В России изобрели автомобильный двигатель, не требующий масла и ТО
Практически сказочные вести доносятся из научных недр московской Тимирязевской сельхозакадемии. Оказывается, там не только придумывают новые способы посадки картошки, но еще и оттачивают острие научно-технического прогресса в машиностроении: коллектив ученых «Тимирязевки» запатентовал конструкцию двигателя внутреннего сгорания нового типа.
В ней использованы материалы, которые делают ненужным применение смазок и проведение технического обслуживания ДВС. Трение между поршнем и цилиндром в этом моторе стремится к нулевому значению, что позволяет говорить об увеличении ресурса всего механизма примерно вдвое по сравнению с силовыми агрегатами, построенными по схемам классического ДВС и о росте КПД на 3—5%. Еще одно преимущество разработки в том, что ее масса и габариты примерно на треть меньше, чем у обычных двигателей внутреннего сгорания.
Также на 30% ниже и его себестоимость — достигается это за счет отказа от литейных производственных операций в пользу штамповки. Мотор запатентованной академией конструкции предназначен для работы на бензине или газовом топливе. Но вот о его экономичности никаких данных не приводится.
Сейчас создатели новинки пытаются найти партнера для организации серийного производства своего детища, сообщает РИА Новости.
НАМИ готовит двух- и трехцилиндровые моторы на основе двигателя V12 от Кортежа
Сергей Знаемский
Флагманский двигатель V12 проекта Кортеж почти готов. Московский институт НАМИ, который занимается разработкой этого силового агрегата в рамках программы ЕМП (официальное название проекта — Единая модульная платформа), собрал и отправил на испытания первые экземпляры. «Парадный» вариант мотора — с элементами декоративного оформления — был показан публике в конце августа на Московском автосалоне. А 14 сентября на конференции автомобильных инженеров в Тольятти НАМИ объявил, что на основе этого мотора, помимо двигателей V8 и рядных «четверок» (они были в планах с самого начала проекта ЕМП), можно разработать еще и компактные рядные агрегаты с тремя, двумя и даже одним цилиндром. Применять такие моторчики НАМИ предлагает не только на автомобилях, но и на катерах, мотоциклах и садовой технике.
Работа над моторной частью проекта ЕМП идет уже два с половиной года. Результатом стал алюминиевый двигатель V12 с четырьмя турбокомпрессорами, непосредственным впрыском топлива и системой изменения фаз газораспределения. Мотор скомпонован традиционно: нагнетатели российской компании Турботехника расположены на внешних сторонах блока и обслуживают по три цилиндра каждый. Рабочий объем — 6,6 л, степень сжатия — 9,5:1, максимальная мощность — 850 л.с., а максимальный крутящий момент — 1320 Нм.
В основу архитектуры лег принцип унифицированного цилиндра — с диаметром 88 мм и ходом поршня 90 мм, его рабочий объем — 547,4 см 3 . Из таких цилиндров как из модулей НАМИ «собирает» более скромные двигатели — например, V8 4.4 c двумя турбокомпрессорами. Подобная «восьмерка» развивает 600 л.с. и 800 Нм, образцы тоже уже построены и проходят испытания в НАМИ.
Напомним, что партнером НАМИ по разработке моторов в рамках ЕМП стала компания Porsche Engineering, однако немцы полностью отвечали лишь за подготовку двигателя V8, который можно использовать на «модульных» кроссоверах и представительских седанах. А о назначении мотора V12 в НАМИ публично не говорят и представляют его просто как «двигатель для автомобиля высшего класса». А кроме того, добавляют, что его можно использовать на спортивных машинах или даже в авиации.
Перспективные двигатели НАМИ: V8 (слева) и рядная турбочетверка
Помимо версий V12 и V8, готовится еще и рядная турбочетверка 2.2 (245 л.с. и 380 Нм), которая пока существует лишь в виде проекта, — первый двигатель должен быть готов в следующем году. Такие моторы в первоначальном варианте программы ЕМП планировалось применять на компактных кроссоверах и бизнес-седанах.
Ну а для гипотетических массовых моделей — не в рамках ЕМП — НАМИ предлагает использовать комбинации из трех и даже двух «модульных» цилиндров. Турботройка объемом 1,65 л может развивать 181 л.с., атмосферная «двойка» 1.1 — 76 л.с. Ну а самым скромным в линейке должен стать одноцилиндровый 550-кубовый мотор на 41 л.с. для мотоциклов, садовой и строительной техники.
Семейство модульных двигателей НАМИ с количеством цилиндров от одного до четырех
Кроме того, в инженерном заделе НАМИ есть семейство рядных атмосферных и турбированных дизелей тех же конфигураций — от одноцилиндрового мощностью 15 л.с. до «четверки» 2.2 на 184 л.с. Правда, все «младшие» двигатели существуют пока только в виде проектов.
Подробную статью об опыте разработки, нюансах конструкции и будущем всех этих моторов читайте в Авторевю совсем скоро.
