JSC "داس و مولوت"یکی از بزرگترین شرکت های ماشین سازی در شهر خارکف و در اوکراین. شرکت ما 50 سال است که موتورهای ماشین های کشاورزی تولید می کند که بخش قابل توجهی از آن با موفقیت در خارج از کشور فعالیت می کند.
کمباین های افسانه ای خودکششی SK-3، SK-4،SK-5، "Niva"و " " ، تراکتورهای با بهره وری بالا T-74، DT-75N، TDT-55، HTZ-120- اینها تنها چند نمونه از ماشین آلات کشاورزی مجهز به موتورهای دیزلی این برند هستند SMD. در سابق اتحاد جماهیر شوروی 100 دستگاه برداشت غلات و علوفه و همچنین اکثر تراکتورها به موتورهای دیزلی ما مجهز بودند.
در پایان دهه 80سالها این کارخانه بازسازی شد و توانست کاملاً جدید تولید کند اوکراینو کشورها کشورهای مستقل مشترک المنافعموتور 6 سیلندر خطی با قدرت 220-280 اسب بخار موتور 4 سیلندر نیز مدرن شد. قدرت آن به 160-170 اسب بخار افزایش یافت ، در حالی که سطح فنی طراحی هر واحد افزایش یافت و یکسان سازی قطعات و واحدها تا حد امکان حفظ شد.
امروز JSC "داس و مولوت"حدود صد اصلاح مختلف از موتورهای 4 و 6 سیلندر خطی با قدرت 60 تا 280 اسب بخار تولید می کند. برای ماشین آلات کشاورزی و ماشین آلات دیگر.
اخیراً موتورها بر روی طرح های جدید تراکتورهای کارخانه تراکتور خارکف نصب شده است - HTZ-120، HTZ-180، T-156Aو دیگران، و همچنین در دروگرهای غلات که در تولید می شوند استفاده می شوند اوکراین "Slavutich"، و ماشین های برداشت علوفه "المپوس"و "Polesie-250"(ترنوپیل).
به موازات تولید موتور، JSC "داس و مولوت"مونتاژ اضافی و فروش تراکتور را انجام می دهد DT-75N و. ما فرصت داریم تراکتور را مدرن کنیم T-150(ردیابی شده)، جایگزینی موتور با یک دیزل خطی SMD-19T.02/20TA.06در عین حال، قدرت تراکتور تغییر نمی کند و ویژگی های اقتصادی و عملیاتی بهبود می یابد.
موتورهای دیزلی، علاوه بر تراکتور و کمباین، امروزه بر روی موتور گریدر، سنگفرش آسفالت، غلتک، جرثقیل، بولدوزر، جرثقیل ریلی و ماشین دستی و غیره قابل نصب هستند.
این کارخانه توانایی تامین قطعات یدکی موتورهای تولید شده در شرکت ما را بر اساس سفارش شرکت ها، انجام تعمیرات اساسی، نصب موارد جدید و مدرن سازی قطعات و قطعات دارد.
کاتالوگ JSC "LEGAS" مسکو 1998
نوع دیزلی SMD- موتورهای کشاورزی تولید انبوه همه دستگاه های برداشت غلات داخلی و بیش از 60 درصد تراکتورها به آنها مجهز هستند. همچنین دیزل های این برند بر روی دستگاه های برداشت علوفه و ذرت، بیل مکانیکی، جرثقیل و سایر تجهیزات متحرک نصب می شود. در این راستا، اطلاعات در مورد مسائل استفاده، نگهداری و تعمیر، اطلاعات در مورد طراحی موتورهای دیزل و سازندگان آنها بسیار قابل توجه است.
در سال 1957. رئیس دفتر طراحی تخصصی موتورها (GSKBD)در کارخانه خارکف طراحی و اجرا شد "داس و چکش"دیزل پرسرعت سبک وزن SMD-7 48 کیلو وات (65 اسب بخار) برای دروگر غلات SK-3که آغازی بر فرآیند دیزل سازی در صنعت کمباین بود. متعاقباً موتورهای دیزلی تراکتور و کمباین توسعه یافتند و به طور مداوم در تولید انبوه معرفی شدند. SMD-12، -14، -14A، -15K، -15KFقدرت از 55 (75) به 66 کیلووات (90 اسب بخار) افزایش قدرت موتورهای دیزلی در حال توسعه با افزایش جابجایی سیلندر یا افزایش سرعت میل لنگ تضمین شد. همه این نوع موتورهای دیزلی دارای ورودی هوای آزاد به داخل سیلندرها بودند.
تحقیقات تئوری و تجربی بیشتر در مورد تقویت موتورهای دیزلی تراکتور و کمباین، بهبود بازده سوخت آنها، انجام شده در GSKBD، یک جهت منطقی تعیین شد - استفاده از فشار توربین گاز هوا به داخل سیلندرها. همراه با کار بر روی انتخاب بهینه سیستم شارژ توربین گاز در GSKBDتحقیقات با هدف افزایش قابلیت اطمینان قطعات اصلی موتورهای دیزل انجام شد.
اولین موتورهای دیزل داخلی برای اهداف کشاورزی با سوپرشارژ توربین گازی موتورهای دیزل ترکیبی بودند. SMD-17K، -18Kبا قدرت 77 کیلووات (105 اسب بخار) که تولید آن در کارخانه آغاز شد "داس و چکش"در سال 1968 1969
استفاده از سوپرشارژ توربین گازی به عنوان وسیله ای برای افزایش سطح فنی موتورهای دیزلی به عنوان یک جهت مترقی شناخته شد، بنابراین، متعاقبا در GSKBDدیزل ها به عنوان یک عنصر ساختاری، هوا را به سیلندرها تزریق می کردند.
موتورهای دیزلی نسل دوم شامل موتورهای دیزلی 4 سیلندر خطی و موتور دیزلی 6 سیلندر V شکل است. برای اولین بار در مهندسی کشاورزی، در این طرح از راه حلی استفاده شد که در آن ضربه پیستون کمتر از قطر آن است. تولید موتورهای دیزلی از این نوع در کارخانه موتور تراکتور خارکف آغاز شد. HZTD) از سال 1972.
مرحله بعدی در توسعه قدرت و بهبود بازده سوخت موتورهای دیزلی کمباین و تراکتور، پیشرفت در خنک کردن هوای شارژ عرضه شده به سیلندرها بود. تحقیقات انجام شده در GSKBDموسسه مهندسین حمل و نقل خارکف و موسسه پلی تکنیک خارکف، ناکارآمدی توسعه بیشتر موتورهای دیزلی تقویت کننده با تامین هوای اجباری را به دلیل افزایش قابل توجه دمای آن نشان دادند. در طراحی از خنک کردن هوای عرضه شده به سیلندرها استفاده می شد که منجر به افزایش چگالی و افزایش بار هوای سیلندر بدون افزایش قابل توجهی در کشش حرارتی شد.
اولین موتورهای دیزلی با خنک کننده داخلی (موتورهای دیزلی نسل سوم) نیز توسط دیگران شکست خوردند که از نظر عملکرد قابل مقایسه با موتورهای دیزلی خارجی امیدوار کننده این کلاس بودند.
شرکت یونایتد موتور (UEC، بخشی از Rostec) در سال های اخیر چندین محصول جدید را به بازار آورده است، از جمله موتور امیدوار کننده PD-14، نیروگاه های کشتی های نیروی دریایی روسیه برای جایگزینی کشتی های اوکراینی، و همچنین موتورهای هلیکوپتر مدرن. علاوه بر این، این شرکت در فکر ایجاد یک موتور داخلی برای SSJ است. معاون مدیر کل - طراح کل شرکت یوری شاموتین، در مصاحبه با الکسی پانشین ستون نویس ریانووستی در نمایشگاه هوایی MAKS-2019، در مورد کار برای بهبود PD-14، ایجاد خانواده جدیدی از موتورها برای هواپیما صحبت کرد. و همچنین یک موتور هلیکوپتر و نیروگاه امیدوار کننده برای Su-57.
- یوری نیکولاویچ، چه پروژه های اصلی را برجسته می کنید؟
برای خوشه هوانوردی Rostec، پروژه های کلیدی در موتورسازی، البته PD-14 و PD-35 هستند. با این حال، پروژه های به همان اندازه مهم دیگری نیز وجود دارد. این اولاً TV7-117ST-01 برای هواپیمای Il-114-300 است، این موتور TV7-117ST است که با آن برای Il-112V متحد شده است. علاوه بر این، از طریق توسعه دهنده این موتورها، UEC-Klimov، ما دو پروژه دیگر را آغاز کرده ایم. اولین موتور VK-650V برای Ka-226 است. بر اساس راهکارهایی که در این موتور گنجانده خواهد شد، می توان خانواده ای از نیروگاه های 500 تا 700 اسب بخاری ایجاد کرد. پروژه دوم VK-1600V است. این موتور پایه ای است که بر روی هلیکوپتر Ka-62 نصب خواهد شد. این موتورها امروزه در روسیه تقاضای زیادی دارند.
ما نه تنها روی یک خانواده از موتورهای هلیکوپتر، حمل و نقل نظامی و هوانوردی غیرنظامی کار می کنیم. مطمئناً شما تمام کارهایی را که امروز در مورد موتورهای هواپیماهای جنگی خانواده AL-41 و همچنین روی یک موتور امیدوار کننده انجام می شود می دانید. این موضوعات کلیدی بوده و طبق مهلت مقرر اجرا می شوند.
علاوه بر این، UEC کار به سفارش وزارت دفاع را برای توسعه موتورهای توربین گاز پایه برای نیروی دریایی روسیه از 8 هزار اسب بخار به 25 هزار اسب بخار تکمیل کرد. اینها موتورهای خانواده M70 هستند، هم برای کشتی‌های دارای بالشتک هوای کلاس Zubr و Murena، و هم موتور مورد انتظار M90FR برای کشتی‌های پروژه‌های 22350 و 20386. این موتورها امکان تشکیل تقریباً کل محدوده واحدهای قدرت را فراهم می‌کنند. کشتی های نیروی دریایی روسیه و نیازهای وزارت دفاع را برآورده می کند. در سال جاری، کار برای ایجاد یک تولید تعمیر برای موتورهای دریایی در حال انجام است. خدمات پس از فروش و تعمیر موتور حوزه بسیار مهمی است که در آن چشم انداز توسعه را شاهد هستیم.
- شما به موتور VK-650V اشاره کردید. توسعه در چه مرحله ای است؟
کار آغاز شده است، تحت کنترل Rostec است و بودجه آن تامین می شود. امسال طرح فنی اولیه تایید می‌شود و سفارش بخش متریال را آغاز می‌کنیم. اولین موتور در آینده نزدیک مونتاژ می شود. همه برنامه ها مشخص شده و ضرب الاجل تعیین شده است.
