Renault II

Zakłady zostały upaństwowione 16 stycznia 1945 r., już po śmierci Louisa Renault. Uchwałę rządową podpisał sławny prezydent i bohater Francji, Charles de Gaulle. Zmienił także nazwę na Regie National des Usines Renault czyli Zarząd Upaństwowionych Zakładów Renault.

Fabryka była bardzo zniszczona ale jej uruchomienie uznano za priorytet, produkcja ruszyła już w 1946 r., kiedy z taśmy zjechały pierwsze samochody osobowe.

Rok później w Salonie w Paryżu pokazano opracowaną przez Louisa Renault 4CV, czterodrzwiową limuzynę z zamontowanym z tyłu silnikiem o pojemności 747 cm³. Był niedrogi i zdobył dużą popularność jako typowy samochód dla mas.

Rozpoczęto także produkcję traktorów, były pomarańczowe dlatego wszystkie następne modele ciągników były malowane właśnie na ten kolor.

W 1951 r. powstał model Fregate a Renault 4CV wygrał wyścigi LeMans w swojej klasie. Jeszcze w czerwcu tego roku Fernand Picard rozpoczął prace nad nowym samochodem Dauphine. Nieopodal Paryża, w Flins otwarto nowe zakłady produkcyjne o wydajności 100 tys. aut rocznie.

W 1954 r. obchodzono święto wyprodukowaniu 2 mln egzemplarzy pojazdów od założenia firmy, umiera dotychczasowy dyrektor Pierre Lefaucheaux a jego następcą zostaje bliski przyjaciel i doradca zmarłego, Pierre Dreyfus. Rusza produkcja modelu Dauphine z czterema drzwiami, był produkowany do 1967.

Stulecie istnienia firmy obchodzono w 1998 r. bardzo hucznie, od 8 do 10 maja na ulicach Paryża odbywał się międzynarodowy zlot zabytkowych samochodów Renault, rozpoczęto produkcję Clio 2, w Genewie zaprezentowano pierwszy w Europie benzynowy silnik z bezpośrednim wtryskiem. Postanowiono także skupić większą część produkcji w kraju, w fabryce w Blaniville sur Orne, tam też jest montowany model Midlum. Produkcję silników ciężarowych przeniesiono w całości do Venissieux.

W 1999 r. Jean-Louis Schlesser wygrał Rajd Paryż-Dakar na Renault Mégane buggy.

Obecnie koncern zatrudnia około 141 tys. pracowników we Francji, Hiszpanii, Belgii, Turcji, Słowenii, Portugalii, Argentynie, Brazylii. Samochody są także montowane w Rosji, Kolumbii, Urugwaju, Maroko, Malezji i Chinach. Fabryki produkujące samochody ciężarowe powstały w USA, Wielkiej Brytanii i Czechach.

Firma wyspecjalizowała się w produkcji samochodów osobowych, sportowych i ogólno-użytkowych. Wytwarza także ciągniki rolnicze, wagony kolejowe i urządzeń do monatżu i produkcji samochodów.

Stabilność parametrów

Oddziaływanie mechaniczne

Wibracje podobnie jak i temperatura odgrywają bardzo ważną rolę w eksploatacji. Drgania mechaniczne mogą być generowane przez silnik i połączone z nim zespoły. Ze względu na elastyczne zawieszenie silnika przenoszą się one w stosunkowo niewielkim stopniu na nadwozie i zespoŹły jezdne, które z kolei narażone są na drgania generowane przez naŹwierzchnię. Silne udary sięgające kilkudziesięciu g, o częstotliwości do kilkuset Hz powstają np. przy przeŹjeżdżaniu przez niezauważony wybój w nawierzchni, gdy wyrzucony w powietrze pojazd spotyka się z nawierzchnią (rys. 2.7). Jeszcze większe przyspieszenia mogą powstawać przy zderzeniu. Na rys. 2.8 pokazano oscylogram przyspieszeń zarejestrowanych przy zdeifeeniu z nieruchomą barierą.W celu zwiększenia niezawodności urządzeń poddawanych działaŹniu tak silnych wstrząsów zaleca się ograniczenie połączeń lutowanych (np. przez zastosowanie układów scalonych zamiast dużej liczby elemenŹtów montowanych oddzielnie) oraz zabezpieczenie układu za pomocą elaŹstycznej masy zalewowej uniemożliwiającej drgania poszczególnych podŹzespołów. Trzeba jednak pamiętać, że masy zalewowe źle przewodzą ciepło.

