Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

Малоразмерная Corolla от Тойоты с атмосферным 1.2-1.6 L4 стоила в 1975-м в США $3,000-4,000 в зависимости от опций.

Среднемоторный Мазерати Merak с 3.0 V6 стоил там тогда $22,100, такая же Ламбо Urraco c 2.5 V8, $22,800, а Феррари 308 GT4 c её 2.9 V8, $24,100. В среднем, как семь Corolla.
 
Последнее редактирование:
Реклама
Тираж:

- 308 GT4 2.0/2.9 V8 = 3,667 (за 7 лет, 520 в год),
- Merak 2.0/3.0 V6 = 1,830 (за 11 лет выпуска, 170 в год),
- Urraco 2.0/2.5/3.0 V8 = 791 (за 7 лет, 110 в год).

У Феррари была значительно большая выручка на модель за весь срок продаж, что позволяло тщательнее проработать мелочи. Наиболее трудно было Ламбо.
 
Biturbo с наддувным 2.5 V6 в 1986-м году стоила в США $32,800, или как три с половиной-четыре Corolla c 1.6 L4 ($7,500-9,500), и как три Corolla c 1.6 L4 с 4-клапанными головками ($10,500), которые тогда в бытовом сегменте считались инновационными.

То есть, в маленьких Тойотах Biturbo была в два раза "доступнее" Merak, и это снижение цен расширило аудиторию, и увеличило выпуск в несколько раз.
 
Biturbo с наддувным 2.5 V6 в 1986-м году стоила в США $32,800, или как три с половиной-четыре Corolla c 1.6 L4 ($7,500-9,500), и как три Corolla c 1.6 L4 с 4-клапанными головками ($10,500), которые тогда в бытовом сегменте считались инновационными.

То есть, в маленьких Тойотах Biturbo была в два раза "доступнее" Merak, и это снижение цен расширило аудиторию, и увеличило выпуск в несколько раз.
Измерение слона в попугаях) супруга сегодня узнала, что комплект тормозные диски + колодки на Alpina XB7 стоят 500000 рублей. Говорит, 5 автомобилей Ока.
 
Раз итальянские чиновники заставили Де Томасо выпустить Biturbo на рынок раньше чем завершились процедуры полноценного тестирования, было решено внедрять изменения по мере выпуска.

В 1983-м было произведено первое обновление, двигатель получил штатный электронный буст-контроллер MABC от Marelli, с датчиком детонации и цифровым управлением по картам, положивший конец перекручиванию моторов беспечными водителями и связанному с этим отказу ременного ГРМ (который по прежнему нужно было по регламенту менять раз в 40,000 или 2 года, что наступит ранее, из-за технологии изготовления ремней того времени). Вдобавок, MABC убирал возможную детонацию, и "передув", что привело к снижению числа отказов.

1983.jpg


Тогда же внедрили новые турбокомпрессоры от IHI, с жидкостным охлаждением вместо масляного, более эффективным, они были холоднее на целых 160 °C. Теперь, даже при остановке двигателя после интенсивной езды, с полной нагрузкой, что практиковала часть водителей, температура масла в них не превышала 145 °C, так как их охлаждение продолжалось через жидкостный радиатор, что убрало их отказы, и обеспечило желаемую отказоустойчивость даже после пробега более 100,000 км.

Вдобавок, жидкостное охлаждение снизило температуру сжатого воздуха на выходе из турбокомпрессора, что дополнительно повысило эффективность, и чуть-чуть снизило расход топлива.

В 1984-м появился вариант, для рынка США, c двигателем 2.5, полученным из 2.0 увеличением диаметра цилиндра с 82 до 91.6 мм, при том же ходе в 63 мм, путём замены гильз. Это решение не изменило скорости поршня, поэтому не повысило нагрузки на шатуны и вкладыши при его перекладке, конструктивно сниженные за счёт выбора небольшого значения хода, и не очень тяжёлых поршней.

Новый двигатель развивал отдачу в 195 сил@5,500 против 180 сил @6,000, крутящий момент вырос более существенно, с 255 Нм@4,400 до 315 Нм@3,000.

biturbo usa.jpg


Тогда же, первыми в отрасли (за два года до фольксвагеновской Ауди) они внедрили на Biturbo червячный самоблокирующийся дифференциал Torsen от Gleason, его раннюю версию с сателлитами, в качестве заднего межколёсного, вместо предыдущего самоблокирующегося от Salisbury, многодискового, который применялся ею много лет на предыдущих машинах. Результат, заметно более плавная и предсказуемая для водителя блокировка.

1984.jpg


В 1986-м, через четыре года после полноценного запуска производства, был произведены более объёмные изменения.

