Глава 1. Показатели эффективности механизма ДВС
Введение к Главе 1
Две категории технических показателей в механизме ДВС
Исследовательская деятельность, направленная на повышение эффективности работы того или иного технического устройства, может считаться успешной, когда его разработчик на опыте подтверждает (по принципу «больше/меньше») требуемые ему математические (числовые, цифровые) значения технических показателей, которые характеризуют собой данное устройство. В конечном итоге правильность выбора конкретных числовых значений этих показателей требует подтверждения практикой коммерческой эксплуатации нового варианта исполнения устройства, которое создано на основе проведённых исследований.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) объёмного вытеснения (ОВ) состоит из i-числа одинаковых по конструкции секций программного ползунно-эксцентрикового механизма (ПЭМ). В каждой из секций, внутри её локально замкнутой полости объёмного вытеснения (ПОВ) находится газовая порция, или заряд рабочего тела (ЗРТ). Посредством последовательного увеличения и уменьшения величины (значения) объёма V ЗРТ, в ПОВ секции зарядом воспроизводится открытый четырёхтактный термодинамический цикл (ТДЦ), состоящий из одного производительного такта рабочего хода (ТРХ) и трёх затратных тактов: выпуска, впуска и сжатия, которые все работают за счёт энергии, выработанной в ТРХ. В каждом периодически повторяющемся ТДЦ количество теплоты, подведённой в ТРХ извне к ЗРТ, преобразуется в количество механической работы вращения выходного в ТРХ вала отбора мощности (ВОМ) данного ПЭМ, часть из которого передаётся на соосный с ним вращающийся входной вал механизма нагрузки. Как и любое другое искусственно создаваемое техническое устройство, ПЭМ секции ДВС ОВ, прежде всего, характеризуется числовыми значениями своих технических показателей двух, известных из Философии категорий: субъективной и объективной.
Числовые значения показателей первой категории – так называемых субъективных технических показателей, зависят от субъективного желания изготовителя двигателя и оператора, управляющего двигателем. К ним относятся, во-первых, заранее субъективно задаваемые изготовителем двигателя и неизменяемые впоследствии значения максимального и минимального рабочего объёма полости объёмного вытеснения механизма секции двигателя: V>макс и V>мин. Их взаимозависимость характеризуется величиной отношения: ε =V>макс / V>мин, которое демонстрирует собой степень сжатия (либо расширения после сжатия) объёма V>макс газового заряда рабочего тела, находящегося внутри локально замкнутой ПОВ секции ДВС перед началом такта сжатия.
Во-вторых, субъективным показателем также является результирующая максимальная сила F>макс сильно нагретого газового заряда в начале такта рабочего хода, постоянное значение которой объективно физически определяется значениями массы газа ЗРТ, которым при нормальных атмосферных условиях обладает величиной объёма V>макс, способного сжиматься до значения объёма V>мин, то есть при степени сжатия ε заряда. Поэтому значение силы F>макс нагретого ЗРТ при помощи предельных значений его объёма также субъективно задаёт изготовитель двигателя.
В-третьих, субъективным показателем также является и переменное во времени t значение частоты вращения вала отбора мощности механизма секции ДВС, или числа оборотов этого вала в минуту – n, текущее значение которого субъективно задаётся оператором во время испытания или эксплуатации двигателя. Данное выбранное значение частоты n технически достигается при помощи субъективного изменения оператором соотношения массовой доли топлива, распыленного внутри кратно большей массы воздуха в составе газового ЗРТ, который перед сжиганием этой доли топлива в этом воздухе представляет собой, так называемую газовую топливо-воздушную смесь (ТВС). Показатели соотношения топлива и воздуха в ТВС при конкретном значении объёма ПОВ секции ДВС –
