Daniel

У нас есть впрыск топлива, почему бы не нагнетать воздух?


Двигатель Двигатель-теория Впрыск топлива Авто

Я заканчиваю изучать системы EFI, которые заставляют меня думать об индукции в более общем плане.

Мы вводим топливо из общей рейки высокого давления по многим веским причинам. Мы способны сделать стратифицированный ожог внутри цилиндра, при условии, что мы полностью контролируем бабочку дроссельной заслонки. Мы иногда используем рециркуляцию отработавших газов, чтобы замедлить сгорание и снизить температуру цилиндра.

Учитывая эти сценарии, почему бы нам не добавить общий рельс атмосферного воздуха под высоким давлением и использовать инжектора для подачи воздуха и выхлопа, когда это необходимо, аналогично топливу?

Разумеется, это даст мне двигатель, который может реагировать быстрее, потому что во входном воздушном потоке нет отставания, меньше механических деталей и потенциально уменьшает выбросы, позволяя мне легче контролировать содержание кислорода в катализаторе?

spicetraders
Патент США 5381760 A был представлен.

Chloe
Мы делаем. Это называется турбонаддувом или нагнетателем .

Moab
Использование «общего рельса» для выполнения всего этого было бы непрактичным из-за объема воздуха, который нужно впрыскивать в любой момент времени.

Lightness Races in Orbit
@Chloe: Ни один из ответов не указывает на это. Вы могли бы написать один?

Benj
Еще одна мысль: считаете ли вы «инъекцию» просто высоким давлением (не всасыванием) или действительно с каким-то контролируемым инжектором, как топливные форсунки?

Ответы


Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

Простая причина: объем. @ 14.7: 1 stoich, ваш вход в цилиндр должен быть на 14.7x больше (или нажимать намного больше) через сопло, чем вы будете жидкостью, которая является топливом.

Вы утверждаете, что у него будет меньше механических частей, но это правда? Вам нужно будет создать механический метод создания воздуха под высоким давлением, а также ввести его в систему. У вас должен быть какой-то танк, который будет держать воздух под высоким давлением. Тогда это «высокое давление» должно быть в диапазоне 3000-5000 фунтов на квадратный дюйм при угадывании, чтобы обеспечить надлежащий поток. Подумайте о воздушном компрессоре, который может идти в ногу со спросом, о котором вы говорите.

Скажем, мы выбрасываем какую-то математику в микс (и предположим, что я не просто абсолютно глуп), хотя присяжные не участвуют в этом):

Двигатель 2L имеет увеличенный объем 2L. Если бы этот теоретический двигатель работал, без наддува и достиг 80% -ной объемной эффективности (VE), он потреблял бы 8 л воздуха за каждый оборот коленчатого вала. Математика:

  • 2.0LX .8 = 1.6L - Объем всасывания для всех четырех цилиндров при 80% VE
  • 1.8L x .5 = .8L - Объем всасывания для каждого оборота в четырехтактном двигателе
  • 600 об / мин x .8L = 480L - количество воздуха на холостом ходу, необходимое для поддержания скорости холостого хода
  • 6000 об / мин x .8L = 4800L - Количество воздуха на красной линии для поддержания максимальной скорости вращения двигателя

Вашей системе необходимо будет перемещать 4800 литров воздуха в минуту , чтобы поддерживать эту скорость двигателя. Это около 170CFM. Если вы можете перетащить что-то вроде этого:

введите описание изображения здесь

вокруг на задней части вашего автомобиля, это может быть выполнимо. 170CFM - это фигура для маленького, нижнего конечного контура уравнения. Что относительно характеристик автомобилей, где у вас в три раза больше объема (6.3L Chevrolet LT1) с большим VE (~ 85% при угадывании). Эти цифры значительно больше. Вы увеличили бы количество необходимого воздуха, что в три раза увеличило бы количество, которое вы буксируете за транспортным средством.

Да, это можно сделать, но по какой цене? Ввод воздуха в двигатель теперь намного эффективнее и вводит гораздо больше воздуха, чем вы могли бы надежно продолжать подавать воздух в двигатель так, как вы предлагаете.

brichins
Конечно, если бы у вас был другой способ подачи воздуха , вы создали несколько действительно крутых двигателей, но они по-прежнему были бы непрактичными для большинства применений с использованием обычного двигателя внутреннего сгорания.

Dan Neely
170 CFM - это не столько воздушный поток, сколько вы подразумеваете с этим буксируемым, каким бы он ни был. Немного негабаритный вентилятор корпуса компьютера может двигаться больше, чем это. В зависимости от требований к статическому давлению такой вентилятор может оказаться непригодным; но немного быстрый поиск в Google предполагает несколько сотен CFM для скорости воздушного потока турбокомпрессора; который немного больше, чем вентилятор 120x38 мм, но не настолько.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
@DanNeely - Вы смешиваете яблоки и апельсины. Ни в коем случае вентиляторный вентилятор не делал бы лизать разницу в этом случае. У вас есть давление и поток. Особенно, если вы пытаетесь прокачать воздух через систему, которая будет вводить ее непосредственно в цилиндр. При любом обратном давлении вентилятор корпуса полностью прекратил бы поток воздуха.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
@AL - Математика является общей. Вставьте размер двигателя, объемную эффективность двигателя и максимальную скорость двигателя, чтобы соответствовать тому двигателю, который вы имеете в виду. Этот пример для 4-тактного двигателя. 2-тактный двигатель будет вычисляться по-разному.

A.L
@ Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 В моем последнем комментарии я заменил «невозможно» «практически очень тяжелым».

Steve Matthews

Вы почти, но не совсем описали работу турбокомпрессора или нагнетателя. Идея о том, что воздух под давлением вводится из общей топливной магистрали, скорее всего, не будет работать, поскольку было бы трудно гарантировать приличное распыление.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
Как TC и / или SC используют инжекторы для подачи воздуха в систему. Я понимаю, что ОП хочет покончить с вальветраном и просто иметь два инжектора: один для топлива и один для воздуха. Турбо даже не приближается к тому, что нужно.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
Может быть. Думаю, мы просто взяли разные маршруты. Должно позволить ОП упростить.

mbrig
@ Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2, IMO, вы (и, возможно, OP?) Видят разницу там, где ее нет. Если бы я взял систему впрыска топлива в автомобиль, заменил компоненты, которые перевозятся с жидкостями флюидов, чтобы они предназначались для газов (насос -> компрессор, резервуар -> впускные, сменные клапаны и т. Д.), Затем расширили трубы, чтобы обеспечить необходимый воздушный поток, Я думаю, что у меня будет обычная турбосистема. Я не вижу в вашем ответе причины, почему вам нужно 2k + psi, когда 5-10psi заполняет цилиндр просто нормально в обычном двигателе.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
@mbrig - Никогда не снимается, если это не личное оскорбление. Вы просто пытаетесь объяснить, так хорошо на yah! Я всегда ценю разные мнения и мысли об этом ... Я определенно не думаю, что у меня есть замок на любом из этих вещей! Ваше мнение столь же ценно, если не больше, чем мое. Спасибо за ввод.

RemarkLima
Не является ли общий рельс в этом сценарии только впускным коллектором?

DucatiKiller

Во многих отношениях вы описываете 5-тактный двигатель

5 Двигатели хода используют поршень для обеспечения вторичного средства сжатия для AFR. Хотя, не вдувая воздух, они сжимают воздух механическими средствами. То, что вы описываете при впрыске воздуха, требует больших объемов воздуха.

Подумайте о 5,0-литровом двигателе, требующем 5 литров воздуха каждые 720 градусов оборота. При 4000 об / мин вам понадобится 10 000 литров воздуха, которые нужно «впрыскивать» каждую минуту.

Впрыск воздуха для выбросов

Идея введения воздуха не является уникальной. Многие производители вливают воздух в выхлоп , чтобы помочь в окислении несгоревшего топлива при низких оборотах в каталитических нейтрализаторах. Это были ранние версии, думаю, в середине 70-х.

Moab
Я думаю, что вы единственный, кто понимает этот вопрос.

Agent_L
OP спрашивает о впрыске воздуха в камеру сгорания до (или во время) зажигания. «5-тактный» принимает после ожога газы после расширения из камеры сгорания, чтобы расширить их во второй раз. «Повторное использование выхлопных газов» в значительной степени является противоположностью «воздушной инъекции».

Agent_L

Газ высокого давления очень трудно создать, намного сложнее, чем жидкость высокого давления. Это связано с тем, что жидкости не сжимаются, поэтому вы можете нажимать их практически так же сильно, как вы хотите, в то время как газ просто поглотит большинство ваших усилий по сжатию и превратит их в тепло (адиабатическое нагревание). Для сжатия воздуха до необходимого давления потребуется поршневой насос, немного больший, чем сам цилиндр. Поэтому вместо того, чтобы делать это через специальный насос, мы сжимаем воздух с помощью компонента, который у нас уже есть. Сжатие на месте дает дополнительное преимущество утилизации адиабатического тепла.

То, что вы предлагаете, идеально подойдет для 2-тактного двигателя. У этого уже есть общий рельс воздуха с умеренным высоким давлением, вход воздуха в цилиндр может управляться впускным клапаном (если он есть), так же как и обычные форсунки для открытого топлива, чтобы впрыскивать топливо. Но мощность, необходимая для вдувания воздуха, была бы огромной, просто чтобы учесть ваши потребности: двухвальный Junkers Jumo 205 должен теоретически требовать очень сильных передач для передачи половины его мощности от нижнего вала до верхнего, где была выбрана мощность, но компрессор сбежал с нижнего вала и взял столько энергии, что на самом деле оставалось совсем немного. Почти половина валовой продукции была произведена компрессором, и этот двигатель достиг давления впускного коллектора, не приближающегося к тому, что вам нужно.


