Сапунит двигатель это: Сапунит двигатель: причины и что делать

симптомы, причины, диагностика, устранение неисправностей

Прежде чем отвечать на вопрос: «Почему сапунит двигатель?», необходимо разобраться, что конкретно подразумевается под этой формулировкой. Как правило, такая фраза характеризует проявление избыточных газов в силовой установке. Характерными признаками этого явления можно считать дым из горловины, куда заливают масло, утечка рабочей смазки в различных частях мотора (сапун, сальники и т.д.).

Как ни странно, но если двигатель засапунил, о какой-либо поломке говорить рано, надо разбираться, в чем причина, так как это явление может проявляться не только в агрегатах с большим пробегом, но и в совершенно новых установках, как бензиновых, так и дизельных.

Сапун, это специальное устройство клапанного типа, предназначенное для выравнивания давления внутри картера силовой установки с давлением окружающей среды. Процесс довольно прост, при нарастании давления выше атмосферного, открывается клапан и выпускает излишки паров наружу, тем самым проветривая картер и выводя газы.

Рост давления в картере

При работе двигателя в его цилиндрах возникает высокое давление, как результат высвобождения энергии от процесса горения. В нормальных условиях отработанные газы должны выводиться из мотора в атмосферу. Однако если уплотнения между цилиндром и уплотнительными кольцами нарушено, часть газов может прорваться и попасть в картер установки, после чего там образуется избыточное давление. Решением этой проблемы было создание системы вентиляции газов в картере.

Бывают моменты, когда система не может справиться с большим наплывом отработанных газов, и удалить их, как это предусмотрено. В этом случае двигатель начинает активно расходовать масло, происходят утечки через сальники и уплотнения, были моменты, когда масляный щуп выдавливался из горловины от переизбытка сил газов.

Самые первые, простые моторы в качестве отвода избыточных газов имели отверстие со специальным отражателем масла, во избежание его перерасхода. В современных агрегатах лишние газы поступают к воздушному фильтру, а оттуда снова в мотор, некоторые конструкции попросту выводят их в коллектор.

Симптомы

Первыми, основными симптомами того, что дизельный мотор начал сапунить, это утечки смазки, снижение уровня масла в картере. Заметив такие характерные явления, необходимо точно удостовериться, что подозрения верны. Для этого надо прогреть мотор до рабочей температуры, открутить крышку маслоналивной горловины и проследить, нет ли сизого дыма.

Если подозрения подтвердились и дым присутствует, диагноз очевиден. Сапунит дизельный двигатель причины и как устранить попытаемся разобраться.

Причины неисправности

Причин может быть несколько, основные из них:

  • Загрязнение и выход из строя системы вентиляции картера;
  • Неисправности цилиндропоршневой группы;
  • Поломки в головке блока цилиндров.

Для точного определения, что конкретно привело к нехарактерному поведению, необходимо выполнить диагностику состояния силовой установки с привлечением специалистов.

Вентиляция картера

Неприятность и опасность явления заключается в том, что пользователь не всегда вовремя способен выявить признаки нехарактерного поведения. В результате, запущенная проблема может привести к серьезным последствиям и намного усугубить ситуацию.

Перестав работать, вентиляция картера не сбрасывает излишки давления в атмосферу, а накапливает их внутри картера силовой установки. Со временем, когда давление достигает критической отметки, происходит выброс накопившихся газов через фильтр.

Как правило, это явление сопровождается громким хлопком. Самое плохое развитие ситуации, может привести к серьёзной поломке деталей двигателя.

Дабы избежать неприятностей и не усугубить их поломкой, при первых признаках неисправности системы вентиляции и сапуна необходимо как можно быстрей промыть их. Устранение неполадок можно провести двумя простыми способами: разобрать сапун и отмыть все необходимые детали и фильтр от отложений, или же добавить в масло специальную моющую присадку, которая устранит все грязные образования.

Поршневые кольца

Одной из причин того, что силовая установка сапунит может быть неполадки с поршневыми кольцами. В процессе работы мотора, часть отработанных газов просачивается в картер мотора. С течением времени давление повышается, и они начинают искать выход из замкнутого пространства. Вследствие того, что система вентиляции забита, газы начинают выходить из всех возможных щелей в уплотнениях и сальниках.

Неисправность колец ведет к росту давления в картере, а это в свою очередь приводит к переизбытку расхода масла. Какая-то часть его выдавливается через щуп, какая-то через уплотнения, образую течь. Некоторое масло, через не плотно прилегающие кольца, попадает в рабочую камеру и выгорает там вместе с топливом.

Иногда все эти симптомы сопровождаются миганием лампочки на приборной панели автомобиля, сигнализирующей о поломке в моторе. Для подтверждения диагноза необходимо произвести замер компрессии силового агрегата. Компрессия меньше 11 единиц, в каком либо цилиндре в совокупности с остальными явлениями говорит о залегании колец. Что бы устранить неисправность необходимо разобрать установку и произвести ремонт.

Проводя ремонт, разберите поршни и проведите полную диагностику колец. При их залегании необходимо снять кольца, выполнять процедуру надо с особой аккуратностью, что бы ни сломать детали. После снятия, требуется полная очистка колец и поршней от нагара и отложений, особое внимание необходимо уделить канавкам, коррозия, образовавшаяся в них, должна быть полностью устранена.

Установив поршни и кольца после очистки на место, необходимо убедиться, что отсутствует люфт между поверхностью цилиндра и колец. В противном случае, кольца надо будет заменить новыми.

Цилиндропоршневая группа

В случае, если проверка показала отсутствие проблем с вентиляцией картера и кольцами, следующей часто встречающейся возможной причиной может быть повреждение поверхностей гильзы цилиндров. Для устранения дефекта необходимо отшлифовать поверхности и установить новые кольца ремонтного размера. При большом износе цилиндров, расточки двигателя не избежать.

Сапунить мотор может по причине износа клапанов, сальников, втулок и т. п. В любом случае, для точного диагноза и устранения причины требуется полная диагностика и проверка мотора специалистом.

Сапунит двигатель — причины неисправности и способы ремонта

Содержание

  1. Почему сапунит двигатель
  2. Что делать, когда сапунит мотор
  3. Методы диагностики
  4. Неисправный цилиндр найден. Что дальше

Выражение «сапунит двигатель» возникло от слова «сапун». Это специальный клапан, вмонтированный в систему вентиляции картера. Так говорят, когда через сапун или другие отверстия и неплотности картерные газы интенсивно выходят наружу, либо во впускной тракт.

Почему сапунит двигатель

При работе двигателя внутреннего сгорания в его камерах создается давление порядка 50 и более кг/кв.см. Надпоршневое пространство надежно герметизировано от картера поршневыми кольцами. Незначительное количество газов, которые преодолевают лабиринтное уплотнение колец, попадает в картер двигателя. Они выводятся через сапун во всасывающий коллектор или в атмосферу.

Система вентиляции картера ДВС имеет маслоотделитель. Это сетка или решетка, которая пропускает газы, но задерживает масло. Зачастую о ней вспоминают, только когда она окончательно засоряется. Забитая система вентиляции картера перекрывает выход картерным газам и возникает их избыточное давление.

По мере износа поршневых колец и других деталей цилиндропоршневой группы, объем газов, прорвавшихся через поршневые кольца, возрастает. Давление в картере силового агрегата увеличивается. При сильном износе ЦПГ система вентиляции не может справиться с отделением моторного масла, и оно поступает на впуск и далее в камеры сгорания. Двигатель начинает активно расходовать смазочный материал, из выхлопной трубы может пойти сизый дым.

Причин неплотности поршневой группы много. Это не обязательно износ поршневых колец. Двигатель может сапунить из-за того, что:
• лопнул поршень;
• задрало зеркало цилиндра;
• межкольцевые перемычки развалились от детонации;
• произошло повреждение поверхностей гильзы цилиндров.

Важно одно: появилось сообщение между надпоршневым и подпоршневым пространством. Таким образом, общих причин увеличения давления картерных газов может быть только две: неисправность системы вентиляции картера или повреждение цилиндропоршневой группы. Задача первичной диагностики — выяснить, какая из них привела к возникновению проблемы.

Что делать, когда сапунит мотор

Начинающие автомобилисты часто задают мне вопрос: «Почему сапунит дизельный двигатель, какие могут быть причины и как это устранить».

Причины те же самые, что и в карбюраторном, инжекторном, газовом моторах, но существуют небольшие различия в диагностике. Как узнать, почему сапунит дизельный двигатель, будет подробно описано ниже.

То, что двигатель сапунит, определить нетрудно:
• Нужно открыть капот и на работающем моторе открыть маслозаливную горловину, вынуть масляный щуп, или снять вентиляционный патрубок с воздушного фильтра или клапанной крышки.
• Если из этих отверстий идет активное парение, значит давление картерных газов повышено. Если дело зашло уже далеко, наружу могут лететь масляные брызги.
• В зависимости от конструкции, масло иногда попадает и в корпус воздушного фильтра. В этой ситуации следует проверить уровень смазки.

 

Оптимальный уровень масла в ДВС.

