Двухтактный дизельный двигатель: принцип работы и особенности. Двигатель 2 х цилиндровый дизельный двигатель
Двухтактный дизельный двигатель: устройство и принцип работы
Двухтактный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Топливо-воздушная смесь сгорает за 2 движения поршня. Цикл завершается всего за 1 оборот коленвала. Такие показатели кажутся впечатляющими, однако существует несколько особенностей работы агрегата, о которых стоит узнать подробнее.
Главным достоинством такого мотора можно считать меньший расход топлива в сравнении с бензиновыми агрегатами. Это происходит за счет одной из особенностей дизельного топлива. Оно плотнее бензина, поэтому при сгорании дает на 15% энергии больше. Это обеспечивается более длинной цепочкой углеродов. Кроме того, технические характеристики таких двигателей стоят наравне с показателями аналогичных двигателей.
Строение
В состав двухтактного дизеля входит картер, совмещенный с коленчатым валом поршень, форсунки, впускные и выпускные окна цилиндра, топливный и водяной насосы. Последний снабжается плунжерным переключателем и датчиком температуры, а также емкостями, которые наполняются водой. Агрегат обеспечивает повышение КПД и за счет улучшенного сгорания топливо-воздушной смеси. Токсичность отходов при этом снижается.
В двухтактном моторе расположена газовая турбина и нагнетатель. Последний отвечает за повышение давления в цилиндрах — это обеспечивает экономию топлива и повышение мощности. Газовая турбина запускает преобразователь энергии тепла в энергию движения.
Продувочный воздух поступает в двухтактный дизельный двигатель несколькими способами — с помощью:
- насосов;
- продувочных камер;
- компрессоров.
Продувка может осуществляться по одной из схем — контурной или клапанно-щелевой.
Стоит отметить, что использование контурной схемы снижает как экономические, так и технические показатели агрегата. Это объясняется тем, что в цилиндрах имеются не продуваемые области.
Цилиндры монтированы вдоль. Каждый из них оснащается выпускными и вентиляционными отверстиями. Газ поступает к турбине через коллектор. Когда поршни двигаются, рабочая камера периодически открывается и закрывается. Коленчатые валы взаимодействуют друг с другом. Это обеспечивается механизмом основной передачи.Топливо при этом сгорает при достаточно высокой температуре.
Для смазки трущихся деталей и подшипников применяется смесь масла и топлива. Она подается в цилиндр и кривошипную камеру. Смазки эти узлы не имеют, поскольку она смылась бы топливом. Именно поэтому к горючему его доливают в определенном соотношении.
При этом для двухтактного дизельного двигателя используется определенное масло. Оно выдерживает продолжительное воздействие высоких температур, способно практически не оставлять после сгорания зольных отложений.
Как работает?
Принцип работы двухтактного дизеля основан на выполнении 2 тактов: сжатие и рабочий ход. Конструкция агрегата позволяет выполнять весь цикл вдвое быстрее, чем в четырехтактных моторах.
Для двухтактных дизельных двигателей принцип работы следующий:
- Поршень из НМТ начинает двигаться вверх. В цилиндре имеется воздух. Приходе поршня вверх он сжимается, а когда поршень подходит к ВМТ, впрыскивается порция свежего топлива. При этом горючее самовоспламеняется и осуществляется рабочий ход.
- Продукты сгорания толкают поршень, вследствие чего тот движется вниз. Когда поршень доходит до НМТ, осуществляется продувка —воздух замещает продукты сгорания. Это является завершением цикла.
Внизу цилиндра имеются продувочные окна. Они необходимы для процесса продувки. Когда поршень снизу, они открыты. Во время подъема поршня они закрываются. Значительное увеличение показателя мощности двухтактных моторов происходит за счет повышения числа рабочих ходов. Двухтактный дизельный двигатель, принцип работы которого достаточно прост, обладает массой преимуществ.
Мифы о двухтактных дизельных моторах
Существует несколько распространенных мифов касательно двухтактных двигателей:
- Слишком медленная работа. В действительности современные моторы с турбонаддувом гораздо эффективнее предыдущих моделей.
- Такие моторы слишком громкие. Чтобы этого избежать, необходима правильная настройка двигателя. При правильном выполнении всех настроек работа мотора происходит немногим громче бензинового аналога. Высокий уровень шума свидетельствует о неправильной настройке мотора или его неисправности. Для старых моделей высокий уровень шума — характерная черта, создание появление аккумуляторных систем с высоким давлением существенно снизило уровень шума.