Oddziaływania chemiczne

Zamontowane w przedziale silnika lub w podwoziu urządzenia elektroŹniczne są narażone na działanie wilgoci na skutek kondensacji zawartej w powietrzu pary wodnej, w czasie deszczu są wystawione na działanie bryzgów wody i błota, a przy myciu samochodu są oblewane wodą pod ciśnieniem. Przy dużej zawartości wilgoci w powietrzu na ochładzających się elementach samochodu osadza się rosa lub szron. W samochodach eksploatowanych w ciepłych obszarach o dużej wilgotności powietrza obserwuje się częste usterki spowodowane powstawaniem ogniw galwanicznych i korozją, w sprzyjających warunkach rozwija się grzyb, a materiały organiczne mają skłonność do dekompozycji. Wilgoć osadzająca się na odsłonię tych elementach obwodu elektronicznego powoduje niepożądane zmniejszenie egzystencji izolacji, może też wpływać na zmianę pojemności elementów układu (rzędu dziesiątków pikofaradów). Uszkodzenia koroŹzyjne obserwuje się zwłaszcza w urządzeniach montowanych poza przeŹdziałem pasażerskim, gdzie są wystawione na działanie aerozolu, soli i kwasów. Niektóre tworzywa sztuczne są wrażliwe na działanie olejów i smarów oraz par benzyny. Jako zabezpieczenie przed oddziaływaniami chemicznymi stosuje się pokrycia galwaniczne elementów metalowych, zalewowe masy epoksyŹdowe lub lepiej silikonowe oraz hermetyzację obudowy.

Dmuchawa tłokowa

Zasadnicze parametry dmuchawy

Pierwszej z wymienionych metod po wprowadzeniu innych sposobów doładowania całkowicie zaniechano w nowych konstrukcjach, a druga metoda jest jeszcze wykorzystywana w niektórych silnikach doładowanych systemem stałego ciśnienia, w celu dodatkowego sprężenia powietrza płynącego z turbosprężarki do cylindra. Podczas doboru lub obliczania dmuchaw ładujących konieczna jest znajomość następujących zasadniczych parametrów dmuchaw: sprężu, wydatku, sprawności adiabatycznej, sprawności objętościowej i zapotrzebowania mocy. Najbardziej pełną ocenę właściwości roboczych dmuchawy uzyskuje się podając jej charakterystykę wykreślną. Spręż – Stopień przyrostu ciśnienia zwany krótko sprężem określa się stosunkiem ciśnienia p2, jakie czynnik uzyskuje po przejściu przez dmuchawę, do ciśnienia początkowego pt.Wartość ciśnienia p2 wyznacza się na podstawie przyjętego dla silnika ciśnienia ładowania pp z uwzględnieniem oporów na drodze przepływu od dmuchawy do okien w cylindrze. Nie jest to bardzo skomplikowane.

Oddziaływania termiczne

Najwyższe temperatury mogą występować w przedziale silnika. Na przykład temperatury olejów silnikowego i przekładniowych mogą doŹchodzić do 150° … 175°C, na powierzchni kolektora wydechowego rejeŹstrowano 650°C, podczas gdy temperatura gazów wylotowych wynosiła 815°C. W pomieszczeniu pasażerskim ekstremalne temperatury występują w upalne dni. Najgorętsze miejsca są to tablica przyrządów kontrolno–pomiarowych i tylna półka (100 … 110°C). Cykliczne zmiany temperatury występują zwłaszcza podczas uruchamiania samochodu (rys. 2.5), a ich wartości ekstremalne określone są cyklami naturalnymi: rocznymi (pory roku) – i dziennymi (dzień – noc). Firma BOSCH podaje, że przy dwóch rozruchach samochodu dziennie liczba cykli termicznych w ciągu 9 do 10 lat eksploatacji dochodzi do 7000.Dokładne określenie temperatury elementów elektronicznych na etapie projektowania jest bardzo trudne, wymagałoby bowiem znajomości zakresu i charakteru zmian temperatury w określonym miejscu pojazdu, wewnętrznego nagrzewania (co wiąże się ze stratami mocy) oraz termicznych parametrów konstrukcyjnych projektowanego urządzenia.

Koszty gwarancyjne

Przemysł motoryzacyjny jest bardzo zainteresowany w zmniejszeniu liczby uszkodzeń w pierwszym okresie eksploatacji, bowiem oznacza to zmniejszenie kosztów gwarancyjnych. A duży procent kosztów jest powodowany przez urządzenia elektroniczne. W wartościach bezwzględnych sytuacja nie wygląda tak źle, bowiem na 2 miliony układów zapłonowych wmontowanych do samochodów produkcji CHRYSLERA uszkodzeniu uległo tylko 6000. Ta sama firma podaje, że po wprowadzeniu elektronicznego, bezstykowego układu zapłonowego liczba reklamacji zmalała o 20% w porównaniu do okresu, gdy stosowano klasyczny układ zapłonowy. Dane spotykane w literaturze są bardzo rozbieżne. Na przykład według firmy DELCO ELECTRONICS w elektronicznych układach zapłonowych występuje tylko 1% błędów spotykanych w układach klasycznych. Według firmy Texas Instruments na 229 000 układów stosowanych w regulatoŹrach siły hamowania uszkodzeniu uległo tylko 14. Jednakże w wielu przypadkach koszt usunięcia usterki w systemie elektronicznym jest wyższy niż w systemie klasycznym. Z danych firmy VOLKSWAGEN wynika, że po rozpoczęciu produkcji VW 1600 z elektronicznym wtryskiem paliwa liczba reklamacji dotyczących układu paliwowego zmalała wprawdzie o 70%, lecz jednocześnie koszt usunięcia usterki wzrósł 2,3 razy.

System klasyczny a elektroniczny

Zasadnicza różnica pomiędzy systemem elektronicznym a klasycznym polega na tym, że uszkodzenie elementu półprzewodnikowego powoduje w większości przypadków całkowite uszkodzenie systemu, przy czym zwykle brak jest objawów pozwalających prognozować wystąpienie niesprawności. Natomiast w systemach mechanicznych proces degradacji jest zwykle powolny. Warunki eksploatacji występujące w samochodzie oraz wymagania stawiane systemom elektroniki motoryzacyjnej (współpraca z bardzo skomplikowanym obiektem regulacji, duża szybkość działania, niezawodność i bardzo duża trwałość to wszystko przy niskiej cenie) są znacznie trudniejsze niż w przypadku aparatury pokładowej stosowanej w pojazdach kosmicznych i w technice wojskowej. Zagwarantowanie wysokiej niezawodności w długim okresie czasu wymaga uwzględnienia wpływu środowiska eksploatacji już na etapie projektowania oraz kontrolowania parametrów niezawodnościowych w całym okresie wdrażania prototypu do produkcji i później w normalnej eksploatacji. Wymaga to znajomości oddziaływań otoczenia na podzespoły elektroniczne oraz metody badań niezawodnościowych i sposobów sterowania jakością.

Kolejność projektowania

Na przykład modele elastooptyczne lub zmniejszone modele dużych konstrukcji umożliwiające zastosowanie metody kruchych pokryć (na prototypie często niewykonalnej ze względu na jego wielkość). Projektowanie silnika przebiega zwykle w następującej kolejności.

1. Ustalenie średniego ciśnienia użytecznego pe, na podstawie założeń wstępnych, przyjętych dla projektowanego silnika.

2. Ustalenie wymiarów głównych silnika, tj. średnicy cylindra D i skoku tłoka S.

3. Wykonanie rysunku i obliczeń wytrzymałościowych tłoka z pierścieniami i sworzniem.

4. Ustalenie X = r/l = S/2 l (a stąd długości korbowodu) oraz średnicy czopa korbowego.

5. Wykonanie szkicu korbowodu i wykorbienia wału, sprawdzenie nacisków i naprężeń występujących w tych elementach; w razie pozytywnego wyniku – wykończenie projektu tłoka, korbowodu i wykorbienia wału.

6. Ustalenie zarysu przeciwciężaru i obliczenie jego grubości oraz śrub mocujących.

7. Wyznaczenie na przekroju poprzecznym krzywych opisywanych przez zewnętrzne punkty obrysu korbowodu.

Dalsze kroki

W tym celu wycina się z papieru makietę korbowodu i na rysunku naśladuje jego ruch podczas pracy, tzn. przesuwa łeb korbowodu wzdłuż osi cylindra, a stopę – po okręgu zatoczonym promieniem wykorbienia zaznaczając na rysunku punkty krzywych opisywanych przez najbardziej wystające części korbowodu oraz największe wychylenia boczne obrysu trzon. Obwiednią tych krzywych określa granicę, do której można się zbliżyć projektując dalej silnik. 8. Obliczenie średnic zaworów i rozwiązanie układu komory spalania (rozmieszczenie zaworów, wtryskiwacza lub świecy, komory pomocniczej itp.) oraz kanałów dolotowych i wylotowych. 9. Ustalenie położenia wału rozrządu oraz zaprojektowanie jego napędu. 10. Zaprojektowanie tulei cylindrowej, bloku cylindrowego oraz reszty kadłuba i głowicy. Przebieg ostatnich z wymienionych prac jak również dalsze prace projektowe nad rozwiązaniem układu chłodzenia, układu olejenia, układu zasilania paliwem, koła zamachowego itp., zależą od konstrukcji i nie dają się ująć w ramowy schemat postępowania.

Wybór współczynnika nadmiaru powietrza

Wybór współczynnika nadmiaru powietrza X, który w trakcie obliczeń cieplnych jest zasadniczym wskaźnikiem określającym wysokość średniego ciśnienia użytecznego, lub też bezpośredni dobór pe zależy w głównej mierze od przewidywanych warunków pracy charakteryzujących obciążenie silnika. W latach powojennych ustaliło się wyraźnie – zwłaszcza w zakresie silników szybko- i średniobieżnych – dążenie do budowy silników o możliwie szerokim zastosowaniu. Przystosowanie silnika do różnych celów odbywa się przez odpowiednią regulację, a w razie potrzeby również przez zmianę niektórych jego elementów lub wyposażenia. Typowym przykładem silnika uniwersalnego może być silnik PERKINS 99, który zależnie od przeznaczenia jest różnie przez wytwórcę regulowany; w zastosowaniu do samochodu osobowego moc użyteczna wynosi 31,8 kW przy 4000 obr/min, w zastosowaniu do samochodu ciężarowego – 31,7 kW przy 3600 obr/min, w zastosowaniu do ciągnika – 26 kW przy 3000 obr/min, a jako silnik przemysłowy 26 kW przy 2850 obr/min.

Wielkości objętości skokowej

Wymiary te wyznaczają wielkość objętości skokowej która charakteryzuje również i większość innych parametrów geometrycznych silnika. Przystępując do projektowania silnika należy więc zawsze rozważyć możliwość ewentualnego zastosowania go w innych dziedzinach i w oparciu o to przyjąć do obliczeń odpowiednią wielkość. Po ustaleniu średniego ciśnienia użytecznego oblicza się najpierw objętość skokową jednego cylindra Vs, wykorzystując wzór na moc użyteczną silnika, współczynnik uwzględniający liczbę suwów na jeden obieg silnika; dla dwusuwu x = 1, dla czterosuwu t = 2, moc użyteczna silnika w kW, średnie ciśnienie użyteczne w MPa, prędkość obrotowa silnika w obr/min, liczba cylindrów. Znalezioną wielkość D zaokrągla się do najbliższej średnicy normalnej. Według PN/S-02010 w zakresie od 30 do 100 mm normalne wartości D kończą się na 0, 2, 5, oraz 8, w zakresie D = IOO-H 180 – na 0 oraz 5, a w zakresie ponad 180 mm wynoszą: 190, 200, 210 oraz 225. Następnie oblicza się skok tłoka S = k-D [cm].

Średnie ciśnienie użyteczne

Na podstawie ustalonej średnicy cylindra D oraz skoku tłoka S należy obliczyć ponownie średnie ciśnienie użyteczne, sprawdzając czy wynikające z zaokrąglenia wymiarów D oraz S’ odchylenie pe od wielkości założonej nie jest zbyt duże. Po ustaleniu średnicy cylindra D i skoku tłoka S oraz wyznaczeniu stopnia sprężania s zwykle oblicza się od razu kilka innych wielkości charakterystycznych, potrzebnych do dalszych obliczeń silnika, jak: objętość skokową, przy czym w ostatnim wzorze skok tłoka S podstawia się w metrach. Wybór typu silnika. W zakresie silników dużej mocy panuje niepodzielnie silnik z zapłonem samoczynnym. Podobnie przedstawia się sytuacja w zakresie średniej mocy, chociaż sporą grupę stanowią tu silniki z zapłonem iskrowym zasilane gazem ziemnym, rzadziej gazem wodnoczadowym. Zupełnie odmiennie przedstawia się sytuacja w zakresie silników małej mocy, w którym znajdują zastosowanie niemal wszystkie typy silników. Najbardziej rozpowszechnione są silniki z zapłonem samoczynnym oraz gaźnikowe silniki z zapłonem iskrowym.

Podstawowymi parametrami geometrycznymi silnika są: średnica cylindra D i skok tłoka S, które określa się zwykle jako tzw. wymiary główne silnika. Średnicę cylindra D oraz skok tłoka S można obliczyć kilkoma metodami. Najczęściej stosowana w praktyce metoda opiera się na uprzednio ustalonej wysokości średniego ciśnienia użytecznego pe, którą określa się z obliczeń cieplnych (patrz rozdz. 5) lub też niekiedy dla silników szybkobieżnych przyjmuje się na podstawie starannej analizy danych charakterystycznych silników podobnego typu i zastosowania. Pewnym usprawiedliwieniem takiego postępowania jest wielka różnorodność konstrukcji utrudniająca dobór potrzebnych parametrów i współczynników, a istniejące dane doświadczalne nie zawsze są wiarygodne ze względu na trudności pomiarowe (silniki szybkobieżne – w odróżnieniu od silników średnio- i wolnobieżnych – z reguły nie są konstrukcyjnie przystosowane do indykowania; ponadto przy dużych prędkościach obrotowych uzyskanie dokładnych wyników indykowania nie jest sprawą łatwą).

Czas pracy maszyny

Wówczas czysty czas pracy maszyny wynosi 304-40 minut. Ostateczną ocenę wytrzymałości i sztywności nowych elementów silnikowych dokonuje się podczas badań prototypów prób eksploatacyjnych. Znaczne przyspieszenie opracowania nowych konstrukcji oraz zmniejszenie nakładów na ten cel można uzyskać stosując metody doświadczalne na modelach. Użycie do badań modeli umożliwia: – łatwe porównanie alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych, – uzyskanie dużych odkształceń przy małych obciążeniach, – obciążenie modelu w sposób, który jest trudny lub niewykonalny, bądź też zbyt kosztowny przy badaniach prototypu. Ponadto modele można szybko i tanio wykonać, ponieważ używane do tego celu materiały dają się zwykle łatwo kształtować i są powszechnie dostępne. Wreszcie modele mogą być badane aż do zniszczenia jeszcze przed skonstruowaniem i wykonaniem, co zmniejsza ryzyko wykonania kosztownego prototypu silnika. Modele mogą dostarczyć nawet więcej informacji niż badanie prototypu – jest zwykle to dość oczywiste.

Obecnie bez użycia EMC wykonuje się tylko obliczenia bardzo proste lub przybliżone, ponieważ obszerne obliczenia, np. dotyczące zagadnień optymalizacji nie mogą być ręcznie w ogóle wykonane. Znając warunki brzegowe można za pomocą elementarnych metod obliczeniowych (np. zasady Castigliano) wyznaczyć przebieg sił i momentów, a stąd rozkład i wartości naprężeń w stopie korbowodu. Wskutek tego bardzo uproszczonego założenia, tą metodą można względnie prawidłowo oszacować tylko rząd wielkości obciążeń oraz określić tendencję ich wzrostu przy zmianie głównych wymiarów stopy. Z prawej strony pokazano zastępczy schemat stopy korbowodu przygotowany do obliczeń metodą elementów skończonych (układ dwuwymiarowy). Cała stopa jest przedstawiona jako zbiór prostych, geometrycznych elementów płaskich, w tym przypadku trójkątów. Warunek zapewnienia równowagi statycznej i zgodności kinematycznej elementów prowadzi do układu równań liniowych z bardzo dużą liczbą niewiadomych – nie jest to łatwe zadanie.