Первое, что нужно сделать — привести в порядок систему вентиляции картера. Это обязательная процедура при любой причине неисправности.
Такую несложную работу можно проделать самостоятельно:
• Загрязненные, либо неисправные компоненты очищают, промывают или заменяют.
• Затем нужно устранить побочно возникшие неисправности. Наверняка одну или несколько свечей забросало смазкой. Масляным налетом могли покрыться высоковольтные провода или катушка зажигания.
• Возможно, карбюратор требует промывки, а элемент воздушного фильтра — замены.

Если все это не помогло, неисправность следует искать в ЦПГ. Средств диагностики достаточно, и диагноз следует ставить по совокупности показателей. В первую очередь проводится замер компрессии. Дефектовочные нормы нужно брать из документации по конкретному автомобилю.

Замерить компрессию дизеля сложнее, так как требуется снимать форсунки или свечи накаливания. И то, и другое более трудоемко, чем демонтаж свечей зажигания. Компрессометр для дизельного мотора также нужен специальный. Давление сжатия в дизеле в разы больше, чем на силовой установке с принудительным зажиганием, поэтому обычный компрессометр рукой не удержать. Прибор завинчивается в посадочное место форсунки или свечи накала.

Методы диагностики

Низкая компрессия указывает на наличие неисправности. Обратите внимание, какой цилиндр работает хуже других, и какую свечу забрасывает маслом. Предлагаем наиболее простые, но надежные средства диагностики, которыми легко воспользоваться в любом гараже:
• Чтобы уточнить область поломки, можно создать давление в камере сгорания сжатым воздухом из компрессора. Его нагнетают через отверстие свечи или форсунки.
• О неисправности подскажет шипение из открытого картера (из маслозаливной горловины), отверстия под щуп и так далее. При этом распределительный вал должен находиться в положении, соответствующем закрытым клапанам.
• Шипение может раздаваться и в выхлопной трубе или на линии подачи. Это уже не имеет отношения к нашей проблеме, а говорит о неплотности клапанов газораспределения.
• Плотность поршневой группы также проверяют заливкой керосина через свечные отверстия. При неплотности он быстро перетекает в поддон.

Профессионалы пользуются и более хитроумными и дорогостоящими приспособлениями. Одно из них — эндоскоп. Зонд с камерой на конце позволяет заглянуть в цилиндр и осмотреть все детали. Избыточный нагар, трещины или задиры отображаются на компьютере. Изображение можно и сфотографировать.

Неисправный цилиндр найден. Что дальше

Если диагностика подвела к мысли о залегании поршневых колец, можно обойтись без крупного ремонта. Раскоксовать мотор несложно при помощи специальной химии или народных средств. При раскоксовке рекомендуется снять поддон и максимально очистить все детали вручную. Речь идет о внутренней поверхности блока, поддоне и маслозаборнике.

В результате раскоксовки сетка маслозаборника может забиться отложениями, и масло перестанет поступать в мотор. Это грозит выходом из строя силового агрегата, его дорогостоящим ремонтом или заменой. В случаях износа или поломки деталей требуется серьезный ремонт. Заключение о его необходимости делается на основании дефектации.

Лучше всего постараться определить неисправный цилиндр еще на уровне диагностики. Тогда, возможно, разбирать другие и не придется. Это особенно важно на агрегатах, имеющих отдельные головки на каждый цилиндр или группу цилиндров.

будущее космических полетов – Physics World

Взято из номера журнала Physics World за октябрь 2020 г., где оно появилось под заголовком «Устранение границы между небом и космосом». Члены Института физики могут ознакомиться с полным выпуском через приложение Physics World .

Многоразовые транспортные средства необходимы для того, чтобы сделать доступ в космос более доступным, но у обычных ракетных двигателей есть свои ограничения. Oliver Nailard описывает, как британская фирма Reaction Engines надеется произвести революцию в доступе в космос с помощью нового класса двигательной установки, синергетического ракетного двигателя с воздушным дыханием (SABRE)

(Предоставлено реактивными двигателями)

Преследование, исследование и использование космической среды могут быть ошибочно истолкованы как роскошь. История изображает космос как исключительное владение мировых держав, стремящихся продемонстрировать свое мастерство с помощью технологических чудес, или как сцену для далеких исследований и научных исследований, мало влияющих на повседневную жизнь. Тем не менее, преимущества космоса уже вплетены в нашу повседневную жизнь и обеспечивают коммунальные услуги и ресурсы, от которых зависит общество. Если бы они внезапно исчезли и мир пережил бы всего лишь «день без пространства», последствия были бы очевидны для всех.

