Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

Следуя современным веяниям в сфере автомобилестроения, крупнейшие производители стремятся сделать конструкцию авто как можно легче. Это позволит увеличить мощность и соблюсти все нормы экологических предписаний. Основной деталью автомобиля, конечно же, был и остается его двигатель. Для изготовления «сердец автомобилей» используются новые материалы, о которых мы и поговорим далее.

Современные автомобильные двигатели

Важно понимать, что процесс создания двигателя для авто как раньше, так и сейчас – довольно консервативная отрасль в машиностроении.

Большая часть агрегатов серийного производства изготавливается с применением таких материалов как:

  • Чугун;
  • Сталь;
  • Алюминиевые сплавы.

Из чего состоят двигатели современных авто

Сегодня, благодаря появлению новых материалов и технологий, применяются, казалось бы, совсем неподходящие для этих целей компоненты.

Активно внедряются пластмассы. Изготовленные из пластика узлы систем впуска и охлаждения сейчас уже никого не удивляют. Отличие современных моторов от аналогов прошлых лет состоит в том, что для их создания производители используют весьма неожиданные материалы. Рост внедрения маслостойких и теплоустойчивых пластиков дал возможность создать такие детали как:

  • Пластмассовые картеры ДВС;
  • Клапанные крышки;
  • Корпуса внутренних конструкций двигателя.

В надёжности современных двигателей авто сомневаться не приходится. Они, как и прежде, делятся на три основные категории: бензиновые, дизельные и электрические. Примерно так классифицируются автомобильные двигатели, которые применяются на современном автомобильном производстве и по сей день.

Металлы двигателей автомобилей

Можно упомянуть титановые сплавы, которые стремятся использовать в конструкции машин. Для двигателей этот прочный, легкий и достаточно эластичный материал с уникальной химической стойкостью используется неохотно, т.к. стоимость его достаточно высока.

Металлокерамическая матрица также весьма оригинальный материал. В процессе её производства используется технология Nicasil, которая подразумевает применение гальванического метода, а основой матрицы служит твёрдый никель.


Выводы

Область применяемости новейших решений в сфере двигателестроения имеет чёткий вектор, который ориентирован на снижение массы и улучшение прочих характеристик автомобиля в целом. Суперматериалы либо не нужны вовсе, либо их внедрение не представляется возможным из-за физико-химической специфики свойств, применяемых для создания двигателей материалов.

Современное автомобилестроение все больше склоняется в сторону электротехнологий, заменяя вредные для окружающей среды дизельные и бензиновые моторы.

Рекомендованные статьи

Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…

Если говорить о тенденциях современного мирового моторостроения, то двигатель внутреннего сгорания остается на лидирующих позициях, хотя справедливости ради надо отметить, что некие попытки «покуситься» на «святая святых» все же существуют – например, уже продается серийный электромобиль Tesla. Но поскольку нефтепромышленность сегодня является ключевой отраслью мировой экономики, доминирование двигателей внутреннего сгорания еще на многие десятилетия может остаться незыблемым.

Немного истории. Грустной…

Современные двигатели конструктивно практически мало изменились со времен «отцов-осно-вателей»: Николауса Августа Отто и Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Сегодня в ходу те же коленчатый вал, шатуны, поршни, цилиндры, клапаны, распределительный механизм.

Поэтому все новшества в двигателестроении опираются на новые материалы и технологии, в том числе связанные с электронным управлением.

Например, если еще 20 лет назад блок цилиндров почти повсеместно был сделан из чугуна, то сегодня чугунный блок встречается редко, плавно перейдя в разряд анахронизмов. В настоящее время блоки делают из алюминия, который и легче, и технологичнее. Сначала были проблемы с прочностью и жесткостью, но их постепенно решили.

Правда, полностью алюминиевые моторы действительно приживаются трудно – очень они чувствительны к смазке, охлаждению, зазорам. А вот алюминиевый блок с чугунными гильзами гораздо менее требователен в эксплуатации. Так что старый добрый чугун, который использовали Отто и Дизель, еще послужит…

Вообще надо отметить, что создание нового двигателя даже традиционной схемы – это процесс очень долгий. Вот и получается, что модельный ряд автомобилей меняется в среднем через четыре-пять лет, а мотор в нем нередко стоит от предыдущих моделей, а то и еще более ранних. И часто даже в новых двигателях используются узлы от старых – например, блок цилиндров. Так что двигатели «живут» долго – бензиновые в среднем 10-15 лет, а дизели легко «доживают» до 20 и даже 30 лет.

И еще. С сожалением приходится признать, что в России практически не было своих разработок двигателей – все бралось «оттуда», из-за границы. Причем часто даже то, что там отвергалось. Результат очевиден – сегодня передового двигателестроения у нас в стране просто не существует. Как и конструкторов для его возрождения.

Все началось с авиации… Авиадвигатель Rolls-Royce Merlin 40-х годов прошлого века с непосредственным впрыском

Успехи, неудачи и тенденции

В современном моторостроении существуют две основные тенденции: первая – сократить вредные выбросы, и вторая – снизить расход топлива. Это взаимосвязанные задачи: сокращая расход, мы автоматически снижаем выбросы.

Но если 10-15 лет назад «вредными выбросами» считались традиционные оксид углерода – СО, оксиды азота – NOx и углеводороды – СН, то сегодня в разряд основных перешел и углекислый газ СО2, создающий «парниковый эффект». И если учесть, что любое углеводородное топливо в конечном счете распадается на воду и углекислый газ – то уменьшить выбросы СО2 можно единственным путем: снижением расхода топлива.

Здесь надо принять во внимание и такой нюанс: КПД у двигателя внутреннего сгорания в целом лишь около 25-30%. Выходит, что только четверть бензина в ДВС тратится на движение – остальные три четверти просто вылетают в трубу. И греют окружающую среду. Поэтому инженеры-моторостроители борются за каждый «лишний» процент с помощью довольно сложных технических решений.

Верный способ – повысить удельные параметры двигателя: проще говоря, получить «одну лошадиную силу» с меньшего количества топлива. Например, одним из основных путей роста эффективности бензинового двигателя является повышение степени сжатия. При росте степени сжатия эффективность сгорания топлива в цилиндре повышается, а значит, возрастает коэффициент полезного действия (КПД) цикла – и двигателя в целом.

В частности, повышение основных параметров двигателей, в том числе путем увеличения степени сжатия, дают системы непосредственного впрыска бензина в цилиндр – впрыск сдвигает режимы детонации, убирает неравномерность подачи топлива и увеличивает наполнение цилиндров.

Когда мы еще были впереди планеты всей: форкамерно-факельное зажигание на Волге — прообраз современного послойного распределения заряда

На самом деле эта идея достаточно старая: непосредственный впрыск широко применялся на авиационных двигателях 40-х годов прошлого века. Инженерам требовалось добиться небывалой по тем временам удельной мощности 70 л.с. с 1 л рабочего объема двигателя при максимальных 2500-3000 об/мин. Сегодня это удельная мощность обычного автомобильного двигателя (хотя и при вдвое больших оборотах, так что авиационный уровень 70-летней давности все еще не превзойден современным автомобилестроением) – а тогда достичь их в авиации было возможно только с помощью непосредственного впрыска.

Но система подачи топлива была механической, т.е. сложной, дорогой и требовавшей постоянных регулировок, что было приемлемо в авиации, но никак не на автомобилях.

Форкамерно-факельный процесс в двигателе Honda CVCC, такие двигатели ставились на автомобили Honda почти до конца 1980-х годов

Кроме того, механическое управление непосредственным впрыском было хорошо при низких оборотах, требовавшихся для тогдашних авиационных двигателей (воздушный винт все же!). А при их росте хотя бы до автомобильных 6000 об/мин механика уже не справлялась.

Собственно, «возвращение» к старой идее в 1990-2000-х годах стало возможным благодаря развитию электроники, позволившей реализовать управление непосредственным впрыском на высоких оборотах двигателя – с внедрением электронных компонентов появилась возможность управлять процессом горения, чего не было ранее.

Карбюратор, да и традиционные системы впрыска – так называемое внешнее смесеобразование, позволяли лишь смешать 15 кг воздуха с 1 кг топлива и подать смесь в цилиндры. И все. А вот электронное управление непосредственным впрыском в цилиндр дает возможность инженеру выбирать – когда вводить топливо, сколько вводить. И даже впрыскивать топливо за один цикл двигателя несколько раз.

Еще в 70-х годах ХХ века конструкторы для экономии топлива предложили использовать принцип «послойного» впрыска, реализованный в виде так называемого «форкамерно-факель-ного зажигания». Идея заключалась в том, что в специальной камере создается богатая смесь, которая при воспламенении от свечи создает факел, поджигающий бедную смесь, подаваемую непосредственно в цилиндр. Машины с такими двигателями (с аббревиатурой СТСС – Compound Vortex Controlled Combustion) разработала и длительное время производила японская Honda, и даже горьковский автозавод некоторое время выпускал «Волги» с форкамерными моторами. Но в итоге к середине 1980-х от этой идеи пришлось отказаться. Ведь приходилось готовить сразу две топливо-воздушных смеси: бедную, которой надо было много, и богатую, которой надо было мало. И подавать их раздельно – при этом в точные временные промежутки. А сложные карбюраторы (а тогда полноценного электронного управления еще не существовало) не прибавляли ни надежности, ни оптимизма по снижению себестоимости. Но основной удар был неожиданным – выяснилось, что помимо СО и СН оксиды азота тоже не слишком полезны. А здесь у «послойников» возникли новые проблемы…

Но всего через 10 лет, примерно к середине 1990-х годов, инженеры смогли вернуться к идее на новом уровне, чтобы с помощью электроники объединить в одном двигателе все три составляющие: непосредственный впрыск, управление процессом горения и послойное смесеобразование, что позволило поднять степень сжатия и выйти на новый уровень.

Первыми создали серийные автомобили с такими моторами в компании Mitsubishi – они имеют обозначение GDI (Gasoline Direct Injection – «система прямого впрыска бензина»). За ними последовали и другие производители. В этих двигателях нет отдельной форкамеры – форсунка впрыскивает бензин в цилиндр под очень высоким давлением. А камера сгорания имеет такую «хитрую» форму, что в зоне у свечи оказывается богатая смесь, а в остальном объеме – бедная.

Казалось бы, все прекрасно: степень сжатия высокая, смесь бедная, как следствие, вредные выбросы заметно снижены, а экономичность улучшена. Но опять начались проблемы с оксидами азота. Дело в том, что традиционные трехкомпонентные нейтрализаторы убирают из выхлопа СО, NOХ и СН только у смеси обычного состава (15 кг воздуха на 1 кг топлива). А вот с возросшими при бедных смесях объемами оксидов азота они уже не справляются. Так что пришлось разрабатывать новые дополнительные катализаторы. Работают они хорошо, хотя требуют специальной жидкости в качестве «топлива». Но хорошо только в том случае, если в бензине нет серы. А если есть – то быстро «умирают». Ведь бензин с полным отсутствием серы пока еще редкость даже в богатых странах…

Поэтому автопроизводители от идеи послойного впрыска вынуждены были отказаться, а проблему уже построенной инфраструктуры по производству этих двигателей (и уже немало потраченных денег) решили путем «перепрошивки» электронного управления впрыском.

Теперь впрыск топлива осуществляется не тогда, когда поршень находится вблизи верхней «мертвой точки», а раньше. И пока поршень проходит весь путь до ВМТ, смесь успевает перемешаться до практически гомогенной.

Так что «попытка № 2» внедрения послойного смесеобразования и управления горением тоже сорвалась. Когда будет третья попытка, неясно. Но то, что она будет – вполне предсказуемо. Ведь уже создано достаточно много таких двигателей, они работают, хотя их возможности пока не реализованы полностью.

Еще одно направление повышения эффективности ДВС – системы регулирования фаз газораспределения. Они получили распространение недавно, в начале 90-х годов ХХ века, но сегодня двигатель без регулирования фаз уже смотрится каким-то анахронизмом.

Логика таких систем понятна – для эффективной работы двигателя при малых оборотах время (продолжительность) и момент открытия впускных и выпускных клапанов должны быть одни, а с повышением оборотов – другие. И сегодня существует много систем, которые регулируют не только время открытия клапанов, но и величину этого открытия. Что делает ДВС эластичным, а автомобиль с ним – экологичным, экономичным и удобным.

Если подводить промежуточный итог, то можно сказать следующее: современный бензиновый ДВС – обязательно с регулируемыми фазами, а лучшие его образцы имеют непосредственный впрыск. Для повышения мощности двигателей нередко используется наддув, который увеличивает количество воздуха, поступающего в цилиндры, и удельную мощность. Существуют две схемы наддува: газотурбинный, когда турбину для привода компрессора раскручивают выхлопные газы, и приводной, когда компрессор приводится непосредственно от двигателя. Приводные компрессоры тоже разные: объемные, винтовые, волновые и т.д. Но большого распространения такие системы так и не получили, хотя известны давно – в отличие от регулирования фаз газораспределения, непосредственного впрыска топлива и турбонаддува.

Ванкель и другие

В принципе, возможны альтернативы старой конструкции, созданной во времена Отто и Дизеля. Но создать работающий двигатель, способный на равных конкурировать с привычной схемой по всем показателям, очень сложно. Двигатели Стирлинга, Баландина и многих других оригинальных схем и решений не получили распространения и оказались на грани забвения.

И хотя новые идеи витают в воздухе, реализовать даже лучшие из них весьма проблематично. Например, роторно-лопастной мотор Вигриянова, который изначально планировалось устанавливать в «прохоровский» «ё-мобиль», пока так и не создан. И для того чтобы (возможно!) довести его до серийного производства, потребуется, по прикидкам, как минимум, 10 лет и весьма неограниченное финансирование. Причем несколько из этих 10 лет надо будет потратить на подготовку специалистов, способных его довести. А поскольку с «неограниченным финансированием», кажется, наступили проблемы, этот двигатель, скорее всего, света так и не увидит…

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля стал, пожалуй, единственным примером внедрения в серийное производство ДВС нетрадиционной конструкции. Хотя двигателю данной схемы уже добрых полвека, и за это время многие производители, выпускавшие такие моторы, давно «сошли с дистанции» (последним стал АвтоВАЗ), он и по сей день ставится на автомобили Mazda. Причем компания так долго занимается этим двигателем и добилась таких его показателей, что уже вряд ли кто сможет сделать хотя бы такой же – по цене, надежности и эффективности. И потому он вряд ли когда-нибудь станет массовым.

Ремонт ремонту рознь

Современные двигатели гораздо более надежны, чем те, которые производились, например, 20 лет назад. В них не надо ничего регулировать, что-то менять – они работают без поломок как минимум до окончания срока гарантии.

Но есть нюанс – сегодня срок службы всего автомобиля стал значительно меньше, чем был ранее. Прошли те времена, когда машину покупали «на всю жизнь». Сегодня сложилась тенденция: люди хотят ездить на новой модели машины. И потому автомобили меняются в среднем через 3-5 лет. Соответственно автопроизводителям не имеет смысла делать машину, которая без поломок прослужит 20 лет. Вот и получается, что автопарк обновляется значительно быстрее, чем два-три десятка лет назад.

Так что время двигателей-«миллионников» давно «кануло в Лету» – их просто невыгодно

делать. Да и зачем? Ресурс мотора рассчитывается с учетом возможного пробега автомобиля: в среднем можно говорить максимум о 150 тыс. км.

Процесс непосредственного впрыска уже широко распространился, но пока использовать все его преимущества не удается

Очевидно, ремонт двигателя должен продлить ресурс – но не до бесконечности, а до конца срока службы автомобиля (который тоже закладывается относительно небольшим – не более 10 лет). К чему это приводит? К тому, что некоторые ремонтные процессы становятся просто ненужными, а ремонтное оборудование «отстает» от современных двигателей.

Например, на старых моторах уровень нагрузки составлял 50 л/с с 1 л объема, а на современных (с наддувом) – вдвое больше. При такой разнице удельных мощностей и нагрузок на детали «старое-доброе» уже не работает – нужны новые технологии. Сегодня многие работы стало просто невозможно сделать без современного оборудования – шлифовального, расточного, хонинговального. Оно не слишком хорошо окупается, поэтому многие предпочитают работать по старинке. Но не тут-то было…

Так, для новых моторов нередко используются шатуны с «ломаными» крышками. Традиционные конструкции крышек шатунов, изготовленных отдельно, а потом собранных, для современных высоконагруженных двигателей не подходят – неточно и совсем недешево. И при ремонте традиционных шатунов всегда есть опасность нарушения соосности, что ведет к катастрофическим последствиям для мотора, хотя традиционные шатуны ремонтируются легко. А вот «колотые» – не ремонтируются вообще.

Еще пример – коленчатый вал на старом тихоходном двигателе можно было наварить и прошлифовать. Сейчас это невозможно даже представить: усталостные трещины очень быстро приведут к разрушению всего двигателя. Кроме того, ручная работа с большим количеством операций стоит дорого. А коленчатый вал легкового мотора – деталь массовая, а значит, и недорогая. И делать двойную, а то и тройную работу, чтобы восстановить деталь, которая потом быстро выйдет из строя, по крайней мере, экономически неэффективно.

При этом надо помнить, что просто замена одной детали, вышедшей из строя, не решает проблемы поломки двигателя в целом: такая локальная замена обычно предполагает «гарантию только до ворот». Современный высоконагруженный двигатель – это сложный комплекс, а потому его ремонт должен быть комплексным, с заменой всего «по кругу», чтобы даже самый экономный автовладелец не возвращался через каждые 10-15 тыс. км для замены очередной детали. Вот почему качественно отремонтированный мотор стоит всего лишь на 25-30% меньше нового. Но насколько такой ремонт выгоднее замены для владельца?

Так что современная тенденция в ремонте проглядывается – замена вышедшего из строя узла постепенно побеждает. Причем ремонт «в гараже на коленке» уже не удается. Поэтому неудивительно, что в последние годы значительно возросли требования к квалификации ремонтников, ощутимо выросла стоимость ремонта, а сам процесс стал сводиться больше к замене деталей, нежели к их восстановлению.

Есть и другая тенденция, когда производитель не дает запчастей вообще – только двигатель в сборе. И ремонтникам остается только поменять весь двигатель, вместо того чтобы его ремонтировать. А зачем чинить, если двигатели непрерывно усложняются, а квалифицированная ручная работа дорожает еще быстрее?

И наконец, «контрактные» моторы…

В заключение отметим: модные сегодня «контрактные» моторы становятся похожи на пресловутый «МММ». Нет в мире такой страны-«донора», где бы существовало столько двигателей с большим остатком ресурса. А поскольку двигатели современных легковых автомобилей рассчитаны на конечный и весьма ограниченный пробег, то покупка такого мотора давно стала лотереей – в которой, как известно, выигрывает один из тысяч. В лучшем случае.

А остальным предлагается раз в 10-20 тыс км купить очередной «билет» – пока не будет выбран их «лимит» на ремонт или замену мотора на новый.

  • Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»

Современные двигатели, которые могут выдержать 500 000 км пробега: список

Большой пробег не проблема: современные двигатели, которые выдерживают до 500 000 км

Не так давно мы попытались разобраться, являются ли автомобили с пробегом более 300 000 км пустой тратой денег или смысл покупать старые машины с приличными пробегами все же есть: Автомобиль с пробегом 300 000 км – хлам или все еще транспортное средство?

 

Категорично сказать ни свои «за», ни «против» мы тогда не смогли (хотя бы потому, что очень многое в этом случае будет зависеть от опыта использования автомобиля предыдущими владельцами, его обслуживания, ремонта и многих других факторов, вплоть до погодных условий), но посыл был таков: чем больше пробег, тем с большим количеством проблем будет сталкиваться очередной автовладелец. Но даже в мире большепробеговых автомобилей есть редкие исключения из правил, которые способны подарить владельцу максимальную надежность , несмотря на переваливший за три сотни тысяч километров барабан одометра.

Удивительно, но даже среди более современных двигателей есть те, которые способны перенести большие пробеги без проблем, даже несмотря на их современный дизайн и техническую начинку.

 

Давайте посмотрим, какие достаточно современные моторы могут прийти на смену заезженным старичкам и при этом не разорить автовладельца внезапным выходом из строя. Полмиллиона километров – это еще не предел, и большой пробег далеко не говорит о том, что скоро придется проводить капремонт мотора. Предлагаем взглянуть, какие моторы из топ самых надежных можно найти под капотами иномарок в России.

 

Вот список сравнительно популярных и достаточно современных агрегатов, с которыми вам не нужно будет думать о пробеге.

 

Toyota 2AR-FE

 фото: pinterest.com

Эти 2.5-литровые двигатели японской разработки можно встретить на кроссоверах Toyota RAV4 , на седанах Camry и ряде других авто японского автопроизводителя. На моторы 2AR-FE установлены алюминиевые блоки цилиндров и чугунные гильзы, газораспределительный механизм приводится цепью.

 

Заявленный производителем ресурс – порядка 300 000 км, по факту гораздо больше. Если ранее владельцы не забывали менять масло (качественное моторное масло), минимально ездили по пробкам и заправлялись на АЗС с нормальным бензином, то купив такую машину с перевалившим за 300 тыс. км пробегом, вы еще проедете на ней столько же, а при необходимости и того больше.

 

Hyundai/Kia G4FC

фото: drom.ru

Моторы можно встретить в двух версиях объема: 1.4 и 1.6 литра и под капотами настоящих народных любимчиков – Hyundai Creta, Solaris и Kia Rio. Двигатели, возможно, не проедут более полумиллиона километров – объем у них маловат, – но ресурс в эти небольшие бензиновые ДВС заложен такой, что к отметке в 500 000 они подъедут вполне самостоятельно. А значит, брать машины Hyundai и Kia, укомплектованные (например, двигатели ставились на Hyundai i30, Elantra, Solaris; Kia Ceed, Cerato, Rio, Soul) этими моторами с пробегом, перешагнувшим за 300 000, в принципе, можно.

 

Есть случаи, когда машины проезжали более 600 тыс. км и двигатель продолжал тянуть и работать! Феноменальная надежность в руках заботливых автовладельцев, по крайней мере тех, кто не забывает и не ленится исполнять техрегламент.

 

Volkswagen / Audi 1.9 TDI (1Z, AFN, AAZ, AHU и др.)

Менее распространенный на просторах страны дизельный двигатель 1.9 TDI. Впрочем, эту марку движка, работающую на ДТ, можно обнаружить под капотом целого списка распространенных в городах страны автомобилей: от Audi A3, A4 до Skoda Octavia и Volkswagen Golf и Passat (B5).

 

Мотор умеренно мощный (развивает более 100 л. с.), относительно недорог в ремонте, неприхотлив, обладает низким расходом топлива и, безусловно, высокой долговечностью. Полмиллиона он должен проехать.

 

Нюанс:

Чем новее версия мотора 1.9 TDI, тем лучше ее показатели (экологичность, экономичность, приемистость, динамика и так далее), но падает долговечность.

 

Наиболее надежными и долговечными являются те моторы, что были произведены до 2000 года.

 

Renault К-Series (K7M и K4M)

От него не ждешь сверхресурса, но на деле оказывается совершенно по-другому: этот моторчик в двух различных версиях: K7M (восьмиклапанный двигатель) и K4M (16 клапанов и более современная навеска).

 

1.6-литровый, мощностью от 82 до 108 л. с., двигатель-трудягу можно встретить под капотом Renault Sandero и Logan (до сих пор одна из самых популярных моделей в такси), Clio и Scenic, Megane и Stepway. Мотор ставился даже в Lada Largus.

 

Ресурс – 400 000 в заботливых руках без капремонта и даже более!

 

BMW 3.0d M57

фото: bmw.com

Возможно, это не самый дешевый двигатель в ремонте и эксплуатации, и, возможно, его не так просто найти на просторах страны, но упомянуть его мы должны. Пробеги более 500 тыс. км ему обеспечены, а вот основные поломки – это поломки навесного на двигатель оборудования (кстати, не всегда дешевые в починке).

 

Рядный шестицилиндровый M57 дебютировал в 1998 году и с тех пор заслужил уважение владельцев по всему миру, хотя в этом дизельном двигателе есть все, чего бы вам стоило бояться:

впрыск Common Rail;
турбонагнетатель с изменяемой геометрией;
двухмассовый маховик;
клапан EGR и даже вихревые заслонки во впускном коллекторе.

 

Однако все это достаточно долговечно и зачастую выдерживает более 300 тысяч. км без сбоев.

 

Chevrolet 1.8 Z18XER

 фото: chevrolet.com

Мотор под маркировкой Z18XER стал одним из самых надежных GM-овских двигателей, которые сотнями тысяч разъехались по всем уголкам России. Он ставился на Chevrolet Cruze , Orlando, а также Opel Astra, Zafira, Insignia.

 

В меру мощный (141 л. с. и 175 Нм крутящего момента), в меру современный (на нем установлены фазовращатели, регулируемый термостат и пара других современных «фишек», хотя гидрокомпенсаторов в угоду экономии здесь не установлено), но при этом вполне надежный силовой агрегат: 400 тыс. км у хорошего автовладельца обеспечены! Ну и далее, возможно, скоро увидим Крузы с пробегом по 500-600 тыс. км.

 

Смотрите также

 

Жаль, что присутствуют «детские» болячки по навесному, которые так и не удалось побороть производителю.

 

Volvo D5 (дизельный мотор)

фото: flickr.com

Их не очень много ездит по России, но не упомянуть о них мы просто не могли. Это очень надежный ДВС ! При этом, что очень важно, мотор не ухудшает своих характеристик из поколения в поколение и даже после генерации 2009 года двигатель можно встретить среди наиболее надежных и рекомендуемых версий дизельных силовых агрегатов. Последнее поколение выпускается с 2009 года. Мощность мотора более 200 л. с.

 

С точки зрения пользователя, самая большая разница между двигателем Volvo D5 и, например, 1.9 TDI Volkswagen заключается в том, что первый требует хорошего обслуживания, качественных деталей и более высоких финансовых затрат. Только тогда двигатель окупится и оправдает себя высокой надежностью и долговечностью. Мы уже знаем, что он может проехать до 700 000 км и более.

 

Самые важные сервисные рекомендации:

заправка топливом хорошего качества;
регулярные ТО. Стоит обращать внимание на вихревые заслонки в новых версиях;
замена привода ГРМ каждые 160 тыс. км;

 

Встречается на моделях:

Volvo C30
Volvo S40 и V50
Volvo S60 и V70
Volvo S80 I
Volvo XC90 I

обложка: flickr.com

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Современные двигатели, их минусы, проблемы и недостатки

Последние годы и даже десятилетия на заводах, выпускающих современные двигатели внутреннего сгорания практически отсутствует понятие надежности и долговечного ресурса. Разница между поколениями выпускаемых автомобилей, снижается, а значит, пропадает целесообразность закладывать надежность в агрегаты.

Впрочем, играет большую роль экономическая целесообразность, направленная на извлечение максимальной выгоды с потребителя.

Помимо экономической составляющей, существуют еще причины, по которой современные двигатели лишились надежности.

Современные двигатели и их конструкция

Борьба с конкуренцией, жесткие требования к топливной экономичности и экологичности привели к внедрению в силовые агрегаты множество сложных решений. Из новшеств мы наблюдаем:

  • наличие турбин,
  • фазовращатели,
  • многоклапанные ГБЦ,
  • непосредственный впрыск.

Примечательно, что все вышеуказанные технологии появились за полвека до массового внедрения. То есть это далеко не новые разработки, внедряемые в двигатели современных автомобилей, – сейчас полезных разработок не ведут, в приоритете – только экономичные.

Процесс снижения токсичности выхлопных газов и уменьшения расхода топлива запустили в 90-х годах прошлого века, хотя эти моторы пополняли список самых надежных.

Двухклапанные механизмы ГРМ сместили 4-5 клапанные, позволяющие обеспечить максимальное наполнение цилиндра смесью, и с такой же эффективностью избавиться от отработанных газов.

Также увеличилось количество деталей газораспределительного механизма, что усложнило обслуживание и ремонт, а также увеличило стоимость комплектующих.

Следующая модернизация ГРМ коснулась возможности изменять фазы во время работы двигателя. Это фазовращатели, работающие от давления масла, и при повышении оборотов позволяют раньше открыть клапана.

У BMW эта система называется Vanos, изначально устанавливалась только на впускной распредвал; у Toyota VVT-i, Honda — VTEC. На начальном этапе внедрения фазовращателей было множество поломок, приводящих, в запущенных случаях, к встрече клапанов с поршнями.

После открылась эра турбонаддува, решающая одновременно проблему расхода топлива, выброса СО2 и мощности мотора. Раньше турбированные моторы были чуть более объемными и ресурсными.

Дальше распределительный впрыск сменился на непосредственный, получивший множество негатива со стороны владельцев таких автомобилей. Прямой впрыск имеет больше недостатков, нежели преимуществ, однако в новых автомобилях встречается в 90% случаев.

Мини-итог: в процессе внедрения современных технологий все они откатывались непосредственно при эксплуатации.

Все автопроизводители в короткий срок совершенствуют современные двигатели за счет снижения их ресурса. Вышеуказанное означает, что автомобиль, в который внедрили новую технологию, лучше приобрести через несколько лет, когда все недостатки вскроются и модернизируются.

Уменьшение веса двигателя

Яркий пример даунсайзинга: АвтоВАЗ выпускал автомобили десятого семейства с двигателем 21124. Для автомобиля Lada Priora требовалось модернизировать родной двигатель. За это дело взялись немецкие инженеры.

Модернизация прошла путем облегчения поршней для снижения потерь на трение и инерцию, а также уменьшение шеек коленчатого вала. То есть путем срезания «лишнего» металла добиваются облегчения мотора.

Несомненно, это сыграло важную роль на мощностных и экономических показателях, даже ресурс современного двигателя на 50 000 км выше, чем у 124. Но ДВС уязвим к такой вещи, как встреча с клапанами при обрыве ремня ГРМ, в силу того, что поршень оказался хрупким. Детонационная стойкость поршней также значительно снизилась.

Что дало облегчение деталей КШМ и поршневой группы:

  • Уменьшение прочности,
  • Невозможность долговременно работать в режиме перегрузки,
  • Уязвимость к механическим воздействиям и детонации,
  • Быстрый износ подшипников скольжения,
  • Моментальный разлом шатунов при гидроударе,
  • Невозможность поднятия мощности без замены поршней и шатунов на кованные.

Терморежим

Например, V-образные двигатели современных автомобилей BMW X5 E70 работают при температуре 110-115 градусов, и это рабочая температура, хотя всегда была критической, на стадии перегрева. Объясняется повышение температуры просто: быстрый прогрев двигателя экономит топливо и меньше загрязняется окружающая среда.

Негативно сказывается температура на ресурсе резиновых сальников и пластиковых элементов, которые рассыхаются и ломаются. При температуре выше 100 градусов свойства моторного масла несколько теряются, также уменьшается стойкость к угару.

Недостаточные испытания мотора перед производством

Как говорилось раньше, владельцы автомобилей становятся заложниками нехватки времени инженеров на полноценный тест двигателя. Это становится причиной целого ряда «детских болезней», которые нередко исправляются за счет владельцев авто.

Раньше перед массовым производством двигателя проверялись вдоль и поперек, в процессе тестирования менялась конструкция, на что уходило по несколько лет.

Грустное резюме

Теперь окончательно слово «надежность» не будет присуща современным автомобилям, в силу того, что с некоторых пор борьба за потребителя выражается в уменьшении себестоимости, а не в качестве автомобиля.

Уже считается абсолютно нормальным через каждые 100 000 км, или раз в три года менять автомобиль, как раз к выходу очередного поколения, для которого разработаны еще более технологичные, и скорее, еще более проблемные современные двигатели.

Какие современные двигатели имеют самый большой эксплуатационный ресурс?

Сегодня в век не слишком надёжных автомобилей отдельные двигатели всё же отличаются надежностью, они имеют ресурс в полмиллиона километров и не доставляют каких-либо хлопот автовладельцам.

Какие современные двигатели имеют самый большой эксплуатационный ресурс?

Многие автовладельцы сегодня уверены, что показатели надежности современных автомобилей оставляют желать лучшего, поэтому их двигатель пробежит от силы 100-150 тысяч километров, потребовав в последующем соответствующего ремонта. Однако даже сегодня существуют определенные марки машин, в которых используются исключительно надежные двигатели, не доставляющие каких-либо особых хлопот автовладельцам. Поговорим поподробнее о таких самых надёжных двигателях автомобилей.

Opel Z18XER

Opel Z18XER

Эта модификация двигателя от Opel получилась неприхотлива в обслуживании и крайне надёжна. Особых претензий у автовладельцев к этому мотору нет, необходимо лишь раз в 50 тысяч километров менять в нём термостат, что предупреждает перегрев силового агрегата. В подобном случае двигатель сможет прослужить 300 тысяч километров и более, не требуя капремонта, существенно сокращая расходы автовладельца на обслуживание машины.

Renault K7M

Renault K7M

Едва ли не самым надёжным силовым агрегатом из современных моторов считается именно двигатель Renault K7M. Удивительно, что этот мотор устанавливается на недорогой Логан и другие бюджетные автомобили от Renault. Не редкость когда в такси такие авто откатывают без капремонта 500 тысяч километров и более. Конечно, ожидать от такого силового агрегата рекордных показателей топливной экономичности и мощности не приходится. Это, скорее, рабочая лошадка, имеющая простую конструкцию и отличающаяся великолепной надежностью.

Mitsubishi 4B11

Mitsubishi 4B11

Этот силовой агрегат от Mitsubishi также известен под индексом KiaHyundai G4KD. Беспроблемность использования этого мотора будет во многом зависеть от правильности обслуживания техники. Автовладельцу необходимо будет выполнять своевременный сервис масла, очищая на регулярной основе систему охлаждения, меняя помпу и приводные ремни. Этот силовой агрегат устанавливается на Митсубиси Лансер, Аутландер, Хендай Элантра, различные модели Kia, в том числе Оптима и Церато. Если говорить о недостатках двигателя этого типа, то можно отметить вибрации на холостом ходу и заметный стук от форсунок.

Infiniti VQ37VHR

Infiniti VQ37VHR

Это мощный двигатель, который развивает 330 лошадиных сил, устанавливается он как на внедорожники Инфинити, так и на спортивные модели от Ниссан. При условии правильного обслуживания такой мотор может прослужить 300 тысяч километров и более, даже при условии существенных нагрузок на силовой агрегат. Единственный его недостаток — это некоторый масложор, решить который не удаётся какими-либо известными способами, поэтому автовладельцу потребуется между сменой масла заливать в мотор несколько литров смазки.

Toyota 2AR-FE

Toyota 2AR-FE

Традиционно великолепной надежностью отличаются двигатели, которые выпускают японские автопроизводители. Этот двухлитровый силовой агрегат, который в зависимости от своей версии развивает 151-181 лошадку, может устанавливаться на лёгкий кроссовер РАВ4 и бизнес-седан Тойота Камри. При своих отличных показателях надежности этот мотор также достаточно экономичен, расходуя на 100 километров пробега не более 8 литров топлива. Если же говорить о его недостатках, то отмечают протечки охлаждающей жидкости из помпы и стук муфты.

Правильное обслуживание

Современные двигатели автомобилей в процессе эксплуатации подвергаются существенным нагрузкам, поэтому отсутствие их неисправностей будет во многом зависеть от правильности сервиса силового агрегата. Автовладельцу необходимо в обязательном порядке выполнять замену масла на рекомендованных автопроизводителем и дилером пробегах, также меняется охлаждающая жидкость, проводятся необходимые работы с приводом ГРМ.

При необходимости выполнения таких сервисных и ремонтных работ следует использовать исключительно качественные и оригинальные запчасти, а никак не китайские дубликаты, которые существенно ухудшают общую надежность автомобиля. Это и станет гарантией правильной работы мотора и отсутствия серьезных неисправностей.

Несмотря на общее снижение надежности современных автомобилей, всё же имеются силовые агрегаты, ресурс которых составляет 300 000 километров пробега и более без капремонта. К таким двигателям относятся Toyota 2AR-FE, Mitsubishi 4B11, Opel Z18XER, Renault K7M и двигатель от Infinity VQ37VHR. При условии правильной эксплуатации таких двигателей они смогут прослужить в течение длительного времени, не доставляя каких-либо особых хлопот автовладельцам.

Современные дизельные двигатели и топливо для них

Дизельные двигатели давно перестали ассоциироваться исключительно с коммерческим транспортом. Сегодня легковой автомобиль с этим типом мотора – привычное дело.

Что не удивительно, дизель экономичнее бензинового собрата, как правило, долговечнее и надежнее. Но современные моторы достаточно требовательны к качеству топлива и обслуживанию.

Принципиальная разница между двумя типами двигателей – в способе воспламенения топливно-воздушной смеси. Если в бензиновом для этого нужны свечи зажигания, дающие искру, то в дизеле все решает сильное сжатие. Отсюда и повышенные нагрузки на детали.

«Дизельный двигатель требует большего внимания к смазочным материалам тоже. Соответственно, и топливо, и соответствующая смазка, качественное масло, своевременная замена здорово влияют на его долговечность и работоспособность», – разъясняет старший специалист техцентра Роман Турков.

При эксплуатации в тяжелых условиях, к которым, кстати, относятся и регулярные пробки, рекомендуется почаще заливать масло. При этом ориентироваться следует не столько на пробег в километрах, сколько на количество моточасов. Ведь в пробках масло продолжает вырабатывать ресурс. И, само собой, важно, где и чем вы заправляете свой автомобиль.

«Давление, под которым топливо нагнетается в цилиндр, очень высокое, может достигать 2000 бар и больше. Соответственно, такая топливная аппаратура очень чувствительна к микроскопическим загрязнениям», – продолжает Роман Турков.

