от загазованности и сокращения расхода топлива многомиллионного парка автомобилей на 30 % весьма блестяща и заманчива.

Хорошая благожелательная статья, в ней автор отдает дань той огромной работе, которую удалось  пронести на своих плечах через всю свою жизнь В.М.Кушулю.

 

Информацию собрал и отредактировал Vdovin/