9. Перспективы развития двигателей внутреннего сгорания до 2000 года.

Основные направления развития:

Основными направлениями развития двигателестроения являются следующие:

• повышение топливной экономичности;

• повышение надёжности и долговечности;

• уменьшение издержек, связанных с производством и эксплуатацией;

• улучшение экономических и экологических характеристик.

Предполагается повышение топливной экономичности за счет внедрения газотурбинного наддува дизелей, охлаждения наддувного воздуха, выключения группы цилиндров на холостом ходу, создание систем дозарядки от ряда неработающих цилиндров,турбокомпаудирования.

Отмечается повсеместная тенденция на снижение частот вращения коленчатых валов, повышение давленая впрыска, совершенствование камер сгорания, внедрение электронного управления подачей топлива, увеличение S\D, применение керамических материалов в производстве деталей двигателей.

Прогноз развития автомобильных ДВС:

Прогноз производства автомобильных двигателей приведен на рис.1. На рис.2 приведено соответствие различных двигателей времени. Можно отметить, что перспективными остаются как традиционный дизель, так и дизель с ГТН. Двигатель "К" (Кристиансена) в начале следующего века может потерять свою перспективность.

Турбокомпаундные дизели:

Тепловой баланс перспективных двигателей приведен на рис.5, откуда видно, что доля тепла при переходе к турбокомпаундной схеме возрастает до 41%, а при переходе к адиабатной - до 48%. Есть сведения о том, что опытные турбокомпаундные дизели Катерпиллер с Vn∙i=11,3 л развивают мощность до 375 кВт и имеют удельный расход топлива 179,5 г/кВт.ч.

Возможные перспективы в совершенствовании топливной экономичности дизелей:

Таблица 1.

Тип дизеля	КПД, %	ge, г/(кВт.ч.)	Год начала внедрения
Дизели с ГТН	37	230	современные
То же, усовершенствованные	42	190-200	1986-1988
Теплоизолированные	45	180-185	1988-1992
Турпокомпаундные с силовыми турбинами	55	165-170	1988-1992
С пониженным трением	55	150-160	1992-1995
С утилизацией теплоты в цикле Ранкина	60	140-145	2000

Применение керамики в ДВС:

Уже в настоящее время идёт активная разработка конструкций двигателей из керамических материалов. Сведения о свойствах керамических материалов приведены в таблице 2.

Наименование детали	Свойства керамических материалов						Материалы
	Малое трение	Малая плотность	Теплоизоляция	Износостойкость	Теплостойкость	Коррозионная стойкость
Поршень		+	+		+	+	Si3N4, PSZ, TTA
Поршневое кольцо				+	+		SSN, PSZ (покр.)
Гильза цилиндров	+			+		+	Si3N4, PSZ (покр.)
Камера сгорания			+		+	+	Si3N4, PSZ,
Клапаны		+	+	+	+	+	PSZ (км)
Седло клапана			+	+	+	+	PSZ, SSN
Патрубки впускные и выпускные			+		+	+	ZrO2, Si3N4
Толкатели		+		+		+	TiO2, Al2O3, SiC, Si3N4
Сальники	+			+		+	SiC, Si3N4, PSZ
Агрегаты наддува ротор корпус турбины		+	+ +		+ +	+ +	SiC, Si3N4, LAS
Тепловой экран			+		+	+	ZrO2, LAS
Подшипники	+	+		+	+	+	SSN
Втулка клапана	+		+		+	+	PSZ, SSN, SiC

SSN – спекаемый нитрид кремния

LAS – литиевый амоносиликат

TTA – переработанная уплотнённая окись алюминия

Список литературы:

1. Первая в мире кафедра ДВС //Двигателестроение, 1981, № 9, с 56-58.

2. Повышение надёжности дизелей ЯМЗ и автомобилей КраЗ/ Г.Д. Чернышев, А.А. Малышев, Н.С. Хакин и др. – М.: Машиностроение, 1974 – 228 с.

3. Великая Отечественная война 1941 – 1945: Энциклопедия – М.: Советская энциклопедия, 1985 – 832 с.

4. Поспелов Д.Р. Конструкция двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением – М.: Машиностроение, 1973 – 352 с.

5. Стечкин Б.С. Теория тепловых двигателей: Избранные труды – М.: Наука, 1977 – 410 с.

6. Журавлёв В.Н. Новые грузовые автомобили и двигатели «Исудзу»: Обзор//Автомобильная промышленность США, 1987, № 3, с. 31 - 33.

7. Дизелестроение/ Под редакцией В.И. Балакина. – Л.: Машиностроение, Л. о., 1974 – 216 с.

8. Бриттен Дж.Э. Размышления инженера электрика: История техники и образование//ТИИЭР, -т.66, № 8 – 1978, - с. 14- 19.

9. Новый энциклопедический словарь. т. 15 – С. Петербург: Ф.А. Брокгауз, И.А. Ефрон, 1915 – 960 с.

10. Комптон Д. У., Норман А. Г. Материалы для наземного транспорта// В мире науки, 1986, № 12, с.35-43.

11. История энергетической техники СССР/ Под редакцией Конфедератова И.Я. – М. – Л.: Госэнергоиздат, 1957, - 480 с.

24