Нашим самым большим космическим ресурсом являются спутники, которые мы вывели на орбиту вокруг Земли. Спутники связи обеспечивают глобальную связь и средства для прямой трансляции телевидения по всему миру. Благодаря этой космической инфраструктуре мы можем удаленно наблюдать за международными событиями и спортивными зрелищами в режиме реального времени. Наблюдение за Землей также приобретает все большее значение, позволяя нам отслеживать и оценивать нашу естественную среду обитания и климат, что, в свою очередь, позволяет нам оптимизировать использование сельскохозяйственных земель, прогнозировать национальные бедствия и вмешиваться в них, организовывать усилия по оказанию помощи и многое другое.

Спутники определения местоположения, навигации и времени (PNT) предоставляют ценные данные о местоположении для водителей и любителей активного отдыха, а их сигналы времени также используются для отметки времени и координации глобального снятия наличных и финансовых транзакций. Спутники обеспечивают платформу для науки и техники, и они могут дать университетам доступ к орбитальным экспериментам. Компании учатся быстро разрабатывать технологии с помощью прототипов, размещаемых на орбите, в то время как исследования космической погоды с использованием приборов на орбите обеспечивают лучшее понимание и прогнозирование для защиты наших земных электросетей от солнечных бурь.

Использование пространства станет еще более важным. Начинает формироваться новое видение будущего, в котором будут представлены еще более инновационные способы использования космоса, начиная от космического производства и производства энергии и заканчивая глобальным подключением к Интернету. Управлению космическим мусором также уделяется больше внимания наряду с исследованием Луны и Марса и даже космическим туризмом.

Хотя некоторые из этих инноваций могут показаться чем-то из области научной фантастики, уже есть компании, продвигающие технологии, чтобы воплотить их в реальность.

SABRE выпустила Концептуальное изображение синергетического ракетного двигателя с воздушным дыханием (SABRE) реактивного двигателя. (Предоставлено Reaction Engines)

Доступный доступ в космос

Одна из фундаментальных проблем, связанных с исследованием и работой в космосе, заключается в том, что все, что находится там, начинается здесь. Выйти из-под земного притяжения и выйти на орбиту технически сложно, сложно с точки зрения эксплуатации и исключительно с финансовой точки зрения.

Однако ситуация меняется, и мир переживает новую эру в истории космических полетов. Деятельность, которая когда-то ограничивалась правительствами и национальными космическими агентствами, теперь является свидетелем расцвета инноваций, возглавляемых предприимчивыми частными компаниями, такими как Rocket Lab, Virgin Orbit и SpaceX, последняя из которых была в центре внимания всего мира, наблюдая за запуском американской программы коммерческих экипажей. астронавтов на Международную космическую станцию, а затем благополучно вернуть их в начале этого года. Оптимизируя обычные ракетные технологии, эти фирмы быстро снижают стоимость доступа в космос и создают пусковые мощности. Это, в свою очередь, создает возможности для новых космических операторов и начинает инициировать благотворный круг, в котором снижение стоимости запуска и увеличение скорости полета создают дополнительные коммерческие возможности и растущий спрос на услуги по запуску. Действительно, по оценкам инвестиционного банка Morgan Stanley, к 2040 году мировой космический рынок будет стоить 1 трлн долларов в год9.0007

Глобальная индустрия доступа в космос будет ограничена, если она будет по-прежнему сосредоточена на оптимизации обычных ракетных технологий, которые впервые были использованы в середине 20-го века

Хотя этот цикл может еще больше снизить затраты на запуск, он будет ограничен, если глобальная космическая индустрия будет по-прежнему сосредоточена на оптимизации обычных ракетных технологий, которые впервые были использованы в середине 20-го века. Вот почему мы здесь, в компании Reaction Engines в Великобритании (см. вставку ниже), разрабатываем синергетический ракетный двигатель с воздушным дыханием (SABRE) — то, что, по нашему мнению, станет следующим поколением космических двигателей. Наша цель — создать многоразовые космические аппараты горизонтального запуска, доступные по цене, надежные и быстро реагирующие, которые можно запускать с высокой и регулярной частотой.

SABRE по сравнению с обычными ракетами

Обычные ракеты приводятся в движение топливом (жидким водородом, керосином или метаном) и окислителем (жидким кислородом), которые находятся внутри корпуса транспортного средства. Когда топливо и окислитель сгорают, масса выбрасывается из задней части ракеты, создавая тягу. Однако этот подход — и особенно использование тяжелого жидкого кислорода на борту — ограничивается ракетным уравнением Циолковского. По сути, это говорит нам о том, что все, что находится на борту транспортного средства, имеет штраф в виде дополнительного топлива и структурной массы транспортного средства, необходимого для отрыва его от земли. Другими словами, этот подход снижает производительность миссии, полезную нагрузку и время миссии.

SABRE, с другой стороны, представляет собой гибридный воздушно-реактивный двигатель. Во время атмосферного сегмента своего подъема он будет использовать кислород из атмосферы вместо того, чтобы нести его внутри транспортного средства, прежде чем переключиться на бортовой кислород при выходе из атмосферы. Таким образом, ракета-носитель с двигателем SABRE будет иметь меньшую массу для данной полезной нагрузки, чем обычная ракета-носитель. Это массовое преимущество можно обменять на системы, которые обеспечат возможность повторного использования и характеристики самолета, такие как крылья, шасси и системы тепловой защиты — все функции, необходимые для того, чтобы летать на одном и том же транспортном средстве снова и снова, выполняя сотни запусков.

Возможность повторного использования не только снизит стоимость запуска. Ракеты-носители с двигателем SABRE также будут взлетать как самолеты, а не вертикально, как обычные ракеты. В результате они приведут к более быстрому времени выполнения работ, более высокому коэффициенту использования транспортных средств и более оперативным запускам. Они смогут выполнять сценарии безопасного прерывания и возврата на базу. Конструкция ракет-носителей с двигателем SABRE также обеспечит более быструю настройку и более простые средства запуска по сравнению с существующими конструкциями ракет.

Мы в Reaction Engines считаем, что эти характеристики намного превосходят даже самые передовые расходуемые системы, доступные в настоящее время, и поэтому они откроют полный эффективный цикл для доступа в космос и большего потенциала космической экономики.

Предохладитель

Ключевым элементом SABRE является уникальная высокопроизводительная система управления температурным режимом, которая опирается на фундаментальную термодинамику для извлечения, перенаправления и использования энтальпии гиперзвукового (5 Маха) воздушного потока, когда он входит в двигатель. Одной из наиболее важных частей этой системы является предварительный охладитель, который, таким образом, был одним из первых разработанных элементов технологии SABRE.

Скорость существующих воздушно-реактивных двигателей ограничена их способностью обрабатывать и использовать энергию, содержащуюся в воздушных потоках с высокой скоростью Маха. Для создания тяги воздушно-реактивного двигателя необходимо увеличить скорость проходящего через него воздуха. Вопреки интуиции, вы также должны замедлять воздух, когда вы достигаете высоких скоростей, чтобы внутренний механизм мог применить работу к воздушному потоку, прежде чем ускорять его от задней части двигателя.

Однако, когда быстро движущийся воздух замедляется, он быстро нагревается, так как кинетическая энергия преобразуется в тепловую. Например, эти температуры могут достигать более 1000 °C при замедлении воздушного потока на 5 Маха. При таких высоких температурах невозможно сохранить целостность обычных компонентов двигателя — они попросту плавятся.

Быстрое охлаждение Горячие воздушные потоки могут быть охлаждены с температуры 1000 °C до температуры окружающей среды за 50 мс с помощью предохладителя SABRE. (Предоставлено: Reaction Engines)

Вместе система терморегулирования SABRE и предварительный охладитель обеспечивают решение этой проблемы. Когда воздух с высокой скоростью Маха входит в SABRE, он сначала замедляется всасыванием двигателя за счет серии ударных волн, создаваемых геометрией компонентов двигателя. При этом воздух быстро нагревается, но затем проходит в предварительный охладитель, где его температура снижается до приемлемого уровня. Предохладитель предназначен для создания теплообмена между воздушным потоком и внутренней текучей средой (криогенный гелий). Геометрия, свойства жидкости, а также тепловые и механические эффекты были учтены таким образом, чтобы максимизировать извлечение тепла из воздушного потока.

При соответствующем охлаждении воздушного потока он теперь может попасть в сердце двигателя, где он проходит цикл, включающий сжатие, сгорание, регенерацию и, в конечном счете, расширение через сопло двигателя, тем самым создавая движущую силу. Тепловая энергия воздушного потока, переданная жидкости предохладителя, также используется для приведения в действие внутренних компонентов двигателя.

Предохладитель может охлаждать потоки воздуха с большим массовым расходом от температуры выше 1000 °C до температуры окружающей среды менее чем за 50  миллисекунд в компактной и легкой конструкции. Он образован более чем 42 км трубок, стенки которых тоньше человеческого волоса, что обеспечивает огромную площадь для теплообмена между воздухом и охлаждающей средой.

Испытание

В 2012 году компания Reaction Engines изготовила полностью рабочий предохладитель и провела более 700 испытаний, подтвердив его способность охлаждать окружающий воздух до криогенных температур. Этот прототип установки прошел больше времени испытаний, чем уже работающий предполагаемый предварительный охладитель SABRE, и показал безупречные результаты.

