Все о двс: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия

Причины и признаки неисправности двигателя автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) устанавливается на автомобили более 100 лет. За это время, агрегат прошел длительный путь развития. В настоящее время конструкция ДВС усовершенствовалась настолько, что позволяет совместить высокую эффективность с надежностью, долговечностью.

Но нет ничего вечного, и со временем мотор приходит в негодность. Принцип действия двигателя практически не изменился, соответственно, остались такими же, как и раньше, характерные неисправности.

Чтобы ДВС отработал положенный ему срок без серьёзных поломок, важно своевременно обнаружить и устранить возникшие неисправности. Не всегда существует возможность провести полноценную диагностику состояния двигателя силами технических центров, оснащенных профессиональным оборудованием. Водитель должен обладать умением оценить состояние мотора по косвенным признакам, которые проявляются при возникновении неисправностей.

Основные признаки неисправности двигателя

Ресурс современных двигателей колеблется в больших пределах.

Высокофорсированные моторы служат не более 150 тыс. км, тогда как дизели на многотонных тягачах способны пройти 1 млн. км и более до капитального ремонта. Этот пробег сильно зависит от условий эксплуатации. На состояние двигателя оказывает влияние следующие факторы:

• использование некачественных горюче-смазочных материалов;
• эксплуатация в тяжелых условиях;
• агрессивный стиль езды;
• выход температуры двигателя за допустимые пределы;
• несоблюдение межсервисных интервалов.

Мотор не приходит в неисправное состояние сразу. Он заводится, работает, но со временем всё громче и громче заявляет о том, что в скором времени потребуется диагностика и замена выработавших ресурс деталей, а то и капитальный ремонт двигателя или его замена в сборе. Чем раньше водитель уловит признаки неисправностей, тем легче и дешевле будет сделать ремонт. Несвоевременное вмешательство приводит к появлению новых поломок, двигатель приходит в негодное состояние.

Насторожить должны характерные признаки, проявляющиеся только в неисправных моторах.

Потеря динамики разгона

Со временем ДВС теряет мощность, соответственно, автомобиль хуже разгоняется, потребляет больше топлива. Если снижение динамики – результат естественного износа двигателя, то это нормальное явление. Вмешиваться необходимо, когда потеря мощности достигает 20 % и более. Не почувствовать это сложно.

Помимо износа ДВС, на динамику разгона влияет масса других неисправностей:

• выход из строя, некорректная работа систем питания и зажигания;
• использование некондиционного топлива;
• неисправности трансмиссии, например когда пробуксовывает сцепление.
• высокое противодавление выхлопных газов в выпускном тракте, вызванное забитым катализатором.

Существует множество других причины потери динамики, но в любом случае это повод для вмешательства. Без диагностики тут не обойтись.

Чрезмерный расход масла

Расход смазочных материалов в двигателе внутреннего сгорания у разных автомобилей может существенно различаться. В каких-то моделях расход 1 л масла на 1000 км считается нормой. Другие, когда находятся в исправном состоянии, не требуют долива от замены до замены. Причин повышенного расхода масла несколько:

• износ цилиндро-поршневой группы;
• выход из строя маслосъемных колпачков;
• закоксовывание канала вентиляции картера, а также другие причины.

При попадании масла в камеру сгорания выхлоп приобретает синеватый, сизый цвет. Во всех случаях необходимо оперативно установить и устранить причину чрезмерного потребления смазочных материалов.

Низкое давление масла

Во всех автомобилях на панели приборов имеется контрольный индикатор, сигнализирующий о том, что давление смазочной жидкости ниже нормы. При срабатывании сигнализатора необходимо немедленно заглушить двигатель и устранить причину.

Недостаточное давление может быть вызвано как элементарной нехваткой масла, забившимся фильтром, так и серьезными поломками, в числе которых выход из строя масляного насоса, засорение масляных каналов, разжижение масла антифризом через пробитую прокладку головки блока. Это самые распространенные причины падения давления масла.

Неустойчивая работа на холостом ходу

Исправный двигатель во всех режимах работает ровно и мягко, чего не скажешь об изношенном моторе. Неровный холостой ход может быть вызван разными причинами, такими как:

• пропуски зажигания, вызванные изношенными свечами, неисправными катушками зажигания;
• загрязненные или неисправные форсунки;
• низкое давление топлива;
• подсос воздуха.

Такие неисправности оказывают серьезное влияние на работоспособность двигателя, но не являются критическими. Поводом для серьезного беспокойства должна стать неустойчивая работа двигателя, вызванная разбросом компрессии по цилиндрам из-за неравномерного износа цилиндро-поршневой группы, негерметичных клапанов.

Нагар на свечах

Свечи для опытного водителя являются своеобразным индикатором состояния двигателя. Матово белый цвет электродов свидетельствует о попадании антифриза в камеру сгорания. Темный зернистый налет вызван попаданием на свечи масла. Черный нагар образуется при переобогащении топливо-воздушной смеси. Попадание антифриза или масла в камеру сгорания – серьезная неприятность, в некоторых случаях требующая капитального ремонта мотора.

Перегрев двигателя

Чрезвычайно важно внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости, информация о которой выводится на панель приборов. Перегрев мотора в большинстве случаев приводит к тяжелым последствиям, для устранения которых потребуется капитальный ремонт. Само по себе это явление может быть вызвано неисправной системой охлаждения, тяжелыми условиями эксплуатации, сильной жарой. Но когда все агрегаты работают исправно, а двигатель перегревается без видимых причин, наверняка сильно изношена поршневая группа. Такой перегрев сопровождается детонационными стуками, автомобиль отказывается нормально ехать, сильно теряет мощность.

Появление признаков некорректной работы двигателя — повод для немедленного вмешательства. Современные ДВС имеют сложную конструкцию, и самостоятельно можно только уловить косвенные признаки неисправностей. Точный ответ о состоянии двигателя даст комплексная диагностика двигателя, включающая в себя проверку электронной системы управления, электрооборудования, навесных агрегатов.

Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
• карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

• инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
• дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

• блок цилиндров, внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунный механизм, который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
• газораспределительный механизм, который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
• система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси;
• система удаления продуктов горения (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Определимся в терминологии. Такт — это рабочий процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, точнее, за одно его движение в одном направлении, вверх или вниз. Цикл — это совокупность тактов, повторяющихся в определённой последовательности. По количеству тактов в пределах одного рабочего цикла ДВС подразделяются на двухтактные (цикл осуществляется за один оборот коленвала и два хода поршня) и четырёхтактные (за два оборота коленвала и четыре ходя поршня). При этом, как в тех, так и в других двигателях, рабочий процесс идёт по следующему плану: впуск; сжатие; сгорание; расширение и выпуск.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем,  газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

Сферами практического применения двухтактных двигателей внутреннего сгорания стали мопеды и мотороллеры; лодочные моторы, газонокосилки, бензопилы и т. п. маломощная техника.

— Принцип работы четырёхтактного двигателя

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных. При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек.  При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

• Такт первый, впуск. Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
• Такт второй, сжатие. При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2—1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
• Такт третий, расширение. Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
• Такт четвёртый, выпуск. Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

— Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

• Источник питания. Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
• Включатель, или замок зажигания. Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
• Накопитель энергии. Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
• Распределитель зажигания (трамблёр). Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

• Воздухозаборник. Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
• Воздушный фильтр. Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
• Дроссельная заслонка. Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
• Впускной коллектор. Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

— Топливная система

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего для образования топливно-воздушной смеси. В состав топливной системы входят:

• Топливный бак — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
• Топливопроводы — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
• Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
• Электронный блок управления (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
• Топливный насос — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
• Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла; удаление продуктов нагара и износа; защита металла от коррозии. Система смазки ДВС включает в себя:

• Поддон картера — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
• Масляный насос — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
• Масляный фильтр задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
• Масляный радиатор предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

— Выхлопная система

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

• Выпускной коллектор. Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
• Приёмная труба — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
• Резонатор, или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
• Катализатор — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
• Глушитель — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для забирания излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

• Радиатор системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
• Вентилятор предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
• Водяной насос (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
• Термостат — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Будущее без двигателей внутреннего сгорания близится все быстрее

В Великобритании решили запретить продажу новых бензиновых и дизельных машин на восемь лет раньше запланированного, в 2032 году. А раньше всех откажется от двигателей внутреннего сгорания Австрия — как ожидается, уже через два года

Фото: Simon Dawson/Reuters

В Лондоне передумали запрещать продажу бензиновых автомобилей с 2040 года — там решили сделать это на восемь лет раньше. В России к перспективе электрификации личного транспорта принято относиться снисходительно: мол, просторы, никакой инфраструктуры и все такое.

Ну, планировала Великобритания запретить продажу бензиновых и дизельных авто к 2040 году — дотуда еще три дня лесом, как от большинства населенных пунктов в России до ближайшей заправки. Но британцы настроены серьезно, комментирует в интервью Daily Mail министр окружающей среды Британии Майкл Гоув:

Какой резон Лондону торопиться с реформой, это пиар на «зеленой» волне? На самом деле нет. Комитет Вестминстера по бизнесу, энергетике и индустрии беспокоится, что Великобритания безнадежно отстанет от других западных стран на ниве электрификации транспорта и останется, как там выразились, на пассажирском сиденье прогресса. Поэтому нужно срочно перенести запрет на продажу новых бензиновых и дизельных авто на 2032 год.

Постойте, как это отстанет? Разве много кто планирует запретить двигатели внутреннего сгорания раньше? На самом деле сдвиг неизбежен и уже начался, рассказывает Deutsche Welle автоэксперт банка Bankhaus Metzel Юрген Пайпер:

Если говорить о конкретных датах запрета двигателей внутреннего сгорания, их уже назвали уже более десятка государств. Среди них как западные страны — Франция, Германия, так и азиатские гиганты — Индия и Китай, в большинстве случаев речь идет о 2030-х годах. Впереди планеты всей Австрия: там продажу новых машин с двигателями внутреннего сгорания планируют прекратить уже в 2020-м. Аргументация всегда одна: альтернативы уже имеются, таргеты по снижению уровня загрязнения воздуха еще очень далеки, а здоровье на дороге не валяется. С Reuters говорит транспортный эксперт Greenpeace Никлас Шинерл:

Тем, кто не верит в электрификацию личного транспорта и наклеивает на бампер своего гигантского джипа стикеры Fuck Fuel Economy, что довольно цинично, учитывая научную доказанность увеличения числа смертоносных стихийных бедствий из-за вызванного человеком изменения климата, таким людям лучше поскорее съездить в Гамбург. Передвижение на автомобилях с двигателями внутреннего сгорания там запретили уже в этом году, но пока только для старых дизельных моделей и лишь на двух улицах в центре города.

