Часть 2а. Двигатель Внутреннего Сгорания - Конструкция (часть 1 из ..)
Всем снова привет!
Большое спасибо за все оставленные к первой части комментарии, я постараюсь учесть максимум из них и улучшать качество своих постов :) Их оказалось неожиданно много, и я рад что тема выбранная мной оказалась кому-то интересна.
Небольшое отступление - многие автолюбители более чем хорошо знают все описываемое мной, и специально для тех, кому не слишком интересна моя писанина, начиная с этого поста, я буду использовать специальный тег "автоосновы" (ничего более путного в голову не пришло, предлагайте свои варианты в комментариях если есть идеи получше), и вы можете добавить его в исключения. Я не буду использовать этот тег, или буду заменять его на другой, когда буду делать посты о более интересных и/или редких технологиях.
Так же подумав над некоторыми комментариями, я решил всё-таки использовать сторонние изображения в своих постах, т.к. это сильно улучшит понимание того, о чем я рассказываю.
Да и покрасивше так будет, художник-то из меня так себе, а сейчас еще и под рукой только пейнт. :)
Сегодня будет рассказ о двигателе внутреннего сгорания, точнее рассказ будет о его частях.
Если вы более менее представляете из чего состоит двигатель - свободно пропускайте этот пост, вы ничего не потеряете, но вероятно сэкономите свое время.
ВАЖНО. Этот пост будет очень длинным. Я постарался выкинуть из него после написания все, что можно хоть как-то пропустить, и даже так его пришлось уже разделить на несколько, но я считаю, что для движения дальше важно определиться с используемой терминологией и дать общее понимание что же есть внутри двигателя. Возможно кто-то поспорит и скажет что важнее сначала рассмотреть принцип, но я считаю что начать стоит с этого.
Что ж, открыв капот современного автомобиля, мы часто видим примерно такую картину:
Все аккуратно и под крышечками (это конечно не у всех), но ничего не видно и не понятно. Достанем двигатель наружу и поснимаем крышечки.
Все равно ничего не понятно. Тогда разберем его! :)
Сразу же выделим те части, которые будут перечислены в этой записи, пока что без названий.
На изображениях выше показан V-образный 8ми цилиндровый двигатель S65B40, такой устанавливался на BMW M3.
Теперь, за несколько постов, образно говоря, попробуем собрать этот двигатель обратно (в нашей голове).
В плане принципа работы двигателя, пока что просто договоримся, что поршни совершают возвратно-поступательное движение (туда-сюда) при сжигании топлива в камере сгорания. О том как именно это происходит будет в максимально короткие сроки пост о принципе работы 4-х тактного ДВС. Ну или вы можете посмотреть основы этого сами, найдя информацию в интернете и не дожидаясь меня.
А в этой записи я бы хотел рассмотреть именно детали конструкции, дабы в будущем все понимали, что я имею ввиду используя различные термины типа "шатун" или другие, и не бегали в википедию или гугл каждый раз.
В некотором роде основу двигателя составляет Блок цилиндров (1), в нем происходит движение поршней по направляющим-цилиндрам. Уже к блоку крепятся остальные части.
Вид на блок цилиндров сверху (слева) и снизу (справа)
Блок, это цельная деталь, в основном, чугунная, или, все чаще в последнее время, алюминиевая с гильзами или специальным покрытием стенок цилиндров. Гильза это своего рода вставка внутрь блока из другого материала. Гильза или дополнительное покрытие необходимы из-за того, что если оставить стенки цилиндра из чистого алюминия они очень быстро износятся, при контакте с более твердой поршневой
Алюминиевый блок легче, его проще охлаждать (правда он дольше прогревается до рабочей температуры), но из-за усложнения конструкции он несколько менее ремонтопригодный в случае получения задиров (повреждений покрытия) в цилиндрах или износа их поверхностей.
В целом, алюминиевые блоки более технологичны и хорошо себя показывают в рамках потребительской эксплуатации, в теории они должны быть даже надежнее, но, как показала практика, двигатель "милионник" на их базе не строят, и это одна из причин, почему считается что старые автомобили надежнее. Стоит сказать что старые моторы на алюминиевом блоке были надежнее современных (есть модели таких двигателей отбегавших по 300-500 тысяч), так что это скорее общая тенденция рынка, снижение себестоимости производства и следовательно качества материалов, так что бояться конкретно алюминиевых блоков не стоит.
Кроме несущей функции, блок содержит в себе масляные каналы, для подачи масла к трущимся поверхностям и нагревающимся элементам, а так же рубашку охлаждения - каналы по которым изолированно ото всех других жидкостей и газов циркулирует охлаждающая жидкость внутри двигателя. Охлаждающая жидкость забирает излишнее тепло, и таким образом, за счет термостата и других элементов системы охлаждения, удерживается рабочая температура двигателя. Механический термостат выглядит следующим образом:
Он "открывается" при нагреве до определенной температуры (около рабочей температуры двигателя), открывая для охлаждающей жидкости путь в контур с радиатором охлаждения, где и происходит ее охлаждение. В настоящее время так же применяется термостат управляемый электроникой.
Опорная плита блока цилиндров (2) - Блок может состоять не из одной детали, а иметь так же опорную плиту, которая прикручивается болтами снизу, и является опорой для коленчатого вала (10) (об этом дальше). Может как присутствовать, так и отсутствовать в конструкции двигателя. Улучшает жесткость конструкции.
Масляный поддон (3) (Поддон картера) прикрывает эту конструкцию снизу, в него стекает находящееся в непрерывной циркуляции масло, откуда масляным насосом(4), оно подается опять в масляные каналы под давлением. В поддоне может быть установлен датчик давления масла (5).