چندی پیش، سرگئی چمزوف، رئیس Rostec، گفت که آنسات چهار سال دیگر یک موتور داخلی دریافت می کند. آیا این همان چیزی نیست که شما در مورد آن صحبت می کنید؟
اگر موتوری با قدرت 600 یا 700 اسب بخار برای هلیکوپتر کافی باشد، مطمئناً موتور VK-650V خود را ارائه خواهیم کرد.
- اکنون پروژه یک موتور هلیکوپتر امیدوار کننده (PDE) چیست؟
ما برنامه MPE را که به عنوان مجموعه ای از اقدامات برای اطمینان از ایجاد یک نیروگاه جدید برای یک هلیکوپتر پرسرعت مبتنی بر موتور VK-2500 بر اساس موتور VK-2500 اجرا شد، دوباره پیکربندی کردیم. امروزه آن را PDV-4000 می نامند. ما این نیروگاه را به عنوان یک موتور نسل جدید در کلاس 4000-5000 اسب بخار قرار می دهیم. مسائل مربوط به ضرب الاجل هنوز در حال توافق با هلیکوپترهای روسیه است. برای خودمان، ما به وضوح پیکربندی کردیم که این باید یک موتور نسل جدید باشد که هم بر روی هلیکوپترها و هم در هواپیماها نصب شود. اشغال یک طاقچه محصول با محصول بسیار دشوار است، اما حفظ حضور خود در این طاقچه بسیار دشوارتر است. PDV-4000 باید حداقل 10 درصد بهتر از مدل قبلی خود در این کلاس باشد. در حوزه های دیگر همین فلسفه. به عنوان مثال، در حال حاضر، با ساخت موتور PD-14، ما در حال ایجاد پایه ای برای ایجاد موتوری در این کلاس قدرت هستیم که از آن پیشی بگیرد.
به هر حال، در مورد PD-14. خط موتورهای امیدوار کننده این خانواده چگونه خواهد بود؟ آیا موتور کم قدرت PD به جای SaM-146 روی SSJ نصب می شود؟
این واحد قدرت (PD-14 - ویرایش) به عنوان بخشی از برنامه ای برای ایجاد موتورهایی با رانش 9 تا 18 تن توسعه داده شد. ژنراتور گاز برای همه این موتورها می تواند یکپارچه شود. اگر در مورد موتورهای کوچکتر مانند SaM-146 صحبت می کنیم، جریان هوا از طریق مدار داخلی در چنین موتورهایی باید کمتر از ژنراتور گاز PD-14 باشد. برای ایجاد موتوری که از نظر بهره وری سوخت با SaM-146 رقابت کند و در عین حال قطری نزدیک به آن داشته باشد، به یک ژنراتور گازی کوچکتر از PD-14 نیاز است. ما می دانیم که خانواده هواپیماهای سوخو سوپرجت به موتوری نیاز دارند که از نظر عملکرد از SaM-146 پیشی بگیرد. ما در تلاش هستیم تا زمینه ایجاد نسل جدیدی از موتورها را فراهم کنیم. در صورت دریافت سفارش از GSS، در آینده ای قابل پیش بینی آماده ارائه چنین موتوری خواهیم بود.
- یعنی هنوز دستوری وجود ندارد و شما با ابتکار خودتان این کار را انجام می دهید؟
هیچ قراردادی امضا نشده است. در صورت لزوم، یک موتور ایجاد می شود. اما یک بار دیگر تکرار می‌کنم، ما در تلاش هستیم تا زمینه ایجاد موتوری از خانواده PD در این اندازه را فراهم کنیم.
- شما قبلاً گفتید که در حال پی ریزی برای بهبود PD-14 هستید. چه مفهومی داره؟
برنامه هایی برای افزایش قدرت موتور PD-14 با افزایش نسبت بای پس فن و توسعه موتور PD-16 بر اساس آن با عملکرد بالاتر وجود دارد. این اصلاح برای MS-21-400 مورد تقاضا خواهد بود. هدف ما توسعه تعداد زیادی موتور مختلف نیست، بلکه ساختن یک ژنراتور گازی یکپارچه پایه و یک موتور مبتنی بر آن است که در آینده گسترده خواهد شد و نیازی به اصلاحات برای کلاس های مشابه هواپیما نخواهد داشت، به استثنای انطباق و نوسازی نرم افزار.
چندی پیش، الکساندر اینوزمتسف اظهار داشت که هزینه برنامه PD-35 حدود 3 میلیارد دلار است. هزینه ساخت PD-14 چقدر بوده است؟
من نمی خواهم حتی به طور کلی پاسخ دهم، زیرا این اعداد را می توان به روش های مختلف تفسیر کرد. آیا این مبلغ باید شامل تجهیز مجدد فنی، ایجاد فناوری های جدید و ... باشد؟ سایر شرکت های Rostec نیز مقدار زیادی کار روی موتور انجام داده اند. من و شما می دانیم که هزینه به در دسترس بودن NTZ، آمادگی پایه تولید، کشش و ابعاد آن بستگی دارد. این یک راز نیست، اما ما هنوز رقمی ارائه نمی دهیم. فقط می توانم بگویم که هزینه پروژه PD-14 به طور قابل توجهی کمتر از موتورهایی است که در این کلاس قدرت در خارج از کشور ایجاد شده اند.
- چند موتور قبلا به ایرکوت تحویل داده شده است؟
ما قبلاً سه موتور نصب کرده ایم. تحویل های بعدی طبق زمان بندی مشخص شده در قرارداد انجام خواهد شد.
حالا در مورد PD-35. صحبت های زیادی مبنی بر ارائه آن برای CR929 وجود دارد که می توان آن را روی نسخه دو موتوره ایل-96 نصب کرد، اما اینها همه برنامه هستند. برای چه هواپیمای خاصی ساخته می شود؟
برنامه PD-35 شامل ایجاد یک موتور پرتراست با تاریخ تکمیل کار توسعه در سال 2027 است. این موتور برای هواپیمای پهن پیکر دوربرد CR929 ساخته شده است. ما در مرحله مذاکره با طرف چینی برای پیکربندی این برنامه هستیم. خیلی به کار روی هواپیما بستگی دارد. البته ما با این محصول مدعی هستیم که وارد بخش جدیدی برای خود می شویم. در سال 2020-2021، من امیدوارم که ما در مورد الزامات فنی برای استفاده از موتور مبتنی بر ژنراتور گاز، که به عنوان بخشی از برنامه PD-35 برای پلت فرم روسیه ایجاد می شود، به توافق برسیم. بله، IL-96 به عنوان یک پلت فرم می تواند به چنین موتوری مجهز شود و نسخه دو موتوره این هواپیما می تواند راندمان سوخت آن را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
موتور SMD یک موتور دیزلی است که برای کارگران ایستگاه های ماشین و تراکتور (MTS) که در زمان اتحاد جماهیر شوروی رایج بود، به خوبی شناخته شده است. تولید این موتورها در سال 1958 در کارخانه خارکف "داس و چکش" (1881) آغاز شد. تولید سریالی خانواده موتورهای SMD که برای تجمیع انواع ماشین آلات کشاورزی (تراکتور، کمباین و ...) در نظر گرفته شده بود، به دلیل توقف فعالیت شرکت (1382) متوقف شد.
خط این نیروگاه ها شامل:
- موتورهای 4 سیلندر با سیلندرهای خطی؛
- 6 سیلندر خطی;
- واحدهای 6 سیلندر V شکل.
علاوه بر این، هر موتور SMD دارای قابلیت اطمینان بسیار بالایی است. این در راه حل های طراحی اصلی تعبیه شده است، که حتی با استانداردهای مدرن، حاشیه کافی از ایمنی عملیاتی را برای این موتورها فراهم می کند.
در حال حاضر، واحدهای قدرت از نوع SMD در کارخانه موتور بلگورود (BMZ) تولید می شوند.
مشخصات فنی
| گزینه ها | معنی |
|---|---|
| برده. حجم سیلندر، L | 9.15 |
| قدرت، ل. با. | 160 |
| سرعت چرخش میل لنگ، دور در دقیقه. اسمی/حداقل (بیکار)/حداکثر (بیکار) | 2000/800/2180 |
| تعداد سیلندر | 6 |
| چیدمان سیلندر | V شکل، زاویه 90 درجه |
| قطر سیلندر، میلی متر | 130 |
| کورس پیستون، میلی متر | 115 |
| نسبت تراکم | 15 |
| دستور کار سیلندر | 1-4-2-5-3-6 |
| سیستم تامین | تزریق مستقیم سوخت |
| نوع سوخت / نام تجاری | سوخت دیزل "L"، "DL"، "Z"، "DZ"، و غیره، بسته به دمای محیط |
| مصرف سوخت، گرم در لیتر. با. ساعت (نامی/قدرت عملیاتی) | 175/182 |
| نوع توربوشارژر | TKR-11N-1 |
| سیستم راه اندازی | راه اندازی موتور P-350 با راه اندازی از راه دور + استارت برقی ST142B |
| سوخت استارت | مخلوطی از بنزین A-72 و روغن موتور به نسبت 20:1 |
| سیستم روغن کاری | ترکیبی (فشار + اسپری) |
| نوع روغن موتور | M-10G، M-10V، M-112V |
| مقدار روغن موتور، l | 18 |
| سیستم خنک کننده | آب، نوع بسته، با تهویه اجباری |
| منبع موتور، ساعت | 10000 |
| وزن (کیلوگرم | 950...1100 |
واحد نیرو بر روی تراکتورهای T-150، T-153، T-157 نصب شده است.
شرح
موتورهای دیزلی 6 سیلندر V شکل SMD با تعدادی مدل SMD-60...SMD-65 و SMD-72 و SMD-73 قدرتمندتر نشان داده می شوند. همه این موتورها دارای کورس پیستون کمتر از قطر سیلندر هستند (نسخه ضربه کوتاه).
در عین حال در موتورها:
- SMD-60…65 از توربوشارژ استفاده می کند.
- هوای شارژ SMD-72...73 به علاوه خنک می شود.
پارتیشن های بین سیلندرهای مجاور، همراه با دیواره های انتهایی میل لنگ، استحکام لازم را به سازه می بخشد. هر بلوک سیلندر دارای سوراخ‌های استوانه‌ای ویژه‌ای است که در آن آسترهای سیلندر ساخته شده از چدن تیتانیوم-مس تعبیه شده است.