Впрочем, экологи повсеместный переход на электрокары не поддерживают. Дело в том, что этот транспорт не такой уж и экологичный. Для производства электроэнергии во многих странах продолжают жечь уголь и мазут.

Добавить BFM.ru в ваши источники новостей?

Авиационные поршневые двигатели XXI века

1 Декабря 2017

До середины прошлого века поршни и цилиндры оставались главным источником лошадиных сил для крылатых машин, но затем пламенные сердца авиации завоевала турбина. Однако старая любовь не ржавеет. На рубеже веков возникла потребность возрождения поршневого авиадвигателестроения в России. И вновь, как и в 1930-х годах, движущей силой этого процесса стал ЦИАМ. О том, что собой представляет авиационный поршневой двигатель (АПД) XXI века, рассказывает начальник отдела «Авиационные поршневые двигатели» ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (входит в состав НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»), кандидат технических наук Лев Аронович Финкельберг.

С чем связана активизация работ по АПД в ЦИАМ?

Это направление в ЦИАМ никогда не угасало, хотя, конечно, после перехода Института на реактивную тематику в конце 1940-х годов объем работ по поршневым двигателям резко сократился, и они проводились в основном по двигателям, серийный выпуск которых продолжался. К началу 1980-х годов в производстве остались только АШ-62 для Ан-2 и М-14П для учебно-тренировочных и спортивно-пилотажных самолетов Як-18, Як-52, Су-26.

Однако в 1980-е годы началось развитие беспилотной авиации, в связи с чем в ЦИАМ был создан сектор поршневых двигателей. Они оказались востребованными в беспилотных летательных аппаратах (БЛА) среднего класса со взлетным весом до тонны. Для аэрофотосъемки и мониторинга высокие скорости не нужны, а требуется малый удельный расход топлива, и поршневые двигатели как раз обладают этим качеством. При мощностях до 500 л.с. и при полетном цикле продолжительностью более 5 часов на сегодняшний день они успешно конкурируют с газотурбинными двигателями. Поршневые двигатели немного проигрывают ГТД по массе, но за счет меньшего расхода топлива суммарная масса двигателя и горючего на борту при достаточно длительном полете получается меньше. Еще одним большим преимуществом является то, что час эксплуатации АПД обходится дешевле, чем эксплуатационный час ГТД.

А как выглядят поршневые двигатели в сравнении с электрическими?

Хотя сами электродвигатели достаточно компактны, оборудование для их работы — аккумуляторы и другое — пока еще слишком тяжелое. Если полетный цикл короткий, то использование электрического двигателя оправдано, но при длительном цикле АПД выигрывают. Заряда аккумуляторов надолго не хватает, или надо возить на борту тяжелую и сложную энергоустановку для их подзарядки. Перспективным направлением, которым мы сейчас будем заниматься, являются гибридные силовые установки: поршневой двигатель вращает генератор, а тот — питает электродвигатель. Так легче создать распределенную силовую установку: когда несколько электродвигателей с винтами размещаются на крыльях или в других местах на планере. Электрическая трансмиссия в таком случае проще и легче, чем механическая, что дает возможность создавать ЛА любых схем, на которые только хватит фантазии конструкторов.

Еще одна интересная возможность состоит в том, чтобы снабдить поршневой двигатель электромотором, который будет давать дополнительную мощность на взлете и работать как генератор в полете. Благодаря этому не придется делать переразмеренный поршневой двигатель, который на 100% используется только на взлете.

В мире накоплен гигантский опыт по автомобильным поршневым двигателям. Зачем нужны еще какие-то разработки? Чем отличается АПД от обычного автомобильного ДВС?

АПД от автомобильных двигателей отличается, прежде всего, режимом работы. Автомобильные ДВС, хотя и рассчитаны до 6000 оборотов, работают в основном в диапазоне до 2500-3000 оборотов, причем в динамике: трогание, разгон, торможение. АПД с точки зрения автомобильного мотора постоянно работает как бы в красной зоне, ведь его крейсерский режим — это 75% от взлетного. И при этих нагрузках необходимо добиться достаточного ресурса и надежности. В авиации другие нормы прочности, необходимо обеспечить ее запас, причем такой, какого нет у автомобилистов.

Кроме того, с точки зрения безопасности системы АПД должны быть дублированными, причем, если одна система отказывает, то вторая должна обеспечить падение характеристик не более чем на 2-3% от максимального режима. Соответственно, конструктивно в АПД многое выполняется иначе. К примеру, устанавливаются две независимые системы зажигания, у которых даже электропитание должно осуществляться от разных источников.

Далее, автомобильные двигатели, как правило, выполняются с масляным поддоном, а в авиации нужно обеспечить работоспособность маслосистемы при крене и тангаже самолета. А уж обеспечение, к примеру, перевернутого полета — это вообще отдельная тема.

В авиации не так просто применить новые материалы. Для этого должна быть проведена большая работа по подтверждению всех характеристик материала, только после этого его вносят в реестр допущенных для использования в авиации. В автомобильной же промышленности это сделать проще.

Авиационный двигатель отличается от автомобильного еще и условиями эксплуатации: к примеру, вся агрегатика в автомобильной промышленности в основном рассчитана на температуру максимум до минус 40°С, а мы должны обеспечить минус 56°С. Это тоже предъявляет повышенные требования, особенно к электронике, резинотехническим изделиям и уплотнениям.

К АПД предъявляются очень жесткие требования, и когда мы приходим к автомобилистам и говорим, что в принципе ваш агрегат нам подходит, но нужно его доработать, то многие оказываются не готовы применять наземную технику в авиации. Для производителей автомобильных агрегатов, которые привыкли к заказам в миллионы единиц, наш рынок все равно достаточно узкий, поскольку мы говорим в лучшем случае о сотнях изделий в год. При этом доработок и испытаний надо проводить много, и ответственность тоже на порядок выше. Поэтому многие отказываются.

Условно говоря, авиационные и автомобильные двигатели схожи по принципу действия, но очень сильно отличаются по исполнению и агрегатам. Поэтому НИР и ОКР по ним нужно проводить отдельно.

Расскажите о работах ЦИАМ по АПД в 1990-е и 2000-е годы.

По беспилотникам в эти годы был создан комплекс с небольшим поршневым двигателем П-032 мощностью 32 л.с., который производился в Самаре на фирме «Кузнецов».

Кроме того, мы занимались модернизацией существующих двигателей типа М-14, изучали возможность применения впрысковой системы вместо карбюратора, занимались сертификацией. В то время мы как раз сертифицировали двигатель М-9Ф Воронежского механического завода, современную версию М-14П, которая устанавливалась на спортивных самолетах Су-26М.

Тогда же начиналась работа с «Сухим» по сельхозсамолету Су-38П с поршневым двигателем, но, к сожалению, она не получила логического завершения. Когда было безвременье, то все схватились за идею возрождения малой авиации. Какие-то проекты были даже реализованы: «Молния-1», Ил-103, И-1Л, самолет-амфибия Л-6, тот же Су-38П. В 2000-е годы разрабатывались и вертолеты с поршневыми двигателями: Ми-34 под М-14В26В и «Актай» с роторно-поршневым двигателем ВАЗ-426. Оба вертолета летали.

Было время, когда заговорили о ренессансе малой авиации в России…

К сожалению, должного развития это направление не получило. Дело в том, что в 2000-е годы было порушено очень много наземной инфраструктуры, особенно это коснулось небольших аэродромов, которые как раз и нужны малой авиации. Создать летательный аппарат можно в достаточно короткие сроки, а вот быстро восстановить инфраструктуру сложнее. Но в последние годы появилась идея, что перевозки должны базироваться в крупном хабе и осуществляться так, чтобы можно было вернуться без дозаправки. То есть нужна просто взлетная полоса. Здесь тоже становится выгодным применение поршневой авиации, поскольку время полета превышает 4-5 часов.

Каково положение с производством АПД в России сегодня? Какие работы ведутся, и как в них участвует ЦИАМ?

На сегодняшний день, кроме М-14 в Воронеже, поршневые двигатели в России серийно не производятся. Однако потребность в них есть. В настоящее время ведутся ОКР по созданию двигателей в классе мощности 50 л.с., 120 л.с. и 300 л.с. По срокам мы немного отстаем, но, я думаю, в конце концов добьемся успеха, потому что АПД в этих классах востребованы и, я надеюсь, их появление даст толчок развитию гражданской малой и беспилотной авиации.

Задержки в разработке происходят по разным причинам, одна из них — отсутствие постоянных соисполнителей по агрегатам. В связи с этим ЦИАМ при проведении НИР фактически занимается налаживанием кооперации по разработке и производству АПД, хотя это не совсем наша обязанность. Но мы вынуждены этим заниматься, поскольку и в 1990-е годы, и сегодня возникает одна и та же проблема: после переориентирования авиации на ГТД потребность в поршневых двигателях сократилась до десятка двигателей в год, а это ударило не только по производителям самих двигателей, но и по поставщикам агрегатов. Никому не интересно производить 10-20 штук в год. Поэтому постепенно поставщики агрегатов в стране пропали. И нам пришлось, с чем мы и до сих пор бьемся, заниматься восстановлением инфраструктуры и кооперации производства АПД.

В 2012 году совместно с Гаврилов-Ямским машиностроительным заводом «Агат» мы сделали двигатель-демонстратор именно для отработки технологии и создания кооперации. Это 4-цилиндровый, 4-тактный двигатель мощностью 90 л.с., объемом 1400 см³ и с маркировкой ПД-1400. На основании этой разработки позже «Агат» открыл ОКР на двигатель этого класса мощности, и в этом проекте используется большая часть налаженной кооперации по агрегатам. Получилось, что ЦИАМ подвиг «Агат» и поставщиков агрегатов на разработку поршневых двигателей, поскольку в 2000-е проблема состояла и в том, что не было предприятий, готовых к работе в этой области.

