КПД плюс

Новая комплексная технология

Новая комплексная технология с целью значительного улучшения эксплуатационных качеств поршневых двигателей внутреннего сгорания, узлов и механизмов автотракторной техники, авиации, на судах и кораблях, на тепловозах, на двигатель - электрогенераторах.

Метод формирования сверхтвёрдых поверхностей пар трения, 14-го класса точности, с целью значительного снижения шумов и многократного увеличения живучести машин, узлов и механизмов на кораблях и плавсредствах ВМФ, для применения на судах гражданского флота утверждён «Разрешением Морского Регистра» г.Севастополь, а так же разрешён к применению в промышленном секторе.

Задачи комплексной технологии

Формировать сверхтвердую, высокоточную поверхность маталлических пар трения в процессе эксплуатации механизмов. Более чем в 1500 (тысяча пятьсот) раз снизить коэффициент трения в узлах и механизмах. В десятки раз снизить пиковые значения динамических нагрузок и предотвратить наклёп в металле деталей пар трения, а так же устранить кавитацию от механических причин на стенках гильз цилиндров. Блокировать эффективно прорыв газов через тепловые зазоры в замках компрессионных колец ДВС, делая компрессию стабильно номинальной и не зависящей от величины этих зазоров и температур. Увеличить крутящий момент на низких оборотах ДВС (в мировой практике двигателестроения аналогов нет). В результате значительного улучшения технических и эксплуатационных параметров, в целом, категорически улучшить показатели экологические.

По оценкам специалистов, применение метода данной технологии для ДВС и трансмиссии автомашин КАМАЗ (карьерный самосвал) приносит значительную прибыль за счет улучшения техноко-экономических показателей работы ДВС и механизмов:

1. Уменьшает расход топлива
   • - при холостых оборотах на 70-80%;
   • - при малых и частичных нагрузках на 30-50%;
   • - при мощностных режимах на 20-35%;
   • - в среднем до 40%;
   • Увеличивает крутящий момент на низких оборотах на 20-25%;
   • Повышает мощность ДВС на 25-35%;
   • Снижает расход масла на угар на 95-98%;
   • Обеспечивает увеличение ресурса ДВС без капремонта до 10 раз;
   • Снижает коэффициент трения в узлах и механизмах в 1500 (Одна тысяча пятьсот ) раз.;
   • Гарантирует от износа при «Холодном запуске» в течение всего срока эксплуатации;
   • Значительно снижает шум и вибрации;
   • Нормализует и стабилизирует компрессию на протяжении всего срока службы поршневой группы ДВС.;
   • Гарантирует легкий запуск ДВС при минусовых температурах;
   • Значительно улучшает экологические показатели (по тепловому загрязнению в том числе).

Модернизированный по данной технологии новый или обновленный ДВС проявляет следующие характеристики:

• - до 3 000 км пробега улучшение характеристик до «сверхнорм»;
• - от 3 000 км до 1,5 млн. км пробега стабильное удержание достигнутых характеристик.

Практика нормативной эксплуатации отечественных ДВС в целом гласит: до 30 тыс. км. пробега двигатель работает все лучше и лучше, от 30 тыс. км. до 70 тыс. км., по причинам трения он начинает постепенно изнашиваться и в конце этого срока желательно поменять кольца. Далее ДВС изнашивается необратимо и к 150 тыс. км. пробега нуждается в капитальном ремонте с полной заменой цилиндропоршневой группы. Комплексная технология предотвращает износ от трения в течение заявленной нормы моторесурса, а также делает компрессию независящей от тепловых и мощностных режимов ДВС. Даже " почтенный " по всем понятиям двигатель и в конце моторесурса работает по-прежнему безупречно, малошумно, постоянно мощно и бездымно, когда в нем работает система комплексной технологии.