- Покупать дизель выгоднее бензина. Это так, но лишь отчасти. Несколько лет назад дизельное топливо стоило намного дешевле бензина, однако сегодня разница составляет всего 10-20%. Основная экономичность заключается в способности теплотворной способности горючего.
- Такие моторы плохо заводятся зимой. Раньше проблемы с ними действительно возникали. Однако современные автомобили с дизельными двигателями оснащены быстрым запуском, что снижает время на ежедневные подготовки к поездкам.
Срок службы дизеля превышает бензиновые агрегаты. Он может достигать 400-600 тыс. км.
Каждый двухтактный дизельный двигатель имеет одну отличительную особенность — через окна цилиндров впускается воздух и устраняются отработавшие газы. Когда они выходят через клапан в цилиндре, а воздух поступает через окна, система такой очистки называется клапанно-щелевой.
Подобные системы очистки имеют одну особенность — в цилиндре остается только часть воздуха. Поднимаясь вверх, он частично выходит за пределы мотора. Такую очистку еще называют прямоточной. Она обеспечивает максимальную эффективность очистки двигателя от продуктов сгорания.
Помимо прямоточной продувки существует и петлевая, однако она отличается меньшим качеством очистки. Именно поэтому для современных автомобилей она используется нечасто. Рабочие ходы такого агрегата выполняются в два раза чаще, однако на мощности это сказывается незначительно (она увеличивается в 1,5-1,7 раза). Это объясняется наличием продувки, а также тем, что внутри цилиндра происходит более короткий ход.
Преимущества
Двухтактные дизельные двигатели стали производиться относительно недавно. Такие моторы на сегодняшний день имеют множество модификаций. К примеру, зажигание бывает 2 типов: контактным и бесконтактным.Также отличаются и схемы таких моторов. Применяется двухтактная система на танках, в самолетах, в тяжелой промышленной технике.
Другие достоинства:
- Небольшой размер. Для установки агрегата требуется совсем немного места. Такие моторы легко умещаются под капотом транспортных средств.
- Небольшая масса. Стандартный турбодизель весит почти в 2 раза больше, чем двухтактный дизельный двигатель.
- Значительная экономия топлива. Расход горючего снижен практически в 2 раза по сравнению с обычным дизельным агрегатом.
- Простая конструкция. При обслуживании таких двигателей нет необходимости применять специальные технологии.
Такие преимущества выгодно выделяют двухтактные дизельные двигатели на фоне бензиновых собратьев. Имеются у таких моторов и серьезные недостатки.
Недостатки
Небольшое распространение агрегатов объясняется рядом причин. К примеру, детали на такие моторы найти получится с трудом. Именно поэтому выполнить ремонт двухтактного дизельного двигателя становится проблематично. Кроме того, специалистов по обслуживанию таких агрегатов достаточно мало.
Другие недостатки:
- высокая цена дизельных двигателей и малый выбор моделей;
- увеличенный расход масла;
- необходимость установки воздушных фильтров.
Явным недостатком дизелей является использование мощного стартера. На морозе дизельное топливо мутнеет и застывает. Ремонт топливной аппаратуры затрудняется тем, что насосы высокого давления изготавливаются с высокой точностью.
Существенным минусом двухтактных дизелей является невозможность их применения в высокотемпературных режимах. Масло при таких условиях закоксовывается, возникает залегание поршневых колец. Кроме того, из-за недостаточной продувки топливо сгорает не полностью, что сказывается на значении КПД и уровне токсичности.
Итоги
Дизельные двигатели, имеющие два такта, изобретались с одной целью — снизить токсичность отработавших газов, а также увеличить экономичность двигателя, повысить КПД.
Стоит упомянуть о зажигании. Чтобы топливо воспламенилось, необходимо время, поэтому разряд на свече возникает заранее, перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Чем быстрее происходит движение поршня, тем раньше должна зажигаться свеча. Существуют специальные устройства, позволяющие менять угол зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала.
avtodvigateli.com
Как устроен одноцилиндровый четырехтактный двигатель? + видео » АвтоНоватор
Довольно часто на машины устанавливают одноцилиндровый четырехтактный двигатель, купить который можно в специализированных магазинах или же заказать через интернет. Этот механизм является простейшим поршневым двигателем с камерой внутреннего сгорания и с одним рабочим цилиндром. В чем же его особенности?
Как работает одноцилиндровый четырехтактный двигатель?
Эти моторы распространены довольно широко как в автомобилях, так и в других транспортных средствах, таких как мотоциклы, тракторы, мопеды. Кроме того, в Китае выпускают одноцилиндровые движки объемом 1,03 литра, которые применяются для привода тяжелых мотоблоков. Главными достоинствами можно назвать наименьшее отношение площади цилиндра к рабочему объему, поэтому потери тепла минимальные, а индикаторный КПД достаточно высокий.
