Смесеобразовательный блог (bmwservice) wrote,
Смесеобразовательный блог
bmwservice

Краткая история эволюции двигателей, двигатель Ибадуллаева

     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) - от 10 до 12 секунд, в зависимости от изящности бросания сцепления (имитация "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:


Что же такое бедная смесь, в случае дизеля и на что она способна - вот вам цифры для сравнения:

Чуть подробнее этот вопрос рассмотрен ниже. Пока же сухой факт - высокая компрессия эффективности помогла слабо - даже при забеднении смеси, ничего похожего на дизель. Дизельные 0,2 литра в час (блок 1,6, те же 4 цилиндра) не достигнуты.

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. В воде можно двигаться точно так же как и на берегу, до тех пор, пока не нужно будет ускориться. По льду можно идти осторожно - трудно лишь побежать и затормозить. Но даже это (абсолют давления) не главное.

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 (см. современные дизели SkyActive от Мазды) вполне будет достаточно, так как эффективность выше таких степеней сжатия почти не растет. Бензиновому же двигателю мешает необходимость обеспечения заданной стехиометрии смеси - сравнительно узок диапазон устойчивого горения, поэтому бензиновым ДВС к таким степеням забеднения никогда не приблизиться.

Способов использования подобных принципов экономии - избегания переходных режимов и неэффективной работы на холостых - немало. Например: турбированные двигатели объемом до 2 литров не только мощны, но и турбину не используют для простоя и толкания в пробке. Вот вам почти "дизель", вид сбоку - в пробке экономим, на трассе - используем двигатель на 100%. Кстати, измеряют расход топлива у такого мотора по-старинке - очень медленными разгонами в испытательных циклах - так достигается минимум заметности мощностного перерасхода на переходных режимах. Поэтому вся современная автоиндустрия целиком перешла на турбокомпакты с 2012 года. Иначе не будет заданной стандартами 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, типичный график для Гольфа 1.6 MPI. Суперспортивные же варианты, это +20% к этой формуле. Например: 1,6 литра, умножаем на коэфф. 100 - ожидаемый пик момента 160 Н*м. Это достойный результат. Теперь умножаем на 1,2 = около 190 Н*м - это уже тщательно настроенный, почти спортивный мотор. Если выше - перед нами, скорее всего, чисто спортивный проект.

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

Так что перед улучшением чего-либо, требуется ясно представлять, что именно собираемся улучшать. Современные показатели обычных (простых и дешевых) моторов типа Kia Ceed, это около 160 Н*м и 130 сил, процентов 5% можно заложить на обычный и недорогой чип-тюнинг. Динамика такого автомобиля - около 9-10 секунд до сотни, расход при плавном движении в городе - менее 8 литров (со всеми удобствами, типа усилителя руля, кондиционера и кучи электронных систем).

Ну и вот еще, для справки.

***Работа продолжается, при улучшении/уточнении результата, статья будет обновляться. Все прочие измерения (осцилограммы, скрипты, газоанализ и проч. будут произведены по факту достижения устойчивой работы ДВС).

Создано при участии:

Читатели блога
Владимир Шарандин
Спортивные топлива и масла Тотек.
Tags: iga, Ибадуллаев, мотор, сток
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 94 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →