Dacă vorbim despre tendințele din lumea modernă a motorului, motorul cu ardere internă rămâne în poziția de lider, deși în corectitudine trebuie remarcat faptul că unele încercări de a „atenteze“ pe „Sfânta Sfintelor“ există - de exemplu, este deja vândut în serie Tesla electrice. Dar, așa cum industria petrolului astăzi este un sector cheie al economiei mondiale, dominația motoarelor cu ardere internă încă de mai multe decenii, poate rămâne imuabil.
Un pic de istorie. Sad.
Prin urmare, toate inovațiile în construirea de motoare se bazează pe noi materiale și tehnologii, inclusiv cele legate de controlul electronic.
De exemplu, dacă acum 20 de ani blocul motor a fost aproape universal din fontă, turnate bloc motor din fier este acum rar, încet, intrând în categoria de anacronisme. În prezent, unitățile sunt realizate din aluminiu, care este mai ușor și mai inteligent. În primul rând a existat o probleme de rezistență și rigiditate, dar ele sunt rezolvate treptat.
Cu toate acestea, motoarele din aluminiu complet obișnuiesc cu dificultate - sunt foarte sensibile la lubrifiere, răcire, goluri. Dar blocul de aluminiu cu manșoane din fontă este mult mai puțin pretențios în funcționare. Deci, vechiul fontă, care a folosit Otto și Diesel, va servi în continuare.
În general, trebuie remarcat faptul că crearea unui motor nou, chiar schema tradițională, este un proces foarte lung. Se pare că gama de autovehicule variază în medie de patru la cinci ani, iar motorul este de multe ori în valoare de ea la modelele anterioare, și, uneori, chiar mai devreme. Și adesea chiar motoare noi folosesc noduri de la cele vechi - de exemplu, un bloc de cilindri. Deci, motoarele "trăiesc" o lungă perioadă de timp - benzină în medie 10-15 ani, iar motoarele diesel ușor "trăiesc" până la 20 sau chiar 30 de ani.
Și mai mult. Este regretabil faptul că trebuie să recunoaștem că Rusia practic nu a avut propria dezvoltare a motorului - totul a fost luat "de acolo", din străinătate. Și adesea chiar ceea ce a fost respins acolo. Rezultatul este evident - astăzi nu avem motoare avansate în țara noastră. Ca designeri pentru renașterea sa.
Succese, eșecuri și tendințe
În construcția modernă a motoarelor există două tendințe principale: primul - de a reduce emisiile nocive, iar al doilea - de a reduce consumul de combustibil. Acestea sunt sarcini interdependente: prin reducerea consumului, reducem automat emisiile.
Dar dacă 10-15 ani în urmă „emisiile nocive“ au fost considerate ca oxid de carbon convențional - CO, oxizi de azot - NOx și hidrocarburile - CH, acum trecut în CO2 de evacuare de bază și dioxid de carbon, ceea ce creează un „efect de seră“. Și având în vedere că orice combustibil hidrocarbonat descompune în cele din urmă în jos în apă și dioxid de carbon - care reduc emisiile de CO2 este posibilă numai prin: o reducere a consumului de combustibil.
Aici trebuie să ținem seama de această nuanță: eficiența motorului cu combustie internă în ansamblul său este de numai 25-30%. Se pare că doar un sfert din benzină din motor este cheltuit pe trafic - celelalte trei trimestre doar zboară în țeavă. Și încălzesc mediul înconjurător. Prin urmare, constructorii de ingineri-motoare se luptă pentru fiecare procent "extra" cu ajutorul unor soluții tehnice destul de complexe.
Modalitatea corectă este de a mări parametrii specifici ai motorului: pur și simplu puneți-o "o putere de cai" cu un consum redus de combustibil. De exemplu, una dintre principalele modalități de creștere a eficienței unui motor pe benzină este creșterea raportului de compresie. Odată cu creșterea eficienței de comprimare a arderii combustibililor în creșterile cilindrilor, și astfel crește eficiența (COP) ciclul - și motorul în ansamblu.
În special, creșterea parametrilor motorului de bază, inclusiv prin creșterea raportului de compresie, randamentul sistemului de injecție directă pe benzină în cilindru - moduri de injectare schimburi de detonare elimină aprovizionare neuniformă de combustibil și crește cilindrii de umplere.
De fapt, această idee este destul de veche: injecția directă a fost folosită pe scară largă pentru motoarele aeronavelor din anii 1940. Inginerii au fost nevoiți să obțină o putere fără precedent pentru acele timpi de putere de 70 CP. cu un litru de deplasare a motorului la un maxim de 2500-3000 rpm. Astăzi, ea este puterea specifică a unui motor de automobil convențional (deși la o viteză dublat, astfel încât nivelul aviației în urmă cu 70 de ani încă nu au depășit industria automobilelor moderne,) - și apoi ajunge la ele în aviație a fost posibilă numai cu ajutorul injecției directe.
Dar sistemul de alimentare cu combustibil a fost mecanic, adică dificile, costisitoare și adaptate constante, care erau acceptabile în aviație, dar nu pe mașini.
În plus, controlul mecanic al injecției directe a fost bun la turații reduse necesare pentru motoarele de avion de atunci (șurub de aer încă!). Iar la cresterea lor chiar si la 6000 rpm, mecanicul nu mai putea sa se consulte.
Carburatorul și sistemele tradiționale de injecție - așa-numitul amestec exterior, au permis numai amestecarea a 15 kg de aer cu 1 kg de combustibil și aplicarea amestecului pe cilindri. Și asta e tot. Dar controlul electronic al injecției directe în cilindru permite inginerului să aleagă - când să injecteze combustibilul, câte să intre. Și chiar să injectați combustibil pentru un singur ciclu de motor de mai multe ori.
Un alt 70-e constructori principiul economiei de combustibil pentru utilizarea propusă prin injecție „stratificată“, care este implementat sub forma așa-numitei „pre- camera de combustie torță aprindere TION“. Ideea a fost că amestecul bogat este generat într-o cameră specială, care, la aprinderea scânteii creează o torță, aprinzând amestec sărac alimentat direct în cilindru. Mașini cu astfel de motoare (cu acronimul STSS - Compusul Vortex combustie controlată) proiectate și fabricate pentru o lungă perioadă de timp Japonia Honda, si chiar GAZ ceva timp lasa „Volga“, cu un propulsor anticameră. Dar, în cele din urmă la mijlocul anilor 1980, a trebuit să abandoneze ideea. La urma urmei, a trebuit să se pregătească imediat două amestec combustibil-aer: cei săraci, care au avut multe și bogate, care ar fi fost de ajuns. Și le servesc separat - în același timp, în intervalele de timp exacte. Un carbohidrati (și apoi un e-guvernare cu drepturi depline nu exista încă) nu a adăuga orice fiabilitate, nici optimism pentru a reduce costurile. Dar lovitura principala a fost neașteptată - sa dovedit că, în plus față de CO și oxizi de azot CH nu este prea util. Și aici, la „posloynikov“ noi probleme.
Primul care a crea mașini de producție cu astfel de motoare din Mitsubishi - acestea sunt marcate GDI (injectie directa de benzina - «sistem de injecție directă de benzină"). Au fost urmate de alți producători. În aceste motoare nu există antene separate - injectorul injectează benzină în cilindru sub presiune foarte mare. O cameră de ardere are o astfel de formă „complicat“, într-o zonă care lumânarea este un amestec bogat, iar în volumul rămas - sărac.
Se pare că totul este bine: raportul de compresie este ridicat, amestecul este slab, drept consecință, emisiile nocive sunt reduse semnificativ și economia este îmbunătățită. Dar, din nou, au început problemele cu oxizii de azot. De fapt, neutralizatorii tradiționali cu trei componente elimină CO, NOX și CH din gazele de eșapament numai într-un amestec de compoziție obișnuită (15 kg de aer per 1 kg de combustibil). Dar, odată cu creșterea volumului de oxizi de azot cu amestecuri slabe, nu mai pot face față. Așa că am trebuit să dezvoltăm noi catalizatori suplimentari. Ei funcționează bine, deși necesită un lichid special ca "combustibil". Dar este bine doar dacă nu există sulf în benzină. Și dacă există - atunci repede "mori". La urma urmei, benzina cu o lipsă totală de sulf este încă o raritate chiar și în țările bogate.
Prin urmare, ideea de auto injecție stratificat au fost forțați să abandoneze, iar problema infrastructurii deja construite pentru producerea acestor motoare (și deja o mulțime de bani cheltuite) a decis prin „intermitent“ al controlului electronic de injecție a carburantului.
Acum, combustibilul nu este injectat când pistonul este aproape de centrul mortului superior, dar mai devreme. Și în timp ce pistonul merge până la TDC, amestecul are timp să se amestece până la practic omogen.
Așadar, "încercarea nr. 2" pentru introducerea amestecului strat-cu-strat și controlul combustiei s-au desființat de asemenea. Când va exista oa treia încercare, este neclar. Dar faptul că va fi - destul de previzibil. La urma urmei, o mulțime de astfel de motoare au fost deja create, ele funcționează, deși capabilitățile lor nu au fost încă realizate pe deplin.
O altă direcție de îmbunătățire a eficienței ICE - sistemul de reglare a fazelor de distribuție a gazelor. Ei au proliferat recent, la începutul anilor '90 ai secolului XX, dar astăzi, fără motor de control fază deja arată într-un fel anacronic.
Logica acestor sisteme este clară - pentru funcționarea eficientă a motorului la viteză redusă, timpul (durata) și timpul de deschidere a supapelor de admisie și evacuare trebuie să fie unul, iar cu creșterea vitezei - altele. Și astăzi există multe sisteme care reglementează nu numai timpul de deschidere a supapelor, ci și magnitudinea acestei descoperiri. Ce face elasticitatea ICE, și mașina cu ea - eco-friendly, economic și convenabil.
În cazul în care un rezumat intermediar, putem spune următoarele: motoarele moderne pe benzină - întotdeauna cu o supapă variabilă, și cele mai bune specimene sale au injecție directă. Pentru a crește puterea motorului, este adesea folosit un impuls, care crește cantitatea de aer care intră în cilindri și puterea specifică. Există două circuite de impuls: turbina atunci când turbina de a conduce compresorul untwist gazele de eșapament, iar sistemul de acționare, atunci când compresorul este acționat direct de motor. Compresoarele de acționare sunt, de asemenea, diferite: volumetric, șurub, val, etc. Dar distribuirea pe mare, nu au primit astfel de sisteme, deși cunoscut pentru o lungă perioadă de timp - spre deosebire de sincronizare variabilă a supapelor, injecție directă de combustibil și turbocompresorul.
Wankel și alții
În principiu, sunt posibile alternative la vechiul design, creat în vremurile lui Otto și Diesel. Dar este foarte dificil să se creeze un motor de lucru care să poată concura pe picior de egalitate cu schema uzuală pentru toți indicatorii. Motoarele lui Stirling, Balandin și multe alte scheme și soluții originale nu s-au răspândit și au fost pe punctul de a uita.
Și, deși ideile noi sunt în aer, chiar și cele mai bune dintre ele sunt foarte problematice. De exemplu, motorul Vigriyanov rotativ-lobat, care a fost inițial planificat să fie instalat în "Prokhorov" "e-mobile", nu a fost încă creat. Și pentru a putea (eventual!) Adu-l producției în masă, va dura, cel puțin 10 ani, și o finanțare foarte nelimitată. Iar câțiva dintre acești 10 ani vor trebui cheltuiți pentru instruirea specialiștilor care o pot aduce. Și din moment ce, cu "finanțare nelimitată", se pare că au existat probleme, acest motor, cel mai probabil, nu va vedea niciodată lumina.
Motorul rotativ cu piston al Wankel a devenit probabil singurul exemplu de introducere în proiectarea neconvențional ICE de producție. Deși motorul acestui sistem pentru o bună jumătate de secol, și în acest timp mulți producători care produc astfel de motoare sunt lungi „din cursa“ (acesta din urmă a devenit AvtoVAZ), el pune în continuare pe vehicule Mazda. Mai mult decât atât, compania este angajată în atât de mult timp încât motorul și performanța sa a fost, astfel încât este puțin probabil ca cineva va fi capabil să facă cel puțin la fel - pentru prețul, fiabilitatea și eficiența. Și pentru că este puțin probabil să devină vreodată masiv.
Reparații de reparații
Motoarele moderne sunt mult mai fiabile decât cele produse, de exemplu, acum 20 de ani. Nu au nevoie să reglementeze nimic, să schimbe nimic - funcționează fără rupturi cel puțin până la sfârșitul perioadei de garanție.
Dar există o nuanță - astăzi viața întregii mașini a devenit mult mai mică decât a fost înainte. Au dispărut zilele în care mașina a fost cumpărată "pentru viață". Astăzi există o tendință: oamenii doresc să conducă un nou model al mașinii. Si pentru ca masinile se schimba in medie de 3-5 ani. În consecință, producătorii de automobile nu au sens să facă o mașină care să dureze 20 de ani fără defecțiuni. Se pare că flota este actualizată mult mai repede decât cu două sau trei decenii în urmă.
Deci, timpul motoarelor "milionarilor" de mult "scufundat în uitare" - ei sunt pur și simplu neprofitabili
să facă. Și de ce? Durata de viață a motorului este calculată ținând seama de kilometrajul posibil al automobilului: în medie, puteți vorbi despre un maxim de 150 mii km.
Evident, reparația motorului ar trebui să prelungească durata de viață - dar nu până la infinit, dar până la sfârșitul vieții automobilului (care este de asemenea pus relativ mic - nu mai mult de 10 ani). Ce duce la asta? Pentru faptul că unele procese de reparații sunt pur și simplu inutile, iar echipamentul de reparații este "în spatele" motoarelor moderne.
De exemplu, la motoarele mai vechi, nivelul de încărcare a fost de 50 l / s cu un volum de 1 litru, iar pe cel modern (cu supraalimentare) - de două ori mai mult. Cu o asemenea diferență în puterile specifice și sarcini asupra detaliilor, "vechiul bun" nu mai funcționează - sunt necesare noi tehnologii. Astăzi, multe lucrări au devenit imposibil de făcut fără echipamentul modern - șlefuirea, plictisirea, honuirea. Nu se plătește foarte bine, așa că mulți oameni preferă să lucreze în mod vechi. Dar acolo a fost.
Deci, pentru motoarele noi, sunt adesea folosite tije de legătură cu capace "sparte". Designul tradițional al capacelor tijei de legătură, fabricate separat și apoi asamblate, pentru motoarele moderne cu încărcătură ridicată, nu sunt adecvate - inexacte și destul de scumpe. Și atunci când se repară barele de legătură tradiționale există întotdeauna un pericol de aliniere necorespunzătoare, ceea ce duce la consecințe catastrofale pentru motor, deși tijele tradiționale de legătură sunt ușor de reparat. Dar "tăiat" - nu a fost reparat deloc.
Un alt exemplu - arborele cotit de pe vechiul motor lent poate fi sudat și lustruit. Acum este imposibil să vă imaginați: crăpăturile de oboseală duc foarte repede la distrugerea întregului motor. În plus, lucrul manual cu un număr mare de operații este costisitor. Și arborele cotit al unei mașini de pasageri este o parte în masă și, prin urmare, este ieftin. Și pentru a face o muncă dublă sau chiar triplu pentru a restabili detaliile, care apoi eșuează rapid, cel puțin ineficient din punct de vedere economic.
În același timp, trebuie să ne amintim că pur și simplu, înlocuind-o singură bucată rupt, nu rezolvă problema defectării motorului în ansamblu: acest lucru implică, de obicei, o înlocuire locală „garanție numai la poarta.“ motor grele modern - un set complex, astfel încât repararea acestuia ar trebui să fie cuprinzătoare, cu înlocuirea întregului „cerc“, astfel încât chiar și proprietarul cea mai economica masina nu a revenit la fiecare 10-15 mii de kilometri pentru a înlocui o altă parte .. De aceea, un motor revizuit calitativ costă cu doar 25-30% mai puțin decât unul nou. Dar cât de mult este o astfel de reparație mai profitabilă decât o înlocuire a proprietarului?
Astfel, tendința modernă în reparație este trecută cu vederea - înlocuirea nodului eșuat câștigă treptat. Și reparația "în garajul de pe genunchi" nu mai este posibilă. Nu este surprinzător faptul că, în ultimii ani a crescut foarte mult cerințele pentru calificarea reparatori, crescut în mod semnificativ costurile de reparații, iar procesul a devenit mai limitează la înlocuirea pieselor, mai degrabă decât să le restaureze.
Există o altă tendință, atunci când producătorul nu furnizează deloc piese de schimb - numai motorul este asamblat. Și reparatorii pot schimba numai întregul motor, în loc să-l repare. Și de ce reparați, dacă motoarele sunt complicate în mod continuu, iar munca manuală calificată devine mai scumpă și mai rapidă?
Și, în sfârșit, motoarele "contractate".
În concluzie, observăm: motoarele "contractuale" la modă de astăzi sunt similare cu proverbialul "MMM". Nu există o astfel de țară donatoare în lume, unde există atât de multe motoare cu o resursă reziduală mare. Și pentru că motoarele mașinilor moderne sunt proiectate pentru rularea pe final și foarte limitate, achiziționarea unui astfel de motor de a fost mult timp o loterie - care, după cum știți, câștigă una de mii. În cel mai bun caz.
Și restul este oferit o dată în 10-20 mii km pentru a cumpăra un alt "bilet" - până când "limita" este aleasă pentru repararea sau înlocuirea motorului cu una nouă.
- Alexandru Khrulev, Cand. tehn. Sci., Director al firmei "AB-Engineering"
Ai citit-o?
Trimiteți-le prietenilor: