Мифы и реальности современной теории ДВС. Опубликовано в Вестнике Дагестанского научного центра Российской Академии наук 28 за 2007г

• Название: Опубликовано в Вестнике Дагестанского научного центра Российской Академии наук 28 за 2007г
• Дата: 03.10.2018
• Размер: 1.4 Mb.
• Имя файла: Мифы и реальности современной теории ДВС.doc
• Тип: Документы; #52391
• страница: 3 из 3

45,3 96 349 672 944

Макс. температура, К 3165 3380 3768 4031 4186
Как, видно из таблицы, если ввести всю теплоту по процессу V=const в двигателе со степенью сжатия 25, 40 и 51 максимальное давление Рz составит соответственно 349, 672 и 944 кг/см². Т.е. абсолютно не приемлемые для ДВС величины.

Но в то же время многолетними экспериментами автора установлено, что бензиновый двигатель со степенью сжатия до 25 может работать без нарушения нормального процесса сгорания. При этом максимальное давление цикла в нем доходит до 80 кг/см². Чем это можно объяснить?

Тем, чтов теоретических циклах ДВС по мере увеличения степени сжатия термодинамические процессы газов переходят от одного вида к другому и завершаются изотермическим процессом подвода теплоты.

При этом: 1. В теоретических циклах тихоходных (малооборотных) двигателей со сверхнизкой (до 5) степенью сжатия подвод теплоты к рабочему телу осуществляется по изохорному процессу с V=const. 2. Дальнейшее увеличение степени сжатия (до низких 10-12) влечет за собой необходимость смещения периода активного сгорания дальше от ВМТ. В теоретических расчетных циклах с такими степенями сжатия период подвода основного количества теплоты является политропическим с преобладанием процесса Р=const. 3. Дальнейшее увеличение степени сжатия до средних величин (17-23) приводит к тому, что процесс подвода теплоты приобретает полные признаки изобарного. 4. Увеличение степени сжатия до высоких (до 30) величин превращает процесс в политропический с признаками изобарного и изотермного. 5. При дальнейшем увеличении степени сжатия до сверхвысоких величин (ε>30) происходит замена изобарного процесса подвода теплоты с Р=const на изотермный процесс с Т=const.

Это позволяет дать следующую формулировку Закона «Перехода циклов»: при работе двигателей с высокой (до 30) и сверхвысокой (до 51) степенями сжатия в зависимости от нагрузки и оборотов будет происходить переход действительных циклов из одного в другой.

Сказанному в настоящей статье можно подвести следующие итоги:

1. Наши идеи о возможности увеличения степени сжатия двигателей внутреннего сгорания до сверхвысоких величин на данном этапе, как выразился один из уважаемых профессоров, приводят теоретиков и конструкторов- практиков в ужас. В основе такого подхода и неадекватного восприятия фактов лежит не фантастичность идей, а консерватизм мышления. Идея после ее реализации в жизнь не может считаться фантастичной. История развития науки, в том числе и теории ДВС, фактически есть история борьбы и преодоления таких «ужасов». Тем, кто сомневается, рекомендуем почитать историю жизни Р.Дизеля. Его идеи вызывали у известных теоретиков и практиков того времени не меньший «ужас».

2. В последние десятилетия стало совершенно очевидным, что потенциал прочности окружающей нас среды не является бесконечным. Запасы энергоресурсов ограничены. Бездумное их добывание и неэффективное использование, отравление окружающей среды парниковыми и токсичными газами ведет человечество к энергетической и экологической катастрофам. Это коснется всех: не только тех, кто добывает и потребляет нефтепродукты, но и тех, кто ходит пешком и считает, что они не участвуют в отравлении окружающей среды. Уменьшению потребления нефтепродуктов через их более эффективное использование в ближайшие 50 лет нет альтернативы.

3. В современных быстроходных дизельных двигателях максимальные давления цикла составляют 220-260 кг/см². Увеличение степени сжатия до сверхвысоких величин позволит снизить максимальные величины давлений (до 200-210 кг/см²) и температур (до 1300-1600⁰К, вместо 2000-2200⁰К). Т.е. для серийного производства таких двигателей не нужны ни особые материалы, ни особые технологии. Современная промышленность располагает всеми необходимыми для этого условиями.

4. Основой строительства современных бензиновых и дизельных двигателей является изжившая себя догма теории ДВС о том, что для обеспечения максимальной экономичности и эффективности необходимо обеспечить протекание основной фазы тепловыделения в зоне ВМТ. Это приводит к тому, что пределы повышения степени сжатия в бензиновых двигателях ограничивается детонацией, а в дизельных- фактором динамичности. В то же время в последнее десятилетие в практике двигателестроения наметилась тенденция к отказу от указанной догмы. Применение в двигателях непосредственного и многостадийного впрыска показывает, что основная фаза тепловыделения должна происходить на расширении.

5. В основе процессов протекания давлений и температур двигателей с высокими и сверхвысокими степенями сжатия лежат Законы «Перехода циклов» и «Синхронизации процессов». Закон «Синхронизации процессов» складывается из: 1. Процесса регулирования количества горючей смеси в цилиндре (путем дросселирования) в зависимости от частоты вращения, т.е. закона подачи горючей смеси (или топлива при впрыске). 2. Увязанного с этим процесса регулирования частоты вращения для регулирования скорости движения поршня и скорости изменения объема надпоршневой полости. 3. Обеспечения реального изобарного процесса (не тот воображаемый изобарный процесс в цикле со смешанным подводом теплоты) в начале расширения, при котором давление Р₁ будет изменяться в очень незначительном диапазоне величин. У каждого количества горючей смеси- своя скорость нарастания давления. И каждому количеству горючей смеси- свою скорость увеличения объема надпоршневой полости.

6. Действующие макеты (переделанные в кустарных условиях восьмиклапанные двигатели ВАЗ-2111) бензиновых двигателей со степенями сжатия до 25 являются реальностью и готовы к демонстрации.
Литература:
1. «Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей». Москва. 1971 г. Издательство «Машиностроение». (МВТУ имени Н.Э.Баумана).

2. «Теплотехника». Москва, 2004 г. Издательство МГТУ имени Н.Э.Баумана.

3. А.Н.Воинов. «Сгорание в быстроходных поршневых двигателях». Москва, 1977 г. Издательство «Машиностроение».

4. И.М. Ленин. «Автомобильные и тракторные двигатели». Часть 1 и 2. Москва 1976 г. Издательство «Высшая школа».

5. «Двигатели внутреннего сгорания», том 1, «Теория рабочих процессов». Москва 2005 г. Издательство «Высшая школа». МАДИ (ГТУ).

6. Проф. Д.Д. Брозе. «Сгорание в поршневых двигателях». Москва 1969 г. Издательство «Машиностроение».

7. В.И.Сороко-Новицкий, доц. В.А.Петров. «Двигатели внутреннего сгорания», том 1, «Теория легких двигателей». Москва 1938 г. Издательство «ОНТИ-НКТП-СССР».

8. «Сборник научных трудов по материалам Международной конференции Двигатель-2007, посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н.Э.Баумана». Москва. 2007 г. Издательство МГТУ имени Н.Э.Баумана.

9. И.П. Базаров. «Термодинамика», Москва. 1961 г. Государственное издательство физико-математической литературы.

10. К.В.Рыжков. «Сто великих изобретений». Москва 2001 г.. Издательство «Вече».
Ибадуллаев Г.А.