Существуют так же системы с "сухим картером", но несмотря на их плюсы они дороже и применяются преимущественно в автоспорте. Суть такой системы заключена в том, что масло из поддона откачивается в специальный промежуточный бак, подача из которого не может прерваться при резких ускорениях в любых направлениях, что возможно в обычной системе, когда, например, под действием центробежной силы в повороте, масло смещается и не попадает в маслоприемник насоса(6) (через него насос забирает масло которое затем качает в систему, расположен он обычно в низкой точке поддона), а прекращение подачи масла приведет к очень быстрому масляному голоданию и перегреву трущихся поверхностей, и последующему их выходу из строя.
Кривошипно-шатунный механизм необходим для перевода линейного движения в движение по окружности.
Поршни (7) совершают возвратно-поступательные движения внутри цилиндров и, посредством Шатунов (8), к которым они подсоединены через пальцы (9), передают это движение на коленчатый вал (10).
Как оно все крутится вместе видно на этой гифке из википедии.
Поршни имеют большое количество параметров, в первую очередь относящихся к их геометрии, различающихся у различных производителей, а так же, в зависимости от метода производства и применяемых материалов поршни выдерживают разные нагрузки (по этой причине люди, занимающиеся увеличением мощности мотора, достигая определенного предела заменяют поршни и шатуны на усиленные, зачастую кованные, если ресурса "стоковых", то есть установленных с завода, становится недостаточно).
На данном этапе я только добавлю, что сами поршни не соприкасаются со стенками цилиндров напрямую, а изготавливаются с небольшим зазором (в том числе он включает запас под тепловое расширение). На поршне имеются маслосъемные(11) и компрессионные кольца(12).
Маслосъемные способствуют снятию излишков масла со стенок цилиндра при обратном движении поршня в сторону коленчатого вала, оставляя лишь необходимый микроскопический слой.
Компрессионные герметично прилегают к стенкам цилиндров, и поддерживают компрессию (давление в камере сгорания) и тем самым обеспечивая работу мотора.
Шатун(8) представляет собой элемент, соединяющий поршень(7) и коленчатый вал(10) и переводит линейные перемещения поршня во вращение коленчатого вала.
Состоит шатун из
а) Верхней головки шатуна - часть соединяющая шатун с поршнем.
б) Нижней головки шатуна - часть соединяющая шатун с коленвалом. Нижняя головка разборная и имеет крышку, крепящуюся при помощи болтов, а между ее внутренней поверхностью и коленчатым валом устанавливаются шатунные вкладыши (13), играющие роль подшипников скольжения. Вкладыши покрыты специальным материалом снижающим трение.
в) Силового стержня, соединяющего головки шатуна.
При разборке двигателя, с какой либо целью, стоит так же учитывать, что крышка нижней головки шатуна и сам шатун изготавливаются изначально вместе, как единое целое, и лишь затем разделяются. В итоге они идеально подходят друг, к другу, но нельзя устанавливать на шатун крышку от другого шатуна, даже если внешне все выглядит идентично. Так же важно не перепутать направление установки.
Коленчатый вал(10) имеет коренные шейки - соосные с осью его вращения, и шатунные шейки - при вращении они описывают окружность если смотреть с торца. Коленвал располагается коренными шейками на постели коленчатого вала (опорной поверхности коленчатого вала), расположенной на блоке, через коренные вкладыши(14) (играют роль подшипников скольжения, аналогично шатунным) и притягивается крышками коленчатого вала, или же опорной плитой блока цилиндров(2), если таковая имеется в конструкции двигателя. К шатунным же шейкам крепятся шатуны(8).
Удаленность шатунных шеек от оси вращения задает длину хода поршня, то есть вместе с диаметром поршня они задают рабочий объем двигателя.
Например коленвал любой из вариаций двигателя компании VAG 1.8t (сделаных на блоке 06A) задает ход поршня в 86.4 мм, а номинальный диаметр цилиндра в этом моторе 81 мм, цилиндров таких четыре, тогда мы можем посчитать рабочий объем мотора, и он будет равен
4*П*(40.5 мм^2)*86.4 мм, получаем 1.7799 литра.
А коленвал от более современного 2-х литрового двигателя той же фирмы задает ход поршня 92.8 мм, диаметр цилиндра в таком моторе 82.5 мм, цилиндров так же 4
4*П*(41.25^2)*92.8, получается 1.983 литра.
Таким образом, заметно что производители слегка лукавят заявляя объемы двигателей в комплектациях, ведь 2.0 это не 1.98, хоть в характеристиках пока еще пишут реальные значения. Чертов маркетинг.
Что ж, я думаю в рамках одного поста стоит остановиться на данном этапе, мы рассмотрели основные элементы составляющие "низ" мотора и делающие возможным само преобразование энергии сжигаемого топлива в механическую работу.
Продолжение следует.
По плану в следующем выпуске: Головка блока цилиндров, ГРМ, система зажигания, впуск, выпуск, и возможно плавный переход к схеме работы двигателя. Но буду смотреть по получающемуся объему, например из этого поста я "выкинул" довольно большое количество информации, что бы его уменьшить насколько это возможно.
И для дошедших до конца - опросник.
Как вы оцениваете размер поста? Лично мне, кажется что он очень уж длинный.
Стоит ли сделать его меньше? Возможно, стоит в будущем делать короткие посты о всего одном элементе? Тогда информации про элементы получится давать больше.
Так же, я вероятно останусь без интернета на ближайшее время и не успею доделать пост, поэтому возможно пост появится с задержкой и точный срок дать не могу.
Турбомотор Infiniti с переменной степенью сжатия показали в Париже
Компания Infiniti рассказала подробности о принципиально новом 2,0-литровом турбомоторе с переменной степенью сжатия. Агрегат постепенно вытеснит прежний 3,5-литровый атмосферный V6 на ряде моделей Nissan и Infiniti.
Конструкция мотора позволяет варьировать степень сжатия от 8.0:1 до 14:1 в зависимости от условий работы. Низкая компрессия актуальна при максимальном наддуве, а высокая — если турбина не задействована и нужно экономить топливо.
Переменная степень сжатия достигается при помощи изменения амплитуды движения поршня в цилиндре. Работает это следующим образом: между коленвалом и шатунами есть тяги, положение которых меняется при помощи еще одного вала, расположенного под основным «коленом».
Благодаря инновационной конструкции мотора снижены силы трения, воздействующие на юбки поршней, а также сокращена вибрация — ее оценивают на уровне 10 Дб. Это отчасти компенсирует дополнительное трение, которое возникает из-за появления еще одного комплекса вала и шатунов.
Специальное покрытие стенок цилиндров, нанесенное при помощи плазмы, сокращает трение на 44% и снижает вес — гильзы в этой конструкции не нужны.
Производитель утверждает, что мотор будет развивать 268 л.с. мощности и 390 Нм тяги — сопоставимые с 6-цилиндровыми моторами показатели, которые достигаются при значительно меньшем расходе топлива.
Ожидается, что двигатель нового типа появится на серийных автомобилях марки в 2018 году.
Источник: drom.ru
История "русского мотора" ч2
Двигатели внутреннего сгорания.
Естественно, что процессом вечной делёжки всегда управляло мудрое российское правительство. Ещё до начала делёжки наследства Шарикова, в 1860 г, французский иностранец механик Ленуар, которому явно делить было просто нечего, изобрёл первый в мире двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Мотор Ленуара без предварительного сжатия рабочей смеси работающий на светильном газе и воздухе обладал КПД всего в 4,5 % но это был первый в мире ДВС. Вообще то ДВС появился как раз в то время когда в иностранный быт широко вошёл придуманный иностранцами светильный газ (светильным газом бездельники-иностранцы придумали освещать свои жилища порока и разврата). Поскольку иностранцы разработали способы промышленного производства указанного газа в громадных количествах, девать его стало некуда и им (от безделья) пришлось придумывать ДВС. В России тем временем боролись (как обычно) с последствиями крепостного рабства, и пытались поделить (как обычно) землю поэтому дурацкий иностранный газ нам был вообще не нужен. Разве, что русским барам "элите", поскольку баре активно осваивали иностранный секс при ясном освещении, чтоб было видать в кого собственно сувать.
В 1862 г, простой кёльнский купец Отто которому просто было нечего делать в благополучной Германии, строит первые ДВС со сжатием рабочей смеси, однако несовершенство конструкции (главным образом сильные разрушительные стуки, из которых иностранцы впоследствии поняли про детонацию и опережение зажигания) не позволяют добиться значительных результатов. Затем Отто совместно с присоединившимся к нему местным иностранцем- бездельником Лангеном в 1864 г, создаёт несколько типов ДВС моторов на светильном газе, проверяя разные принципы работы. В связи с некоторыми техническими трудностями (но не идеями) Отто с Лангеном сначала создали вакуумный ДВС (атмосферную машину) доведя КПД уже до 14-15%.
В 1875 г, иностранец-бездельник Gilles построил несколько усовершенствованный вариант двигателя Отто-Лангена доведя КПД до 17-18%.
В России в то время усовершенствовали вертикали власти плавно изгибая их до горизонтального положения. Было очень много работы, не до КПД короче было.
В 1875 г, неуёмный бездельник Отто возвращается к своей идее четырёхтактного двигателя на светильном газе и удачно используя наработки французского инженера-дармоеда Beau de Roches конструирует прототип современного четырёхтактного двигателя. В этом двигателе был достигнут КПД в те же 15%, но уже при значительно меньшем размере рабочего цилиндра.
Параллельно конструктивному совершенствованию двигателя возрастала его мощность и КПД. Первые серийные двигатели Отто завода Дейтца мощностью в 4 л.с. в 1877 г , дошли до мощности в 100 л.с. уже в конце 1880-х годов. Заслуга во внедрении ДВС принадлежит лично глупому басурманину Отто и заводу Дейтца. С 1895 г, когда пошло использование придуманного заграницей более калорийного, чем светильный доменного газа, ДВС Отто пошли так быстро развиваться, что уже в начале 20-века достигли мощности до 1000 л.с. и более на один цилиндр.
Например, на парижской выставке 1900 г, иностранный одноцилиндровый двигатель общества Коккериль "Simplex" при диаметре цилиндра 1,3 м, и ходе поршня в 1,4 м развивал мощность в 1000 л.с., давление на шатуне в момент вспышки составляло 350000 кг. В самых больших иностранных паровых машинах иностранные конструкторы не имели столь больших усилий.
В то время когда Отто развивал свой четырёхтактный двигатель иностранный бездельник Клерк придумал двухтактный ДВС, а иностранные дураки и бездельники Охельхейзер, Кертинг, и завод Бенье, технически развили этот ДВС.
За все время развития ДВС ни одного отечественного "двигателестроителя" и близко к теме ДВС не прикасались, поскольку в России в те времена учёные и инженеры бойко осваивали "конструирование" паровых двигателей, освоенных за 40 лет до них иностранцами.
Одновременно с ДВС на газе заграницей развивались и ДВС на жидком топливе (хотя сначала это направление считалось малоэффективным). Особо бойко иностранные бездельники и дураки стали развивать ДВС на жидком топливе, после того как недоучка иностранец Дизель в 1893 г изобрёл двигатель своего имени. Интересно, что в полном соответствии с моей теорией о невозможности нормальной работы в России у Дизеля был ученик со славянской фамилией Павликовский, но он в России не работал, он всю жизнь работал в Германии, даже после гибели самого Дизеля. Не мог он в России работать. Впрочем, Павликовский мог быть и вообще не русским, а поляком.