Затем последовала кампания по испытанию горячего теплообменника (HTX), которая была разработана для того, чтобы подвергнуть предварительный охладитель воздействию ряда высокотемпературных условий, характерных для полетов с высокой скоростью Маха. Проведено в 2019 году, испытания проходили на специально построенном объекте в Колорадском воздушно-космическом порту недалеко от Денвера в США. Испытательная установка включала обычный двигатель истребителя, работающий на полном форсаже, чтобы создать поток воздуха большой массы и высокотемпературные условия, которые предохладитель SABRE будет испытывать в полете после стагнации (или замедления) воздушного потока 5 Маха.

Было проведено три кампании горячих испытаний, каждая из которых достигла более высокого эквивалентного числа Маха. В финальном раунде испытаний как предварительный охладитель, так и тестовое оборудование были доведены до предела, и они успешно выполнили конечную цель теста Mach 5 — он продемонстрировал, что предварительный охладитель может подавлять температуру воздушного потока, превышающую 1000 °C, менее чем за 50  миллисекунд.

Испытания показали способность предохладителя успешно охлаждать поток воздуха на скоростях, намного превышающих эксплуатационный предел любого реактивного самолета в истории. Он работал более чем в два раза быстрее, чем Concorde, и более чем в полтора раза быстрее, чем SR71 Blackbird. Таким образом, эта замечательная технология предварительного охлаждения является не только ключом к двигателю SABRE, но также предлагает решения для двигателей с высокой скоростью Маха и гиперзвуковых самолетов, которые остаются в атмосфере.

Испытания, испытания Предохладитель прошел серию высокотемпературных испытаний с использованием двигателя обычного истребителя. (Предоставлено: Reaction Engines)

Что будет дальше?

После успешной тестовой кампании HTX в настоящее время проводится следующий этап испытаний SABRE в рамках «кампании основного двигателя», целью которой является проверка характеристик воздушно-реактивного ядра. Эта часть SABRE отвечает за рециркуляцию тепловой энергии, извлекаемой через предварительный охладитель, во внутренние компоненты двигателя. Здесь же поступающий воздух сжимается, смешивается с водородным топливом, а затем сжигается в системе сгорания двигателя перед расширением через его сопло. Этот этап докажет жизнеспособность всего термодинамического цикла SABRE и станет знаковым моментом, когда он будет продемонстрирован впервые.

Хотя точные сроки этой последней фазы испытательной кампании были нарушены ограничениями COVID-19, введенными в Великобритании, обширный процесс проектирования уже был проведен совместно с британскими и европейскими космическими агентствами, что позволит программа для быстрого прогресса после снятия ограничений. И хотя пандемия COVID-19, несомненно, повлияла как на глобальный аэрокосмический сектор, так и на работу производственных и научно-исследовательских центров в Великобритании, в секторе коммерческих космических запусков сохраняется устойчивый спрос. Reaction Engines уже видит ряд возможностей, где приложения двигателей класса SABRE могут быть использованы в архитектуре ракет-носителей, и мы работаем с партнерами в космической отрасли, чтобы понять, как эти возможности можно вывести на передний план.

Развитие технологии

Несмотря на то, что изначально она задумывалась как двигатель для обеспечения недорогого доступа в космос, теперь ясно, что технология SABRE может принести пользу не только космической отрасли. Вот почему Reaction Engines также разрабатывает дополнительные приложения этой технологии вместе с другими отраслевыми партнерами.

В аэрокосмической отрасли возможности SABRE по управлению тепловым режимом и технология теплообменников могут повысить эффективность двигателей и систем коммерческих самолетов нового поколения, а также самолетов с высокой скоростью вращения и гиперзвуковых самолетов. В то время, когда аэрокосмическая отрасль должна продемонстрировать устойчивость перед лицом COVID-19, сдвиги в технологической парадигме и сложные цели обезуглероживания, технология SABRE может помочь, обеспечивая ряд улучшений эффективности и экономии средств для текущих и будущих концепций самолетов.

Reaction Engines исследует, как технология SABRE может принести пользу и другим секторам. Автоспорт, промышленные процессы и энергетика — все это области, в которых интеллектуальное управление температурным режимом, такое как в основе SABRE, может привести к значительным изменениям. Reaction Engines стремится адаптировать и внедрять свои технологии в эти отрасли, чтобы сделать их более эффективными, устойчивыми и безопасными для окружающей среды.

Очевидно, что космическая отрасль переживает период значительных инноваций и быстрого развития. Инновационные новые коммерческие участники снизили стоимость доступа в космос, что, в свою очередь, открыло дополнительные коммерческие возможности в космосе.

