В поисках золотой середины (заключительная часть). Первая часть статьи доступна по ссылке.
Суммарный эффект малых потерь
В предыдущих материалах мы рассмотрели ключевые и, на первый взгляд, второстепенные факторы, влияющие на экономичность и экологичность двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Важно понимать, что незначительные на первый взгляд потери, будучи многочисленными, в сумме дают существенный негативный эффект. Как говорил один мудрец: «И малые причины вызывают большие последствия!»
Неэффективное использование рабочего хода
Известно, что в четырёхтактном двигателе из половины оборота коленвала, отведённой на рабочий ход, эффективно используется лишь около 75% этого времени. Таким образом, примерно четверть потенциально полезного пространства и времени такта теряется впустую. Учитывая, что сам рабочий ход занимает лишь четверть полного цикла двигателя (пол-оборота из двух), оптимизация этого параметра перестаёт казаться мелочью и становится весомым резервом для повышения КПД.
Проблема опережения зажигания
Явление опережения зажигания, при котором топливная смесь воспламеняется до достижения поршнем верхней мёртвой точки, имеет скрытый недостаток. Начинающая гореть и расширяться смесь создаёт сопротивление движению поршня вверх. Вопрос о том, насколько это повышает общую эффективность, остаётся открытым (аргумент о неполном сгорании смеси без опережения требует отдельного глубокого анализа). Поэтому перспективным направлением поиска можно считать устранение классического «опережения зажигания», что позволит увеличить полезную долю рабочего хода.
Эффект перекрытия клапанов и потери смеси
В классическом цикле выпуск отработавших газов начинается до нижней мёртвой точки и заканчивается уже после открытия впускного клапана. Это создаёт фазу «перекрытия клапанов». Из-за насосного эффекта быстро движущейся струи выхлопных газов часть свежей топливовоздушной смеси (по некоторым оценкам — до 25%) может уноситься прямо в выхлопную систему, где сгорает бесполезно, лишь создавая шум. Таким образом, поиск инженерных решений для минимизации или исключения перекрытия клапанов — ещё один важный резерв.
Неполная очистка цилиндра
Завершая рассмотрение цикла, нельзя обойти стороной процесс очистки цилиндра от остаточных газов. Низкая степень очистки напрямую ухудшает наполнение цилиндра свежей порцией смеси, что снижает мощность и эффективность двигателя. Совершенствование процесса продувки — также задача, требующая внимания.
Итог: комплексный подход к оптимизации
На этом можно завершить обзор ключевых направлений для поиска. Главный вывод: нельзя пренебрегать ни одним фактором, каким бы незначительным он ни казался, так как их совокупный эффект всегда ощутим. Результатом комплексной работы над этими проблемами должен стать малошумный двигатель с выдающимися удельными показателями. Снижение расхода топлива автоматически приведёт к пропорциональному уменьшению вредных выбросов.
Тот, кто повторит этот путь расчётов и поисков, в конце обнаружит результат, превосходящий стандартные решения, и испытает глубокое профессиональное удовлетворение. Автор открыт для конструктивного диалога со всеми энтузиастами и исследователями в данной области.
И, как и прежде, актуальным остаётся девиз: «Бороться и искать, найти и не сдаваться!» (А. Теннисон).
Автор: Кривко Николай Михайлович, инженер-машиностроитель, автор 13 изобретений.
Хотите поделиться своими мыслями и материалами на страницах нашего сайта? Пришлите нам свой пост, который мы опубликуем в сайте под вашим авторством. Требования к тексту смотрите по ссылке в комментариях.
