Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Инновационные автомобильные двигатели 2020: ТОП-6

Инновационные автомобильные двигатели 2020: ТОП-6

Описание и обзор наиболее интересных разработок инновационных двигателей: топ-6 моделей, технические подробности. Видео про необычные двигатели. Описание и обзор наиболее интересных разработок инновационных двигателей: топ-6 моделей, технические подробности. Видео про необычные двигатели.

Современные двигатели из года в год становятся всё более технологичными и в то же время всё более ненадежными. Производители пытаются и сохранить мощность, и снизить «прожорливость», и соответствовать экологическим нормам, что нередко вредит эффективности конструкции.

О самых инновационных разработках в сфере двигателестроения – в нашем обзоре.

Инновационные автомобильные моторы

1. Skyactiv-G

Новая разработка от Mazda состоит в снижении температуры цикла для увеличения уровня сжатия бензинового мотора. С этой целью инженеры компании изменили выпускную систему, использовав схему 4-2-1, при которой выхлопные газы поочередно направляются в воздух. Таким образом, за счет снижения попадающих в цилиндры газов улучшается их продувка и снижается температура горючей смеси.

Объем отработанных газов снижается ровно вполовину, тем самым повышая степень сжатия на 3 единицы. Одновременно система корректировки фаз на впускном и выпускном распредвалах улучшает газообмен, а цилиндры небольшого диаметра и увеличенный ход поршня способствуют более слабому нагреву камер сгорания.

Вся проделанная работа позволила повысить крутящий момент на низких оборотах, а уменьшение объема вредных выбросов и экономия топлива получена путем того, что модернизированный двигатель имеет сниженные на 15% обороты по сравнению с традиционными моторами.

В результате те водители, которые не готовы отказаться от классических ДВС, получают атмосферный 2-литровый двигатель, превосходящий экономичностью 1,4-литровый турбированный мотор.

2. Skyactiv-D

Поработали японские специалисты и над дизельным мотором, считая, что турбированные двигатели обладают слишком высоким давлением и температурой, мешающей топливу равномерно перемешаться с воздухом.

Такой механизм дает быстро осуществлять впрыск и воспламенение, повышая КПД двигателя, а заодно расширяет рабочий диапазон до 5200 об/мин.

Двигатель оснастили двумя последовательными турбокомпрессорами, выдающими 1,4 атм, а эффективный запуск даже при низких температурах обеспечивает система изменения фаз газораспределения. В процессе такта впуска выпускные клапаны открываются, направляя часть отработанных газов обратно в цилиндр и нагревая смесь.

Вес нового двигателя снизился на 10%, тогда как крутящий момент и экономичность лишь немного уступают предыдущему «хиту» Mazda MZR-CD 2.2.

3. Формула идеального мотора

Немецкие инженеры изучили такие параметры, как коэффициент полезного действия, тепловой баланс и механические потери, и вывели формулу идеального рабочего объема цилиндра, который равен 0,5 литра. При этом правильная камера сгорания должна иметь в центре форсунку непосредственного впрыска, а также 4 клапана и свечу. Двигатель с таким устройством будет гораздо проще конструировать – словно «из кубиков», по высказыванию специалистов BMW.

В 3-цилиндровом исполнении двигатель будет обладать одной турбиной, в 4-цилиндровом – двухпоточной, а в 6-цилиндровом – битурбированной. Едиными будут цепной привод распредвалов, газораспределительная система и ходы клапанов.

Кроме того, для одинаковых по объему турбированных бензиновых и дизельных двигателей допустимо будет применять одни и те же детали и агрегаты. То есть, автопроизводителю будет проще контролировать объемы производства в зависимости от потребительского спроса и изготавливать на единой производственной линии порядка четырех моделей одновременно.

4. Сколковские инновации

Не отстают от немецких коллег и ученые отечественного центра «Сколково», которые также сумели существенно повысить КПД двигателей внутреннего сгорания.

Все автопроизводители годами работают над тем, чтобы улучшить достаточно невысокий КПД классических двигателей. Они изменяют тягу, оснащают современными технологиями, становятся экономичными и экологичными. Теперь и российские инженеры разработали революционную технологию, достойную внедрения во всем мире.

Проект «Мотор» в данный момент не имеет мировых аналогов и позволяет более чем на 30% снизить потребление даже у наиболее экономичных двигателей.

Инженеры заменили кривошипно-шатунный механизм на уникальную запатентованную кинематическую схему по отбору мощности. Специальное устройство будет «гасить» инерционные силы, совершенствуя показатели любого ДВС, в том числе улучшает крутящий момент, вдвойне снижает частоту вращения, упрощает трансмиссионный узел.

