Уже более 100 лет существуют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Сегодня они составляют основную массу энергетических установок во всём мире. В сфере транспортных энергетических установок им нет пока достойной альтернативы. В принципе, в настоящее время огромный промышленный потенциал работает в основном на этот вид машин, превращающих потенциальную энергию, содержащуюся в углеводородных топливах, в кинетическую энергию — в движение.

Как и всякий механизм, двигатель внутреннего сгорания имеет достаточно много недостатков. Одним из них являются вибрации и шум. Вибрации и шум органически присущи всем механизмам периодического действия, так например, в поршневых машинах во время работы достаточно большие массы металла совершают возвратно-поступательное движение. Они вызывают возмущающие силы, которые передаются на транспортные средства через опоры. Для снижения передаваемых вибраций применяются различные балансиры или, например, опоры, которые делаются упругими и т. д.

Но и в самом двигателе есть резервы по снижению вибраций. Мы в повседневной практике сразу можем отметить, что новый двигатель работает и тише и «мягче». Во многом это заслуга равномерных рабочих процессов в цилиндрах. Ведь чем больше цилиндров, тем чаще происходят вспышки, и меньше разница между числом моментов в единицу времени. Так если в 4-х цилиндровом двигателе пропуски в работе одного цилиндра заметны сразу, то в 12-ти цилиндровом этого сразу и не заметишь. По мере износов деталей, происходящих во время эксплуатации, изменяются и параметры работы каждого цилиндра. Износ поршня, поршневых колец, клапанов и их сёдел приводит к снижению максимального давления сжатия (компрессии). Снижение компрессии сразу снижает мощность цилиндра, так получается неравномерность работы двигателя, повышаются его вибрации. А увеличение зазора в паре поршень-цилиндр приводит к стукам при перекладке поршня в верхней (ВМТ) и нижней (НМТ) мёртвых точках. Увеличение зазоров во вкладышах усиливает вибрации, т. к. происходят удары вкладышей по коленчатому валу (в первую очередь в паре шатун-кривошип). Это только основные моменты, влияющие на вибрационные характеристики двигателя.

Как мы видим, все эти же моменты влияют и на его мощностные показатели. Поэтому давно существуют способы вибродиагностики состояния двигателей, которые позволяют с достаточной достоверностью оценивать состояние двигателя. Уменьшение повышенных зазоров в деталях двигателя (и других агрегатов) сразу сказывается на его рабочих параметрах.

Композиты из серии СУРМ позволяют достаточно быстро создать на поверхностях трения металлоорганическое покрытие, которое уменьшает рабочие зазоры, что приводит к росту «компрессии», снижению ударных нагрузок при перекладке поршня в ВМТ и НМТ, если говорить о цилиндропоршневой группе. Уменьшение зазоров во вкладышах приводит к увеличению давления в масляной системе и как итог исчезает прямой контакт деталей в зонах масляного «голодания».

Система композитов СУРМ позволяет влиять практически на любые зазоры в сочленения двигателя. В проведённых исследованиях на опытном дизеле обработка деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) композитами «раскоксовка» — 204-СУРМ-НК и восстановитель компрессии — 303-СУРМ-ВК(d) привело к росту компрессии за 2 часа работы с 36,3 кг/см" до 39 кг/см«. В бензиновых двигателях повышение «компрессии» как правило, находится в пределах 1,5 — 2,5 кг/см".

Рис. 1

Как известно, повышение компрессии приводит к увеличению температуры рабочего цикла (см. график рис.1, где Т1 -температура до обработки, Т2 — температура после обработки композитами СУРМ), а это увеличивает скорость сгорания. Увеличение скорости сгорания приводит к улучшению качества сгорания и увеличению эффективного коэффициента полезного действия (КПД). Одновременно образовавшееся покрытие привело к снижению потерь на трение колец и поршня о стенки цилиндра в зонах ВМТ и НМТ. Обработка деталей кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения и привода агрегатов композитом для восстановления давления — 304-СУРМ-КВ также снизила потери на трение. Суммарное снижение потерь на трение привело к повышению механического КПД на 4 — 20% в зависимости от нагрузок. В результате расход топлива снизился на 7-8% на разных нагрузочных режимах.

Рис. 2

Рис. 3

Внешне улучшение работы двигателя выразилось в снижении уровня вибраций на 2 — 5 дБ (графики на рис. 2 и 3, ось Y поперечная составляющая, ось Z вертикальная составляющая). Ось Y характеризует ударных нагрузок при перекладке поршня в ВМТ и НМТ. Ось Z соответствует нагрузкам от процесса сгорания, передающимся на коленчатый вал через вкладыши. На вибрации по оси Z большое влияние оказывают зазоры во вкладышах и равномерность работы цилиндров. Как видно из графиков, по обеим осям произошло значительное снижение вибрационных нагрузок, что на транспортных средствах сразу ощущается в салоне.

Таким образом, композиты СУРМ позволяют заметно улучшить технико-экономические и экологические показатели транспортных средств. Одновременно с этим снижаются нагрузки на все детали, как двигателя, так и его опоры, и сам кузов. Отсюда можно сделать вывод, что снижение вибрационных нагрузок от двигателя приводит к повышению ресурса всех без исключения частей транспортных средств

Материал предоставлен компанией "ПИОТР"