Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych planuje w przyszłości modernizację układów napędowych turbin gazowych zainstalowanych obecnie w jej samolotach i statkach, zastępując konwencjonalne silniki pracujące w cyklu Braytona na detonacyjne silniki rotacyjne. Oczekuje się, że przyniesie to oszczędności w zużyciu paliwa na poziomie około 400 milionów dolarów rocznie. Jednak zdaniem ekspertów seryjne wykorzystanie nowych technologii jest możliwe nie wcześniej niż za dekadę.

Rozwój silników obrotowych lub wirowo-rotacyjnych w Ameryce prowadzi Laboratorium Badań Floty USA. Według wstępnych szacunków nowe silniki będą miały większą moc, a także będą o około jedną czwartą bardziej ekonomiczne od silników konwencjonalnych. Jednocześnie podstawowe zasady działania elektrowni pozostaną takie same - gazy ze spalonego paliwa przedostaną się do turbiny gazowej, obracając jej łopatki. Według US Navy Laboratory nawet w stosunkowo odległej przyszłości, kiedy cała flota USA będzie zasilana energią elektryczną, za wytwarzanie prądu nadal będą odpowiadać zmodyfikowane w pewnym stopniu turbiny gazowe.

Przypomnijmy, że wynalezienie pulsacyjnego silnika oddychającego powietrzem datuje się na koniec XIX wieku. Autorem wynalazku był szwedzki inżynier Martin Wiberg. Nowe elektrownie stały się powszechne podczas drugiej wojny światowej, chociaż ich właściwości techniczne były znacznie gorsze od istniejących wówczas silników lotniczych.

Należy zaznaczyć, że w tym momencie flota amerykańska składa się ze 129 statków wyposażonych w 430 silników turbinowych. Co roku koszt zaopatrzenia ich w paliwo wynosi około 2 miliardów dolarów. W przyszłości, gdy nowoczesne silniki zostaną zastąpione nowymi, zmieni się także wysokość kosztów paliwa.

Obecnie stosowane silniki spalinowe działają w cyklu Braytona. Jeśli w kilku słowach zdefiniujemy istotę tego pojęcia, to wszystko sprowadza się do sekwencyjnego mieszania utleniacza i paliwa, dalszego sprężania powstałej mieszanki, następnie zapłonu i spalania z ekspansją produktów spalania. To rozprężenie służy właśnie do napędzania, poruszania tłokami, obracania turbiny, czyli wykonywania czynności mechanicznych, zapewniając stałe ciśnienie. Proces spalania mieszanki paliwowej przebiega z prędkością poddźwiękową – proces ten nazywany jest daflagracją.

Jeśli chodzi o nowe silniki, naukowcy zamierzają zastosować w nich spalanie wybuchowe, czyli detonację, w której spalanie następuje z prędkością ponaddźwiękową. I chociaż obecnie zjawisko detonacji nie zostało jeszcze w pełni zbadane, wiadomo, że przy tego typu spalaniu powstaje fala uderzeniowa, która rozchodząc się poprzez mieszaninę paliwa i powietrza powoduje reakcję chemiczną, w wyniku której następuje uwolnienie dość dużej ilości energii cieplnej. Kiedy fala uderzeniowa przechodzi przez mieszaninę, nagrzewa się, co prowadzi do detonacji.

Przy opracowywaniu nowego silnika planuje się wykorzystać pewne osiągnięcia, które uzyskano podczas opracowywania silnika pulsującego detonacyjnego. Zasada jego działania polega na tym, że do komory spalania dostarczana jest wstępnie sprężona mieszanka paliwowa, gdzie ulega ona zapaleniu i detonacji. Produkty spalania rozszerzają się w dyszy, wykonując działania mechaniczne. Następnie cały cykl powtarza się od nowa. Wadą silników pulsacyjnych jest jednak zbyt niska częstotliwość powtarzania cykli. Ponadto konstrukcja samych silników staje się bardziej złożona wraz ze wzrostem liczby pulsacji. Tłumaczy się to koniecznością synchronizacji pracy zaworów odpowiedzialnych za dostarczanie mieszanki paliwowej, a także bezpośrednio samymi cyklami detonacji. Silniki pulsacyjne są również bardzo hałaśliwe, wymagają do pracy dużej ilości paliwa, a praca możliwa jest tylko przy stałym dawkowaniu paliwa.

Jeśli porównamy silniki rotacyjne detonacyjne z pulsacyjnymi, zasada ich działania jest nieco inna. W szczególności nowe silniki zapewniają stałą, nietłumioną detonację paliwa w komorze spalania. Zjawisko to nazywa się detonacją spinową lub wirującą. Po raz pierwszy został opisany w 1956 roku przez radzieckiego naukowca Bogdana Voitsekhovsky'ego. Ale zjawisko to odkryto znacznie wcześniej, w 1926 roku. Pionierami byli Brytyjczycy, którzy zauważyli, że w niektórych systemach zamiast płaskiej fali detonacyjnej pojawiała się jasno świecąca „głowa” poruszająca się po spirali.

