Специалисты Томского научного центра СО РАН в кооперации с коллегами из Пекинского технологического университета изучили рабочий процесс циклоидального поршневого двигателя. С помощью методов численного моделирования был установлен оптимальный режим работы двигателя, при котором его эффективность максимальна, а удельный расход топлива получается наименьшим. Полученные результаты опубликованы в журнале первого квартиля Energy.
«В основе работы таких двигателей нового поколения, являющихся важным компонентом гибридных автомобилей и электромобилей с увеличенной дальностью хода, лежит термодинамический цикл Аткинсона. В отличие от цикла Отто, такты сжатия и расширения будут неравными по времени: такт расширения длится дольше, нежели такт сжатия. За счет такого чрезмерного перерасширения возможно более эффективно использовать энергию топлива, снизить его расход и уменьшить количество вредных выбросов», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории физической активации ТНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Сергей Доржиевич Замбалов.
Используя методы численного моделирования, ученые изучили особенности всех тактов рабочего цикла двигателя, в том числе с учетом изменения фаз газораспределения. Они также исследовали вихревые структуры турбулентных потоков, возникающие в двигателе и влияющие на его работу, рассмотрели, как именно возникает волна горения и формируется ее фронт в камере сгорания. Всё это позволило получить важные качественные и количественные характеристики рабочего процесса двигателя.
Как отметил Сергей Замбалов, важным результатом явилось выявление оптимального диапазона коэффициента перерасширения — от 1 до 1,15 (это соотношение такта расширения к такту впуска). В данном диапзоне КПД циклоидального поршневого двигателя повышается до 32,7—34,5 %. Кроме того, такой режим работы двигателя позволяет снизить расход топлива и выброс вредных веществ.
В настоящее время в России нет подобных работ, поэтому полученные результаты имеют важное фундаментальное и прикладное значение для передовых предприятий автомобильной отрасли, внедряющих циклоидальные поршневые двигатели.
Ольга Булгакова, ТНЦ СО РАН
