Вводная информация
170618
Встретил я как-то в коридорах АЛИ (Александр Леонидович Иванов, КТН, доц., зав. каф. ТиТД (двигатели) СибАДИ). Он мне говорит: «В Махачкале умельцы сделали бензиновый ДВС (переделали из серийного) с воспламенением от свечи и сверхвысокой степенью сжатия – более 20». «Не может быть! Сказки! Враньё!» «А вот приходи на студенческую конференцию. Оттуда приехал человек, сам всё услышишь».
Пришёл (правда, опоздал). Поприсутствовал, послушал, похлопал ушами. По окончании спрашиваю: «А нет ли чего-нибудь печатного, текстового, чтобы полистать, почитать и поперечитывать?» «Есть, на». Взял, открыл, сел читать… И завис!
Вот это чтиво! Да этому чтиву современные детективы – в подмётки не годятся!
Безупречная железная логика, великолепная аргументация, прекрасный русский язык.
Гаджикадир Алиярович Ибадуллаев, юрист по образованию (см. его тексты), живой пытливый творческий ум, богатое воображение, дотошность, скрупулёзность в поиске истины. Гений ли он? Время покажет…
Юрист ГАИ, рассмотрев существующие положения теорий со своей точки зрения (позиции, с высоты своего жизненного и практического опыта), переработал их и предложил ценнейшие рекомендации для практиков. Ведь теоретики ДВС после Рудольфа Дизеля только приспосабливали теории, пытаясь объяснить процессы, происходящие (идущие или не идущие) в работающих, реально построенных моторах.
ГАИ сделал по ДВС практически всё:
1. Повысил КПД в несколько раз!!!
2. Нашёл ошибку (заблуждение?) Р. Дизеля и исправил её.
3. Продвинул теорию ДВС. Указал место идеальному циклу Карно в этой теории.
4. Доказал свою правоту на реально работающем образце.
5. Для (при) реализации в промышленных масштабах в ДВС не требуется почти никаких переделок!!!
Наоборот, ДВС становится проще – не нужны дорасширение, становится неэффективным турбонаддув, возможно, какие-нибудь конструктивные ухищрения типа VVT-i. Не нужен супердорогой бензин с октановым числом больше 100.
У кого-нибудь возникнет недоумённый вопрос: «Как ухитрился юрист сделать такие технические изобретения?»
Я думаю, на него можно ответить так: Учился он хорошо, работал следователем. В той работе он увидел и не раз проверил, насколько важны для поиска истины мелкие нюансы: недомолвки, противоречия, неясности… Заинтересовавшись теориями ДВС, он самостоятельно их изучил и увидел, насколько они несовершенны, полны недоработок, противоречий… Над ним не висели догмы, которые обычно вбиваются ученикам (студентам) в процессе обучения! Разобравшись в сути явлений, нашёл «не только правильное, но и единственно возможное» объяснение логики процессов. Сумел реализовать на практике и сделать работающие образцы!
Взялся показывать другим, так или иначе причастным к ДВС людям. И разделил судьбу многих других российских изобретателей-самородков…
Кто объяснит, почему в России «вот так всегда»? Показывает работающее – не видят, объясняет принципы действия – не верят, доказывает (не голословно!) свою правоту – не признают. Облечённые положением – вычёркивают то, что не совпадает с «их мнением», рангом пониже – на глазах кивают, за глаза пожимают плечами, многие другие, не вникая, предполагают какое-то мошенничество (см. его тексты).
Комментарий-излишество: Что такое бюрократ в науке? Пока этот человек молод, он более-менее активен, занимается наукой, чтобы занять своё (тёплое) место в жизни. Он работает головой, и эта работа имеет некоторую гибкость. Заняв место в иерархии, он старается упрочить своё положение, удержаться, укрепиться, усидеть на своём месте. Для этого приходится работать уже задницей. Так и формируется бюрократическая стена, сложенная из тугих бюрократских задниц, тренированных в сидении.
Попытки пробить головой снизу эту стену обычно приводят к летальному исходу.
Вот и наш ГАИ, бился-бился головой о пустоту, как рыба, вытащенная на лёд…
Удастся ли ему, теперь уже из непроявленного мира, увидеть конкретных людей, которые реально «могут», как-то «капнуть» на них, чтобы они практически начали действовать здесь, в материальном мире, и достигли бы какого-нибудь результата?
Поживём, увидим…
А вопросы всё-таки возникают, после первого прочтения и ещё недостаточного «углубления в предмет»:
1. До какой температуры нагревается ТВС в конце сжатия при сверхвысокой степени сжатия? Почему не происходит самовоспламенения и смесь поджигается свечой? (Для возникновения самовоспламенения (детонации) кроме температуры нужны ещё давление и время. Давление ГАИ регулирует дросселированием, увязывая его с частотой вращения, а частота вращения есть время).
2. Если скорость горения ТВС – величина постоянная, а скорость изменения объёма камеры расширения зависит от частоты вращения… то, наверное, на малых частотах под нагрузкой момент воспламенения надо делать позже? Регулировать, как в обычном ДВС. (ГАИ на малых частотах регулирует наполнение цилиндра, чтобы исключить самовоспламенение, а момент воспламенения искрой остаётся в ВМТ).
Все эти вопросы задаются не ради того, чтобы вызнать секреты, разнюхать НОУ-ХОУ и похитить приоритет, а исключительно ради интереса. Как говорится – никакого бизнеса, только личное. А интерес состоит в том, чтобы разобраться и понять почему, из-за чего, за счёт чего… Бензомотор ГАИ работает при большой степени сжатия, а для «обычных» моторов предел – 13-14. (По современным теоретическим положениям).
О чём, собственно, речь? Раз уж данный обзор /компиляция?\ озаглавлен: Степень сжатия в ДВС, то с определений и начнём.
ГАИ считает, что современная теория ДВС даёт такую трактовку степени сжатия, которая не отражает реального характера рабочих процессов, происходящих в ДВС. В теориях написано: есть понятия геометрической и действительной степени сжатия.
1. Геометрическая: отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания при положении поршня в ВМТ.
/Моё дополнение? пояснение? комментарий? ДПК: графически (наглядно) это можно увидеть на индикаторной диаграмме при условии выполнения в масштабе горизонтальной оси абсцисс\.
2. Действительная степень сжатия есть отношение объёма цилиндра в момент закрытия впускного клапана к объёму камеры сгорания при положении поршня в ВМТ.
Чтобы отразить реальный характер процессов, считает ГАИ, надо степень сжатия подразделить на следующие категории:
1. Степень сжатия двигателя – это отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания в положении поршня в ВМТ.
2. Геометрическая степень сжатия двигателя – это отношение объёма цилиндра в момент закрытия впускного клапана к объёму камеры сгорания при положении поршня в ВМТ.
3. Действительная или текущая степень сжатия – это отношение находящегося в замкнутом цилиндре двигателя объёма воздуха или горючей смеси в состоянии, соответствующем давлению окружающей среды, к объёму камеры сгорания. Действительная степень сжатия в рабочем процессе двигателя величина переменная, меняющаяся. Она зависит как от дросселирования (т.е. ограничения наполнения), так и от наддува. Константой она будет только в пределах одного, отдельного рабочего цикла. /ДПК: хотел бы я назвать что-нибудь пневматической степенью сжатия, но решил погодить – есть ведь ещё степень повышения давления. Разобраться бы хоть с тем, что уже есть\.
Одной из отправных точек для ГАИ была информация о том, что двигатель Формулы 1 имеет высокую степень наддува: «Двигатель Формулы 1 на внешней скоростной характеристике работает так же, как его атмосферный аналог на внешней скоростной характеристике с увеличивающейся, по мере увеличения оборотов, степенью сжатия от 6 (при 1000 об/мин) до 32 (при 18000об/мин)».
На больших оборотах детонация не успевает возникнуть, а на малых надо применить дросселирование на впуске. Если бы можно было дросселировать до нулевого давления, то и в камере сгорания при сжатии был бы ноль.
/ДПК: Для иллюстрации предлагаю предположительный график, поясняющий сказанное. Однако нулевое (близкое к нулевому) давление в камере сжатия (сгорания) можно получить и другим способом – манипулируя выпуском. В реальном двигателе всегда есть утечки – даже при отсутствии значительного износа и отклонений геометрии деталей они составляют 3-5%. В двигателе с внутренним смесеобразованием (дизеле) можно управлять давлением конца сжатия, выпуская (направляя) воздух «на выхлоп» - задерживая закрытие выпускного клапана. См. следующий график. Термин «дросселирование» следует брать в кавычки – он устарел. (См. тексты ГАИ)\.
Другой вопрос, который занимал ГАИ в связи с отрицательной реакцией теоретиков [5], стр.173: «Нужен ли двигатель со сверхвысокой степенью сжатия, даст ли он эффект? Если да, то до каких величин можно увеличивать степень сжатия, в частности, бензинового двигателя? [4], стр.113, 141. (Наивыгоднейшая степень сжатия - [4], стр.99).