Woitsekhovsky za pomocą zaprojektowanego przez siebie fotorejestratora sfotografował czoło fali poruszające się w pierścieniowej komorze spalania w mieszance paliwowej. Detonacja spinowa różni się od detonacji płaskiej tym, że powstaje w niej pojedyncza poprzeczna fala uderzeniowa, po której następuje ogrzany gaz, który nie przereagował, a za tą warstwą znajduje się strefa reakcji chemicznej. I właśnie ta fala zapobiega spalaniu samej komory, którą Marlen Topchiyan nazwała „spłaszczonym pączkiem”.

Należy zauważyć, że silniki detonacyjne były stosowane już w przeszłości. W szczególności mówimy o pulsującym silniku oddychającym powietrzem, który był używany przez Niemców pod koniec II wojny światowej w rakietach manewrujących V-1. Jego produkcja była dość prosta, jego obsługa była dość łatwa, ale jednocześnie silnik ten nie był zbyt niezawodny w rozwiązywaniu ważnych zadań.

Następnie w 2008 roku wystartował Rutang Long-EZ, eksperymentalny samolot wyposażony w silnik pulsacyjny detonacyjny. Lot na wysokości trzydziestu metrów trwał zaledwie dziesięć sekund. W tym czasie elektrownia rozwinęła ciąg około 890 niutonów.

Eksperymentalny model silnika zaprezentowany przez Laboratorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych to pierścieniowa, stożkowa komora spalania o średnicy 14 centymetrów po stronie zasilania paliwem i 16 centymetrów po stronie dyszy. Odległość pomiędzy ściankami komory wynosi 1 centymetr, natomiast „rura” ma długość 17,7 centymetra.

Jako mieszaninę paliwową stosuje się mieszaninę powietrza i wodoru, która jest dostarczana pod ciśnieniem 10 atmosfer do komory spalania. Temperatura mieszaniny wynosi 27,9 stopnia. Należy zauważyć, że ta mieszanina jest uznawana za najwygodniejszą do badania zjawiska detonacji spinowej. Jednak zdaniem naukowców w nowych silnikach będzie można zastosować mieszankę paliwową składającą się nie tylko z wodoru, ale także innych łatwopalnych składników i powietrza.

Badania eksperymentalne silnika rotacyjnego wykazały jego większą sprawność i moc w porównaniu z silnikami spalinowymi. Kolejną zaletą jest znaczna oszczędność paliwa. Jednocześnie w trakcie eksperymentu stwierdzono, że spalanie mieszanki paliwowej w „testowym” silniku rotacyjnym jest nierównomierne, dlatego konieczna jest optymalizacja konstrukcji silnika.

Produkty spalania, które rozprężają się w dyszy, można za pomocą stożka zebrać w jeden strumień gazu (jest to tzw. efekt Coandy), a następnie strumień ten przekazać do turbiny. Pod wpływem tych gazów turbina będzie się obracać. Tym samym część pracy turbiny może zostać wykorzystana do napędzania statków, a częściowo do wytwarzania energii niezbędnej dla wyposażenia statku i różnych systemów.

Same silniki można produkować bez ruchomych części, co znacznie uprości ich konstrukcję, co z kolei obniży koszt całej elektrowni. Ale to dopiero w przyszłości. Przed wprowadzeniem nowych silników do masowej produkcji konieczne jest rozwiązanie wielu trudnych problemów, a jednym z nich jest dobór trwałych, żaroodpornych materiałów.

Należy pamiętać, że obecnie obrotowe silniki detonacyjne są uważane za jedne z najbardziej obiecujących silników. Opracowują je także naukowcy z Uniwersytetu Teksasu w Arlington. Stworzoną przez nich elektrownię nazwano „silnikiem z ciągłą detonacją”. Na tej samej uczelni prowadzone są badania nad doborem różnych średnic komór pierścieniowych oraz różnych mieszanek paliwowych zawierających wodór i powietrze lub tlen w różnych proporcjach.

Prace w tym kierunku trwają także w Rosji. Tak więc, według dyrektora zarządzającego stowarzyszenia badawczo-produkcyjnego Saturn I. Fedorowa, w 2011 roku naukowcy z Centrum Naukowo-Technicznego Lyulka prowadzą prace nad pulsującym silnikiem odrzutowym. Prace prowadzone są równolegle z rozwojem obiecującego silnika o nazwie „Produkt 129” dla T-50. Ponadto Fiodorow powiedział również, że stowarzyszenie prowadzi badania nad stworzeniem obiecujących samolotów następnego etapu, które mają być bezzałogowe.

Jednocześnie menadżer nie sprecyzował o jakim typie silnika pulsującego mowa. W tej chwili znane są trzy typy takich silników - bezzaworowe, zaworowe i detonacyjne. Powszechnie przyjmuje się jednak, że silniki pulsacyjne są najprostsze i najtańsze w produkcji.

Obecnie kilka dużych firm z branży obronnej prowadzi badania nad stworzeniem pulsujących, wysoce wydajnych silników odrzutowych. Wśród tych firm są amerykańskie Pratt & Whitney i General Electric oraz francuska SNECMA.

Można zatem wyciągnąć pewne wnioski: stworzenie nowego obiecującego silnika wiąże się z pewnymi trudnościami. Główny problem w tej chwili leży w teorii: to, co dokładnie dzieje się, gdy fala uderzeniowa detonacyjna porusza się po okręgu, jest znane tylko ogólnie, a to znacznie komplikuje proces optymalizacji rozwoju. Dlatego nowa technologia, choć bardzo atrakcyjna, jest mało możliwa do wdrożenia na skalę przemysłową.

Jeśli jednak badaczom uda się uporządkować kwestie teoretyczne, będzie można mówić o prawdziwym przełomie. Przecież turbiny znajdują zastosowanie nie tylko w transporcie, ale także w energetyce, w której zwiększenie wydajności może przynieść jeszcze silniejszy efekt.

Użyte materiały:
http://science.compulenta.ru/719064/
http://lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/

Silnik ciągnika T-150: marki, montaż, konwersja

Ciągniki T-150 i T-150K zostały opracowane przez inżynierów Charkowskiej Fabryki Ciągników. Model ten zastąpił inny oryginalny projekt KhTZ - T-125, którego produkcję zakończono w 1967 roku.

Prace nad T-150 trwały kilka lat i wszedł do masowej produkcji w 1971 roku. Początkowo był to model T-150K – ciągnik na rozstawie osi. Od 1974 roku rozpoczęto produkcję ciągnika gąsienicowego oznaczonego T-150.

Zasadą ustaloną przez inżynierów KhTZ przy opracowywaniu T-150 i T-150 K była maksymalna unifikacja tych modeli. Ciągniki kołowe i gąsienicowe mają możliwie podobną konstrukcję, biorąc pod uwagę różne układy napędowe. Pod tym względem większość części zamiennych i zespołów jest oznaczona dla T-150, ale przyjmuje się, że nadają się one również do ciągnika kołowego T-150K.

Silniki zamontowane w ciągniku T-150

Silniki w ciągnikach T-150 i T-150K są montowane z przodu. Sprzęgło i skrzynia biegów są połączone z jednostką poprzez sprzęgło. W ciągnikach kołowych i gąsienicowych T-150 zamontowano następujące silniki:

• SMD-60,
• SMD-62,
• YaMZ-236.

Silnik T-150 SMD-60

Pierwsze ciągniki T-150 miały silnik wysokoprężny SMD-60. Silnik miał w tym czasie zasadniczo inną konstrukcję i bardzo różnił się od innych jednostek specjalnego wyposażenia.

Silnik T-150 SMD-60 jest silnikiem czterosuwowym o krótkim skoku. Posiada sześć cylindrów ułożonych w 2 rzędach. Silnik jest turbodoładowany, posiada układ chłodzenia cieczą i bezpośredni wtrysk paliwa.

Cechą silnika ciągnika T-150 SMD-60 jest to, że cylindry nie są umieszczone naprzeciw siebie, ale z przesunięciem 3,6 cm Dokonano tego w celu zamontowania korbowodów przeciwległych cylindrów na jednym czopie korbowym wał korbowy.

Konfiguracja silnika T-150 SMD-60 radykalnie różniła się od konstrukcji innych ówczesnych silników ciągnikowych. Cylindry silnika miały układ w kształcie litery V, dzięki czemu był znacznie bardziej kompaktowy i lżejszy. Inżynierowie umieścili turbosprężarkę i kolektory wydechowe w wypukłości cylindrów. Pompa zasilająca olej napędowy ND-22/6B4 znajduje się z tyłu.

Silnik SMD-60 w T-150 jest wyposażony w wirówkę pełnoprzepływową do oczyszczania oleju silnikowego. Silnik posiada dwa filtry paliwa:

1. wstępny,
2. do dokładnego czyszczenia.

Zamiast filtra powietrza w SMD-60 zastosowano instalację typu cyklonowego. System oczyszczania powietrza automatycznie czyści pojemnik na kurz.

Cechy silnika T-150 SMD-60

W ciągnikach T-150 i T-150K z silnikiem SMD-60 zastosowano dodatkowy silnik benzynowy P-350. Ten silnik rozruchowy był jednocylindrowym, chłodzonym wodą silnikiem gaźnikowym i generował moc 13,5 KM. Obwód chłodzenia wodą wyrzutni i SMD-60 jest taki sam. Z kolei P-350 uruchamiany był rozrusznikiem ST-352D.

Aby ułatwić rozruch zimą (poniżej 5 stopni) silnik SMD-60 został wyposażony w podgrzewacz PZHB-10.

Charakterystyka techniczna silnika SMD-60 w T-150/T-150K

typ silnika	silnik spalinowy diesla
Liczba barów
Liczba cylindrów
Kolejność działania cylindra
Formacja mieszająca	wtrysk bezpośredni
Turbodoładowanie
System chłodzenia	płyn
Pojemność silnika
Moc
Stopień sprężania
Masa silnika
Średnia konsumpcja

Silnik T-150 SMD-62

Jedną z pierwszych modyfikacji ciągnika T-150 był silnik SMD-62. Został opracowany na bazie silnika SMD-60 i miał do niego w dużej mierze podobną konstrukcję. Główną różnicą była instalacja sprężarki na układzie pneumatycznym. Również moc silnika SMD-62 w T-150 wzrosła do 165 KM. i liczbę obrotów.

Charakterystyka techniczna silnika SMD-62 w T-150/T-150K

typ silnika	silnik spalinowy diesla
Liczba barów
Liczba cylindrów
Kolejność działania cylindra
Formacja mieszająca	wtrysk bezpośredni
Turbodoładowanie
System chłodzenia	płyn
Pojemność silnika
Moc
Stopień sprężania
Masa silnika
Średnia konsumpcja

Silnik T-150 YaMZ 236

Bardziej nowoczesną modyfikacją jest ciągnik T-150 z silnikiem YaMZ 236. Do dziś produkowane jest specjalne wyposażenie z silnikiem YaMZ-236M2-59.

Konieczność wymiany jednostki napędowej narastała od lat – moc oryginalnego silnika SMD-60 i jego następcy SMD-62 w niektórych sytuacjach po prostu nie wystarczała. Wybór padł na bardziej produktywny i ekonomiczny silnik wysokoprężny wyprodukowany przez Jarosławską Fabrykę Silników.

Instalacja ta została po raz pierwszy wprowadzona do masowej produkcji w 1961 roku, ale projekt i prototypy istnieją od lat 50. XX wieku i sprawdziły się całkiem nieźle. Przez długi czas silnik YaMZ 236 pozostawał jednym z najlepszych silników wysokoprężnych na świecie. Pomimo tego, że od opracowania projektu minęło prawie 70 lat, pozostaje on aktualny do dziś i jest stosowany także w nowych nowoczesnych ciągnikach.

Cechy silnika YaMZ-236 w T-150

Ciągnik T-150 z silnikiem YaMZ-236 był produkowany masowo w różnych modyfikacjach. W pewnym momencie instalowano zarówno silniki wolnossące, jak i turbodoładowane. Pod względem ilościowym najpopularniejszą wersją był T-150 z silnikiem YaMZ-236 DZ - wolnossący silnik o pojemności skokowej 11,15 litra, momencie obrotowym 667 Nm i mocy 175 KM, który był uruchamiany rozrusznikiem elektrycznym .

Charakterystyka techniczna silnika YaMZ-236D3 w T-150/T-150K

typ silnika	silnik spalinowy diesla
Liczba barów
Liczba cylindrów
Formacja mieszająca	wtrysk bezpośredni
Turbodoładowanie
System chłodzenia	płyn
Pojemność silnika
Moc
Masa silnika
Średnia konsumpcja

Silnik YaMZ-236 w nowoczesnym T-150

Silnik YaMZ-236 M2-59 jest montowany w nowych ciągnikach kołowych i gąsienicowych T-150. Silnik ten jest zunifikowany z YaMZ-236, który był produkowany do 1985 roku, oraz YaMZ-236M, którego produkcję zakończono w 1988 roku.

Silnik YaMZ-236M2-59 to wolnossący silnik wysokoprężny z bezpośrednim wtryskiem paliwa i chłodzeniem wodnym. Silnik ma sześć cylindrów ułożonych w kształcie litery V.

Charakterystyka techniczna silnika YaMZ-236M2-59 w T-150/T-150K

typ silnika	silnik spalinowy diesla
Liczba barów
Liczba cylindrów
Formacja mieszająca	wtrysk bezpośredni
Turbodoładowanie
System chłodzenia	płyn
Pojemność silnika
Moc
Masa silnika
Średnia konsumpcja

Ponowne wyposażenie ciągników T-150: montaż nieoryginalnych silników

Jednym z powodów, dla których ciągniki T-150 i T-150K stały się tak popularne, jest ich wysoka łatwość konserwacji i łatwość konserwacji. Maszyny można łatwo przekonwertować i zainstalować na nich inny, nienatywny sprzęt, który byłby bardziej wydajny przy wykonywaniu określonych zadań.

Jakie kryteria uznaje się za kluczowe przy wyborze „najlepszych”? Czy istnieją zasadnicze różnice w podejściu do projektowania na różnych kontynentach? Spróbujmy znaleźć odpowiedzi na te pytania.

EUROPA: W TRYBIE EKONOMICZNYM

Na niedawnej konferencji prasowej w Londynie szef koncernu Peugeot-Citroen Jean-Martin Foltz, dość nieoczekiwanie dla wielu, wypowiedział się na temat samochodów hybrydowych: „Rozejrzyjcie się: w Europie takich samochodów jest mniej niż 1%, podczas gdy udział diesli sięga połowy”. Według Foltza nowoczesny olej napędowy jest znacznie tańszy w produkcji, a jednocześnie jest nie mniej ekonomiczny i przyjazny dla środowiska.

Skończyły się czasy, gdy silniki diesla zostawiały za sobą czarny ślad, dudniły po ulicach i zauważalnie słabsze pod względem mocy w litrach od silników benzynowych. Obecnie udział silników wysokoprężnych w Europie wynosi 52% i stale rośnie. Impulsu dodają np. premie ekologiczne w postaci obniżonych podatków, ale przede wszystkim wysokie ceny benzyny.