Устройство одноцилиндрового дизельного двигателя, впрочем, как и бензинового, заключается в следующем. Всего у таких двигателей четыре такта, первый такт отвечает за впуск. Изначально поршень занимает позицию в верхней предельной или мертвой точке (ВМТ), а коленчатый вал, поворачиваясь на 180 градусов, перемещает его в самую нижнюю точку, тоже называемую мертвой (НМТ). Кроме этого открывается и впускной клапан, а благодаря разряжению, образовавшемуся в цилиндре, в него буквально засасывается горючая смесь, которая, перемешавшись с оставшимися в нем продуктами сгорания, образует рабочую смесь.
Во время следующего такта – сжатия, поршень возвращается обратно в ВМТ, в данный промежуток оба клапана находятся в закрытом положении, что способствует сжатию рабочей смеси, а, следовательно, скачку вверх температуры и давления. Далее идет рабочий ход (третий такт) от искры, создаваемой свечами, происходит воспламенение и сгорание смеси, также приводящее к резкому повышению этих показателей.
Поршень опускается и толкает шатун, который, совершая вращательное движение, воздействует на коленчатый вал. В этот момент и происходит преобразование тепловой энергии в так нам необходимую механическую. Также открывается выпускной клапан, это приводит к снижению температуры и давления. Последний же такт отвечает за выпуск отработанных газов через выпускной клапан в глушитель и затем в атмосферу.
Какие капризы имеет одноцилиндровый дизельный двигатель?
Так как одноцилиндровый дизельный двигатель во время работы создает высокие температуры, то его трущиеся детали, создающие пары, нуждаются в охлаждении и хорошей смазке. А зазоры между ними необходимо периодически промывать, дабы удалить ненужные продукты механического износа. Кроме того, масло еще и обеспечивает отвод тепла от нагруженных поверхностей. Отсюда следует, что поддерживать хороший уровень качественного масла в таком автомобиле необходимо.
Чтобы не допустить перегрев труженика и вовремя охладить элементы головок движка и гильзы цилиндров, применяют дополнительно систему охлаждения, она может быть как воздушной, так и жидкостной. В данных системах устанавливают термостаты, чтобы обеспечить стабильную рабочую температуру. Когда все эти узлы работают четко, ваша машина выдает максимально эффективную жизнедеятельность, пользоваться – одно удовольствие. Но отсюда можно сказать и о существенном дискомфорте при каких-либо поломках, это становится заметно резко.
Осуществляем ремонт одноцилиндрового четырехтактного двигателя
Ремонт такого двигателя иногда можно осуществить и самостоятельно, если речь идет о не очень серьезных повреждениях. Таким образом, если вы услышали характерные стуки, возникшие в головке цилиндра, вполне возможно, что необходима регулировка зазоров в газораспределительном механизме. Как раз эту операцию можно произвести своими руками, правда, если вы хоть приблизительно знакомы с устройством моторов.
Осуществлять регулировку лучше всего на снятом двигателе, естественно после его остывания.
Действовать необходимо следующим образом. Сначала снять свечу зажигания и крышку головки цилиндра, а с левой стороны головки цилиндра нужно снять круглую крышку, таким образом, можно увидеть установочные метки ГРМ. Отворачиваем пробку с левой крышки генератора и получаем доступ к гайке крепления ротора. Поворачивая данную гайку ключом, мы поворачиваем и коленчатый вал. Эту несложную операцию мы производим до того момента, как метки ГРМ наконец совпадут.
Затем, вставляя плоские щупы в зазоры между регулировочным винтом и клапаном, регулируем их величину. Достигнув нужного положения, сворачиваем нашу «кухню», и можно все собрать в обратной последовательности. Запустите мотор и послушайте, все ли посторонние звуки удалось устранить. Если да, то оставляем автомобиль в покое, если нет, возможно, причина не в этом. Скорее всего, поломки двигателя носят более серьезный характер, следует немедленно обратиться к специалистам.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!carnovato.ru
«Маленький» четырехугольный дизельный авиационный двигатель Jumo-223. Германия
Атрибут «маленький» в отношении авиационного дизельного двигателя Jumo-223 следует понимать в сравнении его с еще большим двигателем такого же типа. Дизельный двигатель Jumo-223 по своим размерам и развиваемой мощности был равен бензиновому 24-х цилиндровому двигателю Jumo-222. B конце 1930-х годов Jumo-223 был самым большим авиационным дизельным двигателем. Со своими 24-мя цилиндрами он в то время достиг своего рода границы возможностей авиационных двигателей данного типа.
Оригинальное прямоугольное исполнение этого двигателя представляло собой агрегат из 4-х cоединённых вместе 6-ти цилиндровых двигателей со встречно движущимися поршнями. Данная разработка была выполнена ранее фирмой Junkers. В каждом из 4-х углов двигателя Jumo-223 располагался коленчатый вал соединённый при помощи шатунов с 12-ю цилиндрами 2-х примыкающих к данному коленчатому валу 6-ти цилиндровых моторных блоков. Таким образом, получился авиационный двигатель до сих пор ни кем не применявшегося исполнения с 4-мя коленчатыми валами, 24-мя цилиндрами и 48-ю поршнями. В центре двигателя располагался соединяющий коленчатые валы понижающий редуктор.
Профессор Junkers в начале 30-х годов начал исследования по разработке мощного авиационного дизельного двигателя который предполагалось использовать в дальнейшем на разрабатывавшихся фирмой Junkers проектах пассажирских самолётов. Стремление профессора разрабатывать подобные двигатели диктовалось необходимостью обеспечения воздушных сообщений на трансокеанских маршрутах и на прочих перелётах на большие расстояния между различными континентами. Разработка мощного и надёжного дизельного авиационного двигателя в этих условиях была логичной и экономически оправданной, поскольку позволила бы получить очень хорошие технические характеристики. Решающей стала идея использовать оба коленчатых вала одного моторного блока двигателя вместе с коленчатыми блоками соседнего моторного блока. Таким образом, фактически на один коленчатый вал работали бы 12 цилиндров принадлежащих двум соседним моторным блокам что позволило бы использовать наработки по части кинематики полученные на более ранних разработках фирмы 12-ти цилиндровых двигателей L55 и L88. Благодаря этому имелась возможность получить двигатель небольшого размера у которого количество коленчатых валов и картеров было бы сокращено в 2 раза за счет наличия большого количества небольших по размеру цилиндров и возможности получения высоких оборотов двигателя.
Окончательный вид данное предложение фирмы Junkers обрело в 1935 году. Первый раз чертежи данного двигателя опубликовал доктор Gasterstädt в 1936 году. Он и может считаться автором данной идеи. Имелись изображения с 3-мя или с 6-ю моторными блоками. Вариант подобного двигателя с 3-мя моторными блоками после 1945 года продолжали развивать в Англии, разработав на фирме Napier двигатель Deltic. Данный двигатель использовался на торпедных катерах и локомотивах. Разработка в 30-е годы идеи применения двигателей с многоугольными с большим количеством валов двигателей с двумя встречно движущимися поршнями открыла перед авиационными моторостроителями далеко идущие перспективы. Дальнейшие уже вполне целенаправленные работы по сделанному ранее предложению привели к разработке на моторостроительном предприятии в городе Dessau окончательно сформировавшего проекта двигателя получившего обозначение P2000. Из документации фирмы Junkers следует, что 4.04.1938 года по распоряжению RLM обозначение двигателя Р2000 было заменено на Jumo-223. Jumo-223 стал первым 4-х угольным двигателем с 4-мя коленчатыми валами.
По своим размерам, развиваемой мощности и весу этот двигатель был близок к бензиновым двигателям с аналогичными показателями (с более низким расходом топлива). Под общим руководством профессора Mader-a и, к сожалениюб слишком рано умершего (в 1937 году) инициатора данной идеи доктора Gasterstädt-а, H.Berkner-a и P.Jakob-a (разработка конструкции), доктор-a Beck (расчеты), A.Gimm-a (испытания) при всё большем участии M.Gerlach-a в 1937 году начали испытания одно цилиндрового варианта этого двигателя. Далее приступили с испытаниям 6-ти цилиндрового варианта. В конце 1939 года приступили к испытаниям нормального полностью укомплектованного 24-х цилиндрового варианта. Работы кроме Jumo-223 параллельно велись и по бензиновому 24-х цилиндровому авиационному двигателю нового поколения Jumo-222. Этот двигатель изначально предназначался для новых значительно более совершенных средних и тяжелых бомбардировщиков работы над которыми так же уже велись какое то время и значительно опережали разработки двигателей Jumo-222.