Подобная тестовая схема показала отличные результаты и функциональность, поэтому не за горами новые, высокопроизводительные двигатели российского производства.

5. Скандинавские свободные клапаны

Дочерняя фирма шведского производителя Koenigseggпод названием FreeValve проводит интересные изыскания в области усовершенствования распредвала двигателя. Подход специалистов компании состоит в том, чтобы заменить привязку к конкретной, статической формуле гибкостью в ходе работы двигателя.

Гениальность скандинавской разработки заключается в отсутствии кардинальных изменений в конструкции силового агрегата при увеличении его мощности на 30% , экологичности – на 50 %, экономичности – на 20-50%.

Специалисты отметили, что двигателю не нужны распределительные валы, так как новые клапаны будут способны функционировать каждый по отдельности, не соединенные жестко с «соседями». Так и родилось название новой разработки — «свободные клапаны» или FreeValve.

Классический распредвал в силу конструктивных особенностей далеко не идеален, вызывая определенные проблемы: повышенный расход топлива от увеличения мощности или сниженный крутящий момент на высоких оборотах для улучшения пиковой мощности. Тогда как FreeValve заменил его клапанами, приводимыми в действие отдельным приводом, контролируемым электроникой.

Шведская технология делает двигатель максимально эффективным при разных режимах работы и на разных оборотах без риска провалов в процессе холостого хода, слабой динамики или усиленного расхода топлива.

Читать еще:  Volvo s80 стуки в двигателе

Лишенная распредвала система затрачивает на 10% меньше энергии, которая обычно тратится на работу привода «головных» систем, преодоления трения. На выходе такой двигатель получается дешевле аналогичного дизельного агрегата, имея более высокую эффективность, меньший расход топлива и улучшенные показатели крутящего момента.

Наконец, специалисты шведской компании предусмотрели вариант аварийной работы силового агрегата, во время которого даже при работе лишь четверти приводов клапанов водитель сможет продолжить движение и добраться до техцентра.

6. На благо экологии

В силу экологических требований Евро-7 все автопроизводители бьются над задачей разработки двигателей одновременно мощных и имеющих соответствующий уровень выбросов. Не избежала этой участи и легендарная компания Ferrari, исследователи которой уже направили в Американское Бюро по патентам и товарным знакам сразу два эскиза новой технологии впрыска топливо-воздушной смеси.

Одна из них предполагает впрыск малой доли топлива перед свечой зажигания сразу перед ее включением, чтобы таким путем улучшить продувку камеры сгорания и повысить температуру топливо-воздушной смеси. В таком случае двигатель прогреется в разы быстрее и станет менее токсичен для окружающей среды.

Другой разработкой является дополнительная компактная камера сгорания, помещенная над центром основной камеры сгорания, отделенная от нее перегородкой и имеющая собственную свечу зажигания. Задача подобной конструкции аналогичная – снизить уровень выброса токсичных веществ и повысить топливную эффективность.

Конструкция современных двигателей мало отличается от «отцов-основателей», имея те же коленвалы, поршни, цилиндры и прочие элементы. Поэтому основные новшества касаются модернизации этих узлов, оснащении их электронным управлением, замены материалов изготовления на более лучшие и надежные.

Создание же по-настоящему нового силового агрегата – процесс длительный. Поэтому при частой смене модельных рядов новые двигатели они преимущественно получают от предыдущих «собратьев».

Видео про необычные двигатели:

В рамках проекта «Кортеж» будут созданы более простые и массовые двигатели

В апреле 2018 года россияне увидят новый отечественный автопарк избранного Президента страны. Невероятные машины и фантастические силовые агрегаты. Стало известно, что кое что достанется и обычным россиянам. Новая модульная ультрасовременная технология двигателей внутреннего сгорания, которую можно будет применять, как в автопроме, так и других сферах промышленности. Поверьте потраченные миллиарды рублей были израсходованы не зря.

Итак, что такое модульный двигатель и почему практически все мировые лидеры автопрома переходят именно на него? Модульный силовой агрегат имеет общую конструктивную базу и технологию создания, но при этом может иметь совершенно разный рабочий объем. То есть можно создать 4-ёх, 6-ти или 10 цилиндровый мотор, которые будут созданы по общим принципам.

В основе российской модульной платформы разработанный НАМИ совместно с Porsche Engineering рабочий цилиндр объемом 547,4 см3. То есть все моторы созданные по данной технологии будут иметь общий ход поршня 90 мм, а диаметр цилиндра 88 мм. Базовый модуль получил степень сжатия 9,5:1. Зная объем одного цилиндра не трудно подсчитать, что флагманский V12 для президентского лимузина будет иметь объем 6.6 литра (6 568.8 см3).

