Анализ мировых тенденций в проектировании современных бензиновых двигателей, страница 4

В последнее время значительно повысилась надежность двигателей внутреннего сгорания различных типов. Возросли сроки службы до капитального ремонта. Для оценки надежности пользуются понятием - отказ машины, т. е. невозможность продолжать работу. Надежность характеризуется частотой отказов, длительностью бесперебойной работы до отказа, степенью тяжести отказов - стоимостью и длительностью работы, необходимой для устранения отказа. Повышению надежности способствует отмена периодических уходов, регулирования и затяжки крепежных деталей, введение защитных устройств и, главным образом, комплекс конструктивных, технологических и эксплуатационных мероприятий, устраняющих возможность отказов.

Средствами повышения долговечности являются:

• уменьшение массы поступательно-возвратно движущихся деталей (поршней и шатунов). Это способствует снижению нагрузки на стенки цилиндров и соответственно снижает механический износ контактирующих поверхностей. Уменьшение сил инерции способствует также безопасному росту номинальных оборотов двигателя;

• увеличение жесткости  блока цилиндров. Данная мера снижает деформации блока, которые могут передаваться при повышенных нагрузках на коленчатый вал и вызывать его повышенный износ;

• улучшение теплового баланса двигателя. Имеется в виду, что в идеале нужно стремиться к тому, чтобы выровнять температуру деталей цилиндропоршневой группы и поддерживать этот баланс на различных режимах (холостой ход, разгон, стационарный режим, остановка двигателя). Непродуманность конструкции в этом вопросе может вызвать локальные тепловые деформации рабочих поверхностей и быть причиной граничного трения или даже заклинивания деталей;

•  улучшение антифрикционных качеств материалов;

•  повышение усталостной прочности деталей;

•  уменьшение удельных давлений;

•  обеспечение надежной смазки;

• высокая степень очистки воздуха, топлива и масла;

•тщательная герметизация внутренних полостей машины.

Важным средством увеличения долговечности является повышение качества горючесмазочных материалов.

1.4 Улучшение компактности двигателя.

На компактность двигателя в первую очередь влияет компоновочная схема.Сравним данные по использованию различных компоновочных схем автомобильных двигателей. У бензиновых двигателей в последние годы сохраняются довольно устойчивые соотношения между применением рядной, V – образной и оппозитной компоновок (рис. 6). Так в конструкции этих двигателей преобладающее применение находит рядная компоновка (около 67 – 70 % моделей), затем следует V – образная (примерно 30%). Оппозитные конструкции используются довольно редко – не более чем у 2,5 % моделей.  Нестандартные виды компоновок исчисляются единицами.

Рисунок 6 Относительное применение различных компоновочных схем автомобильных бензиновых двигателей.

Одной из важнейших задач в области развития двигателей внутреннего сгорания является уменьшение их удельной массы и габаритных размеров при сохранении по возможности срока службы. Для решения этой задачи существует несколько путей. Один из них - увеличение быстроходности двигателей, что позволяет получить большую мощность при одних и тех же основных размерах. Успехи современной металлургии в области создания более прочных материалов, улучшение технологии производства и усовершенствование методов исследования происходящих в двигателях процессов позволили значительно повысить быстроходность двигателей внутреннего сгорания и обеспечить при этом их достаточно высокую долговечность.

1.5 Возможность изменения степени сжатия.

Впервые мотор с изменяемой степенью сжатия был представлен на Женевском автосалоне в 2000 г. компанией Saab. Пятицилиндровый двигатель объемом 1,6 л развивал чрезвычайно высокую мощность в 225 л. с. и крутящий момент, равный 305 Нм. Расход топлива при средних нагрузках был снижен на 30 %, и в такой же пропорции уменьшилась интенсивность выбросов СО2. Двигатель с изменяемой степенью сжатия был способен работать на различных марках бензина – от А-76 до А-98 – практически без ухудшения характеристик и детонации. Несколько месяцев спустя подобный силовой агрегат представила и компания FEV Motorentechnik. Немного позже в том же году был представлен 1,8-литровый двигатель такого же типа и с подобными характеристиками для Audi A6.