Не смотря на существенные отличия в конструкции обоих этих двигателей оба они представляли собой принципиально новые разработки и доведение двигателей, как и ожидалось, создало ряд серьёзных проблем. Большое количество цилиндров с одной стороны значительно усложняло конструкцию, с другой - позволяло получить сравнительно небольшой рабочий объём одного цилиндра и в связи с этим возможность получить близкое к оптимальному протекание рабочих процессов в цилиндрах. Расчеты и исследования показали, что размеры цилиндров нового дизельного двигателя могут быть еще меньшими, чем у Jumo-206. Это позволило бы получить высокие максимальные обороты. Диаметр цилиндра всего 80 мм при ходе поршня 120 мм. Полный рабочий объём 24-х цилиндрового двигателя составлял 28,95 литра. Максимальные обороты 4400 об/мин! Таких высоких максимальных оборотов и высокой средней скорости поршня 17,6 м/сек в то время не имел ни один многоцилиндровый двигатель. Максимальная расчетная взлётная мощность двигателя 2500 л.с. (1840 кВт.). Столь высокие показатели предполагалось получить за счет двойного нагнетателя включая турбокомпрессор (ATL) и охлаждения нагнетаемого воздуха. Подобные двигатели были бы весьма ценным приобретением для 4-х /6-ти моторных самолётов способных совершать беспосадочные перелёты на большие расстояния. В 1940 году началось проектирование подобного самолёта Junkers EF-100 со взлётным весом в 80 тонн, который с 6-ю двигателями Jumo-223 смог бы совершать 15-ти часовые беспосадочные перелёты развивая скорость до 500 км/час.
В 1941 году фирма Messerscmitt приступила к разработке варианта стратосферного дальнего бомбардировщика Me-264 с 4-мя двигателями Jumo-223 который как ожидалось мог бы развивать максимальную скорость до 700 км/час, достигать высоты 14-15 км и без дозаправки выполнять полёты продолжительностью в 50-60 часов. В протоколе фирмы Jumo от 11.04.1941 года отмечались особенности двигателя Jumo-223 и вопросы касающиеся подготовки серийного производства Jumo-223:
- - 4-x угольный с 4-мя коленчатыми валами дизельный 2- тактный 24-х цилиндровый двигатель со встречно движущимися 48-ю поршнями;
- - во внутреннем пространстве по центру между цилиндрами спереди расположен понижающий редуктор. Там же сзади по центру расположен приводимый через редуктор нагнетатель;
- - в конструкции двигателя использованы обычные технологические решения фирмы Jumo разработанные для 6-ти цилиндровых 2-х тактных дизельных двигателей;
- - в перспективе для данной силовой установки предусматривались винты протвоположного вращения. При испытаниях на стенде устанавливался обычный винт;
- - двухступенчатый нагнетатель включая турбонагнетатель и приводимый через редуктор обычный нагнетатель. Данное решение из за прекращения работ по двигателю не было реализовано;
- - двигатель предназначался для полётов на малых и больших высотах;
- - исполнение элементов питания, смазки и охлаждения традиционное для фирмы Jumo.
В теории ожидалось получить быстроходный дизельный двигатель с высокими оборотами, низким уровнем вибрации и высокими эксплуатационными показателями. На практике не все эти решения были в полной мере реализованы до вынужденного прекращения работ по этому двигателю. Имелся ряд проблем вызванных высокими оборотами с протеканием газообменного процесса, образованием топливо-воздушной смеси, характеристиками впрыска и протеканием процесса сгорания, поскольку размеры камер сгорания нового двигателя были меньше чем у ранее разработанных и эксплуатировавшихся двигателей, а так же время на доводку двигателя которое было меньше чем на доводку ранее созданных двигателей. Для устранения имевших место проблем и внесения необходимых изменений необходимо было провести многочисленные испытания на стендах и исследования и подобрать правильное направление ведения дальнейших работ. Для этих целей необходимо было иметь в необходимо количестве оборудованные всем необходимым испытательные стенды, мастерские, различные материалы и опытный персонал.
В условиях всё более ухудшающегося военного положения, ограниченности имевшихся в стране ресурсов и не смотря на все перспективы, которые сулило внедрение Jumo-223, было принято решение сосредоточить все усилия на крайне необходимом для перспективных средних и тяжелых бомбардировщиков бензиновом Jumo-222. Первый двигатель Jumo-223V1 поступил на испытательный стенд в начале декабря 1939 года. «Холодный» двигатель во время испытания состоявшегося 6.01.1940 года приводился во вращение от постороннего источника мощности в виде электродвигателя мощностью 300 кВт. При этом развивались 1200 об/мин. В ходе испытаний не возникало каких-либо неполадок. «Горячий» двигатель, работавший самостоятельно, начали испытывать 27.02.1940 года. Все испытания проводились только с использованием нагнетателя двигателя, поскольку единственный изготовленный к тому времени для Jumo-223 турбокомпрессор (ATL) во время возникшего в ходе испытаний пожара пострадал и не мог далее использоваться по назначению. Следовало принимать во внимание, что развиваемая двигателем в ходе испытаний мощность при наличии в процессе проведения испытаний полноценного наддува, включавшего, как уже упоминалось, и турбокомпрессор должна быть более высокой, чем была получена в ходе испытаний не полностью укомплектованного двигателя.
