ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД, 3 сентября. /ТАСС/. Ученые Новгородского государственного университета (НовГУ) совместно с исследователями из Санкт-Петербургского и Российского государственных аграрных университетов уточнили математические формулы для расчета детонации в бензиновых двигателях. Это позволит повысить мощность и экономичность двигателей без риска их поломки, что особенно важно в условиях топливного дефицита, сообщил ТАСС один из авторов проекта, доцент кафедры автомобильного транспорта НовГУ, инженер-механик Александр Капустин.
"Топливно-воздушная смесь - это то, что сгорает в цилиндре двигателя. Без нее мотор не работает, как огонь без кислорода и дров. Смесь бывает разной. Нормальная или стехиометрическая - когда бензина ровно столько, чтобы сгорел весь кислород из воздуха. Для бензина это примерно одна часть топлива на 14,7 частей воздуха. Богатая - когда бензина больше нормы. Такая смесь дает больше мощности, но потребляет много топлива. Бедной смесью называют такую, где воздуха больше, а бензина меньше. Это более экономичный режим и риск детонации в такой смеси ниже. Для экономии топлива современные двигатели все чаще переводят на бедные смеси. Поэтому использование старой формулы Дауда и Ейза приводило к ошибкам в расчетах", - пояснил Капустин.
По его словам, для прогнозирования детонации топлива в двигателе используют математические модели. Одна из самых известных - формула Дауда и Ейза. Но она хорошо работает только для одного режима - так называемой стехиометрической смеси.
Суть исследования
Ученые НовГУ совместно с учеными решили эту проблему, добавив в формулу коэффициент избытка воздуха - показатель того, насколько смесь беднее или богаче стехиометрической. А еще учли так называемую турбулизацию заряда - искусственное завихрение топливно-воздушной смеси в цилиндре.
"Когда смесь закручивается, она быстрее и равномернее сгорает, что повышает мощность и экономичность. Но с другой стороны, завихрения ускоряют горение, а значит - могут спровоцировать детонацию, если их неправильно рассчитать. Поэтому турбулизацию тоже нужно учитывать в расчетах, и мы сделали это впервые", - говорит Капустин. В итоге получились новые формулы для бензина с октановым числом 92 и 100. Они работают именно в том диапазоне бедных смесей, где старые расчеты выдавали ошибку, то есть когда содержание воздуха в смеси колебалось на 20-80% больше, чем в идеальной пропорции.
По словам ученых, особенно ценны новые формулы на фоне топливного дефицита - для экономии на этапе проектирования новых бензиновых поршневых двигателей. Разработчикам не придется собирать десятки опытных образцов с разными степенями сжатия и проводить дорогие стендовые испытания - достаточно сделать расчет по программе, выбрать оптимальный вариант и проверить всего один-два двигателя. Также формулы помогут при переводе серийных дизелей на природный газ (метан), где сжигаются бедные смеси, а дизтопливо служит лишь для воспламенения. Предварительные расчеты по детонации значительно снизят затраты на экспериментальную доводку.
"Раньше для бедных смесей точных формул не было. Теперь мы точно определяем, когда детонации не будет, а значит, можно экономить топливо и проектировать более мощные и надежные двигатели без лишних расходов", - заключает Капустин.