双作用发动机OM-127PH和M-127K的研发探究

在曲柄-等距固接双连杆机构发动机OM-127PH和M-127K的研发过程中，人们对双作用气缸进行了调试，对小尺寸气缸发动机增加转速与增压，所有参数获得了期望的高值。

工作过程的初始测试是在3个独立试验气缸中进行的，试验气缸与MБ-1单缸机组上的相同。

在OM-127发动机和OM-127PH发动机气缸排上的调试试验中，获得了最后的工作参数及性能参数的计算值。

在MБ-1和OM-127发动机部分进行的气缸和气缸体测试中，汽油通过喷油器直接通过高压柴油泵喷入燃烧室。

使燃料直接喷射到气缸中非常复杂，最困难的问题是获得好的混合气，能在下部的燃烧室形成有效的燃烧。由于活塞连接杆的存在，下部燃烧室有不能直接到达的死角。

为了解决这个问题，人们在气缸的上、下燃烧室中专门开发了各种射流式喷油器和离心式喷油器（图123）。

图123　在上、下部燃烧室中的燃料喷射方案

（a）喷射喷油器；（b）离心喷油器

在研制调试中，人们对发动机工况进行了大范围的改变，以研究各种影响因素：燃烧室形式、混合气形成条件、配气相位、火花塞在燃烧室中的布置、配气机构中凸轮的型面、燃烧室的压缩比、活塞和气缸的温度条件、调节通过活塞的冷却油的量和通过气缸套的冷却水量。

图124显示了调试测试期间是如何通易熔金属来测量活塞的温度状态的。

图124　活塞底部易熔金属位置及其熔化温度

a—吸气侧；b—出口侧；1—345℃；2—380℃；3—419℃；4—363℃

与单缸机比较，在将MБ-1发动机的单个气缸安装到OM-127发动机和OM-127PH发动机气缸排的过渡调试中，重新出现不合要求的问题：混合气形成不好、工作参数恶化、在进气管道中空气分布不均匀等。因此，在起初阶段，首先将发动机进气系统4个气缸排的16个燃烧室的空气消耗量控制在公差允许的范围内，之后，开发了一个特殊程序来测试工作过程参数和发动机参数。

在开发过程中，制造和测试了14种不同喷油器类型，其中4种如图125所示。其数据列于表13中。

使用两个OHБ-127喷油泵，位于OM-127发动机舱上部的燃烧室使用Э0067/6（5B）喷油器，下部的燃烧室使用Э0067/9（10H）型喷油器，获得了最佳结果。

进气门开始开启的最佳角度在60°～65°的范围内，上部燃烧室在上止点前60°，下部燃烧室在下止点前至65°。进气提前角小于60°时，工作恶化，动力下降，进气提前角超过65°时，空气通过发动机扫气的流量增加，功率和燃料消耗量几乎保持不变。

在OM-127PH发动机气缸排工作过程调试实验中，根据燃烧室的类型采取了一系列措施，如：为上、下部燃烧室选择最合适的喷油器，调节最合适的配气相位，火花塞位置，上、下部燃烧室不同的压缩比，使获得的下部燃烧室单位参数与上部燃烧室的相当。

图125　调试中用于双作用发动机的喷油器

表13　喷油器的特性

续表(www.xing528.com)

图126为当127PH-OM-01发动机在运行工况时，上、下部燃烧室缸内的示功图。

图126　双作用发动机气缸工作循环示功图

（a）上部燃烧室；（b）下部燃烧室
1和2—缸号

在调试发动机的过程中，OM-127PH发动机上、下部燃烧室取得的指示热效率随过量空气系数的变化如图127所示。

图127　调试过程中双作用发动机气缸指示热效率ηi的变化

1—调试开始时ηi=f（α）的值；2—调试结束时ηi=f（α）的值；3—理论曲线

在调试OM-127PH发动机的过程中发现，可以根据气缸-活塞组热状态和曲柄-等距固接双连杆机构的强度，施加比计算值更高的增压压力，因此比预定的M-127发动机获得了更高的升功率。

如图128所示，OM-127PH发动机在整个工作转速范围内，其升功率比预定的技术要求高。

图128　OM-127PH发动机研制过程中获得的参数以及所要求的技术参数

1—M-127发动机的预定升功率指标；
2—在调试OM-127发动机和OM-127PH发动机的过程中达到的升功率指标水平

根据获得的试验数据，M-127K发动机调定的起飞功率为7 350 kW，而不是预设的6 615 kW。

这个发动机的主要参数见第2章。试验表明，曲柄-等距固接双连杆机构发动机在通过提高转速和增压来进一步强化方面有显著的潜力，因此有更高的单位功率参数。