Даже при нормальном сгорании дизельного топлива неизбежно образуются отложения или, проще говоря, сажа. Постепенно она может накапливаться, а некачественное горючее с большим количеством примесей только ускоряет процесс. Больше всего страдают форсунки: забивается распылитель, нарушается дозировка и режим подачи топлива. Как следствие, потеря мощности, увеличение расхода, неравномерная работа и внезапные поломки. Проблемы можно предотвратить, заправляя автомобиль, например, дизельным топливом BP Ultimate с технологией Active. В его составе есть молекулы, которые удаляют отложения с деталей двигателя, формируя защитный слой. При регулярном использовании топливо помогает мотору работать с максимальной отдачей, что приводит к увеличению пробега автомобиля.

И последнее: дизтопливо в силу своих особенностей сезонно. Летние сорта уже при минус 5 кристаллизуются и с трудом прокачиваются по системе. А значит, в одно морозное утро есть риск просто не завестись. Конечно, можно спрашивать на каждой заправке, какое топливо продается, и верить на слово.

Но, чтобы голова не болела, лучше заправляться в проверенных местах. Здесь строго следят за сезонностью, и вы можете быть уверены, что в первые заморозки у вас в баке не окажется летний дизель.

Как работает современный двигатель

Вы поворачиваете ключ в замке зажигания, и двигатель заводится. Вы нажимаете на газ, и машина движется вперед. Вы вынимаете ключ, и двигатель глохнет. Так работает твой двигатель, верно? Он намного более подробный, чем большинство из нас думает, и закулисные процессы происходят каждую секунду.

Внутреннее устройство вашего двигателя

Двигатель вашего автомобиля состоит из двух основных компонентов: блока цилиндров и головки блока цилиндров.

Блок двигателя

Блок составляет основную часть размера и веса вашего двигателя.Скорее всего, это цельный кусок чугуна или алюминия. В рядном двигателе все цилиндры расположены по прямой линии, чаще всего в четырехцилиндровых двигателях и в некоторых конфигурациях с шестью цилиндрами. V-образный блок используется в некоторых шестицилиндровых двигателях и практически во всех восьмицилиндровых двигателях. Эта конструкция разделяет ряд цилиндров на две группы, которые образуют V-образную форму.

В блоке двигателя находится коленчатый вал. Коленчатый вал представляет собой прочный вращающийся кусок металла, подвергнутого прецизионной обработке. В нем есть ступеньки, называемые каналами, которые соответствуют количеству цилиндров в двигателе.Это места крепления шатунов поршня к коленчатому валу. Мощность, генерируемая в двигателе, заставляет коленчатый вал вращаться, начиная процесс передачи мощности на колеса автомобиля.

Поршни входят в цилиндры блока цилиндров. Они перемещаются вверх и вниз в цилиндрах во время работы двигателя для передачи энергии коленчатому валу. Поршневые кольца создают уплотнение в цилиндре, предотвращая потерю мощности в блоке цилиндров. Позже мы рассмотрим работу поршней.

Головка блока цилиндров

Верхняя часть двигателя называется головкой блока цилиндров. Он содержит клапаны, которые открываются и закрываются для регулирования потока топливовоздушной смеси и выхлопных газов из отдельных цилиндров. На каждом цилиндре должно быть не менее двух клапанов: один для впуска (впускание несгоревшей топливовоздушной смеси в цилиндр) и один для выпуска (для выхода отработанной топливовоздушной смеси из двигателя). Многие двигатели используют несколько клапанов как для впуска, так и для выпуска.

Распределительный вал прикреплен либо через середину, либо вверху головки блока цилиндров для управления работой клапанов. Распределительный вал имеет выступы, называемые лепестками, которые заставляют клапаны точно открываться и закрываться.

Распределительный вал и коленчатый вал тесно связаны. Они должны работать в идеальное время, чтобы двигатель вообще работал. Они соединяются с помощью цепи или ремня ГРМ для поддержания этого времени. Распредвал должен совершать два полных оборота на каждый оборот коленчатого вала.Один полный оборот коленчатого вала — это два хода поршня в его цилиндре. Энергетический цикл — процесс, который фактически производит мощность, необходимую для движения вашего автомобиля, — требует четырех ходов поршня. Давайте подробнее рассмотрим работу поршня внутри двигателя и четыре различных этапа:

  • Впуск : Чтобы начать энергетический цикл, первое, что нужно двигателю, — это воздушно-топливная смесь, которая поступает в цилиндр. Впускной клапан открывается в головке блока цилиндров, когда поршень начинает двигаться вниз.В цилиндр поступает топливовоздушная смесь примерно в соотношении 15: 1. Когда поршень доходит до конца своего хода, впускной клапан закрывается и герметизирует цилиндр.

  • Компрессия : Поршень движется вверх в цилиндре, сжимая топливно-воздушную смесь. Поршневые кольца уплотняют стороны поршня в цилиндре, чтобы предотвратить потерю сжатия. Когда поршень достигает вершины этого хода, содержимое цилиндра находится под чрезмерным давлением. Нормальное сжатие составляет от 8: 1 до 10: 1.Это означает, что смесь в цилиндре сжата примерно до одной десятой своего первоначального несжатого объема.

  • Power : Когда содержимое цилиндра сжимается, свеча зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь. Происходит управляемый взрыв, который толкает поршень вниз. Это называется рабочим ходом, потому что это сила, которая вращает коленчатый вал.

  • Выпускной клапан : Когда поршень находится в нижней части рабочего хода, выпускной клапан в головке блока цилиндров открывается.Когда поршень снова движется вверх (приводимый в действие одновременными циклами включения питания, происходящими в других цилиндрах), сгоревшие газы в цилиндре вытесняются вверх и выходят из двигателя через выпускной клапан. Когда поршень достигает вершины этого хода, выпускной клапан закрывается, и цикл начинается снова.

  • Рассмотрим этот : если ваш двигатель работает на холостом ходу при 700 об / мин или оборотах в минуту, это означает, что коленчатый вал полностью вращается 700 раз в минуту. Поскольку цикл питания происходит при каждом втором обороте, в каждом цилиндре каждую минуту на холостом ходу происходит 350 взрывов.

Как смазывается двигатель?

Масло — незаменимая жидкость в работе двигателя. Во внутренних компонентах двигателя есть небольшие каналы, называемые масляными каналами, через которые проходит масло. Масляный насос всасывает моторное масло из масляного поддона и заставляет его циркулировать по двигателю, позволяя плотно закрытым металлическим компонентам двигателя работать плавно. Этот процесс не просто смазывает компоненты. Он предотвращает трение, которое вызывает чрезмерное нагревание, охлаждает внутренние детали двигателя и создает плотное уплотнение между деталями двигателя, например, между стенками цилиндра и поршнями.

Как создается топливно-воздушная смесь?

Воздух засасывается в двигатель вакуумом, создаваемым при работе двигателя. Когда воздух входит в двигатель, топливная форсунка распыляет топливо, которое смешивается с воздухом в соотношении примерно 14,7: 1. Эта смесь втягивается в двигатель во время каждого цикла впуска.

Это объясняет основные внутренние механизмы современного двигателя. Десятки датчиков, модулей и других систем и компонентов работают во время этого процесса, что позволяет двигателю работать.У подавляющего большинства автомобилей на дорогах двигатели работают таким же образом. Если учесть точность, необходимую для того, чтобы сотни компонентов вашего двигателя могли работать бесперебойно, эффективно и надежно на протяжении тысяч миль в течение многих лет использования, вы можете начать ценить работу, которую инженеры и механики делают, чтобы доставить вас туда, куда вам нужно. идти.

Современные двигатели V8, изменившие правила игры в автомобили

Двигатель V8, возможно, является лучшей силовой установкой, которую может иметь транспортное средство. V8 всегда обеспечивает здоровую мощность, крутящий момент и производительность для спортивных автомобилей.Хотя есть и другие более продвинутые конфигурации двигателей, такие как цилиндры V10 или V12, V8 по-прежнему остается королем.

Это идеальный баланс между стоимостью производства и качеством. Первым серийным двигателем V8 стал знаменитый Ford Flathead V8 в 1932 году. После этого почти все основные производители автомобилей представили двигатели V8 с различным рабочим объемом и различными уровнями мощности. Несмотря на то, что двигатели V8 потребляют больше топлива, чем шестицилиндровые агрегаты, сегодня на рынке представлено множество вариантов V8.

Несмотря на то, что автомобильная промышленность обращается к гибридам, электромобилям и более экономичным автомобилям, водители по-прежнему не могут забыть проверенный временем двигатель V8.Итак, мы составили список из 17 лучших современных двигателей V8. Это не старые двигатели V8 в классических маслкарах, о которых вы, возможно, забыли. Некоторые из двигателей, которые вы, возможно, уже знаете или, возможно, есть в вашем автомобиле. Все эти двигатели представляют собой вершину инженерного мастерства в отношении мощности, производительности и звука. Ознакомьтесь с ними ниже.

Фотография предоставлена: Cadillac

17. Cadillac Blackwing Twin-Turbo V8

Хотя подразделение G по силовым агрегатам является одним из лучших в мире с большим количеством отличных двигателей, водители все же были удивлены, узнав о новом V8 Cadillac Blackwing.Это чистый дизайн, а также первый в истории двигатель Cadillac с двойным турбонаддувом. Это полностью алюминиевый двигатель с современной конструкцией головки блока цилиндров и конфигурацией «горячего V», что означает, что турбокомпрессоры устанавливаются между рядами цилиндров.

Фото: Motor Trend

Двигатель имеет рабочий объем 4,2 литра и номинальную выходную мощность от 500 до 550 л.с. Интересно то, что этот двигатель доступен только в одной модели — Cadillac CT6-V, начиная с 2019 модельного года. Это модель ограниченного производства, которую тестеры журналов называют одним из лучших американских седанов, когда-либо построенных.

5 отличий современных автомобильных двигателей от старых

Современные двигатели работают умнее

В старом 8-цилиндровом двигателе работали все восемь цилиндров, независимо от того, работал ли автомобиль на холостом ходу или ускорялся. В любом случае у них у всех одинаковое количество топлива.