Zmniejszanie wymiarów

Taki układ równań może być rozwiązany jedynie za pomocą dużej maszyny cyfrowej. Przez dowolne zmniejszanie wymiarów elementów można bardzo dokładnie odwzorować geometryczny kształt rozważanej części, dzięki czemu obliczone odkształcenia i naprężenia będą bardzo bliskie wartościom występującym w rzeczywistości. Za pomocą podobnego schematu zastępczego można rozwiązywać dowolne przypadki rozkładu obciążeń, np. takie jak pokazano na rysunku w książce Niewiarowskiego: od siły ciśnienia gazów Pg, siły bezwładności Pb i wstępnego napięcia śrub Ps. Porównanie “ręcznych” metod obliczeniowych z obliczeniami wykonywanymi na maszynach matematycznych pod względem nakładu czasu i środków na pewno w wielu przypadkach wypadnie na korzyść tych pierwszych. Z drugiej jednak strony możliwości wszechstronnych rozwiązań na EMC są nieporównywalnie większe. Dlatego pierwsze zgrubne obliczenie wykonuje się ręcznie. Dopiero gdy dochodzi się do przekonania, że ma się do czynienia prawie z ostatecznie wybraną konstrukcją stosuje się metodę elementów skończonych.

Uproszczenia przy projektowaniu silnika

W praktyce nie jest możliwe przeprowadzenie obliczania odzwierciedlającego w pełni rzeczywiste warunki pracy danego elementu, rzeczywiste wielkości obciążeń i przebieg ich oddziaływania na ten element. Zmusza to do wprowadzania w obliczeniach znacznych uproszczeń. Zasadniczo wyniki obliczeń mają więc tylko wartość porównawczą. Uzyskane wyniki porównuje się bowiem z wynikami obliczeń przeprowadzonych z zachowaniem takich samych założeń dla analogicznych elementów silników uznanych za konstrukcje udane. Z tego względu nie należy przyjmować dopuszczalnych naprężeń określonych dla odmiennych lub nieznanych warunków pracy, bądź też dla innych maszyn niż tłokowe silniki spalinowe. Ten sam materiał bowiem zależnie od warunków pracy może dopuszczać bardzo różnorodne naprężenia. Przykładem mogą tu być dopuszczalne wartości nacisku jednostkowego dla stopu cynowego, użytego na różne łożyska silnika wodzikowego: sanki wodzika pdop = 0,4-=-0,8 MPa, łożyska główne wału korbowego pdop = 8-J-10 MPa, łożyska wodzika pdop = 12H- 18 MPa.

Postęp w technice

Znaczny postęp w technice projektowania przede wszystkim dało wprowadzenie do obliczeń elektronicznych maszyn cyfrowych (EMC), co wymaga jednak istnienia odpowiednich metod obliczeniowych, dostosowanych do rozwiązania na EMC, oraz opracowania odpowiednich programów obliczeniowych. Dzięki rozwojowi dużych i szybkich maszyn matematycznych można obecnie wykorzystać znane już wcześniej skomplikowane metody obliczeń wytrzymałościowych oparte na teorii sprężystości, ujmowane obecnie pod wspólną nazwą “metoda elementów skończonych”. Różnicę, jaka leży obecnie między metodami obliczeń “ręcznych” a metodami obliczeń przystosowanych do wykonania na EMC, można prześledzić na przykładzie obliczenia korbowodu. Z lewej strony na rysunku u Niewiarowskiego pokazano schemat obliczeniowy stopy korbowodu, którą do szacunkowej oceny naprężeń traktuje się jako pręt silnie zakrzywiony o stałym przekroju i stałym momencie bezwładności na całym obwodzie (na rysunku przedstawiono tylko symetryczną połowę stopy).