Разработка двигателя с паровыми камерами сгорания
Рассмотрение проблем современных двигателей внутреннего сгорания. Принцип действия шеститактного двигателя. Способ внутреннего охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Улучшение эффективности и надежности охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2019 |
| Размер файла | 310,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Дальневосточный федеральный университет
РАЗРАБОТКА ДВИГАТЕЛЯ С ПАРОВЫМИ КАМЕРАМИ СГОРАНИЯ
Моисеенко М.И.
Двигатель внутреннего сгорания-агрегат, без которого практически нельзя представить современную наземную, водную и воздушную технику. На сегодняшний день каждый из нас сталкивался с этим устройством и его обслуживанием. Цены на горюче-смазочные материалы (ГСМ) очень весомо отражаются на расходах среднестатистического человека. В условиях нестабильной экономической ситуации и постоянным загрязнением атмосферы, волей-неволей, ученые и специалисты задумываются о переходе на альтернативный вид топлива. Электромобили, гибриды, водородные автомобили, конечно же имеют массу преимуществ перед обычным двигателем, но, несмотря на это ни один крупнейший автоконцерн не отказался от своего стандарта.
Основной проблемой современных двигателей внутреннего сгорания является высокий расход ГСМ, загрязнение экологии и низкий коэффициент полезного действия (КПД). Коэффициент полезного действия - это показатель полезной работы устройства (в нашем случае ДВС). Ни от кого не секрет: сколько мы затратим энергии, столько же и получим. КПД обычного двигателя составляет порядка 30%. Еще 40% идет на подогрев и дополнительное оборудование. И, наконец, оставшиеся 30%, почти треть выделенной теплоты уходит через выхлопную трубу и загрязняет атмосферу.
Из этого следует вывод: мы тратим больше энергии, чем получаем.
Решение этой проблемы нашел 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр.
Рассмотрим патент «Шеститактный двигатель» (концепция Steam-o-Lene) [1]. На рис.1 показана работа двигателя внутреннего сгорания
Рис. 1 Шеститактный двигатель
Идея заключается в том, что к традиционным 4-м тактам добавляются 2 дополнительных. Источником энергии для них служит не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура. В качестве рабочего тела применяется простая вода. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом».
Сложность этого нововведения заключается в том, что двигатель не может работать сразу на воде, нужно разогреть его до рабочей температуры.
Очевидно, что механизм газораспределения нужно переделывать от и до.
Рассмотрим патент № 28510 опубликованный 15.05.2014 [2], автор: Крутских Б.В. «Способ внутреннего охлаждения двигателя внутреннего сгорания». Цель этой разработки- улучшение эффективности и надежности охлаждения ДВС и его работы. Задачей изобретателя является способ охлаждения, применимый для любого типа ДВС с минимальным количеством изменения конструкции, деталей и встроенной автоматической регулировкой теплового режима индивидуально в каждой камере сгорания, без смены режимов работы мотора. Эта задача решается тем, что в камеру сгорания устанавливаются форсунки впрыска жидкостей и датчик температуры, сигнал от которого преобразуется в управляющие команды для работы форсунок, так же необходимы, емкость для жидкостей и насос высокого давления для подачи жидкостей в форсунки, рис. 2.
двигатель охлаждение шеститактный сгорание
Рис. 2 Способ внутреннего охлаждения двигателя внутреннего сгорания
Недостаток этого нововведения заключается в том, что проблема с экологией не решается, а КПД повышается всего на незначительных 3%.
Разработка ДВС с паровыми камерами сгорания, а если точнее, то переделка камер сгорания под паровые такты [3]. Суть изобретения заключается в некотором конструктивном дополнении двигателя.
Разберем работу двигателя по тактам, рис. 3:
1й такт- впуск топливо-воздушной смеси
2й такт- сжатие топливо-воздушной смеси
3й такт- воспламенение топливо-воздушной смеси
4й такт- выпуск остаточных газов
Рис. 3 Работа двигателя по тактам
Как было сказано выше, 30% теплоты в виде остаточных газов на четвертом такте выходят в атмосферу. В данной разработке 1ый и 4ый цилиндр остаются неизменными, а во 2-й и 3-й, вместо топлива, через впускной клапан (соединенный с выпускным 2х соседних цилиндров) будут поступать остаточные газы. Далее будет их сжатие (2ой такт), затем впрыск воды (вода под температурой сжатия и остаточных газов, преобразуясь в пар, дает давление, эквивалентное давлению сгорания топливо-воздушной смеси). На выпуске вода скапливается в конденсат и через сепаратор очищается для повторного использования. Все вредные вещества остаточных газов растворяются в воде.
На выходе мы получаем повышение КПД на 15%, снижение расхода топлива на 30% и полное отсутствие выхлопных газов. Из дополнительного оборудования необходимо установить сепаратор на выпуске, водяной насос и форсунки на 2ой и 3ий цилиндр. Также будет необходимо гильзование 2-го и 3-го цилиндра. Взамен, мы можем полностью отказаться от системы выпуска. Данная схема может быть применима на большинство, как современных, так и устаревших ДВС.
Литература
1. Журнал «Популярная механика» 2008г. №6 (Автор: Владимир Санников).
2. Патент №28510 «Способ внутреннего охлаждения двигателя внутреннего сгорания» http://www.google.com/patents/WO2013122445A1?cl=ru.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания, его устройство и особенности работы, преимущества и недостатки. Рабочий процесс двигателя, способы воспламенения топлива. Поиск направлений совершенствования конструкции двигателя внутреннего сгорания.
реферат [2,8 M], добавлен 21.06.2012Рассмотрение термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объёме и давлении. Тепловой расчет двигателя Д-240. Вычисление процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Эффективные показатели работы ДВС.
курсовая работа [161,6 K], добавлен 24.05.2012Общая характеристика судового дизельного двигателя внутреннего сгорания. Выбор главных двигателей и их основных параметров в зависимости от типа и водоизмещения судна. Алгоритм теплового и динамического расчета ДВС. Расчет прочности деталей двигателя.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 10.06.2014Описание двигателя внутреннего сгорания как устройства, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу. Сфера использования этого изобретения, история разработки и усовершенствования, его преимущества и недостатки.
презентация [220,9 K], добавлен 12.10.2011Общее местоположение описываемого предприятия, его организационная структура. Поршень двигателя внутреннего сгорания: конструкция, материалы и принцип работы. Описание конструкции и служебное назначение детали. Выбор режущего и мерительного инструментов.
отчет по практике [3,3 M], добавлен 14.05.2012Общие сведения об устройстве двигателя внутреннего сгорания, понятие обратных термодинамических циклов. Рабочие процессы в поршневых и комбинированных двигателях. Параметры, характеризующие поршневые и дизельные двигатели. Состав и расчет горения топлива.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 22.12.2010Характеристика дизельного топлива двигателей внутреннего сгорания. Расчет стехиометрического количества воздуха на 1 кг топлива, объемных долей продуктов сгорания и параметров газообмена. Построение индикаторной диаграммы, политропы сжатия и расширения.
курсовая работа [281,7 K], добавлен 15.04.2011Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания и действующих в нем усилий. Его устройство и схема равнодействующих моментов. Расчет сил инерции. Диаграмма износа шатунной шейки коленчатого вала. Способы уравновешивания его значений.
контрольная работа [108,6 K], добавлен 24.12.2013Кинематический анализ двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Построение планов скоростей и ускорений. Определение внешних сил, действующих на звенья механизма. Синтез планетарной передачи. Расчет маховика, делительных диаметров зубчатых колес.
контрольная работа [630,9 K], добавлен 14.03.2015Повышение удельных параметров двигателя внутреннего сгорания (ДВС) за счет увеличения массы топливного заряда. Турбокомпрессоры в качестве агрегатов наддува ДВС. Центробежный компрессор как основной элемент агрегата, его термодинамический расчет.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.02.2011Определение параметров рабочего цикла дизеля. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Построение регуляторной характеристики автотракторного двигателя внутреннего сгорания. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма, параметров маховика.
курсовая работа [309,2 K], добавлен 29.11.2015Расчет основных параметров двигателя ЗИЛ-130. Детали, механизмы, модели основных систем двигателя. Количество воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива. Расчет параметров процесса впуска, процесса сгорания. Внутренняя энергия продуктов сгорания.
контрольная работа [163,7 K], добавлен 10.03.2013Проектирование кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания, определение линейных размеров звеньев. Синтез оптимальных чисел зубьев и кинематический анализ. Исследование качественных характеристик внешнего эвольвентного зацепления.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 23.09.2010Прочностное проектирование поршня двигателя внутреннего сгорания, его оптимизация по параметрам "коэффициент запаса - масса". Расчет шатуна двигателя внутреннего сгорания. Данные для формирования геометрической модели поршня и шатуна, задание материала.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 13.06.2013Выполнение теплового расчёта двигателя внутреннего сгорания и определение его индикаторных, эффективных, термических, механических показателей, а также геометрических размеров цилиндра. Построение индикаторной диаграммы на основе полученных данных.
курсовая работа [886,3 K], добавлен 10.07.2011Структурные схемы системы автоматического регулирования частоты (САРЧ) вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Конструктивная и функциональная схемы САРЧ ДВС. Принципы регулирования, уравнение переходного процесса двигателя.
контрольная работа [531,1 K], добавлен 07.01.2013Изучение особенностей процесса наполнения, сжатия, сгорания и расширения, которые непосредственно влияют на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания. Анализ индикаторных и эффективных показателей. Построение индикаторных диаграмм рабочего процесса.
курсовая работа [177,2 K], добавлен 30.10.2013Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – устройство, преобразующее тепловую энергию, получаемую при сгорании топлива в цилиндрах, в механическую работу. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
реферат [13,2 K], добавлен 06.01.2005Описание прототипа двигателя ЯМЗ-236. Блок цилиндров, кривошипно-шатунный механизм, газораспределение. Исходные данные для теплового расчета. Параметры цилиндра и двигателя. Построение и скругление индикаторной диаграммы. Тепловой баланс двигателя.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.05.2013История развития турбокомпрессоров и постройка образцов двигателей внутреннего сгорания. Использование турбонаддува у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Основная задача промежуточного охладителя. Система зажигания и электронного впрыска топлива.
контрольная работа [241,3 K], добавлен 15.02.2012