Przełom na froncie diesli nastąpił pod koniec lat 90., kiedy do produkcji weszły pierwsze silniki z „common Rail” – wspólną szyną paliwową. Od tego czasu ciśnienie w niej stale rośnie. W najnowszych silnikach sięga 1800 atmosfer, ale do niedawna 1300 atmosfer uznawano za wskaźnik wybitny.

Następne w kolejce są układy z podwójnym wzrostem ciśnienia wtrysku. Najpierw pompa pompuje paliwo do zbiornika magazynowego pod ciśnieniem do 1350 atm. Następnie ciśnienie podnosi się do 2200 atm, poniżej którego wchodzi do dysz. Pod tym ciśnieniem paliwo wtryskiwane jest przez otwory o mniejszej średnicy. Poprawia to jakość oprysku i zwiększa dokładność dozowania. Stąd wzrost wydajności i mocy.

Wtrysk pilotujący stosowany jest od kilku lat: pierwsza „partia” paliwa dostaje się do cylindrów nieco wcześniej niż dawka główna, co skutkuje bardziej miękką pracą silnika i czystszymi spalinami.

Oprócz Common Rail istnieje jeszcze jedno rozwiązanie techniczne umożliwiające podniesienie ciśnienia wtrysku do niespotykanej dotąd wysokości. Wtryskiwacze pompowe przeszły z silników samochodów ciężarowych na rzecz silników wysokoprężnych do samochodów osobowych. Szczególnie Volkswagen angażuje się w nie, zapewniając zdrową konkurencję na „ogólnej rampie”.

Jedną z przeszkód na drodze do diesla zawsze było środowisko. Jeśli silniki benzynowe krytykowano za tlenek węgla, tlenki azotu i węglowodory w spalinach, to silniki wysokoprężne krytykowano za związki azotu i cząsteczki sadzy. Wprowadzenie norm Euro IV w zeszłym roku nie było łatwe. Z tlenkami azotu rozprawiono się za pomocą neutralizatora, ale specjalny filtr wyłapuje sadzę. Wytrzymuje do 150 tysięcy km, po czym jest albo wymieniany, albo „kalcynowany”. Na polecenie elektroniki sterującej do cylindra dostarczane są spaliny z układu recyrkulacji oraz duża dawka paliwa. Temperatura spalin wzrasta, a sadza wypala się.

Warto zauważyć, że większość nowych silników wysokoprężnych może pracować na biodieslu: jest on oparty na olejach roślinnych, a nie na produktach naftowych. Paliwo to jest mniej agresywne dla środowiska, dlatego w 2010 roku jego masowy udział w rynku europejskim powinien osiągnąć 30%.

Tymczasem eksperci zauważają wspólny rozwój General Motors i FIAT - jednego z „Silników Roku 2005”. Dzięki elektronice silnik wysokoprężny o małej pojemności skokowej jest w stanie szybko zmieniać parametry wtrysku, a tym samym zapewnia większy moment obrotowy i szybszy rozruch silnika. Szerokie zastosowanie aluminium, co znacznie obniżyło wagę i rozmiar, w połączeniu z wystarczającą mocą 70 KM. i znaczny moment obrotowy wynoszący 170 Nm pozwoliły 1,3-litrowemu silnikowi zdobyć dużą liczbę głosów.

Biorąc pod uwagę wszystkie osiągnięcia na froncie diesli, możemy śmiało powiedzieć, że najbliższa przyszłość Europy leży w tych silnikach. Stają się mocniejsze, cichsze i wygodniejsze w codziennej jeździe. Biorąc pod uwagę obecne ceny ropy, żaden z istniejących typów silników nie jest w stanie ich zastąpić w Starym Świecie.

AZJA: WIĘCEJ MOCY Z LITRA

Głównym osiągnięciem japońskich inżynierów silników w ciągu ostatnich dziesięciu lat jest duża moc w litrach. Wpędzani w wąskie ograniczenia przez przepisy, inżynierom udaje się osiągać doskonałe wyniki na różne sposoby. Uderzającym przykładem są zmienne fazy rozrządu. Pod koniec lat 80-tych japońska Honda z systemem VTEC dokonała prawdziwej rewolucji.

Konieczność różnicowania faz podyktowana jest różnymi trybami jazdy: w mieście najważniejsza jest wydajność i moment obrotowy przy niskich prędkościach, na autostradzie – przy dużych prędkościach. Życzenia kupujących w różnych krajach również się różnią. Wcześniej ustawienia silnika były stałe, ale teraz stało się możliwe ich zmienianie dosłownie w locie.

Nowoczesne silniki Hondy są wyposażone w kilka typów VTEC, w tym urządzenie trójstopniowe. Tutaj parametry są regulowane nie tylko przy niskich i wysokich prędkościach, ale także przy średnich prędkościach. W ten sposób można połączyć niekompatybilne: wysoką moc właściwą (do 100 KM/l), zużycie paliwa w trybie 60–70 km/h na poziomie 4 litrów na sto oraz wysoki moment obrotowy w zakresie od 2000 do 6000 obr/min.

W rezultacie Japończycy z powodzeniem wytwarzają dużą moc z bardzo skromnych ilości. Rekordzistą pod względem tego wskaźnika rok z rzędu pozostaje roadster Honda S2000 z wolnossącym 2-litrowym silnikiem o mocy 250 KM. Pomimo tego, że silnik pojawił się w 1999 roku, nadal należy do najlepszych - drugie miejsce wśród konkurentów z 2005 roku o pojemności 1,8–2,0 litra. Drugim niekwestionowanym osiągnięciem Japończyków są instalacje hybrydowe. „Hybrid Synergy Drive” wyprodukowany przez Toyotę nie raz znalazł się w gronie zwycięzców, zdobywając największą liczbę punktów w kategorii „silnik ekonomiczny”. Podane spalanie na poziomie 4,2 l/100 km jak na tak duży samochód jak Toyota Prius jest z pewnością dobre. Moc Synergy Drive sięga 110 KM, a całkowity moment obrotowy instalacji benzynowo-elektrycznej jest znakomity - 478 Nm!

Oprócz efektywności paliwowej podkreślany jest aspekt ekologiczny: emisja węglowodorów i tlenków azotu z silnika jest o 80 i 87,5% niższa niż wymagają tego normy Euro IV dla silników benzynowych i o 96% niższa niż wymagania dla silników Diesla. Tym samym Synergy Drive wpisuje się w najściślejsze ramy na świecie – ZLEV, którego wprowadzenie planowane jest w Kalifornii.

W ostatnich latach pojawił się ciekawy trend: w odniesieniu do hybryd coraz rzadziej mówimy o absolutnych rekordach wydajności. Weźmy Lexusa RX 400h. Samochód ten spala zupełnie normalne 10 litrów w cyklu miejskim. Z jednym zastrzeżeniem – to bardzo mało, biorąc pod uwagę moc silnika głównego wynoszącą 272 KM. i moment obrotowy 288 Nm!

Jeśli japońskim firmom, przede wszystkim Toyocie i Hondzie, uda się obniżyć koszty jednostek, sprzedaż hybryd może w ciągu najbliższych 5–10 lat wzrosnąć o rząd wielkości.

AMERYKA: TANIE I TANIE

Na amerykańskich forach motoryzacyjnych po konkursie „Silnik Roku” nieuchronnie pojawiają się debaty: jak to się dzieje, że wśród zwycięzców nie ma ani jednego silnika naszej konstrukcji! To proste: Amerykanom, pomimo trwającego kryzysu paliwowego, nie udało się zbyt skutecznie oszczędzać benzyny, a o oleju napędowym nawet nie chcą słyszeć! Nie oznacza to jednak, że nie mają się czym chwalić.

Na przykład silniki Chryslera z serii Hemi, które błyszczały w mocnych modelach (w USA tradycyjnie nazywane są „samochodami naftowymi”) już w latach 50-tych. Ich nazwa pochodzi od angielskiego hemispherical – hemispherical. Oczywiście przez pół wieku wiele się zmieniło, ale tak jak poprzednio, nowoczesne samochody Hemi mają półkuliste komory spalania.

Tradycyjnie na czele linii silników stoją jednostki o nieprzyzwoitej pojemności skokowej według standardów europejskich - do 6,1 litra. Po otwarciu prospektu rzuca się w oczy różnica w podejściu do projektowania. „Wiodąca w swojej klasie moc”, „najszybsze przyspieszenie”, „niski poziom hałasu”… o zużyciu paliwa wspomina się mimochodem. Choć oczywiście inżynierowie nie są mu obojętni. Tyle, że priorytety są nieco inne – charakterystyka dynamiczna i… niski koszt urządzenia.

Silniki Hemi nie mają zmiennych faz. Nie są tak wymuszone i nie mogą nawet zbliżyć się do najlepszych japońskich jednostek pod względem mocy w litrach. Używają jednak sprytnego systemu MDS (Multi Displacement System – system kilku tomów). Jak sama nazwa wskazuje, jego znaczenie polega na wyłączeniu czterech z ośmiu cylindrów silnika, gdy nie jest konieczne wykorzystywanie wszystkich 335 „koni” i 500 Nm momentu obrotowego, na przykład w silniku o pojemności 5,7 litra. Wyłączenie zajmuje tylko 40 milisekund. GM korzystał już wcześniej z podobnych systemów i jest to pierwsze doświadczenie Chryslera. Według firmy MDS pozwala zaoszczędzić nawet 20% paliwa, w zależności od stylu jazdy. Bob Lee, wiceprezes działu silników Chryslera, jest bardzo dumny z nowego silnika: „Wyłączanie cylindrów jest eleganckie i proste… korzyściami są niezawodność i niska cena”.

Naturalnie amerykańscy inżynierowie nie ograniczają się do wymiennych cylindrów. Przygotowują też zupełnie inne projekty, na przykład elektrownie na ogniwa paliwowe. Sądząc po pojawianiu się coraz to nowych samochodów koncepcyjnych z właśnie takimi silnikami, ich przyszłość rysuje się w różowych barwach.

Oczywiście zauważyliśmy tylko najbardziej uderzające cechy „narodowej budowy silników”. Współczesny świat jest zbyt mały, aby zasadniczo różne kultury mogły istnieć obok siebie, nie wpływając na siebie. Być może kiedyś wymyślą przepis na idealny „globalny” silnik? Na razie każdy woli iść własną drogą: Europa przygotowuje się do przejścia prawie połowy swojej floty na olej rzepakowy; Ameryka, choć stara się nie dostrzegać zmian zachodzących na świecie, stopniowo odzwyczaja się od żarłocznych mastodontów i rozważa przestawienie infrastruktury całego kraju na paliwo wodorowe; Cóż, Japonia... jak zawsze korzysta z wysokich technologii i oszałamiającej szybkości ich wdrażania w życiu.

DIESEL „PSA-FORD”

W najbliższym czasie rozpocznie się produkcja dwóch nowych silników, opracowanych wspólnie przez koncern Peugeot-Citroen i Forda (inżynier Forda Phil Lake przedstawia je dziennikarzom). Silniki wysokoprężne o pojemności 2,2 litra przeznaczone są do samochodów dostawczych i osobowych. System Common Rail działa teraz pod ciśnieniem 1800 atm. Paliwo wtryskiwane jest do komory spalania poprzez siedem 135-mikronowych otworów we wtryskiwaczach piezoelektrycznych (wcześniej było ich pięć). Obecnie możliwe jest wtryskiwanie paliwa aż do sześciu razy na obrót wału korbowego. Rezultatem są czystsze spaliny, oszczędność paliwa i zmniejszone wibracje.

Zastosowano dwie kompaktowe turbosprężarki o małej bezwładności. Pierwszy odpowiada wyłącznie za „dolny koniec”, drugi aktywuje się po 2700 obr./min, zapewniając płynną krzywą momentu obrotowego sięgającą 400 Nm przy 1750 obr./min i moc 125 KM. przy 4000 obr./min. Masa silnika została zmniejszona o 12 kg w porównaniu do poprzedniej generacji dzięki nowej architekturze bloku cylindrów.

Silnik SMD to silnik wysokoprężny, dobrze znany pracownikom stacji maszyn i ciągników (MTS), które były szeroko rozpowszechnione w czasach ZSRR. Produkcja tych silników rozpoczęła się w 1958 roku w fabryce w Charkowie „Sierp i Młot” (1881). Produkcję seryjną rodziny silników SMD przeznaczonych do agregowania różnego rodzaju maszyn rolniczych (ciągniki, kombajny itp.) zaprzestano w związku z zaprzestaniem działalności przedsiębiorstwa (2003 rok).

Linia tych jednostek napędowych obejmuje:

• Silniki 4-cylindrowe z cylindrami rzędowymi;
• rzędowy 6-cylindrowy;
• Jednostki 6-cylindrowe w kształcie litery V.

Co więcej, każdy silnik SMD ma bardzo wysoką niezawodność. Oparty jest na oryginalnych rozwiązaniach konstrukcyjnych, które nawet jak na współczesne standardy zapewniają wystarczający margines bezpieczeństwa pracy tych silników.

Obecnie jednostki napędowe typu SMD produkowane są w Fabryce Silników w Biełgorodzie (BMZ).

Dane techniczne

OPCJE	OZNACZAJĄCY
Niewolnik. objętość cylindra, l	9.15
Moc, l. Z.	160
Prędkość obrotowa wału korbowego, obr./min. nominalna/minimalna (praca na biegu jałowym)/maksymalna (praca na biegu jałowym)	2000/800/2180
Liczba cylindrów	6
Układ cylindrów	W kształcie litery V, kąt pochylenia 90°
Średnica cylindra, mm	130
Skok tłoka, mm	115
Stopień sprężania	15
Kolejność działania cylindra	1-4-2-5-3-6
Układ zasilania	Bezpośredni wtrysk paliwa
Rodzaj/marka paliwa	Olej napędowy „L”, „DL”, „Z”, „DZ” itp. w zależności od temperatury otoczenia
Zużycie paliwa, g/l. Z. godzina (moc znamionowa/robocza)	175/182
Typ turbosprężarki	TKR-11N-1
System startowy	Rozruch silnika P-350 ze zdalnym rozruchem + rozrusznik elektryczny ST142B
Paliwo startowe	Mieszanka benzyny A-72 i oleju silnikowego w stosunku 20:1
System smarowania	Połączone (ciśnienie + natrysk)
Rodzaj oleju silnikowego	M-10G, M-10V, M-112V
Ilość oleju silnikowego, l	18
System chłodzenia	Wodne, typu zamkniętego, z wymuszoną wentylacją
Zasoby motoryczne, godzina	10000
Waga (kg	950...1100

Jednostka napędowa została zainstalowana w ciągnikach T-150, T-153, T-157.

Opis

6-cylindrowe silniki wysokoprężne SMD w kształcie litery V reprezentowane są przez szereg modeli SMD-60...SMD-65 oraz mocniejsze SMD-72 i SMD-73. Wszystkie te silniki mają skok tłoka mniejszy niż średnica cylindra (wersja o krótkim skoku).

Jednocześnie w silnikach:

• SMD-60…65 wykorzystuje turbodoładowanie;
• Powietrze doładowujące SMD-72…73 jest dodatkowo chłodzone.

Przegrody pomiędzy sąsiednimi cylindrami wraz ze ścianami końcowymi skrzyni korbowej nadają konstrukcji niezbędną sztywność. Każdy blok cylindrów ma specjalne cylindryczne otwory, w które montowane są tuleje cylindrowe wykonane z żeliwa tytanowo-miedzianego.

Rozmieszczenie wszystkich elementów silnika uwzględnia wszystkie zalety, jakie zapewnia układ cylindrów w kształcie litery V. Umieszczenie cylindrów pod kątem 90° umożliwiło umieszczenie turbosprężarki i kolektorów wydechowych w wypukłości pomiędzy nimi. Dodatkowo poprzez przesunięcie rzędów cylindrów o 36 mm względem siebie, możliwe było zamontowanie dwóch korbowodów przeciwległych cylindrów na jednym czopie korbowym wału korbowego.

Układ części mechanizmu dystrybucji gazu różni się od ogólnie przyjętego. Jego wałek rozrządu jest wspólny dla dwóch rzędów cylindrów i znajduje się pośrodku skrzyni korbowej. Od strony koła zamachowego, na jego końcu znajduje się blok przekładni, w którym znajdują się koła zębate napędzające mechanizm dystrybucji gazu i pompę paliwa.

Podczas pracy silnik zapewnia zgrubne i dokładne czyszczenie oleju napędowego. Oczyszczanie oleju silnikowego odbywa się za pomocą wirówki pełnoprzepływowej.

Jednostka napędowa jest chłodzona wodą. Zimą można zastosować środek przeciw zamarzaniu. Obieg cieczy w zamkniętym układzie chłodzenia odbywa się dzięki odśrodkowej pompie wodnej. W procesie chłodzenia biorą także udział sześciorzędowy grzejnik rurowy i sześciołopatkowy wentylator elektryczny.

Układ chłodzenia silnika SMD 60 zapewnia również termosyfonową cyrkulację płynu chłodzącego wewnątrz płaszcza wodnego silnika rozruchowego. Jednak jest w stanie zapewnić chłodzenie tego ostatniego tylko przez krótki czas. Aby uniknąć przegrzania, czas pracy silnika rozruchowego na biegu jałowym nie powinien przekraczać 3 minut.

Konserwacja

Konserwacja silnika SMD 60 sprowadza się do stałego monitorowania procesu jego pracy i regularnej konserwacji określonej w instrukcji jego eksploatacji. Tylko w przypadku spełnienia tych warunków producent gwarantuje:

• długotrwała i bezawaryjna praca zespołu napędowego;
• utrzymanie charakterystyki mocy przez cały okres użytkowania;
• wysoka wydajność.

Rodzaje konserwacji (MOT) zależą od terminu ich realizacji w zależności od liczby przepracowanych godzin silnika:

1. Konserwacja codzienna – co 8…10 godzin pracy silnika.
2. TO-1 – po 60 godzinach.
3. TO-2 – co 240 mil na godzinę.
4. TO-3 – 960 mil na godzinę.
5. Konserwacja sezonowa - przed przejściem na okresy wiosenno-letnie i jesienno-zimowe.

Wykaz prac, które należy wykonać dla każdego rodzaju konserwacji, podany jest w instrukcji obsługi silnika. W takim przypadku prace wymagające demontażu zespołu napędowego należy wykonywać wyłącznie w zamkniętych pomieszczeniach.

Awarie

Awarie silników SMD 60 są rzadkie i wynikają z reguły z naruszenia zasad ich eksploatacji technicznej.

WADA	METODY LECZENIA
Uwalnianie oleju ze skrzyni korbowej przez rurę wydechową.	1. Długotrwała praca silnika na niskich i/lub biegu jałowym.
	2. Koksowanie żeliwnych pierścieni uszczelniających na wale wirnika turbosprężarki.
	3. Duża szczelina pomiędzy wałem wirnika a łożyskiem turbosprężarki.
Wyciek oleju silnikowego przez obudowę koła zamachowego.	1. Zniszczona samozaciskowa uszczelka olejowa.
	2. Ucięty O-ring skrzyni biegów.
Brak dopływu oleju do mechanizmu zaworowego.	1. Tuleja wałka rozrządu obraca się.
	2. Zatkane kanały olejowe głowicy cylindrów.
	3. Poluzowanie koła zębatego wałka rozrządu.
Obce uderzenia w silniku:
1. Głośne, ostre pukanie.	Dysza jest uszkodzona.
2. Pukanie detonujące.	Kąt wtrysku jest nieprawidłowy.
3. Niewyraźny dźwięk pukania.	Uszkodzona prowadnica zaworu; zakleszczenie popychacza; łożyska korbowodu zostały stopione; dolna pokrywa korbowodu jest poluzowana; tuleje wału korbowego są stopione.

Strojenie

Silniki służące do napędzania maszyn i mechanizmów rolniczych nie podlegają tuningowi. Opracowane dla konkretnych warunków pracy, są z reguły doskonale wyważone i ingerencja w ich konstrukcję nie prowadzi do pozytywnych rezultatów.

Rodziny takich silników producenci prezentują w postaci szerokich linii o różnych poziomach mocy. Jednocześnie są instalowane na niektórych rodzajach specjalnego sprzętu, spośród których konsumenci wybierają te, które w pełni spełniają ich wymagania.