У нас есть впрыск топлива, почему не впрыск воздуха?

Причина проста: объем. @ 14,7: 1 stoich, ваш вход в цилиндр должен быть в 14,7 раз больше (или проталкивать намного больше) через сопло, чем вы вводили бы жидкость, которая является топливом.

Вы утверждаете, что в нем будет меньше механических частей, но так ли это? Вам нужно будет предоставить механический способ создания воздуха под высоким давлением, а также ввести его в систему. У вас должен быть какой-то тип резервуара, который будет держать воздух под высоким давлением. Тогда это «высокое давление» должно быть в диапазоне 3000-5000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить надлежащий поток. Подумайте о воздушном компрессоре, который мог бы удовлетворить спрос, о котором вы говорите.

Скажем, мы добавим немного математики (и предположим, что я не просто тупой... хотя жюри по этому вопросу отсутствует):

Двигатель объемом 2 л имеет рабочий объем 2 л. Если бы этот теоретический двигатель работал без наддува и достиг объемного КПД 80% (VE), он бы забирал 0,8 л воздуха при каждом обороте коленчатого вала. Математика:

• 2,0 л X 0,8 = 1,6 л - объем впуска для всех четырех цилиндров при 80% VE
• 1,8 л x 0,5 = 0,8 л - объем впуска на каждый оборот в 4-тактном двигателе.
• 600 об/мин x 0,8 л = 480 л — количество воздуха на холостом ходу, необходимое для поддержания скорости холостого хода
• 6000 об/мин x 0,8 л = 4800 л — количество воздуха на красной линии для поддержания максимальной скорости двигателя

Ваша система должна будет перемещать 4800 литров воздуха в минуту , чтобы поддерживать эту скорость двигателя. Это около 170 кубических футов в минуту. Если вы можете вытащить что-то вроде этого:

вокруг на задней части вашего автомобиля, это может быть выполнимо. 170 кубических футов в минуту — это цифра для маленькой части уравнения с меньшей мощностью. А как насчет высокопроизводительных автомобилей, у которых рабочий объем в три раза больше (двигатель Chevrolet LT1 6,3 л) с большей VE (примерно ~ 85%). Эти цифры намного больше. Вы утроите количество необходимого воздуха, а это значит, что вы утроите количество воздуха, которое вы будете буксировать за автомобилем.

Да, это можно сделать, но какой ценой? Способ, которым воздух вводится в двигатель сейчас, гораздо более эффективен и вводит гораздо больше воздуха, чем вы могли бы надежно продолжать накачивать воздух в двигатель так, как вы предлагаете.

Вы почти описали, но не совсем, работу турбокомпрессора или нагнетателя. Идея впрыска воздуха под давлением из общей топливной рампы, скорее всего, не сработает, поскольку будет трудно гарантировать достойное распыление.

Во многом вы описываете 5-тактный двигатель.

В 5-тактных двигателях поршень служит дополнительным средством сжатия для AFR. Хотя, не нагнетая воздух, они сжимают воздух механическим путем. То, что вы описываете с нагнетанием воздуха, требует огромных объемов воздуха.

Подумайте о 5,0-литровом двигателе, которому требуется 5 литров воздуха на каждые 720 градусов вращения. При 4000 об/мин вам потребуется 10 000 литров воздуха, которые будут «впрыскиваться» каждую минуту.

Впрыск воздуха для выбросов

Идея нагнетания воздуха не уникальна. Многие производители впрыскивают воздух в выхлоп , чтобы помочь окислению несгоревшего топлива при низких оборотах в каталитических нейтрализаторах. Конечно, это были ранние версии, думаю, середины 70-х.

Газ под высоким давлением создать очень сложно, он намного тверже, чем жидкость под высоким давлением. Это потому, что жидкости не сжимаемы, поэтому вы можете распылять их практически так сильно, как хотите, в то время как газ просто поглотит большую часть вашего усилия на сжатие и преобразует остальную часть в тепло (адиабатический нагрев). Чтобы сжать воздух до необходимого давления, потребуется поршневой насос немного больше, чем сам цилиндр. Поэтому вместо того, чтобы делать это с помощью специального насоса, мы сжимаем воздух уже имеющимся у нас компонентом. Сжатие на месте дает дополнительное преимущество рециркуляции адиабатического тепла.