چیدمان تمام اجزای موتور تمام مزایای ارائه شده توسط آرایش V شکل سیلندرها را در نظر می گیرد. قرار دادن سیلندرها در زاویه 90 درجه، امکان قرار دادن توربوشارژر و منیفولدهای اگزوز را در کمبر بین آنها ممکن کرد. علاوه بر این، به دلیل جابجایی ردیف های سیلندر به میزان 36 میلی متر نسبت به یکدیگر، امکان نصب دو میله اتصال سیلندرهای مخالف روی یک میل لنگ وجود داشت.
چیدمان قطعات مکانیزم توزیع گاز با آنچه که به طور کلی پذیرفته شده است متفاوت است. میل بادامک آن در دو ردیف سیلندر مشترک است و در مرکز میل لنگ قرار دارد. در سمت فلایویل، در انتهای آن یک بلوک دنده وجود دارد که شامل چرخ دنده هایی برای حرکت مکانیسم توزیع گاز و پمپ سوخت است.
در طول کار، موتور تمیز کردن درشت و خوب سوخت دیزل را فراهم می کند. روغن موتور توسط یک سانتریفیوژ جریان کامل تصفیه می شود.
واحد برق با آب خنک می شود. در زمستان می توان از ضد یخ استفاده کرد. گردش مایع در یک سیستم خنک کننده بسته به لطف یک پمپ آب گریز از مرکز انجام می شود. یک رادیاتور صفحه ای لوله ای شش ردیفه و یک فن برقی شش پره نیز در فرآیند خنک سازی شرکت دارند.
سیستم خنک کننده موتور SMD 60 همچنین گردش ترموسیفون مایع خنک کننده را در داخل ژاکت آب موتور راه اندازی فراهم می کند. با این حال، می تواند خنک کننده دومی را فقط برای مدت کوتاهی فراهم کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، زمان کارکرد موتور استارت در دور آرام نباید بیش از 3 دقیقه باشد.
نگهداری
تعمیر و نگهداری موتور SMD 60 به نظارت مداوم بر عملکرد آن و تعمیر و نگهداری منظم مشخص شده در دستورالعمل های عملیاتی آن بستگی دارد. تنها در صورت رعایت این شرایط، سازنده تضمین می کند:
- عملکرد طولانی مدت و بدون مشکل واحد برق؛
- حفظ ویژگی های قدرت در کل عمر مفید؛
- بازدهی بالا.
انواع تعمیر و نگهداری (MOT) با زمان اجرای آنها بسته به تعداد ساعات کار موتور تعیین می شود:
- تعمیر و نگهداری روزانه - هر 8…10 ساعت موتور.
- TO-1 - پس از 60 ساعت.
- TO-2 - هر 240 مایل در ساعت.
- TO-3 – 960 مایل در ساعت.
- تعمیر و نگهداری فصلی - قبل از انتقال به دوره های عملیاتی بهار-تابستان و پاییز-زمستان.
لیست کارهایی که باید برای هر نوع تعمیر و نگهداری انجام شود در دستورالعمل های عملکرد موتور آورده شده است. در این مورد، کارهایی که نیاز به جداسازی واحد نیرو دارد باید فقط در فضاهای بسته انجام شود.
خرابی ها
خرابی موتورهای SMD 60 نادر است و معمولاً به دلیل نقض قوانین عملکرد فنی آنها ایجاد می شود.
| عیب | روش های درمان |
|---|---|
| انتشار روغن میل لنگ از طریق لوله اگزوز. | 1. کارکرد طولانی مدت موتور در سرعت های پایین و/یا دور آرام. |
| 2. کک کردن حلقه های آب بندی چدن روی شفت روتور توربوشارژر. | |
| 3. شکاف بزرگ بین شفت روتور و بلبرینگ توربوشارژر. | |
| آزاد شدن روغن موتور از طریق محفظه فلایویل. | 1. مهر و موم روغن خود گیره از بین می رود. |
| 2. O-ring گیربکس قطع شده است. | |
| هیچ منبع روغنی برای مکانیزم سوپاپ وجود ندارد. | 1. بوش میل بادامک می چرخد. |
| 2. گرفتگی مجاری روغن سرسیلندر. | |
| 3. شل شدن دنده میل بادامک. | |
| ضربه های اضافی در موتور: | |
| 1. ضربه شدید و تند. | نازل شکسته است. |
| 2. ضربه انفجاری. | زاویه تزریق نادرست است. |
| 3. صدای ضربه نامشخص. | راهنمای شیر شکسته؛ چسبیدن هل دهنده؛ یاتاقان های میله اتصال ذوب شدند. پوشش پایین میله اتصال شل شده است. آسترهای میل لنگ ذوب شده اند. |
تنظیم
موتورهای مورد استفاده برای تغذیه ماشین آلات و مکانیزم های کشاورزی مشمول تنظیم نیستند. آنها که برای شرایط عملیاتی خاص توسعه یافته اند، معمولاً کاملاً متعادل هستند و تداخل در طراحی آنها منجر به نتایج مثبت نمی شود.
خانواده چنین موتورهایی توسط سازندگان در قالب خطوط گسترده با سطوح مختلف قدرت ارائه می شود. در عین حال ، آنها بر روی انواع خاصی از تجهیزات ویژه نصب می شوند که از بین آنها مصرف کنندگان مواردی را انتخاب می کنند که به طور کامل نیازهای آنها را برآورده می کنند.
چه معیارهایی برای انتخاب "بهترین" کلیدی در نظر گرفته می شوند؟ آیا تفاوت های اساسی در رویکرد طراحی در قاره های مختلف وجود دارد؟ بیایید سعی کنیم پاسخ این سوالات را پیدا کنیم.
اروپا: در حالت اقتصادی
در یک کنفرانس مطبوعاتی اخیر در لندن، رئیس کنسرن پژو سیتروئن، ژان مارتین فولتز، برای بسیاری غیرمنتظره، در مورد خودروهای هیبریدی صحبت کرد: «به اطراف نگاه کنید: کمتر از 1٪ از این خودروها در اروپا وجود دارد، در حالی که سهم گازوئیل به نصف می رسد. به گفته آقای فولتز، تولید دیزل مدرن بسیار ارزان‌تر است، در حالی که کمتر مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست نیست.
دورانی که موتورهای دیزلی دنباله سیاهی را پشت سر خود می گذاشتند، در سرتاسر خیابان غوغا می کردند و از نظر قدرت لیتری به طرز محسوسی نسبت به موتورهای بنزینی پایین تر بودند. امروزه سهم موتورهای دیزلی در اروپا 52 درصد است و همچنان در حال رشد است. به عنوان مثال، جوایز زیست محیطی به شکل کاهش مالیات، اما مهمتر از همه با هزینه بالای بنزین، انگیزه ایجاد می کند.
پیشرفت در بخش دیزل در اواخر دهه 90 رخ داد، زمانی که اولین موتورها با "راه آهن مشترک" - یک ریل سوخت مشترک - به تولید رسیدند. از آن زمان، فشار درون او به طور پیوسته افزایش یافته است. در آخرین موتورها به 1800 اتمسفر می رسد، اما تا همین اواخر 1300 اتمسفر به عنوان یک شاخص برجسته در نظر گرفته می شد.
سیستم های بعدی با افزایش دو برابری فشار تزریق هستند. ابتدا پمپ سوخت را تا 1350 atm به مخزن ذخیره می کند. سپس فشار را تا 2200 اتمسفر افزایش داده و تحت آن وارد نازل ها می شود. تحت این فشار، سوخت از طریق سوراخ هایی با قطر کمتر تزریق می شود. این باعث بهبود کیفیت اسپری و افزایش دقت دوز می شود. از این رو افزایش کارایی و قدرت.
چندین سال است که از تزریق پایلوت استفاده می شود: اولین "مجموعه" سوخت کمی زودتر از دوز اصلی وارد سیلندرها می شود که منجر به عملکرد نرم تر موتور و اگزوز تمیزتر می شود.
علاوه بر ریل مشترک، راه حل فنی دیگری نیز برای بالا بردن فشار تزریق به ارتفاع بی سابقه وجود دارد. انژکتورهای پمپ از موتورهای کامیون به موتورهای دیزلی مسافری منتقل شده اند. به ویژه فولکس واگن به آنها متعهد است و رقابت سالمی را برای "رمپ عمومی" فراهم می کند.
یکی از موانع در مسیر دیزل همیشه محیط زیست بوده است. اگر موتورهای بنزینی به دلیل مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن های موجود در اگزوز مورد انتقاد قرار می گرفتند، موتورهای دیزلی به دلیل ترکیبات نیتروژن و ذرات دوده مورد انتقاد قرار می گرفتند. معرفی استانداردهای Euro IV در سال گذشته آسان نبود. اکسیدهای نیتروژن با استفاده از یک خنثی کننده مقابله می شود، اما یک فیلتر مخصوص دوده را می گیرد. تا 150 هزار کیلومتر طول می کشد و پس از آن یا تغییر می یابد یا "کلسینه می شود". با فرمان الکترونیک کنترل، گازهای خروجی از سیستم گردش مجدد و دوز زیادی از سوخت به سیلندر عرضه می شود. دمای اگزوز افزایش می یابد و دوده می سوزد.
قابل توجه است که اکثر موتورهای دیزلی جدید می توانند با سوخت بیودیزل کار کنند: این موتور مبتنی بر روغن های گیاهی است نه فرآورده های نفتی. این سوخت نسبت به محیط زیست کمتر تهاجمی است، بنابراین سهم انبوه آن در بازار اروپا تا سال 2010 باید به 30 درصد برسد.
در همین حال، کارشناسان به توسعه مشترک جنرال موتورز و فیات - یکی از "موتورهای سال 2005" اشاره می کنند. به لطف الکترونیک، یک موتور دیزلی با جابجایی کوچک می‌تواند به سرعت پارامترهای تزریق را تغییر دهد و در نتیجه گشتاور بیشتر و راه‌اندازی سریع‌تر موتور را فراهم کند. استفاده گسترده از آلومینیوم، که وزن و اندازه را به طور قابل توجهی کاهش داد، همراه با قدرت کافی 70 اسب بخار. و گشتاور قابل توجه 170 نیوتن متر به موتور 1.3 لیتری اجازه داد تا تعداد زیادی رای به دست آورد.
با توجه به تمام دستاوردها در بخش دیزل، می توان به جرات گفت که آینده نزدیک اروپا به این موتورها بستگی دارد. آنها برای رانندگی روزمره قدرتمندتر، ساکت تر و راحت تر می شوند. با در نظر گرفتن قیمت فعلی نفت، هیچ یک از انواع موتورهای موجود نمی توانند جایگزین آنها در دنیای قدیم شوند.
آسیا: قدرت بیشتر در هر لیتر
دستاورد اصلی مهندسان موتور ژاپنی در ده سال گذشته، قدرت لیتر بالا است. مهندسین که با قوانین محدود به محدودیت‌های محدودی می‌رسند، به روش‌های مختلف به نتایج عالی دست می‌یابند. یک مثال قابل توجه زمان بندی متغیر سوپاپ است. در اواخر دهه 80، هوندای ژاپنی با سیستم VTEC خود انقلابی واقعی را رقم زد.
نیاز به تغییر فازها توسط حالت های مختلف رانندگی دیکته می شود: در شهر، مهمترین چیز کارایی و گشتاور در سرعت های پایین است، در بزرگراه - در سرعت های بالا. خواسته های خریداران در کشورهای مختلف نیز متفاوت است. پیش از این، تنظیمات موتور ثابت بود، اما اکنون امکان تغییر آنها به معنای واقعی کلمه در حال حرکت فراهم شده است.
موتورهای مدرن هوندا به چندین نوع VTEC از جمله دستگاه سه مرحله ای مجهز هستند. در اینجا پارامترها نه تنها در سرعت های کم و زیاد، بلکه در سرعت های متوسط نیز تنظیم می شوند. این امکان ترکیب موارد ناسازگار را فراهم می کند: قدرت ویژه بالا (تا 100 اسب بخار در لیتر)، مصرف سوخت در حالت 60-70 کیلومتر در ساعت در 4 لیتر در هر صد و گشتاور بالا در محدوده 2000 تا 6000 دور در دقیقه.
در نتیجه، ژاپنی ها با موفقیت توان بالایی را از حجم بسیار کم تولید می کنند. رکورددار این شاخص برای یک سال متوالی هوندا S2000 رودستر با موتور 2 لیتری تنفس طبیعی با قدرت 250 اسب بخار است. علیرغم این واقعیت که موتور در سال 1999 ظاهر شد، هنوز هم در میان بهترین ها قرار دارد - در بین مدعیان سال 2005 با حجم 1.8-2.0 لیتر در رتبه دوم قرار دارد. دومین دستاورد غیرقابل انکار ژاپنی ها نصب های هیبریدی است. «Hybrid Synergy Drive» تولید تویوتا بیش از یک بار در میان برندگان قرار گرفته است و بیشترین امتیاز را در رده «موتور اقتصادی» کسب کرده است. رقم اعلام شده 4.2 لیتر در 100 کیلومتر برای خودروی نسبتاً بزرگی مانند تویوتا پریوس مطمئناً خوب است. قدرت Synergy Drive به 110 اسب بخار می رسد و کل گشتاور نصب بنزینی-الکتریکی فوق العاده است - 478 نیوتن متر!
علاوه بر صرفه جویی در مصرف سوخت، بر جنبه زیست محیطی نیز تاکید شده است: انتشار هیدروکربن ها و اکسیدهای نیتروژن از موتور 80 و 87.5 درصد کمتر از استانداردهای یورو IV برای موتورهای بنزینی و 96 درصد کمتر از الزامات موتورهای دیزلی است. بنابراین، Synergy Drive در سخت ترین چارچوب در جهان قرار می گیرد - ZLEV، برنامه ریزی شده برای معرفی در کالیفرنیا.
در سال های اخیر، روند جالبی پدیدار شده است: در رابطه با هیبریدها، ما کمتر و کمتر از رکوردهای مطلق کارایی صحبت می کنیم. بیایید لکسوس RX 400h را انتخاب کنیم. این خودرو در سیکل شهری 10 لیتری کاملا معمولی مصرف می کند. با یک اخطار - این بسیار کم است، با توجه به قدرت موتور اصلی 272 اسب بخار. و گشتاور 288 نیوتن متر!
اگر شرکت‌های ژاپنی، در درجه اول تویوتا و هوندا، موفق به کاهش هزینه‌های واحدها شوند، فروش هیبریدی‌ها می‌تواند در 5 تا 10 سال آینده به میزان قابل توجهی افزایش یابد.
آمریکا: ارزان و ارزان
در انجمن‌های خودروی آمریکایی پس از مسابقه "موتور سال"، ناگزیر بحث‌هایی مطرح می‌شود: چگونه است که حتی یک موتور از طراحی ما در بین برندگان وجود ندارد! ساده است: آمریکایی ها، با وجود ادامه بحران سوخت، در صرفه جویی در مصرف بنزین چندان موفق نبوده اند و حتی نمی خواهند در مورد سوخت دیزل بشنوند! اما این بدان معنا نیست که آنها چیزی برای لاف زدن ندارند.
به عنوان مثال، موتورهای کرایسلر سری Hemi، که در مدل های قدرتمند (که در ایالات متحده به طور سنتی "ماشین های نفتی" نامیده می شوند) در دهه 50 می درخشیدند. نام آنها از انگلیسی نیمکره - نیمکره گرفته شده است. البته، در طول نیم قرن، چیزهای زیادی تغییر کرده است، اما، مانند گذشته، خودروهای مدرن Hemi دارای اتاقک های احتراق نیمکره ای هستند.
به طور سنتی، خط موتورها توسط واحدهای جابجایی نامناسب طبق استانداردهای اروپایی - تا 6.1 لیتر هدایت می شود. هنگامی که دفترچه را باز می کنید، تفاوت در رویکردهای طراحی توجه شما را به خود جلب می کند. «قدرت پیشرو در کلاس»، «سریعترین شتاب»، «سطح صدای کم» ... مصرف سوخت گذرا ذکر شده است. اگرچه او البته نسبت به مهندسان بی تفاوت نیست. فقط این است که اولویت ها کمی متفاوت است - ویژگی های پویا و ... هزینه پایین واحد.
موتورهای همی فاز متغیر ندارند. آنها چندان اجباری ندارند و حتی نمی توانند از نظر توان لیتری به بهترین واحدهای ژاپنی نزدیک شوند. اما آنها از یک سیستم هوشمند MDS (سیستم جابجایی چندگانه - سیستم چند جلدی) استفاده می کنند. همانطور که از نام آن مشخص است، معنای آن در خاموش کردن چهار سیلندر از هشت سیلندر موتور نهفته است، زمانی که لازم نیست از تمام 335 "اسب" و 500 نیوتن متر گشتاور، به عنوان مثال، در یک موتور 5.7 لیتری استفاده کنید. فقط 40 میلی ثانیه طول می کشد تا خاموش شود. جنرال موتورز قبلا از سیستم های مشابه استفاده کرده است و این اولین تجربه کرایسلر است. به گفته این شرکت، MDS به شما امکان می دهد بسته به سبک رانندگی خود تا 20 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی کنید. باب لی، معاون بخش موتور کرایسلر، به موتور جدید بسیار افتخار می کند: "غیرفعال کردن سیلندر ظریف و ساده است ... مزایای آن قابلیت اطمینان و قیمت پایین است."
طبیعتاً مهندسان آمریکایی خود را به سیلندرهای قابل تعویض محدود نمی کنند. آنها همچنین در حال آماده سازی توسعه های کاملاً متفاوت هستند، به عنوان مثال، نیروگاه های سلول سوختی. با توجه به ظهور بیشتر و بیشتر خودروهای مفهومی جدید با چنین موتورهایی، آینده آنها با رنگ های صورتی رنگ آمیزی شده است.
البته، ما فقط به برجسته ترین ویژگی های "ساختمان موتور ملی" اشاره کردیم. دنیای مدرن برای اینکه فرهنگ های اساساً متفاوت در کنار یکدیگر و بدون تأثیرگذاری بر یکدیگر وجود داشته باشند بسیار کوچک است. شاید یک روز آنها دستور العملی برای یک موتور ایده آل "جهانی" ارائه کنند؟ در حال حاضر، همه ترجیح می دهند راه خود را بروند: اروپا در حال آماده شدن برای تغییر تقریبا نیمی از ناوگان خود به روغن کلزا است. آمریکا، اگرچه تلاش می‌کند تا متوجه تغییرات در حال وقوع در جهان نشود، به تدریج خود را از ماستودون‌های حریص جدا می‌کند و به فکر تبدیل زیرساخت‌های کل کشور به سوخت هیدروژنی است. خوب ژاپن... مثل همیشه از فناوری های بالا و سرعت خیره کننده اجرای آنها در زندگی بهره می برد.
دیزل "PSA-FORD"
در آینده نزدیک، تولید دو موتور جدید آغاز خواهد شد که به طور مشترک توسط پژو-سیتروئن و فورد توسعه یافته است (مهندس فورد، فیل لیک، آنها را به خبرنگاران معرفی می کند). موتورهای 2.2 لیتری دیزل برای خودروهای تجاری و سواری در نظر گرفته شده است. سیستم ریل مشترک اکنون با فشار 1800 اتمسفر کار می کند. سوخت از طریق هفت سوراخ 135 میکرونی در انژکتورهای پیزوالکتریک (قبلاً 5 سوراخ وجود داشت) به محفظه احتراق تزریق می شود. اکنون می توان سوخت را تا شش بار در هر دور میل لنگ تزریق کرد. نتیجه اگزوز تمیزتر، صرفه جویی در سوخت و کاهش لرزش است.
از دو توربوشارژر فشرده کم اینرسی استفاده شد. اولی منحصراً مسئول "پایین" است، دومی بعد از 2700 دور در دقیقه فعال می شود و منحنی گشتاور صافی را ارائه می دهد که به 400 نیوتن متر در 1750 دور در دقیقه و قدرت 125 اسب بخار می رسد. در 4000 دور در دقیقه وزن موتور به لطف ساختار جدید بلوک سیلندر نسبت به نسل قبلی 12 کیلوگرم کاهش یافته است.
توسعه موتورسازی در کشورهای مختلف ویژگی های خاص خود را دارد که با سطوح مختلف پتانسیل صنعتی، وضعیت منابع سوخت، سنت ها و تقاضا تعیین می شود. با این حال، جهت های اصلی جستجوها رایج هستند. تلاش امروز متخصصان عمدتاً در توسعه و تولید موتورهای مدرن سبک و فشرده، قدرتمند و اقتصادی است که گازهای خروجی آنها حداقل حاوی مواد سمی باشد. اخیراً الزامات سطح نویز و ارتعاش به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. این امر ضروری اکولوژی است.
در خارج از کشور خاطرنشان می شود که حتی با جستجوها و تحقیقات فشرده که منجر به ایجاد انواع جدیدی از موتورها می شود، موتورهای احتراق داخلی پیستونی اغلب بسیار غیرمعمول، نوع اصلی موتورهای حمل و نقل در قرن 20 و اوایل قرن 21 باقی خواهند ماند. علیرغم تاریخچه محکم آنها به عنوان موتورهای احتراق داخلی (موتور بنزینی اخیراً صدمین سالگرد خود را جشن گرفت)، مهندسی دائماً چیز جدیدی پیدا می کند یا حتی به موارد قدیمی فراموش شده باز می گردد.