По мере развития отрасли и увеличения спроса на сверхдешевый доступ в космос, мы считаем, что возникнет необходимость в революционном скачке вперед в области двигателей, который представляет собой SABRE и ее системы управления тепловым режимом.

Reaction Engines

Reaction Engines — британская компания, основанная в 1989 году инженерами-двигателями Аланом Бондом, Ричардом Варвиллом и Джоном Скоттом Скоттом. Ранее они вместе работали над двигателем RB545, который предназначался для использования в системе горизонтального взлета и посадки (HOTOL) — концепции космического самолета, разработанной British Aerospace и Rolls-Royce — в конце 1980-х годов. После отмены HOTOL команда сформировала Reaction Engines для развития концепций HOTOL и RB545 в класс двигателей SABRE, который компания продолжает развивать.

После многих лет разработки фундаментальных технологий грант правительства Великобритании в размере 60 млн фунтов стерлингов в 2015 году в сочетании с инвестициями от BAE Systems, Rolls-Royce и Boeing HorizonX позволил компании Reaction Engines вырасти и перейти от исследований к проектированию и демонстрации. Основанная в Калхемском научном центре в Оксфордшире, компания работает вместе с Космическим агентством Великобритании, Европейским космическим агентством и другими организациями в Великобритании и Европе над разработкой SABRE.

Двигатель — система вентиляции

Магазин

Поиск

Поиск

Основы

Хорошее «дыхание двигателя» обычно связано с эффективными системами впуска, т. е. воздушный фильтр с высокой пропускной способностью, хорошо спроектированный коллектор и т. д. Однако эффективное «дыхание картера» является одинаково важной функцией любого двигателя, будь то Ford или нет. Даже в новом двигателе давление сгорания неизбежно будет проходить через поршневые кольца в картер. Если дыхательная система двигателя засорится или засорится, в картере создастся давление, что вызовет одну или несколько из следующих проблем:

  1. Воздушно-масляная смесь вырвется наружу через любой другой удобный выход, напр. сальники, щуп, крышка заливной горловины и т.д.
  2. Эффективность маслосъемных колец снизится, что приведет к повышенному расходу масла.
  3. Примеси, такие как водяной пар и кислоты (побочные продукты сгорания), накапливаются и загрязняют масло, вызывая образование отложений и повышенный износ двигателя.
  4. Негативное воздействие на топливно-воздушную смесь приведет к проблемам с запуском двигателя и неравномерному режиму работы на холостом ходу.
  5. Вследствие ослабления топливного заряда наступает детонация или «попинывание». Чтобы компенсировать это, потребуется замедление зажигания, что приведет к дальнейшим потерям мощности.

Принудительная вентиляция коленчатого вала (PCV)

До 1963 года большинство двигателей автомобилей выбрасывали свои пары и масляные отложения в атмосферу и на дорожное покрытие! С ростом давления окружающей среды была введена принудительная вентиляция коленчатого вала, при которой пары картера втягивались во впускной коллектор и вместе с воздушно-топливной смесью сгорали в камерах сгорания. Чтобы эта система работала безопасно и эффективно, вентиляция картера контролируется клапаном PCV.

Во избежание нарушения топливно-воздушной смеси клапан PCV должен регулировать удаление этих картерных газов и паров (которое будет минимальным на холостом ходу, но усилится при увеличении оборотов двигателя). Поскольку разрежение во впускном коллекторе самое высокое при низких оборотах двигателя, поршень PCV будет выдвинут вперед в положение, при котором вентиляция картера будет сведена к минимуму, что гарантирует отсутствие нарушения воздушно-топливной смеси. По мере увеличения оборотов двигателя вакуум в коллекторе будет падать, что уменьшит «натяжение» плунжера, который сдвинется обратно в среднее положение, обеспечивая больший расход из картера. Поскольку двигателю требуется больше воздушно-топливной смеси при высоких оборотах двигателя, проникновение паров картера в камеры сгорания не должно влиять на производительность.

Клапан PCV также действует как пламегаситель. В случае обратного зажигания возникающее давление во впускном коллекторе заставит плунжер вернуться в закрытое положение, тем самым предотвратив взрыв паров в картере. Используются различные системы PCV, но все они функционируют практически одинаково. Более ранние системы были известны как «открытые» системы, которые по-прежнему позволяли некоторым парам выбрасываться в атмосферу через крышку заливной горловины. «Закрытые» системы PCV уже некоторое время являются нормой, при этом крышки заливных горловин не вентилируются, а воздух рециркулирует через воздушный фильтр. Если через какое-то время система PCV не будет контролироваться, она ухудшится и может вызвать серьезные проблемы с двигателем, как описано выше. Регулярное техническое обслуживание имеет важное значение, поскольку некоторые производители рекомендуют обновлять клапан PCV при каждом значительном интервале обслуживания.

Высокопроизводительные двигатели

Для всех умеренных этапов настройки двигателя стандартная система PCV должна справляться с увеличением мощности двигателя, продолжая контролировать выбросы из картера. Однако даже на довольно новом автомобиле систему следует тщательно проверить и заменить любые подозрительные клапаны, шланги и т. д. Следует также иметь в виду, что на всех двигателях, управляемых системой управления, любое изменение системы может привести к нарушению показаний датчиков и, таким образом, создать дополнительные проблемы (в том числе непрохождение теста ТО на уровни выбросов!).

Для большинства применений в автоспорте и более радикальных этапов настройки двигателя почти наверняка должны быть предусмотрены альтернативные меры для вентиляции двигателя. При более высоких давлениях сгорания, более высоких давлениях масла и более высоких оборотах двигателя потребность в адекватной вентиляции картера также будет высокой. Эта ситуация еще больше усугубляется использованием радикальных профилей кулачков, которые резко уменьшают доступный вакуум, необходимый для продувки картера.

Однако, прежде чем вы поспешите купить комплект вентиляционной трубы самого большого размера, который вы можете приобрести, необходимо принять во внимание множество других факторов и соблюдать следующие пункты:

1) В двигателях с «мокрым картером» картер ни в коем случае нельзя переполнять, и он должен быть надлежащим образом перекрыт, чтобы свести к минимуму выброс масла. Если кривошипу и шатунам будет позволено погружаться в масляную ванну при каждом обороте, помимо коэффициента сопротивления и потери мощности, это также создаст еще больший объем масляных брызг, с которыми придется бороться. Это приведет к утечке масла через систему сапуна, а также мимо маслосъемных колец, что вызовет дополнительные проблемы, например загрязнение вилки, потеря мощности и т. д.

2) Любое заливное или вентиляционное отверстие должно быть перекрыто, особенно если оно находится над вращающимися частями или рядом с ними. Например, многие крышки заливных горловин на двигателях с верхним расположением распредвалов находятся непосредственно над кулачками распределительного вала, которые при вращении на скорости выбрасывают масло с такой силой, что значительное количество масла может утечь через вентиляционную трубу.
Н.Б. Всегда учитывайте этот фактор, когда решаете, где просверлить крышку кулачка/клапана, чтобы найти впускной патрубок сапуна.

3) Если вентиляция картера должна вентилироваться через впускной коллектор, это следует учитывать только при наличии смесительной (нагнетательной) камеры. Ни при каких обстоятельствах нельзя подключать штуцер сапуна любого типа к порту коллектора, предназначенному для одного цилиндра. Штуцеры сапуна также можно подсоединить к воздушной камере, но это может усугубить засорение фильтра и потребовать регулярной очистки фильтра(ов). Небольшие сменные фильтры производительности типа K&N (карбюраторные модели) не подходят для этого типа преобразования. Для оптимальной эффективности должен быть установлен клапан PCV.

Чтобы исключить любое загрязнение заряда и последующую потерю мощности, большинство сильно модифицированных двигателей должны выпускать воздух через изолированный улавливающий бак, который также будет действовать как сборник для любого потерянного масла. Эти баки должны иметь емкость не менее 1 литра, 2 верхних впускных патрубка (1 вентиляционное отверстие картера и 1 вентиляционное отверстие крышки клапана/кулачка), смотровой манометр (для указания уровня любого масла внутри) и нижнюю пробку или кран для слива масла. сливать при необходимости.
Чтобы избежать частых проверок и слива уровня масла в улавливающем баке, можно импровизировать автоматический слив обратно в поддон, как показано на рисунке. Вентиляционное отверстие может быть рециркулировано через впускную систему или оставлено для выхода в атмосферу через подходящий фильтр, причем последний вариант является более популярным. В системах с сухим картером продувочное действие насоса должно устранять любой избыточный выброс газов в картер и, в идеальной ситуации, поддерживать давление на уровне 2 дюймов водяного столба или ниже. В зависимости от практических особенностей отдельных типов двигателей и установок могут быть приняты как «открытые», так и «закрытые» системы, причем некоторые тюнеры предпочитают закрытую систему. Обеспечение эффективной работы закрытой системы (включающей PCV или аналогичный обратный клапан между двигателем и масляным баком) может дать дополнительные преимущества. Закрытая система позволяет продувочному насосу снижать давление в картере до минимума, в некоторых случаях вплоть до нуля или даже небольшого вакуума.