Целью этих испытаний в начальной стадии на стенде было просто установить будет ли работать двигатель при не больших нагрузках и только затем по мере получения первых результатов и внесения, если потребуется, каких либо доработок постепенно переходить к полномасштабным испытаниям с нагрузкой, которая соответствовала бы условиям в которых двигателю приходилось бы работать в ходе выполнения реальных полётов. Первые неполадки, связанные с износом стенок и днища поршня, возникли из-за очень высокой температуры доходящей до 1400ºС. Об этом упоминается в материалах доклада от 13.06.1940 года. Эти проблемы пытались решить, варьируя форсунки и процессы газообмена в цилиндрах. Долгое время все предпринятые попытки оставались безуспешными. Как выяснилось проблемы возникали от того, что форсунки из соображений удобства монтажа/демонтажа и технического обслуживания располагались вне моторного блока и при впрыске топлива конусообразная струя топлива попадала в камеры сгорания несимметрично относительно продольной оси цилиндра.
Моторный блок 4-х угольной формы был очень компактным, но в тоже время эта компактность имела недостаток, заключающийся в том, что доступ во внутреннее пространство между блоками двигателя и к внутренним стенкам был не возможен без демонтажа части установленных в этом пространстве агрегатов. Эта особенность имела место у всех высокооборотистых дизельных двигателей фирмы Junkers с большим показателями мощности развиваемой одним цилиндром.
В ходе испытаний проведённых в 1940-м году при работе двигателя на малых оборотах и соответственно не большой нагрузке был выявлен и затем устранён ряд выявленных недостатков. После чего было решено провести испытания полностью в комплекте собранного двигателя на режимах больших нагрузок без использования турбокомпрессора. В начале февраля 1941 года приступили к первым 100- часовым испытаниям Jumo-223V2. 7.02.1941 года в ходе испытания двигатель развил мощность 1830 л.с. при 3810 об/мин. 20.03.1941 года при 3980 об/мин была достигнута мощность 2040 л.с. И в ходе этих испытания проявился целый ряд серьёзных дефектов. 16.05.1941 года после 87 часов непрерывной работы произошел обрыв 8-ми направляющих штифтов 4-го коленчатого вала, что в свою очередь на 93-м часу испытаний привёло к разрушению коленчатого вала. После установки нового коленчатого вала на 13-м часу испытания вновь произошло разрушение вала. Это свидетельствовало о наличии значительной вибрации при резонансных явлениях проявлявшихся в течение долгого промежутка времени при работе на режимax большой нагрузки. Устранение этих явлений потребовало приложения значительных усилий специалистов и длилось довольно долго.
При испытаниях следующего по счету опытного образца двигателя Jumo-223V3 7.10.1941 года испытатели умышленно не давали больших нагрузок двигателю и в ходе 100 часовых испытаний он развивал всего лишь 1500 л.с. Вновь были отмечены многочисленные неполадки цилиндров, коленчатого вала, подшипников и системы впрыска топлива. 23.12.1941 года на доработанном Jumo-223V2 была достигнута максимальная известная мощность 2380 л.с. при 4200 об/мин. Достигнутые в ходе испытаний проектные параметры, заложенные в конструкцию Jumo-223, еще не были достигнуты, хотя и они уже были близки к желаемым величинам.
В первые месяцы 1942 года при испытаниях Jumo-223V1 проводились измерения торсионных колебаний и подбирались способы их устранения. Проблемы создавало то, что соотношение массы к мощности Jumo-223 оказалось довольно велико. Принятое при проектировании двигателя решение по сокращению вдвое количества картеров и коленчатых валов нового двигателя с целью значительного снижения сухой массы двигателя в целом оказалось менее удачным, чем рассчитывали получить, когда принимали такие решения в самом начале работ по двигателю. В докладах датированных 2.04.1942 года и 19.11.1942 года была сделана попытка проанализировать данную ситуацию. Было отмечено, что высокие показатели средней скорости поршня и среднего эффективного давления улучшали соотношение развиваемой двигателем мощности к массе двигателя. Больший ход поршня в данном случае был бы не желателен, так как он снижал эти показатели.
