В теории дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) все более-менее нормально: чем больше объем горшка цилиндра, тем меньше расход топлива. Максимальное сжатие и максимальная температура вспышки ограничиваются прочностью конструкции.
Двигатель внутреннего сгорания
Вода в аэрозоли — как замена или добавка турбонаддува. Если температура в центре вспышки не развивается выше 2000 градусов, то толку от воды меньше, так как она будет гасить детонацию (увеличение относительного цетанового числа топлива). Чем больше объем цилиндра, тем больше толку от подачи воды.
В узких кругах известен вариант бензинового ДВС с КПД более 80%, что не должно быть возможно по теории. Был сделан двигатель из "Оки" — 80 л.с. и 120 г/л.с. Для сравнения: у авиационного 62 "Ан 2" — 240 г/л.с. Получается, что теория опровергается практикой.
Ещё один изобретатель из Дагестана переделал мотор ВАЗ 2110 так, что у него степень сжатия стала 36. И ограничил наполнение цилиндра, чтобы не было детонации. На оборотах у него степень сжатия не может быть выше 14, а для того, чтобы машина стабильно работала на обедненной смеси на переходных режимах и расходовала еще меньше — поставил тиристорное зажигание с мощной искрой.
На заре моторостроения об этих эффектах знали, но потом забыли. В двигателе автомобиля ГАЗ 52 на 62 бензине квадратный впускной коллектор служит для дросселирования потока и создания кавитационной турбулентности — высокого крутящего момента. В итоге расход 62 бензина гружёной машиной на больших колесах с общей массой 5 тонн — всего 25 литров при скорости 50-70 км/ч. И проходимость отличная.
Если у кого-то ДВС объёмом 1.2 литра выдает 120 л.с. — не надейтесь, что это будет долго! По конструкционным сталям автопром фактически никуда не продвинулся за 30 лет. В своё время были "Мерседесы 140" — 2 литра, 110 л.с. с эталонным ресурсом 1000000 км. Любимая машина таксистов. Теперь машины ломаются "по программе" и после 150000 километров подлежат замене (коммерческие — 300000 километров), так как буквально всё начинает рассыпаться. Это относится к машинам из Европы после 1995 года. Японцы перешли на этот принцип где-то в 2000 году.
Итак, что может нам помочь в экономии топлива на бензиновом моторе? Есть два противоположных варианта. Первый — "модный" турбонаддув, повышение мощности на килограмм веса мотора. В апофеозе — механический нагнетатель, 150 л.с. с полутора литров — норма. Забытый, но более экономичный способ — подготовка вакуумной смеси за счет кавитационно — вакуумного дробления аэрозоли бензина. Годится для грузовиков и внедорожников.
По грунтовой дороге нужен крутящий момент, а не максимальная мощность. Требуется подогрев впускного воздуха до 50-60 градусов и перепуск отработавших газов из выпускного коллектора (вакуумная задвижка, на продвинутых машинах — ещё и с электронным управлением). Рекордсмен — ГАЗ 2402: 6 литров на 76 бензине при 60 км/ч на 100 километров (карбюратор — перепуск газов, "моментный" распредвал. У 2410 все это убрали для упрощения конструкции). В этом варианте целесообразна подача водяной аэрозоли: высокая температура вспышки с очень быстрым развитием температуры, вода гасит детонацию и дожигает то, что не сгорело. Процент подачи воды критичен, передозировка делает из масла эмульсию. На холостом ходу и малых нагрузках воду подавать нельзя. Делали клапан подачи от парового привода на выхлопной приемной трубе, пытались подавать пар, что снижало мощность двигателя, потому что пар вытесняет кислород.
Есть ещё вариант экономии топлива — гибрид, как у 62 авиационного двигателя "кукурузника" (1000 лошадиных сил). Механический нагнетатель стоял после узла подачи топлива, что давало кавитационно-вакуумное дробление аэрозоли и наддув. КПД — как у дизельного двигателя! И экономичность, и мощность!
Другой метод — модификация зажигания, не отходя далеко от "кукурузника": 2 свечи на цилиндр. Почему 2 свечи лучше? Почему к каждому типу двигателя идет своя катушка зажигания? Как-то у автомобиля ГАЗ 21 отвалился конденсатор с катушки. Мотор заводится, на холостом ходу раскручивается без проблем, а тронуться не получается — глохнет. Искры для хорошего поджига топлива в цилиндре должно быть две: первая — подготовительная, создающая тороид топливной смеси, вторая — уже в центре тора, силовая. Считайте, что происходит взрыв вакуумного боеприпаса: первый подрыв самозатухает, но создает зону разряжения, в которую всасывается смесь с ударным уплотнением, а потом в момент максимального уплотнения происходит второй подрыв. Период следования искр поджига соотносится с геометрией головки цилиндра и формой поршня. Купольные поршни — чемпионы по эффективности и сроку жизни свечей зажигания. Купольный поршень за счет своей формы обеспечивает максимальную концентрацию паров бензина в районе свечи и минимальную температуру на ней после вспышки. Форкамеры — попытка получить тот же эффект, но без купольного поршня.
В дизельных двигателях вместо выпуклости поршня сделали цилиндрическую выемку (бывают даже с бортиком), чтобы создать максимальную концентрацию аэрозоли топлива для устойчивого поджига: вихревая камера. Кому интересно — читайте теорию. Что в практике противоречит теории? Во всех газо-динамических системах реальная ситуация сдвинута в сторону вакуума, а теоретическая — в сторону компрессии. Компрессия дает результат, но экономию дает небольшую. А разряжение дает большую экономию топлива, но, увы, меньшую удельную мощность. Исходя из этого, если организовать хорошее разряжение, а потом — впуск рабочей смеси через щель с хорошей турбулентной "дробилкой" аэрозоли, то даже при обычном зажигании можно добиться фактически двойного прироста мощности и почти двойной экономии бензина, что выводит бензиновые двигатели вперёд дизельных по расходу топлива.
Двигатель внутреннего сгорания
Вода в аэрозоли — как замена или добавка турбонаддува. Если температура в центре вспышки не развивается выше 2000 градусов, то толку от воды меньше, так как она будет гасить детонацию (увеличение относительного цетанового числа топлива). Чем больше объем цилиндра, тем больше толку от подачи воды.
В узких кругах известен вариант бензинового ДВС с КПД более 80%, что не должно быть возможно по теории. Был сделан двигатель из "Оки" — 80 л.с. и 120 г/л.с. Для сравнения: у авиационного 62 "Ан 2" — 240 г/л.с. Получается, что теория опровергается практикой.
Ещё один изобретатель из Дагестана переделал мотор ВАЗ 2110 так, что у него степень сжатия стала 36. И ограничил наполнение цилиндра, чтобы не было детонации. На оборотах у него степень сжатия не может быть выше 14, а для того, чтобы машина стабильно работала на обедненной смеси на переходных режимах и расходовала еще меньше — поставил тиристорное зажигание с мощной искрой.
На заре моторостроения об этих эффектах знали, но потом забыли. В двигателе автомобиля ГАЗ 52 на 62 бензине квадратный впускной коллектор служит для дросселирования потока и создания кавитационной турбулентности — высокого крутящего момента. В итоге расход 62 бензина гружёной машиной на больших колесах с общей массой 5 тонн — всего 25 литров при скорости 50-70 км/ч. И проходимость отличная.
Если у кого-то ДВС объёмом 1.2 литра выдает 120 л.с. — не надейтесь, что это будет долго! По конструкционным сталям автопром фактически никуда не продвинулся за 30 лет. В своё время были "Мерседесы 140" — 2 литра, 110 л.с. с эталонным ресурсом 1000000 км. Любимая машина таксистов. Теперь машины ломаются "по программе" и после 150000 километров подлежат замене (коммерческие — 300000 километров), так как буквально всё начинает рассыпаться. Это относится к машинам из Европы после 1995 года. Японцы перешли на этот принцип где-то в 2000 году.
Итак, что может нам помочь в экономии топлива на бензиновом моторе? Есть два противоположных варианта. Первый — "модный" турбонаддув, повышение мощности на килограмм веса мотора. В апофеозе — механический нагнетатель, 150 л.с. с полутора литров — норма. Забытый, но более экономичный способ — подготовка вакуумной смеси за счет кавитационно — вакуумного дробления аэрозоли бензина. Годится для грузовиков и внедорожников.
По грунтовой дороге нужен крутящий момент, а не максимальная мощность. Требуется подогрев впускного воздуха до 50-60 градусов и перепуск отработавших газов из выпускного коллектора (вакуумная задвижка, на продвинутых машинах — ещё и с электронным управлением). Рекордсмен — ГАЗ 2402: 6 литров на 76 бензине при 60 км/ч на 100 километров (карбюратор — перепуск газов, "моментный" распредвал. У 2410 все это убрали для упрощения конструкции). В этом варианте целесообразна подача водяной аэрозоли: высокая температура вспышки с очень быстрым развитием температуры, вода гасит детонацию и дожигает то, что не сгорело. Процент подачи воды критичен, передозировка делает из масла эмульсию. На холостом ходу и малых нагрузках воду подавать нельзя. Делали клапан подачи от парового привода на выхлопной приемной трубе, пытались подавать пар, что снижало мощность двигателя, потому что пар вытесняет кислород.
Есть ещё вариант экономии топлива — гибрид, как у 62 авиационного двигателя "кукурузника" (1000 лошадиных сил). Механический нагнетатель стоял после узла подачи топлива, что давало кавитационно-вакуумное дробление аэрозоли и наддув. КПД — как у дизельного двигателя! И экономичность, и мощность!
Другой метод — модификация зажигания, не отходя далеко от "кукурузника": 2 свечи на цилиндр. Почему 2 свечи лучше? Почему к каждому типу двигателя идет своя катушка зажигания? Как-то у автомобиля ГАЗ 21 отвалился конденсатор с катушки. Мотор заводится, на холостом ходу раскручивается без проблем, а тронуться не получается — глохнет. Искры для хорошего поджига топлива в цилиндре должно быть две: первая — подготовительная, создающая тороид топливной смеси, вторая — уже в центре тора, силовая. Считайте, что происходит взрыв вакуумного боеприпаса: первый подрыв самозатухает, но создает зону разряжения, в которую всасывается смесь с ударным уплотнением, а потом в момент максимального уплотнения происходит второй подрыв. Период следования искр поджига соотносится с геометрией головки цилиндра и формой поршня. Купольные поршни — чемпионы по эффективности и сроку жизни свечей зажигания. Купольный поршень за счет своей формы обеспечивает максимальную концентрацию паров бензина в районе свечи и минимальную температуру на ней после вспышки. Форкамеры — попытка получить тот же эффект, но без купольного поршня.
В дизельных двигателях вместо выпуклости поршня сделали цилиндрическую выемку (бывают даже с бортиком), чтобы создать максимальную концентрацию аэрозоли топлива для устойчивого поджига: вихревая камера. Кому интересно — читайте теорию. Что в практике противоречит теории? Во всех газо-динамических системах реальная ситуация сдвинута в сторону вакуума, а теоретическая — в сторону компрессии. Компрессия дает результат, но экономию дает небольшую. А разряжение дает большую экономию топлива, но, увы, меньшую удельную мощность. Исходя из этого, если организовать хорошее разряжение, а потом — впуск рабочей смеси через щель с хорошей турбулентной "дробилкой" аэрозоли, то даже при обычном зажигании можно добиться фактически двойного прироста мощности и почти двойной экономии бензина, что выводит бензиновые двигатели вперёд дизельных по расходу топлива.