Мы специально искали относительно небольшое предприятие, для которого эта продукция стала бы основной. К этому времени мы уже имели негативный опыт 1990-х годов, когда за разработку двигателя брались крупные фирмы, такие как Воронежский механический завод или Автоваз. Но потом, когда наладился основной бизнес, это направление им стало не интересно, и свои разработки они просто закрыли. Не потому, что у них что-то не получилось или не было заказчика. А потому, что это нерентабельно. Поэтому мы вынуждены были параллельно с разработкой двигателя искать основных исполнителей. Владимир Алексеевич Скибин, в то время руководивший Институтом, предложил директору завода «Агат» взяться за разработку. Дело пошло и успешно развивается. Так что можно сказать, что ЦИАМ является инициатором возрождения поршневого двигателестроения в России.

Расскажите о вкладе ЦИАМ в разработку АПД в других классах мощности.

50-сильный двигатель сейчас разрабатывается АО «КБ «Луч» в Рыбинске. Это двухтактный, двухцилиндровый оппозитный двигатель. К сожалению, у нас сохраняется не очень хорошая традиция: разрабатывать летательный аппарат начали раньше, чем двигатель, соответственно, пока пришлось применять импортный мотор. Сейчас стоит вопрос о его замещении, но конструктивно мы уже на него сориентированы, и другую схему предложить не можем. Мы вынуждены ее повторять, но предлагаем новые системы, ищем свои материалы, датчики, согласуем систему управления с летательным аппаратом. Кроме этого, большой объем работ по АПД ЦИАМ проводит в части испытаний в ожидаемых условиях эксплуатации, то есть в термобарокамере с имитацией высоты, температур и даже скоростей полета. Как правило, мы требуем, чтобы к нам на испытания приходила целиком силовая установка, то есть двигатель с воздушным винтом и капотом. В конце 1990-х годов мы специально для подобных испытаний разработали, изготовили и аттестовали винтовые стенды.

В ЦИАМ создавался и демонстратор дизеля мощностью 300 л.с. Это был НИР для отработки технологий. Необходимо было показать на демонстраторе, что эти технологии работают и доступны для промышленного производства в России. Был предложен вариант дизеля для беспилотного вертолета, по которому тот же «Агат» сейчас ведет ОКР как продолжение работы, начатой ЦИАМ по двигателю-демонстратору. ЦИАМ может вести только НИР, для ведения ОКР и освоения серийного производства необходимо получение дополнительных лицензий. Мы отрабатываем отдельные узлы, технологии, системы и доводим их до 5-го уровня технологической готовности, после чего, в случае получения положительного результата, принимается решение о продолжении работ на одном из предприятий промышленности.

Мы проводим расчеты, подбираем материалы, чтобы обеспечить необходимые надежность и прочность. При нашем участии была создана кооперация по изготовлению демонстратора, мы заказывали компоненты, по нашему техническому заданию их изготавливали, а сборку делали в ЦИАМ. Этими работами мы показали, что создать АПД в России можно.

Чем вызвано применение дизелей в авиации?

У дизеля расход топлива еще меньше, чем у бензинового мотора, и гораздо меньше, чем у ГТД. Не менее существенно, что дизель может работать на авиационном керосине, который производится массово, в то время как для бензиновых АПД требуется авиационный бензин. Автомобильным бензином его заправлять нельзя, так как в таком горючем очень много ароматических углеводородов, и на высоте он проявляет склонность к повышенному парообразованию, то есть закипанию. А авиационного бензина в России сейчас не стало, во-первых, потому что запретили добавлять тетраэтилсвинец, то есть этилированные бензины исчезли. Во-вторых, и это основное: нефтеперерабатывающим заводам невыгодно производить его в малых количествах. В результате, кто-то завозит бензин из Финляндии или Польши, и, естественно, он гораздо дороже, чем автомобильный бензин или авиационный керосин. Кто-то на свой страх и риск все же использует автомобильный бензин, но с учетом того, что летать на нем можно только на небольшой высоте. Мы пытались ввести регламент на использование автомобильного бензина на АШ-62 и на М-14. На АШ-62 это не получилось сразу, потому что уже на земле идет перегрев на взлетном режиме из-за более высокой, чем у авиационного бензина, тепловой отдачи.

Интересно, что работы над первым отечественным авиационным дизелем АН-1 велись в ЦИАМ под руководством А.Д. Чаромского еще в 1930-е годы. Наработки по этому проекту были использованы при создании легендарного В-2 для танка Т-34. И вот теперь дизель возвращается в авиацию, но уже в связи с появлением новых технологий с переходом на алюминиевые корпусные детали, которые появились сначала в автомобильной промышленности и позволили значительно облегчить конструкцию дизеля, что открыло ему дорогу к использованию в легковых автомобилях, а далее — в летательных аппаратах.

Чем характеризуется мировой уровень в разработках современных АПД? Есть ли понятие поколений АПД?

В АПД нет такого понятия, как двигатели разных поколений. Поршневой двигатель и у нас, и на Западе остается достаточно консервативной конструкцией, и его схема кардинально не менялась с 1940–50-х годов. Базовые двигатели разработки наиболее известных западных фирм, таких как Lycoming и Teledyne, в течение нескольких десятилетий остаются в том же типоразмере и конфигурации. Единственное, что можно отметить: обновляются обеспечивающие работу двигателя системы, появляются, например, впрысковые системы с электронным управлением с полной ответственностью типа FADEC, которые значительно снижают расход топлива, внедряются новые материалы.

Основное направление развития АПД на Западе — это то, чем занимаемся и мы: переход на новые системы, на новые масла, на новые топлива. В чем мы отстаем, так это в агрегатике, которая у нас не развивалась ни в авиации, ни в автомобильной промышленности. Те же форсунки везде применяются импортные — и в наземной технике, и в авиационной, хотя сейчас ведутся работы по созданию отечественных форсунок и для дизеля, и для бензинового АПД.

Так что говорить о смене поколений или о резком скачке в характеристиках АПД не приходится. Единственное принципиальное новшество состоит в том, что с середины 2000-х годов во всем мире стали внедряться авиационные дизели, использование которых интересно с точки зрения снижения расхода топлива и применения авиационного керосина.

Давайте все же поговорим об АПД нетрадиционных схем. Например, о роторно-поршневых двигателях. В автомобильной промышленности этот тип двигателя не прижился. А какие у него перспективы в авиации?

Работы по роторно-поршневым двигателям достаточно успешно ведутся во всем мире. Среди автомобильных компаний в этом направлении преуспела Mazda. Активно занимался этой темой и Автоваз, который вполне успешно оснащал роторно-поршневыми двигателями мощностью 120 л.с. «восьмерки» и «девятки» для МВД. Изготавливались и авиационные варианты, но затем их производство в Тольятти было прекращено. В автомобильной промышленности, прежде чем выпустить продукт на рынок, необходимо обеспечить его сервис в тех точках, где вы намерены его продавать, а эта задача достаточно непростая. Поэтому потеснить поршневые двигатели в наземном транспорте сложно. Роторно-поршневой мотор Mazda несколько лет признавался лучшим в своем классе, однако широкого распространения так и не получил.

Но если говорить об авиационном использовании, то я могу назвать как минимум шесть фирм, которые сейчас делают роторно-поршневые двигатели для беспилотников. БЛА с такими двигателями уже летают в Англии, Германии, Израиле.

У этого типа двигателей много достоинств: он компактен, у него малые вибрации и очень хорошая отдача по весу, он гораздо проще поршневого двигателя по количеству деталей, достаточно экономичен. Еще одно его достоинство — модульность: отработав одну секцию, можно создать унифицированный ряд двигателей, используя одну, две или три секции. Собрать вместе четыре модуля уже сложно, нужно много опор. Мы исследовали роторно-поршневой двигатель Mazda 13B и разработали свою секцию мощностью 90 л.с., что в дальнейшем позволит создать без больших дополнительных затрат двигатели мощностью 180 и 270 л.с.

В ЦИАМ уже создан демонстратор роторно-поршневого двигателя, он прошел на нашем стенде холодную обкатку и в данный момент времени «крутится» уже в горячую.

Важное направление исследований — это применение керамики в двигателях этого типа. ЦИАМ выиграл конкурс Фонда перспективных исследований по применению керамики на базе карбида кремния в роторно-поршневом двигателе для увеличения его ресурса. Будем делать из керамики вставку статора, все уплотнения и напыление на крышке.

Эта работа рассчитана на три года. Мы ее только начинаем, но уже к концу следующего года должен появиться работающий демонстратор для подтверждения заявленных технических характеристик, в том числе по высотности и по температуре окружающего воздуха в термобарокамере.

ЦИАМ на всевозможных выставках не раз демонстрировал поршень и гильзу из композиционного материала. Для роторно-поршневого двигателя будет использован тот же материал?

Поршень и гильза из керамики могут работать без смазки, поэтому мы и стремимся их внедрить. Мы испытывали их сначала со смазкой, причем поршни мы делали бесколечные, с минимальными зазорами. Тепловые расширения при использовании композитов посчитать трудно, поскольку применяется достаточно сложный многокомпонентный состав материала. Мы знаем, что цилиндр и поршень из алюминия в результате тепловых напряжений становятся овальными, а как себя поведет керамика, предсказать очень сложно. С первыми образцами у нас сразу ничего не получалось. Но потом мы нашли способ обойти эту трудность за счет изменения структуры материала. Что касается роторно-поршневого двигателя, то сейчас идут исследования и прочностные испытания различных типов материала, который в дальнейшем и будет применен в РПД.

Собственно, это и есть основная работа ЦИАМ: исследования новых технологий, материалов и конструктивных решений, их испытания. Причем испытания сначала идут на наших стендах в наземных условиях, а если они завершаются удачно, то мы переходим к испытаниям в ожидаемых условиях эксплуатации.

Не могу не задать Вам как специалисту по АПД вопрос о бесшатунном двигателе Баландина. Каков все же практический потенциал этого изобретения? Многие считают этот тип двигателя незаслуженно забытым.

Это не совсем так. Да, схема интересная. Благодаря отказу от кривошипно-шатунного механизма уменьшается трение между поршнем и цилиндром. Есть энтузиасты, например, в МАИ, которые продолжают развивать эту идею. К нам каждый год приходят несколько изобретателей с новыми вариантами усовершенствования баландинской схемы. Но ее основная проблема в большей степени — технологическая. Она связана с кулисой для передачи усилий со штока на вал. Из-за высоких нагрузок не удается обеспечить приемлемый ресурс этого механизма.

В целом же все схемные решения по поршневым двигателям уже были проверены в 1950–60-е годы: и аксиальная схема, и роторно-поршневой двигатель, и схема Баландина. Сергей Степанович Баландин, кстати, тоже работал в ЦИАМ и здесь создал двигатель, который работал и развивал мощность, но только до 2000 оборотов. В НАМИ много занимались этой схемой в 1980-е годы. Ее не забыли, и государство вкладывало в эти исследования большие деньги, но результата не было. Работоспособную конструкцию создать удалось, но не удалось сделать именно двигатель с нормальным ресурсом и нужными характеристиками.

Расскажите о работах ЦИАМ по турбокомпаундному двигателю.

Турбокомпаундная схема тоже известна уже достаточно давно. В ЦИАМ когда-то занимались и такими двигателями, а созданный при участии Института в 1950 году турбокомпаундный ВД-4К стал вершиной отечественного поршневого двигателестроения. В автомобилях же она в свое время применялась Volvo. Суть ее в том, что энергию от выхлопных газов, чтобы она не пропадала, срабатывают на силовой турбине, от которой мы можем или приводить генератор и получать дополнительную электроэнергию, или использовать эту прибавку непосредственно для увеличения мощности двигателя. Если в традиционном турбонагнетателе мы просто подаем в камеру больший топливный заряд, то здесь речь идет о более полном использовании энергии выхлопных газов, которая позволила бы запитывать, к примеру, бортовые системы, не отбирая мощность у двигателя.

У нас проработано несколько схемных решений использования такой турбины, просчитана сама турбина и электрическая часть. Планируем в этом году доработать математическую модель турбокомпаундного двигателя, посмотреть, какой эффективности мы добьемся в типоразмере на 500 л.с. Мы изучали варианты на 150, 300 и 500 л.с. При 150 л.с. использование этой схемы невыгодно по весовым характеристикам, а вот для 300 и 500 л.с. это уже интересно.

В планах ЦИАМ добиться резкого увеличения характеристик АПД к 2025–30 годам: снизить удельный расход топлива на 20-25%, удельную массу — на 25–30%, повысить ресурс и стоимость эксплуатации в 3–4 раза. За счет чего предполагается достигнуть такого прогресса?

За счет применения новых материалов и технологий, новых систем управления, включая систему непосредственного впрыска топлива, работ по применению синтетических масел и топлив, использования методики ЦИАМ по уменьшению масляного зазора между поршнем и цилиндром, позволяющей снизить расход топлива. Ведутся работы по уменьшению веса поршня, шатуна, колец, коленвала за счет использования интерметаллидов и композиционных материалов, по улучшению наполнения цилиндра и снятию большей работы с единицы объема. Оптимизируется геометрия впускного канала и расположения форсунки для улучшения испарения топлива на впуске. Изучаются новые алгоритмы управления рабочим процессом двигателей (стратификация заряда, гомогенное сгорание ТВС) и технологии системы управления с высокими энергиями зажигания и электронной многопараметрической системой управления рабочим процессом. Мы занимаемся отработкой перспективных систем наддува и системы снабжения двигателя воздухом, включая его охлаждение после компрессора. В наших планах — использование альтернативных видов синтетических топлив на основе углеводородных фракций пропан-бутанового ряда. Все эти составляющие дают значительный суммарный эффект, что и позволяет нам рассчитывать на достижение требуемых показателей.

УГАТУ

			2-108	а) определение плотности нефтепродуктов: 1) цилиндр 1-250 ГОСТ 1770-74, высотой 300 мм и диаметром 50 мм. 2) ареометры по ГОСТ 18481-81 «Ареометры и цилиндры стеклянные. Технические условия» с ценой деления 0,0005 г/см3 или 0,001 г/см3. 3) термометр ртутный от –20 оС до 50 оС. б) определение октанового числа бензинов: 1) октанометр «SHATOXSX-100K», 2) лабораторная посуда емкостью 75-100 мл, 3) топлива для исследования: образцы бензина – 100 мл в) определение содержания водорастворимых кислот и щелочей в топливах ДВС: 1) индикаторная трубка ИТ-ВКЩ ТУ 4215-006-16943778-00, 2) шприц полиэтиленовый медицинский ёмкостью 2 см3. 3) резак или трехгранный надфиль, 4) резиновый шланг или трубка полимерная длиной 10-15 мм и внутренним диаметром 2,5-3,5 мм, 5) толкатель для уплотнения сорбента, 6) топливо для исследований – по 5 мл. г) определение наличия смол в бензинах: 1) фарфоровая чаша № 2 или № 3, 2) линейка, 3) шприц медицинский, 4) стакан В-1-100, 5) теплоизоляционная прокладка, 6) топливо для исследований – по 2 мл. д) определение цетанового числа топлив для дизельных двигателей: 1) октанометр «SHATOXSX-100K», 2) лабораторная посуда емкостью 75-100 мл, 3) дизельные топлива для исследования 100 мл. е) определение коэффициента фильтруемости топлив для дизельных двигателей: 1) аппарат для определения коэффициента фильтруемости УОФТ-01 по ГОСТ 19006-73, 2) штатив лабораторный с тремя зажимами для крепления прибора, 3) бумага фильтровальная марки БФДТ с тонкостью отсева не более 3 мкм и толщиной (0,33±0,03) мм, 4) воронка стеклянная вместимостью 50 см3 по ГОСТ 1770-74, 5) стакан В или Н исполнения 1 или 2 вместимостью 400 или 600 см3 по ГОСТ 25336-82, 6) цилиндр 1-50 по ГОСТ 1770-74, 7) секундомер. ж) определение содержания суммарной воды в моторных топливах: 1) индикаторная трубка ИТ-СВ-10 ТУ 4215-011-16943778-2001, 2) шприц полиэтиленовый медицинский ёмкостью 10 см3, 3) резак или трехгранный надфиль, 4) резиновый шланг или трубка полимерная длиной 10 мм и внутренним диаметром 2,5-3,5 мм, 5) измерительная шкала (линейка), 6) толкатель для уплотнения сорбента, 7) топливо для исследований – по 20 мл. з) определение фракционного состава топлив для ДВС: 1) аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН-ЛАБ-1 (рис. 5.3), 2) цилиндр мерный 1-100-2 (100 мл, цена деления 1 мл), 3) колба для разгонки нефтепродуктов КРН-1-125 (125 мл), 4) термометр ТН-7 (0… 360) оС, 5) барометр. и) определение вязкости нефтепродуктов: 1) цилиндр 1-250 ГОСТ 1770-74, высотой 300 мм и диаметром 50 мм. 2) вязкозиметры. 3) термометр ртутный от –20 оС до 50 оС. к) определение свойств тосола: 1) цилиндр 1-250 ГОСТ 1770-74, высотой 300 мм и диаметром 50 мм. 2) ареометры по ГОСТ 18481-81 «Ареометры и цилиндры стеклянные. Технические условия» с ценой деления 0,0005 г/см3 или 0,001 г/см3. 3) термометр ртутный от –20 оС до 50 оС.	Нет
13.03.03, 23.03.01, 13.04.03	Энергетическое машиностроение, Технология транспортных процессов, Энергетическое машиностроение	Транспортная энергетика;	2-109	— набор инструментов, стартер, генератор, мобильный диагностический сканер, двигатель с ситемой управления. — автомобильный ДВС. — испытательные стенды с ДВС и необходимым измерительным оборудованием. — комплекс «МИКАС» для обработки экспериментальных данных и изменения настроек системы управления двигателя. — индимодуль фирмы AVL для снятия и обработки индикаторных диаграмм	Нет
13.03.03, 23.03.01, 13.04.03	Энергетическое машиностроение, Технология транспортных процессов, Энергетическое машиностроение	Агрегаты наддува двигателей; Химмотология;	2-114	— ДВС для разбрки/сборки (Mitsubishi GDI), набор ключей (Каbo). — газоанализатор марjк «Аскон-02.13», «Infralight 11-P», «SUNMGA-1500», «Horiba» серии EXSA-240 CL, «Infralight 11-P», «Инфракар 5М». — двигатель внутреннего сгорания. — тормозной стенд AVL 20. — метеостанция. — бензиновая электростанция «HondaEU10i» . — шумомер, виброметр, анализатор спектра «Октава-110А». — метр гибкий. — роторно-шестеренчатый компрессор с приводом от электродвигателя. — манометры и вакуумметры. — мультиметр с термопарой	Нет
13.03.01, 13.03.03, 13.06.01, 23.02.03, 23.03.01, 25.03.01, 13.04.03	Теплоэнергетика и теплотехника, Энергетическое машиностроение, Электро- и теплотехника, Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, Технология транспортных процессов, Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей, Энергетическое машиностроение	История развития тепловых двигателей; Конструирование двигателей; Агрегаты наддува двигателей; Транспортная психология; Основы физики горения; Системы двигателей; Транспортная энергетика; Гидрогазодинамика; Проектирование объектов энергетического машиностроения; Химмотология; Быстроходные двигатели на альтернативных топливах; Защита интеллектуальной собственности; Исследования в энергетическом машиностроении;	2-401	— двигатели и агрегаты систем. — агрегаты систем управления. — МО (мультимедийное оборудование: ПК, проектор, экран). макеты ДВС. — турбокомпрессоры, плакаты с системами двигателей и турбомашин, инструменты для сборки и разборки двигателей и турбо-машин. — приспособление для измерения момента инерции деталей. — секундомер. — набор учебных плакатов по конструкции двигателей. — набор инструментов. — учебные двигатели и детали.	Нет
			2-404	персональные компьютеры (7 шт.).	Нет
			2-406	персональные компьютеры (20 шт.).	Нет
13.03.01, 13.03.03, 23.02.03, 23.03.01, 25.03.01, 13.04.03	Теплоэнергетика и теплотехника, Энергетическое машиностроение, Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, Технология транспортных процессов, Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей, Энергетическое машиностроение	Исследования в транспортных процессах; Гидрогазодинамика; Конструирование двигателей; Теория рабочих процессов поршневых двигателей; Агрегаты наддува двигателей; Механика жидкости и газа; Системы двигателей; Транспортная психология;	2-408	— одноцикловая установка с генератором волн конечной амплитуды, вакуумный насос, компрессор и система экспериментального анализа. — персональный компьютер. — мультимедийное оборудование. — рейка дорожная универсальная РДУ-АНДОР (2579 Длина: 3м, уклоны: 0-100 промилле. — колесо измерительное MW318RN (дорожное рассотяния до 9999.99 м). — дальномер Leica DISTO D110 (1243641719 0.1 … 50 м, разрешение: 1 мм) — 2 шт.. — комплект пособий на CD по устройству автомобилей CD-Авто-147. — комплект пособий на CD по автомобильным материалам CD-АЭМ-91. — измеритель коэффициента сцепления с дорогой ИКСп-2М	Нет
13.03.03, 23.02.03, 23.03.01, 13.04.03	Энергетическое машиностроение, Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, Технология транспортных процессов, Энергетическое машиностроение	Теория рабочих процессов поршневых двигателей; Основы физики горения; Механика жидкости и газа; Технические средства организации дорожного движения; Конструирование двигателей;	2-410	— Персональные компьютеры (12 шт.). — Мультимедийное оборудование. — штангенциркуль (Эталон В02601). — микрометр (МК-25-2 модель 211221 ТУ2.034.5748542.57-92)	Нет
23.03.01	Технология транспортных процессов		2-410а	— персональный компьютер. — плакаты по организации и безопасности движения	Нет

Крышка ДВС от Весты на Гранту FL

Обзор товара Крышка двигателя ЛАДА Vesta OE

8450030621
Код для заказа: 547680

Доступно для заказа

5 шт.

Крышка ДВС от Весты на Гранту FL

Автор: Sandaly, 23 Июля 15:54

Просмотров: 456, рейтинг:

Многие не знают, что двигатели 21129 (Лада Веста) и 21127 (Лада Гранта) имения одинаковый объем 1.6 л. и мощность 106 л.с. отличаются друг от друга, но имеют много общего. Так например у них общие опоры крышки ДВС, которые отличаются от 21126, 21124 и 21128 моторов. Так вот, крышка двигателя от Весты отлично подходит на Гранту ФЛ с 21127 мотором и выглядит значительно лучше, чем крышка предназначенная для Гранты FL. Установка крышки происходит без каких либо переделок крышки и ДВС, однако чтобы не сломать опоры нужно смотреть совпали ли они. Так же возможен небольшой тюнинг крышки, можно покрасить текст, эмблему и другие элементы термостойкой краской, так же можно с внутренней стороны крышки наклеивать виброизоляция и шумопоглатители. Важный нюансы при установке крышки ДВС является то, что в стандартном состоянии она перетирает проводку катушки 3 цилиндра,для решения проблемы можно рукой подогнать жгут проводов в сторону 2 цилиндра или наклеить на место соприкосновения проводки и крышки наклеить ту же шумоизоляцию. Лично я наклеивал на крышку материал Шумофф Абсорбер А15, который имеет влагостойкую клеевую основу, высокую температуру плавления и мягкую волнистую фактуру, которая не будет перетирать проводку

Оценка через соц. сети:

Porsche Двигатель — Porsche Россия

«Операция на открытом сердце»: двигатель Porsche 911 T вновь набирает обороты

Когда ритм жизни двигателя с большим ресурсом работы прерывается продолжительными периодами простоя, это может негативно сказаться на его работе. Например, Ваш двигатель может стать временным прибежищем нежелательных гостей. Наглядным свидетельством этого являются прилипшие к корпусу двигателя остатки гнезд насекомых. Кроме того, металл часто становится жертвой продолжительного воздействия ветра и прочих погодных условий. Тем не менее, за 38 лет службы необратимых повреждений двигатель не получил.

Porsche 911 T подвергается “операции на открытом сердце”: по завершении кузовного ремонта американский версии Coupé 1973 года выпуска эксперты из мастерской Porsche Classic переключили свое внимание на двигатель. Начинается этап «возвращения автомобиля к жизни», запланированный в рамках совместного проекта Porsche Club of America (PCA), Porsche Club Coordination и Porsche Classic «Revive the Passion». Полностью восстановленный Porsche будет разыгран между членами Porsche Club Coordination и вручен новому владельцу на Параде Porsche, который пройдет в июле этого года в США. Шестицилиндровый двигатель с горизонтальным расположением цилиндров объемом 2,4 литра достигнет первоначальной мощности в 140 л.с. (при 5600 об/мин) и продемонстрирует максимальную скорость, равную 127 милям/ч (205 км/ч).

Для начала силами специалистов мастерской Porsche Classic была произведена полная разборка двигателя. Затем все его детали были помещены в специальную моечную машину. Это обусловлено тем, что фактическое состояние деталей можно определить только в том случае, если они полностью очищены и не содержат следов коррозии и загрязнений. Данная работа требует пристального внимания к мелочам. Некоторые детали, такие как кожух вентилятора, должны пройти визуальный осмотр на предмет наличия трещин. Эксперты компании используют сложный метод обнаружения данных невидимых глазу трещин, часто возникающих в таких местах, как плечо кривошипа и коленчатый вал. Ремонт деталей производится в исследовательском центре Porsche в Вайсахе. Электромагнитные частицы стали наносятся на трещины, после чего последние становятся видимыми под воздействием ультрафиолетового света. Кроме того, детали подвергаются большому числу измерений. Они необходимы для проверки соответствия размеров головок цилиндров, а также таких деталей, как цилиндры и поршни.

В завершение процедуры оценки экспертами был вычислен пробег автомобиля, приблизительно равный 100 000 миль, что не превышает нормы для 38-летнего двигателя. Предыдущие владельцы не заставляли двигатель работать на пределе его возможностей. На самом деле, наибольший вред двигателю нанес длительный период простоя. На основе накопленного опыта и полученных результатов измерений экспертами было принято решение о последующих мероприятиях в рамках восстановительного процесса.

Полное восстановление двигателя в Porsche Classic всегда подразумевает замену подшипников, уплотнителей и ремней на оригинальные детали Porsche. Это также относится к цепям привода распределительного механизма. Они не требуют больших затрат, но доступ к ним можно получить только после полной разборки двигателя. По этой причине их замена производится при каждом удобном случае. Кроме того, на данном Porsche 911 T была проведена полная замена электрической системы, включая свечи, провода зажигания и жгут проводки двигателя. Были заменены такие неоригинальные детали, как выхлопная система, масляный насос, коленчатый вал и муфта сцепления. Были отремонтированы и установлены такие детали, как насос с механическим впрыскиванием, распределитель, генератор переменного тока и блок управления конденсаторной системой зажигания. Оставшиеся детали двигателя были защищены от коррозии посредством соответствующей обработки их поверхностей. В зависимости от конкретной детали были применены следующие процедуры: пескоструйная обработка стеклянным порошком, оцинковка, нанесение порошка для травления и покраска.

Все указанные подготовительные работы, необходимые для успешного восстановления двигателя, представляют большую сложность, занимают много времени и должны выполняться опытными специалистами. Однако, эти работы являются неотъемлемой частью процедуры полного восстановления автомобиля. Нового двигателя в сборе 1973 года выпуска в мире уже не существует. В то же время, все еще доступно большое количество отдельных оригинальных деталей. Кроме того, при последующей сборке и установке специалистами использовались оригинальные инструменты и приспособления.

Тем не менее, решающий момент наступает после выполнения сборки. Как и все абсолютно новые двигатели, восстановленный двигатель Porsche 911 T должен пройти процедуру измерения мощности на динамометрическом стенде. Двигатель не может рассчитывать на особое отношение по причине его возраста. Он должен работать как новый. Соответственно, мощность и крутящий момент двигателя должны иметь соответствующие требованиям значения. Также выполняются проверки на наличие течей, проверки общих функциональных возможностей и различные регулировки двигателя. После этого двигатель работает на максимальных оборотах, ярко сияя в лучах своей былой славы.

Двигатель внутреннего сгорания — Oxford Reference

Тепловая машина, в которой топливо сжигается в камерах сгорания внутри двигателя, а не в отдельной печи (как в паровой машине). Первым работающим двигателем был четырехтактный двигатель Отто , произведенный в 1876 году Николаусом Отто (1832–91). В двигателе этого типа поршень опускается в цилиндр, всасывая топливо и воздух через впускной клапан; достигнув нижней точки своего хода, поршень поднимается в цилиндре с закрытыми клапанами и сжимает заряд; в верхней точке хода или около нее заряд воспламеняется от искры, и возникающее в результате увеличение давления от взрыва заставляет поршень снова опускаться; при последующем ходе вверх выпускной клапан открывается, и дымовые газы выталкиваются из камеры сгорания.Затем цикл повторяется. В двигателе Отто в качестве топлива использовался газ; однако изобретение карбюратора и развитие нефтяной промышленности в конце 19-го века позволило двигателю Отто стать источником энергии для появляющегося легкового автомобиля. Разновидностью четырехтактного двигателя Отто является двухтактный двигатель, не имеющий сложной системы клапанов, при этом заряд взрывчатого вещества входит и выходит из цилиндра через отверстия в цилиндре, которые закрываются и открываются движущимся поршнем.

Альтернативой двигателю Отто, особенно для тяжелых транспортных средств, где вес не является проблемой, является двигатель с воспламенением от сжатия Дизельный двигатель , изобретенный Рудольфом Дизелем (1858–1913) примерно в 1896 году. свечи зажигания; вместо этого в цилиндре сжимается воздух, в результате чего его температура повышается примерно до 550 ° C. Затем масло распыляется в камеру сгорания и воспламеняется при контакте с горячим воздухом. В то время как бензиновый двигатель с искровым зажиганием обычно работает со степенью сжатия 8 или 9: 1, дизельный двигатель должен иметь степень сжатия от 15 до 25: 1.Для этого требуется гораздо более тяжелый и, следовательно, более дорогой двигатель. См. Также газовую турбину.

Двигатели внутреннего сгорания .

Двигатель внутреннего сгорания отказывается умирать — Выпуск 7: Отходы

Двигатель внутреннего сгорания — это пережиток прошлого. Это пережиток пара. Его детали были усовершенствованы, его материалы улучшены, а его мощность увеличена, но основной механизм — поршень, перемещающийся вверх и вниз в отверстии цилиндра — был изобретен до фонографа или лампочки.

Являясь продуктом эпохи дешевой энергии в изобилии, двигатель внутреннего сгорания также является откровенно расточительным. В четырехтактном бензиновом двигателе — двигателе, который, скорее всего, установлен в вашей машине, моторной лодке, может быть, даже в вашем генераторе — поршень сначала приводится в движение вниз, всасывая воздух в цилиндр. Затем поршень совершает движение вверх, сжимая воздух; затем искра воспламеняет топливно-воздушную смесь, которая взрывается, толкая поршень вниз. Последний ход вверх выталкивает отработанную смесь.В этом цикле, состоящем из четырех тактов поршня, современный бензиновый двигатель обычно преобразует от 14 до 30 процентов энергии, запасенной в топливе, в полезную работу. Остальное теряется в виде тепла и трения.

Установка этого двигателя на транспортное средство приводит к образованию отходов. Такие аксессуары, как водяные насосы и компрессоры кондиционеров, потребляют энергию, не способствуя движению вперед. Сопротивление качению шин приводит к потере топлива, как и трение в подшипниках и шестернях трансмиссии. Аэродинамическое сопротивление заставляет двигатель усердно работать только для поддержания постоянной скорости на шоссе.В общем, автомобиль, на котором вы едете, потребляет около 20 процентов энергии топлива при движении по дороге. Ясно, что эту машину с выбросом парниковых газов из нефти уже давно пора сломать. Неудивительно, что каждый новый электромобиль, прорыв в химии аккумуляторов или обещание серийного производства автомобилей на топливных элементах звучит как объявление о смерти двигателя внутреннего сгорания.

Электромобили, похоже, вот-вот забьют последние гвозди в гроб. Благодаря небольшому количеству движущихся частей, создающих трение, электродвигатели намного более эффективны — до 96 процентов потребляемой ими энергии превращается в полезную работу.Они выделяют очень мало отработанного тепла и, при использовании альтернативной энергии, могут производить электроэнергию без выбросов. Кроме того, автомобиль с электродвигателем имеет явные конструктивные преимущества. Его почти пологая кривая крутящего момента (фунт-фут в зависимости от скорости вращения двигателя) означает, что ему не нужна сложная трансмиссия, что снижает стоимость и в то же время повышает эффективность. Двигатели внутреннего сгорания обычно должны вращаться со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (об / мин) для получения максимального крутящего момента, но электрические двигатели развивают максимальный крутящий момент в момент вращения вала.Вот что делает электромобили и гибриды такими приятными, даже если они не останавливаются.

По всем этим причинам аргументы против поршневого двигателя очевидны. Кажется, его дни сочтены. Но реальность такова, что внутреннее сгорание никуда не денется. Не говорите Илону Маску, но тепловой двигатель, если использовать удобное прозвище, вероятно, будет править дорогами, по крайней мере, до 2050 года. Масло.Он выдерживает — и доминирует — потому что так легко приспосабливается. Миниатюрные версии приводных триммеров и бензопил. Огромные высокоэффективные модели приводят в движение бульдозеры и грузовые суда. В автомобиле этот двигатель может быть сконфигурирован как газовый сиппер с умеренными манерами или как гоночный двигатель с высокими оборотами.

Он прекрасно подходит для транспортировки, поскольку использует топливо, которое в высшей степени портативно и энергоемко. «Жидкие углеводороды — это жидкое золото», — говорит Джон Б. Хейвуд, инженер-механик, почетный профессор Сун Джэ в M.ЭТО. Бензиновый двигатель заправляется за несколько минут, после чего он может проехать от 400 до 500 миль. И топливо тоже можно приспосабливать: в прошлом веке, когда дороги улучшились и автомобили стали ездить быстрее, бензин был переработан, чтобы помочь двигателям извлекать его энергию.

Короче говоря, долгая и насыщенная жизнь бензинового двигателя — это результат того, что палеоантрополог Рик Поттс называет отбором по изменчивости: идея о том, что в быстро меняющейся среде выживают только универсальные. Поттс, специалист по происхождению человека из Смитсоновского института, считает, что первые гоминиды преобладали благодаря своей гибкости.Климат, с которым наши предки столкнулись в раннем плейстоцене, сильно колебался, с частыми изменениями температуры, водоснабжения, источников пищи, растительности и конкуренции. «Они пережили это смутное время, потому что были универсальными специалистами», — говорит Поттс. Обладая длинными руками и длинными ногами, они могли лазить по деревьям в лесу или преодолевать километры по саванне. Обладая большим мозгом, они могли понять, как адаптироваться к меняющимся обстоятельствам, и изобрести социальные системы и технологии, которые помогут им справиться с этим.Они не были быстрее, сильнее или эффективнее других существ — они были более адаптивными.

Поршневой двигатель выглядит как еще один пример выживания благодаря приспособляемости. Он дешев в строительстве, соответствует требованиям различных видов топлива и физических схем и идет в ногу с достижениями в области металлургии и борьбы с загрязнением. Постоянные усовершенствования означают, что сегодняшний двигатель внутреннего сгорания выбрасывает на 99 процентов меньше загрязнения, чем его предшественники в 1960-х годах.Автопроизводители напоминают нам, что в регионах с плохим качеством воздуха современные двигатели фактически выталкивают более чистый воздух через выхлопную трубу, чем поглощают. Сегодня, столкнувшись с задачей сокращения выбросов углекислого газа и ограничения использования энергии, инженеры, отраслевые эксперты и инвесторы, которые лучше всего разбираются в двигателях, далеки от того, чтобы отказаться от внутреннего сгорания. Фактически, они увеличивают свои вложения. У этой старой технологии еще много миль.

Немногие машины сегодня развились так же сильно, как двигатель внутреннего сгорания.Самые ранние версии были примитивными, медленными и ненадежными. Улучшения произошли с достижениями в металлургии и более глубоким пониманием процесса горения. Стартеры превратились из ручных кривошипов в кнопочные электрические устройства; электрические свечи зажигания гарантируют более стабильную и плавную работу. Изобретение жидкостного охлаждения позволило конструкторам перейти от примитивных одноцилиндровых двигателей к шести- и восьмицилиндровым двигателям, которые доминировали в автомобильной промышленности в середине 20-го века.Совсем недавно такие управляемые компьютером инновации, как точное управление распределением топлива в двигателе и улучшенная синхронизация открытия и закрытия клапана, позволили объединить высокую выходную мощность с плавной, равномерной работой на низких скоростях.

Новые требования к двигателям внутреннего сгорания сосредоточены на выбросах, и профессор Джон М. ДеЧикко из Института энергетики Мичиганского университета считает, что бензиновый двигатель им также удовлетворит. «Существует множество возможностей для повышения эффективности, которые всегда будут подрывать альтернативы, насколько хватит глаз, — говорит ДеЧикко.«Горизонт эффективности простирается очень далеко в будущее». Чтобы справиться с этой новой задачей, производители доводят до совершенства все, от конструкции камеры сгорания до параметров трансмиссии и способа подачи топлива и воздуха в сердце двигателя.

На рынке уже распространены турбокомпрессоры, система отключения цилиндров, прямой впрыск топлива и бесступенчатые коробки передач. По словам Майка Андерсона, главного инженера по бензиновым четырехцилиндровым двигателям в General Motors, уменьшение соотношения площади поверхности к объему в цилиндре за счет использования меньшего диаметра и более длинных ходов коленчатого вала уже увеличило количество миль на галлон.Так же улучшается конструкция камеры сгорания с помощью компьютерного моделирования.

Андерсон также объясняет, что способ работы двигателя имеет решающее значение, поскольку каждый двигатель внутреннего сгорания имеет свою максимальную эффективность. «Мы хотим сделать этот островок эффективности как можно большим», — говорит он. Простое снижение трения также может принести большую выгоду: снижение его всего на 8 процентов сокращает расход топлива на 1 процент. Последняя версия 2-литрового двигателя GM с турбонаддувом снизила трение на 16 процентов по сравнению с его предшественником.

Грядут изменения и в доставке топлива. Томас Апостолос, президент Ricardo, Inc., американского подразделения глобальной инженерной консалтинговой компании с почти 100-летним опытом разработки двигателей, ожидает включения прямого впрыска топлива с распылителем и обедненной стратифицированной заправки, в которой соотношение Из топлива в воздух уменьшается, но топливо концентрируется именно там, где оно больше всего необходимо.

Бензиновый двигатель также может быть на грани объединения со своим целующимся кузеном, дизельным двигателем.В научных кругах этот брак был постоянной темой для обсуждения. Дизели выигрывают от отсутствия дросселирования: они управляют скоростью двигателя, изменяя подачу топлива, а не ограничивают поступление воздуха с помощью механического дросселя, который создает сопротивление и трение. Поскольку дизели инициируют сгорание с помощью внутреннего тепла, а не искры, они обычно имеют очень высокую степень сжатия — большое «сжатие» воздуха внутри цилиндра. Эти высокие давления позволяют извлекать больше работы из химической энергии, хранящейся в топливе.Пока инженеры экспериментируют с понижением степени сжатия в дизельных двигателях для снижения выбросов и повышением их в бензиновых двигателях, эти две технологии уже сближаются, говорит Билл Вёбкенберг, старший инженер, отвечающий за топливо, технические и нормативные вопросы Mercedes-Benz. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.

Один многообещающий пример: двигатель с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI). В этом гибриде, что стало возможным благодаря улучшениям в компьютерном моделировании и управлении двигателем, внутреннее тепло двигателя воспламеняет равномерно распределенную смесь воздуха и топлива внутри цилиндра.Результатом является чистый двигатель, который, по словам исследователей General Motors, может быть на 80 процентов эффективнее дизельного двигателя при примерно 50 процентах стоимости.

Двигатели HCCI имели проблемы с поддержанием бесперебойной работы, поэтому в настоящее время планируется создать один двигатель с двумя режимами работы. Обычное сгорание будет использоваться для резкого ускорения, а режим HCCI будет использоваться для легких нагрузок, таких как круиз по шоссе. По словам Вобкенберга, Mercedes уже добился успеха с этой моделью в европейских приложениях.

Назревают еще более радикальные идеи. Новые способы организации механической компоновки двигателей внутреннего сгорания могут обещать значительное повышение эффективности. EcoMotors International в Мичигане, например, разрабатывает двигатель с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами, который может производить одну лошадиную силу на фунт веса двигателя. Другие компании разрабатывают двигатели с двойным сжатием и двойным расширением, которые распределяют работу по дополнительным цилиндрам, разделяя циклы сжатия и мощности.

Бензиновый двигатель — быстро движущаяся цель.На самом деле, ирония заключается в том, что он движется быстрее, чем некоторые из технологий, которые угрожают его заменить. По словам ДеЧикко, выбросы углерода от автомобилей в США будут сокращаться на 2,1 процента в год, в то время как выбросы от электростанций сокращаются с прогнозируемой скоростью менее 1 процента в год. Именно на этих заводах, две трети из которых используют ископаемое топливо, используются электромобили. Фактически, Союз обеспокоенных ученых заявил в своем отчете, что транспортные средства с батарейным питанием не обладают явным преимуществом в парниковых условиях по сравнению с лучшими бензиновыми или гибридными моделями в США.С. утверждает, что в значительной степени полагается на электроэнергию, вырабатываемую углем.

Даже средний бензиновый двигатель может скоро приблизиться к своему электрическому сопернику по количеству граммов углекислого газа, выделяемого на милю. «Ничего не позаимствовав у« Звездного пути », мы разработали программу Ford Focus с выбросом углекислого газа 97 граммов на километр, — говорит Апостолос о Рикардо. «К 2040 году мы получим 30 граммов, что сделает двигатели внутреннего сгорания конкурентоспособными по сравнению с электромобилями». И, конечно же, есть стоимость: батареи должны стать в 10 раз дешевле и в 100 раз повысить их удельную энергию, чтобы соответствовать бензиновым.Подключаемый гибрид Chevrolet Volt, например, оснащен батареей на 16 киловатт-часов, что составляет около 8000 долларов стоимости автомобиля. В нем хранится энергетический эквивалент одного галлона бензина. «До масштабируемого бизнес-кейса еще далеко, — говорит ДеЧикко.

Это не означает, что программы развития электричества и водорода бесполезны — они явно таковы. Но в борьбе с бензиновым двигателем им придется иметь дело не только с выдающимся исполнителем: им придется победить настоящего инженерного хамелеона.

Норман Майерсон — редактор раздела «Автомобили» в газете The New York Times. Его автопарк включает гибрид Prius (седьмой Prius в семье), Camaro SS350 1967 года, хорошо подержанный универсал Volvo и два мотоцикла. Бывший дрэг-рейсер и органический фермер, он всегда увлекался изучением того, как все работает.

Какое будущее у двигателя внутреннего сгорания?

С более строгими стандартами выбросов и появлением электрических силовых агрегатов может показаться, что дни двигателей внутреннего сгорания сочтены.Но объяснение инженерной мысли Ведущий Джейсон Фенске считает, что внутреннее сгорание будет продолжаться — благодаря новым технологиям.

Fenske довольно оптимистично оценивает долговечность двигателя внутреннего сгорания, как из-за присущего бензину преимущества по плотности энергии над батареями, так и из-за технологий, повышающих эффективность. В этом видео он более подробно рассматривает некоторые из этих технологий.

Один из вариантов — воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI).Двигатель HCCI сжигает бензин, но использует воспламенение от сжатия, как и дизельный двигатель, а не свечу зажигания. Теоретически это обеспечивает эффективность дизеля без образования сажи и высоких уровней выбросов оксидов азота (NOx). Однако для этого требуется гораздо более точный контроль температуры на впуске, а также момента зажигания.

Феррари 488 GT Modificata

Следующая опция — воспламенение от сжатия с предварительным смешиванием заряда (PCCI). Фенске описал это как «золотую середину» между воспламенением от сжатия дизельного двигателя и HCCI, потому что он впрыскивает немного топлива раньше, чтобы позволить ему смешаться с воздухом в камере сгорания, а затем впрыскивает больше топлива позже.Это обеспечивает больший контроль времени зажигания, чем HCCI, но также может создавать очаги несгоревших побочных продуктов углеводородов, что плохо сказывается на выбросах. По словам Фенске, двигатели PCCI также имеют довольно узкий рабочий диапазон с высоким потенциалом детонации при полностью открытой дроссельной заслонке.

Наконец, у нас есть воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI). Здесь используются два вида топлива: топливо с низкой реактивностью (например, бензин), которое впрыскивается через порт, и топливо с высокой реактивностью (например, дизельное топливо), которое впрыскивается напрямую.«Реакционная способность» относится к тенденции топлива воспламеняться при сжатии. По словам Фенске, этот метод приводит к значительному повышению эффективности, но все же с довольно высокими выбросами. Сложность использования двух видов топлива также может сделать его коммерчески не пусковым.

Эти альтернативные конструкции двигателей внутреннего сгорания, возможно, еще не готовы к использованию, но автопроизводители стремятся выжать каждую каплю эффективности из сегодняшних бензиновых двигателей, используя более совершенные технологии, такие как прямой впрыск. Фенске также рассказал о другой возможной будущей технологии внутреннего сгорания — начальном зажигании — в другом видео, которое также стоит посмотреть.

Искра двигателя внутреннего сгорания вот-вот погаснет?

Обновления электромобилей

Подпишитесь на ежедневный дайджест myFT, чтобы первым узнавать новости об электромобилях.

После столетия доминирования под капотами мировых автомобилей бензиновый двигатель с поршневым приводом постепенно заменяется батареями или топливными элементами.

Этот сдвиг, вызванный в основном регулированием, поскольку страны стремятся декарбонизировать, ставит перед автопроизводителями дилемму: могут ли они позволить себе инвестировать как в аккумуляторы, так и в технологию сжигания?

Несмотря на улучшения за последние десятилетия, система внутреннего сгорания все еще далека от совершенства.«По сравнению с современными двигателями сегодня мы определенно можем увидеть пути повышения максимальной эффективности примерно на 30 процентов», — говорит Адриан Грини, директор по двигателям Ricardo, британской компании, которая поставляет двигатели для суперкаров McLaren. .

История усовершенствования двигателей — это в большей степени история прогресса, достигнутого в результате нескольких небольших прорывов, а не каких-либо серьезных изменений.

Каждая настройка может повысить эффективность на один или два процента, что, вместе взятые, имеет огромное значение.Основы сгорания остались неизменными, но сегодняшний двигатель практически неузнаваем по мощности и характеристикам по сравнению с двигателями прошлых десятилетий.

«Бензиновый двигатель претерпел значительные изменения за последние десять лет, включая внутреннее трение, изменение фаз газораспределения, непосредственный впрыск и турбонаддув, и это лишь некоторые из них», — говорит Томас Вебер, руководитель отдела развития Mercedes-Benz. «И это будет способствовать дальнейшему прогрессу».

Одним из таких изменений является прямой впрыск топлива: распыление бензинового тумана в цилиндр расходует меньше топлива.Десять лет назад объем продаж увеличился с 3 процентов автомобилей до половины автомобилей, проданных в США.

Другой — турбонаддув. Когда-то излюбленная технология уличных гонщиков с модифицированными автомобилями, технология, при которой выхлоп приводит в действие турбину, которая всасывает больше воздуха в двигатель, теперь широко распространена.

Исторически сложилось так, что во многих случаях самые резкие изменения совпадали с регулированием, особенно в отношении выбросов CO2 в Европе или экономии топлива в США.

В 1975 году в США были введены корпоративные стандарты средней экономии топлива, известные как «Кафе», заставляющие автопроизводителей регистрировать эффективность своих автомобилей.В течение десяти лет экономия топлива в автомобилях США увеличилась вдвое.

Сегодня автопроизводители в Европе сталкиваются с наказанием в виде штрафов, если они не соблюдают новые ограничения на выбросы CO2, вступающие в силу 1 января. Производители должны снизить свои выбросы в среднем до 95 г CO2 на км или столкнуться с штрафами, которые могут исчисляться миллиардами евро. .

Гонка за электричеством поднимает вопрос, будут ли автопроизводители игнорировать старые технологии

ЕС требует дополнительно 37.К 2030 году сокращение выбросов на 5% по сравнению с показателями 2021 года, что вызвало гнев отрасли.

Однако Элизабет Кестингер, министр устойчивого развития Австрии, говорит, что поставленные цели являются «важным сигналом в нашей борьбе с изменением климата».

Таковы темпы повышения эффективности, которые требуются автопроизводители, переходя на электрификацию и наполняя свои автомобили аккумуляторами или гибридными системами.

Volkswagen пообещал, что к 2025 году четверть его автомобилей будут полностью электрическими, в то время как Volvo заявила, что к этой дате половина ее автомобилей будет работать только от батарей.

Это поднимает вопрос, будут ли они игнорировать какие-либо достижения в технологии сжигания старой школы. Компания Daimler заявила, что не будет инвестировать в такие разработки после 2025 года.

Из-за жизненного цикла двигателей, который может длиться до 15 лет, автопроизводители, разрабатывающие новые двигатели во второй половине 2020-х годов, будут видеть их в продаже в 2040-е годы, когда правительства нескольких стран, включая Великобританию и Францию, планируют запретить использование некоторых транспортных средств с традиционными двигателями.

Для инженеров аккумуляторы открывают новые возможности, особенно для гибридных автомобилей. Добавление аккумулятора в смесь снижает давление на двигатель, позволяя ему работать только в тех случаях, когда он может работать с максимальной эффективностью или близкой к ней.

«В основном вы используете электрическую энергию, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью», — говорит г-н Грини. Аккумуляторы также можно использовать для поддержания оптимальной температуры двигателя около 90 ° C.

Стоимость приведения традиционных двигателей в соответствие с более строгими правилами выбросов может окончательно убить технологию.Герберт Дисс, генеральный директор Volkswagen, ранее предсказывал, что стоимость дизельного двигателя вырастет на 2000 евро в период с 2016 по 2020 год в результате изменений.

Кроме того, поскольку инвестиционные затраты окупаются за счет оптовых продаж, разработки, которые используются только для сокращения числа традиционных двигателей, в конечном итоге обойдутся заказчикам дороже.

Г-н Грини из Ricardo добавляет: «Нехорошо разрабатывать лучшую в мире технологию производства двигателей, если никто не может позволить себе развернуть ее и получить выгоду.”

Путешествие во времени: как родился двигатель внутреннего сгорания

Собираем кусочки вместе

Современные двигатели — это сложные машины, и открытие процесса сгорания — это просто еще одна часть головоломки. Другие части двигателя внутреннего сгорания также уходят своими корнями в прошлое.

Первый известный кривошип, например, был шатунной системой, которую использовали римляне в 3 веке нашей эры. Система преобразовала вращающуюся мощность водяной мельницы в альтернативную линейную мощность, что позволило приводить в движение две пилы по камню.

Даже сегодня, после тестирования многих других систем, шатун остается предпочтительным решением для преобразования альтернативного движения поршня в полезное вращательное движение во всех двигателях внутреннего сгорания.

