В таком моторе меняется буквально всё-цикл работы, система охлаждения вместе с охлаждающей жидкостью, система нейтрализации выхлопных газов ( исключаются EGR и дорогостоящие катализаторы), меняется наддув (без турбины), и даже моторное масло может стать принципиально иным.
Оптимальная конфигурация мотора V8, мягкий гибрид.
Статья будет весьма объёмной, если нет времени лучше отложите на потом, всё сразу ухватить будет сложно.
ЦИКЛ РАБОТЫ
Сразу же некоторые пояснения на примере (4+2)-тактного мотора R6 для того чтобы изначально снять вопросы и они не возникали по ходу прочтения статьи.
Цикл работы-первые 4 такта соответствуют работе обычного 4-х тактного мотора, после такта выпуска газов добавляются ещё 2 такта на впуск и выпуск воздуха для дополнительной продувки цилиндра и охлаждения стенок цилиндра, поршня, клапанов. Этот демпферный цикл охлаждения позволяет ориентировочно в 2 раза увеличить удельную мощность на такте РХ (увеличивается количество ТВС сгорающей в цилиндре, 1:14,7) БЕЗ ПЕРЕГРЕВА ДЕТАЛЕЙ ПГ, всё упирается лишь в механическую прочность деталей ПГ, тепловой режим работы не становится более напряжённым. Таким образом цилиндр за 6 тактов выдаёт ту же мощность что и 4-х тактный мотор за 8 тактов. В итоге удельная мощность мотора увеличивается ориентировочно в 1,33 раза при нормальном тепловом режиме работы двигателя.
Для мотора R6 всегда происходит такт РХ в одном из цилиндров, такт выпуска отработанных газов и такт выпуска разогретого чистого воздуха из цилиндра работающего на 6-м такте.
Название (4+2)-тактный цикл применяется для того чтобы не возникала путаница с другими 6-ти тактными циклами других авторов.
Конструктивно мотор R6 это растянутый R4 с кривошипами коленвала расположенными под углом 180 гр. относительно друг друга, как и на 4-х тактном рядном моторе. Рабочий ход через 180 градусов.
Для устранения вибраций и уравновешивания инерционных сил 2-го порядка в моторе R6 желательно установить два балансирных вала. Степень сжатия ориентировочно около 20, существуют и некоторые технические решения позволяющие снизить ударные нагрузки на детали ПГ при увеличении степени сжатия мотора, а также уменьшить неравномерную выработку и образование эллипса- всё это достигается без значительного усложнения конструкции мотора и без снижения его надёжности.
Без решения вопросов по диаграмме фаз газораспределения это было бы невозможно и только после решения этой основной задачи стало возможным двигаться далее. В итоге получилось что максимально эффективными, сбалансированными, надёжными на данный момент времени являются дизельные дефорсированные моторы со степенью сжатия около 20 и ресурсом не менее 600 тыс.км. Конструктивно это R6, R8, R9, V8, V12. Для (4+2)-тактного мотора дефорсированный означает примерно 10 л.с. и 23 Нм на 100 куб.см его объёма. Всё в мире относительно.
Для примера- дефорсированный 2-х литровый мотор B47D20 Х2 имеет 150 л.с. и 350 Нм. С таким же объёмом цилиндров 500 куб.см дефорсированный (4+2)-тактный мотор R6 будет иметь уже объём 3,0 л, ориентировочно это будет 300 л.с. и 690 Нм, плюс к этому при ускорениях мощность и крутящий момент электродвигателя-генератора, и высочайшая топливная эффективность.
При увеличении удельной мощности на такте РХ лучше в шатунных и коренных шейках использовать двойные стальные подшипники скольжения (скольжение по скольжению), с виброобкаткой (хонингованием) их поверхности-на них значительно уменьшается риск образования задиров.
Скольжение это физическая величина.
S-скольжение
где n1— это частота вращения коленчатого вала, n2 – частота вращения внутреннего подшипника скольжения.
В случае с двойными подшипниками скольжения внутренний подшипник скользит и относительно коленвала, и относительно внешнего подшипника.