Характеристики мощности, расхода топлива и масла при системе комплексной технологии

Известно, что: чем меньше зазор в горячем состоянии между головкой поршня над первым (огневым) кольцом и цилиндром, тем больше дросселирование газа в этом зазоре и лучше условия работы колец. Так при зазоре 0,05мм и температуре газа в верхней части зазора 800 градусов С, уже на расстоянии 20мм от верхней части температура газа снижается до 400 градусов С, а при зазоре, равном 0,5 мм – лишь до 700 градусов С. Давление газа на поршневые кольца меняется как от расстояния до кольца так и от давления газа в цилиндре. Если принять давление в цилиндре ДВС автомобиля за 100%, то давление, действующее на I кольцо составит – 75%, на II – 17%, а на III – 7% (при номинальных зазорах).

Предотвращение прорыва газов в картер, как видно, обеспечивается понижением давлений в результате дросселирования газа при прохождении туннелей лабиринта и зазоров, образованных кольцами, что составляет затратную часть и является не эффективным расходом энергии раскалённых газов в цилиндрах двигателя. На сверхтихоходных судовых двигателях, для предотвращения прорыва газов в картер,особенно при прохождении поршня района ВМТ на малых оборотах под нагрузкой, устанавливают до семи компрессионных колец (понятен так-же вопрос трения).

Система комплексной технологии конструкционно блокирует газ на уровне верхнего (огневого) кольца и независимо от величин зазоров колец эффективно возвращает на коленвал до 24% энергии взрыва в камере сгорания ДВС автомобиля. Таким методм обеспечиваются показатели по увеличению крутящего момента на «низах», увеличению мощности, сокращению расхода топлива и масла (на угар), а в целом – определяются экологические показатели уровня Европейских норм на протяжении всего срока эксплуатации.

Живучесть ДВС для спорта, моторесурс 1000000 км. серийного ДВС

При значительном форсировании двигателя повышенные нагрузки в подшипниках КШМ могут привести к разрушению масляного клина в нем, т.е. к повышенным износам подшипника, схватыванию металлов, выплавлению подшипника и т.д. Нагрузка на подшипник зависит, как от окружной скорости подшипника, которая определяет величины трения, так и от размеров: длины подшипника и его диаметра при данном давлении на поршень. Энергетические затраты на преодоление сил трения в основных узлах ДВС составляют: ЦПГ – 11,5%; ГРМ – 2,7%; кривошип – 3% от мощности автомобильного двигателя. Комплексная технология, в отличии от прочих методов форсирования ДВС, снижает коэффициент трения в 1500 раз, а в целом – увеличивает мощность ДВС на 25-30%, удерживает геометрию деталей и в результате оптимальный размер зазора «поршень-цилиндр» весь период моторесурса, и своей эффективностью разрешает установку компрессионных колец с увеличенными тепловыми зазорами. Целесообразно увеличить на 0,2 мм от номинала, зазор верхнего (огневого) кольца с целью перераспределить давление и температуры, тем самым значительно смягчая условия работы компрессионных колец и для предотвращения теплового клина ЦПГ при перегреве ДВС. Таковы возможности комплексной технологии.

Возможно содержать ДВС в стабильно-идеальном состоянии, повторяя безразборное восстановление механизмов через 150 тыс.км. пробега (300000 км. для высокотехнологичных ДВС) и т. д. Применение комплексной технологии универсально решает задачу 1 млн. км. пробега и выше, для нового ДВС.

Улучшение параметров работы авиационного поршневого ДВС

Тепловые зазоры поршневых колец выполняются с учётом условий от теплового заклинивания при форсированном режиме работы ДВС. Авиационные ДВС на предельных мощностных режимах выдерживают значительные нагрузки по тепловому потоку, которые могут достичь величины 2500 градусов. Поэтому набор большой высоты проводится поэтапно за несколько подъёмов, с целью сберечь ДВС от теплового разрушения. При уменьшении нагрузок – номинальном, среднем, малом – мощностных режимах, тепловой поток уменьшается и, как следствие, это определяет заметное увеличение тепловых зазоров поршневых колец, что приводит к прорыву газов в картер и потере мощности в хорошо подготовленном поршневом двигателе. При этом через увеличенные тепловые зазоры поршневых колец масло из картера попадает в камеру сгорания. Во время стоянки, когда ДВС не прогрет, из нижних цилиндров, через тепловые зазоры поршневых колец так-же происходит существенная потеря масла (замасленный грунт на стоянке, рулевых дорожках). Применение комплексной технологии позволяет блокировать эффективно прорыв газов в картер и потерю масла, происходящих, как следствие, от увеличенных в стандарте тепловых зазоров поршневых колец авиационного ДВС.

При работе поршневого ДВС тепло от поршня отводится: 20-25% - через масло в картере и 75-80% - контактно – поршень -> кольца -> цилиндр. В хорошо подготовленном ДВС, по причине зубчатости микрорельефа поверхностей пар трения, от 100% геометрической площади контакта деталей, реально соприкасаются 3 (три)% площади, а в изношенных ДВС («бочка», эллипс в цилиндрах) и этого меньше. Данный параметр категорически определяет предел плотности теплового потока отводимого от поршня к стенке цилиндра. Применение комплексной технологии формирует плавно-волнистый профиль поверхностей пар трения 14 класса точности и создаёт пятно реального контакта равного 16 (шестнадцать)%. Увеличение свыше пяти раз площади реального контакта увеличивает возможность отвода тепла, что защищает поршень, кольца, и масляный клин от перегрева. Такая поверхность деталей трущихся пар характеризуется некоторыми свойствами: аномально низкий коэффициент трения, сверхтвёрдость, прочность, держит геометрию деталей, высокая износостойкость, высокая теплопроводность, предотврощает образование окислов азота (NOx) в целиндрах снижая на 80-90%% их количество, не поддаётся коррозии, диэлектрик, выдерживает температуру 3500 градусов С. Гарантирует поверхность от теплового разрушения при форсажах.

Устранение кавитации на внешних стенках цилиндров и условий «наклёпа» в металле пар трения

Вибрации гильз цилиндров при нагрузках формируют полости разреженностей в охлаждающей жидкости, где образуются кавитационные пузырьки, при схлопывании которых в микрозонах возникают давления до 600 атм. и температура до 1200 градусов С (микровзрыв) и с внешней поверхности гильзы выламываются кластеры (микрочастицы) метала, образуются микротрещины, а затем – разрыв поверхности.

Система комплексной технологии мгновенно перераспределяет энергию упругой деформации в металле пар трения, в десятки раз снижая пиковые значения, то есть вибрации стенок цилиндров сглаживаются и кавитация предотвращается. Так же мгновенно устраняются критические деформационные моменты кристаллической решётки, образующие «наклеп» в металле трущихся пар узлов и различных механизмов (ДВС, редукторов, КПП, ШРУС и т. д. ).

Преимущества применения комплексной технологии на дизелях и дизелях с наддувом, а также бензиновых ДВС при запусках

Сложности пуска при низких температурах хорошо известны. Наиболее сложной для решения является проблема самовоспламенения топлива в дизелях. Низкая начальная температура заряда, а у наддувных двигателей – к тому же низкая (Е) степень сжатия, не обеспечивают получения достаточно высокой температуры сжатия. Холодные стенки цилиндров отводят тепло от сжатого заряда, а зазоры в замках компрессионных колец могут свести на нет компрессию, катастрофически снижая его температуру. При степени сжатия 13 (очень низкой для атмосферного дизеля и достаточно высокой для дизеля с наддувом) температура сжатия достигает 630 градусов С на режиме полной нагрузки, но значительно ниже, на режимах частичных нагрузок, когда турбокомпрессор имеет малую или даже нулевую производительность. Дизель без наддува в тех же атмосферных условиях при степени сжатия 16 обеспечивает получение температуры сжатия, равной 720 градусов С. Очевидно, что у дизеля с наддувом на режиме пуска компрессор не работает, и в результате температура сжатия получается очень низкой.

Применение комплексной технологии делает компрессию независящей от величины зазоров в замках компрессионных колец и обеспечивает надежное повышение температуры сжатия, необходимой для успешного запуска дизеля. Запуск обычного бензинового двигателя можно назвать легким и беспроблемным, но за счет обогащения смеси для пуска и прогрева (при этом происходит перерасход топлива в 2-3 раза, экологически грязный выхлоп, низкая мощность ДВС). Применив комплексную технологию, указанные недостатки в значительной степени устраняются, так как в обогащении смеси для пуска и прогрева необходимости практически нет.