چگونه اصطکاک را کاهش دهیم
جست‌وجوی راه‌هایی برای افزایش راندمان مکانیکی، اول از همه، منجر به تمایل به به حداقل رساندن سطح سطوح مالشی، کاهش مصرف انرژی برای رانندگی مکانیزم‌های کمکی و استفاده از روغن‌های روان‌کننده با ویسکوزیته کم و افزودنی‌های خاص شد.بسیاری از شرکت‌های پیشرو که موتورهای وسایل نقلیه را توسعه و تولید می‌کنند، در حال بررسی امکان بهبود کیفیت سطوح داخلی سیلندرها و سبک‌تر کردن قطعات متحرک رفت و برگشتی هستند. مورد دوم منجر به کاهش نیروهای اینرسی می شود که باعث می شود قطر ژورنال های میل لنگ کاهش یابد و بر این اساس تلفات اصطکاک در یاتاقان های ساده کاهش یابد.
تلاش برای کاهش اصطکاک در جفت سیلندر-پیستون در حال انجام است. به عنوان مثال، پیشنهاد شده است که پیستون هایی با نواحی اصطکاک بیرون زده بالای سطح راهنمای پیستون به میزان 25 میکرون ارائه شود. دو سکو از این قبیل در دو طرف قطر زیر حلقه پیستون پایین و یکی در قسمت پایین دامن به طور متقارن با صفحه نوسان شاتون ساخته شده است. کل سطح اصطکاک پیستون روی دیواره های سیلندر 40-70٪ (بسته به طول دامن پیستون) در مقایسه با پیستون های طراحی معمولی کاهش می یابد. برای ایجاد شرایط بهتر برای روانکاری هیدرودینامیکی و حفظ یک گوه روغن پایدار بین سطوح مالش، لبه‌های این پدهای تماسی با زاویه 1 درجه اریب شد.
آزمایش‌های روی تخت نشان داده‌اند که در موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی با چنین پیستون‌های اصلاح‌شده، تلفات اصطکاک 7-11٪ کاهش می‌یابد، در هنگام کار با بار کامل 0.7-1.5٪، صرفه‌جویی در مصرف سوخت حاصل می‌شود و قدرت موثر 1.5 -2٪ افزایش می‌یابد. .
نه تنها کاهش تلفات اصطکاک، بلکه افزایش قابلیت اطمینان جفت مالش نیز مهم است. فناوری مدرن امکانات گسترده ای را در اختیار شما قرار می دهد: پوشش های مقاوم در برابر سایش و ضد خوردگی، عملیات ترمومکانیکی سطح، پاشش پلاسما از آلیاژهای سخت پودری و موارد دیگر.
مواد آینده
آینده موتورسازی به طور فزاینده ای با استفاده از آلیاژهای سبک، مواد کامپوزیت و پلاستیک و سرامیک در ارتباط است.بنابراین، در سال گذشته، تولید موتور توسط شرکت های غربی با بلوک سیلندر ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم به 50٪ از کل تولید و سرسیلندرهای ساخته شده از آلیاژهای سبک - 75٪ رسید. تقریباً تمام موتورهای پرسرعت با جابجایی کوچک و متوسط مجهز به پیستون های ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم هستند.
شرکت های خودروسازی ژاپنی از سرسیلندرهای ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم-تیتانیوم در موتورهای تولید انبوه استفاده می کنند.
در ایالات متحده آمریکا، کار برای تولید بلوک با استفاده از مهر زنی از فولاد کم کربن با ضخامت تنها 2.3 میلی متر در حال انجام است. این امر هزینه تولید را کاهش می دهد و باعث صرفه جویی در وزن در مقایسه با بلوک چدنی می شود (وزن بلوک فولادی مهر شده از وزن بلوک ریخته گری شده از آلیاژ آلومینیوم تجاوز نمی کند). برای قطعات موتور که در شرایط اختلاف دما زیاد کار می کنند، آزمایش هایی روی تقویت آلیاژهای آلومینیوم با الیاف بور انجام می شود.
کار بر روی ساخت قطعات موتور از مواد کامپوزیت با تقویت فیبر (عمدتا میله های اتصال و پین های پیستون) در آلمان آغاز شده است. در طول آزمایش های اولیه، میله های اتصال 10 میلیون چرخه فشاری-تنش را بدون تخریب تحمل کردند. این شاتون ها 54 درصد سبک تر از میله های فولادی معمولی هستند. آنها اکنون تحت شرایط واقعی کارکرد موتور در حال آزمایش هستند.
دو شرکت آمریکایی به عنوان بخشی از برنامه مشترک "موتور پلاستیکی" یک موتور 4 سیلندر با حجم 2.3 لیتر ساخته اند که دارای دو میل بادامک و یک سر سیلندر شانزده سوپاپ (4 سوپاپ در هر سیلندر) است. بلوک و سر سیلندر، پیستون ها (با پوشش مقاوم در برابر حرارت)، میله های اتصال، قطعات توزیع گاز و تشت از پلاستیک فیبری ساخته شده اند. این باعث شد که وزن مخصوص موتور از 2.25 به 0.70 کیلوگرم بر کیلووات کاهش یابد و سطح نویز 30٪ کاهش یابد.
این موتور قدرت موثر 240 کیلووات و وزن 76.4 کیلوگرم (در نسخه مسابقه ای) دارد. موتور مشابه ساخته شده از فولاد و چدن 159 کیلوگرم وزن دارد. سهم کل قطعات پلاستیکی 63 درصد است.
این موتور "پلاستیکی" از یک سیستم روانکاری استاندارد و یک سیستم خنک کننده آب سنتی استفاده می کند. بزرگترین قسمت - بلوک سیلندر - از یک ماده کامپوزیت (رزین اپوکسی با فیبر گرافیت) ساخته شده بود. این موتور به طور گسترده ای از Torlon ترموپلاستیک با کیفیت بالا استفاده می کند که از نظر ترکیب شیمیایی مشابه پلی آمید است. تخمین زده می شود که استفاده گسترده از این ترموپلاستیک می تواند طی 10 سال آینده آغاز شود.
کاری که سرامیک می تواند انجام دهد
موتورهای بنزینی و دیزلی مدرن تنها یک سوم انرژی حاصل از سوختن سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. بقیه به تبادل حرارت می رود و همراه با گازهای خروجی از دست می رود. می توان با افزایش دمای فرآیند در محفظه احتراق، راندمان حرارتی موتور، راندمان سوخت آن و کاهش انتشار مواد سمی در جو را افزایش داد. این به قطعاتی نیاز دارد که بتوانند شرایط دمایی شدیدتری را تحمل کنند. معلوم شد که سرامیک یک ماده واقعاً "انقلابی" برای موتورها است.با این حال، هیچ اتفاق نظری در مورد استفاده گسترده از آن وجود ندارد. هنوز امکان دستیابی به کمال خواص ساختاری این مواد وجود ندارد. قیمت مواد سرامیکی بالاست. فن آوری برای پردازش آنها، از جمله، به عنوان مثال، سنگ زنی الماس، پیچیده و گران است. پردازش قطعات سرامیکی به دلیل حساسیت آنها به عیوب داخلی دشوار است. قطعات سرامیکی نه به تدریج، بلکه بلافاصله و به طور کامل از بین می روند. با این حال، همه اینها به این معنی نیست که سرامیک باید رها شود. ماده جدید بسیار جالب و امیدوارکننده است: این امکان را فراهم می کند که دمای کار موتورهای احتراق داخلی را از 700 درجه به 1100 درجه سانتیگراد افزایش دهید و یک موتور دیزل با راندمان حرارتی ≈48٪ ایجاد کنید (به یاد بیاورید که برای یک موتور دیزل معمولی ≈36٪ است.
به عنوان مثال، در ایالات متحده آمریکا، یک موتور دیزل 6 سیلندر بدون سیستم خنک کننده سنتی با تعدادی از قطعات دارای پوشش اکسید زیرکونیوم مقاوم در برابر حرارت طراحی، تولید و آزمایش شد. این موتور 170 کیلوواتی با حجم 14 لیتر بر روی یک کامیون 4.5 تنی نصب شده است. در طی مسافت 10000 کیلومتری، میانگین مصرف سوخت ویژه 30 تا 50 درصد کمتر از خودروهای معمولی این کلاس را نشان داد.
شرکت‌های ژاپنی که بیشترین حجم تحقیقات را بر روی مواد سرامیکی انجام می‌دهند و تاکنون حدود 60 میلیون دلار در طول 10 سال آزمایش هزینه کرده‌اند، خوش‌بین‌تر هستند. فرض بر این است که قطعات سرامیکی «ثابت» برای موتورهای دیزلی از امسال به تولید انبوه می‌رسند و کل طیف قطعات سرامیکی - تا سال 1990. سهم مواد سرامیکی در قطعات موتور از 5 تا 30 درصد تا سال 2000 خواهد بود. .
سرامیک ها همیشه شکننده بوده و خواهند ماند. سوال این است که از آخرین فرآیندهای تکنولوژیکی برای افزایش استحکام و دوام آن تا مقادیری که عملکرد موتورها را تضمین می کند استفاده کنید. به گفته دانشمندان، موفقیت های اصلی در استفاده از سرامیک های با استحکام بالا نه پس از ظهور مواد جدید، بلکه با توسعه و اجرای تکنیک ها و روش های جدید فناوری پیشرفته برای شکل دادن مواد با خواص از پیش تعیین شده به دست خواهد آمد.
پوشش های سرامیکی توسعه یافته برای محفظه احتراق و قطعات بلبرینگ می تواند گام مهمی در جهت ایجاد قطعات "یکپارچه" ساخته شده به طور کامل از سرامیک باشد. یکی از نویدبخش ترین زمینه ها در ایجاد مواد سرامیکی بسیار کارآمد، استفاده از لیزر برای تشکیل ذرات مواد هم اندازه است (پودرهای قالب گیری با ذرات با اندازه های مختلف به شدت خواص مقاومتی قطعات سرامیکی را کاهش می دهند). حل موفقیت آمیز تمام مشکلات "سرامیک" تأثیر قابل توجهی بر اقتصاد موتورسازی خواهد داشت. هزینه موتورهای احتراق داخلی نه تنها به دلیل ارزان‌تر شدن مواد اولیه و کاهش هزینه‌های تولید، بلکه به دلیل ساده‌تر شدن طراحی موتورها نیز قابل کاهش است. امتناع از رادیاتورها (یخچال ها)، پمپ های آب، درایوهای آنها و روکش آب بلوک سیلندر باعث کاهش شدید وزن و ابعاد موتورها می شود.
