Двигатели смд перспектива модернизации. Перспективы двигателей внутреннего сгорания. Силовой агрегат Pinnacle

Двигатель трактора Т-150: марки, установка, переоборудование

Тракторы Т-150 и Т-150К разрабатывались инженерами Харьковского тракторного завода. Эта модель сменила другую оригинальную разработку ХТЗ - Т-125, выпуск которой прекратили в 1967 году.

Т-150 был в разработке несколько лет и поступил в серийное производство в 1971 году. Изначально это была модель Т-150К - трактор на колесной базе . С 1974 года начался выпуск гусеничного трактора с маркировкой Т-150.

Принцип, заложенный инженерами ХТЗ при разработке Т-150 и Т-150 К, заключался в максимальной унификации этих моделей. Колесный и гусеничный тракторы имеют настолько схожую конструкцию, насколько это возможно с учетом разных движителей. В этой связи большинство запчастей и узлов маркируются для Т-150, но подразумевается, что они подходят и колесному трактору Т-150К.

Двигатели, устанавливаемые на трактор Т-150

Моторы на тракторах Т-150 и Т-150К имеют переднее расположение. К агрегату через муфту подключается сцепление и коробка передач. На колесные и гусеничные тракторы Т-150 устанавливались двигатели:

• СМД-60,
• СМД-62,
• ЯМЗ-236.

Двигатель Т-150 СМД-60

На первых тракторах Т-150 был дизельный двигатель СМД-60. Мотор имел принципиально отличную конструкцию для того времени и сильно отличался от других агрегатов для спецтехники .

Двигатель Т-150 СМД-60 является четырехтактным, короткоходовым. У него шесть цилиндров, расположенных в 2 ряда. Мотор турбированный, имеет системы жидкостного охлаждения и непосредственного впрыска топлива.

Особенностью двигателя трактора Т-150 СМД-60 является то, что цилиндры располагаются не друг напротив друга, а со смещением на 3,6 см. Это было сделано для того, чтобы установить на одну шатунную шейку коленвала шатуны противоположных цилиндров.

Конфигурация двигателя Т-150 СМД-60 кардинально отличалась от строения других тракторных моторов того времени. Цилиндры движка имели V-образную компоновку, что сделало его намного компактнее и легче. В развале цилиндров инженеры расположили турбонагнетатель и выпускные коллекторы. Подающий дизель насос марки НД-22/6Б4 размещен сзади.

Двигатель СМД-60 на Т-150 оснащен полнопоточной центрифугой для очистки моторного масла. Топливных фильтров у мотора два:

1. предварительный,
2. для тонкой очистки.

Вместо воздушного фильтра на СМД-60 используется установка циклонного типа. Система очистки воздуха автоматически очищает пылесборник.

Особенности двигателя Т-150 СМД-60

На тракторах Т-150 и Т-150К с двигателем СМД-60 использовался дополнительный бензомотор П-350. Этот пусковой двигатель карбюраторного типа, одноцилиндровый, с системой водяного охлаждения генерировал 13,5 л.с. Контур водяного охлаждения у пусковой установки и СМД-60 единый. П-350 в свою очередь запускался стартером СТ-352Д.

Для облегчения запуска в зимнее время (ниже 5 градусов) двигатель СМД-60 оборудовали предпусковым прогревателем ПЖБ-10.

Технические характеристики двигателя СМД-60 на Т-150/Т-150К

Двигатель Т-150 СМД-62

Одной из первых модификаций трактора Т-150 стал двигатель СМД-62. Он был разработан на основе движка СМД-60 и во многом имел схожую с ним конструкцию. Главным отличием стала установка компрессора на пневмосистему. Также у двигателя СМД-62 на Т-150 увеличилась мощность до 165 л.с. и число оборотов.

Технические характеристики двигателя СМД-62 на Т-150/Т-150К

Двигатель Т-150 ЯМЗ 236

Более современной модификацией является трактор Т-150 с двигателем ЯМЗ 236. С мотором ЯМЗ-236М2-59 спецтехника производится по сей день.

Необходимость замены силового агрегата назревала годами - мощности первоначального двигателя СМД-60 и его преемника СМД-62 в некоторых ситуациях просто не хватало. Выбор пал на более производительный и экономичный дизельный мотор производства Ярославского моторного завода.

Впервые эту установку в широкое производство запустили в 1961 году, но проект и прототипы существовали с 50-х годов и весьма неплохо себя зарекомендовали. Долгое время двигатель ЯМЗ 236 оставался одним из лучших дизелей в мире. Несмотря на то, что с момента разработки конструкции прошло почти 70 лет, она остается актуальной до сих пор и используется в том числе в новых современных тракторах.

Особенности двигателя ЯМЗ-236 на Т-150

Трактор Т-150 с двигателем ЯМЗ-236 серийно выпускался в разных модификациях. В свое время устанавливались и атмосферные моторы, и турбированные. В количественном отношении наиболее популярной стала версия Т-150 с двигателем ЯМЗ-236 ДЗ - атмосферником с рабочим объемом 11,15 л, крутящим моментом 667 Нм и мощностью 175 л.с., который запускался электростартером.

Технические характеристики двигателя ЯМЗ-236Д3 на Т-150/Т-150К

Двигатель ЯМЗ-236 на современных Т-150

На новые колесные и гусеничные тракторы Т-150 устанавливается двигатель ЯМЗ-236 М2-59. Этот мотор с унифицирован с ЯМЗ-236, который выпускался до 1985 года, и ЯМЗ-236М, выпуск которого прекратился в 1988 г.

Двигатель ЯМЗ-236М2-59 - это дизельный атмосферный движок, непосредственным впрыском топлива и водяным охлаждением. Мотор имеет шесть цилиндров, расположенных V-образно.

Технические характеристики двигателя ЯМЗ-236М2-59 на Т-150/Т-150К

Переоборудование тракторов Т-150: установка неродных двигателей

Одной из причин, по которой тракторы Т-150 и Т-150К получили такую популярность, является их высокая ремонтопригодность и простота обслуживания. Машины можно легко переоборудовать и установить другое, неродное оборудование, которое было бы эффективнее для выполнения конкретных задач.

2007 год Издание: Зеленоградский предприниматель

МОДЕРНИЗАЦИЯ КОНВЕРСИОННОЙ ТЕХНИКИ – ЭТО ВЫГОДНЫЙ БИЗНЕС В РУКАХ ПРОФЕССИОНАЛОВ

В 1999 году в Зеленограде была создана фирма «Батмастер», которая успешно работает до сегодняшнего дня. Основные направления деятельности – капитальный ремонт и реализация дорожной, землеройной, вездеходной техники, поставка после капремонта и модернизации дизельных двигателей, проектирование и изготовление поршней для бензиновых двигателей и дизелей методом изотермической и жидкой штамповки, поставка запасных частей, консультации по инженерной технике и другое.

С руководством фирмы – директором Олегом Анатольевичем Синюковым и руководителем проекта модернизации дизелей кандидатом технических наук Сергеем Валентиновичем Коротеевым мы сегодня и беседуем.

Олег Анатольевич. Я сейчас просматривала ваши прайс-листы, где представлен, так сказать, весь модельный ряд - дорожные, котлованные, землеройные и бурильные машины, экскаваторы и тяжелые гусеничные транспортеры. Впечатление, что это техника, которую мы видели на фотографиях в фильмах 60-х-70х годов . Это так?

О.С. Да эта техника действительно спроектирована в эти годы, но большая ее часть, предлагаемая нашим предприятием, имеет современную начинку. Речь идет об инженернойтехнике, которая производилась еще в Советском Союзе, и, в общем-то, вопросы ее модернизации перед тогдашним руководством соответствующих ведомств не стояли, ввиду того, что на смену старой техники приходила новая. Когда Советский Союз канул в лету, много конверсионной техники оказалось на рынке, и в том числе ее стали использовать в народном хозяйстве. Модернизацией этой техники мало кто занимался, в эту нишу мы и встали.

-Немного расскажите о предыстории создания фирмы?

О.С .Первое время после создания «Батмастера» в Зеленограде на первом месте стоял вопрос расширения портфеля заказов. Тот факт, что к этому моменту нами был накоплен опыт ремонта и сервисного обслуживания этой техники, имелись свои специалисты, здесь ровным счетом ничего не значил. Все новое встречают настороженно. Нужно было найти заказчиков, которым наши услуги по модернизации техники были бы востребованы. Пришлось провести довольно большую работу.

- Откуда взялось такое название - «Батмастер»?

О.С .БАТ- это аббревиатура большого артиллерийского тягача.

-А в чем заключается модернизация старой конверсионной техники?

О.С. Сердце машины - это мотор. От мотора очень многое зависит, есть много показателей, позволяющих определить, в каком состоянии находится мотор. Кроме того, в советское время о таких параметрах как экономичность, речь не шла. Топлива было много, масел самых разнообразных тоже. Техника должна была выйти в поле, выдержать бой, а что будет с ней дальше, мало кого интересовало.

А вот когда эта техника попала в народное хозяйство, перед ней были поставлены несколько иные задачи-вопросы экономичности, экологии вышли на первый план. Практически на всех этих машинах стояли 12-ти цилиндровые двигатели. И если раньше механик-водитель, выезжая на задание на объект, например, по расчистке снега, вынужден был возить с собой бочку масла, так как оно буквально вылетало в трубу, то теперь, после модернизации, потребление масла снизилось в несколько раз, расход топлива на 5-7%.

Но, чтобы заниматься модернизацией двигателей внутреннего сгорания на таком высоком уровне, нужны были специалисты довольно высокой квалификации?

О.С. Конечно. И один из таких специалистов сидит рядом с вами. Это Сергей Валентинович Коротеев, которого я позиционировал бы как лучшего специалиста по оптимизации цилиндро - поршневых групп ДВС в России. Лучше него этот вопрос не знает никто. Мы привлекли его к работе в 2000-м году, тогда была создана рабочая группа под его руководством, которая успешно
. Испытания были успешно проведены в научно-исследовательском центре по испытаниям и доводке на центральном полигоне в г. Дмитрове.

-Сергей Валентинович, как вы отнеслись к предложению фирмы «Батмастер» стать руководителем данного проекта?

С.К. К тому времени, как от фирмы «Батмастер» мне поступило деловое предложение о сотрудничестве, я уже знал их как группу специалистов, которая могла ставить серьезные задачи и доводить их до конкретной реализации.

Сам я до этого занимался проектированием цилиндро - поршневых групп двигателей для некоторых ведущих заводов страны. В своё время на заводе «Элион» я руководил подразделением, занимавшемся выпуском современных жидкоштампованных поршней для экологически чистых автомобилей. Но когда, по ряду причин эта программа, что называется, не пошла, я и получил приглашение от ПГ «Батмастер».