Т.е. при вращении коленвала с частотой 3000 об/мин внутренний подшипник будет вращаться с частотой примерно 1500 об/мин относительно неподвижного внешнего подшипника скольжения и коленвал относительно внутреннего подшипника скольжения будет так же вращаться с частотой около 1500 об/мин.
Таким образом в работе находятся обе поверхности внутреннего стального подшипника скольжения, при этом частота вращения относительно его поверхностей снижается в 2 раза.
Применить масляный фильтр с неодимовым магнитом и сменным пластиковым картриджем для более полного удаления стальных частиц из моторного масла.
Общие особенности этих моторов :
1. Блок цилиндров, головка блока чугунные.
2. Степень сжатия около 20
3.Двигатель с наддувом
4. Система EGR не применяется
5.Изменяется система нейтрализации выхлопных газов, не применяются катализаторы с драгметаллами.
6.Силовая установка гибридная, ёмкость АКБ 48В составляет примерно 5 кВт*ч
7.В моторе снижаются внутренние потери на трение (растёт его КПД)
8.Вводится система экономии топлива при неполной нагрузке на двигатель.
9.Меняется система охлаждения двигателя, она становится более надёжной и эффективной.
10. Дополнительно применяется особый масляный радиатор для охлаждения(летом) и прогрева(зимой) моторного и трансмиссионного масел.
11.Возможно изменение конструкции клапанов.
Большая часть материала уже была опубликована в более ранних статьях, но появилось и то что будет представлено впервые. Всё это с первоначальной (механической) версией ГРМ, в завершающей части статьи будет раздел о прогреве таких моторов в морозы.Там рассматривается работа с последней версией ГРМ (электро-гидро-механической), конструктивно очень простой и надёжной.
БЛОК ЦИЛИНДРОВ
Практически весь двигатель должен состоять из чугуна и стальных деталей-именно так можно добиться отсутствия лишних сжатий и расширений деталей при различных температурных режимах, лишнего износа и более полного удаления частиц износа из моторного масла.
Пара трения поршень, цилиндр-гильзы(стандартно из чугуна) и компрессионные кольца возможно из одной марки стали, стенки гильзы с лазерным хонингованием (виброобкаткой).Это позволит уменьшить вязкость моторного масла (увеличится КПД).Существуют и некоторые достаточно простые технические решения позволяющие снизить ударные нагрузки на детали ПГ при увеличении степени сжатия мотора, а также уменьшить неравномерную выработку и образование эллипса- всё это достигается без значительного усложнения конструкции мотора и без снижения его надёжности.
Шатунные и коренные подшипники скольжения (вкладыши) предполагается использовать из стали, но двойные для уменьшения потерь на трение(скольжение по скольжению), на них меньше риск возникновения задиров и стальные микрочастицы легче удалять из моторного масла.Предполагается использовать масляный фильтр с постоянным неодимовым магнитом и сменным пластиковым картриджем для более полного улавливания в нём стальных частиц (с возможностью, при необходимости, их дальнейшего анализа).
НАДДУВ
Современные технологии позволяют уже сейчас значительно увеличить ресурс моторов, особенно если применить некоторые новые технические решения.Прежде всего двигатель должен минимальное время прогреваться до своей рабочей температуры и никогда не перегреваться.Решения когда прогрев двигателя и начало движения происходят с меньшим зарядом ТВС и на особом режиме прогрева позволяют мотору быстрее прогреться и уберегают его от лишней нагрузки.Этому же способствует радиатор разделённый на 2 части в пропорции 1/3 к 2/3, в дополнение к этому применение шторок радиатора, иная схема расположения, работы радиатора ОЖ и интеркулера. Износ деталей повышенный часто возникает по причине попадания частиц пыли, песка в двигатель вместе с воздухом, топливом или маслом(чаще с воздухом).Предполагается предварительная очистка воздуха циклоном(привод от бортовой эл.сети), он же и создаёт давление наддува, далее обычный воздушный фильтр( фильтр нулевого сопротивления). Для мотора с такой высокой ССж давление наддува не будет превышать 1,2 бар. Особое внимание следует обратить и на очистку топлива от посторонних частиц, улучшить по возможности степень очистки.Качество топлива попадающего в мотор один из наиболее важных факторов.
Особенностью является то что давление наддува не зависит от частоты вращения двигателя, в такой компоновке это определяется только режимом работы циклона, т.е. возможно его изменять в зависимости от выбранного режима работы двигателя (прогрев, эко, нормальный, спортивный). Т.е в одном и том же двигателе возможна работа его в варианте атмосферного(Р=0,1-0,2 бар), "атмосферного с большей подачей воздуха (Р=0,4 бар)", "полутурбированного (Р=0,6-0,7 бар)" и турбированного(Р=1,0-1,2 бар), где Р- давление наддува для этого двигателя при различных режимах его работы.Таким образом получаются несколько разных двигателей "проживающих" в одном корпусе и обладающих разными повадками от "тихони" до "зверя".
Кроме того масса заряда воздуха поступающего в цилиндр зависит от его температуры, в условиях нашей страны это очень большой разброс зимних и летних температур и вполне логично несколько изменять давление наддува в зависимости от этого или при естественном изменении атмосферного давления (например при движении в горах), такая возможность есть.
При этом может полностью поменяться логика работы двигателя на различных режимах-клапана всегда открываются при одних и тех же углах, меняется только заряд воздуха поступающего в цилиндры в зависимости от выбранного режима работы двигателя и количество впрыскиваемого топлива.От режима к режиму увеличивается количество ТВС сгорающей в цилиндре. Датчики кислорода при такой логике работы не используются, они будут только мешать-заряд воздуха поступающего в цилиндр выбирается вручную при выборе режима работы двигателя, далее он остаётся постоянным на любых оборотах мотора, соответственно и не меняется количество топлива подающегося в цилиндр.Горение топливно-воздушной смеси будет зависеть исключительно только от качества топлива. Система EGR не применяется.
НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ.
Воздух разогретый в цилиндре на 5-6 тактах поступает сразу же в камеру дожига выхлопных газов, туда же поступают выхлопные газы из других цилиндров. В этой камере на раскалённых сетках происходит дожиг газов СН, СО, частиц углерода. Сетки изготавливаются из стали, с их гальваническим покрытием серебром, для предотвращения их окисления. Размещается камера в развале блоков мотора V8.
Стенки камеры двойные, из стали. Пространство между стенками вакуум.
Далее выхлопные газы вместе с окислами серы и азота поступают в относительно объёмный глушитель-катализатор( функции совмещены). Окислы азота и серы в нём пропускаются через смесь карбоната и гидрокарбоната кальция (очень дешёвый компонент), при этом окислы азота и серы свяжутся и войдут в состав солей кальция или через смесь частиц железа и оксида железа (Fe2O3) с образованием солей железа, можно использовать для этого оксиды цинка и алюминия или различные по пропорциям сочетания этих веществ, так чтобы кислотные оксиды из выхлопа связывались в соли в широком температурном диапазоне.Возможно введение в состав смеси и гранул мочевины (до 40-60% по массе) -в выхлопных газах всегда присутствуют пары воды, они увеличивают интенсивность протекания реакций нейтрализации. В теории так получается(из школьного курса химии), специалисты более предметно смогут произвести расчёты и оптимизировать процессы. В результате получится дёшево, без использования в катализаторах драгметаллов.Примерно раз в год или в зависимости от пробега заменять эту сухую смесь внутри глушителя-катализатора, это должно быть удобно делать.
ГИБРИДНАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА.
1.Эл.двигатель-генератор.
Более простым и надёжным является решение когда коленвал выходит несколько за пределы корпуса двигателя и на него одевается съёмный ротор эл.двигателя-генератора. При этом отсутствуют муфты, вал может иметь шестигранную (звездообразную) форму для удобства посадки на него ротора. Ротор эл.двигателя-генератора должен иметь больший диаметр для увеличения момента инерции и крутящего момента при работе в режиме стартера. Увеличенный момент инерции позволит использовать эл.двигатель-генератор в качестве маховика. Мощность эл.Д-Г рассчитывается под конкретную машину, мотор, используемое электрооборудование.
2. Помпа.
Привод помпы от бортовой эл.сети- обрыв ремня, его растяжение никак не скажутся на работе помпы.Помпа устанавливается вертикально( в любом удобном месте), весь вес её вращающихся частей приходится на нижний шаровой опорный подшипник. Все части помпы выполнены из чугуна и стали.
Возможна и установка параллельно второй дополнительной помпы с меньшей производительностью-она вводится в работу в условиях недостаточного охлаждения мотора (жара, пробки) и/или при работе мотора с повышенной нагрузкой. При пуске двигателя в морозы возможно первое время именно дополнительная помпа обеспечит минимальную циркуляцию.(об этом уже говорилось в ранее опубликованной статье).
3.Валы ГРМ.
Привод валов зубчатой передачей. Для этого на ротор эл.двигателя-генератора дополнительно устанавливается зубчатый венец(дополнительно увеличивается момент инерции ротора). Распредвалы ГРМ с шестернями. Между шестерней распредвала и зубчатым венцом ротора эл.Д-Г устанавливается промежуточная шестерня( две шестерни).Поскольку крутящий момент для вращения распредвалов требуется не самый большой промежуточные шестерни могут быть сделаны в виде венца с 3-4 лучами сходящимися к центру.
Всё становится простым, надёжным, лаконичным.
Отсутствуют натяжители, успокоители (для цепного привода).Отпадает необходимость в установке стартера и маховика.
СИСТЕМА ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА ПРИ НЕПОЛНОЙ НАГРУЗКЕ НА ДВИГАТЕЛЬ.
При неполной нагрузке на двигатель можно не подавать топливо каждый 30,24,20,16 и т.д. раз в зависимости от текущей нагрузки, не подряд, а равномерно по всему полному циклу, насколько это возможно.Это реально снизит расход топлива, все цилиндры будут в работе, т.е. сохранится равномерный тепловой режим работы двигателя в отличие от решений когда для экономии топлива выводят полностью из работы один или даже два цилиндра.В настоящее время и трёхцилиндровые двигатели выпускаются, по моему мнению это глубоко ошибочное решение, двигатель должен быть полностью уравновешен-как пример рядные 6-ти цилиндровые(4-х тактные).
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ.
"Тепловое зеркало"
Зеркало-"сковорода" поршня слой стали толщиной 4-6 мм, потом слой нихрома (теплопроводность в 3-4 раза ниже чем у сталей, коэффициент теплового линейного расширения близок к сталям), толщина слоя около 1 мм, затем стальное тело поршня. "Тепловое зеркало" формируется между стальной сковородой и нихромом.
При температуре 300-400 гр.С сталь (в зависимости от марки) обладает теплопроводностью примерно в 3-4 раза большей чем нихром и на поверхности их сопряжения должно возникнуть своеобразное тепловое "зеркало". Т.е. значительная часть теплопередачи происходит по контуру горячие газы => стальная "сковорода" =>холодный воздух на внешней поверхности поршня, оставшаяся часть теплового потока идёт по пути "сковорода"=>нихром, при этом на поверхности внутреннего теплового перехода возникает ситуация когда значительная часть теплового потока возвращается в направлении внешнего стального слоя поршня .В итоге через сам поршень пройдёт менее половины от общего потока в сравнении с обычным исполнением поршня. В теории это так выглядит. Эффективно это для (4+2)-тактного цикла работы когда на 6-м такте воздух направляется на выпуск, необходимо определить дополнительно оптимальную толщину слоя нихрома и марку стали, толщину "сковороды".
Для увеличения ресурса мотора он должен как можно быстрее выходить на свою рабочую температуру и никогда не перегреваться. Предлагаемые решения достаточны просты, они не усложняют двигатель, но повышают надёжность, эффективность работы его системы охлаждения. Часть решений давно уже используется на авто, однако оптимальным является их совместное применение.
1. Радиатор разделённый на 2 части в пропорции 1/3 к 2/3-при прогреве двигателя последовательно вводятся в работу его части.
Логика работы-после пуска двигателя два термостата закрыты, но присутствует минимальная циркуляция по обводному каналу с малым сечением в части радиатора с объёмом 1/3 от общего. Делается это для того чтобы ОЖ в нём постепенно разогревалась и для того чтобы даже при неисправности термостата сохранялась минимальная циркуляция.
При открытии 1-го термостата открывается обводной канал 2-го термостата и начинается минимальная циркуляция в радиаторе с объёмом 2/3 от общего.
Возможно вместо термостатов использовать только датчики температуры ОЖ и 2 надёжных эл.магнитных клапана.
2.Применяются шторки радиатора, это не является чем то новым.
3.Возможно изменить и место установки радиатора, интеркулера.
Воздухозаборники находятся в районе фар и оснащаются шторками.В их открытом положении поток воздуха проходит над колёсными арками и далее попадает в полость расширения. Весь мусор, пыль вылетают по направлению движения воздушного потока за пределы авто (под днище?).
В полости расширения размещается внешняя плоская(гофрированная?) поверхность радиатора ОЖ и интеркулера (каждый по своему борту) движение воздушного потока происходит в параллельной плоскости(возможно и под небольшим углом).Воздушное сопротивление и вероятность повреждения поверхности радиатора при этом минимальны, площадь поверхности радиатора(интеркулера) в значительно меньшей степени влияет на величину воздушного сопротивления.
Движение ОЖ в радиаторе происходит по широким внутренним каналам, образованным внутренними перегородками, возможно изготовление радиатора из нержавеющей стали.
МАСЛЯНЫЙ РАДИАТОР.
Дополнительно для прогрева моторного и трансмиссионного масел можно использовать иной масляный радиатор.
Обычно масляный радиатор выполняет только одну задачу-охлаждает моторное масло.
Однако принципиально существуют две противоположные задачи-зимой при пуске мотора и начале движения масло очень желательно как можно быстрее прогреть, а летом в условиях повышенной нагрузки на мотор и росте температуры масла охладить.
Масляный радиатор и магистрали к нему обладают некоторым внутренним объёмом, это увеличивает объём масляной системы в целом, для мотора это полезно.
Что предлагается?- Для прогрева моторного масла использовать повышенную температуру выхлопных газов, для охлаждения пониженную температуру воздуха за бортом авто.
Воздух и выхлопные газы движутся по внутренней трубе (с оребрением) масляного радиатора. Две задвижки на входе и выходе определяют по какому из контуров открыт путь: либо выхлопные газы поступают прямо из мотора во внутренний контур радиатора и далее направляются к катализаторам (уже менее горячие), либо поступает атмосферный воздух и после прохождения радиатора он возвращается в атмосферу.
Второй контур масляного радиатора заполняется охлаждающей жидкостью. Это отдельный контур, никак не связанный с системой охлаждения мотора и имеющий дополнительно только небольшой расширительный бачок и свой датчик температуры для того чтобы температура ОЖ никогда не превышала 95 гр. С.
Охлаждающая жидкость это своеобразный тепловой демпфер между выхлопными газами и моторным маслом.
Третий контур собственно для моторного масла, он имеет только один клапан с двумя положениями-открыт, закрыт. В зависимости от температуры масла в системе и от температуры ОЖ в масляном радиаторе он открывается и закрывается.
Материал изготовления масляного радиатора-нержавеющая сталь. Конструктивно это 3 трубы с внутренним оребрением.Всё как бы очень просто.
Дополнение: этот же радиатор можно использовать и для прогрева, охлаждения трансмиссионного масла АКПП, добавить дополнительный объём и для него в 3-ем контуре.
Поскольку объём ОЖ в радиаторе незначителен прогрев будет происходить достаточно быстро.Возможно использовать и гофрированную форму труб радиатора.
ИЗМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ КЛАПАНОВ.
Применение клапанов для впуска воздуха в цилиндр и выпуска газов является настолько привычным и отработанным что как бы и мыслей не возникает что можно какое то другое решение для этого использовать.
Однако такое решение существуют-оно достаточно просто и эффективно(на мой взгляд), но пока в полной мере не отработано, является "сырым" .
О чём речь?-Впуск в цилиндр применить щелевой-впускной клапан вынести за пределы вертикальной проекции цилиндра (это позволит увеличить его площадь).При щелевом впуске под некоторым углом будет дополнительно происходить завихрение воздуха в цилиндре, что как раз улучшает смесеобразование.На впуске клапан может быть нестандартным по своей форме, при своём закрытии он и запирает впускной канал ( щель)
Выпускной клапан только один, большего диаметра, расположен в вертикальной проекции цилиндра.