Исследование силы пара

Пар также играет большую роль в истории двигателей внутреннего сгорания, являясь одним из первых идентифицированных способов преобразования энергии огня в движение.

Первая зарегистрированная паровая машина была описана героем Александрии в Римском Египте в I веке нашей эры.

Эолипил — это вращающийся сосуд, в котором пар поступает из котла, а затем выбрасывается через два тангенциальных сопла, создавая вращающий момент. Результирующая механическая мощность вращения была достаточной только для компенсации потерь на трение и сопротивление, однако дополнительной мощности не производилось. И вместо того, чтобы рассматриваться как изобретение, способное изменить мир, похоже, что эолипил рассматривался древними греками как простое любопытство.

Сила пара будет играть важную роль в последующие столетия, хотя и широко, и широко.По словам Уильяма Мальмсберийского, например, в 1125 году в Реймсе находился церковный орган, приводимый в действие воздухом, выходящим из-под сжатия «нагретой водой», по-видимому, спроектированный и сконструированный профессором Гербертусом.

А в 1543 году Бласко де Гарай, ученый и капитан испанского флота, возможно, предложил систему, основанную на эолипиле, для приведения в движение через гребные колеса больших кораблей без использования энергии ветра. Человек раньше своего времени?

Следы для паровой турбины были заложены в 1551 году в Египте, когда Таки ад-Дин описал самовращающийся вертел, который заложил основу для будущих идей.

Джованни Бранка, итальянский инженер, в 1629 году продемонстрировал концепцию паровой турбины для вращения цилиндрического спускового механизма, который попеременно поднимал и выпускал пару пестиков, работающих в ступках. Однако поток пара в этих первых паровых турбинах не был концентрированным, и большая часть его энергии рассеивалась во всех направлениях. Это привело бы к огромной трате энергии, поэтому эта идея никогда серьезно не рассматривалась для промышленного использования.

Большинство этих машин были подтверждены, и идеи, лежащие в их основе, работают.Такие изобретения послужили основой для будущих технологий, и мы рассмотрим более свежие разработки и концепции в следующей статье этой серии.

Изображение предоставлено Wikimedia Commons

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло

В этом уроке вы узнаете, как работает двигатель внутреннего сгорания, и о важности моторного масла.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

Все двигатели внутреннего сгорания работают на основе теории, называемой циклом Отто событий , названной в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году.Это происходит в 4 повторяющихся шага или «тактов»:

• Впуск
• Сжатие
• Горение (или мощность)
• Выхлоп

Схема, показывающая работу 4-тактного двигателя с искровым зажиганием. Ярлыки: 1 — Индукция, 2 — Сжатие, 3 — Мощность, 4 — Выхлоп. CC-BY-SA 3.0 Zephyris

Топливо и воздух втягиваются в цилиндр двигателя за счет движения поршня вниз при открытом впускном клапане. Затем поршень начинает двигаться вверх, и впускной, и выпускной клапаны закрываются.Поднимающийся вверх поршень сжимает топливно-воздушную смесь. Затем воздушно-топливная смесь воспламеняется свечой зажигания (в обычных бензиновых двигателях), вызывая сгорание. Сильная жара создает высокое давление, заставляющее поршень опускаться. Затем открывается выпускной клапан. Поршень снова поднимается, высасывая выхлопные газы. И затем цикл повторяется.

Вот приличная анимация цикла Отто на YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=6qHherIwsTE. (В анимации YouTube воздухозаборник слева, а выхлоп справа).В Википедии также есть GIF-анимация: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif. (На гифке впускное отверстие справа, а выпускное — слева).

Процесс сгорания — это преобразование химической энергии (бензина) в тепловую энергию (сгорание), которая преобразуется в возвратно-поступательную энергию (нагнетание поршней). Поршни через шатун поворачивают коленчатый вал. Когда поршень поднимается и опускается во время сгорания, он вращает коленчатый вал.Коленчатый вал превращает возвратно-поступательную энергию в энергию вращения. Эта энергия в конечном итоге передается колесам через трансмиссию, что мы обсудим позже в Уроке 9.

GIF-анимация коленчатого вала, общественное достояние.

Анимированную иллюстрацию, показывающую поршни (серые) в соответствующих цилиндрах (синий) и коленчатый вал (красный), можно найти на http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cshaft.gif. Когда поршни поднимаются и опускаются, коленчатый вал вращается.

В дизельном двигателе нет свечей зажигания.Топливо воспламеняется только за счет сжатия. Компрессия выше в дизельном двигателе, который выделяет достаточно тепла, чтобы вызвать сгорание.

В гибридном транспортном средстве наряду с двигателем внутреннего сгорания используется электродвигатель и аккумулятор для поддержки движения. Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает электричество для подзарядки батарей. Также происходит подзарядка аккумуляторов при торможении до полной остановки.

Моторное масло

Моторное масло предназначено для образования пленки смазки между всеми движущимися частями двигателя внутреннего сгорания для уменьшения трения и износа.Выбор подходящего моторного масла для вашего автомобиля и замена масла во время плановых интервалов технического обслуживания обеспечат бесперебойную работу двигателя с течением времени. Рекомендуемый тип масла и спецификацию для вашего автомобиля можно найти в руководстве по эксплуатации. Еще одно место, где его можно найти — это крышка маслозаливной горловины. Он будет зависеть от температуры окружающей среды в том месте, где вы живете. В руководстве пользователя указаны два кода моторного масла: API и SAE.

Все масла имеют код API, который расшифровывается как Американский институт нефти.Это рейтинг качества, чистоты и типов моющих средств в масле. Код всегда будет из двух букв.

SAE — это вязкость или густота масла. Современное масло — это мультивязкое масло. SAE может быть чем-то вроде 5W-30. Первая комбинация цифр и букв (5W) указывает вязкость или густоту масла в холодном состоянии. Второе число — это вязкость при рабочей температуре двигателя. Раньше у них было мультивязкое масло, было только одновязкое масло (SAE 30), которое в холодную погоду очень густое.Залить его в двигатель — все равно что заливать мед, но, что еще важнее, будет трудно перекачивать масло и смазывать двигатель. Вот почему старые двигатели нужно было прогреть, прежде чем на них можно было ездить.

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло — один из двенадцати уроков, которые также доступны в виде бесплатной электронной книги с иллюстрациями. Эти уроки основаны на схеме нагрудного знака Boy Scout Automotive Maintenance и адаптированы Crawford’s Auto Repair для широкой аудитории.Эта статья предназначена только для информационных целей, и автор не несет ответственности за любые несчастные случаи, которые могут произойти при работе с автотранспортными средствами. Читая эту страницу, вы принимаете условие, что вы несете полную ответственность за свои действия. Для получения дополнительной информации по темам на этой странице см. Пакет «Ремонт и смазка двигателя» и «Замена масла и работы».

Авторские права © 2014, Джефф Кроуфорд . Разрешается переиздать эту статью для личного или коммерческого использования при условии, что содержание, цитирование и уведомление об авторских правах остаются неизменными и неизменными.Должна быть активная ссылка для подписки на CrawfordsAutoService.com.

Урок 5: Двигатель внутреннего сгорания и моторное масло находятся под лицензией Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Системы двигателей внутреннего сгорания (I.c.e)

Описание

«Мобильные и аварийные системы двигателей внутреннего сгорания для очистки паров углеводородов высокой концентрации.Поскольку наши системы ДВС работают на пропане, электричество на площадке не требуется.

После первого запуска на пропане карбюратор переключается на отвод паров углеводородов из потока загрязняющих веществ. Загрязняющие вещества сгорают в двигателе и выделяются в виде CO2 и воды. Системы ICE безопасны и обладают уникальной функцией автоматического удаления воды из влагоотделителя. Эта функция позволяет работать без присмотра в ситуациях, когда поток пара насыщен водой.

В применениях по восстановлению системы спроектированы с пробивным резервуаром с фильтром твердых частиц, пламегасителями, вакуумметрами и манометрами, а также отверстиями для отбора проб.В системе используется контроллер Phoenix 1000 и имеются двухпозиционные переключатели для всех компонентов, система отключения при низкой / высокой температуре, система управления клапаном скважины и блокирующие соединения. Система управления автоматически регулирует разрежающий воздух, технологический поток и дополнительные топливные клапаны, чтобы максимизировать технологический поток без ущерба для безопасности или качества выбросов сточных вод.

В промышленных применениях пар из надземных резервуаров для хранения (AST) и трубопроводов обычно загрязнен опасными загрязнителями воздуха (HAP), такими как летучие органические соединения (VOC), оксиды азота (NOx) и монооксид углерода (CO).Перед сбросом в атмосферу отработанный воздух должен соответствовать требованиям к сбросу воздуха. Для удовлетворения этих требований используются блоки ICE.

У многих AST есть крыша, которая плавает над хранящимся продуктом. Каждый раз, когда под плавающей крышей остается паровое пространство, существует риск выхода паров. Во время заполнения, прежде чем крыша будет плыть по поднимающемуся продукту, пары выталкиваются вверх и выходят из резервуара. Evoqua может использовать ICE для обработки этих паров. В зависимости от скорости заполнения и продукта в резервуаре, Evoqua будет использовать ICE подходящего размера для обеспечения этой скорости, чтобы обеспечить соответствие.Агрегаты ДВС имеют отличный коэффициент уменьшения расхода вспомогательного топлива.

Дегазация трубопровода с использованием двигателей внутреннего сгорания

Трубопроводы — еще один источник опасных паров. Дегазация трубопроводов, очистка, гидроиспытания, вывод из эксплуатации и другие действия могут привести к выбросу загрязненных газов. Они должны быть захвачены и уничтожены для защиты здоровья и безопасности человека и окружающей среды.

Пар от AST и трубопроводов обычно загрязнен опасными загрязнителями воздуха (HAP), такими как летучие органические соединения (VOC), оксиды азота (NOx) и монооксид углерода (CO).Перед сбросом в атмосферу отработанный воздух должен соответствовать требованиям к сбросу воздуха. Для удовлетворения этих требований используются блоки ICE.

Evoqua предлагает широкий выбор безопасных блоков ДВС, от 4-х цилиндровых до 8-цилиндровых, доступных для долгосрочной и краткосрочной аренды, а также предлагает комплексные услуги «под ключ» для проектов. А поскольку наши технические специалисты по ДВС являются экспертами в эксплуатации и техническом обслуживании двигателей для восстановления окружающей среды, они поддерживают наши системы двигателей в новом состоянии.