Які критерії вважають ключовими для вибору самого «самого»? Чи є принципові відмінності у підході до конструювання на різних континентах? Спробуємо знайти відповіді ці запитання.

ЄВРОПА: У РЕЖИМІ ЕКОНОМІЇ

На нещодавній прес-конференції в Лондоні глава концерну «Пежо-Сітроен» Жан-Мартін Фольц дуже несподівано для багатьох відгукнувся про гібридні автомобілі: «Подивіться навколо: таких машин у Європі менше 1%, тоді як частка дизелів сягає половини». На думку пана Фольца, сучасний дизель набагато дешевше у виробництві, будучи не менш економічним та екологічним.

Часи, коли дизелі залишали за собою чорний шлейф, торохтіли на всю вулицю і помітно поступалися літровою потужністю бензиновим моторам, минули. Сьогодні питома частка дизелів у Європі становить 52% і продовжує зростати. Поштовх дають, наприклад, екологічні бонуси у вигляді знижених податків, але насамперед – дорожнеча бензину.

Прорив на дизельному фронті стався до кінця 90-х, коли в серію пішли перші мотори із «коммон рейл» - загальною паливною рампою. З того часу тиск у ній неухильно зростає. У новітніх двигунах воно досягає 1800 атмосфер, але ще недавно 1300 атмосфер вважалися видатним показником.

На черзі – системи з дворазовим підвищенням тиску упорскування. Спочатку насос нагнітає паливо в резервуар, що акумулює, до 1350 атм. Потім тиск піднімають до 2200 атм, під якими воно надходить у форсунки. Під таким тиском паливо впорскують через менші отвори діаметра. Це покращує якість розпилу, підвищує точність дозування. Звідси виграш в економічності та потужності.

Вже не перший рік застосовують пілотне упорскування: перша «партія» пального надходить у циліндри трохи раніше основної дози, ніж досягається м'якша робота мотора та чистий вихлоп.

Крім «коммон рейлу», є інше технічне рішення, щоб підняти тиск упорскування на небувалу висоту. Насос-форсунки перебралися з вантажних моторів та на легкові дизелі. Їм відданий, зокрема, «Фольксваген», становлячи здорову конкуренцію «загальній рампі».

Одним із каменів спотикання на шляху дизеля завжди був екологічний. Якщо бензинові мотори журили за чадний газ, окиси азоту та вуглеводні у вихлопі, то дизелі – за сполуки азоту та частки сажі. Введення минулого року норм Євро IV далося непросто. З окислами азоту впоралися за допомогою нейтралізатора, а ось сажу ловить спеціальний фільтр. Він служить до 150 тис. км, після чого його або змінюють, або прожарюють. За командою керуючої електроніки в циліндр подаються гази, що відпрацювали, з системи рециркуляції і велика доза палива. Температура вихлопу підвищується і сажа вигоряє.

Примітно, що більшість нових дизелів можуть працювати на біодизельному паливі: в його основі лежать олії, а не нафтопродукти. Це пальне менш агресивне до довкілля, тому його масова частка на ринку Європи має досягти до 2010 року 30%.

Поки що фахівці відзначають спільну розробку «Дженерал моторс» та ФІАТ – один із «Двигунів року 2005». Малолітражний дизель завдяки електроніці здатний оперативно змінювати параметри упорскування і тим самим забезпечувати більший момент та швидкий пуск двигуна. Широке використання алюмінію, що істотно знизило масу та розміри, у поєднанні з достатньою потужністю 70 л.с. і чималим моментом, що крутить, 170 Н.м дозволили 1,3-літровому мотору набрати велику кількість голосів.

Враховуючи всі здобутки на дизельному фронті, можна сміливо стверджувати – найближче майбутнє Європи саме за цими двигунами. Вони стають потужнішими, тихішими і зручнішими для повсякденної їзди. З урахуванням нинішніх нафтових цін потіснити їх у Старому Світі не здатний жоден з існуючих типів двигунів.

АЗІЯ: БІЛЬШЕ СИЛ НА ЛІТР

Головне досягнення японських двигуністів за останній десяток років – висока літрова потужність. Загнані законодавством у вузькі рамки, інженери примудряються домогтися відмінних результатів різними способами. Яскравий приклад - фази газорозподілу, що змінюються. Наприкінці 80-х японська "Хонда" з її системою VTEC здійснила справжній переворот.

Необхідність варіювати фази диктується різними режимами руху: у місті найважливіше економічність і момент, що крутить, на низьких оборотах, на трасі - на високих. Відрізняються й побажання покупців у різних країнах. Раніше налаштування мотора були постійними, тепер стало можливим змінювати їх у буквальному сенсі на ходу.

Сучасні мотори "Хонда" оснащують декількома типами VTEC, у тому числі і триступеневим пристроєм. Тут коригуються параметри як на низьких і високих оборотах, а й у середніх. Так вдається поєднати несумісне: високу питому потужність (до 100 к.с./л), витрата палива в режимі 60-70 км/год на рівні 4 л на сотню і високий момент, що крутить, в діапазоні від 2000 до 6000 об/хв.

В результаті японці успішно знімають високу потужність із вельми скромних обсягів. Рекордсменом за цим показником який рік поспіль залишається родстер Honda S2000 з безнаддувним 2-літровим двигуном потужністю 250 к.с. Незважаючи на те, що мотор з'явився ще в 1999 році, він, як і раніше, серед кращих - друге місце серед претендентів 2005 року об'ємом 1,8-2,0 л. Другим безперечним досягненням японців є гібридні установки. "Гібрид Сінержі Драйв" виробництва "Тойоти" відзначився серед призерів неодноразово, набравши найбільшу кількість балів у номінації "економічний двигун". Заявлений показник – 4,2 л/100 км для такої немаленької машини, як «Тойота Пріус», безперечно хороший. Потужність «Сінержі Драйв» досягає 110 к.с., а сумарний момент бензиноелектричної установки-видатний – 478 Н.м!

Крім паливної економічності, підкреслюється екологічний аспект: викид вуглеводнів і оксидів азоту у двигуна на 80 і 87,5% нижче, ніж вимагають норми Євро IV для бензинових двигунів, і на 96% нижче вимог до дизелів. Таким чином, «Сінержі Драйв» із запасом укладається в найжорсткіші у світі рамки – ZLEV, які плануються до введення в Каліфорнії.

В останні роки намітилася цікава тенденція: стосовно гібридів мова все рідше йде про абсолютні рекорди економічності. Візьмемо "Lexus RX 400h". Цей автомобіль витрачає цілком звичайні 10 л у міському циклі. З одним застереженням - це дуже мало, враховуючи потужність основного мотора 272 к.с. та момент 288 Н.м!

Якщо японським компаніям, насамперед «Тойоті» та «Хонді», вдасться знизити собівартість агрегатів, продаж гібридів може підскочити на порядок вже в найближчі 5–10 років.

АМЕРИКА: ДЕШЕВО І СЕРДИТО

На форумах американських автомобілів після проведення конкурсу «Двигун року» обов'язково виникають дебати: як це так, серед переможців немає жодного двигуна нашої розробки! Все просто: американці, незважаючи на паливну кризу, що продовжується, не надто досягли успіху в економії бензину, а про дизельне паливо і чути не хочуть! Але це не означає, що їм нема чим похвалитися.

Наприклад, «крайслерівські» мотори серії «Хемі», блискучі на сильних моделях (їх зазвичай називають в США «масло карз») ще в 50-х. Їхня назва веде родовід від англійської hemispherical - напівсферичний. Звичайно, за півстоліття багато змінилося, але, як і раніше, у сучасних «хемі» напівсферичні камери згоряння.

Зазвичай на чолі лінійки двигунів стоять агрегати непристойного за європейськими мірками літража - до 6,1 л. Варто відкрити проспект, у вічі впадає різниця у підходах до конструювання. "Краща в класі потужність", "найшвидший розгін", "низький рівень шуму"... про витрату палива йдеться побіжно. Хоча він, звичайно, небайдужий до інженерів. Просто пріоритети дещо інші – динамічні характеристики та… невисока собівартість агрегату.

У моторах «Хемі» немає змінних фаз. Вони не такі форсовані і не можуть навіть близько підійти до кращих японських агрегатів за літровою потужністю. Зате в них застосована хитромудра система MDS (Multi Displacement System – система кількох обсягів). Як натякає назва, її сенс криється у відключенні чотирьох з восьми циліндрів двигуна, коли не потрібно використовувати всі 335 коней і 500 Н.м моменту, наприклад у двигуна об'ємом 5,7л. На відключення йде всього 40 мілісекунд. Подібні системи насамперед використовував «Джи-Ем», а «Крайслер» має перший досвід. Як запевняє фірма, MDS дозволяє заощадити до 20% палива, залежно від манери водіння. Боб Лі, віце-президент відділення двигунів «Крайслер», дуже гордий новим мотором: «Відключення циліндрів відбувається елегантно і просто… переваги – надійність та низька ціна».

Природно, циліндрами, що відключаються, американські інженери не обмежуються. Вони готують і зовсім інші розробки, наприклад, силові установки на паливних елементах. Судячи з появи нових концепт-карів саме з такими моторами, їх майбутнє малюється в рожевих тонах.

Звичайно, ми відзначили лише найяскравіші особливості «національного двигунобудування». Сучасний світ занадто тісний, щоб у ньому пліч-о-пліч існували принципово різні культури, не впливаючи одна на одну. Можливо, одного разу виведуть рецепт ідеального «глобального» двигуна? Поки що кожен воліє бігти своєю доріжкою: Європа готується перевести майже половину парку на ріпакову олію; Америка хоч і намагається не помічати змін, що відбуваються у світі, поступово відвикає від ненажерливих мастодонтів і роздумує над переведенням інфраструктури всієї країни на водневе паливо; ну а Японія ... як завжди, бере високими технологіями і приголомшливою швидкістю їх впровадження в життя.

ДИЗЕЛЬ «ПСА-ФОРД»

Найближчим часом розпочнеться виробництво двох нових моторів, розроблених спільно концерном «Пежо-Сітроен» та «Фордом» (журналістам їх представляє інженер «Форда» Філ Лейк). Дизелі об'ємом 2,2 л адресовані комерційним та легковим автомобілям. Система "коммон рейл" відтепер працює під тиском 1800 атм. Паливо впорскується в камеру згоряння через сім 135-мікронних отворів у п'єзоелектричних форсунках (раніше їх було п'ять). Тепер стало можливим упорскувати паливо до шести разів за один оборот колінчастого валу. Результат - чистіший вихлоп, економія палива, зниження вібрацій.

Застосували два компактні малоінерційні турбокомпресори. Перший відповідальний виключно за «низи», другий підключається після 2700 об/хв, забезпечуючи плавну криву моменту, що крутить, досягає 400 Н.м при 1750 об/хв і потужності 125 к.с. при 4000 об/хв. Маса двигуна в порівнянні з попереднім поколінням знижена на 12 кг завдяки новій архітектурі блоку циліндрів.

Об'єднана двигунобудівна корпорація (ОДК, входить до Ростеха) за останні роки вивела на ринок кілька нових продуктів, серед яких перспективний двигун ПД-14, силові установки для кораблів ВМФ Росії замість українських, а також сучасні вертолітні двигуни. Крім того, у компанії замислилися над створенням вітчизняного двигуна для SSJ. Заступник генерального директора - генеральний конструктор корпорації Юрій Шмотін в інтерв'ю оглядачу РИА Новости Олексію Паньшину на авіасалоні МАКС-2019 розповів про роботи з поліпшення ПД-14, створення нової родини двигунів для літальних апаратів, а також перспективний вертолітний двигун та силова установка .

- Юрію Миколайовичу, які основні проекти ви б виділили?

Для авіаційного кластера Ростеха ключові проекти у двигунобудуванні – це, звичайно, ПД-14 та ПД-35. Однак є й інші не менш важливі проекти. Це, по-перше, ТВ7-117СТ-01 для літака Іл-114-300, це уніфікований з ним двигун ТВ7-117СТ для Іл-112В. Крім того, по лінії розробника цих двигунів – "ОДК-Климов" – ми ініціювали ще два проекти. Перший це двигун ВК-650В для Ка-226. На базі рішень, які будуть закладені в цей двигун, може бути створено сімейство силових установок від 500 до 700 кінських сил. Другий проект – ВК-1600В. Це базовий двигун, який буде встановлений на гелікоптер Ка-62. Ці двигуни сьогодні дуже потрібні в Росії.

Ми ведемо роботи не лише за сімейством двигунів для гелікоптерів, військово-транспортної та цивільної авіації. Ви, звичайно, знаєте всі ті роботи, які сьогодні ведуться двигунами для бойової авіації сімейства АЛ-41, а також перспективним двигуном. Ці теми є ключовими та реалізуються відповідно до встановлених термінів.

Крім того, ОДК виконала роботи на замовлення Міноборони щодо розробки базових газотурбінних двигунів для Військово-морського флоту Росії від 8 тисяч кінських сил до 25 тисяч кінських сил. Це двигуни сімейства М70 як для кораблів класу "Зубр" і "Мурена" на повітряних подушках, так і дуже очікуваний двигун М90ФР для кораблів проектів 22350 і 20386. Ці двигуни дозволяють сформувати практично всю номенклатуру силових агрегатів для кораблів ВМФ Росії та заборони. Цього року ведеться робота щодо створення ремонтного виробництва морських двигунів. Післяпродажне обслуговування та ремонт двигунів – це дуже важливий напрямок, у якому ми бачимо перспективу розвитку.

– Ви згадали двигун ВК-650В. На якій стадії технологія?

Роботи ініційовані, вони знаходяться під контролем Ростеха та фінансуються. Цього року буде затверджено ескізно-технічний проект, і ми розпочнемо замовлення матеріальної частини. Найближчим часом буде зібрано перший двигун. Усі план-графіки визначено, терміни встановлені.

Нещодавно глава Ростеха Сергій Чемезов сказав, що "Ансат" отримає вітчизняний двигун через чотири роки. Це не той, про який ви кажете?

У тому випадку, якщо для вертольота буде достатньо двигуна потужністю 600 або 700 кінських сил, то, звичайно, ми пропонуватимемо наш двигун ВК-650В.

- Що зараз із проектом перспективного вертолітного двигуна (ПДВ)?

Ми програму ПДВ, яка реалізовувалась як комплекс заходів для забезпечення створення на базі двигуна ВК-2500 нової силової установки для швидкісного вертольота, більше року тому переконфігурували. Сьогодні вона називається ПДВ-4000. Ми позиціонуємо цю силову установку як двигун нового покоління у класі потужності 4000-5000 кінських сил. Питання з термінами поки що у відповідності до "Гвинтокрилами Росії". Для себе ми чітко налаштували, що це має бути двигун нового покоління, яке можна буде встановлювати як на гелікоптери, так і на літаки. Дуже складно зайняти продуктову нішу своїм виробом, але ще складніше зберегти у цій ніші свою присутність. ПДВ-4000 має бути мінімум на 10 відсотків кращим за попередника в даному класі. В інших напрямках та сама філософія. Наприклад, вже зараз, зробивши двигун ПД-14, ми закладаємо основу для створення в даному класі потужності двигуна, який перевершуватиме його.

До речі, про ПД-14. Якою буде лінійка перспективних двигунів цієї родини? Чи менш потужний двигун ПД встановлюватиметься на SSJ замість SaM-146?

Цей силовий агрегат (ПД-14 – ред.) розроблявся у рамках програми зі створення двигунів тягою від 9 до 18 тонн. Газогенератор для всіх цих двигунів може бути уніфікований. Якщо ми говоримо про двигуни меншої розмірності, такі як SaM-146, то витрата повітря через внутрішній контур у таких двигунах має бути меншою, ніж у газогенератора ПД-14. Для того, щоб створити двигун, який за паливною ефективністю конкуруватиме з SaM-146 і при цьому матиме близький до нього діаметр, потрібен газогенератор менше, ніж у ПД-14. Ми розуміємо, що для сімейства літаків Sukhoi Superjet потрібен двигун, який перевершуватиме SaM-146 за характеристиками. Роботи із формування зачепила для створення двигунів нового покоління ми ведемо. У разі отримання замовлення від ГСС ми готові будемо представити такий двигун у найближчий термін.

- Тобто поки що замовлення немає, і ви ведете ці роботи в ініціативному порядку?

Підписаного договору немає. Якщо буде потрібно, двигун буде створено. Але ще раз повторю, ми ведемо роботи з формування заділу для створення двигуна сімейства ПД такої розмірності.

- Ви сказали раніше, що закладаєте основу для покращення ПД-14. Що це означає?

Є плани збільшення потужності двигуна ПД-14 за рахунок збільшення ступеня двоконтурності вентилятора і розробки на його базі двигуна ПД-16 з більш високими характеристиками. Ця модифікація буде потрібна для МС-21-400. Ми ставимо собі за мету не розробити велику кількість різних двигунів, а зробити один базовий уніфікований газогенератор і двигун на його основі, який у перспективі стане масовим і не вимагатиме для близьких класів повітряних суден створення модифікацій за винятком адаптації та модернізації програмного забезпечення.

Нещодавно Олександр Іноземцев заявив, що вартість програми ПД-35 становить близько 3 мільярдів доларів. Скільки коштувало створити ПД-14?

Я не хотів би відповідати навіть у загальних рисах, оскільки ці цифри можна трактувати по-різному. Чи включати у суму техпереозброєння, створення нових технологій тощо? Великий обсяг робіт з двигуна проробили й інші холдинги Ростеха, їхній внесок теж слід враховувати. Ми з вами знаємо, що ціна залежить від наявності НТЗ, готовності виробничої бази, від його тяги, від його габаритів. Це не секрет, але поки що ми цифру давати не будемо. Можу сказати лише, що вартість проекту ПД-14 істотно нижча за ті двигуни, які створювалися в цьому класі потужності за кордоном.

- Скільки двигунів уже поставлено "Іркуту"?

Три двигуни ми вже поставили. Подальші постачання будуть йти за визначеним контрактом графіком.

Тепер про ПД-35. Багато говориться про те, що його пропонуватимуть для CR929, що його можна буде поставити на дводвигунну версію Іл-96, але це всі плани. Для якого повітряного судна він створюється?

Програма ПД-35 має на увазі створення двигуна великої тяги з термінами завершення дослідно-конструкторських робіт у 2027 році. Двигун створюється, щоб запропонувати його для широкофюзеляжного далекомагістрального літака CR929. Ми перебуваємо на етапі переговорів з китайською стороною про конфігурування цієї програми. Багато залежатиме від робіт по літаку. Звичайно, ми з цим продуктом робимо заявку на те, що ми входимо до нового сегменту для себе. У 2020-2021 роках, я сподіваюся, ми узгодимо технічні вимоги на застосування двигуна на базі газогенератора, який створюється в рамках програми ПД-35 для російської платформи. Так, Іл-96 як платформа може бути оснащений таким двигуном, та дворухове виконання цього літака може підняти його ефективність палива дуже істотно.

ВАТ "Серп та Молот"одне з найбільших машинобудівних підприємств у місті Харкові та в Україні. Протягом 50 років наше підприємство випускає двигуни для сільськогосподарських машин, значна частина яких успішно працює за кордоном.

Легендарні самохідні зернозбиральні комбайни СК-3, СК-4,СК-5, "Нива"і " " , високопродуктивні трактори Т-74, ДТ-75Н, ТДТ-55, ХТЗ-120-це лише кілька прикладів сільгоспмашин, на яких встановлені дизельні двигуни марки СМД. У колишньому СРСР 100 зерно- та кормозбиральних комбайнів, а також більшість тракторів комплектувалися нашими дизелями.

В кінці 80-хроків завод був реконструйований та отримав можливість виробляти абсолютно новий для Українита країн СНД 6-циліндровий рядний двигун потужністю 220-280 к.с.. Також був модернізований і 4-циліндровий двигун. Збільшилася його потужність до 160-170 к.с., при цьому підвищився технічний рівень конструкції кожного вузла, максимально збереглася уніфікація деталей та вузлів.

Сьогодні ВАТ "Серп та Молот"випускає близько сотні різних модифікацій рядних 4-х та 6-ти циліндрових двигунів потужністю від 60 до 280 к.с. для сільгосптехніки та інших машин.

Останнім часом двигуни встановлюються на нових конструкціях тракторів Харківського тракторного заводу. ХТЗ-120, ХТЗ-180, Т-156Ата інших, а також отримали застосування на зернозбиральних комбайнах, які виробляються в Україні "Славутич", та кормозбиральних комбайнах "Олімп"і "Полісся-250"(Тернопіль).

Паралельно з виробництвом двигунів, ВАТ "Серп та Молот"здійснює дозбірку та реалізацію тракторів ДТ-75Н та. Маємо можливість модернізувати трактори Т-150(гусеничний), заміна двигуна на рядний дизель СМД-19Т.02/20ТА.06при цьому потужність трактора не змінюється, а економічні та експлуатаційні характеристики покращуються.

Дизелі, крім тракторів та комбайнів, сьогодні можуть бути встановлені на автогрейдери, асфальтоукладачі, ковзанки, крани, бульдозери, залізничні крани та дрезини тощо.

Завод має можливість постачати на замовлення підприємств запасні частини до двигунів, виготовлених на нашому підприємстві, виконувати капітальні ремонти, встановлювати нові та модернізувати вузли та деталі.

Каталог АТ "ЛЕГАС" Москва 1998

Дизелі типу СМД- масові сільськогосподарські двигуни, ними комплектуються всі вітчизняні зернозбиральні комбайни та понад 60% тракторів. Дизелі цієї марки також встановлюються на кормо- та кукурудзозбиральні комбайни, екскаватори, підйомні крани та інші мобільні засоби. У зв'язку з цим інформація з питань використання, технічного обслуговування та ремонту, відомості про конструкції дизелів, їх виробники надзвичайно значущі.

У 1957 р. Головним спеціалізованим конструкторським бюро з двигунів (ДСКБД)було спроектовано та впроваджено про виробництво на Харківському заводі "Серп і молот"невеликий за масою швидкохідний дизель СМД-7потужністю 48 кВт (65 к.с.) для зернозбирального комбайна СК-3, що стало початком процесу дизелізації в комбайновій промисловості. Надалі розроблялися та послідовно впроваджувалися у серійне виробництво тракторні та комбайнові дизелі. СМД-12, -14, -14A, -15K, -15КФпотужністю від 55 (75) до 66 кВт (90 к.с.) Підвищення потужності дизелів, що розробляються, забезпечувалося збільшенням робочого об'єму циліндрів або підвищенням частоти обертання колінчастого валу. Всі ці типи дизелів мали вільний впуск повітря у циліндри.

Подальшими теоретичними та експериментальними дослідженнями з форсування тракторних та комбайнових дизелів, поліпшення їх паливної економічності, виконаними в ДСКБД, було визначено раціональний напрямок - застосування газотурбінного наддуву повітря в циліндри. Поряд з роботами щодо вибору оптимальної системи газотурбінного наддуву в ДСКБДздійснювалися дослідження, створені задля підвищення надійності основних деталей дизелів.

Першими вітчизняними дизелями сільськогосподарського призначення із газотурбінним наддувом були комбайнові дизелі. СМД-17К, -18Kпотужністю 77 кВт (105 к.с.) випуск яких було розпочато на заводі "Серп і молот" 1968-1969 рр.

Застосування газотурбінного наддуву про якість засобу підвищення технічного рівня дизелів було визнано прогресивним напрямом, тому в подальшому створювані в ДСКБДдизелі мали як конструктивний елемент примусовий наддув повітря у циліндри.

До дизелів другого покоління відносяться 4-циліндрові рядні дизелі та V-подібний 6-циліндровий дизель. У конструкції вперше в сільськогосподарському машинобудуванні було застосовано таке рішення, при якому хід поршня менший за його діаметр. Виробництво дизелів типу було розпочато на Харківському заводі тракторних двигунів ( ХЗТД) з 1972 р.

Наступним етапом розвитку потужності та покращення паливної економічності комбайнових та тракторних дизелів були розробки з охолодження наддувного повітря, що подається в циліндри. Дослідження, проведені в ДСКБД, Харківському інституті інженерів транспорту та Харківському політехнічному інституті показали неефективність подальшого розвитку форсування дизелів примусовою подачею повітря через значне підвищення його температури. У конструкції було застосовано охолодження повітря, що подається в циліндри, в результаті чого підвищена щільність і збільшений повітряний заряд циліндра без істотного збільшення теплової напруженості.

Першими дизелями з проміжним охолодженням (дизелі третього покоління) били й інші, що співвідносяться з показниками з перспективними зарубіжними дизелями такого класу.

Потужність, яку може розвинути двигун внутрішнього згоряння, залежить від кількості повітря та змішаного з ним палива, яке може бути подане у двигун. Якщо потрібно збільшити потужність двигуна, потрібно збільшити як кількість повітря, що подається, так і палива. Подача більшої кількості палива не дасть ефекту до тих пір, поки не з'явиться достатня для його згоряння кількість повітря, інакше утворюється надлишок незгорілого палива, що призводить до перегріву двигуна, який при цьому сильно димить.

Збільшення потужності двигуна може бути досягнуто шляхом збільшення його робочого об'єму, або оборотів. Збільшення робочого об'єму відразу збільшує вагу, розміри двигуна і, зрештою, його вартість. Збільшення оборотів проблематично через технічні проблеми, що виникають при цьому, особливо у випадку двигуна зі значним робочим об'ємом.

Системи наддуву, що стискають повітря, що подається в камеру згоряння двигуна, і збільшують масу цього повітря, дозволяють підвищити потужність двигуна при даних робочому об'ємі та частоті обертання колінчастого валу.

Для двигунів внутрішнього згоряння застосовуються компресори двох типів: з механічним приводом і турбокомпресори, що використовують енергію газів, що відпрацювали. Крім того, існують також комбіновані системи, наприклад, турбокомпаундна. У разі компресора з механічним приводом необхідний тиск повітря отримують завдяки механічному зв'язку між колінвалом двигуна та компресором (муфта). У турбокомпресорі тиск повітря одержують завдяки обертанню турбіни потоком відпрацьованих газів.

Турбокомпресор був вперше сконструйований швейцарським інженером Бюші ще в 1905 році, але тільки через багато років він був доопрацьований і використаний на серійних двигунах з великим робочим об'ємом.

В принципі, будь-який турбокомпресор складається з відцентрового повітряного насоса та турбіни, пов'язаних за допомогою жорсткої осі між собою. Обидва ці елементи обертаються в одному напрямку та з однаковою швидкістю. Енергія потоку відпрацьованих газів, яка у звичайних двигунах не використовується, перетворюється тут у крутний момент, що приводить у дію компресор. Відпрацьовані гази, що виходять з циліндрів двигуна, мають високу температуру і тиск. Вони розганяються до великої швидкості і вступають у контакт з лопатками турбіни, яка і перетворює їхню кінетичну енергію в механічну енергію обертання (крутний момент).

Це перетворення енергії супроводжується зниженням температури газів та їх тиску. Компресор засмоктує повітря через повітряний фільтр, стискає його та подає в циліндри двигуна. Кількість палива, яке можна змішати з повітрям, при цьому можна збільшити, що дозволяє двигуну розвивати більшу потужність. Крім того, покращується процес згоряння, що дозволяє збільшити характеристики двигуна у широкому діапазоні чисел обертів.

Між двигуном і турбокомпресором існує зв'язок тільки через потік газів, що відпрацювали. Частота обертання ротора турбокомпресора не залежить від частоти обертання колінчастого валу двигуна, але вона значною мірою визначається балансом енергії, одержуваної турбіною і компресору, що віддається.

Для двигунів, що працюють у широкому діапазоні обертів (у легковому автомобілі), високий тиск наддуву бажано навіть на низьких обертах.

Саме тому майбутнє належить турбокомпресорам із регульованим тиском. Невеликий діаметр сучасних турбін та спеціальні перерізи газових каналів сприяють зменшенню інерційності, тобто. турбіна дуже швидко розганяється, і тиск повітря дуже швидко досягає необхідного значення. Регулювальний клапан стежить за тим, щоб тиск наддуву не зростав вище за певне значення, при перевищенні якого двигун може бути пошкоджений.

Двигун, оснащений турбокомпресором, має технічні та економічні переваги в порівнянні з атмосферним (безнаддувним) двигуном.

Основні переваги турбокомпресорного двигуна:

співвідношення "маса/потужність" у двигуна з турбокомпресором вище, ніж у атмосферного двигуна;

двигун з турбокомпресором менш громіздкий, ніж атмосферний двигун тієї ж потужності;

крива моменту, що крутить, двигуна з турбокомпресором може бути краще адаптована до специфічних умов експлуатації.

Крім того, можна на базі атмосферних двигунів створювати версії, оснащені турбокомпресором і різняться за потужністю.

Ще більш відчутними є переваги двигуна з турбокомпресором на висоті. Атмосферний двигун втрачає потужність через розрядження повітря, а турбокомпресор, забезпечуючи підвищену подачу повітря, компенсує зниження атмосферного тиску, що майже не погіршує характеристики двигуна. Кількість повітря, що нагнітається, стане лише ненабагато менше, ніж на більш низькій висоті, тобто двигун практично зберігає свою потужність.

Крім того:

двигун з турбокомпресором забезпечує краще згоряння палива, що призводить до меншої витрати палива;

оскільки турбокомпресор покращує згоряння, він також сприяє зменшенню токсичності газів, що відпрацювали;

двигун, оснащений турбокомпресором, працює стабільніше, ніж його;

атмосферний аналог тієї ж потужності, а будучи меншим за розміром, він робить менше шуму. Крім того, турбокомпресор відіграє роль своєрідного глушника в системі випуску.

Розширення виробництва матеріалів, що мають високі температурні характеристики, поліпшення якості моторних масел, застосування рідинного охолодження корпусу турбокомпресора, електронне управління регулюючими клапанами - все це сприяло тому, що турбокомпресори стали використовуватися на дрібносерійних бензинових двигунах.

У разі встановлення турбокомпресора на бензиновий двигун виникають специфічні вимоги:

забезпечення герметичності олійно-газових каналів турбокомпресора;

підвищення якості матеріалів турбіни;

удосконалення регулювального клапана;

охолодження корпусу осі.

На нормально працюючому двигуні, який своєчасно та якісно обслуговується, турбокомпресор може безвідмовно працювати протягом довгих років.

Поява несправностей може бути наслідком:

недостатньої кількості олії;

попадання в турбокомпресор сторонніх предметів;

забрудненої олії.

2007 рік Видання: Зеленоградський підприємець

МОДЕРНІЗАЦІЯ КОНВЕРСІЙНОЇ ТЕХНІКИ – ЦЕ ВИГІДНИЙ БІЗНЕС У РУКАХ ПРОФЕСІОНАЛІВ

1999 року в Зеленограді було створено фірму «Батмайстер», яка успішно працює до сьогодні. Основні напрямки діяльності – капітальний ремонт та реалізація дорожньої, землерийної, всюдихідної техніки, постачання після капремонту та модернізації дизельних двигунів, проектування та виготовлення поршнів для бензинових двигунів та дизелів методом ізотермічного та рідкого штампування, постачання запасних частин, консультації з інженерної техніки та інше.

З керівництвом фірми – директором Олегом Анатолійовичем Синюковим та керівником проекту модернізації дизелів кандидатом технічних наук Сергієм Валентиновичем Коротєєвим ми сьогодні й розмовляємо.

Олег Анатолійович. Я зараз переглядала ваші прайс-листи, де представлений, так би мовити, весь модельний ряд – дорожні, котловані, землерийні та бурильні машини, екскаватори та важкі гусеничні транспортери. Враження, що це техніка, яку ми бачили на фотографіях у фільмах 60-х-70-х років. Це так?

О.С. Та ця техніка справді спроектована в ці роки, але більша її частина, яку пропонує наше підприємство, має сучасну начинку. Йдеться про інженерну техніку, яка вироблялася ще в Радянському Союзі, і, загалом, питання її модернізації перед тодішнім керівництвом відповідних відомств не стояли, зважаючи на те, що на зміну старої техніки приходила нова. Коли Радянський Союз канув у лету, багато конверсійної техніки виявилося над ринком, зокрема її почали використовувати у народному господарстві. Модернізацією цієї техніки мало хто займався, у цю нішу ми й стали.

-Трохи розкажіть про передісторію створення фірми?

О.С. Перший час після створення «Батмайстра» в Зеленограді на першому місці стояло питання розширення портфеля замовлень. Той факт, що до цього моменту нами був накопичений досвід ремонту і сервісного обслуговування цієї техніки, були свої фахівці, тут зовсім нічого не означав. Все нове зустрічають насторожено. Потрібно було знайти замовників, яким наші послуги з модернізації техніки були б потрібні. Довелося провести чималу роботу.

- Звідки взялася така назва – «Батмайстер»?

О.С.БАТ- це абревіатура великого артилерійського тягача.

-А в чому полягає модернізація старої конверсійної техніки?

О.С.Серце машини – це мотор. Від мотора дуже залежить, є багато показників, що дозволяють визначити, в якому стані знаходиться мотор. Крім того, за радянських часів про такі параметри як економічність не йшлося. Палива було багато, масел найрізноманітніших теж. Техніка мала вийти в поле, витримати бій, а що буде з нею далі, мало кого цікавило.

А от коли ця техніка потрапила в народне господарство, перед нею було поставлено дещо інші завдання-питання економічності, екології вийшли на перший план. Практично на всіх цих машинах стояли 12-циліндрові двигуни. І якщо раніше механік-водій, виїжджаючи на завдання на об'єкт, наприклад, з розчищення снігу, змушений був возити з собою бочку олії, оскільки вона буквально вилітала в трубу, то тепер, після модернізації, споживання олії знизилося в кілька разів, витрата палива на 5-7%.

Але щоб займатися модернізацією двигунів внутрішнього згоряння на такому високому рівні, потрібні були фахівці досить високої кваліфікації?

О.С.звичайно . І один із таких фахівців сидить поряд з вами. Це Сергій Валентинович Коротєєв, якого я позиціонував би як кращого фахівця з оптимізації циліндро-поршневих груп ДВЗ у Росії. Краще за нього це питання не знає ніхто. Ми залучили його до роботи у 2000-му році, тоді було створено робочу групу під його керівництвом, яка успішно
. Випробування було успішно проведено у науково-дослідному центрі з випробувань та доведення на центральному полігоні у м. Дмитрові.

-Сергію Валентиновичу, як ви поставилися до пропозиції фірми «Батмайстер» стати керівником цього проекту?

С.К.На той час, як від фірми «Батмайстер» мені надійшла ділова пропозиція про співпрацю, я вже знав їх як групу фахівців, яка могла ставити серйозні завдання та доводити їх до конкретної реалізації.

Сам я до цього займався проектуванням циліндро-поршневих груп двигунів для деяких провідних заводів країни. Свого часу на заводі «Еліон» я керував підрозділом, що займався випуском сучасних рідкоштампованих поршнів для екологічно чистих автомобілів. Але коли з низки причин ця програма, що називається, не пішла, я й отримав запрошення від ПГ «Батмайстер».

Отже, я легко включився в роботу.

-Ваше ноу-хау у чому?

С.К.Практично всі двигуни, які на сьогоднішній день є у нас у країні, – це поршневі двигуни. Ми виготовляємо головну деталь – поршень за своєю документацією із застосуванням сучасних технологій.

Техніка, про яку ми ведемо мову, на базі тягача АТТ (ДВС 12-15/18), була спроектована в 50-х роках. На зміну їй на початку 80-х прийшла інша – на базі тягача МТТ, де встановлено дизель (12чн-15/18) нової конструкції. Ці машини виявилися настільки вдалими, що досі успішно працюють у народному господарстві. Чим гарна ця техніка? Вона проста в обслуговуванні, невибаглива, надійна. Але за цих переваг абсолютно не економічна. Ми якраз і працювали над тим, щоб зробити ці машини економічнішими.

Якщо ви уявляєте, як працює поршень, то зрозумієте, що при зворотно-поступальному русі всередині двигуна відбуваються найскладніші процеси. Вашим читачам напевно буде цікаво дізнатися, що поршень всередині двигуна, що працює, нагрівається більше 300 градусів за Цельсієм, на нього діє тиск понад 100 атмосфер, десятки разів на секунду.

Метод рідкого або ізотермічного штампування застосовуваний нами при виробництві поршнів є одним із прогресивних технологічних процесів, що дозволяють отримувати щільні литі заготовки поршня зі зменшеним припуском на механічну обробку. Тиск використовується тут як фактор ефективного впливу на затвердіння і процеси, що протікають при цьому - усадку, газовиділення, ліквацію. Стискаючі напруги, що виникають при впливі тиску, знижують схильність до тріщиноутворення і покращують фізико-механічні властивості заготівлі (щільна, без раковин структура, висока твердість). Великий вміст кремнію у матеріалі поршня забезпечує підвищену зносостійкість.

Ми використовуємо поршневі кільця, рівень якості яких значно випереджає вимоги стандарту ISO. Точність радіальної товщини кільця не перевищує 0,02 мм. за норми 0,2-0,3 мм. Падіння тангенціального зусилля в невдоволеномустан при температурі 300 ° C не перевищує 5% за норми 8%. Для виключення задирів і припалів та забезпечення швидкого приробітку використано метод мікрохонінгування (маслокишені) робочої хромованої поверхні поршневих кілець.

Застосування цих нововведень дозволило більш ніж 2 рази зменшити зазори у поєднанні "поршень - гільза циліндра". Малі зазори та оптимальна конструкція поршня забезпечують покращення всіх показників роботи двигуна. Підвищується ефективність згоряння палива, значно знижуються механічні втрати на тертя, витрата олії та палива, що суттєво збільшує ККД дизеля. Знижується токсичність газів, що відпрацювали, і рівень шуму, підвищується потужність.

О.С. В даному випадку ситуація складалася таким чином. Від одного з наших клієнтів тресту СНДСР ВАТ «Сургутнафтогаз», надійшло замовлення на шляхопрокладача (застосовується для розчищення доріг від снігу) – встановити дизель іншої марки. Замовник був вкрай незадоволений роботою колишнього дизеля, саме через його низький ресурс та неекономічність під час експлуатації.

Ми розглянули моделі російських та імпортних двигунів. Виявилося, що жоден із нових дизелів встановити без серйозної переробки машини неможливо. Загалом, ми пішли шляхом, який виявився вдалим, тобто. шляхом зміни матеріалів і конструкцій змінили параметри двигуна на краще. Що й було втілено у життя.

За рахунок цього покращилися параметри роботи двигуна, починаючи від його економічності, яка становить 7% економії на паливі та більш ніж у 5 разів економії на олії, до покращення екологічних показників.

Щоб було зрозуміліше поясню на конкретному прикладі. Якщо ви звертали увагу, іноді зустрічаються такі машини, які називають Ураган. Коли така машина йде дорогою, її всю обволікає хмара диму, шлейф цього диму тягнеться за нею на кілька метрів, від якого задихаються водії та пасажири інших автомобілів, які, на жаль, опинилися поруч. Так ось, після процесу модернізації екологічні показники такої машини покращуються на кілька порядків, це, звичайно, не євростандарт, але дизелі практично перестають диміти.

-Ви позиціонує себе як фірма, що застосовує наукомісткі технології. Наведете приклад?

С.К.Ми використовуємо різноманітні перспективні розробки з комплектуючих деталей, причому аналогів деяким розробкам немає у країнах. Німці до нас приїжджають, дивляться та дивуються. Наприклад, у Росії розроблено новий процес швидкісного хромування поршневих кілець, що дозволяє підвищити міцність хрому, зчеплення його з поршневим кільцем, а це додатковий ресурс роботи комплектуючих деталей. Наші партнери суміжники виконали цю роботу для нас – документацію на нові поршневі кільця, розробленої в нашому конструкторському бюро.

-Ми з вами говорили про модернізацію, але, судячи з прайс-листу, ви ще займаєтесь і капітальним ремонтом?

О.С.У капітальний ремонт входить модернізація мотора та ремонт самої машини.

-Де це відбувається? У вас є власна база?

О.С. У Зеленограді ми маємо цех, де виконуються ці роботи.

-А який розкид цін? Наскільки клієнту вигідно займатись модернізацією техніки?

С.К.Ресурс циліндропоршневої групи стандартного дизеля В-401-800 годин. «Наша» ЦПГ працюватиме щонайменше 8000 мото/годин, тобто. у 10 разів більше. Вантажівки можуть працювати ще довше - до 15000 мото/годин. На старій техніці такого ресурсу немає. Це перше питання. Друге питання-економічність. При підконтрольній експлуатації в «Сургутнафтогазі» витрата олії на чад, за їх даними, знизилася в 10 разів. Відповідно, зменшилися шкідливі викиди в атмосферу та вартість експлуатації цих машин.

Щоб створити фірму під подібний проект, потрібно бути впевненим, що роботи вистачить на кілька років. Скільки одиниць інженерної техніки знаходилося на території Росії на той час, коли ви вирішили створити свою фірму?

О.С.Насправді техніки досить багато, і не тільки в Росії, а й у країнах СНД, а також у країнах, які свого часу отримували її від Радянського Союзу. Це Африка, Азія, частина країн Європи.

Нині російським підприємствам доводиться боротися з іноземними виробниками над ринком модернізації техніки, випущеної Радянському Союзі. Як мені відомо, іноземці дають дуже високу оцінку розробкам вітчизняної школи машинобудування.

Окремі зразки техніки дозволяють виконувати великий комплекс заходів від землерийних робіт до розчищення доріг від снігу, а також витягування техніки, що застрягла, потужною лебідкою та вантажопідйомних робіт краном. І все це сконцентровано в єдиному комплексі, здатному самостійно пересуватися з досить великою швидкістю.

У зарубіжних виробників зустрічається техніка, призначена для конкретних цілей, але аналогічна радянським машинам, з таким набором функцій я не зустрічав.

-Хто ваші основні замовники?

О.С.Це нафтогазовидобувні підприємства, які понад 30 років експлуатують подібну машину, використовуючи її, в основному, для утримання доріг узимку, землерийних робіт та наведення тимчасових мостів. Серед наших партнерів «Сургутнафтогаз», «Лукойл», підприємства з ремонту та обслуговування доріг, такі як «Північавтодор», «Сургутнафтодорбудремонт» та інші серйозні підприємства.

До речі про фахівців. Зараз повсюдно є проблема з кадрами нижчої та середньої ланки? Де ви берете кадри?

О.С.Ми готуємо у себе молодих фахівців, для цього ми маємо основний кістяк, досить зрілі майстри. Ми приймаємо на роботу фахівців з тих чи інших напрямів, частина з них має певні знання в автомобільній сфері, і навчаємо їх на місці.

-Ви бере участь у виставках, і якщо так, то в яких саме?

О.С.Ми беремо участь у виставках. Ось перед вами диплом 2006 року – Міжнародної виставки продукції військового призначення. Диплом ми також отримали за участь у виставці «Автомобільні технології та матеріали» у Манежі, брали участь у міжнародній виставці 2003 року – «Автокомпоненти – нові технології».

-І там у вас була можливість порівняти свої технології та з іншими. Який ви зробили висновки?

О.С.Є заводи, які просто ремонтують різні типи дизелів, але щодо модернізації, то це настільки вузький напрямок роботи, що на сьогодні конкурентів у нас немає. Принаймні я про них не чув.

І останнє запитання. Які ще додаткові, якщо так можна сказати, напрямки ви збираєтеся освоювати в найближчому майбутньому?

О.С.У перспективі розглядаємо питання про виготовлення більшої кількості деталей та вузлів для інженерної техніки. Зараз розробляється конструкторська документація і ведеться пошук субпідрядників, які мають змогу виконати наші замовлення на комплектуючі. У цій ніші ми намагатимемося утвердитись у найближчому майбутньому.