Уже сейчас ни один ДВС обычной конструкции и комплектации (без каталитического дожигателя продуктов сгорания, электронных систем топливоподачи, адаптивных систем управления и др.) не обеспечивает выполнение предъявляемых к ним постоянно повышающихся требований по экономичности, весу, габаритам и особенно — по экологическим характеристикам (на уровне Евро-2 и Евро-3) Чтобы сохранить позиции и обеспечить дальнейшее продвижение на рынке. ДВС должен быть превращен в суперсовременное творение инженерной мысли, в произведение технического искусства со всеми вытекающими отсюда парадоксальными последствиями.
Инженер, абстрагируясь от природой (законами термодинамики, экологическим состоянием среды и т.д.) предписанных рабочему процессу ДВС ограничений, использует любые технические, материальные, экологические, этические ресурсы в уже малоэффективных попытках сохранения более чем столетнего "имиджа" ДВС. Естественно, что возможности достижения некоторых положительных результатов такого подхода небезграничны и они будут сохраняться лишь до появления более прогрессивных типов двигателей.
В качестве одного из таких парадоксальных мероприятий, до сих пор обеспечивающих производство лодочных ДВС, можно указать, например, использование выхлопа продуктов сгорания в воду. Несмотря на то, что это приносит определенный вред человеку, животному и растительному миру, как в воде, так и в прибрежной зоне, практически все конструкции лодочных ДВС имеют выхлоп в воду для обеспечения малошумности работы двигателя и антикавитационных условий работы гребного винта. Это технократический цинизм по отношению к природе, когда человек ради своего комфорта и незначительных, в сравнении с наносимым вредом, экономических выгод готов уничтожать среду обитания, не задумываясь о последствиях.
Пока человечество не окажется на грани энергетического или экологического выживания, попытки создания и освоения принципиально новых термодинамических циклов тепловых двигателей будут ограничиваться не только нашей экологической малограмотностью, но и отсутствием необходимой теоретической базы, обеспечивающей оптимизацию различных типов двигателей. По указанным причинам, а также в связи с беспредельным консерватизмом и бесконтрольной монополией захвативших рынок производителей ДВС, в создании и развитии принципиально новых двигателей, параметры которых могли бы соответствовать перспективным требованиям, сложилась тупиковая ситуация.
Наиболее актуальны вопросы создания таких двигателей при разработке транспортных энергетических установок, в частности водных. Специфические особенности эксплуатации теплового двигателя водных транспортных средств в наибольшей степени могут стимулировать развитие и практическое применение как более совершенных ДВС, работающих, однако, по необычным термодинамическим циклам, так и принципиально новых конструкций двигателей. К таким особенностям следует отнести прежде всего неограниченные возможности для охлаждения лодочного двигателя. обеспечивающие температурную стабильность его работы. Необходимо учитывать и такие эксплуатационные требования, как обеспечение надежного запуска, экологической чистоты продуктов сгорания, малошумности, минимального уровня вибраций, экономичности по расходу топлива и масла, многотопливности, минимального веса и габаритов. максимального ресурса и надежности, пожарной безопасности, простоты и удобства управления и ремонта и т.д. Наиболее важными при этом остаются требования по запуску и надежности работы, а в последние годы и экологические характеристики двигателя.
Для создания перспективных типов лодочных двигателей фирмой ‘Виктория" (Санкт-Петербург) осуществляется выбор наиболее рациональных схем современных двигателей и разработка на их базе новых типов энергетических систем с учетом действующих и перспективных нормативов по экологии, экономичности и эксплуатационной надежности.
Проведенный анализ показал, что традиционные ДВС могут обеспечивать выполнение предъявляемых требований только в ближайшие годы и только за счет дальнейшего увеличения их сложности и повышения стоимости.
При выборе концепции создания перспективных конструкций были рассмотрены в качестве альтернативных как известные в настоящее время новые циклы ДВС, так и перспективные циклы двигателей с внешним подводом теплоты (ДВПТ). В результате проведенной работы были выбраны несколько типов ДВС и ДВПТ, работающих по различным термодинамическим циклам, включая и оригинальные.
Полочный двигатель, по нашему заключению, должен уже а настоя-щее время обеспечивать выполнение требований по:
- 1. Экологии (токсичность продуктов сгорания - на уровне не ниже требований Евро-2; шумности и вибрации не выше уровня современных ДВС соответствующей мощности);
- 2. Экономичности по расходу топлива и масла (на уровне наиболее совершенных четырехтактных ДВС);
- 3. Многотопливности, т.е. способности экономично работать на любых применяемых а настоящее время жидких и газообразных моторных топливах, а также их заменителях, включая и топлива растительного происхождения;
- 4. Весу и габаритам (на уровне наиболее совершенных двухтактных ДВС);
- 5. Простоте конструкции, удобству ремонта, надежности и безопасности запуска и работы;
- 6. Стоимости (не превышающей стоимость обычных ДВС).
Лодочные ДВС традиционной конструкции не обеспечивают комплексное выполнение указанных требований.
Потенциально перспективными представляются:
- двухтактные ДВС с впрыском топлива в цилиндр;
- ДВС, работающие по теоретически более экономичным термодинамическим циклам;
- ДВПТ, работающие по термодинамическим циклам Стирлинга, Брайтона, Ренкина, Эриксона, в которых "чистое" несменяемое рабочее тело совершает термодинамические процессы только за счет теплоты, подводимой к нему от высокотемпературного источника и отводимой через стенку к низкотемпературному приемнику. Наиболее перспективными будут ДВПТ, в которых в качестве недефицитного рабочего тела возможно использование воздуха и водяного пара.
В целом перспективность новых как ДВС, так и ДВПТ, определяется прежде всего их экологическими характеристиками и экономичностью на номинальном режиме при обеспечении надежной работы и запуска в реальных условиях эксплуатации.
Принципиальной особенностью разрабатываемых 'Викторией'* конструкций ДВС и ДВПТ является то, что в основном это — поршневые машины, производство которых ориентировано на технологические возможности российских машиностроительных предприятий, а стоимость не будет превышать стоимость обычных ДВС соответствующей мощности и серийности.
Работы проводятся в тесном сотрудничестве с ведущими российскими производственными и научно-исследовательскими предприятиями при сохранении, однако, "ноу-хау" за фирмой.
Ориентировочный диапазон интересующих фирму мощностей в настоящее время 5-50 кВт. Создаваемые конструкции разрабатываются по модульному принципу, поэтому увеличение агрегатной мощности обеспечивается путем увеличения числа модулей.
В плане совместного создания прогрессивных и конкурентоспособных конструкций "Виктория" постоянно расширяет связи, обеспечивающие решение наиболее важных производственно-технологических проблем. Такими проблемами являются:
- простые конструктивно и недорогие а производстве способы впрыска топлив в цилиндры многотопливного двигателя;
- системы зажигания с высокой энергетикой или длительностью искрообразования;
- недорогие методы сварки (пайки) компактной теплообменной аппаратуры для ДВПТ;
- материалы для узлов сухого трения, имеющие минимальные коэффициенты трения и т.д.
Все предложения по указанным и по другим направлениям, обеспечивающим создание и производственное освоение конкурентоспособных отечественных двигателей, будут приняты с благодарностью и развитием соответствующих партнерских отношений.