Самый массовый V8, который станет основным мотором для большинства премиальных моделей выпускаемых проектом «Кортеж» получит рабочий объем 4.4 литра или 4 379.2 см3. Но нам больше интересен более «народный» рядный 4-цилиндровый 2.2 литровый силовой агрегат (2 189.6 см3). Именно 2.2 движок L4 может найти самое широкое применение в России. Но и на нем разработки не закончатся.

Исходя из общей модульной конструкции, все моторы серии будут иметь алюминиевый блок цилиндров, цепной привод ГРМ, прямой впрыск топлива, систему смены фаз газораспределения, 4 клапана на цилиндр и турбонаддув. Флагманский V12 получит четыре турбокомпрессора с давлением 2,3 бара, максимальная мощность — 830 л.с. (при 5500 об/мин), а крутящий момент — 1320 Нм будет доступен в диапазоне от 2200 до 4500 ­об/­мин.­

Более скромный 2.2 агрегат получит одну турбину и невероятные 245 л.с. при крутящем моменте 380 Нм. Вы можете задать логичный вопрос, что на массовые российские машины такой мотор не поставить, это мягко говоря перебор. Да и дорожный налог превращает любую машину с таким мотором в роскошь.

Однако в НАМИ заявляют, что готовы разработать упрощенную и более дешевую версию мотора «для народа». Тот же 2.2 литровый агрегат станет атмосферником, с распределенным впрыском топлива (вместо непосредственного). Кроме прочего вместо двойной системы смены фаз газораспределения можно оставить один фазовращатель на впускном валу. Тем самым мотор можно подогнать под 150 л.с. для людей не желающих переплачивать за дорожный налог.

Но и это еще не всё, для очень массовых моделей российского производства могут представить модульный рядный двигатель L3 с 3-цилиндрами объемом 1.6 литра (1 642.2 см3). Основная особенность силовых агрегатов данной серии то, что они будут соответствовать самым жестким экологическим требованиям и развивать отличную мощность. При желании моторы российской разработки можно будет предложить и иностранным покупателям. Будем надеяться, что отечественные разработки в ближайшее время отправятся в серию.

Виды и описание автомобильных платформ

Рынок автомобилестроения постоянно меняется. Производителям необходимо успевать за современными тенденциями: разрабатывать новые модели, производить много и быстро. На этом фоне появились автомобильные платформы. Многие водители даже не догадываются, что одна и та же платформа может использоваться для совершенно разных марок.

  1. Что такое платформа автомобиля
  2. Немного истории
  3. Современные автоплатформы
  4. Виды платформ
  5. Обычные платформы
  6. Бейдж-инжиниринг
  7. Модульная платформа
Читать еще:  Что такое диагностика двигателя статьи

Что такое платформа автомобиля

По сути, платформа – это база или основа, на которой могут производиться десятки других автомобилей. И это необязательно одна марка. Например, на платформе Ford C1 производятся такие модели как Mazda 3, Volvo c30, Ford Focus и другие. Нельзя точно определить, какой будет будущая автоплатформа. Отдельные конструктивные элементы определяет сам производитель, но база все же есть.

Платформа автомобиля

Она позволяет унифицировать производство, что значительно экономит деньги и время на разработку новых моделей. Можно подумать, что автомобили на одной платформе совсем не отличаются друг от друга, но это не так. Они могут отличаться внешним дизайном, отделкой салона, формой сидений, руля, качеством комплектующих, но основная база будет идентична или почти идентична.

Эта общая база обычно включает следующие элементы:

  • основа днища (несущая часть);
  • ходовая часть (рулевое управление, подвеска, тормозная система);
  • колесная база (расстояние между осями);
  • компоновка трансмиссии, двигателя и других основных элементов.

Немного истории

Унификация автомобильного производства произошла не на современном этапе, как это может показаться. В начале своего развития автомобильной платформой считалась рама, с установленным двигателем, подвеской и другими элементами. На эти универсальные «тележки» устанавливали разные по форме кузова. Производством кузовов занимались отдельные ателье. Богатый клиент мог заказать свой уникальный вариант.

В конце 30-х годов крупные автопроизводители вытеснили с рынка мелкие кузовные ателье, поэтому пик разнообразного дизайна пошел на спад. В послевоенные годы они и вовсе исчезли. Выдержали конкуренцию лишь немногие, среди них Pininfarina, Zagato, Karmann, Bertone. Уникальные кузова в 50-е годы уже выпускались за огромные деньги по спецзаказам.