SteveRacer

Вот вариация, о которой я много думал. Даже выполнив предварительную математику.

Двигатели IC не нуждаются в воздухе. Им нужен кислород . Итак ... полностью ликвидируйте валветиран и создайте два набора инжекторов: один для жидких углеводородов и один для жидкого кислорода.

Конечно, я не рассматриваю вопрос о расходах или безопасности в этом мозговом штурме (я редко это делаю). Я также не нашел инжектор пьезо или соленоида, или даже дизельный тип HPOP, который работал бы на частоте и ширине импульса необходимо при температуре LOx около -300 градусов по Фаренгейту, с оборотом кривошипа в диапазоне 7000.

Тем не менее, это больше, чем ликвидация клапана. Представьте себе адиабатическое охлаждение от LOx, возвращающегося к газу в камере сгорания. Я уверен, что с правым кривошипным, стержневым и поршневым материалами вы можете безопасно использовать сжатие 15: 1 или 20: 1 и иметь прекрасный профиль выбросов. Голова будет уменьшена до ничего, кроме толстой прочной пластины для инъекций ... никаких движущихся частей. Выхлоп может обрабатываться двухтактным или ванельным «раскрывающимся» портом с модифицированным циклом Аткинсона с более длинным тактом выхлопа.

Это очень далеко от реальности (как и я), но я думаю, что это иллюстрирует практическую вариацию концепции OP. Сжатие воздуха, чтобы впрыснуть его через очень маленькое отверстие, скорее всего, будет стоить больше энергии, чем достигнутые выгоды. Но в цистерне жидкого кислорода уже есть «работа», в которую он входит, он является мобильно / переносимым и обладает таким огромным добавленным охлаждающим эффектом - возможно, настолько драматичным, чтобы отбросить назад или практически полностью исключить систему охлаждения воды / гликоля.

Я буду принимать добровольцев через десять лет для официальных пилотов-испытателей. Слава будет твоей. Потому что я не собираюсь ехать в нем ...

Hobbes
ULA работает над этим как часть концепции интегрированных транспортных жидкостей (IVF) для своей стадии ракеты ACES: в основном они запускают двигатель внутреннего сгорания с подачи топлива и подачи кислорода на ракете. ( ulalaunch.com/uploads/docs/Published_Papers/Extended_Durati on / ... )

SteveRacer
Ницца! возможно, не в моей жизни

Hobbes
Большой недостаток использования LOX здесь, на Земле, заключается в том, что резервуар должен быть холодным. Вам нужна толстая изоляция и активная система охлаждения, чтобы свести к минимуму уровень кипения. Кроме того, ракетные двигатели, работающие на керосине / LOX, работают на смеси ~ 2.2 LOX: 1 керосина, поэтому для каждых 50 литров топлива вам нужно 110 л LOX. Бак для СНГ, размер которого занимал бы половину пространства багажника, изолированный резервуар еще хуже.

spicetraders

Я думаю, что концепция будет похожа на использование поршневого компрессора для подачи воздуха в поршневой двигатель, поэтому энергия для накачки поршней воздушного компрессора будет противостоять энергии, развиваемой поршнями двигателя. Добавление потерь в двигателе для нагрева может показаться отрицательным.

Но возможно ли, что выигрыш может быть реализован в этом понятии в компактной и автономной форме, будет принимать 1/2 поршней в V8 и превращать их в компрессоры для накачки воздуха в ведомые поршни. Может быть, в два цикла с соседними поршнями, используя порт убрания для впуска, связанный с выходом поршня насоса.

Benj
Не совсем ответив на вопрос OP, но приятная идея :) Ему несколько нужно рассчитать потери мощности и перегрев воздуха, возможно, потребуется интеркулер, как в системах с турбонаддувом. Я также задаюсь вопросом, как обращаться с кулачками и распределительными валами, чтобы избежать ненужного сжатия этого воздуха в фазе «сжатия», чего можно было бы избежать с помощью вашей техники.

Mat

Прямо к цилиндру Топливные форсунки, используемые для добавления чуть большего количества воздуха в цилиндры сразу после закрытия впускных клапанов и перед сжатием воздуха (который должен быть быстро включен / выключен), не требуется воздушный бак, если он работает только при запуске двигателя ( через пояс). И если он остановится, это не повлияет на нормальную работу двигателей, потому что это одностороннее вращение, а не вмешательство. Это должно дать немного больше энергии в зависимости от размера используемых форсунок.

For any question please email answer.adv@gmail.com