Далее иностранцы изобрели все конструкции многоцилиндровых двигателей с разнообразным расположением цилиндров, роторные двигатели Ванкеля, всяческие карбюраторы и инжекторы, всяческие турбонагнетатели (Бюхи) и глушители, генераторы, стартеры, аккумуляторы и пр.пр.
В конструкции ДВС в принципы их регулирования много сил вложили также иностранные дураки олухи и бездельники Кертинг, Тиссен, Рейнгардт, Месс, Дейтц, Аванс, Люцимейер и др. иностранные олухи царя небесного.
Интересно, что уже в 1909г, когда "россияне" уже примеривались как бы "все взять и поделить" иностранцы Луис и Лорен Сегуин построили двигатель "Гном" который при 50кг веса давал мощность в 34 л/с.
И вот последнее сообщение от 2003г. Американец Фрэнк Киоппел придумал новый двухтактный двигатель на бензине без примеси масла.
Газовые турбины.
Газовые турбины начали развиваться заграницей ещё с конца 19-го века. В те времена в России не знали не токмо газовых турбин, но даже и примитивной канализации. В 1903 г, первую работоспособную газовую турбину в которой газы выбрасывались из вращающихся сопел по типу сегнерова колеса (т.е. реактивного типа) построил Караводин в Париже. Турбина развивала мощность в 1,6 л.с. и имела КПД около 2,4 %. Интересно, что в точном соответствии с моей теорией (невозможности нормальной работы русских изобретателей в России) Караводин (фамилия как будто славянская) работал в Париже а вовсе не в России.
Но, скорее всего Караводин был серб, или болгарин. Несколько позже иностранец Жельи в Будапеште испытывал подобную пульсирующую турбину реактивного типа с числом оборотов до 1110 об/мин. В 1903-1904 гг, французская фирма Societe anonume des Turbomoteurs в Париже по проекту иностранцев Арманго и Лемаля построила газовую турбину с колесом типа Лаваль диаметр колеса турбины составлял 150 мм, число оборотов турбины 20000 об/мин. Компрессор турбины был поршневой. Мощность турбины равнялась 25 л.с. топливом служил парафин, температура в камере сгорания охлаждаемой водой составляла 1600 С, температура газов на выходе из турбины 500 С. КПД турбины составлял 4%. Другая газовая турбина указанных иностранных изобретателей с рабочим колесом Кертиса диаметром уже в 950 мм! и числом оборотов колеса 4250 об/мин, развивала мощность в 500 л.с. имея уже 3-х корпусный 22 ступенчатый турбокомпрессор!, выполненный по проекту иностранца Рамо фирмой Brown Boveri C-ie. КПД турбины был невелик, всего 3%, однако на ней ещё в то время когда "россияне" как бусы и зеркальца рассматривали появившиеся иностранные телефоны и граммофоны (точь в точь как теперь мобилы) иностранцы отрабатывали принципы конструирования турбокомпрессоров и охлаждения камер сгорания и самой турбины. Интересно, что уже тогда и диск и каждая лопатка этой древней газовой турбины охлаждалась водой. Турбина работала на керосине т.е. на вполне современном авиационном турбинном топливе.
Одну из первых пульсирующих газовых турбин построил иностранец Гольцварт, КПД турбин Гольцварта составлял уже 14-17%, хотя турбины Гольцварта были не постоянного давлении горения, а пульсирующего типа. Турбины Гольцварта в 1910 г, имели мощность в 1000 л.с. а в 1920 г, уже в 5000 кВт.
Иностранцы Нернст, Мааг, Дэнлоп, Штауберт, и множество иностранных фирм, например, Бишоф, Вестингауз, Хартманн, Баутц, Сименс-Шукерт, Круп, и т.д. и т.п. ещё до второй мировой войны имели значительный задел по конструированию газовых турбин просто неизвестных тогда в России. Это и позволило немецким фашистам во время войны создать серийные авиационные реактивные двигатели (см. " АПЛ Курск").
Основоположниками авиационных турбореактивных двигателей являлся фашист Ганс фон Охайн создавший уже в 1938г, двигатель HeS 3B, и англичанин Фрэнк Уитл создавший в 1941г, двигатель Power Jets W.1. Несмотря на это некоторые дикие люди обработанные отечественными средствами "массовой информации" считают, что турбореактивный двигатель создал тургеневский русский мужик Архип с Красивой Мечи. Архип Люлька.
В статье "АПЛ Курск" подробно написано как мы содрали фашистский двигатель Jumo 004, и английские "DERVENT" и "NЕNЕ" большой тяги (РД-45 по советской терминологии). Однако чем больше узнаёшь, тем больше удивляешься, оказывается, мы ещё и в точности содрали фашистский двигатель БМВ-003 (по советской терминологии РД-20). Что ещё мы узнаем со временем?
Из всех без исключения отечественных газовых турбин растут немецко-фашистские ноги. Жаль одно, больше современных газовых турбин в России делать не умеют.
Из сказанного, понятно, что никакой истории у "русского мотора" вообще нет, все наши моторы это плохо, криво и неряшливо скопированные зарубежные двигатели, приспособленные для производства их в условиях, пьяниц, кривых рук и примитивных технологий каменного века. Все наши двигатели от авиационных до "мопедного" плохо содранные иностранные движки. Ресурс отечественных двигателей от 0 до 1 километра. Зависит только от выпитого накануне рабочими, начиная с металлургов и кончая сборщиками.