Даже сравнение существующих ДВС – бензиновых со степенью сжатия 9-11 и дизельных со степенью сжатия 17-21 показывает, что повышение степени сжатия – дело чрезвычайно выгодное. Индикаторный КПД двигателей лёгкого топлива на режиме малых нагрузок снижается, а в дизелях, напротив, увеличивается, ведь по сравнению с обычным бензиновым дизель – не просто двигатель с высокой степенью сжатия, а двигатель с продолженным (в поршневой части) расширением.
Другим положительным фактором увеличения степени сжатия является увеличение возможностей форсировки двигателя. Ещё одним – то, что такое увеличение позволяет, снижая потери на насосный ход выпуска продуктов сгорания (из-за уменьшения объёма за счёт более низких температур выпуска), смещать момент предварения выпуска в сторону НМТ. В результате этого появляется возможность дополнительно увеличить величину показателя последующего расширения. (см. тексты ГАИ).
Цель ГАИ
Целью ГАИ было – повысить КПД бензинового двигателя при работе на частичных нагрузках. Обдумав существовавшую информацию и положение дел в двигателестроении, он пришёл к выводу, что наиболее рациональный способ повышения КПД – это увеличение степени сжатия, причём сразу на несколько единиц, а потом и в несколько раз. Он, конечно, знал, что простому, прямому повышению степени сжатия препятствует детонация, обойти или устранить которую реально никто не мог, а теоретики, на основе отрицательной практики, считали, что у бензомотора есть непреодолимый предел, ограничение степени сжатия величиной 12-14.
Однако ГАИ своим умом изобретателя понял, как надо сделать движок с высокой и сверхвысокой степенью сжатия, чтобы тот работал без детонации. Разобравшись с теориями, он увидел, насколько они несовершенны, поправил их и объяснил процессы, идущие в ДВС.
/ДПК: пример: Роберт Стирлинг построил работающий двигатель. Спустя время теоретики нашли объяснение происходящим в этом двигателе циклам и процессам.
Сади Карно придумал теоретический цикл, а построить двигатель, работающий по этому циклу, никто не смог до сих пор.
ГАИ разобрался, понял и указал на ошибки, допущенные Карно\.
Надеясь на понимание и поддержку, предполагая ускорение деятельности, ГАИ обратился к «уважаемым специалистам» - профессорам и производственникам (неоднократно). Его не захотели понять, в поддержке отказали, от общения с ним отказались и отправили восвояси. Пришлось делать всё самому.
И он сделал! (см. его тексты).
ГАИ реально сделал бензомотор с дизельной степенью сжатия!!! (глаза округляются).
Однако предельные давления в них не превышают значений, допустимых для бензомоторов (затылок чешется, т.е. производится чесание затылка).
Как он так ухитрился? (извилины начинают выпрямляться, т.е. производится напряжённая работа мозгов).
Сначала надо понять фразу: «Даже при обычных степенях сжатия бензиновые двигатели по эффективности превосходят дизельные, уступая им в экономичности» [4], стр.14.
Ясно, что это – не одно и то же, видимо, эффективность предполагается по массогабаритным показателям, а экономичность – по удельному расходу топлива.
Правильный ответ из [5], стр. 20: Экономичность – (термический КПД) – отношение количества теплоты, превращённой в работу, к количеству теплоты, подведённой к рабочему телу. Эффективность – (удельная работа цикла) – работа, приходящаяся на единицу разности максимального и минимального объёмов рабочего тела при совершении ими цикла. Читатель, ты понял?
ГАИ упрекает современных теоретиков в том, что они возятся с теориями, которые были придуманы для первейших ДВС, в которых механизм преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала был не кривошипно-ползунным, а реечным с обгонной муфтой: «За столетие бензиновые двигатели стали совершенно другими, но теоретические правила, обосновывающие их работу, остались прежними».
Индикаторные диаграммы
«В теории ДВС делается еще одно утверждение, которое вносит серьезнейшую путаницу в правильное понимание характера происходящих процессов. Это утверждение о том, что якобы время сгорания смеси в двигателях с внешним смесеобразованием очень мало» [4], стр.86. В учебниках это утверждение для наглядности иллюстрируется остроконечной диаграммой: «…в двигателях с горением при постоянном объёме оно совершается мгновенно и, следовательно, при постоянном объёме и повышающемся давлении» [6], стр.22.
Копнув старые учебники, можно увидеть, откуда взялись эти картинки. Там есть описание автоматического прибора, посредством которого «..снимается с двигателя индикаторная диаграмма. Трубка 1 через кран 2 соединяет камеру сгорания двигателя с цилиндром 3 индикатора, в котором находится поршень 4, отжимаемый вниз пружиной 5. Шток поршня индикатора соединён с карандашом 6, прижатым к доске с листом бумаги, которая может передвигаться горизонтально при помощи троса 7. Второй конец троса связан с коленчатым валом двигателя специальным приводом. При открытом кране 2 и работающем двигателе поршень 4 индикатора будет перемещаться вверх и вниз на величину, пропорциональную изменению давления в цилиндре. Это перемещение отметит карандаш вертикальными движениями, а так как горизонтальные передвижения листа бумаги будут соответствовать движениям поршня в цилиндре двигателя, то карандаш вычертит индикаторную диаграмму 8, которая отразит графически протекание процессов в цилиндре двигателя». (1954 год. Не смейся, читатель, в середине прошлого века компьютер ещё не изобретён).
Каково быстродействие и точность такого прибора? Я думаю, что из-за того, что при равномерном вращении кривошипа поступательная скорость поршня двигателя вблизи ВМТ мала, доска с листом бумаги в этой зоне движется сравнительно медленно, а шток с карандашом 6 под действием давления ползёт вверх (а потом вниз) достаточно быстро – ДВС-то работает! Диаграмма получается высокой и узкой, что производит впечатление быстрого нарастания давления (скачка давления).
Навряд ли этим прибором можно что-то нарисовать (вычертить) для дизельного двигателя – давление сжатия разнесёт его на куски.
На индикаторной диаграмме, выполненной в масштабе, степень сжатия можно увидеть наглядно, соотнеся объёмы – полный к объёму камеры сжатия. Это – только степень сжатия двигателя, но для начала и так сойдёт. Чаще всего на страницах учебников изображают эти диаграммы для цикла работы двигателя по внешней скоростной характеристике, т.е. при отсутствии дросселя (дросселирования). По форме этих кривых нельзя понять, с какой скоростью происходят процессы, т.е. скоростной режим (частота вращения) двигателя на них не отражается никак. А ведь мощность, выдаваемая двигателем, непосредственно зависит от оборотов коленчатого вала.
И получается, что читателю (зрителю) навязывается мнение, что процессы, происходящие в цилиндрах, одинаковы при любом режиме работы двигателя.
Т.е., остроконечная индикаторная диаграмма для бензомотора с подводом теплоты при V=const, в большой степени – фикция, плод воображения теоретиков.
Иное дело – у ГАИ. Иллюстрируя открытый им «закон о синхронизации процессов», он показывает несколько диаграмм, соответствующих разным скоростным режимам. На диаграммах, соответствующих малым частотам вращения (где как раз и надо поднять КПД), есть некий уступ, «вырез», «прямоугольник», который, по мере увеличения оборотов, уменьшается и исчезает.
Однако г-да профессора, не давая себе труда проштудировать работы ГАИ, разобраться и понять, спесиво полагая, что «…не Вам (ГАИ) и не мне наводить порядок в термодинамике…» упрекают его, в частности, в том, что «…в «ущербном» смешанном цикле в районе ВМТ вырезается целый прямоугольник!!! Поэтому по сравнению с нормальным смешанным циклом «ущербный» всегда имеет меньшую работу цикла и меньшую величину КПД… А Вы туда зовёте всё человечество!..» [5], стр.117. Далее ГАИ аргументированно и спокойно доказывает, уже нам, читателям, что этот «прямоугольник» вовсе не вырезается и не выбрасывается, а входит в площадь цикла, смещая линию расширения вправо.
Я думаю, что этот «прямоугольник» показывает долю времени цикла, пошедшую на распространение фронта пламени (время сгорания смеси?), и, косвенно, скорость этого распространения, ведь угол опережения зажигания здесь равен нулю.
Вот и посравнивай, читатель, процессы, идущие в двигателях ГАИ и изображённые на его индикаторных диаграммах – «ущербный» цикл [5], стр.118, с другими индикаторными диаграммами – обычных двигателей и теоретических циклов.
А как выглядят индикаторные диаграммы, выполненные современными быстродействующими электронными компьютерными средствами? Информацию об этом поищи сам, читатель.
«Время сгорания горючей смеси в действительном цикле с подводом теплоты при V=const фактически совсем не мало. Наоборот, из всех известных циклов в указанном цикле время сгорания горючей смеси самое большое. Именно этим фактором обусловлена низкая скорость нарастания давления (dp/dφ) во время сгорания в двигателях с внешним смесеобразованием». Напомним, что «В форсированных быстроходных дизелях… максимальная скорость нарастания давления во время сгорания достигает 15 и более кГ/(см2·град). В нефорсированных дизелях максимальная скорость нарастания давления обычно находится в пределах 3-6 кГ/(см2·град). Эти величины значительно превышают жесткость сгорания в бензиновых двигателях, где эта скорость составляет 1,5-2 кГ/(см2·град)» [4], стр.87.
Пределы повышения степени сжатия
За более чем столетнюю историю развития ДВС появилось ощущение, что достигнут предел. (Появилось ощущение, что за более чем столетнюю историю развития ДВС достигнут предел). Из конструкций выжато всё – возможное улучшение каких-то отдельных показателей неминуемо влечёт за собой ухудшение других. Внимание общественности сосредоточено на общих проблемах – выхлопы, экология, зависимость от поставщиков энергоресурсов… Замену ДВС давно ищут, но ДВС пока не сдаёт свои позиции в силу… (зачем опять перечислять общеизвестное?)
Положительный момент конкуренции производителей: пытаясь создать конкурентные преимущества, реализовано много технологических новинок.
/ДПК: про успехи буржуев. Справедливости ради надо отметить, что ГАИ не зря опасался иностранных партнёров (конкурентов) в том, что через несколько лет они реализуют его разработки на практике – спокойно, тихо, без всякой помпы и лишней рекламы. Они ведь уже наладили производство пьезофорсунок (до двадцати впрысков за один цикл!). Пилотный (предварительный, прогревочный) впрыск у них – обычное дело. Свечи зажигания и катушки BOSCH, работающие при больших давлениях и напряжениях, их был вынужден применять и сам ГАИ… Компьютерные (микропроцессорные) блоки управления работой двигателя и всех его систем… Им осталось сделать не так уж много шагов – осознать правоту ГАИ, переписать программы для блоков управления, немного переделать железо – и всё, его замыслы будут реализованы. Правда, под другим именем, другими фирмами и в других странах.\
«В теории ДВС есть ничем не обоснованные предположения о том, что допустимые пределы степени сжатия бензиновых двигателей находятся в районе 13-14, а для дизельных двигателей в районе 23-25». [4], стр.99.
Приведенные положения имеют не только теоретическое, но и важное практическое значение: [5], стр.120
1. Приписывание одному из термодинамических процессов газа (V=const) или одному из циклов каких-то особых, выходящих за рамки законов термодинамики свойств, завела теорию и практику двигателестроения в тупик. Это наглядно проявляется в следующем: с одной стороны теория ДВС, в согласование с классической термодинамикой, утверждает, что «цикл» Карно с изотермным подводом теплоты, имеет наивысший термический КПД. С другой стороны та же теория утверждает, что наивысший термический КПД будет иметь цикл с подводом всей теплоты по процессу V=const. То есть, теория ДВС формально (на словах) придерживаясь положения классической термодинамики относительно КПД «цикла» Карно, фактически доказывает нам, что наивысший КПД имеет цикл с V=const.
2. Как уже выше говорилось, термодинамические процессы идеального газа в силу их равновесности никаких преимуществ друг перед другом не имеют. Но в реальном процессе от вида термодинамического процесса газа зависит величина степени сжатия цикла (двигателя).
3. Тупик, в котором оказались современные теория и практика двигателестроения по нашему мнению заключается в том, что, считая цикл с подводом теплоты по V=const наилучшим, теория диктует практикам строительство двигателей, работающих по данному циклу. Практики с целью увеличения экономичности двигателей делают попытки увеличить степень сжатия. Это приводит к тому, что: «Возникновению детонации во всех без исключения случаях способствует увеличение степени сжатия» (А.Н.Воинов, стр. 184, подчеркнуто мной).
Утверждение о том, что увеличение степени сжатия двигателя способствует возникновению детонации, является принципиально ошибочным. Приведенная цитата будет соответствовать действительности в следующей формулировке: В двигателях, в которых основная фаза сгорания протекает в зоне ВМТ, во всех без исключения случаях увеличение степени сжатия способствует возникновению детонации. Детонация в бензиновом двигателе и фактор динамичности в дизельном двигателе есть проявление свойства цикла с подводом теплоты по V=const. Поэтому единственным способом исключения указанных явлений из работы двигателей является увеличение степени сжатия до высоких и сверхвысоких величин с последовательным переходом на процессы подвода теплоты по Р=const и Т=const.
Подтверждением изложенным выводам служат имеющиеся у нас на данный момент 4 обкатанных бензиновых двигателя со степенями сжатия от 17 до 23. Пробег одного из них составляет 45 тыс. км. Второй был обкатан на 5 тыс. км и после этого отработал на стенде, примерно, 200 часов. Пробег двух остальных составляет по 10 тыс. км.
Наши исследования и эксперименты показывают, что причины возникновения детонации в бензиновых двигателях и высоких скоростей нарастания давления в дизельных двигателях имеют один корень: это недостаточная величина степени сжатия (или работы сжатия), из-за которой приходится обеспечивать интенсивное тепловыделение в зоне малого изменения объема камеры сгорания для обеспечения нормального сгорания на линии расширения. Эксперименты с бензиновыми двигателями с высокими степенями сжатия показывают, что выявленные возможности регулирования скорости нарастания давления, путем увеличения степени сжатия и смещения основного периода тепловыделения на линию расширения могут быть использованы и при организации процесса сгорания в дизельных двигателях, что позволит устранить перечисленные недостатки. Что при этом важно, увеличение степени сжатия дизельных двигателей до сверхвысоких величин (до 51-55), приведет к существенному уменьшению максимальных давлений и температур цикла и соответственно к уменьшению массогабаритных показателей и увеличению ресурса таких двигателей по сравнению с двигателями с обычными степенями сжатия.
С точки зрения выдвигаемых нами положений нормальным может считаться только тот двигатель, в котором при протекании процесса тепловыделения давление уменьшается, а не растет.
ГАИ предлагает названия ступеням степени сжатия: сверхнизкая (до 5), низкая (10-12), средняя (17-23), высокая (до30), сверхвысокая (31-51). (А промежутки (6-9) и (13-16)?)
При увеличении степени сжатия до высоких и сверхвысоких величин между ДВС останется одно принципиальное отличие- способ подготовки смеси к горению. Предварительная подготовка (внешнее смесеобразование) или непосредственная подготовка (внутреннее смесеобразование). Для двигателей со сверхвысокой степенью сжатия (до 60) с внутренним смесеобразованием способ зажигания не будет иметь значения. В двигателях со сверхвысокими степенями сжатия необходимо применить многостадийный, непосредственный впрыск.
В двигателях с внешним смесеобразованием с момента подачи искры возможности влияния на протекание процесса сгорания исключаются. По этой причине степень сжатия в них может быть высокой (до 30), но не сверхвысокой. Работать такой двигатель будет по правилам, изложенным в статье «Бензиновый двигатель со сверхвысокой степенью сжатия» [5], стр.149.
Рекомендации для экспериментаторов
Есть люди, которые не любят помногу читать и ломать голову над прочитанным. Среди них можно отыскать таких, которые верят только своим собственным органам чувств. Не доверяя никаким объяснениям, они, в случае возникновения вопроса: «А что будет, если?..» норовят поставить эксперимент, а результат ощутить собственными шкурой, ушами, глазами… Например: спрыгнуть с балкона второго этажа с раскрытым зонтом в руках, засунуть в работающий холодильник электроплитку, включить её и закрыть дверцу (интересно же – кто кого?), привязать телёнку к хвосту пустое ведро (а собаке – консервных банок) и т.д. – фантазия безгранична. Про таких людей даже передача по ТВ есть – «Ниспровергатели истин» называется.
А ну, как найдётся энтузиаст, способный практически проверить хотя бы некоторые предположения и выводы ГАИ? Ведь практика является критерием истины, проверка правильности теорий – практическое воплощение – не только в единичных экземплярах, но и налаживание производства, реализация в серийном, массовом масштабе – т.е. движение в жизнь.
Так вот, если найдётся такой человек, которому интересно реально работать, я, пожалуй, смогу ему кое-что посоветовать. Например: чтобы уменьшить объём работ с толстым, тяжёлым железом – чугуном, сталью – не надо брать за основу движок ВАЗ-2110. Надо взять готовый исправный дизельный двигатель (желательно с непосредственным впрыском) – Фольксваген, БМВ, или какой-нибудь японец с небольшим рабочим объёмом и степенью сжатия ~ 20. Заменить ему форсунку на свечу зажигания, встроить во впускную трубу дроссельную заслонку, бензофорсунки. С программами для блока управления я ничего не посоветую, потому что я – не ГАИ. Однако кое-что можно отметить. В старом карбюраторном автомобиле водитель слушает мотор. При возникновении детонации он прикрывает дроссельную заслонку – частично отпускает педаль (газа? подачи топлива?..). В автомобиле с «инжекторным» мотором уже есть блок управления (БУ) и датчик детонации. При возникновении «щелчков» БУ уменьшает опережение зажигания. В ДВС, работающем по циклу Ибадуллаева, БУ должен управлять дроссельной заслонкой и прикрывать её, т.е. дросселировать подачу воздуха. Соответственно расходу воздуха, он (БУ) управляет и подачей бензина форсунками, дабы обеспечить правильный состав смеси (ТВС) и полноту сгорания топлива. В «обычном» бензомоторе угол опережения зажигания весьма велик, для того, чтобы смесь успела «разгореться» к моменту прихода поршня в ВМТ, повысить там давление и создать условия для благоприятного протекания основной фазы тепловыделения. У ГАИ необходимое давление создаётся до воспламенения за счёт высокой степени сжатия, в ВМТ – искра, далее – «Закон синхронизации процессов», открытый и сформулированный ГАИ. (См. его тексты).
Ниже – зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала в «обычном» двигателе и в ДВС, работающем по циклу Ибадуллаева (индикаторная диаграмма, развёрнутая по углу ПКВ).
<!-- /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman";} .MsoChpDefault {mso-style-type:export-only; mso-default-props:yes; font-size:10.0pt; mso-ansi-font-size:10.0pt; mso-bidi-font-size:10.0pt;} @page WordSection1 {size:612.0pt 792.0pt; margin:2.0cm 42.5pt 2.0cm 3.0cm; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.WordSection1 {page:WordSection1;} -->
Не забыть дросселирование впуска при запуске и на малых оборотах – и всё, заводи, поехали. Возможно, для такой переделки даже не потребуется снимать двигатель с автомобиля.
Однако, тут же появляется червячок сомнения: «А стоит ли игра свеч? Ведь понадобятся оригинальные, а значит – дорогие, свечи зажигания, катушки BOSCH, нестандартное программное обеспечение? Плюс повышенная вероятность неполадок, отказов…» Ответ: «Так ведь расход топлива уменьшится вдвое. Плюс повышение тяговых, мощностных показателей, динамики автомобиля…»
Какое пожелание, от АЛИ ко мне, надо выполнить? Что, собственно, надо найти в трудах ГАИ?
Как он пришёл к своим результатам и выводам?
Предложения по переделке бензомотора?
Рекомендации по изготовлению нового?
Способы расчётов параметров циклов?
Теоретические основы?
Или: Вот почему у него детонация не возникает? Да потому, что завершение сжатия и начало расширения заканчиваются быстрее времени задержки самовоспламенения, ведь для возникновения детонации необходимо совпадение трёх параметров – давление, температура, время (см. его тексты).
Техническая философия
Важность существования мёртвых точек в кривошипно-ползунном механизме: Они втискивают рабочий процесс ДВС в определённые рамки: точка воспламенения, нарастание давления, расширение продуктов сгорания с передачей работы потребителю… После израсходования энергетического потенциала рабочего тела – замена его на свежий заряд. В четырёхтактном ДВС на эту замену отдаётся целых два такта.
Кривошипно-ползунный механизм организует движение поршней по синусоидальному закону с плавным изменением ускорений, это обеспечивает равномерное вращение выходного вала. Поэтому кинематика кривошипно-ползунного механизма позволяет развивать двигателю большие обороты и мощность, в отличие от реечного с обгонной муфтой на выходном валу. [4], стр.38.
Справки из дурдома
И вот пришло время дать новое качество в общем и целом (философский закон накопления и перевоплощения) – появился ГАИ и пошатнул устои! Он был не просто увлечён теориями – работы ДВС, термодинамическими, физическими – он был буквально одержим ими. Ведь для того, чтобы держать в голове – одновременно на переднем плане! такое количество переменных величин, манипулировать ими, прикладывая одну к другой, сравнивать, делать выводы… Часто спорные и неоднозначные… Листать взад-вперёд книги, пытаясь найти объяснения фактам, конспектировать, запоминать… Разбирать и собирать моторы, делать и переделывать, думать и сомневаться… Вот ошибся станочник в глубине проточки, вместо 0,1 мм сделал 0,3 мм – и появился недобор давления 5 атм. А ведь и посоветоваться толком не с кем!
Но вот успех достигнут – движок работает – залюбуешься, машина летает – как бабочка, есть понимание, как всё происходит и что делать дальше! Победа? Как бы не так…
Каждый изобретатель думает и надеется, что он делает нечто важное, нужное и полезное, в глубине души мечтает, что уж его-то разработку встретят на «Ура!», подхватят, поднимут, разовьют дальше…
Началась тягомотина, хождение по инстанциям… Не верят! Как будто ГАИ сделал что-то плохое, а теперь оправдывается. Впрочем, не верят не все – кто-то пытается в меру возможностей помочь – организовывают обсуждения, проталкивают публикации, теребят начальство… Начальству не до новых разработок – ещё вон сколько старых не внедрено.