علاوه بر این، می توان روان کننده های معمول را کنار گذاشت. این امکان وجود دارد که روان کننده های جدید جامد یا حتی گاز باشند و در دماهای بالا قابل استفاده باشند.
توربوشارژ چیست و چگونه اتفاق می افتد؟
جهت کلی توسعه برای همه موتورهای احتراق داخلی پیستونی (بنزین، دیزل، پیستون دوار و غیره) استفاده گسترده از سوپرشارژ است.سوپرشارژ از دیرباز به عنوان وسیله ای موثر برای افزایش توان لیتر شناخته شده است. اولین بار در دهه 1920 در هوانوردی و سپس در اتومبیل های مسابقه ای ظاهر شد. اینها سوپرشارژرهای چرخشی با درایو مکانیکی بودند (متداول ترین سوپرشارژر مورد استفاده از نوع Rute با دو روتور دو یا سه پره بود). سپس به موتورهای کامیون مهاجرت کردند. چندین دهه است که از این نوع سوپرشارژر در ساخت موتورهای دریایی داخلی و خارجی استفاده می شود. در سال های اخیر، سوپرشارژرهایی با درایو توربین گاز - توربو کمپرسور (TC) - شروع به استفاده کرده اند. بنابراین، در حال حاضر در موتورهای خودروهای تولید انبوه با جابجایی کوچک و متوسط، منحصراً TC به عنوان یک واحد سوپرشارژ استفاده می شود. استفاده گسترده از آن به دلیل هزینه نسبتا کم، قابلیت ساخت، فشرده بودن و عملکرد بالای موتور تسهیل شد. TC مخصوصاً برای موتورهای قایق ها، تراکتورها و واحدهای ثابت که برای مدت طولانی با سرعت ثابت محور موتور کار می کنند مناسب است.
معرفی بوست و کاهش همزمان جابجایی موتور اجازه می دهد تا نیروی مورد نیاز در یک باز شدن دریچه گاز بزرگتر برداشته شود، بنابراین موتور برای بخش قابل توجهی از زمان در منطقه حالت های مربوط به کمترین مصرف سوخت خاص کار می کند. ذخیره توان برای حالت های شتاب و اجباری توسط سوپرشارژ تامین می شود.
تقویت چه کمکی می کند؟ آماده سازی شارژ برای احتراق بهبود یافته است، زیرا شارژ تازه دارای چگالی افزایش یافته است. سرعت جرم در ورودی سیلندر افزایش می یابد، پارامترهای شارژ سوخت قبل از احتراق بهبود می یابد. این امر باعث افزایش سرعت احتراق انبوه و افزایش حداکثر فشار و دمای عملیاتی می شود.
اکثریت قریب به اتفاق موتورهای جهان برای خودروهایی تولید می‌شوند که در یک رژیم شتاب و کاهش مکرر حرکت می‌کنند (به ویژه در شهرها)، بنابراین شرکت‌هایی که موتورها و اجزای سوخت را تولید می‌کنند شروع به تحقیق در مورد جدید (یا قدیمی فراموش شده، اما با استفاده از مواد جدید) کرده‌اند. انواع سوپرشارژر این با این واقعیت توضیح داده می شود که TC شعاعی-محوری، متشکل از یک توربین گاز، که توسط گازهای اگزوز نیرو می گیرد، و یک سوپرشارژر (هر دو چرخ در یک محور کنسولی هستند)، دارای معایب اساسی است: اینرسی و وابستگی منبع تغذیه. بر انرژی گازهای خروجی اگزوز (EG). اینرسی است که تاخیر در دستیابی به حداکثر گشتاور و حداکثر قدرت را در مقایسه با دور موتور توضیح می دهد. مشکل را می توان با ایجاد دستگاه های کنترلی اضافی یا با بازگشت به سوپرشارژرهای مکانیکی حل کرد.
به عنوان مثال، در ژاپن، یک سیستم تزریق سوخت با هندسه نازل متغیر برای موتوری با حجم 2 لیتر توسعه داده شد. واحد جدید ویژگی های دینامیکی موتور را بهبود می بخشد، گشتاور را تا 12 درصد افزایش می دهد و زمان رسیدن به حداکثر فشار تقویت را کاهش می دهد. قطر ورودی نازل با توجه به جریان هوای ورودی توسط یک فلپ کنترل الکترونیکی تغییر می کند. جریان هوای ورودی TC به طور مستقیم با جریان خروجی گاز خروجی متناسب است. بنابراین تغییر ورودی باعث افزایش راندمان واحد توربین در سرعت های پایین و بالا می شود.
سوپرشارژرهای مکانیکی اینرسی کمتری دارند و باعث افزایش گشتاور همزمان با دور موتور می شوند. از معایب سوپرشارژرهای درایو می توان به وزن و ابعاد قابل توجه آنها و همچنین راندمان پایین تر نسبت به TC های مشابه و افزایش سطح نویز اشاره کرد. سوپرشارژرهای مکانیکی نیاز به ساخت با دقت بالایی دارند. برای به دست آوردن فشار بوست بالا با راندمان سوپرشارژر بالا، خنک سازی داخلی روتورها ضروری است. هزینه آنها بیشتر از هزینه TC است.
دمنده های چرخشی تیغه ای با درایو تسمه V و سطح مقطع ورودی قابل تنظیم در حال توسعه هستند. امکان استفاده از کمپرسورهای گریز از مرکز با یک محرک مکانیکی از طریق یک متغیر پیوسته متغیر برای تطبیق عملکرد آن با ویژگی‌های موتور بررسی می‌شود.
یکی از طرح‌های جدید و بسیار امیدوارکننده مبدل‌های فشار موج (WPE) از نوع کمپرکس است که هم از محرک توربین گازی و هم از یک موتور مکانیکی استفاده می‌کند. حدود 1.0٪ از قدرت موتور برای راه اندازی واحد مصرف می شود. سوپرشارژ با استفاده از VOD به طور قابل توجهی قدرت موتور را در منطقه حالت کار افزایش می دهد. به عنوان مثال، برای یک موتور 4 سیلندر احتراق داخلی با حجم کاری 1.7 لیتر، استفاده از Kompreks VOD قدرت را به مقداری معادل قدرت یک موتور احتراق داخلی با حجم 2.5 لیتر افزایش داد. در موتور Saurer با قدرت 232 کیلو وات، افزایش قدرت 50٪ و در گشتاور 30-50٪ بود.
استفاده از سوپرشارژرها (از هر نوع) مستلزم ساخت کولرهای هوایی است که اینترکولر نیز نامیده می شود، زیرا هوا هنگام فشرده شدن گرم می شود. کولرها با افزایش چگالی هوای ورودی به محفظه های احتراق، کارایی و قدرت موتور را افزایش می دهند. دمای هوا در خروجی به 120 درجه سانتی گراد می رسد و دمای هوا در ورودی به منیفولد مکش باید بین 38-60 درجه سانتی گراد باشد. دمای مطلوب برای موتورهای دیزلی تقریباً 50 درجه سانتیگراد است. اگر هوای شارژ تا دمای پایین تری خنک شود، با وجود افزایش چگالی شارژ، قدرت کاهش می یابد، زیرا فرآیند احتراق بدتر می شود. کنترل دقیق دمای هوای میانی، قدرت را 10 درصد افزایش می دهد.
در حال حاضر بهبود فرآیندهای کاری به منظور افزایش راندمان موتورهای احتراق داخلی و کاهش سمیت گازهای خروجی عمدتاً از طریق استفاده از فقیر شدهمخلوط های سوخت و هوا، یعنی مخلوط هایی با محتوای بنزین کاهش یافته است. در آخرین طراحی‌های آزمایشی موتور احتراق داخلی، این امکان کاهش مصرف سوخت را به میزان 25-28٪ فراهم کرد.
همانطور که می دانید برای سوزاندن 1 کیلوگرم بنزین به 15 کیلوگرم هوا نیاز است. بنابراین، یک مخلوط معمولی سوخت و هوا دارای ترکیب 15:1 است. ترکیب مخلوط معمولاً با ضریب هوای اضافی a مشخص می شود. که نسبت مقدار هوا به ازای هر 1 کیلوگرم سوخت در یک مخلوط معین به هوای مورد نیاز برای احتراق کامل این قسمت از سوخت است. برای مخلوط معمولی α=1.0; α> 1 - مربوط به مخلوط لاغر و بدون چربی است. α
یک مانع برای استفاده از مخلوط های بدون چربی و همچنین افزایش بیشتر سرعت میل لنگ این است که زمان احتراق بار وارد شده به سیلندر به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. برای مثال مشخص است که در α=1.67 زمان احتراق 5 برابر بیشتر از a=1.00 است. در نهایت، در برخی از مقادیر بحرانی a، احتراق یک مخلوط بدون چربی در شرایط عادی جریان آرام (مرتب، بدون اختلاط لایه ها) کاملا غیرممکن می شود.
برای دور زدن این مانع، لازم بود برخی از دستگاه ها و سیستم های ویژه ای ایجاد شود که اختلاط فعال مخلوط را تضمین کند - آشفتگی، یعنی تبدیل جریان آرام آن به آشفته (گرداب مانند) و به اصطلاح توزیع بار لایه به لایه.
ماهیت توزیع بار لایه به لایه در محفظه احتراق (CC) این است که بخش ورودی مخلوط به لایه هایی با مقادیر α متفاوت تقسیم می شود - غنی شده و حتی بیشتر تخلیه می شود. قسمت غنی شده شارژ در لحظه شلیک شمع در الکترودهای آن قرار دارد. به راحتی مشتعل می شود و اشتعال سریع بقیه مخلوط بدون چربی را تضمین می کند.
راه های بهبود فرآیندهای کاری
به اصطلاح "اثر اسکویش" به وسیله ای موثر برای آشفتن جریان مخلوط تبدیل شده است. یک گرداب محوری قدرتمند در لحظه ورود بار سازماندهی می شود و سپس جریان های هدایت شعاعی که مخلوط را در پایان فرآیند احتراق به خوبی مخلوط می کند.نسخه های اولیه چنین دستگاه هایی دارای اشکال قابل توجهی بودند - آنها عرضه مخلوط کار را 20٪ کاهش دادند. در نتیجه کار آزمایشی گسترده، امکان کاهش افت دبی تا 10 درصد فراهم شد که کاملا قابل قبول تلقی می شود و با افزایش راندمان فرآیند اصلی جبران می شود.
