Повышение эффективности двигателя с искровым зажиганием путем снижения сопротивления на впуске | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Штыка М. Г., Краснокутский В. В., Русанов М. А., Лукомский К. И. Повышение эффективности двигателя с искровым зажиганием путем снижения сопротивления на впуске // Молодой ученый. — 2015. — №12.1. — С. 97-99. — URL https://moluch.ru/archive/92/17809/ (дата обращения: 17.08.2018).

На основе многолетней научной работы в области испытаний автомобилей и тракторов, а также работ по увеличению установленной мощности двигателя внутреннего сгорания и рационального использования. Предложен способ увеличить мощность силовой установки наземного энергетического средства, работающего на легких углеводородах, путем снижения механических потерь на впуске, создаваемое дроссельной заслонкой. Взамен дроссельной заслонки использовать отработавшие газы.

Ключевые слова: двигатель, дроссельная заслонка, сопротивление свежему заряду, наполнение цилиндров, потери на насосные ходы, рециркуляционные отработавшие газы.

 

Одним из путей совершенствования бензиновых двигателей является улучшение систем впуска, снижение потерь на впуске. Анализ технических характеристик автомобилей, особенно легковых с бензиновыми двигателями, показывает, что имеется тенденция увеличения мощности двигателей за счет увеличения частоты вращения [2]. Из теории тепловых двигателей известно, что увеличение частоты вращения приводит к росту потерь на впуске и к снижению наполнения двигателя свежим зарядом. Поэтому снижение потерь на впуске является актуальной задачей.

Известно, что регулирование в связи с изменением нагрузки при карбюраторном питании осуществляется дроссельной заслонкой, которая изменяет количество подаваемой в цилиндры двигателя воздушно-топливной смеси, а при инжекторном питании дроссельная заслонка регулирует количество подачи только воздуха.

Использования этого способа регулирования с помощью заслонки приводит к тому, что только на режимах полной загрузки она полностью открыта, а на всех других режимах её положение создает дополнительное сопротивление свежему заряду и на некоторых режимах разряжение в цилиндрах доходит до 0,05МПа. Учитывая, что двигатели автомобилей, особенно легковых, большую часть времени работы используются на режимах с неполной загрузки, то получается, что потери от прикрытия дроссельной заслонки практически всегда присутствуют, что снижает наполнение цилиндров, увеличивает потери на насосные ходы, увеличивает количество остаточных газов в цилиндрах.

Дизельные двигатели, используя качественное регулирование на изменение нагрузки, освобождены от этого недостатка, на различных скоростных и нагрузочных режимах всегда работают на бедных смесях и изменения состава смеси составляет значительный диапазон, коэффициент избытка воздуха (α) изменяется от 1,2...5,5). Это обусловлено тем, что в процессе работы в цилиндрах дизеля на различных скоростных и нагрузочных режимах создаются условия (температура и давление) для самовоспламенения топлива. В отличии от дизеля бензиновый двигатель работает на различных скоростных и нагрузочных режимах в узком диапазоне изменения коэффициент избытка воздуха, который составляет α = 0,8...1,2. При этом необходимо иметь в виду свойство бензина, которое заключается в том, что наибольшая скорость сгорания бензо-воздушной смеси наблюдается при α = 0,85...0,95 и это приводит к получению максимальной мощности. Для различных режимов работы бензинового двигателя (запуск, холостой ход и малые нагрузки, средние и максимальные нагрузки) необходимы свои, строго определенные, составы смеси. На режимах холостого хода (дроссельная заслонка закрыта) в цилиндрах бензинового двигателя коэффициент остаточных газов (γост) составляет более 0,40, а коэффициент наполнения (ηv) менее 0,3, что является результатом создания сопротивления на впуске [2] (рис.1; 2).