Для объективной оценки двигателя имело смысл сопоставить массу двигателя с его рабочим объемом. В этом плане удельная масса, приходящаяся на один литр рабочего объёма, у двигателя Jumo-223 была более чем в 2 раза выше, чем у бензиновых двигателей. Поршни были в 3 раза тяжелее, картер в 4 раза, a редуктор в 5 раз (!) тяжелее чем у бензиновых двигателей. В то же время удельная мощность, получаемая с одного литра рабочего объёма у дизеля была выше, чем у бензиновых двигателей. Высокое давление в цилиндрах, большие пути передачи мощности, большие картеры для размещения отверстий необходимых для протекания процесса газообмена стали причиной высокого веса ряда деталей двигателя. Таким образом проанализировав конструкцию данного двигателя специалисты выявили еще ряд недостатков такой схемы расположения цилиндров у 4-х угольного двигателя. В завершающей фазе работ над этим двигателем всё же удалось добиться снижения удельного веса двигателя до 0,64 кг/л.с. (0,87 кг/кВт.). Это было самым высоким показателем из того, что до этих пор удавалось получить на дизельных авиационных двигателях.
Из-за описанных выше проблем стендовые испытания двигателя Jumo-223 затянулись. Ход войны требовал поставок как можно быстрее и в большом количестве доведённых до стадии, позволяющей организовать серийное производство двигателей. На предприятии фирмы Jumo, расположенном в городе Dessau, в то время параллельно разрабатывались ряд авиационных двигателей, которые были крайне необходимы для Люфтваффе. На разработку и доведение этих двигателей всё больше и больше оказывали влияние тяжелое военное положение, нехватка специалистов и необходимых высококачественных материалов. В ходе собеседования, состоявшегося 28.05.1942 года между представителями RLM и моторостроителями, на кoтоpом присутствовал и ведущий специалист фирмы Jumo профессор Mader, RLM напомнило, что параллельная разработка сразу 2-х типов, близких по мощностным показателям, двигателей: Jumo-222 и Jumo-223 замедляет работы по этим двигателям и отвлекает и так не достаточные ресурсы. Так же высказывалось мнение, что разработка двигателя Jumo-208 замедляет ход работ по куда более перспективному двигателю Jumo-223 и по новейшему, еще более мощному и большему дизельному двигателю Jumo-224 с 4-х угольным расположением цилиндров, который разрабатывался на базе Jumo-207.
Постепенно разработчики двигателей и представители фирмы Jumo стали склоняться к тому, что все усилия и ограниченные ресурсы по разработке новых дизельных двигателей разумнее сосредоточить на более мощном и перспективном двигателе Jumo-224, а Jumo-223 использовать как своего рода испытательный стенд для обкатки ряда нововведений, которые можно было бы затем использовать для дальнейшего развития Jumo-224. Однако окончательное решение по этому вопросу последовало несколько позднее летом 1942 года, но исследования на базе этого двигателя, мощность которого ограничили 2000 л.с. продолжались.
Целью данных исследований было устранение в первую очередь поломок и вибрации коленчатого вала. Подобное предложение было изложено в письме от 20.10.1942 года профессора Mader-а, направленном в RLM. Исследования на Jumo-223 с ограниченной до 2000 л.с. должны быть использованы для доведения Jumo-224 до состояния, позволявшего приступить к его серийному производству. Исследования было решено проводить на 6-ти опытных двигателях Jumo-223. Еще 2 двигателя этого же типа, которые тоже предполагалось использовать в данных исследованиях, находились в стадии сборки. В январе 1943 года было принято окончательное решение по прекращению работ над Jumo-223. 23.02.1943 года в присутствии профессора Mader-а было проведено последнее испытание на стенде Jumo-223V8, при этом кратковременно была достигнута мощность в 2200 л.с. Во время этого последнего испытания Jumo-223 профессор Mader-а уже был в полной мере представлял себе с какими трудностями возглавляемому им коллективу придётся столкнуться при доведении до работоспособного состояния вдвое более мощного Jumo-224.