Для начала, обновили металлообработку и процессы очистки и фосфатации сваренных кузовов, что убрало проблему серьёзной коррозии машин первых лет. Производство кузовов и двигателей, и сборка машин приведены на фото ниже.

prod.jpg


Как и планировалось разработчиками Мазерати с самого начала, с временным лагом по его готовности к массовому производству, был внедрён канальный впрыск топлива IAW от Marelli-Weber, работавший не по управляющему сигналу от резистивного блока инерционного и ограничивающего поток расходомера воздуха типа flap, дверца, как в системах Motronic того времени от Bosch, а по сигналу датчика давления, что давало меньшее сопротивление потоку, и меньшую инерционность, с цифровым контролем впрыска и зажигания по картам.

Он уже тогда был полностью поцилиндровым и фазированным (секвентальным). Для большей точности дозирования был разработан корпус дроссельной заслонки с двумя постепенно открывающимися заслонками, дифференциального типа.

Помимо цифрового управления зажиганием по картам, с двумя катушками и распределителем ещё механического типа, система IAW включала в себя второй ЭБУ, содержавший предыдущий бустер-контроллер MABC, который непрерывно регулировал давление наддува турбокомпрессоров через электромагнитный клапан, управляющий их перепускными клапанами, а также осуществлял контроль детонации, регулируя степень наддува так, чтобы уйти от неё.

1986.jpg


Тогда же были внедрены два промежуточных охладителя "воздух-воздух", расположенные в передней части, что наконец-то позволило обеспечить стабильность отдачи в любых условиях.

1986e.jpg


На моторе 2.0 тогда же были переработаны головки, внедрены впускные и выпускные клапаны большего диаметра, как и у головок появившегося с 1984-м экспортного 2.5. Мотор 2.0 для итальянского рынка тогда же получил гильзы с никель-карбид-кремниевым покрытием внутренних стенок, по запатентованной гальванической технологии нанесения от мотоциклистов Moto Guzzi, с названием Nigusil.

Это позволило использовать алюминий как для поршней, так и для гильз, обеспечив идеальную синхронизацию расширения при любой температуре, это привело к менее работе двигателя, благодаря уменьшению зазоров до минимума, а также, дало минимальный расход моторного масла. Второе преимущество этого технического решения, снижение трения. Наконец, такие гильзы более теплопроводны чем чугунные, что дало снижение температуры стенок цилиндра на 130 °C. Для улучшения теплоотведения их внешние поверхности получили оребрение.

Экспортные моторы 2.5 по-прежнему имели чугунные гильзы, так как из-за неоднородного качества топлива на этих рынках очень прочное но и очень тонкое Nigusil покрытие могло быть повреждено.

1985.jpg


За счёт всех этих мер, новых турбокомпрессоров, лучшего охлаждения наддувочного воздуха, головок с лучшей пропускной способностью, лучшего контроля наддува и детонации, более точного контроля дозирования топлива и смесеобразования, и лучшего теплоотведения от гильз цилиндров, отдача версии 2.0 была повышена со 180 сил @6,000 до 220 сил @6,350, а максимальный крутящий момент стал достигаться ранее, 255 Нм@4,400 и 255 Нм@3,500 соответственно.

Два воздухозаборника типа NACA, расположенные в капоте, улучшили тепловую продувку моторного отсека без значительного влияния на обтекаемость, на фото приведена 4-дверная версия с колёсной базой 2.60 метра с 2.0, для итальянского рынка.

420 si.jpg
 
Последнее редактирование:
Объяснение механизма повреждения стенок цилиндров ниже.

------------------

Повышенная распространенность задиров цилиндров двигателей с блоками из заэвтектического сплава Al-Si (торговая марка Alusil
KS Kolbenschmidt и иные) при эксплуатации в холодном климате и связаны с образованием кислоты в картере при температурах ниже 40 °C.

Испытания, проведенные Toyota, результаты которых опубликованы в 2000 году, измеряли влияние серы в топливе на износ двигателей Al-Si. Toyota обнаружила, что североамериканское топливо regular класса (октановое число 87) имеет самое высокое содержание серы – максимум 1350 ppm, за ним следует европейское топливо с 1000 ppm, и японское топливо с практически нулевым содержанием серы. Качество североамериканских premium сортов неэтилированного топлива сильно различалось, с максимальным содержанием серы 650 ppm и средним – 175 ppm.

Исследование также показало, что с увеличением содержания серы скорость износа также значительно увеличивалась при температуре охлаждающей жидкости ниже 40 °C, что приводило к трёхкратному увеличению износа при содержании серы 1000 ppm по сравнению с неэтилированным топливом с содержанием серы 200 ppm или менее.

При низких температурах в качестве побочных продуктов сгорания образуются кислоты, причём более высокая концентрация кислоты связана с топливом с высоким содержанием серы. Именно эти кислоты разрушают масляную плёнку между стенками цилиндров и поршневыми кольцами, вызывая абразивный износ, связанный с пластической деформацией алюминиевой матрицы.

Как и ожидалось, скорость износа колец также увеличивалась с увеличением концентрации серы. Для топлива с содержанием серы менее 200 ppm скорость износа выравнивается при температуре охлаждающей жидкости 60 °C и выше. Для топлива с более высоким содержанием серы (до 1000 ppm) скорость износа выравнивается при более высоких рабочих температурах, 80-100 °C.

За почти двадцать лет, прошедших с момента публикации этих результатов, сера была практически полностью исключена из топлива в Северной Америке и Европе. Автопроизводители теперь используют передовые системы терморегулирования, обеспечивающие быстрый прогрев двигателя, что в сочетании с топливом с пониженным содержанием серы эффективно нейтрализует низкотемпературное кислотообразование.

Моторы, эксплуатируемые с 2017 года на топливе со сверхнизким содержанием серы в холодном климате, безусловно получили выгоду от снижения кислотообразования, однако двигатели, разарботанные до внедрения стандартов Tier 3, как ожидается, будут испытывать более высокий износ в холодном климате, пропорционально содержанию серы в топливе. Хотя термостат охлаждающей жидкости помогает довести двигатель до надлежащей рабочей температуры, синхронизация температуры масла и охлаждающей жидкости занимает больше времени, даже если двигатель оснащен современным ламинарным масляно-водяным теплообменником.

В результате двигатель может достичь желаемой температуры охлаждающей жидкости, однако масло может всё ещё находиться в зоне риска образования кислот. Это особенно актуально для автомобилей, ездящих на короткие расстояния, даже в тёплом климате, поскольку побочные продукты сгорания, соединяясь с влагой в картере, образуют кислоты, которые могут повредить как поршневые кольца, так и стенки цилиндров. В случаях, когда масло не достигает полной рабочей температуры регулярно, например, при движении с частыми остановками в холодную погоду, та же Porsche рекомендует менять его чаще, чтобы гарантировать 100% эффективность защиты всех внутренних компонентов двигателя.
 
Последнее редактирование:
В 1985-м Мазерати представила прессе ещё одну разработку, экспериментальную, двигатель Biturbo с 6-клапанными головками, названный 6.36.

013-Maserati-6.36-c.1985-72170.jpg


Декларируемые особенности и преимущества этого решения:

- две пары верхних распредвалов с приводом от зубчатого ремня,
- 6 клапанов на цилиндр, центральные расположены под другим углом к внешним, для повышения турбулентности и более равномерного смешивания,
- снижение инерционных напряжений благодаря чрезвычайной легкости компонентов привода клапанного механизма с двумя рокерами на цилиндр,
- простая регулировка клапанных зазоров благодаря запатентованной системе с "пальцевым" контролем,
- центральное расположение свечей зажигания наиболее оптимальное для процессов сгорания,
- более низкая температура камер сгорания благодаря более оптимальному потоку охлаждающей жидкости внутри головок,
- более высокая возможная степень сжатия при той же детонационной стойкости топлива для большей мощности и меньшего расхода,
- более низкий удельный расход топлива.

a-highly-advanced-petrol-engine-concept-the-maserati-6-36-6.jpg


a-highly-advanced-petrol-engine-concept-the-maserati-6-36.jpg


Головка в металле.

maserati-6-36-was-a-2-litre-36-valve-6-cylinder-petrol-engine-with-2-turbochargers1.jpg


Двигатель 2.0 с этими головками, с инжекторным питанием и турбокомпрессорами с жидкостным охлаждением, был изготовлен и испытан, получена отдача в 260 сил @7,200, при всего 0.8 Барах избытка от турбокомпрессоров.

Но, сложность по отношению к 4-клапанной схеме оказалась не пропорциональна плюсам, а стоимость росла значительно, поэтому 6-клапанная не была запущена в производство. Было решено внедрить 4-клапанные головки с двойными верхними распредвалами, когда это станет актуально, и когда существующая 3-клапанная схема с единственным верхним распредвалом на головку станет фактором, ограничивающим по пропусканию воздуха (это было реализовано в 1989-м).

maserati-6-36-was-a-2-litre-36-valve-6-cylinder-petrol-engine-with-2-turbochargers.jpg
 
Последнее редактирование:
c двигателем 2.5, полученным из 2.0 увеличением диаметра цилиндра с 82 до 91.6 мм, при том же ходе в 63 мм, путём замены гильз. Это решение не изменило скорости поршня, поэтому не повысило нагрузки на шатуны и вкладыши при его перекладке, конструктивно сниженные за счёт выбора небольшого значения хода, и не очень тяжёлых поршней
С неизбежным увеличением массы поршней, вызванной бОльшим их диаметром, нагрузки не могли не увеличиться.

Что-то здесь не так.
 
Объяснение механизма повреждения стенок цилиндров ниже.

------------------

Повышенная распространенность задиров цилиндров двигателей с блоками из заэвтектического сплава Al-Si (торговая марка Alusil
KS Kolbenschmidt и иные) при эксплуатации в холодном климате и связаны с образованием кислоты в картере при температурах ниже 40 °C.

Испытания, проведенные Toyota, результаты которых опубликованы в 2000 году, измеряли влияние серы в топливе на износ двигателей Al-Si. Toyota обнаружила, что североамериканское топливо regular класса (октановое число 87) имеет самое высокое содержание серы – максимум 1350 ppm, за ним следует европейское топливо с 1000 ppm, и японское топливо с практически нулевым содержанием серы. Качество североамериканских premium сортов неэтилированного топлива сильно различалось, с максимальным содержанием серы 650 ppm и средним – 175 ppm.

Исследование также показало, что с увеличением содержания серы скорость износа также значительно увеличивалась при температуре охлаждающей жидкости ниже 40 °C, что приводило к трёхкратному увеличению износа при содержании серы 1000 ppm по сравнению с неэтилированным топливом с содержанием серы 200 ppm или менее.

При низких температурах в качестве побочных продуктов сгорания образуются кислоты, причём более высокая концентрация кислоты связана с топливом с высоким содержанием серы. Именно эти кислоты разрушают масляную плёнку между стенками цилиндров и поршневыми кольцами, вызывая абразивный износ, связанный с пластической деформацией алюминиевой матрицы.

Как и ожидалось, скорость износа колец также увеличивалась с увеличением концентрации серы. Для топлива с содержанием серы менее 200 ppm скорость износа выравнивается при температуре охлаждающей жидкости 60 °C и выше. Для топлива с более высоким содержанием серы (до 1000 ppm) скорость износа выравнивается при более высоких рабочих температурах, 80-100 °C.

За почти двадцать лет, прошедших с момента публикации этих результатов, сера была практически полностью исключена из топлива в Северной Америке и Европе. Автопроизводители теперь используют передовые системы терморегулирования, обеспечивающие быстрый прогрев двигателя, что в сочетании с топливом с пониженным содержанием серы эффективно нейтрализует низкотемпературное кислотообразование.

Моторы, эксплуатируемые с 2017 года на топливе со сверхнизким содержанием серы в холодном климате, безусловно получили выгоду от снижения кислотообразования, однако двигатели, разарботанные до внедрения стандартов Tier 3, как ожидается, будут испытывать более высокий износ в холодном климате, пропорционально содержанию серы в топливе. Хотя термостат охлаждающей жидкости помогает довести двигатель до надлежащей рабочей температуры, синхронизация температуры масла и охлаждающей жидкости занимает больше времени, даже если двигатель оснащен современным ламинарным масляно-водяным теплообменником.

В результате двигатель может достичь желаемой температуры охлаждающей жидкости, однако масло может всё ещё находиться в зоне риска образования кислот. Это особенно актуально для автомобилей, ездящих на короткие расстояния, даже в тёплом климате, поскольку побочные продукты сгорания, соединяясь с влагой в картере, образуют кислоты, которые могут повредить как поршневые кольца, так и стенки цилиндров. В случаях, когда масло не достигает полной рабочей температуры регулярно, например, при движении с частыми остановками в холодную погоду, та же Porsche рекомендует менять его чаще, чтобы гарантировать 100% эффективность защиты всех внутренних компонентов двигателя.
Интересно, в штатах и VW рекомендует 504/507 0w30 для ЕА888 gen3/4, и Тойота на свой косячный 3.4 V6 Bi-turbo 0w20 LL17.
 
С неизбежным увеличением массы поршней, вызванной бОльшим их диаметром, нагрузки не могли не увеличиться. Что-то здесь не так.

Конкретно для этих моторов Biturbo линейки 2.0/2.5/2.8, с 3-клапанными головками.

2.0 V6 3V 180PS@6,000 < (82x63 мм, шатун 137.75 мм)
-----------------------
400 грамм 82 мм поршень + 100 поршневой палец под него + 20 поршевые кольца + 2 стопорные кольца поршневого пальца = 522 грамм поршень в сборе
+
600 грамм шатун х 0.32 = 192 его верхняя часть
=
714 грамм масса участвующая в возратно-поступательном движении
-----------------------
x 14.7 м/с скорость поршня @7,000 = 10.5 нагрузка на оборотах отсечки
x 12.6 м/с скорость поршня @6,000 = 9.0 нагрузка на оборотах максимальной мощности
-----------------------
600 грамм шатун х 0.68 = 408 его нижняя часть + 2х25 шатунные болты + 2х20 шатунные вкладыши = 498 грамм масса участвующая во вращательном движении (х 6 цилиндров)
= 2,988 грамм
+
16,720 грамм коленвал

2.5 V6 3V 200PS@5,500 < (91.6x63 мм, шатун 137.75 мм)
-----------------------
480 грамм 91.6 мм поршень + 150 поршневой палец под него + 22 поршевые кольца + 2 стопорные кольца поршневого пальца = 654 грамм поршень в сборе
+
600 грамм шатун х 0.32 = 192 его верхняя часть
=
846 грамм масса участвующая в возратно-поступательном движении
-----------------------
x 14.7 м/с скорость поршня @7,000 = 12.4 нагрузка на оборотах отсечки
x 11.5 м/с скорость поршня @5,500 = 9.7 нагрузка на оборотах максимальной мощности
-----------------------
600 грамм шатун х 0.68 = 408 его нижняя часть + 2х25 шатунные болты + 2х20 шатунные вкладыши = 498 грамм масса участвующая во вращательном движении (х 6 цилиндров)
= 2,988 грамм
+
16,720 грамм коленвал

2.8 V6 3V < 250PS@5,600 (94x67 мм, шатун 137.75 мм)
-----------------------
503 грамм 94 мм поршень + 156 поршневой палец под него + 23 поршевые кольца + 2 стопорные кольца поршневого пальца = 684 грамм поршень в сборе
+
600 грамм шатун х 0.32 = 192 его верхняя часть
=
876 грамм масса участвующая в возратно-поступательном движении
-----------------------
x 15.6 м/с скорость поршня @7,000 = 13.7 нагрузка на оборотах отсечки
x 12.5 м/с скорость поршня @5,600 = 11.0 нагрузка на оборотах максимальной мощности
-----------------------
600 грамм шатун х 0.68 = 408 его нижняя часть + 2х25 шатунные болты + 2х20 шатунные вкладыши = 498 грамм масса участвующая во вращательном движении (х 6 цилиндров)
= 2,988 грамм
+
17,100 грамм коленвал
 
Последнее редактирование:
Реклама
Про оптимизацию.

Алюминиевые поршни довольно лёгкие, за счёт изменением процесса обработки, например применения вместо литья более дорогой ковки, а также подбора толщины стенок и высоты юбки, оптимизировав их методом конечных элементов, можно существенно снизить их массу, при требуемой прочности и жаростойкости. При этом такой оптимизированный поршень под более широкий цилиндр будет даже легче обычного поршня, под более узкий. То же касается поршневых пальцев.

То же можно сделать для шатунов, с ковкой вместо литья, и FEM оптимизацией по толщине и профилю. Можно оптимизировать всё это и для одной и той же ширины цилиндра, снизив массы участвующие как во вращательном, так и в возвратно-поступательном движении, что благотворно сказывается на снижении нагрузок на шатуны и вкладыши. Можно по снижению массы идти и дальше, применив для шатунов титан вместо стали, но для массовых моторов это уже дороговато.

Как пример.

В 1988-м, вышел первый мотор линейки Biturbo с 4-клапанными головками, 2.0 модели 2.24, он базировался на блоке от 3-клапанного, и имел отдачу на уровне 2.8 с 3-клапанными головками, а именно 245 сил на 6,200 оборота против 250-ти на 5,600.

Расчёт для него.

2.0 V6 4V 245PS@6,200 < (82x63 мм, шатун 137.75 мм)
-----------------------
400 грамм 82 мм поршень + 100 поршневой палец под него + 20 поршевые кольца + 2 стопорные кольца поршневого пальца = 522 грамм поршень в сборе
+
600 грамм шатун х 0.32 = 192 его верхняя часть
=
714 грамм масса участвующая в возратно-поступательном движении
-----------------------
x 14.7 м/с скорость поршня @7,000 = 10.5 нагрузка на оборотах отсечки
x 13.0 м/с скорость поршня @6,200 = 9.3 нагрузка на оборотах максимальной мощности
-----------------------
600 грамм шатун х 0.68 = 408 его нижняя часть + 2х25 шатунные болты + 2х20 шатунные вкладыши = 498 грамм масса участвующая во вращательном движении (х 6 цилиндров)
= 2,988 грамм
+
16,720 грамм коленвал

В 1991-м году вышла его серьёзно переработанная под увеличение отдачи и одновременное снижение инерции версия, на модели бесхитростно названной Racing.

Основные изменения:

- коленвал иной конструкции, при тех же шатунных шейках с парами шатунов без доворота, и при том же 63 мм ходе, с чуть меньшим диаметром шатунных шеек, 48 мм вместо 50 мм, и чуть меньшей их шириной, ради увеличения его жёсткости, он по прежнему кованый, и всё также с газовым азотированием шеек,
- облегчённые шатуны, для снижения массы, чуть большей длины, 143.35 мм вместо 137.75 ранее, для снижения нагрузок на кольца и поршни, также по прежнему кованые,
- облегчённые поршни, с на 1.4 см более короткими юбками, чем ранее, с более высоким расположением поршневых пальцев, кованые, заменившие прежние литые,
- поршневых пальцы меньшего диаметра, и массы,
- модернизированные камеры сгорания головок, для лучшего теплоотведения,
- натриевое заполнение стержней выпускных клапанов, для лучшего теплоотведения,
- иные по фазам распределительные валы, для лучшего наполнения воздухом,
- новые турбокомпрессоры IHI RHB 5.2, под большее пиковое давление, в 1.25 Бар,
- новая версия системы управления впрыском от Marelli.

Развиваемая мощность, 285 сил при 6,250 оборотах против 245 сил на 6,200.

Расчёт для него.

2.0 V6 4V 285PS@6,250 < (82x63 мм, шатун 145.35 мм)
-----------------------
340 грамм 82 мм поршень + 75 поршневой палец под него + 20 поршевые кольца + 2 стопорные кольца поршневого пальца = 437 грамм поршень в сборе
+
527 грамм шатун х 0.32 = 169 его верхняя часть
=
606 грамм масса участвующая в возратно-поступательном движении
-----------------------
x 14.7 м/с скорость поршня @7,000 = 8.9 нагрузка на оборотах отсечки
x 13.1 м/с скорость поршня @6,250 = 7.9 нагрузка на оборотах максимальной мощности
-----------------------
527 грамм шатун х 0.68 = 358 его нижняя часть + 2х25 шатунные болты + 2х20 шатунные вкладыши = 448 грамм масса участвующая во вращательном движении (х 6 цилиндров)
= 2,688 грамм
+
16,760 грамм коленвал
 
Последнее редактирование:
В картинках.

1. Коленвалы, слева новый, с меньшими диаметром и шириной шатурных шеек, справа старый, с большим.

racing 01.jpg


2. Поршни и шатуны, справа новые, слева старые.

racing 02.jpg


3. Шатуны, слева новый, меньшей толщины, под более узкие шейки, справа старый, большей толщины, под более широкие.

racing 03.jpg


4. Шатуны, внизу новый, более узкий, вверху старый, он шире.

racing 04.jpg


5. Шатуны, длина, вверху новый, более длинный, внизу старый, он короче.

racing 05.jpg

racing 06.jpg


6. Шатуны, диаметр шеек коленвала, внизу новый, под меньший, вверху старый, под больший.

racing 07.jpg


7. Поршни и поршневые пальцы, высота юбки/высота крепления пальца/длина пальца, справа новые, слева старые.

racing 08.jpg


8. Поршни, высота юбки, справа новый, слева старый.

racing 09.jpg


9. Поршневые пальцы, диаметр и толщина стенки, внизу/справа новый, вверху/слева старый.

racing 12.jpg
 
В 1992-м выпустили рестайлинг Biturbo, выполненный на основе модели Racing, названный Ghibli II, с отдачей мотора 2.0 увеличенной с 285 до 305 сил, на тех же 6,250 оборотах, за счёт применения турбокомпрессоров с жидкостным охлаждением от IHI более высокого пикового давления.

Иные изменения, новая версия системы впрыска Marelli-Weber IAW, с индивидуальными катушками над свечами, и статическим зажиганием без механического распределителя.

Расчёт инерциальных нагрузок для этого мотора тот же что и для 2.0 от Racing.

В 1995-м выпустили малой серией версию Ghibli II с 2.0 развивающим 330 сил на 6,500 оборотах, названную Cup. Из изменений, турбокомпрессоры IHI на шариковых подшипниках, ещё более высокого пикового давления, и теплообменники "воздух-воздух" увеличенного размера.

Расчёт для него.

2.0 V6 4V 330PS@6,500 < (82x63 мм, шатун 145.35 мм)
-----------------------
340 грамм 82 мм поршень + 75 поршневой палец под него + 20 поршевые кольца + 2 стопорные кольца поршневого пальца = 437 грамм поршень в сборе
+
527 грамм шатун х 0.32 = 169 его верхняя часть
=
606 грамм масса участвующая в возратно-поступательном движении
-----------------------
x 14.7 м/с скорость поршня @7,000 = 8.9 нагрузка на оборотах отсечки
x 13.6 м/с скорость поршня @6,500 = 8.3 нагрузка на оборотах максимальной мощности
-----------------------
527 грамм шатун х 0.68 = 358 его нижняя часть + 2х25 шатунные болты + 2х20 шатунные вкладыши = 448 грамм масса участвующая во вращательном движении (х 6 цилиндров)
= 2,688 грамм
+
16,760 грамм коленвал
 
Последнее редактирование:
Touring, А не могли ли бы вы после обещаного разбора атмосферного двигателя 3.5 Тойоты (здесь у меня интерес шкурный) разобрать двигатель Ferrari Testarossa т его историю? (здесь у меня интерес чисто инженерныо-эстетический)

Спасибо заранее! :agree:
 
Touring, А не могли ли бы вы после обещаного разбора атмосферного двигателя 3.5 Тойоты (здесь у меня интерес шкурный) разобрать двигатель Ferrari Testarossa т его историю? (здесь у меня интерес чисто инженерныо-эстетический). Спасибо заранее! :agree:
Да, но надо найти хорошие фото ребилда мотора Testarossa.
 
В общем, при всех разговорах про "преимущество японцев", ещё в 1988-м в Мазерати выпустили образцовый небольшой V6.

- цельноалюминиевый (головка, блок, гильзы, низ картера), поэтому с высокой способностью к теплоотведению, и более лёгкий,

- с пониженной высотой и центром масс, за счёт угла развала в 90 градусов,

- с единой нижней крышкой подшипников коленвала, являющейся одновременно корпусом картера, это наиболее жёсткое решение, стойкое к нагрузкам, и в конечном итоге снижающее вибрации,

- конструктивно "разгруженный" от инерциальных нагрузок, за счёт распределения массы поршней и шатунов на 6 цилиндров, и выбора небольшого хода поршня, при достаточно широком цилиндре и довольно большом расстоянии между их центрами, не тяжёлых и стойких к нагрузкам кованых шатунов и поршней версии 1991 года, не тяжёлого кованого коленвала, с упрочнением шеек газовым азотированием, технологией, дающей наиболее глубокий слой упрочнения,

1981e.jpg


- с наилучшим теплоотведением за счёт применения гильз мокрой посадки, дающими возможность сделать галереи 360-градусные галереи охлаждения вокруг цилиндров,

- с малыми зазорами, например для применённых начиная с 1986-го года алюминиевых гильз с никель-карбид-кремниевым покрытием Nigusil покрытием они равны всего лишь 0.03 мм, что снижает шум и расход масла, когда как для чугунных гильз (как и для чугунного блока) из-за иного коэффициента теплового расширения этого материала, 0.08 мм,

- ремонтопригодный, по причине заменямых гильз,

1985.jpg


- с 4-клапанными головками с высокой пропускной способностью по воздуху,

- с малоинерционным непосредственным приводом толкателей кулачками, и отсутствием гидрокомпенсаторов клапанных зазоров,

- с ременно-цепным приводом распредвалов, где два выпускных приводит зубчатый ремень, а два впускных от них, две цепи, расположенные с другой стороны мотора,

1989e0.jpg


- что снижает количество шестерен привода распредвалов, длину ремня, и его вибрации,

1989.jpg


- с простой, долговечной и отказоустойчивой системой впрыска низкого давления в каналы, при этом, уже с цифровым управлением впрыском, зажиганием и наддувом, с датчиком детонации, но, ещё без временами отказывающих расходомера и дроссельной заслонки с электоприводом, вместо этого, с гораздо более простыми датчиком давления, и тросовым приводом двух заслонок,

- без временами отказывающих вариаторов фаз, и систем изменения длины впускного тракта, всё это успешно заменили две малоинерционных турбонагнететеля, без системы изменения геометрии этих турбин, зато с отказоустойчивым пневматическим приводом перепускных клапанов, без пластиковых частей,

- с клапанными крышками и впускным коллектором в алюминии, без сложных лабиринтов систем маслоотделения вентиляции картерных газов в пластике,

- без отказывающего пластика в конструкции, кроме крышек привода ГРМ и корпуса воздушного фильтра,

- с чугунными выпускными коллекторами, долговечными и стойкими,

- насос охлаждающей жидкости здесь однорежимный, термостат обычный диафрагменно-пружинный, оба в разборных алюминиевых корпусах без пластиковых частей, масляный насос однорежимный, тоже без пластиковых частей, все они без электронного управления,

- применено высоковязкое масло 10W60, не истоньшающееся при высоких температурах, так как ещё не было упора на предельное снижение внутреннего трения и снижения за счёт этого на несколько процентов расхода топлива,

- сняты 300 пиковых сил, в чуть менее инерционном варианте объёма 2.0, с большим турбо-лагом, и в чуть более инерционном варианте 2.8, с меньшим лагом, и более высокой плавностью, такое разделение перекрывает все потребности в разгонной динамике и одновременно плавности отдачи машин массой до 2-х тонн.

Из минусов, для производителя, такой мотор недёшев по обработке и компонентам, и более трудоёмок по сборке, поэтому его производство не сильно автоматизируется, отсюда, он обходится значительно дороже оптимизированных под массовое производство.

Из минусов, для пользователя, схема с развалом в 90 градусов и парами шатунов на единых шейках без их доворота даёт несколько более высокие вибрации, ремень ГРМ и два его ролика нужно достаточно часто менять, а клапанные зазоры нужно время от времени регулировать. И, конечно, за герметичностью всех трубок наддувного мотора надо внимательно следить.

К тому же, как видно на фото, в этой версии ещё сохранена система зажигания с изнашивающимся механическим распределителем и высоковольтными проводами, а привод агрегатов ещё осуществляется отдельными зубчатыми ремнями, с регулировкой их натяжения положением навесных агрегатов, периодически, вручную.

1989e1.jpg
 
Последнее редактирование:
В 1992-м один из этих минусов был убран, за счёт внедрения новой версии впрыска IAW от Marelli с индивидуальными катушками зажигания над свечами. Тогда же впрыск на V6 стал двухблочным, по одному блоку впрыск-зажигание-контроль наддува и детонации на каждый ряд цилиндров.

1992e1.jpg


Данный битурбо V6, результат 10-летней эволюции, вживую, современное фото.

1992e3.jpg


Вибрации V6 убрали ещё в 1990-м году, самым эффективным способом, заменив его на V8, c дебютом битурбо 3.2 V8 на короткобазном варианте Biturbo под названием Shamal. Замена классическому 4.9 V8 старших Мазерати, от которого в 80-х годах с дебютом удешевленной концепции Biturbo с V6 отказались, наконец-то появилась.

У него то же устройство, что и у V6, включая развал в 90 градусов и пары шатунов на единых шейках без доворота, только там на два цилиндра больше, за счёт этого иной баланс, и нет вибраций. Ход поршня у него равен диаметру цилиндра, 80 мм, при том что шатуны и поршни не менее лёгкие, чем у 2.0 V6, имеющего диаметр 82 и ход 63.

За счёт 4-х а не 3-х вспышек за оборот коленвала он принципиально, плавнее чем V6, вдобавок, с объёмом 3.2 ему нужен ещё меньший наддув, чем 2.8 V6, отсюда турбо-лага у него почти нет, и он ещё плавнее снизу. К тому же, у него лучше распределены нагрузки, на большее число цилиндров.

1998.jpg




Первая версия 1990-го ещё не имела индивидуальных катушек над свечами, но впрыск уже был двухблочным, по одному управляющему модулю "впрыск-зажигание-контроль наддува и детонации" на каждый ряд цилиндров. Значение наддува и размер турбонагнетателей были выбраны исходя из минимального лага, поэтому всего 325 сил отдачи. Зато, очень плавно.

1989e2.jpg


После дебюта на V6 новой версии впрыска от Marelli катушки над свечами появились и здесь. Привод агрегатов одновременно ушёл от зубчатых ремней к одному ручейковому, с автоматическим натяжителем (с двумя уже пластиковыми роликами, эх), что несколько упростило обслуживание, устранив ещё один бытовой минус.

1998.jpeg


С модернизацией системы впрыска изменились и дроссели, оставшись с механическим приводом, их заслонки стали расположенными горизонтально, каждая на коллектор своего ряда цилиндров, вместо двух расположенных вертикально, в едином корпусе, работавшими на общий коллектор, как прежде.

Отдачу этого V8 для нового, ещё более длиннобазного седана, названного Quattroporte IV, на всё той же базе Biturbo, подняли совсем ненамного, до 335 сил, оставшись на той же величине наддува турбокомпрессоров, что и у Shamal, ради плавности и минимального турбо-лага.

На купе 3200, принципиальной иной конфигурации, не имеющей почти ничего общего с Biturbo, с двухрычажными алюминиевыми подвесками разработки Феррари (снова-таки это возрождение решений старших Мазерати, после экономных стальных передних Макферсона и задних качающихся диагональных рычагов), размер турбонагнетателей и давление наддува были увеличены, и отдача выросла до 370 сил.

Мотор при этом остался ощутимо плавным, с минимальный лагом.
 
Последнее редактирование:
Реклама
Назад