Рис. 1. Зависимость давления pα и коэффициентов γости ηVот нагрузки карбюраторного двигателя

 

Возникает вопрос, возможно ли, изменять состав смеси, но при этом не создавать сопротивление на впуске и потери на насосные ходы? Учитывая, что для снижения максимальной температуры цикла с целью снижения образования оксидов азота, используется рециркуляция отработавших газов, то, по нашему мнению, рециркуляция может быть также использована и для изменения состава смеси, при этом используя избыточное давление отработавших газов на впуске.

Рис. 2. Зависимость коэффициента наполнения ηVи потерь ΔηVот нагрузки дизеля (1- коэффициент наполнения; 4- коэффициент остаточных газов)

 

Использование непосредственного впрыска бензина в цилиндры приближает работу бензинового двигателя к дизелю, а возросшие возможности и быстродействие электронных элементов, применяемых в автомобилестроении, позволяют решать сложные задачи. Такой решаемой задачей может быть управление составом смеси изменением количества подаваемого топлива и количества рециркуляционных отработавших газов при полностью постоянно открытой дроссельной заслонке. Взаимосвязь между количеством подаваемого топлива и рециркуляционными отработавшими газами, по мнению авторов, будет иметь обратную зависимость, т. е. изменять состав смеси можно управлением рециркуляционных отработавших газов.

На основании изложенного можно предположить, что регулирование состава смеси с помощью рециркуляционных отработавших газов взамен дроссельной заслонки позволит снизить потери на впуске и увеличить наполнение цилиндров.

Оценка эффективности и подтверждения правильности предложенного способа регулирования состава смеси не дроссельной заслонкой, а отработавшими газами, экспериментальными исследованиями будет опубликована в следующих статьях.

 

Литература:

 

1.      Автомобильные двигатели. Под. ред.М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. — 591с.

2.      Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков. А. Д. Блинов, П. А. Голубев, Ю. Е. Драган и др. Под. ред. В. С. Папонова и А. М. Минеева. -М.: НИЦ «Инженер», 2000. 332с.

Основные термины (генерируются автоматически): дроссельная заслонка, бензиновый двигатель, газ, состав смеси, свежий заряд, режим, наполнение цилиндров, впуск, изменение нагрузки, холостой ход.


Ключевые слова

двигатель, дроссельная заслонка, сопротивление свежему заряду, наполнение цилиндров, потери на насосные ходы, рециркуляционные отработавшие газы

Похожие статьи

Пути увеличения мощности двигателя ВАЗ-21126 и их влияние...

...двигателя, системы впуска топливно-воздушной смеси, системы выпуска отработавших газов.

Шатунно-поршневая группа изготавливается из кованной стали, диаметр поршня 82 мм, ход

Таким образом, система впуска изменилась и называется 4-х дроссельный впуск.

Краткий обзор опытно-конструкторских работ по использованию...

Наибольшее влияние содержания водорода на моторные свойства проявляется при малых нагрузках и режиме холостого хода.

На рис. 1 приведены кривые изменения продолжительности первой фазы сгорания τI при угле открытия дроссельной заслонки φдр...

Двигатель КамАЗ 820.61–260: особенности системы питания...

...5 — Клапан электромагнитный низкого давления, 6 — Рампа топливная, 7 — Форсунка топливная, 8 — Заслонка дроссельная.

‒ давление наполнения 26 МПа.

Признаки отказа: неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, невозможность пуска холодного...

Обзор неисправностей, возникающих при эксплуатации двигателя...

Для работы на компримированном природном газе двигатель КамАЗ 820.61–260 агрегатируется специальным оборудованием [1]. Опыт

Двигатель нестабильно работает в режиме холостого хода.

Топливная форсунка обеспечивает постоянную подачу топливной смеси.

Снижение токсичности выбросов двигателя внутреннего сгорания...

...4х-тактный, бензиновый, карбюраторный двигатель ВАЗ – 2106, с рабочим объем цилиндров =1569 см³

Изменение ЭДС в первичной обмотке трансформатора вызывает наведение ЭДС во

Видно, что электростатическая обработка воздушной смеси в составе ТВС (кривая 2)...

Обоснование выбора системы рециркуляции отработавших газов...

