Техника - молодёжи 1980-11, страница 51
ня ьи ьремя разных тактов. С противоположной стороны цилиндров находится общая головка с камерой сгорания, впускным и выпускным отверстиями. В другом варианте такого двигателя два блока соединены единой камерой в середине двигателя. В этом случае симметричное движение поршней обеспечивает большую компактность и хорошее уравновешивание. Экспериментальный двигатель цилиндрической формы при рабочем объеме 1,6 л (как у ВАЗ-2106) имеет — по данным фирмы — вдвое меньшую скорость вращения вала, в два раза ниже вазовского, легче на 20%, а по мощности превосходит его в полтора раза. Притом фирма рассчитывает добиться (у бензинового варианта) 50% экономии топлива, а у дизельного — 30%. Кроме того, по сведениям Союза инженеров ФРГ, аксиальный двигатель по сравнению с обычным обещает уменьшение токсичности выхлопных газов от 2 до 6 раз. ПОЧЕМУ НЕ ОПРАВДАЛСЯ ПРОГНОЗ Четверть века тому назад, когда в авиации широкое распространение получили реактивные двигатели и турбины, автомобилисты прочили «в самое ближайшее время» перевод всех автомобилей на газотурбинные двигатели (ГТД). Однако этот процесс затронул только небольшое число особо тяжелых машин. В чем дело? Виной тому основные недостатки шумных и пока дорогих ГТД: большой расход топлива на малых и средних нагрузках из-за низкой температуры рабочего газа, (большую не выдерживают лопатки турбины), утечка газа, изрядный расход мощности на привод турбокомпрессора. Правда, в последние 25 лет удалось добиться обнадеживающего уменьшения расхода топлива на 30—35%. В новейшей конструкции «Кроно-гард» (США) ГТД выполнен заодно с трансмиссией, что позволило лучшим образом перераспределить усилия внутри агрегата и постоянно поддерживать нужную температуру факела. Эта установка разделена на три ступени — турбину-нагнетатель, силовую и вспомогательную турбины, причем всех их соединяет система планетарных шестерен. В зависимости от скорости вращения валов первых двух турбин она разделяет поток усилий надвое, а вторая и третья турбины образуют гидродинамическую бесступенчатую трансмиссию, компенсирующую почти все потери установки. В этом примере, как и в предыдущих, прослеживается комплексное решение, характерное для любых перспективных разработок, будь то применение принципов дизеля в бензиновом двигателе, сочетание послойного наполнения с РПД, ротативного двигателя с удлиненными тактами цикла Отто, турбины с дифференциальной трансмиссией. ТАК У КАКОГО ЖЕ ДВИГАТЕЛЯ БОЛЬШЕ ШАНСОВ? Вопрос, что и говорить, нелегкий, ведь ответ определяется не только перечнем достоинств того или иного из них, но и тем, что следует подразумевать под этим понятием. Когда-то главным плюсом считали простоту конструкции, а токсичностью выхлопа попросту пренебрегали — такой проблемы в те годы не существовало. Теперь автостроители готовы идти на любое усложнение двигателя, лишь бы сохранить воздух чистым. В Государственном научно-исследовательском институте автомобильного транспорта (НИИАТ) выполнен * прогноз развития силовых установок. Методика этого исследования основывалась на том, что требования к отдельным качествам или показателям силовой установки мы разнесли по значимости по четырем периодам: «вчера» (конец 60-х годов), «сегодня — завтра» (90-е годы) и «послезавтра» (начало XXI века). Значимость оценили коэффициентом К, а для оценки ка чдого показателя применили безразмерное отношение его величины У рассматриваемого двигателя к величине Р0 некоего N 5 о b ч 8 ч ч I I1.-в?1 базового (условно-карбюраторного). Суммирование отношения по ряду показателей дало интегральный показатель U. и = V К X ^ х 100. Ро В полученное уравнение мы ввели отношения удельных мощностей двигателя, характеризующих его производительность; расхода топлива на единицу пробега (первое «Э» — экономичность) ; содержания вредных веществ в отработавших газах (второе «Э»); ресурса топлива (третье «Э») и степени готовности к массовому производству. Для ранжирования составили график изменения требований к автомо-Оилям (см. 4-ю стр. обложки). К примеру, перемещение требований к расходу топлива с первого на четвертое место вовсе не означает их снижения в абсолютном выражении. А перемещение требований к «готовности» на пятое место означает, что запуск машины в серию уже не проблема. А потом мы сделали для каждого двигателя и в каждом периоде расчет по приведенной формуле. Проследим на примере турбодизеля. Производительность его приблизительно на 15% больше, а расход топлива и токсичность — на 30% меньше (то есть показатель на 30% больше), чем у базового двигателя. Энергетиче-. екая база того и другого — нефть; значит, этот член уравнения равен величине коэффициента весомости. Однако турбодизель сложнее в производстве, значит, и готовность его на 20% меньше. Вот и выходит, что «завтрашний» турбодизель набирает 785 очков (115X1,8 = 207; 130Х X 1,4= 182; 130X1,2=156; 100Х X 1,6= 160 и 80x1,0=80), в то время как базовый только 700. Надо заметить, что турбодизель хорош для любого периода. В заключение можно сказать, что в ближайшие годы следует, видимо, ожидать дальнейшего распространения двигателей, работающих на газовом топливе, роторно-поршневых, но последние и в будущем веке вряд ли сравнятся с прочими поршневыми, если только не обретут системы послойного наполнения или другие подобные устройства. Исследование, проведенное в НИИАТе, подтвердило превосходство двигателей с непосредственным впрыском топлива, дизелей (особенно турбодизелей) и необходимость интенсивного развития водородных, маховичных и электроаккумуляторных автомобильных силовых установок. * В работе участвовали канд. техн. наук В. Годованный, инженер Е. Буксин и автор этой статьи. ТУРШНА-КОШРЕССОР РЕГЕНЕРАТОР ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ТУРБИНА |