В России продолжают разрабатывать перспективные двигатели для автомобилей
В прошлом месяце «РГ» рассказывала, что московский институт ФГУП НАМИ (разработчик Aurus) продолжает работу над самым мощным двигателем V12. В арсенале российской люксовой марки Aurus уже имеется мотор V8, но известно, что заложена рядная «четверка», которая является производным от вышеупомянутого 4,4-литрового агрегата.
По предварительной информации, в данный момент НАМИ тестирует малообъёмный двигатель Р4. Мотор подходит как для легковых автомобилей, так и для легких коммерческих машин. К примеру, его можно предложить взамен вазовских агрегатов.
«Российская газета» решила выяснить у пресс-службы НАМИ, как обстоят дела с Р4.
«Сейчас идет стадия стендовых испытаний двигателей серии ПтА, после её завершения мы перейдем к проектированию, изготовлению и испытаниям серии ПтБ. Это вся информация, которую я могу вам рассказать на данный момент», — отметил Андрей Гармай, заместитель генерального директора ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» по работе со СМИ.
Напомним, в рамках проекта «Единая модульная платформа» НАМИ совместно с Porsche Engineering разработал семейство модульных двигателей. На вершине моторной гаммы находится V12 объемом 6,6 литра (850 л.с. и 1320 Нм). Он оснащён четырьмя турбинами, непосредственным впрыском топлива и системой изменения фаз газораспределения.
В данный момент Aurus оснащает свои полноприводные автомобили гибридной силовой установкой, включающей в себя 598-сильный бензиновый двигатель V8 с двойным турбонаддувом объемом 4,4 литра, который агрегатируется электромотором и высоковольтной батареей. Мотор работает в связке с 9-ступенчатым «автоматом» -R932 российской фирмы KATE.
Что касается двигателя Р4 объёмом 2,2-литра (245 л.с. и 380 Нм), то он может быть атмосферным или с одинарным турбонаддувом. Этот мотор уже примеряют для доступного и эффектного двухместного спортивного автомобиля родстер «Крым». Агрегат состыкуют с 7-ступенчатым «автоматом» КАТЕ FT703.
Известно, что вслед за ЕМП-1 НАМИ разрабатывает более демократичную платформу ЕМП-2, для автомобилей класса D (гибридных и электрических). Рядная «четвёрка» могла бы встать на вооружение Aurus D-класса, машин отечественных УАЗ и ГАЗ, а уже компактная турботройка объемом 1,65 литра (181 л.с.) вполне подошла бы Lada.
Новые российские двигатели
В каком состоянии находится двигателестроение в России и почему эта отрасль важна для экономики?
Фото: ТМХ —>
В России, по данным «Автостата», насчитывается чуть более 2,4 млн легковых автомобилей с дизельными двигателями — это примерно 5% от всего парка. Такие двигатели у отечественных автовладельцев не очень популярны в силу исторических причин и отсутствия в стране серийного производства малолитражных двигателей на дизтопливе. Зато там, где выявляются все преимущества таких моторов — а это в первую очередь экономичность и топливная эффективность, — дизельные двигатели используются широко.
Речь идет о грузовом автотранспорте, тяжелой промышленной технике, морских и речных судах, железнодорожных локомотивах. Кроме того, дизель-генераторы применяются в качестве источников резервного питания в том числе в дата-центрах и на атомных электростанциях, а также на небольших электростанциях в труднодоступных районах страны.
Такие силовые агрегаты производятся в России и сейчас. Так, в мае в АО «Пензадизельмаш», входящем в состав АО «Трансмашхолдинг» (ТМХ), выпустили сотый тяговый генератор постоянного тока для маневровых тепловозов.
Освоение выпуска дизель-генераторов в Пензе происходит в рамках реализации программы импортозамещения. Общий объем установочной партии — 560 генераторов. Это лишь малая часть проектов двигателестроения ТМХ последнего времени.
Что происходит на рынке
Разработка и производство двигателей, включая дизельные, были хорошо развиты в Советском Союзе. В 90-е годы ситуация в отрасли стала ухудшаться. Причин много: разрыв производственных цепочек, ставший следствием провозглашения независимости республиками, входившими в состав СССР, недофинансирование НИОКР, отсутствие инвестиций в средства производства, потеря квалифицированных кадров. Все это лишило Россию статуса ведущего разработчика дизельных двигателей.
При этом продукция отрасли оставалась востребованной. Традиционная сфера применения дизельных двигателей — железнодорожный транспорт, здесь наблюдается стабильный спрос. В прошлом году «Российские железные дороги» получили свыше 200 новых тепловозов российского производства, на которых установлены дизель-электрические силовые установки.
«Современные комбинированные двигатели внутреннего сгорания актуальны и для отдаленных территорий. У энергетической установки на базе поршневого комбинированного двигателя большая производительность. К примеру, электрический КПД самых современных тепловых электростанций достигает 65%, доля которых в настоящее время составляет лишь 8%, а у тех, что были построены раньше, — 92% всей генерируемой электроэнергии — 30-50%. К тому же, как правило, крупная газотурбинная электростанция может утилизировать не все тепло. А поршневой двигатель с учетом массовости стоит намного дешевле, но при этом даже недорогой двигатель может обеспечивать КПД 30-45%. И тепло, которое уходит в атмосферу с отработочными газами, мы можем использовать для обогрева инфраструктуры. Не КПД, но коэффициент использования тепла такого двигателя — более 65-85%», — подчеркивает директор Ассоциации развития поршневого двигателестроения России, профессор кафедры Э-2 МГТУ имени Баумана Дмитрий Онищенко.
Производство двигателей, и в особенности дизельных, требует больших и долгосрочных инвестиций, поскольку жизненный цикл таких агрегатов составляет в среднем 30-50 лет с последующей многократной модернизацией. А еще двигатели — это продукция с высокой добавленной стоимостью. И потому их намного выгоднее выпускать самим, чем закупать за рубежом, отмечает Дмитрий Онищенко.
Как восстанавливается отрасль
Для того чтобы представить себе масштаб инвестиций, необходимых для возрождения двигателестроения в России, можно рассмотреть такое направление, как создание и выпуск мощных силовых установок. Они используются как на железнодорожном транспорте, так и в дизель-генераторах для систем резервного питания. С 2015-го по 2020 год ТМХ вложил в развитие технологической базы двигателестроения почти 11 млрд рублей.
Есть первые результаты: на Коломенском заводе, входящем в ТМХ, построены и оснащены современным оборудованием линия сборки дизельных двигателей, цех по изготовлению высокоточной топливной аппаратуры, участки по обработке крупногабаритных деталей. Для того чтобы исключить зависимость от импортного чугунного литья, акционеры холдинга приобрели и модернизируют специализированное литейное предприятие «Петрозаводскмаш». Благодаря этим инвестициям предприятия холдинга не только практически полностью избавились от импортозависимости при производстве собственной продукции, но и освоили производство запчастей для иностранных дизель-генераторов.
В прошлом году двигателестроение как одно из наиболее важных направлений работы ТМХ было выделено в отдельный бизнес — «ТМХ Энергетические решения». В новую компанию перешли в том числе двигателестроительные предприятия холдинга — Коломенский завод и «Пензадизельмаш».
Помимо упомянутых ранее программ Коломенского завода, на «Пензадизельмаш» также поставили новое оборудование и реконструировали производственные площади.
ТМХ ЭР должен стать центром разработки и производства комплексных энергетических решений. Одно из основных направлений работы — создание высокооборотных модификаций дизельного двигателя.
«Для того чтобы создать современный двигатель, надо привлечь не только инженеров, но и ученых, которые являются специалистами в области механики сплошных сред, тепло- и массообмена, газовой динамики, материаловедения и многих других сфер», — отмечает Дмитрий Онищенко.
Для объединения лучших кадров и развития их потенциала в ТМХ на базе конструкторских подразделений компании создали Инжиниринговый центр двигателестроения. В нем трудятся 260 инженеров, которые проектируют и испытывают новые двигатели. Они разрабатывают в том числе двигатели, работающие на альтернативных видах топлива.
Работа по созданию двигателей нового поколения идет при поддержке правительства. «Ожидается, что именно эти двигатели станут основой отечественного двигателестроения в части среднеоборотных двигателей на ближайшие десятилетия. Часть новых двигателей будет работать на газе, что позволит уменьшить объем вредных выбросов и тем самым повысить экологичность транспорта. Например, инженеры ТМХ уже разработали газовый двигатель-генератор для маневровых локомотивов, которые используются на ж/д станциях и подъездных путях», — рассказал заместитель генерального директора «ТМХ Энергетические решения» Денис Тарло.
В Инжиниринговом центре продолжаются испытания нового газового мотор-генератора 9ГМГ для брянского маневрового газотепловоза ТЭМ29. На испытаниях двигатель подтвердил достижение всех заявленных параметров. Также в работе пилотный проект газовой электростанции на базе двигателя 8ГМГ для «Газпрома».
ТМХ ЭР занимается и созданием установок, работающих на водороде и других видах альтернативного топлива, и силовых агрегатов, в основе которых лежат не двигатели внутреннего сгорания, а электрохимические генераторы и системы накопления электроэнергии.
Зеленая энергетика — это современный тренд, но и традиционные дизельные установки, использующие в качестве топлива обычную солярку, еще долго будут оставаться актуальными, и списывать их в утиль еще рано, уверен учредитель компании «Болотин и партнеры «Индустриальный консалтинг», кандидат химических наук Михаил Болотин:
«Двигатели новых семейств, в том числе на газовом топливе, имеют неплохую перспективу. Но у таких силовых установок есть и ряд технологических проблем, в первую очередь связанных со сложным криогенным оборудованием. Сейчас модно говорить о водородных двигателях, электрических аккумуляторах, но в ближайшие десять лет от дизельных двигателей мы никуда не уйдем».