Урал и Днепр - Hовый двигатель Днепра

Главным отличием "днепровского" мотора от "уральского", как известно, является способ сопряжения шатуна с коленчатым валом. У "Днепра" оно выполнено на подшипниках скольжения, т.е. на вкладышах; они обеспечивают минимальное трение при работе и к тому же (теоретически) весьма долговечны. Но подшипники скольжения требовательнее к фильтрации масла и нуждаются в подаче его под более высоким давлением, чем роликовые. Поэтому у двигателей "КМЗ" система смазки сложнее, чем у "ИМЗ". На рис. 1 приведен фрагмент системы смазки двигателя "МТ801", которая включает в себя масляный насос, редукционный клапан (на рисунке не показаны), расположенную на переднем конце коленчатого вала центрифугу для очистки масла и каналы, выполненные в картере и коленчатом валу. Подвод масла от центрифуги к подшипникам шатунов осуществлен через последовательно сообщенные каналы и полости, имеющиеся в его шатунных шейках. Полости эти являются второй ступенью очистки масла, а последовательным их сообщением достигается то, что к более нагруженному подшипнику заднего шатуна поступает наиболее очищенное масло. Также несомненным преимуществом подвода масла от фильтра к шатунным подшипникам через каналы является практически абсолютная надежность этого участка масляной магистрали: все ее элементы находятся в одной детали, длина минимально возможная, что обусловливаетмалый нагрев масла. Наконец, при такой системе смазки неполноопорный коленчатый вал установлен в картере на подшипниках качения - конструкция,имеющая самый высокий механический КПД и к тому же очень надежная и наиболее простая. Недостатками же системы смазки двигателя"МТ801" в целом являются низкая ее надежность и большая трудоемкость обслуживания. Это связано с тем, что масло плохо фильтруется центрифугой, установленной на коленчатом валу, из-за переменных и относительно невысоких частот ее вращения при работе двигателя. В процессе эксплуатации требуется регулярно очищать и промывать центрифуги, чего нельзя выполнить без разборки двигателя. Поскольку редукционный клапан установлен в насосе, расположенном выше уровня масла в картере двигателя, то при засорении клапан неплотно прилегает к седлу и без очистки этого узла самозаполнение насоса маслом не возможно. Очистка же клапана трудоемка, поскольку она также связана с разборкой двигателя. Наконец, надо учесть, что при этой схеме смазки масло подводится к коленчатому валу по радиусу, а от полости передней шатунной шейки к задней - по радиальному каналу. При вращении коленчатого вала возникает центробежная сила, противодействующая движению масла в радиальных каналах и поступлению его как к заднему шатунному подшипнику, так и к коленвалу вообще. На высоких скоростных режимах работы двигателя преодолеть эту центробежную силу и обеспечить смазку шатунных подшипников можно только повышением давления масла в системе. А это связано с увеличением затрат мощности на привод масляного насоса, снижением механического КПД и надежности двигателя, поскольку высокое давление в системе способствует ее разгерметизации. Указанные недостатки были известны инженерам Киевского мотозавода давно. И поэтому еще в 1980 году на КМЗ разработан двигатель с системой смазки, в корне отличающейся от описанной выше. Будь он поставлен на производство в то время, главному конкуренту - Ирбитскому мотозаводу - был бы нанесен сокрушительный удар. Но плановая экономика тех лет распорядилась так, что первые серийные образцы этих моторов увидели свет лишь 15 лет спустя, в 1995 году. Чем же замечателен новый мотор и каково его отличие от старого? Анализируя слабые места старого двигателя, конструкторы пришли к выводу, что желательно иметь такую систему смазки шатунных подшипников, в которой бы подача масла к ним совершенно не уменьшалась при повышении частоты вращения коленчатого вала и обслуживание которой не требовало бы разборки мотора . В конечном итоге это дало бы значительное повышение надежности и снижение трудоемкости обслуживания таких двигателей. В новой схеме цель достигается тем, что масляная магистраль, соединяющая фильтр с коленчатым валом, выполнена исключительно в крышке газораспределительного механизма. В ней установлен редукционный клапан (сливной либо дифференциальный), на передней оси коленвала соосно оси его вращения установлен полый цилиндрический патрубок и в крышке газораспределительного механизма выполнено сопрягаемое с ним отверстие главной масляной магистрали. Полости в шатунных шейках соединены последовательно с приемным патрубком осевым и радиальным каналами и между собой - обходным каналом, выполненным по дуге окружности, проходящей через эти полости с центром на оси вращения коленвала. Сам фильтр от автомобиля ВАЗ-2105 установлен на крышке газораспределительного механизма. Он состоит из встроенных в его корпус перепускного и запорного клапанов, а также фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки (см. рис. 2). Смазка кривошипных подшипников шатунов в предложенной системе происходит следующим образом. Масло насосом 1 направляется в полость 2, в крышке газораспределительного механизма 3, отжимает запорный клапан 4 и поступает в масляный фильтр 5. Если масло густое (при холодном двигателе), то в фильтре 5 оно проходит через фильтрующий элемент грубой очистки 6 и направляется в главную масляную магистраль 7 (канал с очищенным маслом). Если двигатель прогрет, то перед поступлением в магистраль 7 масло проходит еще и через фильтр 8 тонкой очистки; если же фильтрующие элементы засорены, то масло поступает в магистраль 7, отжимая перепускной клапан 9. Из главной магистрали 7 масло направляется в расточку 10 и через патрубок 11 поступает в коленчатый вал 12, в котором оно последовательно через каналы 13, 14, 15, полости 16 и 17, а также отверстия 18 и 19 направляется к кривошипным подшипникам шатунов. Чрезмерному повышению давления масла в системе препятствует клапан: сливной 20 (на спортивных двигателях) либо дифференциальный 21 (для двигателей дорожных мотоциклов). При дифференциальном клапане полость управления клапаном соединена с главной масляной магистралью, а рециркуляционный запас масла сливается в поддон из магистрали перед фильтром. Таким образом уменьшается вынужденная циркуляция всего потока масла через фильтрующие элементы, что должно повысить срок их службы и уменьшить пропуск нефильтрованного масла к трущимся деталям в фильтре, особенно при частично засоренных элементах и работе двигателя с пониженной температурой масла. По сравнению с известными, предложенная система смазки обладает совершенно новым качеством саморегулирования, что делает ее надежной и простой в обслуживании и требует минимальных затрат мощности двигателя на привод масляного насоса. Действительно, при вращении коленчатого вала на масло, находящееся в его каналах, действует центробежная сила, благодаря чему оно как бы засасывается через патрубок 11 из главной масляной магистрали 7 и под давлением (пропорциональным квадрату частоты вращения коленвала) через отверстия 18 и 19 в шатунных шейках направляется к подшипникам шатунов. Поскольку ввод масла из главной магистрали в коленчатый вал происходит через отверстие 10 - патрубок 11, совпадающие с осью вращения вала, а канал 15 выполнен по дуге окружности с центром на той же оси, то сопротивления в каналах подачи масла практически равны нулю. При любой частоте вращения коленчатого вала центробежные силы в указанных полостях и канале будут всегда одинаковы. Благодаря этому при своем движении по обходному каналу 15 маслу не приходится преодолевать значительные по величине центробежные силы (0,45 МПа при частоте вращения коленвала 8000 об/мин). Поэтому затраты энергии на перемещение масла по каналу 15 ничтожны и равны лишь потерям на трение его о стенки канала. В итоге для нормального питания шатунных подшипников при любых частотах вращения коленвала достаточно давления масла в главной магистрали 7 около 0,1 МПа. При этом расход масла через отверстия 18 и 19 в шатунных шейках самопроизвольно устанавливается (из-за действия центробежных сил при вращении коленчатого вала) пропорциональным частоте его вращения. Для сравнения отметим, что при средних частотах вращения коленчатого вала упомянутого двигателя МТ801 давление масла в системе должно быть не менее 0,35 МПа, а для нормального снабжения маслом шатунных подшипников этого двигателя при частоте вращения коленвала 8000 об/мин редукционный клапан должен поддерживать давление в системе не менее 0,75 МПа. Кстати, это явилось причиной установки на двигателях спортивных мотоциклов, а затем и мотоциклов "Эскорт-78" центрифуги для очистки масла. Столь высокое давление не допускает применения весьма удобных сменных масляных фильтров из-за их ограниченной прочности. Установка сливного клапана 20 после фильтра в крышке газораспределительного механизма позволяет обеспечить высокую стабильность условий смазки шатунных подшипников при их износе, при увеличении вязкости масла и повышении гидравлического сопротивления фильтра, поскольку в этом случае давление в главной магистрали не падает, как это имеет место, если редукционный клапан расположен у насоса. Такой вариант установки сливного клапана практически исключает его засорение (ведь в магистрали 7 отфильтрованное масло) и разгерметизацию системы. Но даже если это произойдет, клапан легко доступен для осмотра, регулировки и очистки. Кроме того, ускоряет достижение высокого давления в магистрали 7 при пуске холодного двигателя, что снижает пусковые износы шатунных подшипников. Этому способствует также указанное явление центробежного саморегулирования системы и большое гидравлическое сопротивление клапана холодному (и вязкому) маслу. Выполнение масляного фильтра в виде отдельного агрегата, установленного на крышке механизма газораспределения, обеспечивает его простую замену. Кроме того, охлаждение масла при фильтре с автономным корпусом лучше, чем с системой смазки двигателя "ИМЗ". Наконец, такое низкое давление в главной масляной магистрали, простая конфигурация последней, наличие всего одного подвижного сопряжения в каналах с очищенным маслом, применение весьма прогрессивного масляного фильтра автомобильных двигателей ВАЗ, а также оговоренный эффект саморегулирования, обусловленный действием центробежных сил на масло, делает предложенную систему смазки простой и исключительно надежной в эксплуатации. Конечно, "Днепр" с новым мотором остался все еще тем же старым добрым "Днепром": ни мощность, ни динамика, ни экономичность его не изменились. Удивляло лишь то, что при эксплуатации двигатель не требовал внимания к своей персоне никогда, будь то непроходимые леса Вепской возвышенности или пески Мангышлака. За все время жизни, со дня выпуска и до полного износа, с ним не случилось ни одного ремонта, ни большого, ни маленького, кроме замены масла и периодической регулировки клапанов. Другими словами, он приобрел качество, которое в отношении "днепровских" моторов звучит так непривычно: надежность. ...В основную серию этот двигатель так и не пошел. У агонизирующего завода нет ни сил, ни средств для перевооружения производства. Двигатели с измененной системой смазки собираются в очень небольшом количестве и уходят в основном на экспорт, поэтому купить такой мотор довольно сложно. Но если вам повезет...
Категория: Двигатель \| Добавил: (18.12.2011)
Просмотров: 1229 \| Теги: двигатель, днепра, новый