Traktori mootor T-150: margid, paigaldus, ümbervarustus

Traktorid T-150 ja T-150K töötasid välja Harkovi traktoritehase insenerid. See mudel asendas teise originaalse KhTZ arenduse, T-125, mille tootmine lõpetati 1967. aastal.

T-150 oli arenduses mitu aastat ja seeriatootmisse jõudis 1971. aastal. Algselt oli see mudel T-150K – teljevahega traktor. Alates 1974. aastast alustati T-150 tähisega roomiktraktori tootmist.

KhTZ inseneride poolt T-150 ja T-150 K väljatöötamisel kehtestatud põhimõte oli nende mudelite maksimaalne ühendamine. Ratas- ja roomiktraktorid on konstruktsioonilt võimalikult sarnased, arvestades erinevaid propellereid. Sellega seoses on suurem osa varuosadest ja sõlmedest märgitud T-150 jaoks, kuid on aru saada, et need sobivad ka ratastraktorile T-150K.

Traktorile T-150 paigaldatud mootorid

Traktorite T-150 ja T-150K mootorid on ette paigaldatud. Sidur ja käigukast on seadmega ühendatud siduri kaudu. Mootorid paigaldati ratas- ja roomiktraktoritele T-150:

• SMD-60,
• SMD-62,
• YaMZ-236.

Mootor T-150 SMD-60

Esimestel T-150 traktoritel oli SMD-60 diiselmootor. Mootor oli tolle aja jaoks põhimõtteliselt teistsuguse disainiga ja erines teistest erivarustuse jaoks mõeldud seadmetest väga palju.

T-150 SMD-60 mootor on neljataktiline lühitaktiline mootor. Sellel on kuus silindrit, mis on paigutatud 2 rida. Mootor on turboülelaaduriga, vedelikjahutussüsteemiga ja kütuse otsesissepritsega.

Traktori T-150 SMD-60 mootori eripäraks on see, et silindrid ei asu üksteise vastas, vaid nihkega 3,6 cm. Seda tehti selleks, et ühele väntvõlli väntpoldi külge paigaldada vastassilindrite ühendusvardad.

Mootori T-150 SMD-60 konfiguratsioon erines põhimõtteliselt teiste tolleaegsete traktorimootorite ülesehitusest. Mootori silindrid olid V-kujulise paigutusega, mis muutis selle palju kompaktsemaks ja kergemaks. Silindrite kokkuvarisemisel asetasid insenerid turbolaaduri ja väljalaskekollektorid. Diisli toitepumba mark ND-22/6B4 asub taga.

T-150 mootor SMD-60 on varustatud täisvoolutsentrifuugiga mootoriõli puhastamiseks. Mootoril on kaks kütusefiltrit:

1. esialgne,
2. peeneks puhastamiseks.

SMD-60 õhufiltri asemel kasutatakse tsüklonitüüpi paigaldust. Õhupuhastussüsteem puhastab automaatselt tolmukasti.

Mootori T-150 SMD-60 omadused

SMD-60 mootoriga traktoritel T-150 ja T-150K kasutati täiendavat P-350 bensiinimootorit. See karburaatoritüüpi ühesilindriline vesijahutusega käivitusmootor andis 13,5 hj. Kanderaketti ja SMD-60 vesijahutusahel on sama. P-350 omakorda käivitas starter ST-352D.

Talvel käivitamise hõlbustamiseks (alla 5 kraadi) oli SMD-60 mootor varustatud eelsoojendiga PZHB-10.

SMD-60 mootori tehnilised omadused mudelil T-150/T-150K

mootori tüüp	diisel sisepõlemismootor
Tsüklite arv
Silindrite arv
Silindrite tööjärjekord
segu moodustumine	otsesissepritse
Turboülelaadimine
Jahutussüsteem	vedel
Mootori töömaht
Võimsus
Kompressiooniaste
Mootori kaal
Keskmine tarbimine

Mootor T-150 SMD-62

Traktori T-150 üks esimesi modifikatsioone oli SMD-62 mootor. See töötati välja SMD-60 mootori baasil ja sellel oli paljuski sarnane disain. Peamine erinevus oli kompressori paigaldamine pneumaatilisele süsteemile. Samuti tõusis T-150 mootori SMD-62 võimsus 165 hj-ni. ja pöörete arv.

SMD-62 mootori tehnilised omadused mudelil T-150/T-150K

mootori tüüp	diisel sisepõlemismootor
Tsüklite arv
Silindrite arv
Silindrite tööjärjekord
segu moodustumine	otsesissepritse
Turboülelaadimine
Jahutussüsteem	vedel
Mootori töömaht
Võimsus
Kompressiooniaste
Mootori kaal
Keskmine tarbimine

Mootor T-150 YaMZ 236

Moodsam modifikatsioon on traktor T-150 mootoriga YaMZ 236. Mootoriga YaMZ-236M2-59 toodetakse erivarustust tänaseni.

Jõuallika väljavahetamise vajadus on olnud juba aastaid – algse SMD-60 mootori ja selle järglase SMD-62 võimsusest ei piisanud mõnes olukorras lihtsalt. Valik langes Jaroslavli mootoritehases toodetud tootlikumale ja ökonoomsemale diiselmootorile.

Esimest korda hakati seda installatsiooni laialdaselt tootma 1961. aastal, kuid projekt ja prototüübid on eksisteerinud alates 50ndatest ning on end üsna hästi tõestanud. YaMZ 236 mootor jäi pikka aega üheks parimaks diiselmootoriks maailmas. Vaatamata sellele, et disaini väljatöötamisest on möödas peaaegu 70 aastat, on see aktuaalne tänapäevani ja seda kasutatakse muu hulgas uutes kaasaegsetes traktorites.

YaMZ-236 mootori omadused mudelil T-150

YaMZ-236 mootoriga traktorit T-150 toodeti seeriaviisiliselt erinevates modifikatsioonides. Korraga paigaldati nii atmosfäärimootoreid kui ka turbomootoreid. Kvantitatiivses mõttes oli populaarseim T-150 versioon YaMZ-236 DZ mootoriga - 11,15-liitrise töömahuga, 667 Nm pöördemomendi ja 175 hj võimsusega aspireeritud mootor, mille käivitas elektriline starter.

Mootori YaMZ-236D3 tehnilised omadused T-150/T-150K jaoks

mootori tüüp	diisel sisepõlemismootor
Tsüklite arv
Silindrite arv
segu moodustumine	otsesissepritse
Turboülelaadimine
Jahutussüsteem	vedel
Mootori töömaht
Võimsus
Mootori kaal
Keskmine tarbimine

Mootor YaMZ-236 kaasaegsel T-150-l

Mootor YaMZ-236 M2-59 on paigaldatud uutele ratas- ja roomiktraktoritele T-150. See mootor on ühendatud YaMZ-236-ga, mida toodeti kuni 1985. aastani, ja YaMZ-236M-ga, mille tootmine lõpetati 1988. aastal.

Mootor YaMZ-236M2-59 on otsese kütusesissepritse ja vesijahutusega atmosfääriline diiselmootor. Mootoril on kuus V-kujuliselt paigutatud silindrit.

Mootori YaMZ-236M2-59 tehnilised omadused mudelil T-150/T-150K

mootori tüüp	diisel sisepõlemismootor
Tsüklite arv
Silindrite arv
segu moodustumine	otsesissepritse
Turboülelaadimine
Jahutussüsteem	vedel
Mootori töömaht
Võimsus
Mootori kaal
Keskmine tarbimine

Traktorite T-150 ümbervarustus: võõraste mootorite paigaldamine

Üks põhjusi, miks traktorid T-150 ja T-150K on sellise populaarsuse saavutanud, on nende kõrge hooldatavus ja hoolduse lihtsus. Masinaid saab hõlpsasti teisendada ja paigaldada koos muude mitteomakeelsete seadmetega, mis oleksid konkreetsete ülesannete jaoks tõhusamad.

JSC "Haamer ja sirp"üks suurimaid masinaehitusettevõtteid Harkovi linnas ja Ukrainas. Meie ettevõte on 50 aastat tootnud mootoreid põllumajandusmasinatele, millest oluline osa on edukalt tegutsenud välismaal.

Legendaarsed iseliikuvad kombainid SK-3, SK-4,SK-5, "Niva" ja " " , väga tootlikud traktorid T-74, DT-75N, TDT-55, KhTZ-120- need on vaid mõned näited põllumajandussõidukitest, mis on varustatud kaubamärgi diiselmootoritega SMD. Endises NSVL Meie diiselmootoritega varustati 100 teravilja- ja silokombaini ning enamik traktoreid.

Lõpuks 80ndad aastatel tehas rekonstrueeriti ja sai võimaluse toota täiesti uut Ukraina ja riigid SRÜ 6-silindriline reasmootor võimsusega 220-280 hj Moderniseeriti ka 4-silindrilist mootorit. Selle võimsus on kasvanud 160-170 hj-ni, samas on tõusnud iga agregaadi konstruktsiooni tehniline tase, maksimaalselt säilinud detailide ja sõlmede ühtlus.

Täna JSC "Haamer ja sirp" toodab umbes sada erinevat modifikatsiooni 4- ja 6-silindrilisi reasmootoreid võimsusega 60-280 hj. põllutöömasinate ja muude masinate jaoks.

Hiljuti paigaldati Harkovi traktoritehase uutele traktoritele mootorid - HTZ-120, HTZ-180, , T-156A ja teised ning neid on kasutatud ka aastal toodetud kombainidel Ukraina "Slavutich" ja silokombainid "Olympus" ja "Polesie-250"(Ternopil).

Paralleelselt mootorite tootmisega JSC "Haamer ja sirp" teostab traktorite demonteerimist ja müüki DT-75N ja. Meil on võimalus traktoreid uuendada T-150(röövik), mootori vahetus reasdiisli vastu SMD-19T.02/20TA.06 samal ajal ei muutu traktori võimsus ning paranevad majanduslikud ja tööomadused.

Diiselmootoreid, v.a traktorid ja kombainid, saab tänapäeval paigaldada teehöövlitele, asfaldilaoturitele, rullidele, kraanadele, buldooseritele, raudteekraanadele ja kärudele jne.

Tehasel on võimalus tarnida ettevõtete tellimusel meie ettevõttes toodetud mootorite varuosi, teha kapitaalremonti, paigaldada uusi ja moderniseerida komponente ja osi.

Kataloog JSC "LEGAS" Moskva 1998

Diisli tüüp SMD- masspõllumajanduse mootorid, need on varustatud kõigi kodumaiste kombainide ja enam kui 60% traktoritega. Selle kaubamärgi diiselmootoreid paigaldatakse ka sööda- ja maisikombainidele, ekskavaatoritele, kraanadele ja teistele liikuvatele sõidukitele. Sellega seoses on äärmiselt oluline teave kasutamise, hoolduse ja remondi kohta, teave diiselmootorite konstruktsioonide ja nende tootjate kohta.

1957. aastal. Mootorite projekteerimisbüroo juht (GSKBD) projekteeriti ja rakendati tootmiseks Harkovi tehases "Haamer ja sirp" kerge kiire diisel SMD-7 48 kW (65 hj) kombainile SK-3, mis oli kombainitööstuse diislistamise protsessi algus. Edaspidi arendati välja traktorite ja kombainide diiselmootorid ning võeti neid järjekindlalt masstootmisse. SMD-12, -14, -14A, -15K, -15KF võimsus 55 (75)-lt 66 kW-ni (90 hj) Väljatöötatud diiselmootorite võimsuse tõusu tagas silindrite töömahu suurenemine või väntvõlli pöörlemissageduse tõus. Kõigil seda tüüpi diiselmootoritel oli silindritesse vaba õhu sisselaskeava.

aastal viidi läbi täiendavad teoreetilised ja eksperimentaalsed uuringud traktorite ja kombaini diiselmootorite forsseerimise, nende kütusesäästlikkuse parandamise kohta. GSKBD, määrati ratsionaalne suund - gaasiturbiini õhu balloonidesse survestamise kasutamine. Koos tööga optimaalse gaasiturbiini survesüsteemi valimisel GSKBD viidi läbi uuringud, mille eesmärk oli parandada diiselmootorite põhiosade töökindlust.

Esimesed kodumaised gaasiturbiini ülelaadimisega põllumajanduslikud diiselmootorid olid kombineeritud diiselmootorid SMD-17K, -18K 77 kW (105 hj), mis lasti turule tehases "Haamer ja sirp" aastal 1968 1969

Gaasiturbiinide ülelaadimise kasutamist diiselmootorite tehnilise taseme tõstmise vahendina tunnustati progressiivse suunana, mistõttu loodi tulevikus aastal. GSKBD diiselmootorid olid konstruktsioonielemendina silindritesse õhku surunud.

Teise põlvkonna diislite hulka kuuluvad 4-silindrilised reasdiislid ja V-6 diisel. Projekteerimisel rakendati esimest korda põllumajandustehnikas sellist lahendust, mille puhul kolvikäik on väiksem kui selle läbimõõt. Seda tüüpi diiselmootorite tootmist alustati Harkovi traktorimootoritehases ( KhZTD) alates 1972. aastast.

Kombainide ja traktorite diiselmootorite võimsuse arendamise ja kütusesäästlikkuse parandamise järgmiseks etapiks oli silindritesse juhitava laadimisõhu jahutuse arendamine. aastal läbi viidud uuringud GSKBD, Harkovi Transpordiinseneride Instituut ja Harkovi Polütehniline Instituut, näitasid sunnitud õhuvarustusega diiselmootorite edasiarendamise ebaefektiivsust selle temperatuuri olulise tõusu tõttu. Projekteerimisel kasutati silindritesse juhitava õhu jahutamist, mille tulemusena suurendati tihedust ja suurendati ballooni õhulaengut ilma termilise pinge olulise suurenemiseta.

Esimesi vahejahutusega diiselmootoreid (kolmanda põlvkonna diislid) võitsid ka teised, mis on jõudluse poolest võrreldavad selle klassi paljutõotavate välismaiste diiselmootoritega.

Milliseid kriteeriume peetakse „kõige-kõige” valimisel võtmetähtsusega? Kas erinevatel kontinentidel on disainikäsitluses põhimõttelisi erinevusi? Proovime neile küsimustele vastuseid leida.

EUROOPA: MAJANDUSES

Hiljutisel pressikonverentsil Londonis rääkis Peugeot-Citroeni kontserni juht Jean-Martin Foltz paljude jaoks üsna ootamatult hübriidautodest: “Vaadake ringi: selliseid autosid on Euroopas alla 1%, samas kui diislikütuste osakaal ulatub pooleni. Härra Foltzi sõnul on tänapäevase diisli tootmine palju odavam, olles mitte vähem ökonoomne ja keskkonnasõbralik.

Ajad, mil diiselmootorid jätsid endast musta jälje, ragistasid üle tänava ja jäid liitrivõimsuselt bensiinimootoritele märgatavalt alla, on möödas. Tänaseks on diiselmootorite osakaal Euroopas 52% ja kasvab jätkuvalt. Tõuke annavad näiteks keskkonnasoodustused vähendatud maksude näol, aga eelkõige bensiini kõrge hind.

Läbimurre diiselmootorite rindel toimus 90ndate lõpus, kui seeriasse läksid esimesed "common rail" - ühise kütusetoruga mootorid. Sellest ajast peale on rõhk pidevalt kasvanud. Viimastes mootorites ulatub see 1800 atmosfäärini ja tegelikult peeti kuni viimase ajani silmapaistvaks näitajaks 1300 atmosfääri.

Järgmiseks on süsteemid, mille sissepritserõhk on kahekordselt suurenenud. Esiteks pumpab pump kütust akumulatsioonipaaki kuni 1350 atm. Seejärel tõstetakse rõhk 2200 atm-ni, mille all see düüsidesse siseneb. Selle rõhu all süstitakse kütust läbi väiksema läbimõõduga aukude. See parandab pihusti kvaliteeti, suurendab doseerimise täpsust. Sellest tuleneb ka tõhususe ja võimsuse kasv.

Pilootpritse on kasutusel juba mitu aastat: esimene “partii” kütust siseneb silindritesse veidi varem kui põhidoos, mille tulemuseks on sujuvam mootori töö ja puhas heitgaas.

Lisaks "common rail" on veel üks tehniline lahendus, et tõsta sissepritserõhk enneolematult kõrgele. Pumbapihustid kolisid veoautode mootoritelt kergetele diiselmootoritele. Eelkõige on Volkswagen neile pühendunud, pakkudes tervet konkurentsi “üldise rambi” nimel.

Üks diislikütuse komistuskividest on alati olnud keskkonnakaitse. Kui bensiinimootoreid sõimati vingugaasi, lämmastikoksiidide ja süsivesinike pärast heitgaasis, siis diiselmootoreid lämmastikuühendite ja tahmaosakeste pärast. Euro IV normide kehtestamine eelmisel aastal ei olnud lihtne. Lämmastikoksiididega tegeleti neutralisaatori abil, kuid tahma püüab kinni spetsiaalne filter. See teenindab kuni 150 tuhat km, pärast mida seda kas muudetakse või "kaltsineeritakse". Juhtelektroonika käsul juhitakse silindrisse retsirkulatsioonisüsteemi heitgaasid ja suur annus kütust. Heitgaasi temperatuur tõuseb ja tahm põleb ära.

Tähelepanuväärne on, et enamik uutest diiselmootoritest saab töötada biodiislikütusel: see põhineb taimeõlidel, mitte naftatoodetel. See kütus on keskkonnale vähem agressiivne, mistõttu peaks selle massiline osakaal Euroopa turul jõudma 2010. aastaks 30%-ni.

Vahepeal märgivad eksperdid General Motorsi ja FIATi ühist arendust, mis on üks "Aasta mootoreid 2005". Väikese töömahuga diiselmootor suudab tänu elektroonikale kiiresti muuta sissepritse parameetreid ning tagada seeläbi suurema pöördemomendi ja mootori kiire käivitamise. Laialdane alumiiniumi kasutamine, mis vähendas oluliselt kaalu ja suurust, koos piisava 70 hj võimsusega. ja arvestatav pöördemoment 170 N.m võimaldas 1,3-liitrisel mootoril koguda suure hulga hääli.

Arvestades kõiki saavutusi diiselmootorite rindel, võime julgelt väita, et Euroopa lähitulevik peitub just nendes mootorites. Need muutuvad võimsamaks, vaiksemaks ja igapäevaseks sõiduks mugavamaks. Praegust naftahinda arvestades ei suuda ükski olemasolevatest mootoritüüpidest neid Vanas Maailmas välja tõrjuda.

AASIA: ROHKEM VÕIMSUST LIITRI KOHTA

Jaapani mootoriehitajate peamine saavutus viimase kümne aasta jooksul on suur liitrine võimsus. Seadusandlusest kitsastesse piiridesse ajendatuna suudavad insenerid saavutada suurepäraseid tulemusi mitmel viisil. Ilmekas näide on muutuv klapi ajastus. 80ndate lõpus tegi Jaapani Honda oma VTEC-süsteemiga tõelise revolutsiooni.

Faaside varieerimise vajaduse dikteerivad erinevad sõidurežiimid: linnas on kõige olulisem efektiivsus ja pöördemoment madalatel pööretel, maanteel - kõrgetel pööretel. Erinevate riikide ostjate soovid on samuti erinevad. Varem olid mootori seadistused püsivad, kuid nüüd on saanud võimalikuks neid sõna otseses mõttes liikvel olles muuta.

Kaasaegsed Honda mootorid on varustatud mitut tüüpi VTEC-ga, sealhulgas kolmeastmelise seadmega. Siin reguleeritakse parameetreid mitte ainult madalatel ja suurtel, vaid ka keskmistel kiirustel. Sel viisil on võimalik ühendada kokkusobimatu: suur erivõimsus (kuni 100 hj / l), kütusekulu režiimis 60-70 km / h 4 liitrit saja kohta ja suur pöördemoment vahemikus 2000 kuni 6000 p/min.

Selle tulemusena eemaldavad jaapanlased edukalt suure võimsuse väga tagasihoidlikest mahtudest. 250 hj vabalthingava 2-liitrise mootoriga rodster Honda S2000 püsib selle näitaja rekordiomanikuna aasta järjest. Hoolimata asjaolust, et mootor ilmus juba 1999. aastal, on see endiselt parimate seas - 2005. aasta kandidaatide seas teine ​​koht mahuga 1,8–2,0 liitrit. Jaapanlaste teine ​​vaieldamatu saavutus on hübriidinstallatsioonid. "Toyota" toodetud "Synergy Drive Hybrid" märgiti võitjate hulka rohkem kui korra, saades kõige rohkem punkte "ökonoomse mootori" nominatsioonis. Deklareeritud näitaja - 4,2 l / 100 km sellise üsna suure auto puhul nagu Toyota Prius, on kindlasti hea. "Synergy Drive" võimsus ulatub 110 hj ja bensiini-elektripaigaldise kogupöördemoment on silmapaistev - 478 Nm!

Lisaks kütusesäästlikkusele rõhutatakse keskkonnaaspekti: mootori süsivesinike ja lämmastikoksiidide emissioon on 80 ja 87,5% madalam kui Euro IV standardid bensiinimootoritele ning 96% madalam kui diiselmootorite nõuded. Seega sobib "Synergy Drive" maailma kõige karmimasse raamistikku - Californias tutvustamiseks kavandatud ZLEV-i.

Viimastel aastatel on ilmnenud kurioosne trend: hübriidide puhul räägitakse üha vähem efektiivsuse absoluutsetest rekorditest. Võtke Lexus RX 400h. See auto tarbib linnatsüklis tavapäraselt 10 liitrit. Ühe hoiatusega - seda on väga vähe, arvestades peamootori võimsust 272 hj. ja moment 288 N.m!

Kui Jaapani ettevõtetel, eeskätt Toyotal ja Hondal õnnestub ühikute maksumust vähendada, võib hübriidide müük järgmise 5-10 aasta jooksul hüppeliselt hüpata.

AMEERIKA: ODAV JA SOODNE

Pärast konkurssi "Aasta mootor" tekivad Ameerika autode foorumites paratamatult vaidlused: kuidas on nii, et võitjate hulgas pole ainsatki meie disainiga mootorit! See on lihtne: ameeriklased ei ole hoolimata jätkuvast kütusekriisist bensiini säästmisega kuigi edukalt hakkama saanud ja diislikütusest ei taha nad kuuldagi! Kuid see ei tähenda, et neil poleks millegagi uhkustada.

Näiteks "Chemie" seeria "Chrysleri" mootorid, mis särasid võimsatel mudelitel (USA-s nimetatakse neid traditsiooniliselt "õliautodeks") juba 50ndatel. Nende nimi on tuletatud inglise keelest hemispherical - hemispherical. Muidugi on poole sajandiga palju muutunud, kuid nagu varemgi, on tänapäevastel "keemidel" poolkerakujulised põlemiskambrid.

Traditsiooniliselt on mootorite sarja eesotsas Euroopa standardite järgi vääritu töömahuga üksused - kuni 6,1 liitrit. Niipea, kui avate prospekti, torkavad teie tähelepanu erinevused disainilahendustes. “Oma klassi parim võimsus”, “kiireim kiirendus”, “madal müratase”... kütusekulu mainitakse möödaminnes. Kuigi ta pole muidugi inseneride suhtes ükskõikne. Lihtsalt prioriteedid on mõnevõrra erinevad - dünaamilised omadused ja ... seadme madal hind.

Chemie mootorites pole muutuvaid faase. Need ei ole nii võimendatud ega suuda liitri võimsuse poolest isegi lähedale jõuda Jaapani parimatele ühikutele. Kuid nad kasutavad geniaalset MDS-süsteemi (Multi Displacement System - mitme mahuga süsteem). Nagu nimigi vihjab, seisneb selle tähendus kaheksast mootorisilindrist nelja väljalülitamises, kui näiteks 5,7-liitrise mootoriga pole vaja kasutada kõiki 335 “hobust” ja 500 Nm pöördemomenti. Väljalülitamiseks kulub vaid 40 millisekundit. Sarnaseid süsteeme on GM varemgi kasutanud ja see on Chrysleri jaoks esimene kogemus. Ettevõtte sõnul võimaldab MDS sõltuvalt sõidustiilist säästa kuni 20% kütust. Bob Lee, Chrysleri mootoriosakonna asepresident, on uue mootori üle väga uhke: "Silindrite väljalülitamine on elegantne ja lihtne... eelisteks on töökindlus ja madal hind."

Loomulikult ei piirdu Ameerika insenerid ainult lülitatavate silindritega. Samuti valmistavad nad ette täiesti erinevaid arendusi, näiteks kütuseelementide elektrijaamu. Otsustades kõigi uute, just selliste mootoritega ideeautode välimuse järgi, on nende tulevik roosa värviga joonistatud.

Loomulikult märkisime ära ainult "riikliku mootoriehituse" kõige silmatorkavamad omadused. Kaasaegne maailm on liiga väike, et põhimõtteliselt erinevad kultuurid saaksid eksisteerida kõrvuti ilma üksteist mõjutamata. Võib-olla toovad nad ühel päeval välja ideaalse “globaalse” mootori retsepti? Seni eelistab igaüks joosta oma rada: Euroopa valmistub peaaegu poole pargist rapsiõlile üle andma; Ameerika, kuigi üritab maailmas toimuvaid muutusi mitte märgata, võõrutab end tasapisi ablastest mastodonidest ja mõtleb kogu riigi taristu üleviimisele vesinikkütusele; noh, Jaapan ... nagu alati, võtab kõrgtehnoloogia ja nende rakendamise vapustav kiirus.

DIISEL "PSA-FORD"

Lähiajal alustatakse kahe uue mootori tootmist, mida arendavad ühiselt Peugeot-Citroen ja Ford (Fordi insener Phil Lake tutvustab neid ajakirjanikele). 2,2-liitrise mahuga diislid on adresseeritud tarbe- ja sõiduautodele. "Common rail" süsteem töötab nüüd rõhul 1800 atm. Kütus süstitakse põlemiskambrisse läbi seitsme 135-mikronise ava piesoelektrilistes pihustites (varem oli neid viis). Nüüd on võimalik kütust süstida kuni kuus korda väntvõlli pöörde kohta. Tulemuseks on puhtam heitgaas, kütusesäästlikkus, vibratsiooni vähendamine.

Kasutati kahte kompaktset väikese inertsiga turboülelaadurit. Esimene vastutab eranditult "põhja" eest, teine ​​on ühendatud pärast pööret 2700 p / min, tagades sujuva pöördemomendi kõvera, ulatudes 400 Nm kiirusel 1750 p / min ja võimsust 125 hj. kiirusel 4000 pööret minutis. Mootori kaal võrreldes eelmise põlvkonnaga väheneb tänu uuele silindriploki arhitektuurile 12 kg võrra.

Mootoriehituse arengul erinevates riikides on oma eripärad, mis tulenevad erinevast tööstuspotentsiaali tasemest, kütuseressursside olukorrast, traditsioonidest ja nõudlusest. Otsingute põhisuunad jäävad aga samaks. Spetsialistide tänased jõupingutused on suunatud peamiselt kaasaegsete kergete ja kompaktsete, võimsate ja säästlike mootorite väljatöötamisele ja valmistamisele, mille heitgaasid sisaldaksid minimaalselt mürgiseid aineid. Viimasel ajal on oluliselt tõusnud ka nõuded müra- ja vibratsioonitasemele. See on ökoloogia kohustuslik käsk.

Välismaal märgitakse, et isegi intensiivsete otsingute ja uuringutega, mis viivad uut tüüpi, sageli väga ebatavaliste mootorite loomiseni, jäävad kolb-sisepõlemismootorid peamiseks transpordimootoritüübiks nii 20. sajandil kui ka 21. sajandi alguses. Vaatamata sisepõlemismootorite kindlale ajaloole (bensiinimootor tähistas hiljuti oma sajandat sünnipäeva), leiab insenerimõte pidevalt midagi uut või naaseb isegi unustatud vana juurde.

Kuidas hõõrdumist vähendada

Mehaanilise efektiivsuse tõstmise võimaluste otsimine tõi ennekõike kaasa soovi minimeerida hõõrduvate pindade pindala, vähendada abimehhanismide juhtimise võimsuskulusid ning kasutada vähendatud viskoossusega määrdeõlisid ja teatud lisandeid.

Paljud juhtivad sõidukimootorite projekteerimis- ja tootmisettevõtted uurivad võimalusi silindriavade kvaliteedi parandamiseks ja edasi-tagasi liikuvate osade kergendamiseks. Viimane viib inertsijõudude vähenemiseni, mis võimaldab vähendada väntvõlli tihvtide läbimõõtu ja vastavalt vähendada liugelaagrite hõõrdekadusid.

Silindri-kolvi paaris püütakse hõõrdumist vähendada. Näiteks tehakse ettepanek valmistada kolvid, mille hõõrdepadjad ulatuvad 25 µm kõrgemale kolvijuhiku pinnast. Kaks sellist platvormi on tehtud läbimõõdu vastaskülgedel alumise kolvirõnga alla ja üks äärise alumisele osale sümmeetriliselt ühendusvarda pöördetasandiga. Kolvi koguhõõrdeala silindri seinte vastu väheneb seega 40-70% (olenevalt kolviäärise pikkusest) võrreldes tavapärase konstruktsiooniga kolbidega. Paremate tingimuste loomiseks hüdrodünaamiliseks määrimiseks ja stabiilse õlikiilu säilitamiseks hõõrdepindade vahel kallutati nende patjade servad 1° nurga all.

Stendikatsed on näidanud, et selliste modifitseeritud kolbidega bensiini- ja diiselmootorites vähenevad hõõrdekaod 7-11%, kütusesäästlikkus saavutatakse täiskoormusel töötades 0,7-1,5% ja efektiivne võimsus suureneb 1,5-2%. .

Oluline on mitte ainult hõõrdekadude vähendamine, vaid ka hõõrdumispaaride töökindluse suurendamine. Kaasaegne tehnoloogia avab laiad võimalused: kulumis- ja korrosioonivastased katted, termomehaaniline pinnatöötlus, pulbriliste kõvasulamite plasmapihustamine ja palju muud.

Tuleviku materjalid

Mootoriehituse tulevikku seostatakse üha enam kergsulamite, komposiit- ja plastmaterjalide ning keraamika kasutamisega.

Nii jõudis Lääne firmade alumiiniumsulamitest silindriplokkidega mootorite tootmine eelmisel aastal 50%ni kogutoodangust ja kergsulamitest silindripeade toodang 75%ni. Peaaegu kõik väikese ja keskmise töömahuga kiired mootorid on varustatud alumiiniumisulamist kolbidega.

Jaapani autofirmad kasutavad alumiinium-titaani sulamist plokipäid masstoodanguna valmistatud mootoritel.

USA-s käib töö stantsimise teel plokkide valmistamiseks vaid 2,3 mm paksusest madala süsinikusisaldusega terasest. See vähendab tootmiskulusid ja annab kaalusäästu võrreldes malmplokiga (stantsitud terasploki kaal ei ületa alumiiniumisulamist valatud ploki kaalu). Suure temperatuurierinevuse tingimustes töötavate mootoriosade puhul tehakse katseid alumiiniumisulamite tugevdamiseks boorkiududega.

Saksamaal on alanud kiudtugevdusega komposiitmaterjalidest (peamiselt kepsud ja kolvitihvtid) mootoriosade loomisega. Esialgsete katsete käigus pidasid ühendusvardad purunemata vastu 10 miljonit surve-venitustsüklit. Need vändad on 54% kergemad kui tavalised terasvändad. Nüüd katsetatakse neid juba mootori reaalsetes töötingimustes.

Kaks Ameerika ettevõtet töötasid ühise programmi "plastmassmootor" raames välja 4-silindrilise mootori töömahuga 2,3 liitrit, millel on kaks nukkvõlli ja kuueteistkümneklapiline plokipea (4 klappi silindri kohta). Kiudplastist on plokk ja silindripea, kolvid (kuumuskindla kattega), ühendusvardad, klapiajastusosad ja karterid. See võimaldas vähendada mootori erikaalu 2,25-lt 0,70 kg / kW-le ja müratase vähenes 30%.

Mootor arendab efektiivset võimsust 240 kW ja selle mass on 76,4 kg (võidusõiduversioonis). Sarnane terasest ja malmist valmistatud mootor kaalub 159 kg. Plastdetailide osakaal kokku on 63%.

See "plastmassist" mootor kasutab tavalist määrdesüsteemi ja traditsioonilist vesijahutussüsteemi. Suurim osa – silindriplokk – oli valmistatud komposiitmaterjalist (grafiitkiuga epoksüvaik). Mootoris kasutatakse laialdaselt kvaliteetset termoplasti "Torlon", mis on keemilise koostise poolest sarnane polüamiidiga. Eeldatakse, et selle termoplasti laialdane kasutamine võib alata 10 aasta pärast.

Mida saab keraamika teha

Kaasaegsed bensiini- ja diiselmootorid muudavad vaid kolmandiku kütuse põlemisel saadavast energiast mehaaniliseks energiaks. Ülejäänu läheb soojusvahetusele, kaob koos heitgaasidega. Protsessi temperatuuri tõstmisega põlemiskambris on võimalik tõsta mootori soojuslikku kasutegurit, selle kütusesäästlikkust ja vähendada toksiliste ainete eraldumist atmosfääri. Selleks on vaja osi, mis taluvad raskemaid temperatuuritingimusi. Keraamika osutus mootorite jaoks tõeliselt "revolutsiooniliseks" materjaliks.

Siiski puudub üksmeel selle laialdase kasutamise otstarbekuse osas. Nende materjalide struktuursete omaduste täiuslikkust ei ole veel õnnestunud saavutada. Keraamiliste materjalide hinnad on kõrged. Nende töötlemise tehnoloogia, sealhulgas näiteks teemantlihvimine, on keeruline ja kallis. Keraamilisi osi on raske töödelda, kuna need on sisemiste defektide suhtes tundlikud. Keraamilised osad ei hävi järk-järgult, vaid kohe ja täielikult. See kõik aga ei tähenda, et keraamikast tuleks loobuda. Uus materjal on väga huvitav ja paljutõotav: see võimaldab tõsta sisepõlemismootorite töötemperatuuri 700°C-lt 1100°C-ni ja luua diiselmootori, mille termiline kasutegur on ≈48% (tuletame meelde, et see on ≈36). % tavalise diiselmootori puhul).

Näiteks USA-s projekteeriti, valmistati ja katsetati traditsioonilise jahutussüsteemita 6-silindrilist diiselmootorit, mille mitmel osal oli kuumakindel tsirkooniumoksiidkate. See 170 kW võimsusega ja 14-liitrise töömahuga mootor paigaldati 4,5-tonnisele veokile. 10 000 km läbisõidul näitas ta keskmist kütuse erikulu 30-50% väiksemat kui selle klassi tavaautodel.

Jaapani ettevõtted, kes viivad läbi suurima mahuga keraamiliste materjalide uurimistööd ja on juba 10-aastase katsetamise jooksul kulutanud umbes 60 miljonit dollarit, on optimistlikumad. Eeldatakse, et diiselmootorite "fikseeritud" keraamilised osad jõuavad seeriatootmisse sel aastal ja kogu keraamiliste osade valik - aastaks 1990. Keraamiliste materjalide osakaal mootoriosades on 2000. aastaks 5–30%.

Keraamika on alati olnud ja jääb hapraks. Küsimus on suurendada selle tugevust ja vastupidavust väärtustele, mis tagavad mootorite jõudluse uusimate tehnoloogiliste protsesside abil. Teadlaste sõnul saavutatakse kõrgtugeva keraamika kasutamise peamised edusammud mitte pärast uute materjalide ilmumist, vaid uute progressiivsete tehnoloogiliste meetodite ja eelnevalt kindlaksmääratud omadustega materjalide vormimismeetodite väljatöötamisel ja rakendamisel.

Põlemiskambrite osade ja laagrite väljatöötatud keraamilised katted võivad olla oluliseks sammuks täielikult keraamikast valmistatud monoliitsete osade loomisel. Üks paljutõotavamaid suundi suure jõudlusega keraamiliste materjalide loomisel on laserite kasutamine ühesuuruste materjaliosakeste moodustamiseks (erineva suurusega osakestega pulbrite moodustamine vähendab järsult keraamiliste detailide tugevusomadusi). Kõigi "keraamiliste" probleemide edukal lahendamisel on oluline mõju mootoriehituse ökonoomikale. Sisepõlemismootorite maksumust saab vähendada mitte ainult seetõttu, et tooraine odavneb ja tootmiskulud vähenevad, vaid ka seetõttu, et mootorid muutuvad disainilt lihtsamaks. Radiaatorite (külmikute), veepumpade, nende ajamite, silindriploki veesärgi keeldumine vähendab järsult mootorite kaalu ja mõõtmeid.

Lisaks on võimalik tavapärastest määrdeainetest loobuda. Võimalik, et uued määrdeained on tahked või isegi gaasilised, neid saab kasutada kõrgel temperatuuril.

Mis on turboülelaadimine ja kuidas see juhtub

Kõigi kolb-sisepõlemismootorite (bensiin, diisel, pöördkolb jne) üldine arengusuund on ülelaadimise laialdane kasutamine.

Ülelaadimine kui tõhus vahend liitri võimsuse suurendamiseks on tuntud juba ammu. Esimest korda ilmus see 1920. aastatel lennunduses, seejärel võidusõiduautodel. Need olid mehaanilise ajamiga pöörlevad ülelaadurid (enimkasutatav kahe kahe- või kolmelabalise rootoriga Ruthe tüüpi ülelaadur). Seejärel rändasid nad veoautode mootorite juurde. Seda tüüpi puhureid on kasutatud nii kodumaises kui ka välismaises laevamasinaehituses juba mitukümmend aastat. Viimastel aastatel on hakatud kasutama gaasiturbiinajamiga ülelaadureid - turbokompressoreid (TC); seetõttu kasutatakse väikese ja keskmise töömahuga masstootmises automootorites ülelaadimisseadmena eranditult TC-d. Selle laialdast levikut soodustasid suhteliselt madalad kulud, valmistatavus, kompaktsus ja mootori kõrge jõudlus. TC on eriti mugav paatide, traktorite ja statsionaarsete seadmete mootoritele, mis töötavad pikka aega püsiva mootori pöörlemiskiiruse režiimis.

Ülelaadimise kasutuselevõtt ja samaaegne mootori töömahu vähendamine võimaldab vajaliku võimsuse eemaldada suurema gaasihoovaga, mistõttu töötab mootor suurema osa ajast madalaimale kütuse erikulule vastavate režiimide piirkonnas. Ülekiirendamise ja sundrežiimide võimsusreservi tagab ülelaadimine.

Mida boost teeb? Laengu ettevalmistamine põlemiseks on paranenud, kuna värske laengu tihedus on suurenenud; suureneb massi kiirus silindri sisselaskeava juures, paranevad kütuse laadimise parameetrid enne süütamist. Tänu sellele suureneb massi põlemiskiirus, tõusevad rõhu ja töötemperatuuri maksimumväärtused.

Valdav osa maailmas olevatest mootoritest on valmistatud autodele, mis liiguvad sagedase kiirendamise ja aeglustamise režiimis (eriti linnades), mistõttu on mootori- ja sõidukitootjad uurinud uusi (või unustatud vanu, kuid uusi materjale kasutavaid) ülelaadurite tüüpe. . Seda seletatakse asjaoluga, et radiaal-aksiaalsel TC-l, mis koosneb heitgaasidel töötavast gaasiturbiinist ja ülelaadurist (mõlemad rattad on kinnitatud konsooliga samale teljele), on olulised puudused: inerts ja toite sõltuvus. heitgaaside energia (EG). Just inerts seletab viivitust maksimaalse pöördemomendi ja maksimaalse võimsuse saavutamisel võrreldes mootori väntvõlli pöörete arvuga. Probleemi saab lahendada nii täiendavate juhtimisseadmete loomisega kui ka mehaanilise ajamiga ülelaadurite juurde naasmisega.

Näiteks Jaapanis on 2-liitrise töömahuga mootorile välja töötatud muutuva düüsigeomeetriaga TC. Uus seade parandab mootori dünaamilist jõudlust, suurendab pöördemomenti 12% ja vähendab maksimaalse ülelaadimisrõhu saavutamise aega. Düüsi sisselaskeava läbimõõt muudetakse elektroonilise siibriga vastavalt sisselaskeõhu voolule. TC sisselaskeõhu vool on otseselt võrdeline heitgaasi väljalaskevooluga; seega sisendi muutmine suurendab turbiiniagregaadi efektiivsust madalatel ja suurtel pööretel.

Mehaanilise ajamiga ülelaadurid on vähem inertsiaalsed, suurendavad pöördemomenti sünkroonselt mootori väntvõlli pöörlemiskiirusega. Ajami ülelaadijate puudusteks on nende märkimisväärne kaal ja mõõtmed, samuti madalam efektiivsus võrreldes sarnaste TC-dega ning kõrgem müratase. Mehaanilise ajamiga puhurid nõuavad suurt tootmistäpsust; kõrge ülelaadimisrõhu saamiseks koos ülelaaduri kõrge efektiivsusega on vajalik rootorite sisemine jahutamine. Nende maksumus on kõrgem kui TK maksumus.

Arendatakse kiilrihmülekande ja reguleeritava sisselaskeosaga rootor-tüüpi labaga puhureid; Uuritakse võimalust kasutada astmeta variaatori kaudu mehaanilise ajamiga tsentrifugaalkompressoreid, et viia selle jõudlus vastavusse mootori omadustega.

Ühed uued ja paljulubavad konstruktsioonid on Kompreksi tüüpi lainerõhuvahetid (WHE), mis kasutavad nii gaasiturbiinajamit kui ka mehaanilist. Seadme juhtimiseks kulub umbes 1,0% mootori võimsusest. Ülelaadimine VOD-i kasutamisega suurendab oluliselt mootori võimsust töötingimuste tsoonis. Näiteks 1,7-liitrise töömahuga 4-silindrilise sisepõlemismootori puhul suurendas VOD "Comprex" kasutamine võimsust väärtuseni, mis on samaväärne 2,5-liitrise sisepõlemismootori võimsusega. liitrit. 232 kW võimsusega Saureri mootoril oli võimsuse kasv 50% ja pöördemomendi osas 30-50%.

Puhurite (mis tahes tüüpi) kasutamine eeldas õhujahutite väljatöötamist, mida nimetatakse ka vahejahutiteks, kuna õhk soojeneb õhu kokkusurumisel. Jahutid suurendavad mootorite efektiivsust ja nende võimsust, kuna põlemiskambritesse siseneva õhu tihedus suureneb. Väljalaskeõhu temperatuur ulatub 120°C-ni ja imikollektori sisselaskeava õhutemperatuur peab olema vahemikus 38-60°C. Diiselmootorite optimaalne temperatuur on ligikaudu 50°C. Kui laadimisõhk jahutada madalamale temperatuurile, siis vaatamata laengutiheduse suurenemisele võimsus väheneb, kuna põlemisprotsess halveneb. Vaheõhu temperatuuri täpne juhtimine suurendab võimsust 10%.

Praegu on tööprotsesside täiustamine sisepõlemismootorite efektiivsuse tõstmiseks ja heitgaaside toksilisuse vähendamiseks põhiliselt kasutusteel. kurnatud kütuse-õhu segud, st vähendatud bensiinisisaldusega segud. Viimastes sisepõlemismootorite eksperimentaalsetes konstruktsioonides võimaldas see vähendada kütusekulu 25-28%.

Nagu teate, kulub 1 kg bensiini põletamiseks 15 kg õhku. Seega on tavalise kütuse-õhu segu suhe 15:1. Segu koostist iseloomustab tavaliselt liigõhu koefitsient a. mis on õhu koguse suhe 1 kg kütuse kohta antud segus ja teoreetiliselt vajaliku selle kütuseosa täielikuks põlemiseks. Tavalise segu korral α=1,0; α>1 - vastab lahja ja lahja segule; α
Lahjade segude kasutamise, aga ka väntvõlli pöörlemissageduse edasise suurenemise takistuseks on silindrisse siseneva laengu põlemisaeg oluliselt pikeneb. Näiteks on teada, et α=1,67 juures on põlemisaeg 5 korda pikem kui α=1,00 juures. Lõpuks muutub a mõne kriitilise väärtuse korral lahja segu süttimine laminaarse (tellitud, ilma kihtide segamiseta) voolu normaalsetes tingimustes üldse võimatuks.

Selle takistuse ületamiseks oli vaja välja töötada spetsiaalsed seadmed ja süsteemid, mis tagavad segu aktiivse segamise - turbulents, st selle laminaarse voolu muutumine turbulentseks (pööriseks) ja nn. kihiline laengujaotus.

Põlemiskambri (CC) kihilise laengu jaotuse olemus seisneb selles, et segu sissetulev osa jagatakse erineva α väärtusega kihtideks - rikastatud ja veelgi ammendatud. Laengu rikastatud osa süüteküünla süttimise hetkel asub selle elektroodide juures. See süttib kergesti ja tagab ülejäänud lahja segu kiire süttimise.

Töövoogude parandamise viisid

Niinimetatud "pritsiefekt" on muutunud tõhusaks vahendiks segu voolu turbuliseerimiseks. Laengu sisselaske hetkel korraldatakse võimas aksiaalne keeris ja seejärel radiaalselt suunatud voolud, mis põlemisprotsessi lõpus segu hästi segavad.

Selliste seadmete esialgsetel versioonidel oli märkimisväärne puudus - need vähendasid töösegu voolu 20%. Ulatusliku eksperimentaalse töö tulemusena õnnestus vähendada voolukiiruse langust 10% -ni, mida peetakse üsna vastuvõetavaks ja mida kompenseerib põhiprotsessi efektiivsuse tõus.

Välja on töötatud spetsiaalne keerist moodustav seade "Secon", mis tekitab mootori silindrisse kaks vastandsuunalist telgpöörist. Soovitud efekti annab sisselaskeklapipesale tehtud mitmekesiste eendite üsna keeruka kujuga. Selle seadme kasutamine Suzuki mootorrattamootoril ülikerge võimsuse langusega vähendab kütusekulu 6,5-14,0%.

Kaasaegsetes sisepõlemismootorites kasutatakse järjest enam erinevaid võimalusi (survetakti lõpus) ​​seguvoolu radiaalse liikumise korraldamiseks silindri teljele. Seda tehakse kolvi põhjale ja silindripeale, st põlemiskambri (CC) tsooni, moodustades mingisugused nihkepinnad. Kõige arenenum on May Fairballi süsteem, mida kasutatakse Jaguar-5,3L mootoritel, mille surveaste on 11,5. Osalistel koormustel töötab see mootor stabiilselt väärtustel kuni 1,5, kuna segu vool pärast sisselaskeklapi sisenemist keerdub, surub tuulepöörise liikumisega kokku ja kokkusurumisel on selle rikkaim osa. koondunud süüteküünlale.

Lahjade segude süütamiseks on vaja eriti töökindlaid ja võimsaid süütesüsteeme. Eelkõige kasutavad nad kahe küünla paigaldamist silindri kohta, spetsiaalseid pikema ja võimsama väljalaskega küünlaid.

Bosch (Saksamaa) on välja töötanud põhimõtteliselt uue disainiga süüteküünla, millel on sisseehitatud pöördkamber. Selle tööpõhimõte seisneb selles, et küünlas endas on väike õõnsus - kamber, milles süüdatakse silindrisse sisenenud laengu spetsiaalselt ettevalmistatud osa. Küünla korpuses olevad neli tangentsiaalset kanalit tagavad selle laenguosa intensiivse turbulentsi ja viskavad (tsentrifugaaljõudude toimel) selle kõige rikastatud kihi küünla elektroodidele. Pärast süütamist paisatakse küünlakambrist silindrisse läbi samade tangentsiaalsete ja keskmiste telgkanalite kaudu laiad leegid, mis katavad koheselt suure osa põhilaengust.

Edasised otsingud uute võimaluste kohta tööprotsesside täiustamiseks viisid mootorite loomiseni koos kihiline laengujaotus(mõnikord kasutatakse terminit "kihilise laenguga ICE"). Sellised mootorid võivad töötada madala oktaanarvuga bensiiniga, on majanduslike näitajate poolest võrreldavad diiselmootoritega ja nende heitkogused on madalad; neid saab valmistada valmistatud mudelite alusel.

Suurimad edusammud selles suunas tegid Ford (USA), kes lõi PROCO mootori (sõnadest Programmed Combustion – programmeeritud põlemine) ja Honda (Jaapan).

PROKO mootorit, mille surveaste on 11, eristab see, et see kasutab süsteemi otsesissepritse bensiin põlemiskambrisse pihusti abil. Kütust tarnib spetsiaalne pump. Karburaatorit pole. Õhk siseneb eraldi ja otse silindrisse läbi sisselaskekollektori, mille sisselaskeava juures on drosselklapp ja sisselaskeklapid. Nii kvalitatiivne (vastavalt α) koostis kui ka silindris tekkiva segu kogus reguleeritakse automaatselt (olenevalt koormusest ja gaasipedaali asendist). Toite- ja süütesüsteemide kogu tööd (igale silindrile on paigaldatud kaks küünalt) juhib elektrooniline seade vastavalt spetsiaalsele programmile.

Tänu põhjas oleva kambriga ja voolu turbuliseeriva sisselaskekanaliga kolvi erilisele kujule on tagatud hea segu moodustumine, segu kihiline jaotumine ja täielik põlemine. Konstruktsiooni miinuseks on kasutatud mootorivarustuse ja eriti erakordset tootmistäpsust nõudvate pihustite keerukus.

KVKK süsteemi (CVCC – Compound Vortex Controlled Combustion – kontrollitud keerisepõlemisprotsess) kasutatakse juba Honda seeriamootoritel.

Selle ülimalt huvitava Honda KVKK mootori, mille konstruktsioon on kaitstud enam kui 230 patendiga, olulisim omadus on see, et see kasutab nn. eelkamber-põleti süüde. Tegelikult on see ainuke seeriabensiinimootor, mis töötab diiselmootoritele ühisel tööpõhimõttel.

Põlemiskamber on jagatud kaheks osaks, milleks on peamine (89% kogumahust) ja väike (11%) - eelkamber ise või eelkamber, millesse on paigaldatud süüteküünal. Heitgaaside poolt intensiivselt kuumutatud eelkambris soojendatakse ja süüdatakse "pilootlaeng" - spetsiaalselt valmistatud kütuse-õhu segu rikastatud osa. Samal ajal omandas juba tuttav idee "kihistumisest" - segu eraldamine rikastatud ja ammendatud kujul - KVKK kujunduses omandas täiesti erineva ilme. Laengu rikastatud "süüteosa" ei vabastata mootori silindris, vaid algusest peale eraldi valmistatud. Segamine toimub spetsiaalses kolmekambrilises karburaatoris, mille üks väike kamber toidab eelkambrit rikkaliku seguga ja kaks suurt kambrit tagavad silindrite põhilise CS lahja seguga.

Praeguseks on laialt tuntuks saanud nn QVKK protsess. Enam kui 25 aastat kestnud tööd selle täiustamisel on mootorid läbinud mitmeid uuendusi, mis võimaldasid tõsta sama oktaanarvuga bensiiniga surveastet 9-lt 11-le ja vähendada erikulu 7%. Keskmine väärtus α=1,3, mis vastab töösegu efektiivse ammendumise piirile.

Kompressiooniaste ja klapi ajastuse juhtimine

Viimasel ajal on välja toodud veel üks huvitav töösuund sisepõlemismootorite töövõime parandamiseks.
Teoreetiliselt on ammu teada, et konstantne surveaste ja klapi ajastus, mis on valitud ühe (nominaalse) töörežiimi jaoks, ei osutu koormuse muutumisel optimaalseks. Nüüd on saanud reaalne võimalus reguleerida nii surveastet mootori töötamise ajal – selles suunas liigub Volkswagenwerk AG, kui ka gaasijaotusfaase – seda tööd teeb Ford Airop.

Muutuva surveastmega Volkswagen ICE on eeldatavasti parem soojusefektiivsus, eriti osaliste koormuste korral. Selle kasutegur osalistel koormustel on 12% kõrgem kui tavalisel mootoril, kuna surveastme märkimisväärne tõus võimaldab töötada väga lahjade segudega.

Põlemiskambri mahtu muudetakse täiendava "kolvi" abil, mille sees on süüteküünal. Täiskoormusel on abi"kolb" kõrgeimas asendis ja surveaste on 9,5. Vähendatud koormustel töötades langeb “kolb”, põlemiskambri maht väheneb ja surveaste suureneb vastavalt kuni 15,0-ni. Sisepõlemismootori süütesüsteemi juhib arvuti.

Enamiku tavapäraste seeriaviisiliste sisepõlemismootorite konstruktsioon kasutab ühte nukkvõlli nii sisselaske- kui ka väljalaskeklappide käitamiseks. Samal ajal on välistatud võimalus gaasijaotusfaaside eraldi juhtimiseks kiiruse või koormuse režiimide jaoks, nagu seda tehakse süüte ajastuse ja kütusevarustuse puhul.

Seetõttu on disainerid siiani olnud sunnitud tegema mõningaid kompromissotsuseid rahuldavate näitajate vahel kiiruse või koormuse vahemiku ülemise ja alumise piiri jaoks.

Ford Airop lahendas probleemi, kasutades kahte eraldi nukkvõlli (üks sisselaske ja teine ​​väljalaske jaoks), mida saab mootori töötamise ajal üksteise suhtes pöörata. Võlleid juhib Ford EKK-IV elektrooniline süsteem, mis on programmeeritud optimaalseks ventiilide ajastamiseks mis tahes koormustingimuste jaoks.

Klapi kattuvuse reguleerimise mehhanism koosneb väntvõllilt läbi vahevõlli juhitavast tsentraalsest spiraalülekandest ja kahest spiraalsest hammasrattast, mis võivad liikuda piki nukkvõllide telge pidi piki spiraale. See aksiaalne liikumine põhjustab nende nurkasendi muutumise üksteise ja väntvõlli suhtes. Aksiaalset liikumist tagavad hammasrattaühendused ja elektrimootoriga käitatav hammasratas. Klapi kattuvuse täielik muutus 10°-lt 90°-le toimub vaid 0,25 sekundiga.

Ettevõtte tehtud katsed näitasid, et klapi kattuvuse väärtuse muutmise võimalus sisepõlemismootori töö ajal annab keskmise võimsusega mootorite puhul kütusesäästu kuni 5% ja suure võimsusega mootorite puhul kuni 10%. Lisaks oli võimalik vähendada stabiilse tühikäigu minimaalset pöörete arvu 500 p / min, samas kui tavaliste sisepõlemismootorite puhul ei ole see väärtus madalam kui 800 p / min. See annab täiendavat kokkuhoidu sisepõlemismootori töötamise ajal.

Ventiilide arvu suurendamine

Viimaseid aastaid on iseloomustanud peamiselt Jaapani ja Lääne-Euroopa turgudele kolme- ja neljaklapiliste silindripeadega seeriamootorite ilmumine (selliseid päid on muide võidusõiduautodel kasutatud alates 1912. aastast). Rekordeid püstitavad Jaapani firmad: Yamaha toodab viieklapilise (kolm sisselaske-, kaks väljalaske-) neljasilindrilist mootorit ja on välja töötanud kuueklapilise mootori, Suzuki aga kaheksaklapilise mootori.

Mis põhjustas sellise ventiilide arvu kasvu võrreldes tavapärasega (üks sisend ja üks väljalaskeava)?

Maksimaalsel kiirusel töötamisel - väntvõlli maksimaalsel pöörete arvul - hakkab mootor "lämbuma" - silindril ei ole aega kütuse-õhu seguga täielikult täita. Tee piirav lüli muutub sisselaskeklapi voolualaks. Selle klapi läbimõõdu ja selle käigu suurendamist põlemiskambri väikeste mõõtmetega takistavad konstruktsioonilised raskused. Ainus elujõuline viis on ventiilide arvu suurenemine.

Selle meetodi kasutamist ja levitamist on pikka aega takistanud puhtalt majanduslikud kaalutlused. Kuna gaasijaotusmehhanismi osade arv suurenes mitu korda, kasvas vastavalt reguleerimistööde töömahukus, mootori mass ja selle maksumus. Kaasaegse tehnoloogia edusammud, mis võimaldasid automaatikatööriistade abil vähendada järjest keerukamate sisepõlemismootorite tootmise üldkulusid, võimaldasid rakendada tuntud meetodit. Sellest hoolimata on kõige keerukamate kujunduste laialdane kasutamine ebatõenäoline. Nüüd on leviku leidnud vaid kolmeklapilised sisepõlemismootorid: välismaal toodetakse seeriaviisiliselt 15 selliste mootorite mudelit.

Miks nad kasutasid masspõlemismootorites kolme-, mitte neljaklapilise skeemi? Vastus on lihtne. Kolme ventiiliga ahelat juhitakse ühest nukkvõllist ja nelja ventiiliga vooluringi jaoks on vaja paigaldada kaks nukkvõlli.

Möödaminnes märgime, et mitme klapiga mootorites erinevad süsteemid automaatne reguleerimine gaasijaotussüsteemi parameetrid. Eelkõige kasutatakse üha enam seadmeid, mis kompenseerivad automaatselt sisepõlemismootori töö käigus klappide kuumenemisel tekkivaid vahesid. Klapiajamis on hüdrauliliste tõukuritega või muutuva vabakäiguga gaasijaotussüsteemid, mis viivad klapitõste töökõrguse muutmiseni, et reguleerida vastavalt klapi ajastust; tuntud süsteemid silindrite osa automaatseks väljalülitamiseks madalal koormusel.

Kaasaegsete sisepõlemismootorite projekteerimisel peetakse mitme ventiiliga skeeme oluliseks konstruktiivseks meetmeks põlemisprotsessi parandamiseks, koputamisvastaste omaduste suurendamiseks ja heitgaaside toksilisuse vähendamiseks.

Laialdane ühtlustamine, sisepõlemismootorite projekteerimise ja valmistamise automatiseerimine

Väliseksperdid usuvad, et mitte ainult praegu, vaid ka tulevikus kuni aastani 2000 moodustavad põhiosa toodetavatest sisepõlemismootoritest bensiinimootorid. väike töömaht. Seoses eduka tööga selliste mootorite efektiivsuse tõstmisel on vähenenud huvi sõiduautode pargi diislistamise vastu. Bensiini erikulu keskmist väärtust oli võimalik alandada 312-lt 245 g/kWh-le, mis vastab efektiivse efektiivsuse tõusule 28-lt 35%-le.

Üle kogu maailma kasvab uusima progressiivse tehnoloogia kasutamine, mis tagab osade valmistamisel senisest palju suurema täpsuse. Võetakse kasutusele bensiinimootorite sisepõlemismootorite "perede" arendamise põhimõte osade kõrge unifitseerimisastmega, mida on diislitööstuses pikka aega kasutatud. Eelkõige on näiteks Volkswageni poolt loodud sisepõlemismootorite seeria efektiivse võimsusega 29, 40 ja 55 kW, millel on 220 ühtset osa, sealhulgas näiteks karter koos erinevate silindripeade kinnituselementidega.

Uute põlvkondade sisepõlemismootorite suuremahulise tootmise korraldamise peamine suund on kasutuselevõtt automatiseeritud tootmisliinid osade tootmine ja mootorite kokkupanek.

Kaasaegse automatiseeritud tootmiseks mõeldud ICE näiteks on Fiati (Itaalia) ja Peugeot (Prantsusmaa) ühiselt loodud mootor Fire-1000, kus kasutatakse laialdaselt arvuteid. Just arvutite kasutamine võimaldas oluliselt hõlbustada, lihtsustada ja täiustada mootori konstruktsiooni, võtta maksimaalselt arvesse roboteid kasutava tehnoloogia nõudeid. Fire-1000 arendamise käigus loodi ja testiti 120 prototüüpi, mis erinevad nii disaini, silindrite arvu kui ka kasutatud tööprotsesside poolest.

Uue mootori töömaht on 999 cm 3. Võimsus - 33 kW väntvõlli kiirusel 5000 p/min. Kaal - 69,3 kg, mis vastab spetsiifilisele näitajale 2,1 kg / kW. Mootori massi vähendati silindriploki kõrguse ja seina paksuse vähenemise tõttu 6 mm-lt 4 mm-le, silindritevaheliste džemprite kitsenemise ja peamiste laagrite vaheseinte olulise vähenemise tõttu. Jahutuskate katab ainult silindrite ülaosa. Ploki ribi ei ole ja külgseinad järgivad silindrite kontuuri, vähendades jahutusvedeliku kogust. Silindriploki mass on vaid 18 kg. On teada, et selle lame-ovaalse kujuga põlemiskambrit isegi ei töödelda, kuna kasutatakse automatiseeritud ülitäpse valamise protsessi. Ploki tõusul asuv veepump ja nukkvõll käivad hammasrihma abil. Sisemiste hammasratastega õlipump asub plokis ja seda käitab väntvõll. Kontaktivaba transistori süütesüsteemi turustaja on paigaldatud nukkvõlli otsa.

Kuni 100 tuhande km läbisõiduga ei vaja mootor hooldust.

Järeldus

Juhtivate välisekspertide sõnul ei ole lähitulevikus oodata konstruktsioonilt ja tööpõhimõttelt põhimõtteliselt uudsete sisepõlemismootorite laialdast kasutamist.

Enimlevinud väikese ja keskmise töömahuga bensiini sisepõlemismootorite arendamise põhisuundadeks jäävad tulevikus mehaanilise efektiivsuse ja majanduslike näitajate edasine tõus ning heitgaaside toksilisuse vähenemine. Jätkub uute materjalide ja tehnoloogiate otsimine, survesüsteemide arendamine ja uute töövoogude väljatöötamine. Kõigis neis valdkondades tehakse uurimistööd arvutite ja katsetes saadud andmete põhjal koostatud programmide üha suurema kasutamisega.

Viimase 20 aasta jooksul on bensiiniga töötavate sisepõlemismootorite arendamine juba võimaldanud keskmise kütuse erikulu vähenemist enam kui 20% võrra, järgides samal ajal karmistavaid heitgaasistandardeid. On leitud vahendid efektiivsema madala mürgisusega põlemisprotsessi korraldamiseks koos kõrgendatud surveastmega ja lahja kütuse-õhu segu kasutamisega. Eraldi arendused on sisse viidud nii tavapärase skeemi seeriapõlemismootorite konstruktsioonides kui ka üha enam levivates ja paremini kohandatavates kolme- ja neljaklapiliste silindripeadega sisepõlemismootorites.

Kvaliteetse põlemisjuhtimise ala laiendamiseks ja gaasivahetuskadude vähendamiseks on osakoormuse režiimides töömahu vähendamiseks välja töötatud erinevad skeemid ühe silindri (või balloonirühmade) väljalülitamiseks. Sama ideed rakendatakse masstoodanguna toodetavates sisepõlemismootorites, mille töömaht ja kompenseeritakse võimsust täiskoormusel ülelaadimise kasutuselevõtuga.

Eksperimentaaluuringute tasandil vaadeldakse surveastme ja gaasijaotusfaaside reguleerimise võimalusi sisepõlemismootori töö ajal.

Tehnoloogia lihtsustamiseks, kaalu vähendamiseks, mehaaniliste ja termiliste koormuste, müra- ja vibratsioonitaseme vähendamiseks jätkub töö plastidel põhinevate komposiitmaterjalide kasutamisega. Keraamiliste materjalide füüsikalis-keemiliste omaduste märkimisväärne paranemine võimaldas neid kasutada ka tõelistes ICE konstruktsioonides.

Märkmed

1. Ülelaadimine toimub sisepõlemismootori silindritesse juhitava õhu rõhu ja massitiheduse suurendamiseks kompressori - ülelaadija abil.

2017. aasta suvel levitasid teadus- ja tehnikaringkonnad uudist, et Jekaterinburgi noor teadlane võitis ülevenemaalise energeetikavaldkonna uuenduslike projektide konkursi. Võistlus kannab nime “Läbimurdeline energia”, sellel võivad osaleda mitte vanemad kui 45-aastased teadlased ning Venemaa esimese presidendi B. N. järgi nimetatud Uurali föderaalülikooli dotsent Leonid Plotnikov. Jeltsin” (UrFU), pälvis 1 000 000 rubla suuruse preemia.

Teatati, et Leonid töötas välja neli originaalset tehnilist lahendust ja sai seitse patenti sisepõlemismootorite, nii turbo- kui ka atmosfäärimootorite sisse- ja väljalaskesüsteemidele. Eelkõige suudab turbomootori sisselaskesüsteemi täiustamine "Plotnikovi meetodi järgi" kõrvaldada ülekuumenemise, vähendada müra ja kahjulike heitmete hulka. Ja turboülelaaduriga sisepõlemismootori väljalaskesüsteemi moderniseerimine suurendab efektiivsust 2% ja vähendab kütuse erikulu 1,5%. Selle tulemusena muutub mootor keskkonnasõbralikumaks, stabiilsemaks, võimsamaks ja töökindlamaks.

Kas see on tõesti tõsi? Mis on teadlase ettepanekute sisu? Meil õnnestus konkursi võitjaga rääkida ja kõik selgeks teha. Kõigist Plotnikovi välja töötatud algsetest tehnilistest lahendustest leppisime ainult kahe ülalmainitud: turboülelaaduriga mootorite muudetud sisse- ja väljalaskesüsteemidega. Esitlusstiilist võib alguses raske aru saada, kuid lugege läbimõeldult ja lõpuks jõuame asja juurde.

Probleemid ja ülesanded

Allpool kirjeldatud arengute autorsus kuulub Uurali föderaalülikooli teadlaste rühmale, kuhu kuuluvad tehnikateaduste doktor, professor Yu.M. Brodov, füüsika- ja matemaatikateaduste doktor, professor Zhilkin B.P. ja tehnikateaduste kandidaat, dotsent Plotnikov L.V. Selle konkreetse rühma töö pälvis ühe miljoni rubla suuruse stipendiumi. Kavandatud tehniliste lahenduste inseneriuuringus abistasid neid Uurali diiselmootorite tehase LLC spetsialistid, nimelt osakonnajuhataja, tehnikateaduste kandidaat D.S. Shestakov. ja peakonstruktori asetäitja, tehnikateaduste kandidaat Grigorjev N.I.

Üks nende uuringu võtmeparameetritest oli soojusülekanne, mis tuli gaasivoolust sisse- või väljalasketorustiku seintesse. Mida madalam on soojusülekanne, seda väiksemad on termilised pinged, seda suurem on süsteemi kui terviku töökindlus ja jõudlus. Soojusülekande intensiivsuse hindamiseks kasutatakse parameetrit, mida nimetatakse lokaalseks soojusülekandeteguriks (tähistatakse kui αx) ning teadlaste ülesandeks oli leida võimalusi selle koefitsiendi vähendamiseks.

Riis. Joon 1. Lokaalse (lх = 150 mm) soojusülekandeteguri αх (1) ja õhuvoolu kiiruse wх (2) muutused ajas τ turboülelaaduri vaba kompressori taga (edaspidi TC) sujuvalt ümmargune torujuhe ja erinevad rootori kiirused TC: a) nc = 35 000 min-1; b) ntc = 46 000 min-1

Moodsa mootoriehituse probleem on tõsine, kuna gaasi-õhu rajad on kaasatud kaasaegsete sisepõlemismootorite termiliselt kõige enam koormatud elementide nimekirja ning soojusülekande vähendamise ülesanne sisselaske- ja väljalasketeedes on eriti terav. turboülelaaduriga mootorid. Tõepoolest, turbomootorites tõusevad atmosfääriga võrreldes rõhk ja temperatuur sisselaskeava juures, tsükli keskmine temperatuur ja gaasi pulsatsioon on suurem, mis põhjustab termomehaanilisi pingeid. Termiline koormus põhjustab osade väsimist, vähendab mootori elementide töökindlust ja kasutusiga ning toob kaasa ka ebaoptimaalsed tingimused kütuse põlemiseks silindrites ja võimsuse languse.

Teadlased usuvad, et turbomootori termilist pinget saab vähendada ja siin, nagu öeldakse, on nüanss. Tavaliselt peetakse turboülelaaduri jaoks oluliseks kahte selle omadust - ülelaadimisrõhku ja õhuvoolu ning sõlme ennast võetakse arvutustes staatilise elemendina. Kuid tegelikult märgivad teadlased, et pärast turboülelaaduri paigaldamist muutuvad gaasivoolu termilised ja mehaanilised omadused oluliselt. Seetõttu on enne αx muutumise uurimist sisse- ja väljalaskeava juures vaja uurida gaasivoolu ennast kompressori taga. Esiteks - võtmata arvesse mootori kolviosa (nagu öeldakse, vaba kompressori taga, vt joonis 1), ja seejärel - koos sellega.

Töötati välja ja loodi automatiseeritud süsteem katseandmete kogumiseks ja töötlemiseks - anduripaarist võeti ja töödeldi gaasi voolukiiruse wx ja kohaliku soojusülekandeteguri αx väärtused. Lisaks pandi kokku TKR-6 turboülelaaduriga VAZ-11113 mootoril põhinev ühesilindrilise mootoriga mudel.

Riis. Joonis 2. Lokaalse (lx = 150 mm) soojusülekandeteguri αx sõltuvus väntvõlli pöördenurgast φ ülelaadimisega sisepõlemismootori sisselasketorustikus erinevatel väntvõlli pööretel ja TC rootori erinevatel pööretel: a) n = 1500 min-1; b) n = 3000 min-1, 1 - n = 35 000 min-1; 2 - ntc = 42 000 min-1; 3 – ntc = 46 000 min-1

Läbiviidud uuringud on näidanud, et turboülelaadur on kõige võimsam turbulentsiallikas, mis mõjutab õhuvoolu termilisi ja mehaanilisi omadusi (vt joonis 2). Lisaks avastasid teadlased, et iseenesest suurendab turboülelaaduri paigaldamine αx mootori sisselaskeava juures umbes 30% – osaliselt tänu sellele, et kompressori järel on õhk lihtsalt oluliselt kuumem kui vabalthingava mootori sisselaskeava juures. Soojusülekannet mõõdeti ka paigaldatud turboülelaaduriga mootori väljalaskeava juures ning selgus, et mida suurem on ülerõhk, seda vähem intensiivne soojusülekanne toimub.

Riis. 3. Ülelaadimisega mootori sisselaskesüsteemi skeem koos sundõhu osa väljalaskmise võimalusega: 1 - sisselaskekollektor; 2 - ühendustoru; 3 - ühenduselemendid; 4 - TK kompressor; 5 - mootori elektrooniline juhtseade; 6 - elektropneumaatiline ventiil].

Kokkuvõttes selgub, et termilise koormuse vähendamiseks on vaja järgmist: sisselaskekanalis on vaja vähendada turbulentsi ja õhu pulsatsiooni ning väljalaskeava juures - tekitada lisarõhku või harvendust, kiirendades vool - see vähendab soojusülekannet ja lisaks mõjutab see positiivselt silindrite puhastamist heitgaasidest.

Kõik need pealtnäha ilmselged asjad vajasid üksikasjalikke mõõtmisi ja analüüsi, mida keegi varem polnud teinud. Just saadud arvud võimaldasid välja töötada meetmed, mis võivad tulevikus kui mitte revolutsiooni teha, siis kindlasti selle sõna otseses mõttes uue elu sisse puhuda kogu mootoriehitustööstusele.

Riis. Joon 4. Lokaalse (lх = 150 mm) soojusülekandeteguri αх sõltuvus väntvõlli pöördenurgast φ ülelaadimisega kolb-sisepõlemismootori sisselasketorustikus (ntc = 35 000 min-1) väntvõlli pöörlemiskiirusel pöörlemiskiirus n = 3000 min-1. Õhu väljalaske osakaal: 1 - G1 = 0,04; 2 - G2 = 0,07; 3 - G3 = 0,12].

Liigse õhu väljavool sisselaskeavast

Esiteks pakkusid teadlased välja konstruktsiooni sisselaskeõhuvoolu stabiliseerimiseks (vt joonis 3). Pärast turbiini sisselasketorusse paigaldatud elektropneumaatiline ventiil ja teatud hetkedel osa turboülelaaduriga kokkusurutud õhust välja laskmine stabiliseerib voolu - vähendab kiiruse ja rõhu pulseerimist. Selle tulemusena peaks see kaasa tooma aerodünaamilise müra ja termiliste pingete vähenemise sisselasketorus.

Ja kui palju tuleb alla lasta, et süsteem töötaks tõhusalt ilma turboülelaaduri mõju oluliselt nõrgendamata? Joonistel 4 ja 5 näeme mõõtmiste tulemusi: nagu uuringud näitavad, on väljatõmbeõhu G optimaalne osakaal vahemikus 7 kuni 12% - sellised väärtused vähendavad soojusülekannet (ja seega ka soojuskoormust) mootoris. sisselasketoru 30% -ni, st viige see atmosfäärimootoritele tüüpiliste väärtusteni. Reset osakaalu pole mõtet veelgi suurendada – see ei anna enam efekti.

Riis. Joon 5. Lokaalse (lх = 150 mm, d = 30 mm) soojusülekandeteguri αх sõltuvuste võrdlus väntvõlli pöördenurgast φ kolb-sisepõlemismootori sisselasketorustikus rõhu all ilma leevenduseta ( 1) ja osalise õhu väljavooluga (2) ntc = 35 000 min-1 ja n = 3 000 min-1 korral on liigse õhu väljalaske osakaal 12% koguvoolust].

Heitgaasi väljatõmbamine

Kuidas siis väljalaskesüsteemiga on? Nagu ülalpool ütlesime, töötab see ka turbomootoris kõrgendatud temperatuuridel ja lisaks tahate alati muuta vabastamise võimalikult soodsaks silindrite maksimaalseks puhastamiseks heitgaasidest. Traditsioonilised meetodid nende probleemide lahendamiseks on juba ammendunud, kas on veel parendusvarusid? Tuleb välja, et on.

Brodov, Žilkin ja Plotnikov väidavad, et gaasi puhastamist ja väljalaskesüsteemi töökindlust on võimalik parandada, luues selles täiendava haruldase ehk väljatõmbe. Arendajate sõnul vähendab väljatõmbevool, nagu ka sisselaskeklapp, voolu pulseerimist ja suurendab mahulist õhuvoolu, mis aitab kaasa silindrite paremale puhastamisele ja mootori võimsuse suurenemisele.

Riis. 6. Väljalaskesüsteemi skeem ejektoriga: 1 - silindripea koos kanaliga; 2 - väljalasketoru; 3 - väljalasketoru; 4 - väljatõmbetoru; 5 – elektropneumaatiline klapp; 6 - elektrooniline juhtseade].

Väljapaiskumisel on positiivne mõju soojusülekandele heitgaasidest väljalasketoru detailidele (vt joonis 7): sellise süsteemi puhul on kohaliku soojusülekandeteguri αх maksimumväärtused 20% madalamad kui soojusülekande korral. traditsiooniline heitgaas - välja arvatud sisselaskeklapi sulgemise periood, on siin soojusülekande intensiivsus, vastupidi, mõnevõrra suurem. Kuid üldiselt on soojusülekanne siiski väiksem ja teadlased eeldasid, et turbomootori väljalaskeava juures olev ejektor suurendab selle töökindlust, kuna see vähendab soojusülekannet gaasidelt torujuhtme seintele ja gaasid ise jahutatakse väljatõmbeõhuga.

Riis. 7. Lokaalse (lx = 140 mm) soojusülekandeteguri αx sõltuvused väntvõlli pöördenurgast φ väljalaskesüsteemis heitgaasi ülerõhul pb = 0,2 MPa ja väntvõlli pöörlemissagedusel n = 1500 min-1. Heitgaasisüsteemi konfiguratsioon: 1 - ilma väljutamiseta; 2 – väljutamisega.]

Mis siis, kui ühinete?

Saanud sellised järeldused katsepaigalduse kohta, läksid teadlased kaugemale ja rakendasid omandatud teadmisi päris mootori kohta – Ural Diesel Engine Plant LLC poolt toodetud diiselmootor 8DM-21LM valiti üheks "eksperimentaalseks". Sellised mootorid kasutatakse statsionaarsete elektrijaamadena. Lisaks kasutati töös ka 8-silindrilise diiselmootori “nooremat venda” 6DM-21LM, samuti V-kujulist, kuid kuuesilindrilist.

Riis. 8. Solenoidklapi paigaldamine osa õhust vabastamiseks diiselmootorile 8DM-21LM: 1 - solenoidklapp; 2 - sisselasketoru; 3 - väljalaskekollektori korpus; 4 - turboülelaadur.

"Nooremal" mootoril rakendati heitgaaside väljatõmbesüsteem, mis oli loogiliselt ja väga geniaalselt ühendatud sisselaskerõhu alandamise süsteemiga, mida me veidi varem uurisime - lõppude lõpuks, nagu on näidatud joonisel 3, saab väljatõmmatud õhku kasutada mootori vajadused. Nagu näete (joonis 9), asetatakse väljalaskekollektori kohale torud, millesse juhitakse sisselaskeavast võetud õhk - see on sama ülerõhk, mis tekitab pärast kompressori turbulentsi. Torudest tulev õhk "jaotatakse" läbi solenoidventiilide süsteemi, mis asuvad vahetult iga kuue silindri väljalaskeava taga.

Riis. Joonis 9. Mootori 6DM-21LM täiustatud väljalaskesüsteemi üldvaade: 1 – väljalasketorustik; 2 - turboülelaadur; 3 - gaasi väljalasketoru; 4 - väljatõmbesüsteem.

Selline väljatõmbeseade tekitab väljalaskekollektoris täiendava vaakumi, mis viib gaasivoolu joondumiseni ja siirdetegurite nõrgenemiseni nn üleminekukihis. Uuringu autorid mõõtsid õhuvoolu kiirust wx olenevalt väntvõlli pöördenurgast φ heitgaasi väljatõmbega ja ilma.

Jooniselt 10 on näha, et väljatõmbe ajal on maksimaalne voolukiirus suurem ja pärast väljalaskeklapi sulgemist langeb see aeglasemalt kui ilma sellise süsteemita kollektoris - saadakse omamoodi "puhastusefekt". Autorid ütlevad, et tulemused näitavad voolu stabiliseerumist ja mootorisilindrite paremat puhastamist heitgaasidest.

Riis. Joonis 10. Väljalaskega väljalasketorustiku (1) ja traditsioonilise torujuhtme (2) kohaliku (lx = 140 mm, d = 30 mm) gaasivoolu kiiruse wx sõltuvused väntvõlli pöördenurgast φ väntvõlli pöörlemissagedus n = 3000 min-1 ja esialgne ülerõhk pb = 2,0 baari.

Mis on tulemus

Niisiis, lähme järjekorras. Esiteks, kui turbomootori sisselaskekollektorist väljub väike osa kompressori poolt kokkusurutud õhust, on võimalik vähendada soojusülekannet õhust kollektori seintele kuni 30% ja hoida samal ajal massi. mootorisse siseneva õhu voolukiirus normaalsel tasemel. Teiseks, kui kasutada heitgaasi väljastamist, siis soojusülekannet väljalaske kollektoris saab ka oluliselt vähendada - tehtud mõõtmised annavad väärtuseks ca 15% - ja ka parandada silindrite gaasipuhastust.

Ühendades näidatud teaduslikud järeldused sisselaske- ja väljalaskekanalite kohta ühtsesse süsteemi, saame kompleksse efekti: võttes osa sisselaskeava õhust, suunates selle väljalasketorusse ja sünkroniseerides need impulsid täpselt õigeaegselt, süsteem võrdsustub. ja "rahustada" õhu ja heitgaaside voolu protsesse. Selle tulemusena peaksime saama tavapärase turbomootoriga võrreldes vähem termiliselt koormatud, töökindlama ja tõhusama mootori.

Niisiis saadi tulemused laboritingimustes, mis kinnitati matemaatilise modelleerimise ja analüütiliste arvutustega, mille järel loodi prototüüp, mille põhjal viidi läbi testid ja kinnitati positiivseid mõjusid. Seni on see kõik UrFU seinte vahel realiseeritud suurel statsionaarsel turbodiislil (sellist tüüpi mootoreid kasutatakse ka diiselveduritel ja laevadel), kuid väiksematel mootoritel võiksid projektis sätestatud põhimõtted juurduda - kujutage ette , näiteks et GAZ Gazelle, UAZ Patriot või LADA Vesta saavad uue turbomootori, pealegi välismaistest analoogidest paremate omadustega... Kas on võimalik, et Venemaal saab alguse uus trend mootoriehituses?

Uurali föderaalülikooli teadlastel on lahendusi ka atmosfäärimootorite soojuskoormuse vähendamiseks ja üks neist on kanaliprofiil: põiki (kandes ruudu- või kolmnurkse sektsiooni sisestust) ja pikisuunalist. Põhimõtteliselt on kõigi nende lahenduste järgi nüüd võimalik ehitada töönäidiseid, teha teste ja nende positiivsete korral alustada masstootmist - antud projekteerimis- ja arendusvaldkonnad ei nõua teadlaste hinnangul olulisi rahalisi ja ajakulusid. . Nüüd tuleks leida huvitatud tootjad.

Leonid Plotnikov ütleb, et peab end eelkõige teadlaseks ega sea eesmärgiks uusarendusi kommertsialiseerida.

Eesmärkidest nimetaksin pigem edasisi uuringuid, uute teadustulemuste saamist ning sisepõlemismootorite sisepõlemismootorite gaas-õhksüsteemide originaalprojektide väljatöötamist. Kui minu tulemused on tööstusele kasulikud, on mul hea meel. Tean oma kogemusest, et tulemuste juurutamine on väga keeruline ja aeganõudev protsess ning kui sellesse süveneda, siis ei jää enam aega teaduse ja õpetamise jaoks. Ja ma kaldun pigem hariduse ja teaduse, mitte tööstuse ja ettevõtluse poole

Uurali föderaalülikooli dotsent, kes sai nime Venemaa esimese presidendi B.N. Jeltsin (UrFU)

Siiski lisab ta, et PJSC Uralmashzavod jõumasinate uuringu tulemuste rakendamine on juba alanud. Teostamise tempo on endiselt madal, kogu töö on algstaadiumis ja spetsiifikat on väga vähe, kuid ettevõte on huvitatud. Jääb üle loota, et me näeme selle rakendamise tulemusi. Ja ka seda, et teadlaste töö leiab rakendust kodumaises autotööstuses.

Kuidas hindate uuringu tulemusi?