1
Не доволен ДВС
На сегодняшний день, все поршневые двигателя внутреннего сгорания, которые эксплуатируют на транспорте, можно отправить на свалку. Только по тому, что они морально устарели. Почти всё технологические решения, которые, сегодня считается современным в двигателе внутреннего сгорания, было применено, ещё в 30е годы прошлого века на двигателе В-2, который в дальнейшем стоял на советских танках. Надо что то менять.Имеется большое количество рабочих конструкций двигателей внутреннего сгорания. На автотранспорте используются два вида, в зависимости от вида топлива, двигатель Отто (бензиновый) и двигатель Дизеля. Кинематическая схема обоих двигателей одинакова, отличаются, степенью сжатия (в большинстве ДВС), топливной системой и отсутствие системы зажигания на дизельных двигателях. На сегодняшний день, литровая мощность ДВС примерно стоит на том же уровне, что и тридцать лет назад. И дальнейшего увеличение, без дополнительных устройств, не предвидится.
Один из минусов данных двигателей, газораспределительный механизм (ГРМ). Данный механизм тормозит развитие максимальной мощности ДВС. Сегодняшние производители максимально усложняют ГРМ. Из-за этого головка блока цилиндров становится сложнее, больше и не только по габаритам, но и по массе. Усложняется ремонт ГРМ, становятся дороже запчасти. Значит, нужно убрать данный механизм. У двухтактных двигателей, есть много недостатков, но при подобной схеме можно обойтись и без клапанов, распредвалов, привода и т. д. А если использовать ГРМ, то лучше будет, что бы ДВС работал в двух режимах, по четырехтактному циклу (экономичному) и по двухтактному (мощностному). К примеру, на холостых оборотах и средней нагрузке ДВС работает по четырёхтактному циклу, а при активном разгоне и максимальной нагрузке по двухтактному.
Еще один минус современных ДВС они сделаны из металла. Металл хороший материал для производства, хорошо обрабатывается, ему можно придать нужную форму. Но у всех металлов, которые применяются в моторостроении, есть недостатки – это хорошая теплопроводимость и потеря своих физических свойств при высоких температурах. Материалы с такими недостатками хорошо приживаются в ДВС, если у двигателя присутствует система охлаждения. Только, через систему охлаждения выбрасывается в окружающую среду около 30% КПД ДВС. По моему мнению, есть возможность применить жаростойкие материалы, такие как керамика и металлокерамика. Это материалы сложно обрабатывать, но у них низкая теплопроводность и высокая жаропрочность. Если применить керамику и металлокерамику, есть возможность отказаться от системы охлаждения или упростить её. Керамические двигатели в прошлом, пытались построить Suzuki и Caterpillar, но у них возникли проблемы, одну из которых, они не смогли решить, это контакт моторного масла с сильно нагретыми деталями двигателя, масло при этом быстро теряет свои свойства. Да это так, но только если применить широко распространенную схему ДВС с кривошипным механизмом (КШМ). Но если применить один из вариантов двигателя Баландина, такой как двигатель Вуля, то результат будет другой. На рисунке видно сравнение, двигателя Вуля и V образный двигатель с КШМ. У двигателей с КШМ днище поршня контактирует с моторным маслом. Если посмотреть на двигатель Вуля днище поршня контактирует с компрессорной камерой, а нижняя стенка компрессорной камеры, которая, не будет сильно нагрета, в связи с тем, что, поступающая порция свежего воздуха, будет охлаждать камеру, моторное масло не будет контактировать с сильно нагретыми деталями двигателя. Так же у двигателя Вуля, как и двигателя Баландина, есть другие достоинства, такие как, более высокое механическое КПД,
http://rusautomobile...t/uploads/6.gif
меньше деталей, чем у двигателей с КШМ. Двигатели с КШМ обладают, так же таким недостатком, что при высоких оборотах или больших нагрузках у поршня появляется высокое давление на боковую стенку цилиндра и при этом увеличивается сила трения, вследствие чего, падает мощность, увеличивается износ, вплоть до того, что металл поршня остается на стенках цилиндра (задир), а это уже, выход ДВС из строя. Двигатель Баландина как и Вуля этих недостатков лишен, так как, поршень не давит на стеки цилиндра. Так же по схеме двигателя Вуля, есть возможность создание двигателя, который, работает по двухтактному или по четырехтактному циклам. Только двухтактный двигатель, будет отличаться, тем, что свежая порция воздуха, не будет поступать в картер как с КШМ, а только в компрессорную камеру, а из неё в камеру сгорания. По схеме двигателя Вуля так же, есть возможность построить комбинированный двигатель, например с турбо-надувом.
Могу предложить концепцию автомобильного двигателя внутреннего сгорания, моё видение. Двигатель должен быть керамическим, по схеме двигателя Вуля, подаваемый сжатый воздух из компрессора дополнительно охлаждается, уменьшая температуру в камере сгорания, отказываемся от системы охлаждения (либо упростить её), цикл двухтактный, с непосредственным впрыском сжиженного метана, охлаждённым до -150о С, что дает возможность уменьшить давления рабочих газов в момент сжатия. Какие плюсы: КПД возрастает, потому что, у ДВС уменьшаться механические и термические потери, вследствие чего, уменьшается расход топлива; в связи с тем, что возрастает температура в камере сгорания, есть возможность, что бы двигатель был многотопливный, так же уменьшается количество СО и СН в выхлопных газах; отходит необходимость прогревать двигатель и следить и ремонтировать систему охлаждения; увеличивается срок службы моторного масла, по причине, меньшей температуры деталей, с которой контактирует масло. Какие минусы: в связи с тем, что повышается температура горения в камере сгорания, повышается количество окислов азота в выхлопных газах; из-за повышения температуры выхлопных газов, сложнее будет система выпуска отработавших газов; так же температура самого ДВС будет выше, значит, возникнет проблема с повышением температуры в подкапотном пространстве. Но с окислами азота сегодня хорошо могут бороться, так же есть способы изоляции деталей автомобиля, которые, не приспособлены для работы при высоких температурах. Подобный двигатель, возможно, комбинировать, с турбо-надувом. Согласен, при создании подобного двигателя будут сложности, но сегодняшние специалисты и инженера высокой квалификации, современные технологии и материалы, позволяют его воплотить в жизнь.
Всё что здесь было описано, это моё видение дальнейшего развития двигателестроения. Потому, что в современных двигателях, возможности развития двигателя с КШМ, практически, использованы. Сейчас идет усложнение двигателей, а значит, удорожание и усложнение обслуживание. Принцип автомата Калашникова, чем проще, тем надежнее, уходит на второй план. Косность мышления некоторых инженеров и производителей, связанно с прагматизмом. Хотя на производстве инженера и специалисты связанны техзаданием, которое сильно сужает «полёт мысли». Можно много рассказывать, о том, как получился двигатель Баландина. Но самое главное, то, что это рабочий прототип, который, не был применён в реальной жизни (кроме танка «Армата», если верить официальным фотографиям ДВС, его Х-образный профиль ни с чем не перепутаешь). Двигатель Баландина был создан изначально для военных целей, так может быть, военные поделятся, в виде конверсии, технологиями и техническими решениями, для пользы дела. Те двигателя, которые, есть на сегодняшний день, всех устраивают, только, это повторения двигателя которому, более ста лет. И что самое интересное, то что, прогресс в данной отрасли ни кому не нужен. Хотя есть интересные решения, не всегда ординарные, но это попытка, иногда и изобретателей самоучек, что то изменить, в нашем мире. Есть надежда, что в некоторых своих выводах, я ошибаюсь. Тогда, это будет хорошая ошибка. Главное, что бы прогресс ни стоял на месте.
ДВС постепенно умрёт сам, можно его не модернизировать. Будущее за липестричеством.