Никогда в России не умели создавать поршневых (впрочем, как и иных) моторов. Вот например авиационные моторы. В царской России их естественно вообще не делали, хотя каждая уважающая себя страна до 1917г, их уже разрабатывала и делала. Кстати до революции русская авиация в числе других иностранных моторов активно использовала вражеские моторы фирмы "БФВ" (будущей БМВ), "Даймлер", "Бенц", "Мерседес". После революции ненормальных оказалось!, что в России авиационных моторов делать вообще никто не умеет, пришлось опять закупать иностранные разбирать их по винтику, перерисовывать и пытаться повторить то же самое на кривых станках. Интересна история с американскими авиадвигателями "Либерти", купленная у американцев лицензия на производство помогала мало, в руках русских умельцев собранные отличные в оригинале моторы "Либерти" упорно не желали нормально работать. Тогда мы решили закупить лицензию на английские моторы "Нэпьер", однако англичане ранее уже столкнувшиеся с русским кидаловом упорноне хотели передавать лицензию на халяву и требовали живых денег, тогда мы опять обратились к врагам (в то время лучшим друзьям) немцам в фирму БМВ
Убедившись в "сложности" производства американских моторов русская власть решила купить лицензию у фирмы БМВ. В 1927г, договор с БМВ был подписан. Немцы построили нам первый в России современный на то время моторный завод (Рыбинский). Лицензию БМВ продала на 7лет, а вот свой опыт навсегда. Русские инженеры с удивлением увидели, что моторы не только производятся и собираются, но и работают! Особо умненькие обезьянки поняли, что моторы можно и конструировать! Уменьшать или увеличивать количество цилиндров! Играться с размерами! Новый "русский" мотор БМВ-VI получил наше название М-17. Двигатели БМВ устанавливали на самолётах разведчиках, почтовых самолётах, и тяжёлых бомбардировщиках которые сбрасывали, как нас научили заграницей первые десанты. Двигатели М-17 ставили и на наши танки когда не хватало танковых двигателей.
Хотелось бы ещё кой какие моторы у БМВ содрать, однако платить не хотелось, поэтому мы поступили проще просто украли конструкции. Например? в Швеции закупили пяток мотоциклов БМВ-Р71, разобрали их до винтика, изучили не только конструкцию, но и состав материалов! В 1942г, мы начали выпуск "русских мотоциклов БМВ-Р71 с нашим названием М-72. Войну с фашистами мы вели на фашистских мотоциклах БМВ и выпускали их после войны не один десяток лет. После войны мы использовали также и двигатели БМВ-VII, в громадных количествах захваченных как трофей.
Всё -таки БМВ удалось ещё раз заставить Россию купить у неё лицензию. В 1970-е годы наша автопромышленность была поймана за руку, когда установила на "трёшку"-ВАЗ-2103-систему охлаждения двигателя украденную у БМВ. Пришлось раскошелиться на 80 тыс. инвалютных рублей. Стоило ли воровать так, по мелочи? Однако как учили нас великие русские руководители "экономика должна быть экономной".
Лучшим русским серийным мотором, был и навсегда останется мотор от итальянской машины "Фиат", образца древних 1950-1960гг. Все русские моторы для грузовиков просто криво скопированные моторы древних американских "Студебеккеров", немецких "Бюссингов", и прочих средневековых иностранных изделий, доставшихся нам как военные трофеи или по ленд-лизу. Интересно, что могучие государственные "институты" типа НАМи, МАДи, так и не поняли не только устройство иностранного мотора, но даже и устройство иностранного карбюратора (когда они ещё были в природе). Все русские карбюраторы были просто грубо содранные карбюраторы с иностранных автомобилей. Наши "учёные" плохо представляли себе назначение множества каналов и щёлочек внутри карбюраторов и потому просто исключали их из "отечественных" для упрощения изготовления. Результат все кто пользовался "отечественно-иностранными" карбюраторами в составе "русских моторов" знают печальный результат.
Серийный "русский мотор" всегда представлял и всегда будет представлять из себя дребезжащую и разваливающуюся на ходу, плохо свинченную чугунную конструкцию с кривыми и рваными прокладками и струйками выбивающегося из него масла и охлаждающей жижи. "Русский мотор" всегда было сложно завести при морозе больше минус 5 градусов, "русский мотор" при весьма скромных силовых характеристиках прожорливо потребляет горючее, глохнет в ответственный момент, клинит и кипит при любой погоде. Если народ столетия упёрто строит вертикали власти откладывая стремительные гипотенузы в разные стороны ясно, что он никогда не может изготовить подогнанный в цилиндру поршень, ему просто некогда.
Отечественные "учёные и инженеры", к сожалению, не отметились вообще никакими передовыми идеями в области моторов любых типов, все их моторы были или откровенно содраны с иностранных, плохи или не совершенны. Максимум, что мы ещё кое как лепили, так это авиационные и танковые двигатели, для защиты советской власти от проклятых супостатов. На это святое дело были направлены силы десятков тысяч "специалистов" упорно передирающих всё "моторное", что удавалось добыть заграницей.
Сейчас я со смехом читаю "вести с полей" о том, как моторный завод ЗМЗ просит австрийцев сделать им "впрысковых" бензиновых двигателей, как компания "Русский автобус" просит американцев из фирмы "Катерпиллер" сделать им нечадящий и не глохнущий мотор, как ГАЗ ставит на свои "изделия" двигатели "Ровер", как наши самолётостроители скупают двигатели "Пратт-Уитни". и.т.д. и т.п. "Русский мотор" скончался, да его и не было никогда. Из ничего, как известно и выйдет ничего. Даже танковые двигатели серийные у нас плохие, это все танкисты знают. Двигатель мы можем сделать только один для выставки в качестве показухи.
Выставка МАКС-2003 показала всю степень отставания "русского мотора" от мотора вообще.
Интересно, что буквально на всех экземплярах экспонированной на выставке "малой авиации" от лёгких самолётов до дельтопланов, установлены какие угодно двигатели но только не отечественные. Мы просто не можем произвести надёжного и притом лёгкого двигателя мощностью от ...до.... л/с. Как поршневого. Так и турбореактивного и турбовального. Все вообще показанные на выставке образцы отечественных двигателей либо опытные, либо макетные, либо громадные и с огромным по сравнению с зарубежными (например австрийским "Ротакс") той же тяги или мощности, либо с громадным потреблением горючего на единицу мощности. Про ресурс, я вообще молчу, поскольку его просто нет по сравнению с заграничными двигателями. Меня, правда, заинтересовал небольшой по размерам отечественный турбореактивный двигатель (не более 1м в длину и 0,3м в диаметре) с указанной тягой около 350-400 кг (кстати, большие сомнения). По-видимому, это был модифицированный для гражданского использования двигатель крылатой ракеты. На вопрос, сколько он стоит, последовал маловразумительный ответ, что он стоит 90 тыс. американских долларов, и вообще об этом надо договариваться..... На любой лёгкий самолётик надо ставить два таких двигателя. у которых просто нет цены как говориться по прейскуранту. Простой арифметический подсчёт говорит, что один наш двигатель (неизвестно с каким ресурсом, топливопотреблением и ремонтопригодностью) стоит как....подержанный целый иностранный лёгкий самолёт. Вот тебе и самые дешёвые в мире АК. Все ясно. У таких русских моторов нет никакого будущего. Будущее есть у громадных в виде самоварной трубы русских моторов для газоперекачивающих станций с потреблением газа не описываемом пером, а чего стесняться, газа то у нас немеряно, и его надо качать, чтобы американские доллары исправно качались в карманы "элиты" России.
Кстати насчёт ресурсов. В начале 1950-х годов двигатель JT-45 (с тягой уже в 45 кН) компании "Пратт-Уитни" имел ресурс до рекомендуемого осмотра...в 15 тыс. часов. Это 625 суток. Интересно, какой ресурс до первого осмотра имеет русский мотор 21-го века?
Основы тюнинга двигателя.
Доброго времени суток друзья, товарищи и мои любимые подписчики. В последнее время я обленился и не делал постов. Но могу вас заверить, серия о легендарных японских моторах будет в итоге закончена.
А сегодня мы поговорим об устройстве двигателя и возможных путях его тюнинга. Так сказать - база. С чего начать, куда и что впихнуть, а главное - что из этого получится. Решился я на такой пост из-за того, что многие просто не понимают - как это оно там крутится, да еще и лошадиные силы выдает. Вышел очень длиннопост - предупреждаю сразу. Итак, приступим-с.
Немного теории.
Мотор - это сердце машины. Именно он заставляет через сложную систему других деталей (коробка передач, редуктор, кардан, дифференциал, шрусы) вращать колеса.
На данный момент самые популярные это дизельные двигатели и бензиновые. Разница в потребляемом топливе и тем, как поджигается топливная смесь. В дизельных она самовозгорается от давления, в бензиновых ее поджигает искра от свечи. (есть также и некоторые другие отличия). Но не будем углубляться и остановимся на бензиновых двигателях.
Основные конфигурации двигателей бывают следующими:
Это не говоря уж о X-образных, звездообразных, роторно-поршневых...
Если рассматривать двигатель как сендвич, то он примерно выглядит вот так (снизу вверх):
1. Масляный поддон. Выглядит как небольшая ванночка. Основная функция - сбор масла, которое циркулирует в двигателе. Вторичная - сбор металлической стружки, образовавшейся от трения деталей в двигателе. Для этого там обычно есть (на самом дне) магнитики, куда она (стружка) собсно и прилипает. Отсюда масло захватывает маслозаборник и оно снова попадает в систему.
Существуют системы сухого картера - это когда масло хранится не в поддоне, а в стороннем резервуаре. Эта штука дорогая и потяжелее обычного поддона. Но есть ряд преимуществ: отсутствие масляного голодания; уменьшение размеров и снижение центра тяжести двигателя ввиду меньших размеров картера; лучшее охлаждение масла; некоторое увеличение мощности двигателя за счет снижения сопротивления масла коленчатому валу.Что такое картер:
2. Блок цилиндров. Бывает чугунным или алюминиевым, отливается целиком. Здесь у нас находится кривошипно-шатунный механизм. Звучит страшновато, но на самом деле это всего лишь коленчатый вал, поршни, шатуны, маховик и сопутствующие части.
Блок цилиндров:
От возгорание топлива в камере сгорания, поршень приводит в движение коленвал через шатун. Коленвал вращает маховик - а оттуда дальше уже коробку передач, которая в свою очередь через кучу других нужных и важных деталей приводит в действие колеса.
3. Головка блока цилиндров (их может быть несколько, в зависимости от конфигурации двигатели). В основном здесь у нас находятся клапана с причиндалами, свечи, распредвалы.
С одной стороны коленвала - маховик, а с другой шкив коленвала, который вращаясь приводит в действие ремень ГРМ, который вращает распредвалы, заставляя последовательно открываться и закрываться клапана. Также на этот шкив обычно навешивают: масляную помпу, тосольную помпу, генератор, кондиционер и гидруосилитель руля.
К ГБЦ подходит впускной коллектор и дроссельная заслонка - собсно которой мы и управляем, нажимая на газ. От ГБЦ отходит выпускной коллектор и идет дальше на выхлопную трубу.
ГБЦ со стороны блока цилиндров. Кругляшки это клапана, дырка посередине - это свечной канал. Разной формы отверстия по бокам - тосольный и масляные каналы.
4. Клапанная крышка. Закрывает ГБЦ. Обычно в ней есть отверстия под свечные каналы - чтобы можно было поставить катушки на свечи или подвести от катушек провода.
Двигатели бывают инжекторные и карбюраторные. Инжекторные - оптимальное значение топливной смеси достигается путем компьютерных измерений и форсунок, установленных для подачи топлива непосредственно в цилиндр. В карбюраторных работает физика и механика, там подача топлива регулируется жиклерами. Вообще карбюраторы бывают разными, но мы не будем заострять на этом внимание. На данный момент 90 процентов двигателей - инжекторные.
Как это все работает?
Через дроссельную заслонку воздух поступает во впускной коллектор. Открывается впускной клапан, воздух разряжением, создаваемым поршнем, который идет вниз, заталкивается внутрь двигателя. Туда же впрыскивается бензин. Клапан закрыт. Поворот коленвала заставляет поршень эту смесь сжать. Свеча подает искру, смесь возгорается и расширяется, чем толкает поршень вниз. Это называется рабочий ход. После него открывается выпускной клапан и отработавшие газы поршнем выталкиваются в выпускной коллектор. Затем все повторяется снова. Так работает 4-х тактный двигатель.
От теории к практике.
А теперь поговорим о способах увеличения КПД. Глобально есть два способа увеличить мощность двигателя:
1. Повысить мощность сгораемой смеси.
2. Снизить массу движущихся частей.
Способ первый.
Остановимся на первом способе. И что нам делать то?
Во-первых - можно бахнуть больше бензина с воздухом внутрь. Что нам для этого нужно сделать? В инжекторном двигателе сколько бахнуть бензина определяет компьютер рассчитывая на оптимальное соотношение бензина к воздуху (14.7 частей воздуха на 1 часть бензина). Для этого есть два способа: MAF и MAP
MAF - не углубляясь в расшифровки, это когда на впуске стоит датчик, который считает сколько воздуха пришло.
MAP - байда посложней, она оценивает давление во впускном коллекторе (отсюда воздух распределяется по цилиндрам) и температуру приходящего воздуха. А уже потом рассчитывает по формуле сколько воздуха пришло.
И что мы можем? Мы можем поставить турбокомпрессор. Или турбонагнетатель. И то, и то нужно для того, чтобы принудительно закачать во впускной коллектор воздух. То есть создать давление. Это называется наддув.
Турбокомпрессор выглядит вот так:
Турбонагнетатель вот так:
Разница в том, что крыльчатка компрессора приводится в действие потоком отработавших газов, а нагнетатель - коленвалом через шкивы и ремень. Тут есть свои тонкости. Турбокомпрессор работает... скажем на определенном диапазоне оборотов двигателя. Пока он до него дойдет - мощность не увеличивается. Это время от старта двигателя до того самого диапазона оборотов называется турболаг. У турбин поменьше он соответственно меньше (но и мощность ниже), а у турбин побольше - больше (но и мощность выше.)
У турбонагнетателя турболаг отсутствует. Он сразу начинает свою работу. Но сжирает мощность двигателя - около 30 процентов. Да, мощности он прибавляет, но скажем чем больше нагнетатель - тем он больше и мощности отнимает. В общем - тут надо найти компромисс. Это все в очень общих чертах, потому что есть турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, у которых нет турболага (или есть, но не такой серьезный), а так же есть множество разновидностей, вроде би-турбо (последовательные турбины, поменьше работает на малых оборотах, побольше - на высоких) , твин-турбо (две одинаковые турбины, которые берут поток отработавших газов только от половины цилиндров). Короче говоря - тема для отдельного поста. Для тех, кто хочет знать больше - все написано до меня пользователем MasterWRC:
http://pikabu.ru/story/turbonagnetateli_dvs_chast_13_2625366
Ну вот дали мы давление во впускной коллектор, теперь топливной смеси больше... но мы забываем, что изначально мотор не был рассчитан под такие нагрузки. Установка турбины тянет за собой другой тюнинг:
1. Тюнинг топливной системы: более мощный насос, топливная рампа с более мощными форсунками (инжекторами), другой топливный регулятор. А еще придется лить 98 бензин, как минимум
2. Охлаждение. Повысилась температура в двигателе, что не есть хорошо и может привести к поломкам. Так что желательно поставить отдельный масляный радиатор (если таковой не был установлен) и тосольный радиатор бОльшего размера. Да, и масло требуется другое.
2. Установка более "злых" распредвалов. Злые они тем, что увеличивают поднятие клапана, чтобы больше смеси попало в цилиндр.
4. Доработка ГБЦ. Другие клапана и так далее, чтобы выдержали более мощное возгорание смеси.
3. Всякие прибамбасы к турбокомпрессору, вроде интеркулера, байпасса/блоу-оффа и так далее (об этом подробнее в серии постов MasterWRC). Еще, чтобы регулировать давление наддува - понадобится буст-контроллер. Еще некоторые ставят фильтр нулевого сопротивления - весьма спорная штука, хочу заметить.
4. Смена ШПГ (Шатунно-поршневая группа) или всего КШМ. В некоторых случаях можно не менять, многие стандартные ШПГ спокойно держат увеличение небольшое увеличение мощности.
5. Установка прямоточного глушителя, без катализатаров, с ровными изгибами (а желательно вообще без таковых). Это нужно, чтобы двигателю было легче избавляться от выхлопных газов, учитывая что после установки турбины - ему еще и крыльчатку вращать (в случае с турбокомпрессором).
Есть еще один способ наддува - резонансный наддув. На нем отдельно останавливаться не буду, он в основном используется на мотоциклах и дает не очень большую прибавку мощности.
Да... что не сделаешь в погоне за мощностью:
Второй вариант - увеличить степень сжатия топливной смеси. При этом придется переходить на более высокооктановое топливо, чтобы избежать детонации. (Нормальная скорость горения смеси в цилиндре – десятки метров в секунду (обычно, в пределах 30-40, для бензина). Скорость детонации – километры в секунду (не менее полутора). Для нормальной эксплуатации двигателя это явление чрезвычайно опасное.) Это делается двумя способами:
1. Установка более тонкой прокладки двигателя. При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант, это установка новых поршней двигателя с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения двигателя и нужно будет их заново настраивать.
2. Растачивание цилиндров двигатель. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.
Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9 чем с 13 до 14.
Примеры прибавок в процентах:
с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности
с 9 до 10 = 1.7 % прибавка мощности
с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности
с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности
с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности
с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности
с 14 до 15 = 1.0 % прибавка мощности
с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности
с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 %
Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС)
менее 8 - 76 бензин
от 8 до 9 - 80 бензин
от 9 до 10.5 - 92 бензин
от 10 до 12.5 - 95 бензин
от 12 до 14.5 - 98 бензин
от 13.5 до 16 - 102 бензин
Еще вариант - чип-тюнинг. Изменить соотношение воздуха и бензина не в сторону оптимального, а в сторону максимальной мощности с помощью мозгов вашего авто или пигги-бэк устройств (пигги-бэк подменяет сигналы мозга, в основном ставится в такие машины, где заводом не предусмотрен чип-тюнинг).
Соотношение бензина/воздуха (AFR), в котором вся смесь полностью сгорает считается стехиометрической (идеальной). Для бензина / дизеля соотношение равно примерно 14.7 частей воздуха к 1 части топлива (14.7:1).
Смесь, с большим (чем идеальное) соотношением топлива к кислороду называют богатой, соответственно смесь где больше воздуха (больше чем в идеальной) — бедной.
По сути, практически во всех случаях, богатая смесь должна быть целью, это намного безопаснее и надежнее для двигателя т.к. бедная смесь быстрее воспламеняется и возрастает нагрузка на двигатель.
AFR | Отношение данной смеси от идеальной| Результат
14:1 | 1 | Стахиометрия (идеал)
12.8:1 |0,87 | Безопасное увел. крут.момента
12.2:1 | 0,83 | Среднее увел. крут.момента
11.76:1 |0,8 | Значительное увел. момента
11.01:1 |0,75 | Топливо сгорает в цилиндре очень быстро
В таблице приведены основы влияния AFR на поведение двигателя и динамику машины и должны служить в качестве общего руководства при определении соотношения воздух/топливо на мощность автомобиля с полностью открытым дросселем.
Для такого чип-тюнинга вам также вам понадобиться широкополосный лямбда зонд. Лямбда-зонд — датчик кислорода в выпускном коллекторе двигателя. Позволяет оценивать количество оставшегося свободного кислорода в выхлопных газах. Узкополосный позволяет в основном оценивать соотношение от 14.2 до 15.0 к 1, а широкополосный от 7,35 до 22,39
Следующий вариант: впрыск водометанола. Это штука подает в цилиндр, кроме стандартного бензина и воздуха смесь 50\50 (в основном) воды и метилового спирта. Это повышает октановое число бензина (следовательно - мощность) и дополнительно охлаждает мотор.
А также всем известная, кто хоть раз играл в NFS - NOS, система закиси азота.
Системы закиси азота являются одним из наиболее эффективных способов увеличить поток кислорода (когда закись азота подается в двигатель, теплота сгорания разрушает химическую связь N2O, снабжая двигатель большим количеством атомарного кислорода), а, соответственно, и топлива в двигатель. Подающаяся в состав смеси в виде сжиженного газа, закись азота приводит к её немедленному охлаждению, так как температура испаряющегося сжиженного газа всегда значительно ниже температуры окружающей среды. Атомы азота, выделяемые при распаде N2O, не дают смеси детонировать.
Существуют три типа систем закиси азота: так называемые «сухая», «мокрая» и система прямого впрыска закиси азота.
«Сухая» система закиси азота. Топливо, требуемое для получения дополнительной мощности с помощью закиси азота, подается через топливные инжекторы (топливо производит мощность, закись азота просто позволяет сжечь большее количество топлива), что позволяет впускному коллектору оставаться «сухим» от топлива.
«Мокрая» система закиси азота. Эти системы, включая системы с карбюраторными пластинами, добавляют закись азота и топливо одновременно, в одном и том же месте (обычно на расстоянии 3-4" от дроссельной заслонки для двигателей с впрыском или прямо под карбюратором для систем с пластинами). Этот тип системы делает впускной коллектор «мокрым» от топлива. Этот тип систем лучше всего использовать с коллекторами, разработанными для мокрого потока, и на турбированных/наддувных двигателях.
Система прямого впрыска закиси азота. Как следует из названия, система поставляет закись азота и топливо непосредственно в каждое впускное отверстие двигателя. Системы этого типа, как правило, добавляют закись азота и топливо вместе через форсунки. Форсунки смешивают и отмеряют закись азота и топливо, доставленные в каждый цилиндр. Это самый мощный и один из самых точных типов систем, что достигается как размещением форсунок в каждом впускном отверстии, так и возможностью использовать большие клапаны соленоидов. Существует возможность контролировать соотношение закись азота/топливо для каждого цилиндра индивидуально. Системы прямого впрыска являются еще и самыми сложными в установке. В связи с этим, а также с их высокой мощностью, эти системы применяются в основном на гоночных автомобилях.
Фух, вроде все описал. Второй способ.
Можно снизить вес запчастей. Например установить облегченные шкивы, кованые поршни, облегченный маховик.
К тому же можно сбросить навесное оборудование. Например снять водяную помпу и поставить электрическую. Снять ГУР и поставить электро-ГУР. Если уж совсем по экстриму - снять вообще все навесное, включая генератор. Для этого перед заездом придется заряжать аккумулятор самому. А все остальные устройства заменить аналогами работающими от электричества. Насос кондиционера - выкинуть совсем. Тут уже либо мощность, либо комфорт.
Так... надеюсь ничего не забыл. Ну вот, теперь вы имеете базовое представление о тюнинге двигателя, всем спасибо за внимание :)
Тестирование нового сверхмощного двигателя
бм молчал...