Некоторые аспекты повышения выходных параметров ДВС при модернизации в условиях серийного производства

Abstract

Выполнен анализ особенностей и способов модернизации серийных ДВС, проводимой с целью повышения выходных параметров. На конкретных примерах показано, что стремление производителей двигателей к улучшению характеристик при одновременной минимизации затрат нередко приводит к неоправданно высокому риску неконтролируемого изменения нагрузок на детали, когда после модернизации заметно ухудшается качество и надежность продукции. При этом наиболее опасными вариантами модернизации следует считать так называемое масштабирование, при котором производится небольшое повышение выходных параметров при сохранении неизменной конструкции и геометрии основных деталей, что обычно принято выполнять без проведения комплекса необходимых исследований и испытаний или, как минимум, без моделирования нагрузок на детали с целью определения критических сечений и возможного их усиления. Приведены примеры модернизации двигателей путем масштабного увеличения размеров деталей и повышения давления наддува, а также ее последствия, вызывающие различные повреждения и разрушения основных деталей, что связано с превышением допустимого уровня нагрузок. С целью недопущения снижения надежности модернизированных серийных двигателей при исключении неоправданно высоких затрат выполнена оценка возможных способов модернизации. Предложен общий подход к моделированию нагрузок на основные детали модернизированных серийных ДВС, приведены основные результаты моделирования напряженно-деформированного состояния поршня, поршневого пальца и шатуна. Получены данные, позволяющие вы-явить опасные сечения, в которых наблюдаются локально высокие напряжения, повышающие риск усталостного разрушения деталей при повышении нагрузок. На основании полученных результатов даны рекомендации по практическому применению вычислительного эксперимента при проведении модернизации серийных ДВС.

The analysis of the features and methods of modernization of serial internal combustion engines was carried out in order to increase the output parameters. With specific examples, it is shown that the desire of engine manufacturers to improve performance while minimizing costs often leads to an unreasonably high risk of uncontrolled changes in the loads on parts, when after upgrading the quality and reliability of products deteriorates. At the same time, the most dangerous variants of modernization should be considered the socalled scaling, which produces a slight increase in output parameters while maintaining the same structure and geometry of the main parts, which is usually done without necessary research and testing or, at least, without modeling loads on parts the purpose of determining the critical sections and their possible amplification. Examples of modernization of engines by increasing the size of parts and inсreasing the boost pressure, as well as its consequences, causing various damage and destruction of the main parts, which is associated with exceeding the permissible level of loads, are done. In order to prevent a reduction in the reliability of upgraded production engines with the exclusion of unnecessarily high costs, an assessment was made of possible ways of modernization. A general approach to modeling the loads on the main parts of the upgraded serial ICE is proposed, the main results of modeling the stress-strain state of the piston, piston pin and connecting rod are given. Data were obtained to identify dangerous sections in which locally high stresses are observed, which increase the risk of fatigue failure of parts with increasing loads. Based on the results obtained, recommendations were given on the practical application of a computational experiment when modernization of serial ICEs.