То, что вы предлагаете, прекрасно подходит для двухтактного двигателя. У него уже есть Common Rail воздуха умеренно высокого давления, поступление воздуха в цилиндр можно контролировать впускным клапаном (если он есть) так же, как форсунки Common Rail открываются для впрыска топлива. Но мощность, необходимая для впрыска воздуха, будет огромной, просто для того, чтобы представить ваши потребности в перспективе: двухвальный Junkers Jumo 205 теоретически должен требовать очень мощных шестерен для передачи половины его мощности с нижнего вала на верхний, где мощность берется. но компрессор был запущен с нижнего вала и потреблял так много энергии, что на самом деле оставалось очень мало. Почти половина общей мощности приходится на компрессор, и этот двигатель достиг давления во впускном коллекторе, которое далеко не соответствует тому, что вам нужно.

Вот вариант, о котором я долго думал. Даже некоторые предварительные расчеты.

Двигателям внутреннего сгорания воздух не нужен. Им нужен кислород . Итак... полностью исключите клапанный механизм и установите два набора форсунок: один для жидких углеводородов, а другой для жидкого кислорода.

Конечно, я не рассматриваю вопросы расходов или безопасности в этом мозговом штурме (я редко это делаю). Я также действительно не нашел инжектора пьезоэлектрического или соленоидного типа или даже дизельного типа HPOP, который работал бы на частоте и длительности импульса требуется при температуре LOx около -300 градусов по Фаренгейту, с частотой вращения коленчатого вала в диапазоне 7000.

Тем не менее, это больше, чем устранение клапанного механизма. Представьте себе адиабатическое охлаждение от LOx, возвращающееся к газу в камере сгорания. Я уверен, что с правильными материалами кривошипа, шатуна и поршня вы можете безопасно работать со степенью сжатия 15: 1 или 20: 1, а также иметь прекрасный профиль выбросов. Голова превратилась бы в толстую прочную пластину для инъекций... без движущихся частей. Выхлоп может управляться двухтактным или ванкелевским «открытым» 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 ОП. Сжатие воздуха для нагнетания его через очень маленькое отверстие, вероятно, потребует больше энергии, чем полученный выигрыш. Но резервуар с жидким кислородом уже проделал «работу», достаточно мобилен/портативен и обладает огромным дополнительным охлаждающим эффектом — возможно, настолько значительным, что позволяет сократить или практически исключить систему охлаждения вода/гликоль.

Примерно через десять лет я возьму добровольцев в официальные летчики-испытатели. Слава будет твоей. а то я на нем ездить не буду...

Я думаю, что концепция была бы похожа на использование поршневого компрессора для накачки воздуха в поршневой двигатель, поэтому энергия для накачки поршней воздушного компрессора противодействовала бы энергии, развиваемой поршнями двигателя. Добавление потерь в двигателе к теплу может показаться отрицательным выигрышем.

Но возможно ли, что выигрыш может быть реализован в этой концепции в компактной и автономной форме, если взять 1/2 поршня в V8 и превратить их в компрессоры для нагнетания воздуха в ведомые поршни. в два цикла с соседними поршнями, использующими порт продувки для впуска, связанный с выходом поршня насоса.

Непосредственно в цилиндр Топливные форсунки раньше добавляли немного воздуха в цилиндры сразу после закрытия впускных клапанов и перед сжатием воздуха (что должно быть быстрым включение/выключение), воздушный резервуар не требуется, если он работает только при работающем двигателе ( через ремень). И если он остановится, это не повлияет на нормальную работу двигателя, потому что это односторонний клапан, а не помеха. Это должно дать немного больше мощности в зависимости от размера используемых форсунок.