Далее эскиз:
1.Поршень
2. Одно, более широкое, компрессионное кольцо, с замком распределённым по окружности
3.Выпускной клапан
На такте РХ давление газов на поршень происходит по нормале к его поверхности и стенки поршня дополнительно прижимают компрессионное кольцо по направлению к стенкам цилиндра.
Замок компрессионного кольца распределённый по длине окружности более устойчив к прорыву газов через него.
МОТОРЫ V8, R8, R9
Как ни странно это звучит, но современные тенденции уменьшения количества цилиндров не идут двигателю на пользу.Идеальным по сбалансированности является 9-цилиндровый (4+2)-тактный рядный двигатель. Он сочетает в себе все преимущества рядной шестёрки и нового цикла работы.При объёме одного цилиндра 200 куб.см общий объём двигателя будет составлять 1,8 литра, при 250 куб.см уже 2,25 литра.Можно и 8 цилиндровый (4+2)-тактный рядный двигатель сделать, он также полностью уравновешен (рабочий ход через 135 гр.), он будет чуть короче, но коленвал немного сложнее в изготовлении. Уменьшается ширина шатунных и коренных шеек(мотор полностью сбалансированный), уменьшаются и размеры всех деталей поршневой группы.Длина двигателя конечно несколько возрастёт, однако по надёжности он будет вне конкуренции и ничего лишнего в нём вообще нет.Такой рядный мотор разрушает все нынешние стереотипы, но лишь развивает несколько теорию ДВС, ни коим образом ей не противоречит. Очень интересно бы было попробовать (4+2)-тактный мотор V8 собрать-шейки коленвала с углами в 45 гр. между ними, угол развала блоков цилиндров 90 гр., рабочий ход через 135 градусов получается. Длина двигателя уменьшается, он становится существенно меньше R6 соответствующего объёма, уменьшается и высота мотора. Проверить насколько он сбалансирован при работе, стандартные 4-х тактные моторы V8 с кривошипами располагающимися в 2-х плоскостях полностью уравновешиваются двумя противовесами на щеках крайних цилиндров.
В случае с (4+2)-тактным двигателем кривошипы расположены уже в 4-х плоскостях что делает двигатель ещё более уравновешенным, но это теория-всё проверяется практикой.Двигатель V8 можно сделать и с кривошипами с углами 90 гр. между ними, угол развала блоков цилиндров составит тогда 45 гр. или 135 гр. (ближе к оппозитному), коленвал станет чуть проще в изготовлении, варианты как бы есть, я более склоняюсь к первому варианту V8. В развале блоков можно будет разместить камеру дожига СН и СО.
Все эти относительно простые и не очень решения вкупе способны привести к получению на выходе классического мотора с уникальными характеристиками и большим ресурсом.
Психологически 9-ти цилиндровый двигатель представляется очень длинным, но это не совсем так, всё познаётся в сравнении. При одном объёме в сравнении с обычным рядным 4-х тактным 6-ти цилиндровым мотором у него 9 цилиндров меньшего диаметра. К этому надо прибавить примерно 150 мм на эл.двигатель-генератор.Т.е. размеры двигателей вполне сопоставимы, навесного оборудования на двигателе будет минимум-нет турбины, эл.генератора, помпа с электроприводом устанавливается в любое удобное место.
ПРОГРЕВ (4+2)-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ В МОРОЗЫ
Собственно речь идёт о регионах нашей страны в которых зимой температура нередко опускается ниже минус 30 гр.С и завести, прогреть мотор машины стоящей на улице та ещё задача.
Новые решения по ГРМ (4+2)-тактного мотора и гибридное исполнение силовой установки, АКБ на 48 В ёмкостью примерно 5 кВт*ч позволяют сразу при изготовлении применить комплекс не очень затратных доработок для уверенного пуска и быстрого прогрева мотора в условиях пониженных температур (до минус 50 гр.С), они включают:
1. Разогрев охлаждающей жидкости до температуры +10-20 гр.С при её циркуляции по внутреннему контуру двигателя.