Так что я легко включился в работу.

-Ваше ноу-хау в чем?

С.К. Практически все двигатели, которые на сегодняшний день есть у нас в стране – это поршневые двигатели. Мы изготавливаем главную деталь – поршень по своей документации с применением современных технологий.

Техника, о которой мы ведем речь, на базе тягача АТТ (ДВС 12ч-15/18), была спроектирована в 50-х годах. На смену ей в начале 80-х пришла другая – на базе тягача МТТ, где был установлен дизель (12чн-15/18) новой конструкции. Эти машины оказались настолько удачными, что до сих пор успешно работают в народном хозяйстве. Чем хороша эта техника? Она проста в обслуживании, неприхотлива, надёжна. Но при этих достоинствах абсолютно не экономична. Мы как раз и работали над тем, чтобы сделать эти машины более экономичными.

Если вы представляете себе, как работает поршень, то поймете, что при возвратно-поступательном движении внутри двигателя происходят сложнейшие процессы. Вашим читателям наверняка будет интересно узнать, что поршень внутри работающего двигателя нагревается больше 300 градусов по Цельсию, на него действует давление более 100 атмосфер , десятки раз в секунду.

Метод жидкой или изотермической штамповки применяемый нами при производстве поршней является одним из прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать плотные литые заготовки поршня с уменьшенным припуском на механическую обработку. Давление используется здесь как фактор эффективного воздействия на затвердевание и протекающие при этом процессы – усадку, газовыделение, ликвацию. Возникающие при воздействии давления сжимающие напряжения снижают склонность к трещинообразованию и улучшают физико-механические свойства заготовки (плотная, без раковин структура, высокая твердость). Большое содержание кремния в материале поршня обеспечивает повышенную износостойкость.

Мы применяем поршневые кольца, уровень качества которых значительно опережает требования стандарта ISO . Точность радиальной толщины кольца не превышает 0,02 мм . при норме 0,2-0,3 мм. Падение тангенциального усилия в заневоленном состоянии при температуре 300 ° C не превышает 5% при норме 8%. Для исключения задиров и прижогов и обеспечения быстрой приработки использован метод микрохонингования (маслокарманы) рабочей хромированной поверхности поршневых колец.

Применение этих новшеств позволило более чем в 2 раза уменьшить зазоры в сопряжении "поршень - гильза цилиндра". Малые зазоры и оптимальная конструкция поршня обеспечивают улучшение всех показателей работы двигателя. Повышается эффективность сгорания топлива, значительно снижаются механические потери на трение, расход масла и топлива, что существенно увеличивает КПД дизеля. Снижается токсичность отработавших газов и уровень шума, повышается мощность.

О.С . В данном случае, ситуация складывалась таким образом. От одного из наших клиентов треста СНДСР ОАО «Сургутнефтегаз», поступил заказ на путепрокладчика (применяемый для расчистки дорог от снега) – установить дизель другой марки. Заказчик был крайне неудовлетворен работой прежнего дизеля, как раз из-за его низкого ресурса и неэкономичности в ходе эксплуатации.

Мы рассмотрели модели российских и импортных двигателей. Оказалось, что ни один из новых дизелей установить без серьёзной переделки машины невозможно. В общем, мы пошли по пути, который оказался удачным, т.е. путем изменения материалов и конструкций изменили параметры двигателя в лучшую сторону. Что и было воплощено в жизнь.

За счет этого улучшились параметры работы двигателя, начиная от его экономичности, которая составляет 7% экономии на топливе и более чем в 5 раз экономии на масле, до улучшения экологических показателей.

Чтобы было понятнее, объясню на конкретном примере. Если вы обращали внимание, иногда встречаются такие машины, которые называют «Ураган». Когда такая машина идет по дороге, ее всю обволакивает облако дыма, шлейф этого дыма тянется за ней на несколько метров, от которого задыхаются водители и пассажиры других автомобилей, оказавшихся, к несчастью, рядом. Так вот, после процесса модернизации, экологические показатели такой машины улучшаются на несколько порядков, это, конечно, не евростандарт, но дизели практически перестают дымить.

-Вы позиционируете себя как фирма, применяющая наукоёмкие технологии. Приведете пример?

С.К. Мы используем разнообразные перспективные разработки по комплектующим деталям, причем аналогов некоторым разработкам нет на Западе. Немцы к нам приезжают, смотрят и удивляются. Например, в России разработан новый процесс скоростного хромирования поршневых колец, что позволяет повысить прочность хрома, сцепление его с поршневым кольцом, а это – дополнительный ресурс работы комплектующих деталей. Наши партнеры смежники выполнили эту работу для нас – по документации на новые поршневые кольца, разработанной в нашем конструкторском бюро.

-Мы с вами говорили о модернизации, но, судя по прайс-листу, вы еще занимаетесь и капитальным ремонтом?

О.С. В капитальный ремонт входит модернизация мотора и ремонт самой машины.

-Где это происходи? У вас есть своя база?

О.С . В Зеленограде у нас есть цех, где выполняются эти работы.

-А каков разброс цен? Насколько клиенту выгодно заниматься модернизацией техники?

