Обнаружен метод экономии бензина без ущерба для двигателя
Ученые из Новгородского государственного университета (НовГУ) в сотрудничестве с исследователями Санкт-Петербургского и Российского государственных аграрных университетов уточнили математические формулы, касающиеся детонации в бензиновых двигателях. Это достижение позволит улучшить мощность и экономичность двигателей, минимизируя риск их повреждения, что особенно актуально в условиях нехватки топлива, сообщил доцент кафедры автомобильного транспорта НовГУ, инженер-механик Александр Капустин. Об этом пишет ТАСС.
Топливно-воздушная смесь, необходимая для работы двигателя, может быть разной. Стехиометрическая смесь содержит бензин в пропорции примерно одна часть топлива на 14,7 частей воздуха, что позволяет сжигать весь кислород. Богатая смесь, содержащая больше бензина, обеспечивает большую мощность, но требует больше топлива. Бедная смесь, наоборот, более экономична и снижает риск детонации. В современных двигателях все чаще применяются бедные смеси, что делает использование устаревших формул, таких как формула Дауда и Ейза, проблематичным, так как они не учитывают эти изменения.
Для прогнозирования детонации в двигателе применяются математические модели, среди которых формула Дауда и Ейза хорошо работает только для стехиометрической смеси.
В рамках исследования ученые добавили в формулу коэффициент избытка воздуха, который показывает, насколько смесь отличается от стехиометрической, и учли турбулизацию заряда, то есть искусственное завихрение топливно-воздушной смеси в цилиндре.
Завихрение смеси способствует более быстрому и равномерному сгоранию, что повышает мощность и экономичность, однако может также вызвать детонацию, если расчет будет неверным. Ученые впервые учли этот аспект в своих расчетах, что привело к созданию новых формул для бензина с октановым числом 92 и 100. Эти формулы работают в диапазоне бедных смесей, где старые расчеты давали ошибки, когда содержание воздуха превышало идеальную пропорцию на 20-80%.
Новые формулы особенно актуальны в условиях топливного дефицита, так как они позволяют экономить на этапе проектирования бензиновых поршневых двигателей. Разработчикам не потребуется создавать множество опытных образцов с различными степенями сжатия и проводить дорогостоящие испытания, достаточно будет выполнить расчет по программе, выбрать оптимальный вариант и протестировать всего один-два двигателя. Кроме того, формулы окажут помощь при переводе серийных дизелей на природный газ (метан), где также используются бедные смеси, а дизтопливо служит лишь для воспламенения. Предварительные расчеты по детонации позволят значительно сократить затраты на экспериментальную доработку.
Теперь, когда для бедных смесей разработаны точные формулы, можно уверенно определять, когда детонация не произойдет, что позволит экономить топливо и проектировать более мощные и надежные двигатели без лишних затрат.