В 60-е годы крупные автопроизводители стали постепенно переходить на несущие кузова. Разработать что-то уникальное стало ещё труднее.

Сейчас существует огромное количество марок, но не многие знают, что все они производятся всего несколькими крупными концернами. Их задача как можно больше удешевить производство, не теряя качества. Только крупные автокорпорации могут разработать новый кузов с правильной аэродинамикой и уникальным дизайном. Например, крупнейшему концерну Volkswagen Group принадлежат марки Audi, Skoda, Bugatti, Seat, Bentley и несколько других. Не удивительно, что многие комплектующие разных марок подходят друг к другу.

Во времена СССР также производились автомобили на одной платформе. Это всем известные «Жигули». База была одна, поэтому детали подходили впоследствии к разным моделям.

Современные автоплатформы

Так как одна база может быть основой для большого числа автомобилей, набор конструктивных элементов варьируется. Производители заранее закладывают в разработанную платформу возможный потенциал. Подбирается несколько типов двигателей, лонжеронов, моторных щитов, форм пола. На эту «тележку» затем устанавливают различные кузова, двигатели, трансмиссии, не говоря уже об электронной начинке и салоне.

Платформа B0 от концерна Renault-Nissan

Моторы у соплатформенных автомобилей могут быть как разными, так и совершенно одинаковыми. Например, на известной платформе Ford С1 построены Mazda 3 и Ford Focus. Они имеют абсолютно разные двигатели. А вот Nissan Almera и Renault Logan имеют одинаковые двигатели.

Часто у соплатформенных автомобилей совпадает подвеска. Ходовая часть унифицируется, как и рулевое управление и тормозная система. Разные модели могут иметь разные настройки этих систем. Более жесткая подвеска достигается за счет подбора пружин, амортизаторов и стабилизаторов.

Виды платформ

В процессе развития появились несколько видов:

  • обычная платформа;
  • бейдж-инжиниринг;
  • модульная платформа.

Обычные платформы

Обычные автоплатформы развивались с развитием автомобилестроения. Например, на платформе от Фольксваген PQ35 было построено 19 автомобилей, включая Volkswagen Jetta, Audi Q3, Volkswagen Touran и другие. Трудно поверить, но это так.

Также взять отечественную платформу Lada C. На ней были построены многие автомобили, включая модельный ряд Lada Priora, Lada Vesta и другие. Сейчас от этого производства уже отказались, так как эти модели устарели и не выдержали конкуренции.

Бейдж-инжиниринг

В 70-е годы на автомобильном рынке появился бейдж-инжиниринг. По сути, это создание клона одного автомобиля, но под другой маркой. Зачастую отличия состоят только в нескольких деталях и эмблеме. Особенно много таких примеров в современном автомобилестроении. Самым близким к нам можно назвать автомобили-бейджи Lada Largus и Dacia Logan MCV. Внешне они отличаются только формой решетки радиатора и бампером.

Subaru BRZ и Toyota GT86

Также можно назвать автоклоны Subaru BRZ и Toyota GT86. Это действительно автомобили-братья, которые внешне совсем не отличаются, только логотипом.

Модульная платформа

Модульная платформа стала дальнейшим развитием автоплатформ. Такой подход позволяет создавать автомобили разных классов и комплектаций на основе унифицированных модулей. Это значительно снижает стоимость и время на разработку и производство. Сейчас это новая тенденция на автомобильном рынке. Модульные платформы уже разработали и используют все ведущие автоконцерны мира.

Первой модульную платформу Modular Transverse Matrix (MQB) разработала компания Volkswagen. На ней будет выпускаться более 40 моделей автомобилей разных марок (Seat, Audi, Skoda, Volkswagen). Разработка позволила значительно снизить вес и расход топлива, открылись новые перспективы.

Читать еще:  Греется двигатель ваз 124 причины

Модульная платформа состоит из следующих узлов:

  • двигатель;
  • трансмиссия;
  • рулевое управление;
  • подвеска;
  • электрооборудование.

На базе такой платформы могут создаваться автомобили разных габаритов и характеристик, с разными силовыми установками, включая электродвигатели.

Например, на базе MQB может меняться расстояние и габариты колесной базы, кузова, капота, но остается неизменным расстояние от оси переднего колеса до педального узла. Двигатели могут быть разными, но имеют общие точки крепления. Так же и с другими модулями.

Платформа MQB

На MQB применимо только продольное положение двигателя, поэтому есть фиксированное расстояние до педального узла. Также на этой базе выпускаются только переднеприводные автомобили. Для другой компоновки у Volkswagen есть базы MSB и MLB.

Хотя модульная платформа снижает затраты и время на производство, но есть и свои недостатки, которые также касаются всего платформенного производства:

  • так как на одной базе будут построены различные автомобили, в нее изначально закладывается большой запас прочности, в чем иногда нет необходимости;
  • после начала сборки невозможно внести изменения;
  • автомобили теряют индивидуальность;
  • если будет обнаружен брак, то отзывать придется всю выпущенную партию, как это уже случалось.

Несмотря на это, именно в модульной платформе все производители видят будущее мирового автомобилестроения.

Можно подумать, что с появлением платформ автомобили потеряли свою индивидуальность. Но это касается в большинстве своем только машин с передним приводом. Унифицировать автомобили с задним пока не удается. Есть только несколько похожих моделей. Платформы позволяют производителям экономить деньги и время, а покупатель может экономить на запчастях от «родственных» автомобилей.

Техническое обслуживание модульных двигателей

Модульные двигатели (рис. 28.1) обладают определенными преимуществами при техническом обслуживании. Они обладают высокой контролепригодностью, доступностью, взаимозаменяемостью. При техническом обслуживании и ремонте не требуется съем и разборка всего двигателя, а только того модуля, где обнаружена неисправность. Легкость и быстрота съема модулей обеспечивается надежным, легкодоступным стационарным креплением агрегатов модулей, применением легкоразъемных трубопроводов, болтов соединений корпусов модулей, хомутов, минимальными требованиями по балансировке и применением встроенных в модули подшипников.

Диагностирование двигателей, поиск неисправностей и оценка технического состояния облегчаются применением лючков для введения эндоскопов, с помощью которых определяется состояние внутренних деталей двигателя, а также рациональным размещением датчиков температуры и давления вдоль газового тракта двигателя.

Конструкция двигателя позволяет рассматривать его не как единый агрегат, а как сумму модулей, каждый из которых имеет свой номер и индивидуальную регистрацию наработки. По результатам доводочных и прочностных испытаний, проводимых в ОКБ или на серийном заводе, определяется для каждого модуля своя номенклатура деталей с назначенным ресурсом, если отказ непосредственно влияет на безопасность полета и исключена возможность непрерывного или периодического контроля параметров. В этом случае модули эксплуатируются до выработки ресурса или появления неисправностей.

Поиск и определение характера неисправностей остается важной задачей для эксплуатации. Так, для модулей газового тракта характерны две категории неисправностей: неисправности, приводящие к ухудшению характеристик двигателя, и дефекты, вызывающие уменьшение прочности конструкции. Возможны и такие неисправности, которые могут вызывать ухудшение характеристик и снижение прочности. Диагностирование и прогнозирование технического состояния двигателей осуществляется всеми доступными методами, описанными ранее, а также с помощью средств непрерывного контроля на борту ЛА и другими методами неразрушающего контроля. Причем для определения неисправностей, вызывающих ухудшение характеристик двигателя, обычно применяются прямые методы (бортовые и наземные), а для выявления прочностных неисправностей — методы косвенных измерений. В последнем случае используемые методы должны обеспечивать возможность локализации неисправностей модулей. Это и составляет основную особенность и принципы модульного технического обслуживания и ремонта.

Эксплуатационники должны учитывать, что характеристики отдельных модулей газовоздушного тракта двигателей определяются значениями некоторых основных параметров. Например, ухудшение характеристик вентилятора или компрессора проявляется в изменении производительности или изменении адиабатического КПД процесса сжигания.

Неисправностимодуля турбины проявляются в изменении эффективности проходного сечения соплового аппарата или адиабатического КПД процесса расширения. Параметры эти независимы, и их невозможно измерить непосредственно. Однако в результате измерений соответствующих температур, давлений, расхода топлива и частоты вращения роторов по всему тракту двигателя и расчета газового тракта с использованием ЭВМ вышеуказанные параметры могут быть определены в явном виде. Это свидетельствует о том, что применение модульных и других перспективных двигателей предусматривает использование автоматизированных средств контроля с использованием бортовых и наземных ЭВМ.

Модульный метод технического обслуживания и ремонта имеет свои преимущества лишь в случае различной интенсивности отказов модулей. Если они обладают одинаковой интенсивностью отказов, то преимущество модульного метода теряется. Опыт эксплуатации отечественных и зарубежных двигателей показывает, что по интенсивности отказов модули существенно отличаются друг от друга. Максимальный коэффициент использования двигателей можно получить лишь при обеспечении правильного соотношения модулей, определяемого по интенсивности отказов, внедрении средств автоматизированного контроля и оснащении АТБ базовых аэропортов соответствующим оборудованием, стендами и квалифицированными специалистами по диагностированию и прогнозированию надежности двигателей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector