Двигатель, работающий постоянно на стехиометрическом составе горючей смеси
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания, в котором горение происходит при стехиометрическом составе горючей смеси, т.е. смеси, в которой окислителя ровно столько, сколько необходимо для полного окисления топлива. Его мощностный режим, схема работы.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.09.2013 |
| Размер файла | 15,1 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
Двигатель, работающий постоянно на стехиометрическом составе горючей смеси
П.В.Трофимов
Двигатели внутреннего сгорания имеют недостаток, сгорания топлива происходит при различных соотношениях между топливом и воздухом. По этой причине горение происходит в основном при избыточном количестве воздуха, т.е. при недостаточном количестве окислителе. Предлагается вниманию ДВС, в котором горение происходит при стехиометрическом составе горючей смеси, т.е. смеси, в которой окислителя ровно столько, сколько необходимо для полного окисления топлива. Для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, стехиометрическим считается соотношение воздух / топливо, равное 14,7:1 (массовые части). Осуществляется это за счет подачи дозированного количества топлива независимо от оборотов двигателя при одинаковом количестве сжимаемого воздуха и одинаковой степени сжатия. Такая работа возможно путем периодического включения в работу цилиндров двигателя. Таким образом, например, на холостых оборотах в рабочем состоянии каждый цилиндр составить 1к 10. Т.е. одному рабочему циклу (пример для четырехтактного двигателя), на который приходит два оборота колен вала 18 оборотов или 9 рабочих циклов будут пропущены. И так для каждого цилиндра, если их больше одного. В итоге двигатель будет потреблять меньше топлива, в особенности при спокойной езде на невысокой скорости, при одинаковом рабочем объеме они обеспечивают более интенсивное ускорение автомобиля, у него чище выхлоп. Режим сгорания сверхбедной смеси в этом двигателе отсутствует. Этот режим используется в обычных двигателях при малых нагрузках: при спокойной городской езде и при движении за городом с постоянной скоростью (до 120 км/ч). Что значительно уменьшит потребления топлива. Так как соотношение воздуха и топлива в цилиндре не будет падать до 40:1, и не придется терять давление в цилиндре и нагревать зря избыточное количества воздуха.
Известно работа двигателя на сильно обедненной смеси ставит новую проблему - нейтрализацию отработавших газов. Дело в том, что при этом режиме основную их долю составляют оксиды азота, и поэтому обычный каталитический нейтрализатор становится малоэффективным. Эта проблема в предлагаемом двигателе отсутствует.
Предлагаемый двигатель, например, с применением непосредственного впрыска конструктивно может быть значительно упрощен. Для работы двигателя на сверх обеднённой топливовоздушной смеси: соотношение воздуха и топлива по массе до 30-40:1 требуется усложнения конструкции для получения в области расположения свечи зажигания соотношение равное 20-24:1 чтобы смесь поджечь (стоит напомнить, что оптимальный, так называемый стехиометрический, состав - 14,7:1). если избыток воздуха будет больше, пере обеднённая смесь просто не воспламенится.
С повышением оборотов и необходимой для работы мощности, количество пропущенных рабочих ходов снижаются и могут полностью отсутствовать.
Самая простая схема осуществления могла бы включать только отключение подачи дозируемой части топлива в цилиндры для пропуска рабочего хода им. Однако она имеет ряд недостатков, которые делают ее неприемлемой для применения. К ним можно отнести бесполезную работу цилиндров, производящих впуск воздуха его сжатие и выброс, на что будет затрачена дополнительная энергия. Поэтому идеальная схема должна запрещать впуск и выброс воздуха в цилиндры, которые не осуществляют рабочий ход. Это возможно осуществить установкой клапанов с электрическим приводом, например электромагнитные клапана, открывающие при подачи электрического тока.
Устройство акселератора тоже должно быть выполнено по другой схеме. Начальным условием должно быть установленная величина пропусков для холостого хода. Например, как мы уже рассматривали 1 к 10. Это означает, что без воздействия на него работа каждого цилиндра будет осуществляться одним рабочим ходом на 9 пропущенных рабочих ходов. А далее при изменении хода его это соотношение будет меняться 2 к 8, 3 к 7 и т.д. до 10 к 0. Т.е. все цилиндры работают, пропуски отсутствуют.
Кроме того для повышения мощности, при некотором снижении крутящего момента, за счет обогащенной смеси при работе всех цилиндров возможно предусмотреть дальнейший ход за 10 к 0 акселератора, который будет приводить к увеличению подачи топлива для обогащения смеси. В двигателях опережение подачи искры осуществляется от оборотов двигателя, в данном двигателе это условия сохраниться.
Наиболее подходящая схема, а вернее простая, в которой управление осуществляется работой только впускных клапанов, при этом выпускные клапана будут работать в обычном режиме. В этом режиме в цилиндрах при пропусках работы клапан впускной закрыт будет создаваться разрежение. Что значительно снизит усилие, идущее на этот процесс.
Такая конструкция может быть применена и в дизельном двигателе.
Динамичность такого двигателя во многом должна превосходит обычный двигатель это связано с тем, что мощность каждого рабочего цикла цилиндра происходит скачком к максимальному значению. Когда как в обычном двигателе, он должен пройти путь от начального заполнения, равного минимальному заполнению необходимого для холостых оборотов до максимального в зависимости от числа оборотов.
Предлагаемый двигатель будет работать постоянно в мощностной режиме. Так называемый "режим однородного смесеобразования". Топливо должно впрыскиваться на такте впуска можно коническим факелом, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Поэтому можно использовать и распределенный впрыск, что упростит конструкцию. Состав смеси - должен быть близок к стехиометрическому составу. Снижается токсичность выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси. двигатель стехиометрический горючий мощностный
Оптимальная установка угла опережения зажигания, соответствующего оборотам двигателя должна быть сохранена для улучшения динамических свойств автомобиля и легкости пуска независимо от погодных условий.
Осуществить пропуск открытия впускных клапанов возможно с применением электромагнитных клапанов и электрической связи их распределительным валом. А подача топлива может быть осуществлена с помощью электромагнитных форсунок. Таким образом, особых препятствий для осуществления проекта нет.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сравнение видов топлива по их тепловому эффекту. Понятие условного топлива. Теплота сгорания твердого и жидкого топлива. Гомогенное и гетерогенное горение. Процесс смешивания горючего газа с воздухом. Воспламенение горючей смеси от постороннего источника.
реферат [14,7 K], добавлен 27.01.2012Параметры рабочего тела. Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла. Расчет внешних скоростных характеристик двигателей. Силы давления газов. Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 07.07.2015Описание двигателя внутреннего сгорания - тепловой машины, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Сравнительная характеристика четырёхтактного и двухтактного двигателей, их применение.
презентация [9,0 M], добавлен 11.12.2016История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электрических двигателей постоянного тока. Основные типы двигателей и их разновидности. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы зажигания двигателя.
презентация [419,0 K], добавлен 05.05.2011Особенности и алгоритм определения теплоемкости газовой смеси (воздуха) методом калориметра при постоянном давлении. Процесс определения показателя адиабаты газовой смеси. Основные этапы проведения работы, оборудование и основные расчетные формулы.
лабораторная работа [315,4 K], добавлен 24.12.2012Расчет значения среднеинтегрального напора насоса по смеси и соответствующей ему величине среднеинтегральной подачи смеси путем интегрирования подачи от давления у входа до давления на выходе из насоса. Расчет кавитационного режима работы насоса.
презентация [1,9 M], добавлен 04.05.2016Основные типы двигателей: двухтактные и четырехтактные. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип зажигания двигателя. История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока.
реферат [1,1 M], добавлен 11.10.2010Тепловой двигатель как устройство, в котором внутренняя энергия преобразуется в механическую, история его появления. Типы двигателя внутреннего сгорания. Схемы работы двигателей. Экологические проблемы использования тепловых машин и пути их решения.
презентация [4,3 M], добавлен 25.03.2012Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015Рассмотрение классификации (чугунный, стальной), основных повреждений, причин расслоения пароводяной смеси в экономайзере. Ознакомление с требованиями в конструкции, возможностями, параметрами и сроками безопасной эксплуатации теплообменных аппаратов.
реферат [1,1 M], добавлен 18.04.2010Газовые смеси, теплоемкость. Расчет средней молярной и удельной теплоемкости. Основные циклы двигателей внутреннего сгорания. Термический коэффициент полезного действия цикла дизеля. Водяной пар, паросиловые установки. Общее понятие о цикле Ренкина.
курсовая работа [396,8 K], добавлен 01.11.2012Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.
курсовая работа [209,1 K], добавлен 01.10.2012Определение конечного давления и объема смеси, величины работы и теплоты, участвующих в процессах термодинамики. Анализ КПД цикла Карно. Схема паросиловой установки, описание ее работы. Расчет массового расхода аммиака и мощности привода компрессора.
контрольная работа [198,2 K], добавлен 16.11.2010Определение параметров рабочего тела. Процессы впуска и сжатия, сгорания, расширения и выпуска; расчет их основных параметров. Показатели работы цикла. Тепловой баланс двигателя, его индикаторная мощность. Литраж двигателя и часовой расход топлива.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 20.06.2012Методика расчета горения топлива на воздухе: определение количества кислорода воздуха, продуктов сгорания, теплотворной способности топлива, калориметрической и действительной температуры горения. Горение топлива на воздухе обогащённым кислородом.
курсовая работа [121,7 K], добавлен 08.12.2011Расчет горения топлива (смесь коксового и доменного газов). Определение теоретически необходимого и действительного количества воздуха, количества продуктов сгорания, их процентного состава и калориметрической температуры. Характеристика видов топлива.
контрольная работа [38,9 K], добавлен 28.04.2013Изобретение первой паровой машины. Характеристика, строение, принципы работы двигателя внутреннего сгорания, двигателя Стирлинга, электродвигателя, пневмодвигателя, их классификации. Влияние выбросов двигателей на окружающую среду, загрязнение атмосферы.
презентация [997,8 K], добавлен 18.03.2011Изучение физических принципов устройства генератора и аккумулятора, основных технологических процессов и инструментов. Преимущества двигателя внутреннего сгорания. Конструкция системы подачи топлива, охлаждения двигателя, зажигания, тормозной системы.
презентация [2,0 M], добавлен 27.04.2015Ректификация как физический способ разделения смеси компонентов, основанный на различии температур кипения: способы проведения. Устройство ректификационных колонн. Производство дизельного топлива, керосина, бензина, битума, мазута и котельного топлива.
презентация [826,7 K], добавлен 21.10.2016Определение политропного процесса. Способы определения показателя политропы. Вычисление теплоемкости и количества теплоты процесса. Расчет термодинамических свойств смеси, удельных характеристик процесса. Проверка расчётов по первому закону термодинамики.
контрольная работа [170,2 K], добавлен 16.01.2013
