ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Мощность и частоту вращения двигателя можно регулировать изменением температуры и давления рабочего тела в цилиндре, а также изменением фазового угла между положениями вытес­нительного и рабочего поршней и смещением циклов в отдель* ных цилиндрах многоцилиндрового двигателя. Возможно также регулирование изменением степени сжатия двигателя.

Регулирование путем изменения фазового угла, степени сжа­тия и смещения ‘циклов связано с созданием сложной механи­ческой системы и с ухудшением к. п. д. двигателя при работе на режимах с частичной нагрузкой. Поэтому регулирование дви­гателей Стирлинга в настоящее время производится в основном изменением температуры и давления рабочего тела в цилинд­ре. Система регулирования изменением температуры отлича­ется большой сложностью, так как этот процесс протекает очень медленно из-за значительной инерционности процесса теплооб­мена в двигателе с внешним подводом теплоты. Кроме того, из­менение температуры рабочего тела связано с существенным из­менением к. п. д. двигателя, который снижается при частичных: нагрузках.

Наиболее быстрое регулирование режима двигателя — изме­нение давления рабочего тела. Одновременно для поддержания постоянной температуры нагревателя регулируется и подача топлива. Для сохранения оптимального значения коэффициен­та избытка воздуха, равного примерно 1,6, с помощью системы датчиков в зависимости от расхода топлива изменяется и рас­ход воздуха [14]. В этом случае к. п, д. двигателя остается почти постоянным в широком диапазоне изменения нагрузки от 100 до 60%. Описанная система регулирования требует ис­пользования дополнительного резервуара с запасом рабочего те­ла и компрессора, который подает рабочее тело из резервуара в цилиндр двигателя или, наоборот, из цилиндра в резервуар.

Фирма Филипс разработала систему регулирования, в кото­рой газ в цилиндр подается из баллона при давлении 200—- 300 кгс/см2 [46]. Количество рабочего тела изменяется при по­
мощи регулирующего клапана, связанного с регулятором. Такая •система обеспечивает быстрый переход двигателя с одного ре­жима работы на другой при перестановке органов управления. Так, например, двигатель Стирлинга мощностью 200 л. с. с на­клонной шайбой переходит от режима холостого хода к нолной нагрузке за 0,3 с, а при работе на холостом ходу частота вра­щения вала повышается от минимальной до максимальной (3000 об/мип) в течение 0,1 с. Необходимо отметить слож­ность форсирования двигателя по частоте вращения, так как при ее увеличении возрастают потери при перетекании газа из од­ной полости в другую и ухудшаются условия теплопередачи вследствие инерционности процесса теплообмена. Поэтому уве­личение частоты вращения двигателя ведет к снижению сю к. п. д.; частоту вращения 4500 об/мип можно рассматривать как максимально возможную в настоящее прем я.

На рис. 67 показаны схемы регулировании крутящего момен­та одноцилиндрового двигателя е ромбическим приводом и мно­гоцилиндрового двигателя двойного действия 14(»_|.

Система регулирования состоит из баллона И с рабочим то­лом под давлением около 300 кге/см2 и приводимого в движенце от двигатели небольшого компрессора высокого давления В, А Также системы клапанов, связанных с рычагом управления по­дачей топлива. Повышение мощности двигателя достигается путем увеличения подачи топлива к форсунке с одновременной подачей рабочего тела из баллона через клапан 2 в голодную полость цилиндра двигателя.

Для снижения мощности уменьшают подачу топлива с одно­временным откачиванием рабочего тела компрессором из холод­ном полости через клапан 1 сброса давления в баллон. Откачка рабочего тела компрессором из цилиндра в баллон происходит значительно медленнее, чем перепуск его из баллона в цилиндр. Чтобы не увеличивать габаритные размеры компрессора и уско­

Рить процесс снижения мощности, одновременно с откачкой ра­бочего тела производится перепуск его в буферную полость или

1 ?

ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

 

С

 

3

 

°)

 

ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

Полость низкого дав­ления через клапан 4., Степень открытия пере­пускного клапана регу­лируют так, чтобы он закрылся в момент до-

ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

Рис. 68. Регулятор подачи рабочего тела

подпись: рис. 68. регулятор подачи рабочего тела ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

Холоди цю стижения в цилиндре

подпись: холоди цю стижения в цилиндреП‘1 р и м ит’-го тел а, при котором обеспечи­вается требуемая мощ­ность двигателя. С по­мощью такой системы двигатель может рабо­тать и в режиме тор­можения, который необ­ходим при установке двигателя на транспорт­ных средствах.

Производительность компрессора выбирают таким образом, чтобы двигатель мог перейти с режима полной мощности на ре­жим холостого хода за 30 с. Рассмотренная система регулиро­вания обусловливает быструю реакцию двигателя на переста­новку органов управления.

К настоящему времени разработано большое количество’ав­томатических устройств’для регулирования количества рабочего тела, поступающего в цилиндр двигателя. Схема одного из них показана на рис. 68. Рабочая и буферная полости через авто­матическое устройство сообщаются с компрессором и баллоном с газом высокого давления. Чувствительный рычаг 7 нагружен, с одной стороны, силой пружины элемента 8, ас другой — эле­ментом Б датчика давления, который установлен в рабочей по­лости двигателя и регулируется на среднее давление. Рычаг 7 управляет клапанами 2, 3, 4, 5 и 6. При снижении давления в рабочей полости открываются клапаны 4 и 5: первый служит для выравнивания давления в рабочей и буферной полостях, а второй — для дополнительной подачи рабочего тела в буфер­ную полость из баллона. Обратные клапаны прерывают этот процесс, когда давление в полостях двигателя выше, чем дав­ление в баллоне. При увеличении давления в рабочей полости более заданного открываются клапаны 2 и 3: через первый ра­бочее тело отводится к компрессору и далее В Баллон, а с по­мощью второго выравнивается давление в рабочей и буфер­ной полостях. Изменение натяжения пружины элемента 8 ре­гулируют педалью управления /.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *