Как сделать двигатель лучше. Новые поршневые кольца

Анатолий Матвеевич Дружинин

В книге представлена интегральная конструкция ЦПГ, в которой предусмотрены новые компрессионные и маслосъемные поршневые кольца, спроектированные с учетом газодинамических, термодинамических и гидравлических условий, в которых они работают. Обоснована ущербность ГОСТ 621—87, ГОСТ Р 53843—2010 (Кольца поршневые). Созданы условия практического применения воды в рабочих процессах ДВС, а также замещения четырехтактных двигателей более эффективными двухтактными.

Предисловие

«Теория без практики мертва»

Практика без теории убога. Гармония теории и практики — путь к совершенству.

Автор

Название книги унаследовано от статьи «Как сделать двигатель лучше?», опубликованной в очень авторитетном в ученом мире журнале Вестник машиностроения, который входит в перечень утвержденных ВАК РФ для публикации трудов соискателей ученых степеней [1]. Журнал переводится на английский язык, переиздается и распространяется во всем мире фирмой «Аллертон Пресс» (США).

Надо было иметь серьезные научные достижения, что-то новое, интересующее теоретиков и практиков, специалистов по двигателям внутреннего сгорания, чтобы опубликовать свои изыскания в столь авторитетном журнале. Очевидно, такие основания были. Подтверждением тому стала последующая серия статей не только в этом журнале, но и в профильном журнале Автомобильная промышленность.

Книга представляет новую редакцию, опубликованной ранее книги автора «Цилиндропоршневая группа двигателей и компрессоров: 100% инновационных элементов ЦПГ» [3]. За прошедшее время произошли определенные перемены, содержание книги пополнилось новой информацией, получены патенты на изобретения, в тексте проведены некоторые уточнения, поправки, отражены наиболее значимые практические предложения, конструкции, обоснования их технологической реализации.

Автор еще раз напоминает о том, что в результате многолетних исследований, поиска причин незакономерно низкой эффективности более ста лет используемого энергетического изделия, коим является двигатель, специалист технолог увидел принципиальную ошибку проектантов в самой ответственной части конструкции двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — цилиндропоршневой группе (ЦПГ).

Причем, эта ошибка претендовала на научно-техническую сенсацию, ибо впервые было опубликовано одно из основных доказательств этого события — газодинамическая схема работы поршневого компрессионного кольца, которая открыла новое направление проектирования элементов ЦПГ. В этом издании акцентировано внимание специалистов на поведение газодинамики на различных тактах рабочего цикла двигателя. Появилась хорошая перспектива по-настоящему начать совершенствование двигателя, как в процессе проектирования и изготовления, так и в процессе эксплуатации во время плановых или внеплановых ремонтов.

Казалось бы, что ученые, специалисты — мотористы, мировое двигателестроение получили информационный материал, который настолько актуален, что потребовал принятия срочных мер по его реализации, чтобы исправить явно ненормальное положение, в котором находится двигателестроение. Но…

Прошло более десяти лет, интереса у научной общественности, как не было, так и нет. Не только журнальные статьи, но и опубликованные автором учебные пособия, остаются невостребованными. Загадка, которую автору надо было решать и, надо полагать, он ее решил. Обо всем научном и около научном более подробно изложено в предлагаемом издании. Здесь же коротко отражены следующие соображения автора.

Рассматривая научно-технический прогресс, состояние современной науки, сравнивая с тем, что было несколько десятилетий назад, видишь принципиальные изменения в человеческом отношении ко всему этому. В этом смысле наиболее показательна, может быть проблема повышения эффективности ДВС, необходимость «сделать двигатель лучше». Кажется все ясно, все понятно, изучай и делай двигатель лучше.

Может показаться странным, но автору пришлось столкнуться с некоторыми обстоятельствами, которые не способствовали решению проблемы повышения эффективности двигателей. Оказалось, что не все так единодушны в принятии того, что предлагается для улучшения ДВС. Совершенствование двигателя, связанное с принципиальными изменениями его конструкции, вызывают одобрение одних и сопротивление других. Попробуем разобраться в этих противоречиях.

Начнем с истоков рождения изделия, с проектантов. Конструкторы зачастую разрабатывают более сложную конструкцию, забывая о том, что «простота — сестра таланта» и «лучшее — враг хорошего». В нашем изложении мы увидим конкретный пример — «впечатляющий», активно рекламируемый и повсеместно применяемый «турбонаддув» двигателей. Нецелесообразность применения «наддува», охватившего ученых и специалистов — мотористов, автор постарался доходчиво объяснить в своей работе [2].

Одной из основных причин искусственного «тормоза» в проводимых теоретических и практических исследованиях, как ни странно, оказались государственные стандарты. Автору пришлось в этом вопросе разобраться и обратиться в Росстандарт и направить статью, «Какой ГОСТ лучше?» в журнал Вестник машиностроения, редколлегия которого после долгого изучения, без каких-либо объяснений, сняла статью с публикации. Учитывая то обстоятельство, что для автора это впервые, а статья уже анонсирована в СМИ, было принято решение поместить ее в заключении этой книги, полагая, что читатель поймет, почему статью не опубликовали и сделает для себя определенные выводы, в том числе, стоит ли пользоваться этими стандартами.

Следующий в цепочке интересантов ДВС стоит изготовитель. Можно подумать, что его задача изготовить то, что сотворили проектировщики. Но это тоже не совсем так. Его не интересует «простота» конструкции, ему в большей степени, импонирует более сложная техника с большей добавленной стоимостью и большим спросом на его продукцию. Может быть, он желает, чтобы ресурс двигателя был больше? Но этот вопрос он может решать только с точки зрения конкуренции, а вообще-то, чем меньше ресурс изделия, тем большее количество его планируется к выпуску.

Между прочим, есть еще большое количество людей, для которых увеличение ресурса двигателя нежелательно, это широкая разветвленная сеть сервисных служб и ремонтных предприятий, коих великое множество и, соответствующих им, миллионов рабочих мест, за увеличение которых так ратует государство.

Уменьшение расхода топлива и масла, по известным причинам, не воодушевляет нефтяников, производителей ГСМ. Между прочим, и государство не сочувствует изобретателю, по «вине» которого происходит потеря рабочих мест, а это увеличение процента безработицы, уменьшение потребления нефтяных продуктов приводит к снижению поступлений налогов в бюджет государства.

Исходя из выше изложенного, можно, с сожалением, констатировать: только потребителю и, наверное, экологам жизненно важен мощный, высоко ресурсный, экономичный и экологически чистый двигатель.

Показательно, в этом соревновании явного большинства потребителей, то есть покупателей, и меньшинства производителей, налицо нарушение демократических принципов, ибо побеждает, то есть выигрывает, меньшинство, а по большому счету, проигрывает все человечество.

Тем не менее, наука, несмотря на неблагоприятные условия, в которых она чаще всего находится, не может остановиться, и в какой-то степени, это подтверждается данной работой.