Снизить расход бензина можно, увеличивая долю воздуха в топливной смеси, однако слишком сильное изменение режима работы двигателя требует точного контроля процессов сгорания. Российские ученые разработали новые расчетные формулы, которые должны помочь конструкторам определять безопасные параметры еще до испытаний мотора.
В обычной стехиометрической смеси на одну часть бензина приходится примерно 14,7 части воздуха. Если воздуха становится больше, смесь называют бедной. Такой режим позволяет уменьшить количество сжигаемого топлива, но для разработки двигателя необходимо точно прогнозировать вероятность возникновения детонации.
Существующие математические модели не всегда справлялись с этой задачей. В частности, известная формула Дауда и Ейза была рассчитана прежде всего на смесь с близким к стехиометрическому соотношением топлива и воздуха. При значительном обеднении точность расчетов снижалась.
Специалисты Новгородского государственного университета совместно с коллегами из Санкт-Петербургского и Российского государственных аграрных университетов добавили в модель сразу два фактора. Первый – коэффициент избытка воздуха, второй – интенсивность завихрения смеси внутри цилиндра.
Последний параметр особенно важен. Турбулентность помогает топливу быстрее и равномернее сгорать, что потенциально повышает эффективность двигателя. Одновременно слишком быстрое горение при определенных условиях может увеличить риск детонации, поэтому этот эффект необходимо учитывать при проектировании.
В результате ученые получили формулы для бензинов с октановыми числами 92 и 100. Расчеты предназначены в том числе для режимов, при которых воздуха в смеси на 20-80% больше стехиометрического значения.
Разработка в первую очередь предназначена не для непосредственной модернизации уже выпущенных автомобилей, а для проектирования и доводки новых двигателей. Инженеры смогут предварительно подобрать параметры на компьютере и сократить количество дорогостоящих опытных образцов и стендовых испытаний. Аналогичный подход рассматривается и для двигателей, работающих на метане с использованием дизельного топлива для воспламенения.
Таким образом, речь идет не о простом способе для автомобилиста немедленно уменьшить расход бензина, а о новом инженерном инструменте. Он может помочь создавать будущие двигатели, способные безопасно работать на более бедных смесях и эффективнее использовать топливо.