С.К. Ресурс цилиндропоршневой группыстандартного дизеля В-401-800часов. «Наша» ЦПГ будет работать не меньше 8000 мото/часов, т.е. в 10 раз больше. Грузовики же могут работать еще дольше – до 15000 мото/часов. На старой технике такого ресурса нет. Это первый вопрос. Второй вопрос-экономичность. При подконтрольной эксплуатации в «Сургутнефтегазе», расход масла на угар, по их данным, снизился в 10 раз. Соответственно, уменьшились вредные выбросы в атмосферу и стоимость эксплуатации этих машин.

Чтобы создать фирму под подобный проект, нужно быть уверенным в том, что работы хватит на несколько лет. Сколько единиц инженерной техники находилось на территории России к тому времени, когда вы решили создать свою фирму?

О.С. На самом деле, техники довольно много, и не только в России, но и в странах СНГ, а также в странах, в свое время получавших ее от Советского Союза. Это Африка, Азия, часть стран Европы.

В настоящее время российским предприятиям приходится бороться с иностранными производителями на рынке модернизации техники, выпущенной в Советском Союзе. Насколько мне известно, иностранцы дают очень высокую оценку разработкам отечественной школы машиностроения.

Отдельные образцы техники позволяют выполнять большой комплекс мероприятий от землеройных работ до расчистки дорог от снега, а также вытаскивания застрявшей техники мощной лебедкой и грузоподъемных работ краном. И все это сконцентрировано в единый комплекс, способный самостоятельно передвигаться с достаточно большой скоростью.

У зарубежных производителей встречается техника, предназначенная для конкретных целей, но аналогичной советским машинам, с таким набором функций я не встречал.

-Кто ваши основные заказчики?

О.С. Это нефтегазодобывающие предприятия, которые более 30 лет эксплуатируют подобную машины, используя ее, в основном, для содержания дорог зимой, землеройных работ и наводки временных мостов. Среди наших партнеров «Сургутнефтегаз», «Лукойл», предприятия по ремонту и обслуживанию дорог, такие как «Северавтодор», «Сургутнефтедорстройремонт» и другие серьезные предприятия.

Кстати о специалистах. Сейчас повсеместно есть проблема с кадрами низшего и среднего звена? Где вы берете кадры?

О.С. Мы готовим у себя молодых специалистов, для этого у нас есть основной костяк, достаточно зрелые мастера. Мы принимаем на работу специалистов по тем или иным направлениям, часть из них обладает определенными познаниями в автомобильной сфере, и обучаем их на месте.

-Вы принимает участие в выставках, и если да, то в каких именно?

О.С. Мы участвуем в выставках. Вот перед вами диплом 2006 года -Международной выставки продукции военного назначения. Диплом мы также получили за участие в выставке «Автомобильные технологии и материалы» в Манеже, принимали участие в международной выставке 2003 года - «Автокомпоненты – новые технологии».

-И там у вас была возможность сравнить свои технологии и с другими. Какой вы сделали выводы?

О.С. Естьзаводы, которые просто ремонтируют различные типы дизелей, но что касается модернизации, то это настолько узкое направление работы, что на сегодняшний день конкурентов у нас нет. Во всяком случае, я о них не слышал.

И последний вопрос. Какие еще дополнительные, если так можно выразиться, направления вы собираетесь осваивать в ближайшем будущем?

О.С. В перспективе рассматриваем вопрос об изготовлении большего количества деталей и узлов для инженерной техники. Сейчас разрабатывается конструкторская документация и ведется поиск субподрядчиков имеющих возможности выполнить наши заказы на комплектующие. В этой нише мы будем стараться утвердиться в ближайшем будущем.

Военно-морские силы США планируют в будущем провести модернизацию силовых газотурбинных установок, которые в настоящее время установлены на их самолетах и кораблях, поменяв обычные двигатели с циклом Брайтона на детонационные ротационные двигатели. За счет этого предполагается экономия топлива на сумму около 400 миллионов долларов ежегодно. Однако серийное использование новых технологий возможно, по оценкам экспертов, не ранее, чем через десятилетие.

Разработки ротационных, или спиновых ротационных двигателей в Америке проводятся Научно-исследовательской лабораторией флота США. Согласно первоначальным подсчетам, новые двигатели будут обладать большей мощностью, а также примерно на четверть экономичнее обычных двигателей. При этом, основные принципы работы силовой установки останутся прежними – газы от сгоревшего топлива будут поступать в газовую турбину, вращая ее лопасти. Согласно данным лаборатории ВМС США, даже в относительно далеком будущем, когда весь американский флот будет приводиться в действие при помощи электричества, за выработку энергии по-прежнему будут отвечать газовые турбины, в определенной степени видоизмененные.

Напомним, что изобретение пульсирующего воздушно-реактивного двигателя приходится на конец девятнадцатого века. Автором изобретения был шведский инженер Мартин Виберг. Широкое распространение новые силовые установки получили в годы Второй мировой войны, хотя они значительно уступали по своим техническим характеристикам авиадвигателям, которые существовали в то время.

Надо заметить, что на данный момент времени американский флот насчитывает 129 кораблей, на которых используется 430 газотурбинных двигателя. Каждый год расходы на обеспечение их топливом составляют порядка 2 миллиардов долларов. В будущем, когда современные двигатели будут заменены новыми, изменятся и объемы затрат на топливную составляющую.

Двигатели внутреннего сгорания, используемые в настоящее время, работают по циклу Брайтона. Если определить суть данного понятия в нескольких словах, то все сводится к последовательному смешиванию окислителя и топлива, дальнейшем сжатии полученной смеси, затем – поджоге и горении с расширением продуктов горения. Это расширение как раз и используется для приведения в движение, перемещения поршней, вращения турбины, то есть выполнения механических действий, обеспечивая постоянное давление. Процесс горения топливной смеси двигается с дозвуковой скоростью – этот процесс носит название дафлаграция.

Что касается новых двигателей, то ученые намерены использовать в них взрывное горение, то есть детонацию, при которой горение происходит со сверхзвуковой скоростью. И хотя в настоящее время явление детонации еще изучено не в полной мере, однако известно, что при таком виде горения возникает ударная волна, которая распространяясь по смеси топлива и воздуха вызывает химическую реакцию, следствием которой является выделение довольно большого количества тепловой энергии. Когда ударная волна проходит через смесь, происходит ее нагрев, что и приводит к детонации.

В разработке нового двигателя планируется использовать определенные наработки, которые были получены в процессе разработки детонационного пульсирующего двигателя. Его принцип работы состоит в том, что предварительно сжатая топливная смесь подается в камеру сгорания, где осуществляется ее поджог и детонация. Продукты горения расширяются в сопле, выполняя механические действия. Затем весь цикл повторяется сначала. Но недостатком пульсирующих двигателей является то, что частота повторения циклов слишком мала. Помимо этого, конструкция самих этих двигателей в случае увеличения числа пульсаций становится более сложной. Это объясняется необходимостью синхронизации работы клапанов, которые отвечают за подачу топливной смеси, а также непосредственно самими циклами детонирования. Пульсирующие двигатели ко всему прочему еще и очень шумные, для их работы необходимо большое количество топлива, а работа возможна только при постоянном дозированном вспрыскивании топлива.

Если сравнивать детонационные ротационные двигатели с пульсирующими, то принцип их работы немного отличается. Так, в частности, в новых двигателях предусмотрена постоянная незатухающая детонация топлива в камере сгорания. Подобное явление получило название спиновая, или вращающаяся детонация. Впервые она была описана в 1956 году советским ученым Богданом Войцеховским. А открыто это явление было гораздо раньше, еще в 1926 году. Первопроходцами стали британцы, которые заметили, что в определенных системах возникала яркая светящаяся «голова», которая двигалась по спирали, вместо детонационной волны, имеющей плоскую форму.

Войцеховский же, использовав фоторегистратор, который сам же и сконструировал, сфотографировал фронт волны, которая двигалась в кольцевой камере сгорания в топливной смеси. Спиновая детонация отличается от плоской тем, что в ней возникает единственная ударная поперечная волна, затем следует нагретый газ, который не прореагировал, а уже за этим слоем находится зона химической реакции. И именно такая волна предотвращает сгорание самой камеры, которую Марлен Топчиян обозвал «сплющенным бубликом».

Необходимо отметить, что в прошлом детонационные двигатели уже применялись. В частности речь идет и пульсирующем воздушно-реактивном двигателе, который использовался немцами в конце Второй мировой войны на крылатых ракетах «Фау-1». Производство его было достаточно простое, использование достаточно легкое, однако при этом этот двигатель был не очень надежным для решения важных задач.

Далее, в 2008 году, в воздух поднялся Rutang Long-EZ - экспериментальный самолет, оснащенный детонационным пульсирующим двигателем. Полет длился всего десять секунд на высоте тридцати метров. За это время силовая установка развила тягу порядка 890 ньютонов.

Экспериментальный образец двигателя, представленный американской лабораторией ВМС США, - это кольцевая конусообразная камера сгорания, имеющая диаметр 14 сантиметров со стороны подачи топлива и 16 сантиметров со стороны сопла. Между стенками камеры расстояние составляет 1 сантиметр, при этом «трубка» имеет длину 17,7 сантиметров.

Смесь воздуха и водорода используется в качестве топливной смеси, которая подается под давлением 10 атмосфер в камеру сгорания. Температура смеси составляет 27,9 градусов. Отметим, данная смесь признана самой удобной для изучения явления спиновой детонации. Но, как утверждают ученые, в новых двигателях вполне можно будет использовать топливную смесь, состоящую не только из водорода но и из других горючих компонентов и воздуха.

Экспериментальные исследования ротационного двигателя показали его большую эффективность и мощность по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Еще одно достоинство – значительная экономия топлива. В то же время, в ходе проведения эксперимента было выявлено, что сгорание топливной смеси в ротационном «пробном» двигателе происходит неоднородно, поэтому необходимо оптимизировать конструкцию двигателя.

Продукты горения, которые расширяются в сопле, можно собрать в одну газовую струю с помощью конуса (это так называемый эффект Коанда), а затем эту струю отправлять в турбину. Под действием этих газов турбина будет вращаться. Таким образом, частично работу турбины можно будет использовать для приведения в движение кораблей, а частично – для выработки энергии, которая необходима для корабельного оборудования и различных систем.

Сами двигатели можно производить без подвижных частей, что значительно упростит их конструкцию, что, в свою очередь, снизит стоимость силовой установки в целом. Но это только в перспективе. Перед тем, как запускать новые двигатели в серийное производство, необходимо решить немало непростых задач, одной из которых является подбор прочных термостойких материалов.

Отметим, что в данный момент ротационные детонационные двигатели считаются одними из наиболее перспективных двигателей. Разработками их также занимаются ученые из Техасского университета в Арлингтоне. Силовая установка, которая были ими создана, была названа «двигателем непрерывной детонации». В том же университете проводятся исследования по подбору различных диаметров кольцевых камер и различных топливных смесей, в состав которых входят водород и воздух или кислород в различных пропорциях.

В России также ведутся разработки в данном направлении. Так, в 2011 году, по словам управляющего директора научно-производственного объединения «Сатурн» И.Федорова, силами ученых Научно-технического центра имени Люльки, ведутся разработки пульсирующего воздушного реактивного двигателя. Работа ведется параллельно с разработками перспективного двигателя, получившего название «Изделие 129» для Т-50. Помимо этого, Федоров также сказал, что объединение ведет исследования по созданию перспективных самолетов следующего этапа, которые, как предполагается, будут беспилотными.

При этом руководитель не уточнил, о каком именно виде пульсирующего двигателя идет речь. В данный момент известны три типа таких двигателей – бесклапанный, клапанный и детонационный. Общепринятым, между тем, признан факт, что пульсирующие двигатели являются наиболее простыми и дешевыми в производстве.

На сегодняшний день некоторые крупные оборонные фирмы занимаются проведением исследований в сфере создания пульсирующих высокоэффективных реактивных двигателей. Среди этих фирм – американские Pratt & Whitney и General Electric и французская SNECMA.

Таким образом, можно сделать определенные выводы: создание нового перспективного двигателя имеет определенные трудности. Главная проблема в данный момент заключается в теории: что именно происходит при движении ударной детонационной волны по кругу, известно лишь в общих чертах, а это в значительной степени усложняет процесс оптимизации разработок. Поэтому новая технология, хотя и имеет очень большую привлекательность, но в масштабах промышленного производства она малореализуема.

Однако если исследователям удастся разобраться с теоретическими вопросами, можно будет говорить о настоящем прорыве. Ведь турбины используются не только на транспорте, но и в энергетической сфере, в которой повышение КПД может иметь еще более сильный эффект.

Использованы материалы:
http://science.compulenta.ru/719064/
http://lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/

Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в Ростех) за последние годы вывела на рынок несколько новых продуктов, в числе которых перспективный двигатель ПД-14, силовые установки для кораблей ВМФ России взамен украинских, а также современные вертолетные двигатели. Кроме того, в компании задумались над созданием отечественного двигателя для SSJ. Заместитель генерального директора - генеральный конструктор корпорации Юрий Шмотин в интервью обозревателю РИА Новости Алексею Паньшину на авиасалоне МАКС-2019 рассказал о работах по улучшению ПД-14, создании нового семейства двигателей для летательных аппаратов, а также перспективном вертолетном двигателе и силовой установке для Су-57.

- Юрий Николаевич, какие основные проекты вы бы выделили?

Для авиационного кластера Ростеха ключевые проекты в двигателестроении – это, конечно, ПД-14 и ПД-35. Однако есть и другие не менее важные проекты. Это, во-первых, ТВ7-117СТ-01 для самолета Ил-114-300, это унифицированный с ним двигатель ТВ7-117СТ для Ил-112В. Кроме того, по линии разработчика этих двигателей – "ОДК-Климов" - мы инициировали еще два проекта. Первый – это двигатель ВК-650В для Ка-226. На базе решений, которые будут заложены в этот двигатель, может быть создано семейство силовых установок от 500 до 700 лошадиных сил. Второй проект – ВК-1600В. Это базовый двигатель, который будет установлен на вертолет Ка-62. Эти двигатели сегодня очень востребованы в России.

Мы ведем работы не только по семейству двигателей для вертолетов, военно-транспортной и гражданской авиации. Вы, конечно, знаете все те работы, которые сегодня ведутся по двигателям для боевой авиации семейства АЛ-41, а также по перспективному двигателю. Эти темы являются ключевыми и реализуются в соответствии с установленными сроками.

Кроме того, ОДК выполнила работы по заказу Минобороны по разработке базовых газотурбинных двигателей для Военно-морского флота России от 8 тысяч лошадиных сил до 25 тысяч лошадиных сил. Это двигатели семейства М70 как для кораблей класса "Зубр" и "Мурена" на воздушных подушках, так и очень ожидаемый двигатель М90ФР для кораблей проектов 22350 и 20386. Эти двигатели позволяют сформировать практически всю номенклатуру силовых агрегатов для кораблей ВМФ России и закрыть потребности Минобороны. В этом году ведется работа по созданию ремонтного производства морских двигателей. Послепродажное обслуживание и ремонт двигателей – это очень важное направление, в котором мы видим перспективу развития.

- Вы упомянули двигатель ВК-650В. На какой стадии разработка?

Работы инициированы, они находятся под контролем Ростеха и финансируются. В этом году будет утвержден эскизно-технический проект, и мы приступим к заказу материальной части. В ближайшее время будет собран первый двигатель. Все план-графики определены, сроки установлены.

Не так давно глава Ростеха Сергей Чемезов сказал, что "Ансат" получит отечественный двигатель через четыре года. Это не тот, о котором вы говорите?

В том случае, если для вертолета будет достаточно двигателя мощностью 600 или 700 лошадиных сил, то, конечно, мы будем предлагать наш двигатель ВК-650В.

- Что сейчас с проектом перспективного вертолетного двигателя (ПДВ)?

Мы программу ПДВ, которая реализовывалась как комплекс мер в обеспечение создания на базе двигателя ВК-2500 новой силовой установки для скоростного вертолета, больше года назад переконфигурировали. Сегодня она называется ПДВ-4000. Мы позиционируем эту силовую установку как двигатель нового поколения в классе мощности 4000-5000 лошадиных сил. Вопросы со сроками пока на согласовании с "Вертолетами России". Для себя мы четко сконфигурировали, что это должен быть двигатель нового поколения, которые можно будет устанавливать как на вертолеты, так и на самолеты. Очень сложно занять продуктовую нишу своим изделием, но еще сложнее сохранить в этой нише свое присутствие. ПДВ-4000 должен быть минимум на 10 процентов лучше предшественника в данном классе. В остальных направлениях та же философия. Например, уже сейчас, сделав двигатель ПД-14, мы закладываем основу для создания в данном классе мощности двигателя, который будет превосходить его.

Кстати, о ПД-14. Какой будет линейка перспективных двигателей этого семейства? Будет ли менее мощный двигатель ПД устанавливаться на SSJ вместо SaM-146?

Данный силовой агрегат (ПД-14 – ред.) разрабатывался в рамках программы по созданию двигателей тягой от 9 до 18 тонн. Газогенератор для всех этих двигателей может быть унифицирован. Если мы говорим о двигателях меньшей размерности, таких как SaM-146, то расход воздуха через внутренний контур в таких двигателях должен быть меньше, чем у газогенератора ПД-14. Для того, чтобы создать двигатель, который по топливной эффективности будет конкурировать с SaM-146 и при этом иметь близкий к нему диаметр, нужен газогенератор меньше, чем у ПД-14. Мы понимаем, что для семейства самолетов Sukhoi Superjet, нужен двигатель, который будет превосходить SaM-146 по характеристикам. Работы по формированию задела для создания двигателей нового поколения мы ведем. В случае получения заказа от ГСС мы готовы будем представить такой двигатель в обозримые сроки.

- То есть пока заказа нет, и вы ведете эти работы в инициативном порядке?

Подписанного контракта нет. Если потребуется, двигатель будет создан. Но еще раз повторю, мы ведем работы по формированию задела для создания двигателя семейства ПД такой размерности.

- Вы сказали ранее, что закладываете основу для улучшения ПД-14. Что это значит?

Есть планы по увеличению мощности двигателя ПД-14 за счет увеличения степени двухконтурности вентилятора и разработки на его базе двигателя ПД-16 с более высокими характеристиками. Эта модификация будет востребована для МС-21-400. Мы для себя ставим задачу не разработать большое количество разных двигателей, а сделать один базовый унифицированный газогенератор и двигатель на его основе, который в перспективе станет массовым и не потребует для близких классов воздушных судов создания модификаций за исключением адаптации и модернизации программного обеспечения.

Не так давно Александр Иноземцев заявил, что стоимость программы ПД-35 составляет около 3 миллиардов долларов. Сколько стоило создать ПД-14?

Я бы не хотел отвечать даже в общих чертах, так как эти цифры можно трактовать по-разному. Включать ли в сумму техперевооружение, создание новых технологий и так далее? Большой объем работ по двигателю проделали и другие холдинги Ростеха, их вклад тоже следует учитывать. Мы с вами знаем, что стоимость зависит от наличия НТЗ, готовности производственной базы, от его тяги, от его габаритов. Это не секрет, но пока мы цифру давать не будем. Могу сказать лишь, что стоимость проекта ПД-14 существенно ниже тех двигателей, которые создавались в этом классе мощности за рубежом.

- Сколько двигателей уже поставлено "Иркуту"?

Три двигателя мы уже поставили. Дальнейшие поставки будут идти по определенному контрактом графику.

Теперь о ПД-35. Много говорится о том, что его будут предлагать для CR929, что его можно будет поставить на двухдвигательную версию Ил-96, но это все планы. Для какого конкретно воздушного судна он создается?

Программа ПД-35 подразумевает создание двигателя большой тяги со сроками завершения опытно-конструкторских работ в 2027 году. Двигатель создается, чтобы предложить его для широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета CR929. Мы находимся на этапе переговоров с китайской стороной о конфигурировании этой программы. Многое будет зависеть от работ по самолету. Конечно, мы с этим продуктом делаем заявку на то, что мы входим в новый сегмент для себя. В 2020-2021 году, я надеюсь, мы согласуем технические требования на применение двигателя на базе газогенератора, который создается в рамках программы ПД-35 для российской платформы. Да, Ил-96 как платформа может быть оснащен таким двигателем, и двухдвигательное исполнение этого самолета может поднять его топливную эффективность очень существенно.

Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) еще далека от заката - такого мнения придерживается достаточно большое количество и специалистов, и простых автолюбителей. И для такого утверждения у них есть все основания. По большому счету, существует только две серьезных претензии к ДВС - прожорливость и вредный выхлоп. Запасы нефти не безграничны, а автомобили являются одними из основных ее потребителей. Выхлопные газы отравляют природу и людей и, накапливаясь в атмосфере, создают парниковый эффект. Парниковый эффект приводит к изменению климата и далее к другим экологическим бедам. Но не будем отвлекаться.С обоими недостатками конструкторы и инженеры за последние десятилетия научились весьма эффективно бороться, доказав, что у ДВС есть еще неиспользованные резервы для развития и совершенствования.

Существенное снижения расхода топлива было достигнуто благодаря внедрению в конструкцию ряда технических новшеств. Первым шагом стал переход от карбюраторных двигателей к впрысковым . Современные системы впрыска обеспечивают подачу топлива в цилиндры под высоким давлением, в результате чего происходит его тонкое распыление и хорошее смешивание с воздухом. В ходе такта сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания точно дозированными порциями до 5-7 раз. Использование наддува, увеличение числа клапанов, повышение степени сжатия также позволили более полно сжигать рабочую смесь. Оптимизация формы камеры сгорания, днища поршней, применение систем с регулируемыми фазами газораспределения способствовали улучшению процессов смесеобразования. В результате двигатель может работать на более бедных смесях, экономя топливо и снижая выброс вредных веществ.

Широко применяется в современных автомобилях система старт-стоп , дающая заметную экономию топлива в городском режиме движения. Эта система автоматически выключает двигатель при остановке автомобиля. Запуск производится при нажатии на педаль сцепления (в автомобилях с механической коробкой передач) или при отпускании педали тормоза (в автомобилях с автоматической коробкой).

Система рекуперации энергии торможения , впервые появившаяся на гибридных автомобилях, постепенно перекочевала и на обычные. Кинетическая энергия замедляющегося автомобиля, которая раньше растрачивалась на нагрев деталей тормозной системы, сейчас преобразуется в электрическую и используется для подзарядки аккумулятора. Расход топлива снижается до 3%.

Важным обстоятельством является то, что улучшение технических характеристик двигателей происходит при неуклонном снижении их объема . Например, фольксвагеновский мотор 1,4 TSI, признанный лучшим двигателем 2010 года, при объеме 1390 куб.см развивает мощность до 178 л.с. То есть, с каждого литра снимается 127 л.с.! Удельный расход топлива за прошедшие 20-30 лет был снижен почти в два раза. А раз снижается потребление топлива, соответственно снижается и выброс вредных веществ, да и запасы нефти можно растянуть на больший срок.

Очистка выхлопных газов

Все вышеперечисленные меры снижают вредные выбросы, так сказать косвенно, за счет улучшения технических характеристик. Но есть ряд систем, назначение которых – непосредственно уменьшать количество вредных веществ в выхлопных газах.

Прежде всего это, конечно же, каталитический нейтрализатор и система рециркуляции выхлопных газов EGR. В нейтрализаторе вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, вступают в химическую реакцию с веществами, нанесенными на его соты. В результате реакции вредные вещества разлагаются на безвредные составляющие.

Система EGR (Exhaust Gas Recirculation) имеет более «узкую» направленность. Она предназначена для снижения содержания оксидов азота в выхлопных газах на режимах прогрева и резкого ускорения, когда двигатель работает на обогащенной смеси. Принцип работы системы состоит в перенаправлении части выхлопных газов обратно в цилиндры. Это вызывает снижение температуры горения и, соответственно, концентрации оксидов азота.

При работе двигателя не все выхлопные газы попадают в выпускную систему. Часть их прорывается в картер. Для предотвращения попадания в атмосферу используется система вентиляции картера . Пары бензина так же, как и выхлопные газы, содержат вредные для человека вещества. Поэтому на автомобилях устанавливается система поглощения паров бензина .

Все вышеперечисленные системы универсальны, то есть используются как на бензиновых моторах, так и на дизельных. Однако выхлопные газы дизеля отличаются повышенной концентрацией оксидов азота и сажи. Поэтому в выпускной системе дизелей дополнительно устанавливается сажевый фильтр . В некоторых конструкциях может использоваться система SCR (Selective catalytic reduction) или, в вольном русском переводе, впрыск мочевины. Принцип работы: водный раствор мочевины впрыскивается в выхлопную систему перед катализатором. В результате химической реакции почти половина высокотоксичных оксидов азота превращается в обычный безвредный азот.

К слову говоря, успехи в совершенствовании дизельных моторов впечатляют. Не будем далеко ходить за примерами. Взгляните на таблицу: в ней представлены победители двух самых престижных мировых наград World Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года в мире) и Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года).

Видите? В одном конкурсе четыре раза побеждали дизели, в другом – дважды.

Перспективы ДВС

Суммируя сказанное можно утверждать, что в ближайшие десятилетия мы будем сосуществовать с двигателями внутреннего сгорания. Для этого есть весомые технические и экономические причины. Отлаженность технологии производства ДВС обеспечивает их сравнительно низкую стоимость. Совершенствование рабочего процесса позволило получить высокие характеристики и снизить вредные выбросы.

Рост продаж «зеленых» автомобилей во многом стимулирован правительственной поддержкой. Как только государство свертывает программу скидок на экологичные автомобили, спрос на них стремительно падает.

Дизельный автомобиль потребляет до 25% меньше топлива и меньше загрязняет окружающую среду, зато бензиновый имеет меньшую стоимость, его страхование и эксплуатация обходятся дешевле. Однако если годовой пробег превышает 15000 километров, покупать дизель выгоднее.

Выбор подходящего типа двигателя зависит также от класса автомобиля. Современные бензиновые силовые агрегаты весьма эффективны в компактных автомобилях, а нынешние дизеля позволяют достигать низкого расхода топлива и дают удовольствие от вождения в больших универсалах. Бензиновые моторы обеспечивают завидную приемистость и динамику «горячим» спортивным автомобилям, а высокий крутящий момент дизелей как нельзя кстати подходит большим внедорожникам.

Главная » Современные модели » Двигатели смд перспектива модернизации. Перспективы двигателей внутреннего сгорания. Силовой агрегат Pinnacle