یک دستگاه گرداب ساز ویژه "Sekon" ساخته شده است که دو گرداب محوری مخالف را در سیلندر موتور ایجاد می کند. اثر مورد نیاز با برجستگی های چند نمایه با شکل نسبتاً پیچیده ساخته شده روی صندلی دریچه ورودی تضمین می شود. استفاده از این دستگاه بر روی موتور موتور سیکلت سوزوکی با افت بسیار جزئی قدرت، مصرف سوخت را بین 6.5-14.0 درصد کاهش می دهد.
در موتورهای احتراق داخلی مدرن، گزینه های مختلفی برای سازماندهی (در پایان ضربه فشرده سازی) حرکت شعاعی جریان مخلوط به سمت محور سیلندر به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد. این کار با تشکیل نوعی سطوح جابجایی در کف پیستون و روی سرسیلندر، یعنی در ناحیه محفظه احتراق (CC) انجام می شود. پیشرفته ترین سیستم May Fairball است که در موتورهای جگوار 5.3L با نسبت تراکم 11.5 استفاده می شود. در بارهای جزئی، این موتور در مقادیر تا 1.5 به طور پایدار کار می کند، زیرا جریان مخلوط پس از ورود از شیر ورودی، پیچ خورده، در یک حرکت گرداب مانند فشرده می شود و در حین فشرده سازی غنی ترین قسمت آن است. از آن در شمع متمرکز شده است.
برای احتراق مخلوط های بدون چربی، به ویژه سیستم های احتراق قابل اعتماد و قدرتمند مورد نیاز است. به ویژه از نصب دو شمع در هر سیلندر استفاده می کنند، شمع های مخصوص با دبی بلندتر و قوی تر.
بوش (آلمان) یک طرح اساسی جدید از یک شمع جرقه با یک محفظه گرداب داخلی ایجاد کرده است. اصل عملکرد آن این است که در خود شمع یک حفره کوچک وجود دارد - محفظه ای که در آن قسمت ویژه ای از شارژ وارد شده به سیلندر مشتعل می شود. چهار کانال مماسی در بدنه شمع تلاطم شدید این قسمت از شارژ را فراهم می کند و (در اثر اعمال نیروهای گریز از مرکز) غنی ترین لایه آن را به الکترودهای شمع می اندازد. پس از احتراق، مشعل های شعله گسترده از محفظه شمع جرقه به داخل سیلندر از طریق همان کانال های محوری مماسی و مرکزی پرتاب می شوند و بلافاصله حجم زیادی از شارژ اصلی را پوشش می دهند.
جستجوهای بیشتر برای روش های جدید برای بهبود فرآیندهای کاری منجر به ایجاد موتورهایی با توزیع بار لایه به لایه(گاهی از اصطلاح "موتور احتراق داخلی با بار طبقه بندی شده" استفاده می شود). چنین موتورهایی می توانند با بنزین کم اکتان کار کنند، از نظر اقتصادی با موتورهای دیزلی قابل مقایسه هستند و انتشار سمی پایینی دارند. آنها را می توان بر اساس مدل های تولید شده تولید کرد.
بیشترین پیشرفت در این مسیر توسط فورد (ایالات متحده آمریکا) که موتور PROCO (از کلمات احتراق برنامه ریزی شده - احتراق برنامه ریزی شده) و هوندا (ژاپن) ایجاد کرده است.
موتور PROKO با نسبت تراکم 11 با استفاده از یک سیستم متمایز می شود تزریق مستقیمبنزین را با استفاده از نازل وارد محفظه احتراق کنید. سوخت توسط پمپ مخصوص تامین می شود. کاربراتور وجود ندارد. هوا به طور جداگانه و مستقیماً از طریق منیفولد ورودی که دارای یک سوپاپ دریچه گاز در ورودی آن است و دریچه های ورودی وارد سیلندر می شود. هر دو ترکیب کیفی (آلفا) و کمیت مخلوط تشکیل شده در سیلندر به طور خودکار تنظیم می شوند (بسته به بار و موقعیت پدال گاز). کل عملکرد سیستم های برق و جرقه زنی (با تعبیه دو شمع برای هر سیلندر) توسط یک واحد الکترونیکی طبق برنامه خاصی کنترل می شود.
به لطف شکل خاص پیستون با محفظه در پایین و کانال ورودی که جریان را توربولیزه می کند، تشکیل مخلوط خوب، توزیع لایه به لایه مخلوط و احتراق کامل آن تضمین می شود. نقطه ضعف طراحی پیچیدگی تجهیزات موتور مورد استفاده و به ویژه انژکتورها است که نیاز به دقت ساخت استثنایی دارد.
سیستم CVCC (CVCC - Compound Vortex Controlled Combustion - Controlled Vortex Combustion Process) در حال حاضر در موتورهای تولیدی هوندا استفاده می شود.
مهمترین ویژگی این موتور فوق العاده جالب هوندا KVKK که طراحی آن توسط بیش از 230 حق ثبت اختراع محافظت می شود، استفاده از به اصطلاح احتراق پیش محفظه مشعل. در اصل، این تنها موتور بنزینی تولید انبوه است که بر اساس همان اصل کارکرد موتورهای دیزلی عمل می کند.
محفظه احتراق به دو قسمت اصلی (89٪ از حجم کل) و کوچک (11٪) تقسیم می شود - خود پیش محفظه یا پیش محفظه ای که شمع در آن نصب شده است. در پیش محفظه، که به شدت توسط گازهای خروجی گرم می شود، "شارژ خلبان" - یک بخش غنی شده ویژه از مخلوط سوخت و هوا - گرم شده و مشتعل می شود. در عین حال ، ایده "طبقه بندی" که قبلاً برای ما آشنا بود - تقسیم مخلوط به غنی شده و تخلیه شده ، شکل کاملاً متفاوتی در طراحی KVKK به دست آورد. بخش "اشتعال" غنی شده شارژ در سیلندر موتور آزاد نمی شود، اما از همان ابتدا جداگانه تهیه شده است. تشکیل مخلوط در یک کاربراتور مخصوص سه محفظه اتفاق می‌افتد، یک محفظه کوچک که مخلوطی غنی از پیش محفظه را تامین می‌کند و دو محفظه بزرگ، سیلندرهای اصلی را با مخلوطی بدون چربی تامین می‌کنند.
در حال حاضر، فرآیند به اصطلاح "KVKK" به طور گسترده ای شناخته شده است. در طول بیش از 25 سال کار برای بهبود آن، موتورها دستخوش تغییرات زیادی شده اند که باعث می شود نسبت تراکم از 9 به 11 با بنزین با همان عدد اکتان افزایش یابد و مصرف ویژه تا 7 درصد کاهش یابد. . مقدار متوسط α=1.3 است که مربوط به حد تخلیه موثر مخلوط کاری است.
تنظیم نسبت تراکم و زمان بندی سوپاپ
اخیراً جهت جالب دیگری از کار برای بهبود ویژگی های عملکرد موتورهای احتراق داخلی شناسایی شده است.از نظر تئوری، مدتهاست که مشخص شده است که نسبت تراکم ثابت و زمان بندی سوپاپ، که برای هر حالت عملیاتی (اسمی) انتخاب شده است، زمانی که بار تغییر می کند، کمتر از حد مطلوب است. اکنون امکان تنظیم نسبت تراکم در حین کار موتور - Volkswagenwerk AG این جهت را دنبال می کند - و زمان بندی سوپاپ ها - این کار توسط فورد اروپا انجام می شود.
انتظار می رود که موتور احتراق داخلی فولکس واگن با نسبت تراکم متغیر، راندمان حرارتی را به ویژه در بارهای جزئی افزایش دهد. راندمان آن در بارهای جزئی 12٪ بیشتر از یک موتور معمولی است، به این دلیل که افزایش قابل توجهی در نسبت تراکم امکان کار بر روی مخلوط های بسیار لاغر را فراهم می کند.
حجم محفظه احتراق با استفاده از یک "پیستون" اضافی تغییر می کند، که در داخل آن یک شمع جرقه وجود دارد، "پیستون" کمکی در بالاترین موقعیت قرار دارد و نسبت تراکم 9.5 است. هنگام کار با بارهای کاهش یافته، "پیستون" پایین می آید، حجم محفظه احتراق کاهش می یابد و نسبت تراکم بر این اساس تا 15.0 افزایش می یابد. سیستم احتراق موتور احتراق داخلی توسط کامپیوتر کنترل می شود.
اکثر موتورهای احتراق داخلی تولیدی معمولی از یک میل بادامک برای به حرکت درآوردن هر دو سوپاپ ورودی و خروجی استفاده می کنند. در عین حال، امکان تنظیم جداگانه زمان بندی سوپاپ بر اساس حالت های سرعت یا بار، همانطور که با زمان جرقه زنی و تامین سوخت انجام می شود، منتفی است.
بنابراین، تا به حال، طراحان مجبور به اتخاذ نوعی تصمیمات سازشی بین شاخص های رضایت بخش برای حد بالا و پایین محدوده سرعت یا بار بوده اند.
متخصصان فورد اروپا با استفاده از دو میل بادامک مجزا (یکی برای به حرکت درآوردن سوپاپ های ورودی، دیگری برای به حرکت درآوردن سوپاپ های اگزوز) مشکل را حل کردند و می توانند در حین کار موتور، یکی را نسبت به دیگری بچرخانند. شفت ها توسط سیستم الکترونیکی فورد EKK-IV کنترل می شوند که برای زمان بندی بهینه سوپاپ برای هر شرایط بار برنامه ریزی شده است.
مکانیسم تنظیم مقدار همپوشانی سوپاپ شامل یک چرخ دنده مارپیچ مرکزی است که از طریق یک محور میانی از میل لنگ هدایت می شود و دو چرخ دنده مارپیچ که می توانند در امتداد خطوط در امتداد محورهای میل بادامک حرکت کنند. این حرکت محوری باعث تغییر موقعیت زاویه ای آنها نسبت به یکدیگر و میل لنگ می شود. حرکت محوری توسط کوپلینگ های چرخ دنده و چرخ دنده ای که توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شود فراهم می شود. تغییر کامل در همپوشانی سوپاپ از 10 تا 90 درجه تنها در 0.25 ثانیه رخ می دهد.
آزمایشات انجام شده توسط این شرکت نشان داده است که توانایی تغییر میزان همپوشانی سوپاپ در حین کار موتور احتراق داخلی باعث صرفه جویی در سوخت در موتورهای با قدرت متوسط تا 5٪ و در موتورهای پرقدرت - تا 10٪ می شود. علاوه بر این، امکان کاهش حداقل سرعت دور آرام پایدار تا 500 دور در دقیقه وجود داشت، در حالی که برای موتورهای احتراق داخلی معمولی این مقدار کمتر از 800 دور در دقیقه نیست. این باعث صرفه جویی اضافی در طول کارکرد موتور احتراق داخلی می شود.
