| |||||
МЕНЮ
| Перспективы развития автомобильного двигателестроения (zip 1.6 Mb)Перспективы развития автомобильного двигателестроения (zip 1.6 Mb)Министерство топлива и энергетики РФ Нефтеюганский индустриальный колледж Р Е Ф Е Р А Т по предмету: «Автомобили» по III разделу «Теории автомобиля и двигателя» на тему: «Перспективы в развитии автомобильного двигателестроения» Выполнил: студент группы 4Т1 – 96 /Никифоров О.В./ Проверил: /Пасынков В.П./ Нефтеюганск 1999 год Содержание: Какими должны быть современные двигатели внутреннего сгорания. Разработчикам современных двигателей приходится, подобно античным
мореплавателям, прокладывать курс между Сциллой конкурентных параметров и
экологической Харибдой. Нынешний мотор должен быть, с одной стороны,
технически совершенным: мощным, надежным, тяговитым, экономичным и при этом
относительно недорогим. С другой стороны, ему необходимо соответствовать
строгим экологическим требованиям, которые ужесточаются не по дням, а по
часам. Только три года назад вступили в силу требования Евро II, а ныне Итак, вперед, через воздушный фильтр! Впускные трубопроводы переменной длины, которые три года назад встречались как экзотика только на самых свежих моторах, стали привычным, если не банальным решением: их применяют на двигателях «Ауди», «Фольксваген», БМВ, «Опель» и даже «Дэу». [pic] Двигатель автомобиля «Мерседес-Бенц-S500» (Евро IV) с регулируемым впускным трубопроводом, тремя клапанами на цилиндр, одним распределительным валом в головке, роликовыми толкателями и системой отключения четырёх из восьми цилиндров при работе с неполной нагрузкой: 4966 см3; 220 кВт/299 л.с.; 460 Н(м при 3000 об/мин. Усложнение конструкции? Несомненно! С другой стороны, оптимизация крутящего момента: никаких «провалов» и «подхватов», двигатель тянет ровно во всем диапазоне оборотов. Агрегаты наддува получили довольно широкое распространение не только на дизелях, но и на бензиновых моторах. А вот приводные нагнетатели так и оста- Дизельный двигатель «Опель-ЭКОТЕК» с неразделённой камерой сгорания, четырёхклапанной схемой газораспределения, турбонаддувом, промежуточным охлаждением и балансирными валами. лись редкостью («Мерседес-Бенц-CLK» и SLK, «Ягуар-XJR», некоторые модели В системах подачи топлива – небольшая революция. Впервые серийные
моторы с непосредственным впрыском бензина в цилиндр появились в Европе на Серийный бензиновый двигатель «Мицубиси-Каризма» с непосредственным впрыском (Евро III): 1834 см3; 92 кВт/125 л.с.; 174 Н(м при 3750 об/мин. ждают, что мотор «Мицубиси – GDI» с трудом уложился в нормативы Евро III по
выбросу окислов азота и совсем «не лезет» в перспективные Евро IV, но до
введения последних еще немало времени. Зато по экономичности «Мицубиси- …Нажимая на педаль газа, водитель механически открывает дроссельную
заслонку. Так было. Теперь появились автомобили («Мерседес-Бенц», «Ауди», Устройство для регулировки фаз в механизме газораспределения из
экзотики тоже превратилось в обыденность. Моторы «Ауди», БМВ, «Хонды», А как развивались в последние три года дизельные двигатели? Первый в мире легковой дизель с непосредственным впрыском «Фольксваген новшества можно увидеть собранными воедино в одном моторе («Мерседес-Бенц», Но «коммон рейл» позволяет достичь максимум 135 МПа, тогда как
топливные насосы высокого давления (ТНВД)-до175 МПа. А ведь чем выше
давление, тем большей тонкости распыла топлива можно добиться – во благо
рабочему процессу и, естественно, мощностным, экономическим и экологическим
показателям. Поэтому среди дизелистов нашлись «отщепенцы», которые не пошли
по «общему пути» (именно так переводится «коммон рейл»). Концерн Современные дизели оказались настолько совершенными, что сумели завоевать место даже под капотом автомобилей высшего класса. БМВ и «Ауди» уже выпускают такие машины с новейшими шестицилиндровыми турбодизелями. Их скоростные и динамические характеристики еще десяток лет назад «не снились» тогдашним бензиновым моделям. В этом году на представительские машины немецких фирм установят «восьмерки» – с ними навсегда исчезнет разница в динамике между бензиновыми и дизельными машинами, а почти двукратная разница в расходе топлива останется. Издавна привыкли, что дизель сильно шумит – система «коммон рейл» снизила уровень шума, а для большего комфорта пассажиров легковые дизели ныне помещают в капсулу из шумопоглощающих материалов. Кроме того, на некоторых двигателях крышки всех коренных подшипников коленчатого вала выполнены как единая деталь, тем самым увеличили жесткость нижней части блока – как результат, снизили шум и вибрацию. Но и этого мало! Уравновешивающие валы в конструкции моторов не новость, но теперь их стали чаще применять на рядных «четверках» – до сих пор считалось, что здесь без них можно обойтись: неуравновешенными силами инерции второго порядка попросту пренебрегали. Первый французский легковой дизель с непосредственным впрыском и «коммон рейл» (Евро III). Тех, кто не слишком любит проводить досуг в техцентре, порадует, что двигатели стали, по существу, необслуживаемыми – так велики интервалы между сменами масла. Их достигли благодаря применению современных конструкционных материалов и покрытий и, конечно, высококачественных масел. Самый мощный из выпускаемых легковой дизель БМВ (ЕвроIII): система «коммон
рейл», два регулируемых турбокомпрессора, промежуточное охлаждение, Пробег 25-40 тыс. км без замены масла становится реальностью, и даже
дизельные моторы, традиционно более требовательные к смазке, переваливают Каковы дальнейшие перспективы? Двигатели с непосредственным впрыском, как дизельные, так и бензиновые, продолжат захват новых территорий. С дизельными моторами все более-менее ясно – предкамерные моторы сдают позиции, а вот двигателям с впрыском бензина в цилиндр потребуется еще доказать свою «состоятельность», чтобы потеснить под капотом привычные конструкции. Но активность ведущих фирм на этом направлении позволяет надеяться, что новое время не за горами. Отечественная промышленность тоже сделала пусть запоздалый, но большой
шаг вперед. Сейчас в России серийно выпускают два двигателя с
четырехклапанными головками цилиндров, гидротолкателями клапанов и
распределенным впрыском топлива: ЗМЗ-406 и ВАЗ-2112. Малыми сериями в А теперь подробнее рассмотрим некоторые новинки, заслуживающие большого внимания и наиболее перспективные разработки инженеров в области развития автомобильных двигателей внутреннего сгорания… Система «коммон рейл». Дизельному двигателю уже 100 лет, но именно в наше время развитие его конструкции пошло необычайно быстрыми темпами. Знаменитейшие фирмы представляют новинку за новинкой, сулят небывалые ранее результаты. Здесь речь пойдет о новой системе впрыска «коммон рейл», устанавливаемой на дизельные двигатели. Нынешние дизельные двигатели гораздо совершеннее тех, что были 10-15
лет назад: большинство из них снабжены турбонаддувом с промежуточным
охлаждением воздуха, а литровая мощность многих перевалила за 37 кВт/л (50
л.с./л). В конце 70-х это считалось совсем неплохим показателем для Непосредственный впрыск топлива перевернул все существовавшие
представления о возможностях дизельных двигателей и сделал реальной их
прямо-таки невероятную экономичность в сочетании с отличной динамикой. Прототип серийного четырёхцилиндрового дизельного двигателя «Тойота» рабочим объёмом 2 л с двумя верхними распределительными валами и турбокомпрессором. Путь легковых дизельных двигателей к непосредственному впрыску (по-
другому, дизели с неразделенной камерой сгорания) оказался отнюдь не
простым. Сам по себе дизель с непосредственным впрыском далеко не новинка. Двигатели с неразделенной камерой сгорания действительно экономичнее
своих предкамерных и вихрекамерных собратьев примерно на 20%, но шума и
вибраций у них заметно больше. Для легкового автомобиля эти показатели
могут оказаться более важными. Поэтому не случайно многие фирмы наряду со
сверхэкономичными дизелями непосредственного впрыска по-прежнему выпускают
и предкамерные, и вихрекамерные. Только «Ауди» и «Ровер» (кроме «Ленд- Как же можно улучшить плавность, экономичность, экологические