Изобретатель переживает, волнуется, беспокоится, нервничает… Объясняет, доказывает, выступает перед аудиториями, состоящими из высокопоставленных (правильнее – высоковзобравшихся) профессоров, обвешанных званиями и регалиями, как зайцы стопсигналами. Говорит, что нечасто удаётся выступить перед людьми, «…составляющими цвет и гордость российской и мировой науки…» Ага, «цвет и гордость…» Правильнее было бы – «вериги, кандалы и путы» - ведь под их руководством российская автомобилизация не сделала ни шага. Некоторые из них утверждают, что в массовом двигателестроении наметился уход от высоких степеней сжатия, а они только и делают, что согласно кивают. Другие, видимо удивлённые открытиями и изобретениями ГАИ, выдают рекомендации: «оказать содействие в создании федеральной экспертной (?это ещё зачем?) комиссии для оценки значимости… … … Промедление с решением этих вопросов чревато для республики и страны утратой приоритета…»
А утратили золотой самородок – ГАИ.
Почему погиб ГАИ? См. [4], стр.165 и дальше – справки из дурдома. Толпа умников, которые могут только обсуждать и советовать – кто что – а к реальному делу никто и не прикоснётся. Вся их деятельность – «дать оценку… рекомендации… предложения…» Дали бы денег – для поддержки и развития – так самим мало. Никто из них не поступится и малой толикой занятого в иерархии тёплого уголка.
ГАИ поставил себе рукотворный памятник. Его будут помнить, изучать, следовать его рекомендациям. А вот этих «уважаемых прохвессоров» кто-нибудь будет помнить? Разве что – поминать лихом. Все эти «прохвессора» - они ведь не сразу стали вот такими… белоручками. Они всю жизнь были такими – ведь чтобы с возрастом стать «фигурой преткновения», надо всю жизнь, смолоду, грести только под себя, работать только для себя, никому ни в чём не помогая (это – к несправедливости устройства жизни).
Литература
1. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания со сверхвысокой степенью сжатия. Махачкала 2007 г.
2. Ибадуллаев Г.А. Мифы и реальности современной теории ДВС. 2007 г.
3. Сборник научных трудов по материалам Международной конференции Двигатель – 2007, посвящённой 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н.Э.Баумана – М.: 2007г.
4. Сборник научных трудов по термодинамическим циклам Ибадуллаева Г.А. Махачкала 2008 г.
5. Ибадуллаев Г.А. Основы теплотехники и теории рабочих процессов (третье издание). Махачкала 2009 г.
6. В.И.Грузинов, В.М.Кленников. Учебник шофёра первого класса. Москва. 1954 г. Сельхозгиз.
Текст – А.Н. Черноштанов
Графика – Б.В. Журавский
Некоторые итоги
В ходе обсуждений со специалистами разного уровня возникла идея сравнить индикаторные диаграммы разных циклов методом наложения. Для этого пришлось принять следующие допущения:
Степень сжатия: Дизель = ГАИ
Максимальное давление: Отто = ГАИ
Линия расширения: Дизель = ГАИ
Объём цилиндра: Дизель = ГАИ = Отто
Получается, что рабочий объём двигателей – разный, из-за разной степени сжатия.
Как уже отмечалось, традиционная индикаторная диаграмма одинакова для всего диапазона оборотов ДВС. У ГАИ – нет. Чтобы избежать детонации, на малых частотах приходится «дросселировать» при любой нагрузке, т.е. тут не «поддашь газу». Дави сколько хочешь, а «дроссельную заслонку» открывает БУ. Как же он будет «подхватывать», т.е. быстро разгоняться под нагрузкой? (Лисин) За счёт имеющегося у него большого запаса мощности.
Индикаторные диаграммы ГАИ надо сравнивать с учётом скоростного режима ДВС.
В докомпьютерную эпоху (20-й век) управлять быстротекущими процессами в цилиндрах работающего ДВС было весьма затруднительно. Однако с развитием информационных технологий и элементной базы кое-что в ДВС изменилось – например, топливо можно подавать в цилиндр несколькими (до 20) небольшими порциями в течение такта (фазы? процесса?) сгорания – пьезофорсунки. Здесь уже сложный механический ТНВД не нужен.
ГАИ разработал способ управления процессами воздействием на коэффициент наполнения. Для этого количество поступающего в цилиндр воздуха ставится в зависимость от скоростного режима ДВС, а топливо подаётся (БУ, форсунка) в соответствии с количеством воздуха. Это позволило в разы поднять степень сжатия, не усложняя конструкцию, а также сняло одну психологическую, воображаемую зависимость – высокая степень сжатия – не обязательно настолько же высокое давление.
Где-то в мире созданы и работают ДВС с переменной геометрической степенью сжатия. ГАИ в своих моторах управляет действительной, или текущей степенью сжатия. (см. его тексты). Конструктивно это намного проще. (Детонация – это нарушение работы ДВС. ГАИ управляет работой, не допуская этого нарушения).
171014 – координата времени.