...такими двигателями заметно ниже в сравнении с дизелями и бензиновыми ДВС [1, 3]. Без

заряду перед компрессором, при этом РОГ возможна на всех режимах работы двигателя

в нём дросселирования наддувочного воздуха выхлопных газов на выпуске или на впуске...

Экспериментальный стенд для исследования автомобильного...

возможность работы на бензине и биогазе; возможность управления составом рабочей смеси, как при работе на

температурного режима двигателя. Кроме того, автоматизированная система

Одним из таких параметров является кривая изменения давления в цилиндре...

Анализ конструктивных решений по созданию транспортной...

Также стоит отметить, что данная концепция газообмена существенно ограничит возможность регулирования процесса наполнения свежим зарядом и отвода отработавших газов в ходе работы двигателя, однако...

Способы снижения содержания оксидов азота в отработавших...

- изменение параметров давления и температуры воздуха на впуске и коэффициента

заряда в составе водотопливной эмульсии, или при её подаче в жидком виде в цилиндры ДВС либо во

Наряду с этим при формировании топливо-воздушной смеси считается целесообразным...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Пути увеличения мощности двигателя ВАЗ-21126 и их влияние...

...двигателя, системы впуска топливно-воздушной смеси, системы выпуска отработавших газов.

Шатунно-поршневая группа изготавливается из кованной стали, диаметр поршня 82 мм, ход

Таким образом, система впуска изменилась и называется 4-х дроссельный впуск.

Краткий обзор опытно-конструкторских работ по использованию...

Наибольшее влияние содержания водорода на моторные свойства проявляется при малых нагрузках и режиме холостого хода.

На рис. 1 приведены кривые изменения продолжительности первой фазы сгорания τI при угле открытия дроссельной заслонки φдр...

Двигатель КамАЗ 820.61–260: особенности системы питания...

...5 — Клапан электромагнитный низкого давления, 6 — Рампа топливная, 7 — Форсунка топливная, 8 — Заслонка дроссельная.

‒ давление наполнения 26 МПа.

Признаки отказа: неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, невозможность пуска холодного...

Обзор неисправностей, возникающих при эксплуатации двигателя...

Для работы на компримированном природном газе двигатель КамАЗ 820.61–260 агрегатируется специальным оборудованием [1]. Опыт

Двигатель нестабильно работает в режиме холостого хода.

Топливная форсунка обеспечивает постоянную подачу топливной смеси.

Снижение токсичности выбросов двигателя внутреннего сгорания...

...4х-тактный, бензиновый, карбюраторный двигатель ВАЗ – 2106, с рабочим объем цилиндров =1569 см³

Изменение ЭДС в первичной обмотке трансформатора вызывает наведение ЭДС во

Видно, что электростатическая обработка воздушной смеси в составе ТВС (кривая 2)...

Обоснование выбора системы рециркуляции отработавших газов...

...такими двигателями заметно ниже в сравнении с дизелями и бензиновыми ДВС [1, 3]. Без

заряду перед компрессором, при этом РОГ возможна на всех режимах работы двигателя

в нём дросселирования наддувочного воздуха выхлопных газов на выпуске или на впуске...

Экспериментальный стенд для исследования автомобильного...

возможность работы на бензине и биогазе; возможность управления составом рабочей смеси, как при работе на

температурного режима двигателя. Кроме того, автоматизированная система

Одним из таких параметров является кривая изменения давления в цилиндре...

Анализ конструктивных решений по созданию транспортной...

Также стоит отметить, что данная концепция газообмена существенно ограничит возможность регулирования процесса наполнения свежим зарядом и отвода отработавших газов в ходе работы двигателя, однако...

Способы снижения содержания оксидов азота в отработавших...

- изменение параметров давления и температуры воздуха на впуске и коэффициента

заряда в составе водотопливной эмульсии, или при её подаче в жидком виде в цилиндры ДВС либо во

Наряду с этим при формировании топливо-воздушной смеси считается целесообразным...

Задать вопрос