Краткая история эволюции двигателей, двигатель Ибадуллаева

bmwservice — 14.06.2017 Возраст стремления улучшать едва ли отличается от времени появления любой улучшаемой конструкции. ДВС не стал исключением. Дизель улучшал (создавал альтернативу) двигателю Отто. Ванкель - им обоим, как раз во время, когда оба конкурента были уже достаточно распространены и ему было с чем конкурировать. Первые две конструкции дожили до сих пор и даже худо-бедно эволюционируют (ну или создают такую видимость, если быть точным). Роторные же двигатели вроде бы и дожили, но улучшить их до состояния массовой конкурентоспособности не удалось.

В последнем случае, кстати, был явно наблюдаем феномен выдавания желаемого за действительное - полностью оригинальная конструкция имела скорее отличия, чем достоинства и в прямом сравнении с конкурентами даже немного проигрывала во всех без исключения потребительских свойствах. Сравните, например, Mazda RX-8 и Honda S2000 абсолютно по всем потребительским технически формализуемым качествам. Мазда отстает на полшага. Во всем. Сравнима во всем и отстает во всем. Преимуществ нет. Даже тех, которые служат просто для технической эстетики. Да, есть нечто, что создает иллюзию превосходства - например, компактность и масса двигателя. Но это только лишь при рассмотрении в отрыве от готовой конструкции.

И тут в ход неизбежно шли подтасовки типа "мы же снимаем эту мощность с объема почти в два раза меньше, чем у конкурента".

Мазда продолжает подобный хитромаркетинг и в наши дни, рассказывая про "формульную степень сжатия 14:1" и подобное, что конкуренты продают вообще молча - как Тойота все тот же ГРМ цикла Аткинсона и прочих Миллеров продает вообще без акцентирования на этом факте. Что, разумеется, не мешает Мазде выпускать технически правильные (по моему мнению) автомобили под маркетинговым фантиком технической революции.

А вот с РПД рынок свой выбор однозначно сделал:


И, кстати, это весьма интересный случай, уникальный: реально другая конструкция, реальная революция (почти каламбур для высокооборотистых двигателей), реально большой потенциал, который не удалось реализовать по объективным причинам и который эволюционировавшие в течение этого времени классические двигатели неспешно догнали и придушили (экологией, например.)

Сейчас РПД - не более чем технический казус, который можно легко обставить даже без помощи экологов, при помощи возможностей любого современного производителя двигателей.

Но вернемся пока к классическим конструкциям, довоенным, которые только выглядели убого, но свои функции вполне себе выполняли. В чем-то они и были несовершенны, безусловно, ну так и условия их жизни были другими.

Телефонная и телеграфная связь выглядит убого только на фоне повсеместно распространенного интернета. В случае же двигателей условно первого, повторюсь, довоенного поколения, то и там были видимые потребительские преимущества. И не только в смысле отличной ремонтопригодности и терпимости малых степеней сжатия к антидетонационным качествам бензинов.

Ну, например, слабофорсированные моторы работают тише:


Позволяют выставлять очень низкие устойчивые обороты холостого хода:


А уж если и глушитель простенький приделать, то не только выглядеть, но и работать будет как швейная машинка:


"Дожатые" современные двигатели работают жестко, более громко, требуют более сложной и тяжелой системы глушения выхлопа:


Ну и чего бы им было особо заморачиваться улучшением, если уже во времена Бонни и Клайда была возможность тихо подъехать к зданию банка и достаточно быстро скрыться от него вдаль по среднего качества проселочной дороге со скоростью до 130 км/ч? Бензин-то до середины 70-х стоил как вода... Экологи экологией занимались в меру и разумно. В конце 60-х, кстати, гражданские модификации двигателей BMW M10 приблизились к современным параметрам степени форсировки - около 1 Н*м с 10 кубиков объема...

Очень компактная и простая конструкция дожималась до 100 л.с., что для легких автомобилей того времени было более чем достаточно для комфортного передвижения.

Захотели заметно помощнее - да не проблема - железо легко это позволяет. И вот вам BMW 2002 - десятка лет не прошло, а момент 240/мощность - 170!


Еще мощнее? Еще десяток лет и с того же блока, класс Формулы-1 снимал до 1000 л.с., правда такой двигатель уже гражданским не являлся, разумеется:



Я к чему это - слухи об ограниченности средств и прогресса двигателестроения в смысле эволюционирования простых, на первый взгляд, конструкций сильно преувеличен. Найди способ загонять в цилиндры побольше воздуха (кастрюля с крыльчаткой), или же просто увеличивай количество цилиндров (металлоемкость) - и все будет.

Все остальные способы не столь эффективны, но куда более ресурсоемки и отягощены массой побочных последствий: чаще всего, очень сложно и ненадежно. Исключения гениальны и, стало быть, крайне редки - Honda VTEC, например.

Все базовые принципы сформированы, воплощены в железе и улучшены еще во времена пика развития НТП - около 60-70 лет назад, когда ракеты уже вовсю запускали. Просто судить о них в нашем применении следовало бы по лучшим образцам - технические характеристики которых выдающиеся даже по современным меркам:


И тем не менее, как прижали экономические условия (как раз, когда "лучшие образцы" примерно и появились), промышленность вынуждена была зашевелиться: с трудом выжимаемые незначительные улучшения почти тут же без остатка съедались неизбежным увеличением массы/безопасности/технической сложности. Сравните-ка все основные параметры современных авто с вышеприведенной ссылкой на BMW 2002, которой уже почти 50 лет скоро исполнится...

Как компактные и мощные авто ели по 10-12 литров, так и едят. Как разгонялись за 7-8, так примерно и разгоняются. Если разгоняются быстрее, то и и едят заметно больше - ни о каком абсолютном прогрессе речи давно уже нет. Зато появились АКПП и кондиционер с вентиляцией сидений. Аналог Тетриса - чем выше мастерство, тем быстрее тебе фигурки падают. Мощнее пушка - крепче броня. Чем эффективнее техника, тем больше ее загружают - относительный прогресс есть,  а вот абсолютного - едва ли больше стало.

Да взять ту же топливную экономичность - я не буду в 101 раз перечислять титанические усилия конструкторов - по чайной ложке прогресса там уже море налито. Аж целую индустрию производства бензинов под высокий октан перекроили ради экологии и экономии.

Не понравилось в промышленном масштабе "низкое качество" апельсинового сока из настоящих апельсинов. Хранится плохо, цвет - бледный. Так давайте их выжимать вместе с цедрой и кожурой, сушить до порошка и "восстанавливать" до натурального - КПД производства куда выше, себестоимость - куда ниже. Горчит, разве что...

Не нравится низкий октан и низкое КПД производства прямогонных бензинов, потому как эффективность мотора поднимать требуется, ну так давайте соседние с ним фракции в реактор добавим, высоким давлением и температурой их до нужного состояния поломаем - октан что нужно получится, выход готового продукта заметно выше и можно будет в высокофорсированные моторы лить. Ну а вот что жуткая копоть при горении - постепенно разберемся, лет за 50... до прихода электромобилей.

Ладно, как только пришло время компактных и эффективных моторов, сопуствующая индустрия созрела, степени сжатия заметно выросли. С мотора потребовался не только момент, но и мощность, да и экономичность с динамикой подтянуть пора было.

Последний более-менее оправданный шаг - четыре клапана на цилиндр, как последнее разумное усложнение системы смесеобразования двигателя. Это уже заметно сложнее, но обороты максимальной мощности (да и саму мощность) можно легко поднять процентов так на 30%. Что и произошло.

Грудь распрямили - спина впала - дышать на высоких оборотах стало легче, а вот внизу наполняемость стала похуже - мотор-то работает нестабильно, слишком его характеристику растянули. Давайте усложнять еще сильнее - валы крутить и (или) клапана поднимать, да и с наполняемостью цилиндров работать - впуск усложнять, выпуск настраивать.

Отлично получилось - VANOS, Valvetronic, DISA.

Вот только надежность всего этого изрядно пострадала - ГРМ современного мотора стоит не сильно меньше, чем сам этот мотор. И что немаловажно, изнашивается все это куда быстрее, чем сама цилиндро-поршневая. Примерно за 100.000 км современная ГРМ потребует полной замены - фазовращатели, цепи и некоторые их электро-гидравлические механизмы.

Во всем этом прослеживается крайне сомнительная экономия, если пересчитать стоимость обслуживания на реальную экономию в топливе. Да, в среднем автомобили стали быстрее (я про динамику в том числе), но все испытательные циклы топливной экономичности заставляют их разгоняться крайне медленно, чтобы иметь эту экономию хотя бы на бумаге.

Она все стерпит и современный BMW Х6 с ДВС мощностью 450 л.с., на ней так и потребляет 13 литров бензина "в городе".  Это чудесно.

Но, разумеется, существуют еще и т.н. революционные технологии развития - желание что-то одно и очень резко улучшить, от чего всему остальному неминуемо станет хорошо.

Интересный пример сделать не другое, а сильно по-своему - т.н. двигатель Гаджикадира Ибалуддаева, патенты и 20 лет труда прилагаются.

Более-менее кратко, суть и результаты многолетнего труда отражены в следующих роликах:






Сухие итоги от просмотра:

заявка от авторов видео: 160(!) (август 2012) или 205+15? (июль 2013) л. с.,

разгон - сток (X-trail, АКПП) - около 10 секунд, с бросанием сцепления (подобие ланч-контрол).

Пруф из другого источника, не менее: 2+6+1:



потребление - 3-4 л при 90 км/ч - норма для установившегося режима движения.

Дополнительное гугление...

Достигнутая максимальная скорость/расход - не выше стока:


Расход на холостых - сток для сравнимого ДВС с МКПП, но смесь неизвестна:


Реальные результаты:


Лучший из достигнутых на данный момент*** результатов: (на богатой смеси и малых углах) - примерно 130 момент, около 80 мощность - хороший сток для 8V, 1.4.




FAQ:

1.Да как же оно вообще работает при реальной компрессии около 35(!) и степени сжатия около 22?! Революция же!
У вас давление воды из крана дома составляет до 8 атмосфер (фонтан до 80 метров высотой), как вы умудряетесь из него напиться и рот не порвать? Наверное потому, что кран (редуктор) используете. Вот и у автомобиля есть свой редуктор подачи воздуха - дроссельная заслонка, которая на холостом едва приоткрыта. Самое страшное для высоких степеней сжатия - переходные режимы - резкий перепад давления. Вот тогда и будет детонация. И тут она уже не один раз случалась!

Детонация смеси происходит на фоне высокого давления и только лишь в момент переходного процесса (типа как на видео выше). Для установившихся режимов она не так страшна. Вспомните, что заправляющиеся 92-м таксисты, легко ловят детонацию при слабом трогании со второй передачи - мотор начинает кашлять металлом. Дроссель при этом едва лишь приоткрыт, но переходной процесс (быстрое изменение угла открытия) - налицо. И там - о чудо - детонация во весь рост, хотя особо высокого давления в цилиндре нет. Самое сложное для автомобильного двигателя и автомобиля вообще - переходные процессы. Об этом уже говорилось и еще много будет.

2.Ну а как же экономия! Степень сжатия как у дизеля, дизель же экономичнее - и тут должно быть, несомненно.
К сожалению, если "дизель" и экономичнее (процентов на 25% в реальной эусплуатации), то вовсе не по причине степени сжатия. И вообще - экономия - функция от нагрузки, оборотов и даже конкретной реализации. Так вот, вопреки расхожему заблуждению (99,9% из опрошенных), реальная причина экономичности дизеля не компрессия (степень сжатия), а возможность работы на бедных смесях в режиме холостого хода и частичной нагрузки - сколько нужно, столько и впрыснули. Высокая компрессия необходима дизелю лишь для того, чтобы обеспечивать сам рабочий процесс воспламенения сжатием и даже величин чуть выше 14 вполне будет достаточно, так как эффективность при таких степенях сжатия почти не растет. Бензиновому двигателю мешает необходимость обеспечения стехиометрии смеси - сравнительно узок диапазон устойчивого горения.

Способов использования этого принципа экономии - избегания переходных режимов и неэффективной работы на холостых - немало. Например: турбированные 4 цилиндра и мощны и турбину не используют для простоя и толкания в пробке. Вот вам почти "дизель", вид сбоку. А измеряют расход топлива у такого мотора по-старинке - очень медленными разгонами в испытательных циклах. Поэтому вся современная автоиндустрия целиком перешла на турбокомпакты с 2012 года. Иначе не будет экономии и экологии.

3.А что можно было бы считать достижением?
Любые параметры, превосходящие для блока такого литража (условно 1.4-1.6) и 2 клапанов на цилиндр, при обычной системе впуска, 140-160 Н*м, мощность >100 л.с. можно считать отличной работой по настройке совершенно стандартного двигателя "8 клапанов, 4 цилиндра". Вот например, для Гольфа 1.6 MPI.

Для 16V ГБЦ с блоком 1,6, мощность гражданских атмосферных (серийных) моторов достигает 180 л.с. Все что выше - проекты с мотоциклетными оборотами и сдвинутыми вверх характеристиками. Не для города.


***Работа продолжается, при улучшении/уточнении результата, статья будет обновляться.

Создано при участии:

Читатели блога
Владимир Шарандин
Спортивные топлива и масла Тотек.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив