В редакцию регулярно поступают материалы от изобретателей, профессоров и учёных для публикации в наших тематических разделах. Ранее мы уже затрагивали тему изобретений, и первую часть этой рубрики можно найти по ссылке.
Широкий спектр решений для ДВС
В прошлой публикации, посвящённой экономии топлива и экологии двигателей внутреннего сгорания (ДВС), мы обсудили два ключевых направления поиска. Однако это далеко не исчерпывающий список возможных путей. Существуют и другие подходы, которые, возможно, не столь радикальны по отдельности, но их совокупный эффект может быть весьма значительным. Не стоит пренебрегать даже небольшими улучшениями — вместе они способны дать серьёзный результат.
Проблема пульсаций и попытки её решения
Чтобы найти новые решения, необходимо тщательно проанализировать весь рабочий цикл двигателя — от впуска топливовоздушной смеси до выпуска выхлопных газов. Важно отметить, что поток газов в системе движется неравномерно, с резкими скачками скорости: от полной остановки при закрытых клапанах до высоких значений при их открытии. Такая пульсация напрямую влияет на эффективность и экологичность двигателя. Представьте, если бы вам пришлось десять раз в минуту резко разгоняться из состояния покоя до максимума и так же резко останавливаться. Именно в таком режиме, но с частотой в сотни и тысячи циклов в минуту, работает топливовоздушная смесь во впускном тракте.
В сети можно найти информацию об экспериментах, проведённых на одном из уральских заводов, целью которых как раз было снижение этих пульсаций. Согласно публикации на сайте Kolesa.ru от 13 марта 2018 года под названием «Гениальное – просто: в России придумали, как улучшить ДВС», группа учёных, включающая двух докторов и трёх кандидатов наук, стала победителем конкурса «Энергия прорыва». Суть их разработки заключалась в сглаживании пульсаций на впуске и выпуске с помощью множества датчиков, системы управления и дополнительных устройств. Заявленный результат — снижение расхода топлива и уровня шума примерно на 2%. Однако такая величина часто лежит в пределах статистической погрешности измерений. Кроме того, экономический эффект от этой экономии может быть полностью нивелирован стоимостью и сложностью дополнительного оборудования. Нельзя также исключать погрешности, связанные с работой самой системы датчиков и исполнительных механизмов. Тем не менее, сам поиск решений в этом направлении заслуживает уважения.
Нужен ли принципиально новый подход?
Из вышесказанного видно, что и этот метод следует старой парадигме — усложнению двигателя добавлением новых узлов. Это напоминает библейскую мудрость о том, что молодое вино не наливают в старые мехи. Возможно, ответ лежит в смежной области техники, не связанной напрямую с двигателестроением.
Уроки машиностроения: идея непрерывного потока
Специалистам в области машиностроения хорошо знакомы высокопроизводительные роторно-конвейерные линии для многооперационной обработки деталей. Их ключевая особенность — плавное, непрерывное движение. Все технологические операции выполняются над деталью прямо в процессе её транспортировки от начала до конца конвейера, без остановок. На определённых участках траектории вместе с деталью движется и необходимый инструмент.
А теперь представим, что роль такой «детали» играет топливовоздушная смесь. По мере её движения от карбюратора (или иного смесеобразователя) к выхлопной трубе последовательно выполняются все этапы рабочего цикла: дозирование, сжатие, воспламенение, расширение, выпуск и очистка камеры. При этом смесь ни на мгновение не останавливается. Функции «инструмента» выполняют различные элементы конструкции двигателя. При такой организации процесса пульсации становятся невозможными в принципе. Главный вопрос — как технически реализовать этот непрерывный поток.
Отличие от известных конструкций
Здесь может возникнуть аналогия с роторно-поршневым двигателем Ванкеля, но она будет лишь частичной. При детальном рассмотрении становится ясно, что рабочий процесс двигателя Ванкеля фундаментально отличается от описанного выше алгоритма непрерывного транспортирования. Кроме того, хорошо известны присущие конструкции Ванкеля недостатки, на которых мы не будем сейчас останавливаться.
Таким образом, поиск оптимального решения продолжается. Как писал Лев Кассиль: «Бороться и искать, найти и не сдаваться!».
Автор: Кривко Николай Михайлович, инженер-машиностроитель, автор 13 изобретений.
