3.5.3. Анализ модели задачи

3.5.3.1. Выбрать изменяемый элемент. Для этого проверить, хоро­шо ли поддается изменяемый инструмент, входящий в конфликтную па­ру. Если этот инструмент плохо поддается изменениям, следует заме­нить его в модели задачи ИКС(Х)- элементом.

Х - элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет вредное воздействие или обеспечивает нормаль­ную работу.

В качестве изменяемого элемента следует брать инструмент, а не изделие.

Если в конфликтную пару вошел инструмент, а в качестве изменяе­мого элемента выбран Х-элемент, необходимо заново записать формулировку модели задачи. Типичная формулировка модели задачи при Х-элементе: необходимо ввести Х-элемент, который обеспечивал бы устранение (указать вредное воздействие) или получение (указать полезное действие) при имеющемся инструменте.

Если в модели задачи указан отсутствующий инструмент, надо обязательно ввести Х-элеменг.

Х-элемент всегда поддается изменениям, т.е. можно легко и уп­равляемо изменять его положение в пространстве или физические па­раметры (размеры, форму, скорость, силу и т.д.) и (или) допускать введение добавок. В частности, электромагнитные и тепловые поля относятся к элементам, хорошо поддающимся изменениям (если усло­виями задачи специально не оговорено обратное).

Х-элемент не обязательно должен оказаться новой вещественной частью системы, Х-элемент - это некое изменение в системе, некий X вообще. Он может быть равен, например, изменению температуры или агрегатного состояния какой-то части системы или внешней среды.

Иногда условия задачи содержат дополнительное ограничение: инструмент должен быть неизменяемым. Такие задачи решаются введе­нием Х-элемента, выполняющего функцию второго инструмента.

3.5.3.2. Записать, формулировку идеального конечного результата ИКР-1 (рис. 3.1):

- если в качестве изменяемого элемента выбран инструмент, то ИКР (указать инструмент) сам устраняет вредное действие (указать), сохраняя способность совершать полезное действие (указать).

- если в качестве изменяемого элемента выбран Х-элемент, то ИКР-1:Х - элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет (указать вредное действие), сохраняя способность совершать (указать полезное действие).

Кроме конфликта «вредное действие связано с полезным действием», возможны и другие конфликты, например, «введение нового полезного действия вызывает усложнение системы» или «одно полезное действие несовместимо с другим». Поэтому приведенные формулировки ИКР сле­дует считать только образцами, по типу которых надо записывать ИКР. Общий смысл этих формулировок: приобретение полезного качества или устранение вредного не должно сопровождаться ухудшением других ка­честв или появлением вредного качества.

Если из условий задачи известно, каким должно быть готовое изделие, и задача сводился к определению способа получения этого изделия, может быть использован метод «шаг назад от ИКР». Напри­мер, если в ИКР две детали соприкасаются, то при минимальном от­ступлении от ИКР между деталями надо показать зазор. Возникает новая задача: как устранить дефект? Решение такой микрозадачи обыч­но не вызывает затруднений и часто подсказывает способ решения общей задачи.

3.5.3.3. Определить оперативную зону (03). В простейшем случае оперативная зона - это честь изменяемого элемента, в пределах ко­торой необходимо обеспечить сочетание требований, указанных в фор­мулировке ИКР. Оперативная зона может включать пространство между инструментом и изделием, а если инструмент сдвоенный, то и пространство между инструментами.

Если инструмент - поле, то оперативная зона может полностью или частично проникать в изделие. Это необходимо учитывать и в том случае, если изменяемым элементом взят Х-элемент, поскольку неиз­вестный элемент может оказаться полем.

Оперативная зона может проникать в изделие и в тех случаях, когда инструментом является вещество (в частности, мелкодисперсное), но такое проникновение возможно лишь при условии, что оно не нару­шает условий задачи.

Оперативная зона может геометрически включать и весь изменяе­мый инструмент. В этом случае «часть элемента» означает «составная часть, распространенная во всем пространстве». Например, «кис­лород - часть воздуха».

Силы, действие которых появляется в оперативной зоне (например, сила давления), могут создаваться устройствами, находящимися вне этой зоны.

3.5.3.4. Определить оперативное время (0В) - время, в течение которого необходимо обеспечить сочетание требований, указанных в формулировке ИКР-1.

3.5.3.5. Усилить формулировку ИКР-1 дополнительным требованием: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, необходимо использо­вать вещества и поля, уже имеющиеся в системе, прежде всего в опе­ративной зоне.

3.5.3.6. Записать формулировку физического противоречия (ФП) на микро уровне часть элемента в оперативной зоне в течение 0В должна быть (указать физическое макро состояние, например, "быть теплопро­водной"), чтобы выполнять (указать противоположное физическое макро состояние, например, «быть нетеплопроводной»).

3.5.3.7. Записать формулировку физического противоречия на микро уровне: в оперативной зоне должны быть частицы вещества (ука­зать их физическое состояние или действие), чтобы обеспечить (ука­зать требуемое по 3.6 макро состояние), и не должно быть таких частиц (или должны быть частицы с противоположным состоянием или действием), чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.5.3.6 дру­гое макросостояние).

3.5.3.8. Записать формулировку идеального конечного результа­та ИКР-2: оперативная зона в течение оперативного времени сама обеспечивает (указать противоположные физические макро- или мик­росостояния).

Для нашей задачи рассмотрим режим н.р. В качестве изменяемого элемента берем вначале топливо. В этом случае ИКР-1 можно сформу­лировать: факел топлива при хорошем распыле и достаточной дальнобойности, а также при мощном вихре воздуха интенсивно сгорает, обеспечивая необходимую мощность, и в то же время поглощает часть тепла, предотвращал перегрев двигателя.

Оперативной зоной в Данном случае является пространство между инструментами: топливом и воздухом.

Оперативным временем является время от момента впрыска топлива до момента начала выпуска выхлопных газов.

Так как согласно 3.5.3.6 в систему нельзя вводить новое вещест­во, то частицы топлива, интенсивно испаряясь и сгорая в вихре воз­духа, сами должны поглощать часть тепловой энергии, предотвращая перегрев двигателя.

На микроуровне ФП частица топлива должна быстро испаряться и сгорать (образуя интенсивный тепловой импульс при образовании про­дуктов сгорания, их расширении) и за счет этого создавать давление и в то же время не образовывать интенсивный тепловой импульс, ко­торый способствует перегреву двигателя.

Для х.х. в качестве изменяемого элемента также берем вначале топливо ИКР-1: через форсунку подается достаточное количество топ­лива, чтобы создать дальнебойность факела, обеспечивающего интен­сивное сгорание топлива в центральной части вихря, и в то же время подается малое количество топлива, чтобы расход топлива был мини­мальным.

Для х.х. ИКР-2: додача малого количества топлива и воздуха обеспечивает низкие затраты, в то же время обеспечивает устойчивую работу двигателя на этом режиме без пропуска вспышек в отдель­ных цилиндрах.

На микроуровне ФП: частицы топлива и воздуха расходуются в ма­лом количестве, в то же время осуществляется их циклическое само­воспламенение и сгорание без пропуска вспышек в отдельных цилинд­рах.

Проведенные автором экспериментальные исследования на опытной установке, имитирующей процесс сгорания в двигателе, показали, что горение происходит в центральной части вихря воздуха. Причем с уменьшением интенсивности вихря эта область сокращается к цент­ру вихря.

Поэтому для улучшения процесса сгорания на этом режиме необходимо одной стороны, увеличить дальнебойность топливного факела, чтобы основная порция топлива попадала в центральную часть враща­ющего вихря воздуха, с другой стороны, увеличить площадь активной зоны горения в центральной части вихря.

Для увеличения дальнебойности топливного факела наиболее целесообразно изменить параметры отверстия для впрыска топлива.

Частицы топлива содержатся в достаточном количестве, чтобы об­разовать факел топлива с дальнебойностью, обеспечивающей попада­ние основной порции топлива в центральную часть вихревого потока воздуха, воспламенение и полное сгорание, в то же время для созда­ния топливного факела частицы топлива содержатся в малом количест­ве, что обеспечивает малый расход топлива в этом режиме,.