Современные двигатели оснащены технологиями, которые делают их более умными. Деактивация цилиндров позволяет некоторым цилиндрам в двигателе отключаться, когда они не нужны, и «просыпаться», когда требуется больше мощности.Это означает, что двигатель использует только необходимое ему топливо и прилагает усилия, необходимые для выполнения текущей работы.

Система изменения фаз газораспределения и подъема — еще одна технология, которая помогает современным двигателям работать эффективнее. В старых системах клапаны открываются на одно и то же время и на одно и то же расстояние независимо от того, насколько сильно работает двигатель. Это пустая трата топлива. Благодаря регулируемым фазам газораспределения и подъему, отверстия клапанов оптимизированы для типа работы, выполняемой двигателем. Это помогает двигателю расходовать меньше топлива и работать эффективнее.

Современные двигатели меньшего размера

Поскольку современные двигатели вырабатывают больше мощности, чем старые, можно ожидать, что они будут больше. Но при увеличении мощности двигателя объем двигателя уменьшился. Производители автомобилей поняли, что необязательно делать двигатель больше, чтобы удовлетворить потребности потребителя энергии. Вам просто нужно сделать так, чтобы двигатель работал умнее.

Современные двигатели мощнее

Люди больше озабочены экономией топлива, чем когда автомобили были новыми, но они также больше озабочены мощностью двигателя, потому что современные автомобили намного тяжелее.Таким образом, современные двигатели мощнее своих предшественников — даже по сравнению с двигателями, которым всего несколько лет.

Современные двигатели более эффективны

Ваш базовый бензиновый двигатель не так уж и эффективен. В современных двигателях используется ряд технологий, повышающих их эффективность. Например, технология прямого впрыска, при которой топливо и воздух смешиваются перед тем, как они попадают в цилиндр, может повысить эффективность двигателя на 12 процентов. Турбокомпрессоры, в которых используется сжатый воздух из выхлопной системы автомобиля, сжимают воздух, который используется в цикле сгорания, что приводит к более эффективному сгоранию.Регулировка фаз газораспределения и отключение цилиндров — это технологии, которые позволяют двигателю использовать только необходимое ему топливо, повышая эффективность.

У современных двигателей есть партнеры

В современных двигателях используется множество технологий, которые помогают использовать меньше топлива при большей мощности, чем у старых двигателей, но у них есть одна последняя вещь, которой просто не было в старых двигателях: партнеры.

Современные автомобильные двигатели — это не только сложные технологические достижения, они созданы в сотрудничестве с другими высокотехнологичными компонентами, которые помогают им лучше выполнять свою работу.Раньше четырех- или пятиступенчатая трансмиссия считалась передовой, но современные двигатели работают вместе с семиступенчатыми и даже восьмиступенчатыми трансмиссиями. Чем больше скоростей имеет трансмиссия, тем лучше она может согласовываться с мощностью двигателя, благодаря чему вся трансмиссия работает более эффективно. Или, если восьми скоростей недостаточно, современные двигатели сочетаются с бесступенчатой ​​трансмиссией (CVT). Бесступенчатые трансмиссии имеют бесконечное количество передаточных чисел, что позволяет им передавать мощность двигателя на колеса наиболее эффективным способом.

В гибридных автомобилях современные двигатели получают помощь от электродвигателей, работающих от аккумуляторных батарей. Хотя электродвигатель может приводить в движение автомобиль на малых скоростях или управлять вспомогательными устройствами, когда автомобиль остановлен, он также может включаться для выработки дополнительной мощности, когда это необходимо, например, когда автомобиль сильно ускоряется.

****

Заставить современный двигатель работать как классический двигатель — это кошмар

Мы превращаем Ford Falcon 1960 года в круизер для дальних путешествий.Мы назвали эту машину Vagabond Falcon, и в настоящее время она имеет небольшую рядную шестицилиндровую двигатель объемом 2,4 литра. Этой мощности недостаточно. Идея состоит в том, чтобы заменить Thunderbird на 5.0 V8 и поддерживать внешний вид и функционирование всей машины как можно дольше. Это включает двигатель и внутренности. Это намного сложнее, чем кажется, особенно когда двигатель 5.0 V8 1993 года ведет себя так, будто это двигатель 1960-х годов.

Наш 5,0-литровый двигатель V8 вышел из Ford Thunderbird 1993 года, который погиб в лобовой аварии с пробегом всего 70 000 миль.Двигатель и трансмиссия остались целыми и невредимыми, но остальная часть автомобиля была уничтожена. Затем автомобиль использовался пожарной частью Вирджинии в качестве учебного автомобиля «Челюсти жизни». После того, как Thunderbird был нарезан больше, чем колотая говядина, поклонник RCR спросил, не нужны ли нам двигатель и трансмиссия по дешевке. Конечно, сделали.

Я чувствовал себя романтичным. Мы спасали двигатель, который иначе погиб бы на свалке. Мы восстановим его. Мы вернем этот Ford 302 V8 в его карбюраторные и полностью механические безмятежные дни конца 1960-х годов.Да! Да! Да! Мы бы удалили систему рециркуляции отработавших газов (рециркуляцию выхлопных газов), заменили впускную камеру карбюратором и вернулись бы к механическому топливному насосу.

Этот механический топливный насос был единственным изменением, открывшим ящик Пандоры с механическими проблемами.

В 1993 году в 5,0-литровом автомобиле Ford использовался электрический топливный насос, потому что он мог подавать давление 40, 50 или 60 фунтов на квадратный дюйм, необходимое для создания давления в топливных направляющих и топливных форсунках. Но мы собираемся заправить этот двигатель карбюратором, которому нужно всего около 5 фунтов на квадратный дюйм.В карбюраторных двигателях, подходящих по срокам, не используются электрические топливные насосы, потому что слишком высокое давление может переполнить поплавковые чаши и взорвать тонкие маленькие латунные и резиновые топливные клапаны. Да, регуляторы давления топлива решают эту проблему. Да, современные механические топливные насосы тоже нуждаются в регуляторах, потому что они более эффективны (наш механический насос работает при давлении 8 фунтов на квадратный дюйм). Но это тоже стиль. Использование механического топливного насоса позволяет вам подружиться со всеми этими старыми пуристами и их большими усами. Вы мгновенно становитесь членом очень педантичного клуба.

Для безопасной работы в электрических топливных насосах также должно быть топливо. Бензин действует как смазка для электрического топливного насоса. Если вы полностью опустошите резервуар и попытаетесь «погонять за дымом», вы очень быстро сожжете электрический насос. Механические топливные насосы прикреплены к двигателю болтами и смазываются моторным маслом. Высушивание их не повредит.

Механический топливный насос работает по тому же принципу, что и старомодный ручной насос для подачи воды, который вы видели на ферме или в фильме Dixiesploitation, таком как «Божий маленький акр».«

Движущийся плунжер и свободный клапан создают кратковременный вакуум при движении вверх, который вытягивает воду (или, в случае автомобиля, топливо) из источника. На автомобиле «рычаг» насоса приводится в действие дополнительным выступом, прикрепленным болтами к распределительному валу за пределами блока цилиндров. Пока двигатель вращается, рычаг насоса движется и топливо течет. Чем быстрее вращается двигатель, тем быстрее движется кулачок и рычаг и тем больше топлива он потребляет. Производительность механического насоса (галлонов в час) саморегулируется.Блестяще!

Перевести современный двигатель на механическую подачу топлива, судя по всему, непросто.

«Зачем это надо делать?» Так я думал. В конце концов, у V8 периода были механические топливные насосы, и они работают нормально, почему это должно быть иначе? Не чините то, что не сломано. Но перевести современный двигатель на механическую подачу топлива, судя по всему, непросто.

Чтобы установить механический насос на 1993 5.0, нам потребовалась крышка привода ГРМ с отверстием и местом для установки.У Брюса Хенна, нашего строителя / гида по Operation Vagabond Falcon, была запасная крышка привода ГРМ от Mustang 1968 года, которая имела проходной порт для механического насоса. После небольшой шлифовки он просто прикрутил болтами к нашему блоку двигателя 1993 года.

Но нет!

Водяной насос 1993 года не подходит к крышке привода ГРМ 1968 года. Монтажные поверхности имели другую форму, и поток воды был обратным. Это означало, что нам нужен был водяной насос старого образца для Ford 302. 1968 года. У нас есть правильный водяной насос, и он прикручен.

Но нет!

Вал водяного насоса 1968 года слишком длинный. Он продержался дольше, чем конец гармонического балансира 1993 года. Это означало, что шкив водяного насоса не совпадал со шкивом коленчатого вала. Мне нужно было купить вторичные шкивы со смещением, чтобы соответствовать разнице в расстоянии. Я купил шкивы, и они отлично прикрутили.

Но нет!

Шкивы вторичного рынка имеют слишком большой смещение. Теперь, прежде слишком длинный шкив вала водяного насоса стал слишком коротким.Он должен был двигаться вперед. Нам потребовалась проставка, чтобы сдвинуть шкив примерно на 11 мм, который мы купили.

Но нет!

Алюминиевая распорка была слишком большой. Теперь водяной шкив слишком далеко вперед. Я чувствовал себя Сизифом. Я провожу линию на проставке в 11 мм от ее края и подношу ее к ленточной пиле, чтобы сделать ее подходящего размера.

Но нет!

Я облажался. Резал криво. Я надел шкив вторичного рынка с моей саморезкой на водяной насос и повернул шкив.. . шкив закачался. Шкив не может вращаться на красной границе 5500 об / мин. Вы можете стряхнуть крышку привода ГРМ.