показатели дизеля без потери мощности? Тем же способом, как в свое время
это сделали на бензиновых моторах, когда карбюратор заменила управляемая
электроникой система впрыска топлива. Одна беда – создать электрически
управляемую форсунку по образцу той, что используется в бензиновых
двигателях, сегодня технологически невозможно: дизельная форсунка
установлена прямо в цилиндре, где температура газов достигает 2000°, а
давление в топливной системе может в сто и более раз превышать атмосферное. До сих пор роль управляющей электроники в легковых дизельных двигателях сводилась к управлению топливным насосом, давлением наддува, стартовой процедурой и регулированием холостого хода. Давление в системе практически постоянно, топливный насос высокого давления (ТНВД) варьирует лишь количество топлива, что подается в цилиндр за один ход, а бездумная форсунка открывается под действием ударной волны в топливе (жидкость практически несжимаема) и закрывается под действием пружины. В «коммон рейл» все обстоит иначе – можно непосредственно регулировать
момент впрыска, количество топлива и закон его подачи, даже давление в
магистрали. Иными словами, всегда обеспечивать оптимальные условия работы. Как видим, идея отнюдь не сложна. Иное дело, что технологическое ее
исполнение в условиях массового производства стало возможно лишь в нынешнем
году. Сегодня доподлинно известно, что фирмы «Бош» и «Тойота» располагают
готовыми к серийному производству системами впрыска «коммон рейл», причем
двигатели с «бошевской» системой уже испытаны на серийных моделях
автомобилей. По неофициальным данным, это дизельные моторы для нового Так что же дает система «коммон рейл» по сравнению с обычным дизелем
непосредственного впрыска? По предварительным данным, экономия топлива
составила около 10-15%, мощность возросла до 40%, существенно снизились
выбросы окислов азота и углерода, а также снизился шум на 10 дБ. На стенде Насос-форсунка. То, что вылетает из выхлопной трубы дизельного мотора, напрямую зависит от того, что и как поступает в его цилиндры. Точнее говоря, давление впрыска имеет здесь решающее значение. Именно в этом немецкий концерн еще раз оставил конкурентов далеко позади. Популярная ныне схема «коммон рейл» создает давление поступающего топлива не более 1350 атм. Выше показатель у оптимизированного в каждой своей детали топливного насоса высокого давления (ТНВД) на БМВ-3200D – 1750 атм. Новая же насос-форсунка от «Фольксвагена» развивает давление 2050 атм! Новый трехцилиндровый дизель для «Фольксвагена-Лупо». Как следует из самого названия, этот узел объединяет в одно целое насос и форсунку. Расположен он непосредственно около каждого цилиндра в головке двигателя. Усиленный кулачковый вал воздействует на поршень насосной части через рычаг, снабженный роликовым подшипником, что исключает трение скольжения. Почему стремятся увеличивать давление впрыска? Чем оно больше, тем мельче частицы распыленной солярки, тем полнее их сгорание, поскольку необходимое количество кислорода достигает чуть ли не каждой молекулы топлива. А это позволяет окончательно решить проблему дымности выхлопа: новый трехцилиндровый дизель соответствует нормам D3 и, может быть, уложится в требования будущих Евро IV. К тому же благодаря полному использованию энергии топлива расход его составит менее 3 л/100 км! Но вернемся к насос-форсунке. Ее идея известна (и опробована) уже
давным-давно – вспомним хотя бы мотор ЯАЗ-206. И все же насос-форсунки
первого поколения были почти повсеместно вытеснены ТНВД и привычными нам Тем не менее, без точно управляемого компьютером электромагнитного клапана почти все труды пропали бы даром, поскольку важно не только ввести нужное количество топлива в нужный момент – так же точно должен быть определен конец фазы впрыска. Разрез головки блока цилиндров: 1 – кулачковый вал; 2 – рычаг с роликом; 3 Для мягкой и чистой работы новый двигатель использует предварительный Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|