Ежегодное производство дизельных двигателей в мире уже превысило 12 млн. штук. Свыше 60% — это дизельные двигатели автотракторного назначения. 

Этим и объясняется то большое внимание, которое уделяется совершенствованию этих двигателей. Для повышения литровой мощности двигатели оснащаются газотурбинным наддувом.) Производство таких дизелей с наддувом зарубежными фирмами составляет от 50 до 90% от общего объема выпускаемых двигателей. Хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации дизели старейших зарубежных фирм: Камине, Катерпиллер /США/; Вольво, Скания /Швеция/; Дейтц, МАН /ФРГ/.

В 1963 году впервые в автотракторной промышленности нашей страны Ярославским моторным заводом освоено производство дизелей с турбонаддувом ЯМЗ-238НБ для тракторов К-700. Позднее было организовано серийное производство 12-цилиндровых дизелей ЯМЗ-240Н для карьерных самосвалов БелАЗ и 8-цилиндровых дизелей ЯМЗ-238Н, 238П и 238Ф для автомобилей МАЗ и КрАЗ. Сейчас доля выпуска дизелей с наддувом моторным заводом, входящим в объединение «Автодизель», превышает 30% от общего объема выпуска/

Объединение «Автодизель» разработало и начало выпускать новое семейство дизельных двигателей типа ЯМЗ-840, которые также оснащены системами газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха.

Приступил к выпуску автомобильных дизелей с наддувом КамАЗ-7403 Камский автомобильный завод. (В ТракХолдинг камаз с манипулятором).

Тракторная промышленность также выпускает гамму дизелей с наддувом. Крупнейшим производителем турбокомпрессоров для тракторной промышленности является Дергачевский завод турбокомпрессоров.

Таким образом, в настоящее время система газотурбинного наддува стала неотъемлемой составной частью современного дизеля. В научно-исследовательских институтах и на предприятиях ведутся работы по расширению применения наддува для дизелей малой мощности перспективных автомобилей ГАЗ, ЗИЛ, КАЗ, ВАЗ.

Успешное решение проблемы создания таких дизелей зависит от многих факторов. Кроме обеспечения жестких требований по топливной экономичности и токсичности отработавших газов, необходимо обеспечить надежную работу турбокомпрессоров с высоким ресурсом. Требования к конструкции турбокомпрессоров будут изложены ниже. Здесь уместно напомнить значение термина надежность. Согласно ГОСТ 27.002-83 «Надежность в технике» термин «надежность» применительно к двигателю определяет совокупное свойство двигателя, состоящее, в общем случае, из безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность — это свойство двигателя непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность — это свойство двигателя сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — это свойство двигателя, проявляющееся в предупреждении и обнаружении причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость — это свойство двигателя сохранять показатели безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения или транспортирования.

Каждое из этих свойств имеет показатели, раскрывающие их сущность.

При оценке надежности двигателя, как его свойства, применяются и другие термины: наработка до отказа, ресурс, срок службы и др.

Термин «наработка до отказа» характеризует продолжительность работы двигателя от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа.

Термин «ресурс» — характеризует наработку двигателя от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, включая и учебную литературу. Поэтому при чтении учебного пособия под применяемыми терминами следует понимать значения, обусловленные указанным стандартом.

Двигатель с наддувом отличается от безнаддувной модели не только установкой дополнительного агрегата наддува, каким является турбокомпрессор, но и повышенной механической и тепловой нагруженностью. Повышение давления воздуха на входе в цилиндр двигателя, увеличение цикловой подачи и давления впрыска топлива форсункой качественно меняют протекание рабочего процесса в цилиндре. Неизбежное повышение максимального давления и температуры газов в цилиндре, количества тепла, отводимого от деталей цилиндро-поршневой группы в систему охлаждения и масло, приводят к увеличению механической и тепловой нагруженности деталей. Обеспечение более высокой механической прочности и износостойкости деталей двигателя с наддувом достигается применением более прогрессивной технологии механообработки, химикотермической обработки, упрочнения поверхностным пластическим деформированием и др. Сама система наддува, включая турбокомпрессор, требует применения уникальных технологических процессов получения заготовок и повышенной точности их обработки. В целом это более сложный и более дорогой двигатель. Он требует й дополнительных материальных затрат в эксплуатации. Выход из строя системы наддува неизбежно приводит к отказу двигателя в целом. Поэтому система наддува оказывает влияние не только на технико-экономические показатели, но и на показатели надежности силовой установки в целом.

Уровень надежности и величина ресурса закладывается в конструкцию и обеспечивается в процессе изготовления. Но в процессе эксплуатации эти величины могут снижаться из-за условий работы и технического обслуживания, непредусмотренных для данного двигателя. Низкое качество технического обслуживания может привести к ухудшению условий смазки и поступлению в пары трения абразивных частиц, образованию дополнительных отложений на деталях, лаковых пленок, что вызывает изменение нагрузочного и теплового режимов работы. Поэтому при эксплуатации двигателей с повышенными механическими и тепловыми нагрузками, каким является двигатель с наддувом, уровень технического обслуживания и ремонта должен быть значительно выше, чем для двигателей безнадувных моделей.

В сущности процесс повышения надежности двигателя является непрерывным и поэтапным. На каждом этапе завод проводит громадный объем стендовых и эксплуатационных исследований, добиваясь равностойкости деталей и повышения их ресурса от достигнутого уровня. Поэтому на каждом этапе повышения надежности двигателя и его топливной экономичности, необходима и более совершенная организация проведения технического обслуживания и ремонта.

Программа повышения технического уровня и качества продукции, разработанная объединением «Автодизель» в 1986 году, предусматривает дальнейшее совершенствование дизелей с наддувом. Так, минимальный удельный расход топлива по внешней скоростной характеристике двигателя с наддувом должен быть снижен в 1990 году на 5 % и не будет превышать значения 148 г/л.с.ч. Расход масла уменьшится на 25 % и не будет превышать 0,3 % от расхода топлива. Ресурс двигателя до первого капитального ремонта при работе на магистральных автопоездах МАЗ достигнет 450 тыс. км. Наработка до отказа увеличится до 600 моточасов. Будет осуществлено поэтапное снижение выброса вредных веществ с выпускными газами в соответствии с требованиями перспективных экологических норм.

Однако усилиями лишь одного завода-изготовителя невозможно обеспечить действенное повышение технико-экономических показателей дизелей в эксплуатации. Необходимо резкое повышение качества технического обслуживания и ремонта дизелей. Это возможно, в первую очередь, лишь при повышении технической грамотности специалистов эксплуатирующих организаций. Опыт обучения студентов двигателестроительных специальностей, специалистов различных министерств в институте повышения квалификации при Ярославском моторном заводе показывает, что они недостаточно хорошо знают особенности конструкции, технического обслуживания, диагностирования, устранения дефектов дизелей с наддувом. Наряду с этим и заводы-изготовители запаздывают с подготовкой документации по эксплуатации. Особенно это относится к модернизированным или вновь выпускаемым двигателям. Налицо разрыв между производством и подготовкой эксплуатирующих организаций к обеспечению высококачественной эксплуатации, включая техническое обслуживание, снабжение топливно-смазочными материалами, охлаждающими жидкостями и др.

В настоящее время в стране эксплуатируется уже свыше 330 тыс. дизелей с наддувом производства Ярославского моторного завода. Контроль за эксплуатацией двигателей в различных климатических зонах страны, на различных транспортных установках /карьерный самосвал, трактор, автопоезд и др./ позволяет обобщить и систематизировать причины отказов двигателей. Учитывая, что системы наддува современных автотракторных дизелей, включая и турбокомпрессоры, имеют много общего, появляется возможность распространить опыт эксплуатации дизелей с наддувом ЯМЗ как на двигатели других заводов, так и на новые модели дизелей. Это позволит сократить сроки простоя автомобилей из-за отказа двигателя, уменьшить необоснованные снятия двигателей с автомобилей для отправки в ремонт, повысить наработку до первого капитального ремонта.

Характер отказов двигателей с наддувом определяется не только производственными и эксплуатационными факторами, но и режимами работы двигателя. Одни и те же двигатели, установленные на транспортные средства разного назначения, эксплуатирующихся в различных климатических зонах страны, могут иметь различный характер отказов.

Г. М. Савельев, Б. Ф. Лямцев, Е. П. Слабов
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ЯМЗ С НАДДУВОМ
1988