Я взял проставку, цифровой штангенциркуль и шлифовальный станок к настольным тискам. Я нарисовал на прокладке деления, как кусочки пиццы. По краю проставки я измерил через равные промежутки времени и написал толщину прямо на проставке черным маркером: 11,66 мм, 11,43 мм, 11,22 мм, 11,08 мм, 11,01 мм, 11,09 мм, 11,19 мм, 11,29 мм, 11,5 мм. . Я видел, где прокладка толстая, а где тонкая.Начиная с самой толстой точки, я тщательно стачивал каждую часть распорки. Я остановился и снова замерил. Это заняло целый рабочий день. Я двигался медленно и продолжал измерять, шлифовать, измерять и шлифовать, пока, наконец, прокладка не стала ровно 11,01 мм по всему периметру.

Я надел прокладку на водяной насос, прикрутил водяной насос к прокладке, задержал дыхание и повернул шкив. . . нет шатаний. Я чувствовал себя потрясающе! Я чувствовал себя так, будто выиграл орфографическую пчелу!

Я построил шоу на YouTube.У меня появилось много друзей. Я встречался с некоторыми известными людьми. Сейчас пишу для Road & Track . Но позвольте мне сказать вам, поместив этот шкив на проставку, прикрутив его к водяному насосу и наблюдая, как он вращается без раскачивания, ну, этот трепет и волна удовлетворения поднимаются на уровень всего, что мы сделали вместе.

Да, если вы измените что-то одно в двигателе, вы измените многое другое. Это была глупая идея — пытаться добиться какой-то хипстерской аутентичности с помощью механического топливного насоса.По крайней мере, теперь у нас есть на внутреннем уровне двигатель, который является уникальным для нас. Солянка из частей Форда, которые никогда раньше не играли вместе.

Тем не менее, если вы пытаетесь сделать современный двигатель старым, остановитесь на электрическом топливном насосе. Вы сэкономите неделю работы.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Домашняя страница

Некоторые из лучших качественных машинных работ, доступных своевременно. Мои головки цилиндров были идеально выполнены с ЧПУ и отлично собирались. Я очень рекомендую их для всех ваших потребностей в высококачественном двигателе.

Фрэнсис Сарнеки

Лучшие двигателестроители в своем деле !!! Пользуюсь LME 15 лет!

Майк Фрумуза

Спасибо всем замечательным сотрудникам LME за мою сборку! Особая благодарность Брайану за то, что он помог мне достичь моих целей и принять правильные решения относительно моего построенного LSA! Я ценю обслуживание и поддержку клиентов!

Скайлер Салмаси

г.Брайан — отличный продавец. Он обеспечивает 100% отличное обслуживание клиентов. Он не торопится и предлагает лучшие варианты для вашего конкретного приложения. Очень профессиональный и дружелюбный человек, с которым можно вести дела. LME просто лучший. Что еще можно пожелать человеку. Конкурентоспособные цены, отличное обслуживание клиентов и, наконец, что не менее важно, они стоят за своими двигателями и запчастями. Я рекомендую этих парней всем, кто хочет получить максимальную отдачу от своих денег и дать лучший совет для любого приложения. Большое спасибо за лучший сервис.Спасибо LME !!!!

Джей Джефферсон

В нашем Camaro SS 2016 года произошел отказ оригинального двигателя. Люди на LME были превосходными. Брайан нашел время, чтобы определить вещи так, как мы хотели, для достижения наших желаемых целей. Я счастлив сказать, что двигатель работает и работает как абсолютный монстр. Мы скоро включим его здесь, и я очень уверен в этом. Спасибо, LME !!

RedRacer Видео

Компания

LME построила 427 LSX, включая порты и клапаны для головок LS3.Работа была качественной, она была выполнена в срок, и они нашли время, чтобы ответить на все мои вопросы. Двигатель завелся в первый раз после установки и выдает более 800 л.с. с небольшим Procharger. Спасибо за отличную работу и обслуживание клиентов!

Ю

Органы управления для современных двигателей

Органы управления для современных двигателей

Magdi K. Khair, Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Аннотация: Система управления современного двигателя отвечает за поддержание оптимальных характеристик, в то же время не позволяя двигателю превышать определенные пределы выбросов. Система управления выполняет эту функцию, используя три группы компонентов: датчики, процессор и исполнительные механизмы. Основные конфигурации системы управления — это системы с открытым и закрытым контуром.Вариант системы разомкнутого контура с использованием справочных таблиц, называемый управлением по расписанию, был распространен в ранних двигателях с электронным управлением. Более поздние системы управления включают элементы управления на основе моделей и нейронные сети.

Фон

Система управления современного двигателя отвечает за поддержание оптимальных характеристик, в то же время не позволяя двигателю превышать пределы выбросов. Например, хорошие характеристики дизельного двигателя могут быть достигнуты, когда время впрыска топлива относительно опережает.Тем не менее, это время может не подходить для поддержания выбросов NOx ниже установленного предела. Управляющее действие будет заключаться в замедлении времени до места, где двигатель может соответствовать ограничениям на выбросы NOx без обязательного превышения пределов выбросов твердых частиц.

Для выполнения своей функции система управления должна включать три компонента:

  1. Датчики
  2. Контроллер
  3. Приводы

Датчики получают измерение физической переменной путем прямого измерения или комбинации измерения и вычисления.Например, электромагнитные датчики могут генерировать электрический сигнал каждый раз, когда их магнитное поле прерывается. Зубья шестерни по периметру маховика, прерывающие магнитное поле датчика, могут использоваться для индикации скорости, которая пропорциональна частоте зубьев шестерни, прерывающей магнитное поле датчика. «Мягкий» или «виртуальный» датчик передает значение посредством промежуточного вычисления [371] . Эти датчики должны быть способны измерять ряд физических и химических величин за достаточно короткий промежуток времени, чтобы удовлетворить требования к управлению высокоскоростными дизельными двигателями.Кроме того, датчики должны выжить в среде, в которой они должны выполнять свои функции. Тем не менее, они должны производиться по разумной цене и обеспечивать долговечность автомобильного типа.

Электрические сигналы, создаваемые датчиками, передаются второму основному компоненту системы управления, контроллеру . Контроллер часто называют мозгом системы управления, где управляющее действие определяется на основе вычислений, которые будут поддерживать производительность системы на требуемом уровне.Контроллер может быть электронным, но многие из этих контроллеров могут быть просто устройствами с массой-пружиной, которые управляют основными функциями, такими как скорость в двигателях. Однако контроллеры на основе чисто механических или гидравлических устройств имеют ограниченные возможности, громоздки и громоздки. По этой причине современные системы управления оснащены электронными контроллерами, построенными на базе микропроцессоров. Эти электронные контроллеры обычно называются электронными блоками управления (ECU) или электронными модулями управления (ECM).

Третий из трех компонентов системы управления — привод . Исполнительный механизм — это устройство, которое получает от контроллера команду на выполнение определенной функции или требуемого управляющего воздействия. В большинстве случаев эта функция управления требует, чтобы привод либо закрыл, либо открыл путь потока, либо переместил компонент управления системой на определенное расстояние. Из-за этой функции исполнительные механизмы обычно сравнивают с мышцами человеческого тела. Очень очевидным и фундаментальным исполнительным механизмом в дизельных двигателях является система впрыска топлива, которая контролирует подачу топлива в каждый цилиндр.В прошлом заправка топливом регулировалась путем установки рейки насоса, действия, которое контролировало заправку топливом всех цилиндров одновременно. Современные системы позволяют полностью контролировать время впрыска, а также дозировать топливо для каждого цилиндра независимо от цикла к циклу.

Электронное управление двигателем играет жизненно важную роль в ограничении выбросов выхлопных газов современных двигателей. С точки зрения выбросов цель системы управления двигателем состоит в том, чтобы обеспечить требуемое количество топлива, воздуха и системы рециркуляции отработавших газов (если таковые имеются) в требуемое время и при требуемой температуре и давлении.Этот контроль осуществляется в течение всего срока службы двигателя, компенсируя износ и ухудшение состояния двигателя. Кроме того, в соответствии с требованиями многих приложений, средства контроля выбросов двигателя поддерживаются бортовыми диагностическими системами (OBD), которые включают световой индикатор неисправности на приборной панели автомобиля при обнаружении неисправности в области выбросов.

###

Январь / Февраль 2019 — ВРУОМММ! Обновления современных двигателей

От роторных, радиальных и поршневых бензиновых двигателей, используемых на вертолетах первого поколения, до газотурбинных двигателей, используемых на современных вертолетах, функция двигателя заключается в обеспечении мощности, но средства производства этой мощности постоянно развиваются.

В первой половине 20 века вертолеты страдали от того факта, что двигатели не могли развивать мощность, превышающую их вес при вертикальном полете. С тех пор было проведено множество обновлений, в первую очередь газотурбинных двигателей, которые произвели революцию в винтокрылой промышленности. Современные турбовальные двигатели обеспечивают стабильно высокий уровень мощности, необходимый для вертолета, при небольшом весе.

При традиционных конструкциях вертолетов, которые довольно статичны, улучшение характеристик винтокрылых машин помимо авионики означает увеличение мощности и повышение эффективности двигателя.Далее следует обзор сегодняшних обновлений двигателей винтокрылых машин от основных производителей двигателей.

Pratt & Whitney

Компания Pratt & Whitney со штаб-квартирой в Ист-Хартфорде, Коннектикут, имеет парк из более чем 64 000 двигателей и более 13 000 клиентов в различных сегментах рынка. Весь парк двигателей P&W налетал более 864 миллионов часов.