Вновь пристальное внимание Jumo-223 было уделено уже после окончания войны когда внимательно осматривавшие предприятие фирмы Jumo в Dessau советские специалисты обратили внимание на этот двигатель. Столь пристальное внимание высопоставленных советских специалистов и Министерства авиационной промышленности к приостановленной в ходе войны разработке стало причиной того, что Jumo-223V8 вновь начали испытывать на испытательных стендах в Dessau. В течение 3.03.1946 года двигатель трижды запускали, и он отработал в общей сложности 35 минут. Затем 4.04.1946 года в присутствии советской делегации во главе с маршалом Жуковым двигатель вновь отработал на стенде еще 73 минуты. После этих испытаний 2-й поршень был разрушен. Jumo-223 произвёл на советскую делегацию положительное впечатление. На этом история разработки авиационного дизельного двигателя Jumo-223 завершилась.
|
| Jumo-222 A/B | Jumo-222 C/D | Jumo-223 | Jumo-224 |
| Исполнение | Многорядный звездообразный 24-х цилиндровый (6×4) бензиновый | Многорядный звездообразный 24-х цилиндровый (6×4) бензиновый | 4-х угольный 2-x тактный 24-х цилиндровый (6×4) бензиновый со встречно движущимися поршнями | 4-х угольный 2-x тактный 24-х цилиндровый (6×4) бензиновый со встречно движущимися поршнями |
| Начало работ по данному двигателю | 1937 | 1941 | 1936 | 1942 |
| Дата изготовления первых двигателей данной модификации | 1940 | 1945 | 1940 | 1945 |
| Охлаждение | вода + гликоль | вода + гликоль | вода + гликоль | вода + гликоль |
| Диаметр цил-в, мм | 135 | 145 | 80 | 105 |
| Ход поршня, мм | 135 | 140 | 2×120 | 2×160 |
| Рабочий объём, л | 46,4 | 55,5 | 29,0 | 66,5 |
| Степень сжатия | 6,5 | 6,5 | 17,0 | 17,0 |
| Нагнетатель | одноступенчатый 2-х скоростной | турбокомпрессор | турбокомпрессор | турбокомпрессор |
| Давление наддува | 1,42 | 1,5 | ---- | ---- |
| Редукция винта | 0,37 | 0,37 | 0,26 | 0,35 |
| Сухая масса, кг | 1084 | 1240 | 1400 | 2600 |
| Стартовая мощность, кВт(л.с.) | 1470(2000) | 2200(3000) | 1620(2200) | 3240(4400) |
| при об/мин | 2600 | 3200 | 4200 | 3000 |
| Средняя скорость поршня, м/с | 13,1 | 14,9 | 16,8 | 16 |
| Расчетная высота, м | 5500 | 10000 | ---- | ---- |
| Миним-й расход топлива, кг/кВт×ч(кг/л.с. ×ч) | 279(205) | ---- | 238(175) | 231(170) |
| Удельная мощность, кг/кВт(кг/л.с.) | 0,74(0,54) | 0,56(0,41) | 0,86(0,64) | 0,80(0,59) |
| Удельная мощность, кВт/л(л.с./л) | 31,7(43,1) | 39,6(54,1) | 55,9(75,9) | 48,7(66,2) |
| Примечания | испытан на самолёте, предсерийное производство | испытан на стенде | испытан на стенде | в стадии сборки |
Рис.1 Один из первых известных чертежей двигателя Jumo-223
Рис.1A, 2, 2A Схемы двигателя Jumo-223
Рис.3, 4, 4A, 4B Двигатель Jumo-223
Рис.5 «Открытый» Jumo-223
Рис.6, 6A, 6B На испытательном стенде в Dessau первый из вариантов Jumo-223 V-1 испытывался в 1939/1940-м годах с обычным 4-х лопастным винтом большого диаметра который в дальнейшем планировалось заменить на 2 воздушных винта противоположного вращения.
Рис.6С Завершение первого этапа испытаний Jumo-223. Перед лопастью винта M.Gerlach, с права от него Р.Jakob, слева W.Karius.Спереди предпоследний слева доктор Scheibe. Фото сделано G.Krischer-ом
Рис.7, 8. Кинематика Jumo-223
Рис.9, 10 Для совершения трансатлантических перелётов фирма Junkers в конце 30-х-начале 40-х годов начала разрабатывать проект пассажирского самолёта EF-100 со взлётным весом порядка 80 тонн. В качестве силовых установок предполагалось использовать 6 дизельных двигателей Jumo-223.
Рис.11, 12 Двигатели Jumo-223 так же рассматривались как возможные «кандидаты» для установки на средний бомбардировщик Ju-288 вместо бензиновых Jumo-222
Рис.13 В начале войны прорабатывался вариант дальнего тяжелого бомбардировщика Ме-264 с двигателями Jumo-223 дальность полета, которого позволяла бы наносить бомбовые удары по находящимся на большом удалении объектам противника, включая западное побережье США
Источник: Reinhard Müller «Junkers Flugtriebwerke», AVIATIC Verlag, 2006
alternathistory.com
