Увеличение момента, и как следствие экономичности и мощности, серийных двигателей внутреннего сгорания с непосредственным впрыском

В последнее время в адрес изобретателей, предпринимающих усилие по разработке устройств по экономии топлива, очень часто звучат реплики, что современные ДВС уже работают на пределе экономичности и искать что-то в этой области равносильно поискам вечного двигателя. Действительно, современные двигатели стали очень экономичными. Никто уже не удивляется, что двигатель с объемом 1,6л может выдавать более 100 л.с., при этом потребляя 5-7л бензина в зависимости от цикла езды. А что говорит теория? А теория говорит, что автомобилю типа ВАЗа для пробега 100 км пути при скорости до 90 км/ч необходимо 36 МДж энергии. 1 литр бензина при сгорании выделяет 44 МДж тепловой энергии. Вот поэтому искать пути увеличения экономичности можно и нужно.

Самый распространенный способ увеличение мощности двигателя это форсирование, но при этом, не о какой экономичности даже и говорить не приходится. Поэтому данный способ мы не будем рассматривать.

Второй способ, это увеличение степени сжатия. Но и здесь современные двигатели работают на приделе. Причина всему детонация рабочей смеси. Т.е. если смотреть со стороны экономии, то получается замкнутый круг. Увеличивая степень сжатия, автоматически увеличиваем мощность, при таком же расходе топлива. Но при этом мы должны использовать топливо с более высоким октановым числом, которое стоит больше ровно на столько, на сколько мы сэкономили.

Предлагаю Вам третий способ. Данный способ очень напоминает решение В.И. Червякова, но все-таки будем считать и его способ и мой "похожими", но не аналогичными. Общее в обоих способах, это увеличение момента двигателя за счет сдвига пика максимального давления как можно дальше за ВМТ, а вот способы его получения разные.

Что бы понять его необходимо вспомнить, следующее. Если выставить угол зажигания с большим запозданием, то двигатель становится намного "тяговитестее", но при этом он начинает сильно дымить, что говорит о неполном сгорании топливной смеси. Происходит это из-за того, что в момент достижения горящей топливной смесью максимального давления в камере сгорания, коленчатый вал уже успел провернуться на некоторый угол, а значит, выросло плечо, которым шатун стремиться провернуть коленвал (КВ). Отсюда и увеличение момента. Но так как поршень уже значительно покинул верхнюю мертвую точку (ВМТ), то объем камеры сгорания увеличился, а значит, уменьшилась степень сжатия, что и привело к неполному сгоранию топлива. К примеру: при повороте коленвала на угол близкий 30 градусов, давление падает в два с лишним раза. Напрашивается резонный вопрос, а можно ли сдвинуть пик максимального давления на угол, при котором плечо шатуна будит максимальным, т.е. равным радиусу коленвала и при этом сохранив на данном углу необходимую степень сжатия? Вот мы и попытаемся совместить два, на первый взгляд, несовместимых условия.

Сразу скажу, что все, что дальше будет написано применимо только к бензиновым двигателям с непосредственным впрыском и дизелям.

Итак, почему бы нам изначально не повысить степень сжатия до максимального значения давления, которое может выдержать двигатель? Тогда после прохода ВМТ давление начнет понижаться и достигнет нормальной степени сжатия, на которую рассчитан двигатель, уже при значительном угле поворота КВ, а следовательно при более высоком плече шатуна. В этом момент мы и подаем топливную смесь и производим ее поджег. При этом мы выполняем оба условия: сдвигаем пик максимального давления в цилиндрах на угол, когда шатун имеет более высокое плечо и сохраняем необходимую степень сжатия, для нормального сгорания топливной смеси.