P&W Canada ежегодно инвестирует около 500 миллионов канадских долларов в НИОКР, и эта цифра более чем удваивается для более крупной компании.Источники в Pratt заявили, что эти инвестиции позволяют P&W успешно реагировать на тенденции, которые она видит в отрасли: акцент на окружающую среду, потребление топлива и новые технологии, а также инновационные планы обслуживания с решениями, все более адаптированными для удовлетворения разнообразных потребностей операторов P&W. .

«Совершенно очевидно, что двигатели завтрашнего дня должны будут оказывать еще меньшее воздействие на окружающую среду», — сказали источники в Пратте. «К 2029 году наши двигатели будут иметь значительно меньшее воздействие на окружающую среду, и наша коммерческая деятельность будет иметь нулевой углеродный след.Наша цель — быть лучшей аэрокосмической компанией не только для наших клиентов, но и для всего мира ».

P&W серьезно относится к снижению расхода топлива своими двигателями и видит большой потенциал в гибридных электрических конструкциях. «Мы очень рады исследовать эту очень интересную область», — сказали источники Пратта. «Используя ресурсы United Technologies Corporation (UTC), включая Исследовательский центр и Digital Accelerator, мы работаем над технологиями, которые выведут нас далеко за пределы того, на чем мы находимся сегодня.”

Одним из примеров инноваций Pratt является его последний двигатель PW210, который используется в Sikorsky S-76D и Leonardo AW169. Этот двигатель отличается исключительной топливной экономичностью и прост в обслуживании заказчиками, предоставляя функции автоматического и электронного мониторинга двигателя, что приводит к значительному снижению рабочей нагрузки на пилотов и позволяет операторам лучше планировать свои действия по техническому обслуживанию.

Двигатель PW210.Pratt & Whitney

Safran

Компания Safran, штаб-квартира которой находится в Париже, Франция, работает по всему миру, имея более 2500 клиентов в 155 странах.Его двигатели нового поколения мощностью от 500 до 3000 лошадиных сил на валу используются в самых разнообразных новых моделях вертолетов.

Технологическая дорожная карта Safran основана на четырех основных направлениях: исследования и разработки основных двигателей, новые гибридные электрические системы, новые производственные процессы и инновационные цифровые услуги. Он инвестирует значительную долю — около 15 процентов — своей выручки в НИОКР, чтобы поставлять винтокрылые двигатели с большей мощностью, меньшим расходом топлива и меньшими выбросами.

Последний двигатель Safran, Arrano с мощностью на валу 1200 л.с. (л.с.), сочетает в себе передовые технологии и многочисленные инновации.Он предлагает 15-процентное снижение расхода топлива по сравнению с двигателями конкурентов; Источники в Safran говорят, что это одна из причин, по которой Airbus Helicopters выбрала его для установки на h260.

Safran заявляет, что интегрированные и оптимизированные гибридные электрические силовые установки (HEPS) в сочетании с самым широким диапазоном мощностей являются растущей тенденцией, и она находится в ее планах развития. В июне 2018 года Safran прошла важный этап создания Bell Nexus и первого наземного испытания HEPS. Он подтвердил архитектуру энергосистемы и был основан на системе 100 кВтэ.Представленный на ежегодном мероприятии по технологическим инновациям, известном как Consumer Electronics Show (CES) 2019, VTOL Bell Nexus оснащен системой Safran HEPS. Система на 600 кВтэ, предназначенная для Bell Nexus, будет протестирована в 2020 году и через несколько месяцев доставлена ​​в Bell.

Honeywell

Феникс, штат Аризона Компания Honeywell оказывает поддержку военным и коммерческим клиентам с винтокрылыми крыльями с момента выпуска первого военного вертолета с турбовальным двигателем: Bell UH-1 Iroquois с двигателем Lycoming с двигателем T53 или Huey.С тех пор Honeywell поставила более 40 000 турбовальных двигателей для операторов в более чем 200 странах и территориях по всему миру.

Научно-технические программы Honeywell в партнерстве с правительством США позволили добиться прогресса как в военных, так и в коммерческих целях. Текущие программы внедрения технологий в портфель вертолетных двигателей включают современные материалы и охлаждение турбин, улучшенные термобарьерные покрытия, а также внутрикомпрессорные и турбинные технологии.

«Чтобы дополнить достижения в области механических возможностей, Honeywell использует глубокие знания в области продуктов в своем широком портфеле двигателей, наряду с передовой аналитикой данных, для разработки новых инновационных решений для клиентов, обеспечивающих непревзойденную экономию на техобслуживании и эксплуатации», — говорит Джон Руссо. старший директор по военным турбовальным двигателям компании Honeywell. Руссо считает, что будущие цифровые решения Honeywell сократят время простоя самолетов и улучшат готовность заказчиков до 15 процентов.

Honeywell инвестирует в программу по двигателю T55 для CH-47 Chinook и будущему вертикальному лифту. T55 поступил на вооружение в 1961 году с мощностью 1760 л.с. Благодаря шести продуманным, структурированным программам внедрения технологий спиральной разработки за последние 50 лет, T55 вырос с 1760 до 4800 л.с. по мере развития миссии и требований Chinook. «Наша последняя разработка по установке спирали, которая в настоящее время находится в стадии разработки, обеспечит увеличение мощности винтокрылого двигателя T55 на 25 процентов при одновременном повышении эффективности использования топлива более чем на 8 процентов с использованием современных технологий с низким уровнем риска», Руссо сказал, добавив, что недавние конфликты на Ближнем Востоке показали, что двигатели должны работать в более высоких и жарких условиях.

GE Aviation

GE Aviation, базирующаяся в Цинциннати, штат Огайо, является поставщиком реактивных и турбовинтовых двигателей и компонентов для коммерческой, военной, деловой и гражданской авиации, а также авиационного электронного оборудования, электроэнергии и механических систем для самолетов. Являясь частью конгломерата General Electric, она предлагает двигатели для большинства коммерческих самолетов.

Приверженность GE Aviation инвестициям в технологии и понимание отраслевых тенденций и требований клиентов привели к созданию двигателя T408.Основываясь на архитектуре широко используемого семейства двигателей T700, T408 объединяет важные функции, такие как стойкие к песку и коррозионно-стойкие компрессоры и турбины, чтобы обеспечить обильную и надежную мощность в суровых условиях. Его прочная модульная конструкция имеет герметичные маслосборники и доступную коробку передач, что упрощает техническое обслуживание в полевых условиях.

Дэвид Уилсон, представитель военных систем в GE Aviation, сказал, что двигатель класса T408 мощностью 7500 л.с. разработан для работы в тяжелых условиях. «Трое из них приводят в действие U.CH-53K King Stallion компании S. Marine, ввод в эксплуатацию которого запланирован на 2019 год », — сказал он. Сообщается, что T408 позволяет CH-53K летать на 20 узлов (37 км / ч; 23 мили в час) быстрее, чем его предшественник CH-53E. И, как ранее сообщалось в Rotor & Wing International, T408 будет обеспечивать как минимум на 57 процентов больше мощности, на 18 процентов лучше удельный расход топлива и на 63 процента меньше деталей.

Уилсон цитирует другие достижения GE Aviation и обновления конструкции двигателей:

  • Ожидается сертификация двигателя GE CT7-2F1 для Bell 525 в феврале или марте 2019 г. год на пути к следующему рубежу скорости 220 узлов
  • GE T64 приводит в движение двигатель V280, который только что достиг 280 узлов
  • GEXK, двигатель GE для программы Future Affordable Turbine Engine (FATE) в настоящее время тестирует свой второй двигатель.FATE — это потенциальная силовая установка для будущего вертикального подъемника (FVL) с целью улучшения SFC на 35 процентов и снижения стоимости на 45 процентов по сравнению с нынешними двигателями этого класса.

Уилсон сказал, что GE Aviation сосредоточена не только на двигателях для будущего вертикального подъема. Он цитирует тотальный системный подход GE, состоящий из 5 столпов: двигательная установка, комплексное управление состоянием транспортных средств, архитектура открытых систем, интегрированное электронное управление, полное управление энергопотреблением.

ITEP: армии США нужен более мощный вертолетный двигатель

Программа усовершенствованных газотурбинных двигателей (ITEP), ранее называемая программой Advanced Affordable Turbine Engine (AATE), является U.Проект S. Army по разработке двигателя на замену GE T700 для UH-60 Black Hawk и AH-64 Apache. Программа надеется улучшить расход топлива, мощность, долговечность и стоимость.

ITEP — это больше, чем просто предоставление армии возможностей; это также о спасении жизней. В настоящее время армия участвует в боевых действиях на борту вертолетов Black Hawk и Apache, которые не обладают достаточной мощностью в высоких и жарких условиях — обычно в таких местах, как Персидский залив — и которые потребляют слишком много топлива. Цель ITEP состоит в том, чтобы новый двигатель был на 50 процентов более мощным, на 25 процентов более экономичным и обеспечивал на 20 процентов более длительный срок службы двигателя по сравнению с текущим двигателем, а также отвечал строгим требованиям к производительности в высоких и жарких условиях на высоте 6000 футов и 95 градусов по Фаренгейту. .

GE и Advanced Turbine Engine Company (ATEC) работали над этим. 1 февраля армия выбрала GE, присудив компании контракт на проектирование и производство на сумму 517 миллионов долларов для продолжения работы над ее одноступенчатым двигателем T901. ATEC, совместное предприятие с Honeywell и Pratt & Whitney, основанное в 2006 году, представило на рассмотрение свой двигатель T900 с двумя золотниками. Одноконтактный двигатель

GE T901 GE Aviation Модульная архитектура одноступенчатого двигателя T901 компании GE снижает сложность, что приводит к уменьшению веса и повышению надежности для истребителя.Одноблочный сердечник означает, что все вращающиеся компоненты компрессора и газогенератора

находятся на одном валу и вращаются с одинаковой скоростью.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *