Ученые Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого вместе с коллегами из Санкт-Петербургского и Российского государственных аграрных университетов уточнили формулы для расчета детонации в бензиновых двигателях. Об этом сообщил ТАСС.
По словам одного из авторов проекта, доцента кафедры автомобильного транспорта НовГУ, инженера-механика Александра Капустина, новая методика позволит повысить мощность и экономичность двигателей без риска их повреждения.
Капустин пояснил, что топливно-воздушная смесь является основой работы двигателя. В нормальной, или стехиометрической, смеси бензина ровно столько, сколько нужно для полного сгорания кислорода из воздуха. Для бензина это примерно одна часть топлива на 14,7 части воздуха.
Если бензина больше нормы, смесь называют богатой. Она дает больше мощности, но приводит к повышенному расходу топлива. Бедная смесь, наоборот, содержит больше воздуха и меньше бензина, поэтому считается более экономичной, а риск детонации в ней ниже.
Современные двигатели все чаще переводят на бедные смеси для снижения расхода топлива. Однако прежние расчеты, основанные на формуле Дауда и Ейза, в таких условиях могли давать ошибки.
Эта формула хорошо подходит для стандартного режима, но хуже работает при изменении соотношения воздуха и топлива. Чтобы решить проблему, исследователи добавили в расчет коэффициент избытка воздуха.
Также ученые учли турбулизацию заряда — искусственное завихрение топливно-воздушной смеси в цилиндре. Такое завихрение помогает смеси быстрее и равномернее сгорать, что может повышать мощность и экономичность двигателя.
При этом ускоренное горение при неправильном расчете способно повысить риск детонации. Поэтому этот фактор, по словам Капустина, также необходимо учитывать при проектировании моторов.
В результате специалисты получили новые формулы для бензина с октановым числом 92 и 100. Они рассчитаны на диапазон бедных смесей, где прежняя методика работала неточно: когда воздуха в смеси на 20–80 процентов больше, чем в идеальной пропорции.
Авторы считают, что новая методика особенно полезна на этапе проектирования бензиновых поршневых двигателей. Разработчикам не придется собирать большое число опытных образцов с разными степенями сжатия и проводить множество дорогих стендовых испытаний.
Сначала параметры можно будет рассчитать в программе, выбрать оптимальный вариант, а затем проверить один или два двигателя.
Кроме того, формулы могут пригодиться при переводе серийных дизельных двигателей на природный газ, или метан. В таких установках используются бедные смеси, а дизельное топливо нужно только для воспламенения.
По словам Капустина, раньше точных формул для бедных смесей не было. Теперь разработчики смогут точнее определять режимы, при которых детонации не возникнет, и проектировать более экономичные, мощные и надежные двигатели с меньшими затратами на испытания.