Mechanics and Advanced Technologies (Apr 2020)
Перспективи застосування двигуна швидкого внутрішнього згоряння у приводі мобільної техніки: Частина 1. Ефективність енергоносіїв для теплового двигуна
Abstract
Двигун внутрішнього згоряння — високоінтелектуальний продукт цивілізації. Досягнувши надзвичайно високого рівня досконалості, він, проте, породив істотні екологічні проблеми. Тож все частіше й наполегливіше йому шукають альтернативу. Мета статті — з’ясувати, наскільки претензії до двигуна внутрішнього згоряння є об’єктивними, і якими можуть бути перспективи його застосування в приводі мобільної техніки. До уваги беруться як властивості власне двигуна, так і властивості використовуваних ним енергоносіїв. Екологічні проблеми пов’язують значною мірою з наявністю в традиційному пальному карбону. Але оперування одночасно поняттями масової і об’ємної, вищої і нижчої теплот згоряння пального, а також поняттям теплотворної здатності пальної суміші засвідчило, що практично не існує беззастережних альтернатив звичному бензинові, приміром. Отто-двигун виявився переможцем у технічному протистоянні з дизель-двигуном. Та все ж його позиції трактують як хисткі і намагаються віднайти засоби принципового його удосконалення. В роботі з’ясовано, що більшість нетипових схем двигунів внутрішнього згоряння — так звані Z-, Scuderi-, Zajac-, DIRO-двигуни, п’ятитактний Schmitz-двигун тощо — не вносять принципових змін у технологію перетворення теплоти у механічну роботу. Тому нема підстав сподіватись на істотні зрушення в напрямі підвищення ефективності енергоперетворення. Проте в інших відношеннях нововведення є істотними: Z-двигун обов’язково кращий від звичного за масогабаритними параметрами; у DIRO-двигуні пальна суміш набуває можливості згоряти триваліше і якісніше; Zajac-двигун втілює ефективний процес неперервного зовнішнього згоряння тощо. Загалом теорія, «сумніваючись» в ефективності перелічених ідей, натомість обов’язково визнає ефективність керування структурою робочих циклів, як вона беззастережно визнає ефективність вимикання циліндрів чи керування частотою робочих циклів в двигуні за змінних навантажень. Значної користі є підстави сподіватись від просування технології об’ємного запалювання гомогенізованої робочої суміші стисненням — технології, відомої як Homogeneous Charge Compression Ignition. Це гранично підсилює корисний ефект від швидкого внутрішнього згоряння, властивого саме отто-двигуну. Відтак є підстави вважати реальними можливості істотного удосконалення саме двигуна Отто, придатного для приводу мобільних машин з великим ступенем автономності.
Keywords
