Creating the culture of tuning
Мощность, ресурс, надежность.
 Киев, ул. Крайняя 1
Запись и поддержка:
Консультация:

Просто маховик? Нет, серый кардинал мотора. | все новости


Вопрос облегчения маховика, который постоянно сопутствует работам по тюнингу мотора, совсем не так прост, как это может показаться на первый взгляд. Отчасти это подтверждается обилием постоянных споров среди специалистов и любителей на тему целесообразности такого облегчения. Но споры эти не случайны, проблему создает… сама теория двигателей. Ведь именно она однозначно заявляет, что снижение момента инерции вращающихся масс неспособно повлиять на максимальную мощность. Почему? Да потому, что теория двигателей базируется на законах термодинамики. А одним из выводов из второго закона термодинамики является четкое утверждение о том, что выполнением работы на процесс преобразования энергии в термодинамической системе повлиять нельзя.

Теория утверждает, что все изменения в такой системе однонаправлены, совершаются без обратного влияния и колебаний. В связи с этим теория предлагает считать, что изменения момента инерции вращающихся масс двигателя (который на 90% определяются массой и габаритами маховика) не влияют на показатель мощности ДВС. Теория настаивает, что масса и габариты маховика влияют только на динамику. Это утверждение теории настолько категорично, что даже сама роль маховика мотора определена как функция снижения колебаний и ударных нагрузок, и не иначе. Иначе теория не может. Ведь если ученые-теоретики признают то, что изменяя момент инерции возможно повлиять на эффективность преобразования энергии при сгорании топлива, то вместе с этим им придется признать также то, что их понимание законов термодинамики неполноценно. А как же это можно допустить, если такой как она есть, термодинамикой поясняют уже не только работу ДВС, но и поведение черных дыр, и заняты этим весьма уважаемые люди.

Облегченный и стандартный маховик. Кто бы мог подумать, что их функции может выполнять маховик с переменной инерцией.

Даже среди тех, кто совсем не вдается в подробности теории все равно найдется немало скептиков, которые сомневаются в возможности повлиять на максимальную мощность мотора облегчением маховика. Это связано с тем, что штатный маховик создает впечатление большей мощности из-за того, что его инерция при работе мотора в диапазоне оборотов ниже средних не даст двигателю заглохнуть даже в случае, если резко бросить педаль сцепления. Для многих людей, которые привыкли управлять автомобилем, маховик двигателя которого больше подходит для движения в сложных горных условиях с прицепом, чем для кольцевых гонок – это решающий аргумент. Однако все те, кто освоил вождение спорткара, такой вывод абсолютно не поддерживают.
Впрочем, в поисках ответа на вопрос о способности облегчением маховика обеспечить дополнительную мощность мотору совсем не обязательно ориентироваться на субъективные мнения, есть более обоснованные данные.

В одной из пубилкаций известный в мире тюнинга Luke Munnell предоставляет пример эффективности облегчения маховика с целью получения большей мощности и увеличенного крутящего момента. Штатный маховик двигателя Honda B18B весом в 7,7 кг был заменен на аналогичный по габаритам облегченный до 3,7 кг маховик ACT Prolite, после чего были проведены замеры на стенде. В результате был получен результат, который показал рост максимальной мощности со 126 л.с. до 134 л.с., и увеличение крутящего момента с 111,8 Нм до 119,9 Нм. Эти данные точно доказывают то, что снижение момента инерции маховика обеспечивает рост мощности и момента двигателя. Как это могло бы на самом деле быть без того, чтобы момент инерции маховика не оказывал влияния на процесс преобразования энергии при сгорании топлива вопреки утверждениям теории? Очевидно, что никак, это было бы невозможным. Поэтому если желаете еще больше мощности, то используйте облегчение маховика и готовьтесь, изменив манеру езды, получить желаемое превосходство на трассе. Если же вас трасса интересует мало, и вы отдаете предпочтение высокому моменту на как можно более низких оборотах, то вас скорее заинтересует вариант с утяжелением маховика, что обеспечит автомобилю характеристики схожие с тракторными. Но обратите внимание, что если маховик не просто облегчить, а сделать его отключаемым так, чтобы массивная и габаритная часть в верхнем диапазоне была отключена от вала, то график на рис.1 можно будет рассматривать иначе. В этом случае кривые изменений крутящего момента и мощности объединяют лучшее из того, что свойственно утяжеленному и облегченному маховику.

Рис.1. На графике демонстрация возможностей маховика переменной инерции. Чтобы их оценить объедините части пунктиром и сплошной линией изображенных кривых мощности и момента. Точка в которой пунктирная линия переходит в сплошную как раз и отображает момент отключения массивной и габаритной части маховика от вращающегося вала.

Вообще-то в том виде, в каком она есть, теория сыграла злую шутку со всем автомобильным миром. Недооценив влияние момента инерции вращающихся масс на показатели моторов она во многом поспособствовала тому, чтобы простые и необходимые вещи в двигателестроении на практике доставались как можно дороже и самым неудобным образом. Сегодня мы только-только привыкаем к тому, что максимальный момент массово можно получать как в нижнем диапазоне оборотов мотора, так и в верхнем диапазоне оборотов. Всем нам нравится полка высокого крутящего момента в широком диапазоне оборотов настолько, что мы считаем оправданным массовое применение даже не одной, а пары турбин, нередко еще и в комплексе с системами фазовращения. Однако аналогичные характеристики можно было получить намного раньше, еще на рассвете эры моторов, и сравнительно несложным образом — используя тяжелый и габаритный маховик в нижнем диапазоне оборотов; и легкий в верхнем диапазоне оборотов, после отключения габаритной и массивной части составного маховика от вращения вала. Конструкция не сложнее, чем центробежное сцепление, но и она способна обеспечить вполне современные показатели даже архаичному мотору. Ну а если маховик будет снижать момент инерции плавно, по мере роста оборотов, что возможно при использовании вариатора для соединения с валом, то не сложно обеспечить ту самую полку момента не прибегая к необходимости применения современных высокотехнологичных систем управления.