2. Подогрев топлива до и после ТНВД, подогрев топливного фильтра.
3. Разогрев воздуха поступающего в двигатель (после воздушного фильтра, только перед пуском и на момент пуска, 1-2 минуты).
Для п.п.1-3 используется запас эл.энергии высоковольтных АКБ.
4. После того как двигатель прогрелся предварительно пуск осуществляется при помощи эл. двигателя-генератора с большим крутящим моментом(вместо стартера). Подогрев ОЖ отключён, подогревы топлива и воздуха включены.
5. На режиме прогрев алгоритм работы ГРМ меняется(последняя версия ГРМ имеет такую возможность)-после такта рабочего хода следует такт частичного выпуска, выпускной клапан открыт меньшее время. На 5-м такте впускной клапан закрыт, не поступает воздух для продувки цилиндра. Полный выпуск оставшейся в цилиндре части отработанных газов происходит на 6-м такте, таким образом отработанные газы 2 дополнительных такта находятся в цилиндре. Прогрев мотора происходит значительно быстрее.
6. Шторки радиатора ОЖ и интеркулера в закрытом положении, ОЖ циркулирует по внутреннему контуру двигателя.
7. Применяется полная защита двигателя от повреждений снизу, очень значительно сокращается приток холодного воздуха в моторный отсек.
8. Для машин с дизельными моторами возможно установка в топливном баке керамического электронагревателя, топливные магистрали внутри кузова машины (без обдува их воздухом), с дополнительной теплоизоляцией.
9. Предусматривается разъём на напряжение 220 В для возможности при необходимости произвести подзаряд АКБ 48 В от внешней сети (например при длительном прогреве дизтоплива в баке).
10. Возможна установка промежуточного топливного бака с электроподогревом для дизтоплива ёмкостью 3-5 литров в моторном отсеке. Это позволит достаточно быстро прогреть дизтопливо если оно парафинизировалось, для прогрева такого объёма не требуется большая электрическая мощность и длительное время. После пуска двигателя генератор будет вырабатывать мощность достаточную и для включения подогрева дизтоплива в основном баке. Возможно применить электрический подогрев топливных магистралей.Основной топливный бак можно дополнительно теплоизолировать.
11.Повышенная до 20 степень сжатия дизельного мотора также облегчает его пуск в холодное время года.
12.АКБ устанавливаются в теплоизолированном отсеке, температура в нём поддерживается на уровне +5…+15 гр.С. Мощность эл.нагревателей примерно 40 Вт, за 10 часов на подогрев расходуется около 0,2 кВт*ч.
ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ
Идеальной видится ОЖ состоящая из изобутанола ( Т кип. 108 гр.С). Температура замерзания изобутанола минус 108 гр.С. Теплоёмкость изобутанола с ростом температуры плавно нарастает, так при 0 гр.С она составляет 53% от теплоёмкости воды, при 100 гр.С это уже 83%, при 150 гр.С -100%.
Т.е. при прогреве мотора увеличивается теплоёмкость ОЖ в нём, это хорошо.
"Изобутанол — бесцветная, нейтральная жидкость с характерным запахом. Он ограниченно смешивается с водой. Большинство органических растворителей смешивается с изобутанолом практически в любых соотношениях. Изобутанол легко растворяет большинство натуральных и синтетических смол. Он удовлетворительно растворяет воски только при нагревании. В изобутаноле нерастворимы сложные и простые эфиры целлюлозы, природный каучук, неопрен, уксусная кислота пищевая и полимеры, такие как полистирол и поливинилхлорид."
ПРИСАДКИ в ОЖ
"Преимущества карбоксилатов. Карбоксилаты защищают металлические детали, в том числе алюминиевые, образуя на поверхности металлов окисную пленку толщиной в одну молекулу – 0,0006 мм, причем только в зонах, подверженных вредному воздействию кавитации и коррозии. На остальных теплопередающих поверхностях защитный слой, ухудшающий теплоотвод, не формируется. Благодаря «адресной» защите, а также тому, что эта реакция обратимая, присадки-карбоксилаты расходуются намного медленнее, чем нитриты, и следовательно, не нуждаются в постоянных проверках и пополнении. Карбоксилатные антифризы не образуют в процессе эксплуатации гелей и осадка, которые ухудшают теплообмен. К тому же отсутствие в составе нитритов помогает избежать образования аммония и увеличения кислотности (pH). Карбоксилатные антифризы неагрессивны по отношению к пластиковым, эластомерным, резино-силиконовым и другим материалам, используемым в системе охлаждения.
Подчеркнем, что, по мнению некоторых специалистов, карбоксилаты могут обеспечивать необходимую защиту от кавитации лишь при условиях, когда антифриз будет иметь предписанный уровень содержания присадок-карбоксилатов и воды и не будет разбавлен антифризами других марок выше допустимого предела."
МОТОРНОЕ МАСЛО
Поскольку мотор получается "холодным" для него возможно создать весьма эффективное моторное масло без применения полимерного загустителя на основе уже известных компонентов.
1. Смазка OILWAY GREASE MINE 322
Премиальные пластичные смазки на основе литиевого комплекса, ПАО базового масла и дисульфида молибдена. Разработаны в качестве аналога смазки MOBILGREASE XHP MINE SERIES.
Продукты OILWAY Grease Mine специально разработаны для смазывания внедорожной техники и горнодобывающего оборудования, работающих в сверхтяжелых условиях эксплуатации. Данная серия пластичных смазок на основе литиевого комплекса, содержащая 5% дисульфида молибдена, может успешно применяться для повышения производительности оборудования, работающего в широком диапазоне рабочих нагрузок и температур.
2. Базовое масло, гидрокрекинг, вязкость 8 сСт при 100 гр.С
3. Диэстеровое масло L132, вязкость 3,2 сСт при 100 гр.С. Или AN (алкилированные нафталины)
4. Дополнительный пакет присадок
Примерный расчёт для моторных масел 0-30 и 5-30
Вязкость OILWAY GREASE MINE 322 при 100 гр.С составит ориентировочно около 53 сСт (необходимо уточнять дополнительно). В моторном масле содержание диэстеров принимаем равным 10%.
Получается:
10 частей OILWAY GREASE MINE 322 х 53 + 80 частей базового масла х 8 + 10 частей L132 х 3,2 = 12,0 сСт
Если использовать базовое масло с вязкостью 4 сСт может быть так:
15 частей OILWAY GREASE MINE 322 х 53 + 75 частей базового масла х 4 + 10 частей L132 х 3,2 = 11,3 сСт
Т.е. в качестве загустителя применяется OILWAY GREASE MINE 322, возможно для этого использовать и ПАО с вязкостью 53-55 сСт
Вот так это может быть, расчёт дан в качестве примера.
Ссылка на мою статью на DRIVE2: https://www.drive2.ru/l/678546559725479680/
P.S. В продолжение темы-похожий, но совершенно иной 4-х тактный бензиновый мотор, геометрическая ССж 17-18, реальная ССж 9-12: https://dzen.ru/a/ZqSQShORpBFVF-Wc
И о бензин-дизельных моторах, 4-х и (4+2)-тактных: https://dzen.ru/a/ZqU7XGaPSxrMWodC
P.S.S. Менее недели как статья опубликована, появились вопросы, коротенькое пояснение-на сегодняшний день невозможно произвести тепловой расчёт таких двигателей поскольку всё начинается с "теплового зеркала" на поверхности поршня. Часть тепла будет отводиться из цилиндра вместе с воздухом на 5-6 тактах и использоваться для дожига выхлопных газов. Предполагается что через тело поршня будет проходить около 50% от теплового потока в обычном исполнении мотора. Т.е. очень значительно снизится нагрузка на жидкостную систему охлаждения двигателя.
Насосные потери в цилиндрах на 2 дополнительных такта это не совсем потери-отсутствуют потери на выпуск отработанных газов через катализатор, изменяется и конструкция поршня-кольца( одно более широкое кольцо) прижимаются максимально к стенкам цилиндра лишь на такте РХ.
Двигатель не душится системой EGR.
Рассказать о всех дополнительных как бы "мелочах" в одной статье не представляется возможным. Но мелочей в моторе нет по определению.