افزایش تعداد دریچه ها
سالهای اخیر با ظهور موتورهای سریالی با سرسیلندرهای سه و چهار سوپاپ، عمدتاً در بازارهای ژاپن و اروپای غربی مشخص شده است (به هر حال، از سال 1912 از چنین سرهایی در اتومبیل های مسابقه استفاده می شود). "رکوردها" توسط شرکت های ژاپنی ثبت می شود: یاماها یک موتور چهار سیلندر پنج سوپاپ (سه ورودی، دو اگزوز) تولید می کند و یک موتور شش سوپاپ را توسعه می دهد و سوزوکی تولید یک موتور هشت سوپاپ را آماده کرده است.علت این افزایش تعداد سوپاپ ها نسبت به معمول (یک ورودی و یک اگزوز) چیست؟
هنگام کار با حداکثر سرعت - در حداکثر سرعت چرخش میل لنگ - موتور شروع به "خرد کردن" می کند - سیلندر زمان پر شدن کامل با مخلوط سوخت و هوا را ندارد. پیوند محدود کننده مسیر به ناحیه جریان دریچه ورودی تبدیل می شود. افزایش قطر این شیر و کورس آن با ابعاد کوچک محفظه احتراق به دلیل مشکلات طراحی با مشکل مواجه شده است. تنها راه موثر این است افزایش تعداد دریچه ها.
کاربرد و اشاعه این روش مدتهاست که به دلیل ملاحظات صرفاً اقتصادی با مشکل مواجه شده است. از آنجایی که تعداد قطعات مکانیزم توزیع گاز چندین برابر افزایش یافت، پیچیدگی کار تنظیم، وزن موتور و هزینه آن بر این اساس افزایش یافت. موفقیت های فن آوری مدرن، که کاهش هزینه های کلی تولید موتورهای احتراق داخلی به طور فزاینده پیچیده را از طریق استفاده از ابزارهای اتوماسیون ممکن ساخته است، امکان اجرای یک روش شناخته شده را فراهم کرده است. با این وجود، استفاده گسترده از پیچیده ترین طرح ها بعید است. در حال حاضر فقط موتورهای احتراق داخلی سه سوپاپ گسترده شده اند: 15 مدل از این موتورها به صورت انبوه در خارج از کشور تولید می شوند.
چرا در موتورهای احتراق داخلی تولید انبوه از طرح سه سوپاپ به جای چهار سوپاپ استفاده کردند؟ پاسخ ساده است. مدار سه سوپاپ توسط یک میل بادامک هدایت می شود، در حالی که مدار چهار سوپاپ نیاز به نصب دو میل بادامک دارد.
در گذر، خاطرنشان می کنیم که در موتورهای چند سوپاپ، سیستم های مختلفی اهمیت پیدا می کنند تنظیم خودکارپارامترهای سیستم توزیع گاز به ویژه، دستگاه ها به طور فزاینده ای برای جبران خودکار اندازه شکاف هایی که با گرم شدن سوپاپ ها در حین کار موتور تغییر می کنند، استفاده می شود. سیستم های توزیع گاز با فشار دهنده های هیدرولیک یا با بازی آزاد متغیر در درایو سوپاپ وجود دارد که منجر به تغییر در ارتفاع عملیاتی بالابر سوپاپ و بر این اساس تنظیم زمان بندی سوپاپ می شود. سیستم هایی برای خاموش کردن خودکار بخشی از سیلندرها در بارهای کم شناخته شده است.
هنگام طراحی موتورهای احتراق داخلی مدرن، مدارهای چند سوپاپ به عنوان یک اقدام طراحی مهم برای بهبود فرآیند احتراق، افزایش خواص ضد ضربه و کاهش سمیت گازهای خروجی در نظر گرفته می شوند.
اتحاد گسترده، اتوماسیون طراحی و ساخت موتورهای احتراق داخلی
کارشناسان خارجی بر این باورند که نه تنها در حال حاضر، بلکه در آینده تا سال 2000، عمده موتورهای احتراق داخلی تولیدی موتورهای بنزینی خواهد بود. کم اهمیتحجم کار در ارتباط با کار موفقیت آمیز برای بهبود کارایی چنین موتورهایی، علاقه به دیزل سازی ناوگان خودروهای سواری کاهش یافته است. می توان میانگین مصرف بنزین ویژه را از 312 به 245 گرم در کیلووات ساعت کاهش داد که با افزایش راندمان موثر از 28 به 35 درصد مطابقت دارد.در سرتاسر جهان استفاده از آخرین تکنولوژی پیشرفته در حال افزایش است که دقت بسیار بالاتری را در ساخت قطعات نسبت به قبل ارائه می دهد. اصل توسعه "خانواده" موتورهای احتراق داخلی بنزینی در حال معرفی است با درجه بالایی از یکپارچگی قطعات، که از دیرباز در صنعت گازوئیل استفاده می شود. به عنوان مثال، به طور خاص، ساخت یک سری موتورهای احتراق داخلی توسط فولکس واگن با توان مؤثر 29، 40 و 55 کیلووات است که دارای 220 قطعه استاندارد شده از جمله میل لنگ با عناصر مختلف نصب برای سرسیلندرها است.
جهت اصلی در سازماندهی تولید در مقیاس بزرگ نسل های جدید موتورهای احتراق داخلی مقدمه است. خطوط تولید خودکارساخت قطعات و مونتاژ موتور.
نمونه ای از یک موتور احتراق داخلی مدرن که برای تولید خودکار طراحی شده است، موتور Fire-1000 است که به طور مشترک توسط فیات (ایتالیا) و پژو (فرانسه) با استفاده گسترده از رایانه ساخته شده است. استفاده از رایانه ها باعث شد تا طراحی موتور با در نظر گرفتن الزامات فناوری با استفاده از روبات ها تا حد امکان به طور قابل توجهی سبک، ساده و بهبود یابد. در طول توسعه Fire-1000، 120 نمونه اولیه ایجاد و آزمایش شد که از نظر طراحی، تعداد سیلندرها و فرآیندهای کاری مورد استفاده متفاوت بودند.
حجم کاری موتور جدید 999 سانتی متر مکعب است. قدرت - 33 کیلو وات در سرعت میل لنگ 5000 دور در دقیقه. وزن - 69.3 کیلوگرم، که مربوط به یک شاخص خاص 2.1 کیلوگرم / کیلو وات است. وزن موتور با کاهش ارتفاع بلوک سیلندر و ضخامت دیواره از 6 به 4 میلی متر، باریک شدن پل های بین سیلندر و سبک شدن قابل توجه پارتیشن های یاتاقان اصلی کاهش یافت. ژاکت خنک کننده فقط قسمت بالایی سیلندرها را می پوشاند. بلوک بدون باله است و دیواره های جانبی از خطوط سیلندر پیروی می کنند و حجم مایع خنک کننده را کاهش می دهند. بلوک سیلندر تنها 18 کیلوگرم وزن دارد. مشخص است که محفظه احتراق آن، که به شکل بیضی مسطح است، حتی پردازش نمی شود، زیرا از یک فرآیند خودکار ریخته گری بسیار دقیق استفاده می شود. پمپ آب، واقع در باس بلوک، و میل بادامک توسط یک تسمه دندانه دار هدایت می شوند. پمپ روغن دنده داخلی در بلوک قرار دارد و توسط میل لنگ به حرکت در می آید. توزیع کننده سیستم جرقه زنی ترانزیستور بدون تماس در انتهای شفت بادامک نصب شده است.
با مسافت پیموده شده تا 100 هزار کیلومتر، موتور نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد.
نتیجه
به گفته کارشناسان برجسته خارجی، استفاده گسترده از موتورهای احتراق داخلی که اساساً از نظر طراحی و اصول عملکرد جدید هستند، در آینده نزدیک انتظار نمی رود.جهت‌های اصلی توسعه رایج‌ترین موتورهای احتراق داخلی بنزینی با جابجایی کوچک و متوسط در آینده، افزایش بیشتر بازده مکانیکی و شاخص‌های اقتصادی و کاهش سمیت گازهای خروجی است. جستجو برای مواد و فن آوری های جدید، توسعه سیستم های سوپر شارژ و فرآیندهای عملیاتی جدید ادامه خواهد داشت. کار تحقیقاتی در همه این زمینه‌ها با استفاده گسترده از رایانه‌ها و برنامه‌هایی که با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده در آزمایش‌ها گردآوری شده‌اند، انجام می‌شود.
در طول 20 سال گذشته، توسعه موتورهای احتراق داخلی بنزینی در حال حاضر به طور متوسط کاهش مصرف سوخت ویژه بیش از 20٪ را به دست آورده است، در حالی که به طور همزمان استانداردهای آلایندگی شدیدتر را رعایت می کند. ابزارهایی برای سازماندهی یک فرآیند احتراق کارآمدتر و کم سمیت با افزایش نسبت تراکم و استفاده از مخلوط سوخت و هوا بدون چربی پیدا شده است. پیشرفت‌های خاصی در طرح‌های موتورهای احتراق داخلی سریال با طراحی معمولی و همچنین در موتورهای احتراق داخلی که به طور فزاینده‌ای گسترده و سازگارتر شده‌اند با سرسیلندرهای سه و چهار سوپاپ معرفی شده‌اند.
برای گسترش دامنه کنترل احتراق با کیفیت بالا و کاهش تلفات تبادل گاز، طرح‌های مختلفی برای خاموش کردن یک سیلندر (یا گروه‌های سیلندر) برای کاهش حجم کار در بارهای جزئی ایجاد شده است. همین ایده در موتورهای احتراق داخلی تولید انبوه با کاهش جابجایی و جبران نشانگرهای قدرت در بار کامل با معرفی سوپرشارژ اجرا می شود.
در سطح تحقیقات تجربی، امکانات تنظیم نسبت تراکم و زمان بندی سوپاپ در حین کارکرد موتور احتراق داخلی در نظر گرفته شده است.
به منظور ساده سازی فناوری، کاهش وزن، کاهش بارهای مکانیکی و حرارتی، سطح سر و صدا و ارتعاش، کار بر روی استفاده از مواد کامپوزیتی بر پایه پلاستیک ادامه دارد. بهبود قابل توجه در خواص فیزیکوشیمیایی مواد سرامیکی همچنین امکان استفاده از آنها را در طراحی موتورهای احتراق داخلی واقعی فراهم کرد.
