Двигатель для танка

Militarist> каким образом увеличивают у движка крутящий момент.
Вот формула расчёта момента для 4-х тактного мотора.
M = V_h х p_e /4 х 3,14

Vh Обьём цилиндров мотора
pe Среднее эффективное давление в цилиндре
Вот формула расчёта момента для 2-х тактного мотора.
M = V_h х p_e /2 х 3,14

Получается, что момент можно увеличить увеличением среднего давления в цилиндре.

Бяка, спасибо, но я плохо понимаю эти обозначения. Лучше бы с привычными знаками и русскими обозначениями. Кроме того, хотя формула показывает взаимосвязь компонентов, но некоторые важные моменты процесса нужно пояснить рассказом так как формула этого сделать не может.

Вот было сказано: впрыснуть больше горючей смеси в цилиндр. Но ведь на это завязаны многие другие элементы - достаточность времени для полного сгорания смеси, степень сжатия смеси, регулировка работы клапанов для своевременного впрыска, перегрузка на детали, уравновешенность всего двигла и наверное ещё некоторые вопросы.

Что касается увеличения плеча шатунных шеек коленвала, то это наверное ограничено внутренним объемом под кожухом мотора.

Похоже, что при таких серьезных переделках, стоимость их начинает приближаться к стоимости нового двигателя. Так насколько это эффективное решение? Хотя раз делали, то наверное это было оправдано. Но меня больше интересуют чисто технические аспекты этой проблемы.

Militarist> Бяка, спасибо, но я плохо понимаю эти обозначения.

Момент равен Обьёму цилиндров умноженному на среднее Давление и делённое на 4Пи. Для 4-х тактного мотора. Для двухтактного надо делить на 2пи.

Militarist> Вот было сказано: впрыснуть больше горючей смеси в цилиндр.
Надо сжечь больше бензина, чтобы получить большее давление. Причём, зажечь его надо, когда поршень на самомм верху, и держать давление (горение) до тех пор, пока он не опустится вниз.

Militarist> Что касается увеличения плеча шатунных шеек коленвала,
Бросьте Вы это. Мескуикаса Бес попутал.
Он полез в конструктивные особенности моторов, влияющие на качество горения смеси. Чем длинноходнее мотор, тем легче сделать равномерное горение. Но мощность упадёт. Т.к. средняя скорость хода поршня ограничена.

Militarist> Похоже, что при таких серьезных переделках, стоимость их начинает приближаться к стоимости нового двигателя.
Нет. Двигатели достаточно гибки в области изменения длины хода поршня. Увеличить длину цилиндра, шатунов и изменить конструкцию коленчатого вала не так сложно, как разработать новый блок цилиндров и сделать модельное производство для его литья.

Что касается Шермановского мотора R-975E-C2, то у него увеличили степень сжатия, применили более высокооктановый бензин и увеличили наддув. Поэтому и увеличился крутящий момент. За счёт увеличения среднего давления в цилиндрах.

Бяка> Вот формула расчёта момента для 4-х тактного мотора.
Бяка> M = V_h х p_e /4 х 3,14
Бяка> Vh Обьём цилиндров мотора
Бяка> pe Среднее эффективное давление в цилиндре
Бяка> Получается, что момент можно увеличить увеличением среднего давления в цилиндре.
Забыли ещё рабочий объем мотора. А он определяется ходом поршня (плечо коленвала) и диаметром цилиндра.

Но меня больше интересуют чисто технические аспекты этой проблемы.

 

Проблема кардинальная для дизеля (двигатель с ВНУТРЕННИМ смесеобразованием)- обеспечить полное испарение впрыснутого в цилиндр топлива. Пока этого не обеспечили, так и сидели на уровне 40-х годов. Только с увеличением давления впрыска, в начале 90-х, показатели дизелей поперли вверх.
Жидкость испаряется только с поверхности. Если впрыскать под малым давлением, то капли будут крупные, испарение медленное - слой за слоем. А время на испарение - всего ~ 20 градусов оборота коленвала. Большое давление распыла обеспечивает получение мелких капель, более быстрое их испарение, возможность гарантированного сжигания в цилиндре бОльшего кол-ва топлива, возможность повышения оборотов.
Применение форсунок с быстрым управлением позволило разбить цикловую подачу топлива на несколько порций - уменьшились нагрузки на детали, более "мягкая" работа.
ИМХО на данный момент механическая прочность деталей не явл. ограничением. Более лимитирует смазка. Большое кол-во сжигаемого топлива, при меньших рабочих объемах, повышает теплонапряженность деталей. А масло как раз непосредственно контактирует с рабочими газами, в отличие от охлаждающей жидкости. Поэтому нужно "супер"масло, не теряющее свойств при бОльшем нагреве. Хорошо бы помогли в этом твердые смазки, типа графита - на поверхности цилиндра, поршня (юбка), колец.

Бяка> Чем длинноходнее мотор, тем легче сделать равномерное горение. Но мощность упадёт. Т.к. средняя скорость хода поршня ограничена.
Чем длиноходнее мотор - тем больше его момент, по определению.
Горение смеси происходит во время нахождения поршня в районе В.М.Т. Далее идет процесс расширения.
Какие доказательства, что скорость поршня ограничена? (напоминаю, что этот вопрос уже задавался, и был спущен на тормозах). ИМХО не интересует, т.к. вопрос важный

Двигатели достаточно гибки в области изменения длины хода поршня. Увеличить длину цилиндра, шатунов и изменить конструкцию коленчатого вала не так сложно, как разработать новый блок цилиндров и сделать модельное производство для его литья.

 

Блок цилиндров определяет параметры остальных деталей. Межцилиндровое расстояние - диаметр цилиндра. Высота блока - сумарную высоту "плечо к.вала+шатун+поршень". Габариты картера - (радиус ометания к.вала и шатуна)=длину хода поршня.

Бяка>> Vh Обьём цилиндров мотора
Бяка>> pe Среднее эффективное давление в цилиндре

vecher> Забыли ещё рабочий объем мотора. А он определяется ходом поршня (плечо коленвала) и диаметром цилиндра.
А чем отличается обьём цилиндров от рабочего обьёма мотора?????

Бяка> А чем отличается обьём цилиндров от рабочего обьёма мотора?????
Так Вы забыли его упомянуть.

Получается, что момент можно увеличить увеличением среднего давления в цилиндре

 

.

vecher> Чем длиноходнее мотор - тем больше его момент, по определению.
Теоретически, нет. А практически - длинноходные, до определённого предела (теплопотери) предпочтительнее.


vecher> Какие доказательства, что скорость поршня ограничена?
Доказательством служит теория смазки. И теория скольжения.
И практика. Скорости хода поршней в цилиндре, фактически, не растут. И находятся в пределах до 15м/с. Хотя, ещё во время ВМВ, в авиамоторах, достигали 18м/сек.

Бяка>> А чем отличается обьём цилиндров от рабочего обьёма мотора?????
vecher> Так Вы забыли его упомянуть.
С чего это Вы взяли? Он там в формулу входит. И в пояснение.
Гляньте на первый пост на этой странице.

vecher>> Какие доказательства, что скорость поршня ограничена?
Бяка> Доказательством служит теория смазки. И теория скольжения.
Доказательства "в студию"

vecher> Доказательства "в студию"

А Вы их воспримите в виде формул? Или как с Моментом? Не засечёте?

Ладно. Для начала не буду над Вами издеваться. Возьмите Книгу. Называется она "Самолётостроение в СССР 1917-1945." Издательство ЦАГИ.
На стр. 164 начинается рассказ о развитии поршневых моторов. На стр 190 этой проблеме уделено повышенное внимание.

Ну а не поверите ЦАГИ - добро пожаловать в интернет.
Поинтересуйтесь методиками определения смазывающих свойств масел и максимальными скоростями скольжения сталей (и вообще, материалов)

vecher> Поэтому нужно "супер"масло, не теряющее свойств при бОльшем нагреве. Хорошо бы помогли в этом твердые смазки, типа графита - на поверхности цилиндра, поршня (юбка), колец.

Я знаю, где Вы это прочли.
Графит на поверхности цилиндров? А знаете, что в этом случае будет? Получается прекрасная сажа. Которая действует как абразив.
Дать работу по скольжению металла по абразиву? На русском?
Или сами поняли, что там выдаётся желаемое, за действительное?

Что касается масел, то всё не так. Состав масел для сверхнапряжённых движков (по тепловым режимам) не очень то отличается от обычных. Там всё дело в поверхности цилиндра.
И масло там должно выгорать, без сажеобразования. Кстати, выгорает оно там не хило.

Поинтересовались бы просто современными автомобильными движками.

Бяка> Бросьте Вы это. Мескуикаса Бес попутал.
Herr Бяка! Не замечал ранее Вашей рассеяности и близорукости. Мяшкюкаса, в русской транскрипции. Лучше пишите Медвежонка и будет Вам счастье! А на счёт попутал, так Вы не правы!
Бяка> Но мощность упадёт. Т.к. средняя скорость хода поршня ограничена.
Зато вырастет крутящий момент. Для танкового двигателя крутящий момент значительно предпочтительнее мощности.

Meskiukas> Зато вырастет крутящий момент. Для танкового двигателя крутящий момент значительно предпочтительнее мощности.
А почему?

Meskiukas>> Зато вырастет крутящий момент. Для танкового двигателя крутящий момент значительно предпочтительнее мощности.
Татарин> А почему?

Вырастет потому, что плечо будет больше. От оси коренных шеек до оси шатунных шеек. А почему предпочтительне момент. Потому, что танк чаще всего идёт "внатияг". По всяким неровностям рельефа и по тяжёлым дорожным условиям. Ну и возможность стрельбы с "дорожки" куда лучше у движка с высоким крутящим моментом.

Meskiukas> Потому, что танк чаще всего идёт "внатияг". По всяким неровностям рельефа и по тяжёлым дорожным условиям. Ну и возможность стрельбы с "дорожки" куда лучше у движка с высоким крутящим моментом.
Но разве это не вопрос трансмиссии?

По возвращению в тему, хочу напомнить, уважаемый Бяка утверждал, что мощность движков MTU MT-883 Ka-500/501, устанавливаемых в ОБТ, можно простым переключением тумблера увеличить раза в 1,5, т.е. с 1500/1630 л.с. до 2250/2445 л.с., с чем я не согласен. Хотя, почти наверняка, я и не начинал бы спор, если бы речь шла о 10-15%.
На всякий случай уточню: я НЕ спорю с тем, что эти движки можно проапгрейдить/форсировать/оттюнить до мощностей равных, как минимум, 2750 л.с., ну было бы глупо спорить с фактом существования MTU MT-883 Ka-524.
Но это будут уже другие движки с другими массами и габаритами.

Модераторов прошу сильно не бить за возможное излишнее цитирование, уже достаточно страниц утекло.

davex>> Я правильно понял? Есть желание спалить в ДИЗЕЛЕ стехиометрическое отношение?
Бяка> Нет. Просто подойти к нему поближе. Более богатая смесь.
davex>> Это не возможно в ПРИНЦИПЕ. При превышении оптимального соотношения
Бяка> Знаю. А вот оптимельное соотношение - это неверно. Оптимальное - это для режима наибольшей экономичности. При богатых смесях до стехиометрии не доходят. Но от оптимала уходят.
На сколько так можно увеличить мощность? На сколько хватит запаса возможностей форсунок?
5-10% возможно, а дальше - оочень большой вопрос, так как:

[url=http://dieselloc.ru/books/oil/oil8.html:]Процесс сгорания топлива в дизелях[/url]

Для полного испарения н сгорания топлива в цилиндрах необходимо тонкое его распыливание. Если в цилиндре дизеля какая-то часть топлива к моменту воспламенения будет находиться в каплевидном состоянии, то процесс сгорания будет частично задерживаться н топливо будет догорать в конце такта расширения или даже при выпуске. За счет этого будет перегреваться дизель и падать его мощность. Для полного сгорания топлива необходимо, чтобы было подано в дизель достаточное количество воздуха, а процесс перемешивания топлива с воздухом происходил бы равномерно. Если в дизель будет подано недостаточное количество воздуха, то это приведет к неполному сгоранию рабочей смеси, т. е. в продуктах сгорания останутся горючие вещества — окись углерода или чистый углерод в виде сажи. Поэтому для полного сгорания топлива в цилиндры двигателя подается воздух с некоторым избытком.

 

Именно, по этому, особенно то и не "побалуешься" избыточной подачей топлива.

davex>> Ну сами подумайте зачем бы тогда нужно было городить 4 ТК и 2 интеркулера на 523/524-ом?
Бяка> Чтобы не превысить температуру в камере сгорания. И чтобы мотор оставался экономичным.
При чем здесь экономичность? Мы говорим о режиме "максимальной" мощности, которая, по Вашему мнению, может быть в 1,5 раза выше чем "номинал", или уже нет? Если нужно передвигаться экономично движек, обычно, и на "номинал" не раскручивают, а используют обороты в районе максимального момента.

Бяка> Температура на стенках цилиндра, поршней и колец. Существующая система охлаждения, в танках, не справится с такими нагрузками и движок быстро выйдет из строя.
....................................................................
Бяка> Количество энергии, выделевшейся при сгорании топлива надо распределить на количество топливной смеси. С учётом её теплоёмкости. (приблизительно так)
....................................................................
davex>>. А усиленная система охлаждения и так есть у 524-го, без всяких дополнительных ТК и интеркулеров.
Бяка> Есть. Она рассчитана на то, чтобы держать температуру в норме.
А кроме того она расчитана на охлаждение воздуха в интеркулерах, в случае гипотетической стехиометрии расходовать производительность системы охлаждения на интеркулеры придется в меньшей степени, так что почти то на то и выйдет. Да и на сколько я знаю. обычно, максимальная температура в цилиндре у дизелей и так меньше чем у Отто-двигателей, чуть ли не в 1,5 раза. ничего, живут как-то.

davex>> Пункт нумер два: 2000 оборотов, это не 3000 оборотов и времени на испарение в 1,5 раза меньше,
Бяка> Там не испарение, а распыление. При очень разных давлениях.
Да ну? Горит-то именно испаренное топливо, а не капли, так что после распыла идет испарение. Потому и распылить то пытаются максимально мелкодисперсно, что бы испарилось максимально быстро.

Бяка> Понятно, что расчёт хромает. Он же аналоговый.
Согласен, Хромает, даже сильней чем Вы думаете, но об этом несколько позже.

Бяка> Бяка>> Это давно достигнутые степени.
davex>> Кем? Где? Как? Т.е. какими средствами?
Бяка> Да всюду. В авиации увеличение мощности поршневого мотора в 1,5 раза над номиналом - в 40-х.
Список способов применяемых в тех моторах я перечислил. Ни один из них изначально не встроен в MT-883 Ka-500/501, а некоторые и невозможно встроить по определению. Так зачем ссылаться на не применимый, в ракурсе нашего спора, опыт?

Бяка> В России, сейчас, вполне кустарным способом увеличивают мощности ВАЗовских моторов с 75 до 120 сил. И даже ресурс до 50 тыс. км обещают.
Это тюнинг/форсировка, которые не применимы к нашему разговору.
На всякий случай, еще раз: с существованием Ka-524 я даже не пытаюсь спорить, я спорю с тем что, якобы 500/501 с помощью "чип-тюнинга" (без повышения давления наддува и оборотов) можно увеличить мощность в 1,5 раза.
По интересуйтесь до каких пределов можно увеличить мощность при "чип-тюннинге" и указанных условиях повысить мощность у любого автомобильного двигателя.

davex>> Для дизеля, при ограниченности доступных оборотов и постоянстве давления наддува, это бессмысленная трата топлива, наиболее эффективнее средство увеличить давление наддува,
Бяка> Не бессмысленно. Это форсаж.
В ДИЗЕЛЕ - БЕСТОЛКУ. Уточнюсь, после определенного предела. А в двигателях ОТТО даже выход за стехиометрию может быть полезен, знали об этом? И дело будет уже не в полноте сгорания топлива, как, надеюсь, уже догадываетесь.

Бяка> В принципе, 1500 лошадей достигнуто на 890-м движке.
Бяка> http://www.mtu-online.com.sg/cms/index.php?id=319
Я знаю об этом движке, только не понял зачем упомянут был.

Бяка> Так что, учитывая, что внутренняя конкуренция не нужна, 880-ые работают в более тяжёлой технике.
Опять же не совсем понятно к чему сказано. Да и утверждение спорно:
MTU 881 Ka-500 (1000 л.с.) используется на PzH 2000 и K9 Thunder, последняя лишь на тонну тяжелее Т-90, а в pdf-ке по 10V890 пишут о назначении "for Medium and Heavy Military Vehicles"

Бяка> А вот ресурсы найти я не смог, на которые номиналы дают.
Можно попробовать оценить исходя из 400 часов на "аква" режиме, была информация, что движек для AAAV проектировался исходя из 30% работы в амфибийном режиме и 70% в сухопутном. Вот и получается "условно-приблизительно". что на мощности 850 л.с. движек должен держать - ~2800 часов, хороший результат, хотя, исходя из мощности, и не запредельный, а на 1500 л.с. - где-то посередке.

Бяка> Очень даже можно. Это стандартный В-46, на станине. Радиаторы у него побольше.
Да ладно. Есть еще очень много разных нюансов, например, скорость воздушного потока через этот радиатор. Принудительное или самотеком течение охлаждающей жидкости в СО. И т.д.

Бяка> Единственно чего нельзя, так это думать, что 780 л.с можно с этого движка снимать весь срок его эксплуатации на танке.
К сожалению не знаю. Данных по В-46 в танке не имею.

davex>> Стехиометрия просто не сгорает. пока.
Бяка> А никакой стехеометрии и не наблюдается.
Да Вы ж хотите увеличить мощность движка только увеличив подачу топлива. Так как для увеличения мощности в 1,5 раза, за счет подачи топлива, придется мириться с неполным сгоранием топлива, то подавать топливо придется в объеме, если не достаточном для стехиометрии, то весьма близком к нему.
По оборотам то в дизелях мы сильно ограничены. Для достижения 1630 л.с. в 501-м, мало-того, что пришлось применить CRI, так еще и степень сжатия увеличили, т.е., при увеличении оборотов на 11%, мощность увеличилась только на 8,7% из которых 1-2% за счет степени сжатия. Надеюсь не будете утверждать что степень сжатия в 500-м можно увеличить переключением тумблера?
Вот вам и эффективность повышения оборотов на ДИЗЕЛЕ. Причины в первую очередь, конечно в смесеобразовании.

davex>> Пункт нумер раз: у В-55 не 630 лс, а 520 лс. Цифры уже будут значительно скромнее.
Бяка> У В-55У 620 л/с, если уж в справочники заглянуть. Или 580 л/с у В-55В. Отличия - только во впускном коллекторе. Новый коллектор уменьшил сопротивление на входе.
Согласен, был не прав, действительно у В-55У указывается мощность 620-630 л.с., вот только мы оба еще в одном месте были не правы. Забыли учесть, что при наддуве воздух нагревается, естественно в какой-то степени сработает интеркулер, но я думаю никто не будет утверждать, что можно будет достичь температуры окружающей среды. У меня к сожалению нет температуры на выходе из интеркулера, но там многого не надо. Уже небольшое превышение дает существенное снижение мощности, а без дополнительных интеркулеров воздух, при таком наддуве, имел бы температуру выше градусов на 700-800.

Бяка> Через МТУ-883-500 проходит
....................................................................
Бяка> При наддуве в 3,5 кг , при том же соотношении воздух-топливо мощность может быть 1925-2058л/с.
Бяка> И никаких игр с повышением богатства смеси.
Бяка> Чтобы иметь 1500 л/с, достаточно было бы и 2,5 атм.
Если бы не нагрев в наддуве, то да, наверное, а так можно смело "урезать осетра" на четверть, а то и больше.
Кстати, откуда Вы давления брали, а то те данные, которые доступны мне, могут быть ошибочны.

Бяка> Вывод прост. Ограничителем мощности является ресурс мотора, в конфигурации установки на танк.
Ошибочные исходные данные приводят к неверным выодам.
Естественно ресурс может являться причиной ограничения мощности. Вот только применение термина "ограничение мощности" не совсем корректно, правильней сказать ограничения оборотов или ограничение допустимого давления наддува, что в свою очередь приводит к ограничению мощности. Это можно сказать "ресурсные" ограничения мощности.
Теперь хотел бы перечислить конструктивные факторы влияющие на предел повышения мощности без учета ограничений по ресурсу:
1. Рабочий диапазон установленного наддува, может не иметь возможность увеличить давление до желаемых значений и/или уже не в состоянии обеспечивать существующее давление при повышении оборотов, т.е. расходной характеристики не достаточно.
2. Рабочий диапазон установленной системы питания может не обеспечивать требуемое качество распыла при увеличении оборотов и/или увеличении давления наддува.
3. Фазы открытия/закрытия клапанов впуска и выпуска оптимизированы под определенный диапазон, выход за который приводит к ухудшению коэффициента заполнения, что ограничивает рост мощности.
А Вы говорите - "пара пустяков".

PS Единственный двигатель из 883-их (ну из тех, что мне удалось нарыть), которые имеют мощность ~1.5 раза больше, чем у 500/501, так это MT-883 Ka-502 - 2250 л.с., это один из первых вариантов для AAAV/EFV, и тоже исключительно в амфибийном варианте, это уже после него пошел 523/524.

davex>> Меряют обороты, при приближении к верхнему пределу понижают подачу топлива. При приближении к нижнему повышают. (последнее в контексте режима экономичности).
.................................................................................
davex>> Как назовут в пункте меню не важно, но цикл такой и никак иначе.
vecher> Каким же образом "ограничивают обороты"? Держат за хвост? Или, как я писал, "ограничивают подачу топлива"?
Ты похоже не понял с чем я спорил, если перечитаешь, то что я выделил из того что ты процитировал из сказанного мной (Во завернул?!). то поймешь, что в этой части я полностью с тобой согласен, а спорил я с порядком действий, в контексте спора в который ты вмешался, это важно.

davex>> Не забывайте в большой банке относительная площадь днища меньше, т.е. сложнее пропихнуть необходимое количество топлива. Это еще одна причина, почему чем больше банка у дизеля, тем он менее оборотистый. Все таки цилиндр на поллитра и на два литра - это разные по сложности задачи.
vecher> Топливо подается форсункой. Поэтому его циклоподача зависит не от литража цилиндра, а от производительности форсунки. А производительность форсунки задают исходя из потребности цилиндра.
Ну не мне тебе рассказывать, что у всего есть свои пределы.
Утрированно: попробуй представить форсунку от Wärtsilä RT-flex96C в цилиндре BMW N47D20.

vecher> Оборотистость двигателя определяется не только полнотой сгорания топлива, но и прочностью ШПГ.
В общем случае, конечно, да. Но в ракурсе разговора, с учетом наличия присутствия 524-го движка, даже если у них изначально были разные ШПГ, вполне можно допустить, что со временем ШПГ от 524-го могли ставить и на 500/501, не факт, что это значительно ухудшит параметры последних, а единообразие частенько удешевляет производство. Правда такого нельзя сказать о форсунках, а соответственно и полнота сгорания, в данном случае наиболее вероятная причина ограничения оборотов, собственно различия 500-го и 501-го я уже озвучил.

Бяка>>> Но вообще то, его испытывали на ресурс при рабочей мощности в 2770л/с. Понятно, что не все 400 часов непрерывно. Наверное циклами, как он должен работать в реале.
davex>> Угу, про мощность я помню и согласен, что скорей всего циклами.
vecher> Типичным режимом испытаний двигателя на надежность (ресурс) явл. ...
Спасибо за инфу.

vecher> У движка Меркавы-4 проблемы не с самим двигателем были, ...
Речь идет о стандартной версии на 1500 л.с. или форсированной?

Бяка> Учитывая то, что 883 движок делался как многофункциональный... Ну и некоторые стоны из Израиля, форсунки там справляются. ...
Я почему-то сильно сомневаюсь, что форсунки (или насос-форсунки) там одинаковые.

Бяка> davex>> Весьма вероятная причина - проблемы со смесеобразованием.
Бяка> Возможно. Но большая вероятность в перегреве.
Если бы не вышеуказанные изменения в 501-м, я бы больше сомневался, а так почти на 100% уверен, что это так.

vecher> Если убрать "шайбы", то он выдает 1200, в варианте В-99. Гарантийный ресурс при этом 500 часов, для танка.
Где можно почитать об этом?
Действительно очень интересно!

Бяка> ... а комбинация из стали и алюминия давала неприятности ...
Кстати, это еще и электрохимическая пара, что при прямом контакте с водой (не дистиллированной) дает ускоренную коррозию.