Принимают меры от топливного дефицита: новгородские ученые пытаются спасти водителей

Российские инженеры предложили уточненный способ расчета детонации в бензиновых двигателях, способный оказаться востребованным при проектировании более экономичных силовых установок. Исследователи Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого совместно с коллегами из Санкт-Петербурга и Российского государственного аграрного университета пересмотрели классический подход Дауда и Ейза, применявшийся для оценки предельной степени сжатия двигателя с точки зрения возникновения детонации. Подробности сообщает tass.ru.

Проблема старой методики связана с тем, что она хорошо описывает только достаточно узкий режим работы двигателя. Речь идет о стехиометрической топливно-воздушной смеси, когда на одну часть топлива приходится примерно 14,7 части воздуха. Однако современные двигатели все чаще работают с обедненной смесью, где воздуха больше необходимого для полного сгорания топлива. При выходе за привычные условия точность традиционного расчета снижается, что создает дополнительные сложности при подборе параметров двигателя.

Новый подход к проектированию на фоне топливного кризиса

Новгородские специалисты предложили учитывать в математической модели коэффициент избытка воздуха. Этот показатель позволяет определить, насколько фактический состав смеси отличается от стехиометрического. Такой подход особенно важен для экономичных режимов. Увеличение количества воздуха при относительно меньшей подаче топлива способно снизить расход, но одновременно меняет характер процесса горения внутри цилиндра.

Читайте по теме: проблем с топливом не будет – автоэксперты назвали 4 подхода к заправке машины

Дополнительным параметром стала турбулизация заряда. Завихрение топливно-воздушной смеси помогает ускорить перемешивание и распространение фронта горения. Для конструктора это дает возможность влиять сразу на несколько характеристик двигателя:

• скорость сгорания;
• эффективность использования топлива;
• устойчивость рабочего процесса.

Однако, чрезмерная интенсивность процессов в камере сгорания может повышать вероятность нежелательных режимов, поэтому ее необходимо учитывать еще на этапе математического моделирования.

Новгородские ученые принимают меры для спасения водителей в кризис

Исследователи получили формулы для бензинов с октановым числом 92 и 100. Новые зависимости применимы при коэффициенте избытка воздуха α примерно от 1,2 до 1,8. Именно этот диапазон соответствует существенно более бедным смесям.

Практический смысл работы заключается в возможности точнее определить границу, за которой повышение степени сжатия или изменение параметров рабочего процесса становится опасным для двигателя. Детонация представляет собой аномальное сгорание, сопровождающееся резким ростом давления и возникновением ударных волн. При продолжительной работе в таком режиме увеличиваются тепловые и механические нагрузки на поршни, клапаны, свечи и другие элементы двигателя. Поэтому прогнозирование детонации является одним из ключевых вопросов при создании новых ДВС.

Значимость исследования новгородских ученых

Исследование имеет значение и для альтернативных видов топлива. Авторы рассматривают возможность использования разработанного подхода при переводе дизельных установок на метан. Газовое топливо меняет условия образования и распространения горючей смеси, поэтому старые расчетные зависимости не всегда позволяют корректно описать работу модернизированной силовой установки.

Особый интерес к подобным разработкам возникает на фоне постоянного поиска способов снизить расход моторного топлива без существенного ухудшения характеристик автомобилей и промышленной техники. Экономия даже нескольких процентов при эксплуатации большого парка машин способна давать заметный суммарный эффект. Однако превращать новую формулу непосредственно в способ «спасти страну от дефицита бензина» было бы преждевременно: математическая модель сама по себе не увеличивает производство топлива и не создает дополнительные ресурсы.

Ранее на сайте «Пронедра» писали, что ИИ нашёл самые продуктивные клетки водорослей для производства топлива