Кому-то покажется невозможным и удивительным то, что уровень современной техники в моторостроении доступно обеспечить за счет применения достаточно простых механических устройств. Но на самом деле в этом нет ничего странного, если объяснять принципы работы ДВС с позиций, которые уточняют общепризнанную трактовку цикла Карно. Предоставить такое объяснение также представляется делом невозможным. Но это ложное представление, что несложно обосновать и показать на деле. Хотя это тема уже совсем другого разговора.

Система KERS из Формулы 1.

На самом деле роль маховика в деле оптимального управления двигателем сложно переоценить. Фактически маховик серый кардинал, который исподволь определяет эффективность работы мотора. Маховик с отключаемой частью предоставляет дополнительные возможности автомобилю. В частности, возможность использовать на старте энергию предварительно раскрученной до высоких оборотов массивной и габаритной отключаемой части маховика. Насколько это вообще может быть полезным неплохо демонстрируют механические системы KERS, которые применялись в Формуле 1, начиная с 2007 года, что известно достаточно широко. Намного менее известно то, что механическая KERS Формулы 1 в своей работе использует принцип работы разработанного в конце 90-х и представленного на национальной выставке в Украине в 2001 году устройства отключаемого маховика, которое называлось АКМ (активатор крутящего момента). АКМ изначально был разработан для четырехтактного двухцилиндрового двигателя производства Киевского мотозавода, с целью проверки некоторых новых теоретических допущений.

Рис. 2. 2001 год, национальная выставка Украины. На фото экспериментальный мотоцикл «Хмель» с опытным мотором, оснащенным активатором крутящего момента (АКМ), который установлен на носке коленвала и представляет собой управляемую муфту, отключающую дополнительный маховик, в дополнение к максимально облегченному маховику на штатном месте.

Как и отключаемый маховик АКМ, механическая KERS снижает момент инерции двигателя во время его работы. Именно этот принцип работы и был запатентован в Украине в 2001 году как новый способ управления двигателем. Это обстоятельство позволяет нам без ограничений использовать всю перспективу этого нового для двигателестроения направления. Тем более что подготовлено теоретическое объяснение, которое позволяет рациональным образом объяснить эффективность применения устройств этого типа, что на данный момент недоступно больше никому в мире.

В заключение необходимо подчеркнуть следующее. Вопреки всему недоверию, с которым просто обязана столкнуться любая попытка нестандартного объяснения принципов работы мотора, в данном случае предложенные для теории правки полностью обоснованны известными из практики эффектами, которые традиционная теория пояснить не может. И более того – логика этих объяснений сама по себе предлагает новые и непривычно эффективные технические решения. В частности это.

Необходимость отключения части маховика по мере роста числа оборотов вала двигателя означает то, что по мере роста оборотов в моторе возникает фактор, который традиционная теория не учитывает. Если определить этот фактор как избыток кинетической энергии вращающихся масс, который ухудшает условия получения теплоты при сгорании топлива, то отключение массивной и габаритной части маховика решает проблему. Да и вообще само по себе изменение момента инерции вращающихся масс двигателя предоставляет новые возможности в деле управления двигателем. Но имеет ли право на жизнь сама попытка использовать такое понятие, как избыток кинетической энергии, если нет такого понятия в официальной теории? Не будет ли это самодеятельностью? Ответить на этот вопрос способна практика, как критерий истины для теории. Если вместо того, чтобы избавляться от избытка кинетической энергии отключением части маховика от вращения вала этот избыток кинетической энергии отправить для выполнения работы, то результат должен быть еще лучше. С этой целью в то же время в конце 90-х нами было предложено… снижать частоту рабочих тактов по мере роста числа оборотов вала двигателя. В этом случае избыток кинетической энергии отправляется на выполнение работы на протяжении возросшего между рабочими тактами времени ставшего нестандартным цикла. В итоге получена возможность увеличить мощность и крутящий момент в два раза при одновременном росте топливной экономичности и экологичности на треть (данные подтверждены инжиниринговой компанией Ricardo в ходе работ по проекту 2/4 SIGHT).

Фактически, получен новый цикл работы мотора, который отличается от двухтактного или четырехтактного тем, что частота выполнения рабочего такта в цикле не является фиксированной во всем диапазоне работы мотора, а совершается по необходимости, доступной для определения расчетами. Такой вывод не мог быть получен традиционной теорией ДВС из-за термодинамики. Термодинамика не позволяет считать, что снижая частоту рабочих тактов для преобразования энергии при сгорании топлива возможно увеличение выполняемой работы. С ее точки зрения это практически то же самое, что и предложение посредством снижения подачи дров в печь получить рост температуры в доме. Но на практике новый цикл дает отличный результат и претензии на причастность к его разработке уже предъявляют в Великобритании и Швеции. Однако приоритет патентов остается за нами. А главное, что только в нашем распоряжении имеется теория, без которой никакие патенты ничего не стоят в связи с тем, что патентование недееспособно без предоставления рационального объяснения. Потому мы, в Sprintech, всерьез подумываем со временем составить конкуренцию ведущим инжиниринговым компаниям, как бы это фантастическим не прозвучало. И надеюсь, что у нас все получится, дорогу осилит идущий.



« вернуться назад