Основные свойства машины закладываются в процессе проектирования, причем расчеты по критериям прочности и долговечности, как правило, не влияют на расход энергии при эксплуатации. На экономические характеристики машины оказывает влияние ряд факторов, таких как КПД рабочей машины, двигателя и передаточного механизма.
Первым условием возможности повышения экономичности машин в процессе проектирования является выбор экономичных двигателя и рабочей машины. Но это условие является необходимым, но недостаточным; его выполнение обеспечит только потенциальную возможность повышения экономичности.
Для практической реализации этой возможности необходимо совместить экономичные режимы двигателя и рабочей машины согласуя их характеристики путем выбора оптимальных параметров передаточного механизма.
При проектировании, как правило, принимается допущение о том, что внешние условия работы одинаковы для всех вариантов проектируемых машин. Это снимает ряд непреодолимых проблем и позволяет сосредоточить усилия проектировщика на решении внутреннего вопроса структурного и параметрического синтеза машинного агрегата, состоящего из двигателя, передаточного механизма и рабочей машины.
При проектировании часто вводят в рассмотрение не режим работы, а идеализированный цикл работы машины. Например, в Европе для оценки экологической опасности ДВС, связанной с наличием токсичных веществ в отходящих газах, вводят в рассмотрение ездовой цикл ДВС, характеризующийся последовательностью работы на режимах разной мощности и скорости вращения.
Повышение экономичности машин при эксплуатации закладывается уже на стадии проектирования. Но при проектировании эти принципы не так очевидны и совсем не просты в техническом исполнении.
Однако, несмотря на различие проектируемых машин, эти принципы носят универсальный характер:
1. Если машина работает в неустановившемся режиме с частым чередованием циклов разгона и торможения, то увеличение подвижных масс машины приведет к возрастанию потерь накопленной кинетической энергии и затраченной работы двигателя и, тем самым, к снижению общей экономичности цикла.
2. Машины с двигателями нескольких типов, так называемые гибридные машины, оснащенные ДВС, электродвигателями и устройствами аккумулирования энергии, свободны от недостатков повышения расхода энергии на неустановившихся режимах работы. Пиковые потребности в развиваемой мощности могут покрываться за счет аккумулированной энергии, а ДВС может не следовать за переходными режимами в других агрегатах и работать на экономичном установившемся режиме [6].
3. Особое внимание следует уделять выбору номинальной мощности двигателя, экономичность которого может непропорционально ухудшаться при снижении развиваемой в условиях эксплуатации мощности.
Например, установка в машине ДВС с излишней по сравнению с оптимальной мощностью приведет к перерасходу топлива при эксплуатации на установившихся и переходных режимах работы. Таким образом, задача обеспечения экономичности машины на стадии проектирования заключается в оптимальном выборе мощности двигателя, оптимальном выборе передаточного механизма между двигателем и рабочим органом машины.
4. Добиться снижения установленной номинальной мощности двигателя и снижения расхода энергии можно, применяя накопительные устройства для компенсации пиковых нагрузок. В некоторых случаях можно добиться снижения номинальной мощности двигателя и расхода энергии более эффективным способом, применяя разгружающие устройства для уменьшения пиковых нагрузок.
5. Значительные резервы повышения экономичности машин при эксплуатации могут быть реализованы при параллельной работе машин и отключении части их по мере снижения нагрузки.
6. При работе на переходных режимах снижение затраченной работы двигателя в период разгона и потерянной кинетической энергии путем изменения момента времени переключения с разгона на торможение является универсальным приемом повышения КПД неустановившегося цикла "разгон-торможение".
Естественно, это совершенно не выгодно производителям, которые уже давно под контролем глобалистов находятся в содружестве с нефтяными брендами. Но скоро этому придет конец, так как глобалисты продвигают тренд электромобилей.