Статьи создателя про движки

15 октября 11 года
СТАТЬЯ
ПЕРСПЕКТИВЫ И Способности ПАРОВОГО ХОДА В ДВС.
Взор на «устройство» паровой фазы в рабочем цикле поршневых и роторных ДВС

&nbsp На форуме моего веб-сайта http://rotormotor.listbb.ru/viewtopic.php?f=3&t=20
началось обсуждение плюсов и минусов использования впрыска воды в цилиндр поршневого мотора, с описанием уже скопленного в данном деле опыта. Так же появляется вопрос- а в роторном движке той конструкции, которую я на данный момент разрабатываю — может быть ли это?
&nbsp Отвечаю сразу- может быть и непременно будет применяться. И будет работать еще лучше, чем в поршневых движках. Чуток позднее я разовью данную тему и постараюсь обрисовать собственный взор на этот вопрос.
&nbsp Но сначала — несколько теоретических посылов к таковой дилемме. Я столкнулся с тем, что большая часть автовладельцев считает, что впрыск воды в цилиндр делается для того, чтоб: «Уменшить детонацию и тем повысить степень сжатия. А повышение степени сжатия — это существенное повышение КПД…» В этом снова проявляется старенькое заблуждение, что эффективность мотора можно сначала повысить, усиливая степень сжатия в нем…
&nbsp Во первых, при достижении степени сжатия определенных степеней, интенсивность увеличения КПД мотора падает. Т.е. после заслуги определенных уровней степени сжатия, увеличивать ее уже не имеет смысла, потому что конструктивные и технологические издержки на увеличение степени сжатия «съедят» маленькие «прибыли» от маленького увеличения КПД.
&nbsp Во — вторых, воду в цилиндр впрыскивают не для этого. Уменьшение детонации — это второстепенный итог. Главное (хотя и маленькое) увеличение КПД при впрыске воды идет не из-за этого.

&nbsp Давайте разглядим, отчего и для чего необходимо впрыскивать воду в рабочее место — в камеру сгорания. Но сначала — незначительно теории.
&nbsp Итак- сгорающие пары горючего в консистенции с воздухом превращают энергию хим связей распадающихся от окисления углеводородов в два типа энергии:
&nbsp &nbsp — высочайшее давление газов горения (газы вырабатываются в большенном количестве — и их давление может совершать работу расширения);
&nbsp &nbsp — высочайшая температура этих газов горения и выделение лучистой энергии;

&nbsp Завышенное давление газов горения совершает основную работу в механической системе мотора и приводит в действие главный вал, с которого и снимается мощность. Это возможная энергия, в которую переводится часть энергии горения горючего.
&nbsp Высочайшая температура от горения газов практически никак не работает в движке и в главном пропадает, да к тому же норовит навредить деталям и механизмам мотора, потому его и приходится охлаждать. Это внутренняя энергия, в которую перебегает другая часть энергии горения горючего.

&nbsp Нужно увидеть увлекательную особенность — что в поршневых движках ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, в полезную работу переводится возможная часть энергии горючего — энергия завышенного давления. Эти газы высочайшего давления и давят на поршни поршневых ДВС. В газовых турбинах работает другой вид энергии — кинетическая энергия потока жарких газов, которая и крутит колеса газовых турбин.
А вот внутренняя энергия завышенной температуры от горения горючего, в ДВС фактически слабо употребляется, при всем этом ее стараются как можно резвее рассеять, и выделить в окружающее место через систему остывания.
&nbsp В движках Наружного СГОРАНИЯ (паровых машинах)- напротив, работает только завышенная температура от сгорания горючего, которая нагревает и делает давление в рабочем теле — паре. А вот завышенное давление газов горения не преобразуется в работу (правдо при неспешном горении горючего при атмосферном давлении оно невелико), и это давление сбрасывается через дымовую трубу. В отличие от ДВС паровые машины не имеют системы остывания. Напротив — их стараются посильнее теплоизолировать, чтоб предупредить утраты тепла в окружающее место.
&nbsp Чувствуете — как проявляется совсем обратная идеология и конструктивно различные схемы работы с теплом от горения горючего в 2-ух различных типах мотора.

Статьи создателя про движки
&nbsp
&nbsp Итак вот — впрыск воды в цилиндр авто ДВС — это попытка хоть как — то утилизировать тепло сгорания горючего, превратив эту температуру в дополнительные «порции давления» и тем повысить КПД. Другое дело, что в поршневом движке это очень тяжело сделать, за счет огромных недочетов самой идеи его конструкции.
&nbsp А вот в совершенном роторном движке это сделать будет еще легче и достигнуть при всем этом существенного роста общего КПД такового мотора.

&nbsp Еще отвлечемся мало на теорию:
&nbsp Итак- термический КПД современных ДВС – это 30-35 %. Другие 65-70% тепла от сгорания горючего греют окружающую среду.
&nbsp Для резкого увеличения КПД и улучшения критерий работы мотора нужно решить две препядствия:
&nbsp — отыскать метод переводить высшую температуру рабочих газов и деталей мотора в завышенное давление рабочего тела;
&nbsp — отыскать метод охлаждать лишне нагреваемые передвигающиеся детали мотора, для того чтоб обеспечить применимые условия их долговременной работы;

&nbsp ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ решение этой препядствия было найдено еще больше 100 годов назад – на заре эпохи движков внутреннего сгорания. Это решение — впрыск в рабочую область мотора (заполненную жаркими газами рабочего тела) воды. При переходе в пар вода наращивает собственный объем в 1600 раз. Т.е. 1 гр (1 миллилитр) воды даёт 1,6 литра пара при атмосферном давлении. А 1 гр (1 миллилитр) воды- это от 6 до 8 относительно больших капель. Таким макаром — вода испаряясь, должна преобразовываться в пар высочайшего давления, который в состоянии делать дополнительную работу и сразу должно происходить резкое остывание как самих газов рабочего тела, так и внутренних поверхностей мотора. Казалось бы – найдено безупречное решение трудной задачи… Но при реализации на практике этого принципа оказалось – что имеющиеся поршневые движки внутреннего сгорания фактически не позволяют воплотить в собственной конструкции схему такового метода работы.

&nbsp Пробы были изготовлены в нескольких направлениях, давайте их разглядим.
&nbsp 1) – подача воды с газообразной Рабочей Консистенцией в цилиндры мотора на такте «Впуск» через впускной коллектор
2) – подача воды в цилиндр через отдельную форсунку на периоде такта «Горение — Расширение»;
3) — подача воды через особый клапан в раздельно устроенном для этого такте;

&nbsp Сходу скажу, что все неудачи поршневых движков в части попыток ввести в их паровую фазу происходят из-за неидеальной организации их технологического цикла, когда процессы «Горение» и «Расширение» совмещены в одном рабочем такте.

&nbsp Итак – подход №1 – «Подача воды с газообразной Рабочей Консистенцией в цилиндры мотора на такте «Впуск» через впускной коллектор». При таковой организации дела мелкие капли воды всасываются вкупе с парами Рабочей Консистенции через впускной коллектор в цилиндры на такте «Впуск». Для этого во впускном тракте ставят простой инжектор, а умельцы — самодельщики вообще- ставили иголку от шприца , и она работала по принципу пульверизатора….
Т.е водяная пыль присутствовала в свежайшем заряде Рабочей Консистенции, которую было надо поджечь. При ее поджиге и первой фазе выделения тепла часть воды одномоментно переходила в пар, давление в цилиндре подымалось а температура падала… Естественно – такое уменьшение температуры, да еще наполнение цилиндра паром и испряющейся водой мешало предстоящему нормальному процессу горения оставшейся части рабочей консистенции… В особенности на последней стадии горения- на полосы высокоскоростного расширения объема камеры сгорания. В итоге- несколько увеличивая тепловой КПД процесса, получаем значительную часть несгоревших паров горючего, т.е. малую топливную эффективность и грязный выброс, со значимым содержанием паров горючего.

&nbsp Дальше – подход №2 – «Подача воды в цилиндр через отдельную форсунку в исходном периоде такта «Горение — Расширение». В данном случае процесс организации паровой фазы осуществляется так, чтоб он как можно меньше мешал процессу горения. Т.е. на головке цилиндра — рядом с обыкновенными клапанами впуска и выпуска, ставилась дополнительная форсунка для подачи воды. В данном случае впрыск воды должен осуществляться уже после окончания процесса горения Рабочей Консистенции, чтоб не мешать ему. Величина длительности сгорания паров горючего в поршневом ДВС равна 40-60 град. поворота коленчатого вала.
Если принять, что поджиг и горение начинается при определенном «раннем зажигании» за 10 градусов до ВМТ, то основной процесс горения завершается в среднем на значении в 40 градусов от ВМТ. Здесь –то и нужно подавать воду.
Но при всем этом появляются суровые трудности.
&nbsp — во первых, в это время давление в цилиндре составляет от 90 до 60 атмосфер, и чтоб впрыснуть туда через форсунку несколько капель воды нужно ставить большой и непростой насос высочайшего давления, на подобнее дизельного ТНВД… И для его привода растрачивать много энергии от коленвала мотора. Не считая того, для образования пара необходимо некое время, пусть малое- но все таки время. За этот время поршень интенсивно уходит вниз и путь для срабатывания дополнительного давления остается совершенно малым. Т.е. дополнительное давление просто не имеет способности проявить себя для преобразования в полезную работу. В особенности это типично для попыток схитрить и попытаться подать воду после прохождения коленвалом расстояния в 45 градусов от ВМТ – чтоб миновать необходимость впрыска воды в среду с самым высочайшим давлением. Но в данном случае места и времени для расширения пара от поданной воды совершенно не остается….
&nbsp Здесь еще нужно добавить, что степень расширения в классическом поршневом ДВС равна степени сжатия, потому даже сами выхлопные газы от традиционного цикла ДВС не успевают конвертировать свое давление в полезную работу и идут на выброс с давлением в 6-8 атмосфер. Потому дополнительное давление от паровой фазы совершенно не будет иметь «места- объема» чтоб проявить себя — для этого нужна значимая продожительность рабочего хода, а его в поршневом ДВС в подходящей мере нет.
Статьи создателя про движки
Для такового дела необходимо создавать двигатель, где степень расширения была на 50-70% больше степени сжатия (как минимум), а это при использовании традиционной схемы поршневого мотора фактически нереально.
В конечном итоге при таком режиме работы пар высочайшего давления будет идти в большей степени на выброс, и КПД такового процесса будет близок к КПД паровоза, знаменитого собственной минимальностью. Будет много клубов пара, много шума, а эффект — практически ноль…

&nbsp И последнее — подход №3 – «Подача воды через особый клапан в раздельно устроенном для этого такте». Для этого рабочий цикл удлиняют на целых 2 такта. Т.е. он становится не 4-х тактным, а 6-ти тактным. В данном случае он смотрится так: — «впуск Рабоч Смеси» — «Сжатие Рабоч Смеси» — «Горение- Расширение» — «Выпуск отработавших газов» — «Впрыск воды- расширение пара» — «Выпуск пара». При всем этом рабочий цикл совершается уже за 3-и полных обоорота коленвала, а не за 2-а как в стандартном 4-х тактном цикле. Т.е после выпуска из цилиндра отработавших жарких газов, происходит впрыск в цилиндр воды. От соприкосновения с жаркими стенами камеры сгорания, вода перебегает в пар и этот пар сейчас давит на поршень и совершает дополнительный рабочий ход. Потом происходит выпуск пара. У оптимального на 1-ый взор метода организации рабочих процессов здесь есть один суровый недочет. На 4-м такте «Выпуск отработавших газов» происходит выброс «за борт» основной части раскаленных газов рабочего тела. И паровая фаза это тепло никак не употребляет, а превращает в работу давления пара только температуру нагрева поверхностей мотора. Т.е. этот метод сходу хочет пробовать перевоплотить в работу менее 50% утрат тепла поршневого ДВС.
Естественно – делаются ухищрения, выпускать в выпускной коллектор не все отработавшие газы, а закрыть клапан выпуска чуток ранее – чтоб сберечь жаркие газы для паровой фазы. Но при всем этом приходилось совершать дополнительную работу на сжатие порции отработавших газов. И даже при таком методе удавалось вынудить работать только маленькую часть жарких газов выхлопа – основная их часть все — равно уходила в выхлопную трубу. При всем этом в таком варианте работы приходилось делать очень сложным механизм газораспределения с 2-мя дополнительными кланами на каждый цилиндр, дополнительными распредвалами и пр. Но даже все такие ухищрения не снимали главной трудности встраивания паровой фазы в поршневой двигатель – хода расширения чертовски не хватало, чтоб получившийся пар сумел проявить себя и дополнительное давление всеполноценно сумело преобразоваться в работу через поршень на коленвал.
&nbsp Таким макаром — сама конструкция поршневого ДВС остается полностью агрессивной к попыткам вмонтировать в его рабочий цикл паровую фазу.

&nbsp &nbsp Продолжение следует.

28 сентября 11 года

Статьи создателя про движки

СТАТЬЯ
ДЕТОНАЦИЯ В Движке – ЗЛО Либо БЛАГО?
Вероятен ли детонационный двигатель?

&nbsp Процесс детонации в движках автомобилей и движках другой техники мы привыкли упоминать только в нехорошем смысле. Дребезжащий железный стук в движке, в особенности при использовании низкокачественного бензина, который чреват неизбежной скорой поломкой мотора – всё это и связывается с очень противным словом «детонация». В особенности склонны к детонации массивные спортивные движки, либо подвергнутые тюнингу с целью увеличения мощности серийные движки, для которых во избежание последней приходится использовать особые и очень дорогие типы бензинов с высочайшим октановым числом – до 120 единиц.
Но существует возможность, при которой внедрение процесса детонации бензино-воздушной консистенции, может привести к созданию неописуемо действенного бензинового двигателя. При этом таких характеристик нереально будет достигнуть никаким супер — тюнингом либо форсированием стандартного «поршневика». И детонация из неприятеля мотора перевоплотиться в крепкого ассистента и надежного союзника.
* * *
&nbsp Но сначала кратко разглядим, что все-таки такое процесс детонации.
Итак, сжатая рабочая бензино — воздушная смесь может сгорать в 2-ух режимах, которые отличаются интенсивностью горения и скоростью этого процесса:
&nbsp А) обычное горение — фронт горения имеет скорость 20-30 м/сек.;
&nbsp Б) взрывное (детонационное) сгорание — скорость около 2000 м/сек.;
&nbsp При всем этом температура газов горения резко увеличивается — до 3500 — 4000 градусов Цельсия, против 2500 при обыкновенной неспешной форме горения.

&nbsp Детонационное сгорание именуется так поэтому, что его нрав резко отличается от процесса обычного, неспешного и постепенного горения рабочей консистенции. В обычном процессе горения фронт пламени от искры свечки – распространяется по увеличивающемуся кругу поочередно и поступательно от этого центра поджига.
Статьи создателя про движки

В процессе же детонации первоначальное горение от искры свечки, стремительно перебегает в большой взрыв по всей толще сжатой рабочей консистенции. При сгорании первой порции рабочей консистенции – слоя вокруг искры свечки — сходу резко подымается давление и температура в областях камеры сгорания еще не подверженных горению. Если углеводороды несгоревшей части горючего владеют недостаточной стойкостью к окислению присутствующим в рабочей консистенции кислородом воздуха, начинается насыщенное разложение очень очень сжатых паров бензина на так именуемые перекиси (накапливание перекисных соединений), а потом их взрывной распад.
При высочайшей концентрации перекисных соединений происходит большой взрыв, за счет их моментального самовоспламенения по всей толще этого объема. Самовоспламенение части рабочей консистенции перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части горючего по всей его толще, к так именуемому детонационному сгоранию.

&nbsp Экспериментальным методом установлено, что при степени сжатия в 8,5 крат, когда давление сжатой Рабочей Консистенции добивается 18-20 атмосфер, при использовании 92 бензина, детонационно сгоранет от 3 до 5% паров горючего. Что считается максимально применимым показателем. При достижении давлений сжатия в 34 атмосфер (степерь сжатия 22-23), то Рабочая Смесь с парами 92 бензина будет на 100% сгорать в режиме детонации — большого взрыва.

&nbsp Во время детонации в очень сжатой и перегретой рабочей консистенции происходят сложные процессы, во время которых происходят разные хим перевоплощения углеводородов горючего в более обыкновенные элементы с выделением молекул свободного кислорода и образуются различные виды чередующегося пламени. (Соколик А.С., Сгорание в транспортных поршневых движках. Изд. АН СССР, 1951, стр. 37.) Конкретно наблюдение таких процессов в случае детонации рождают представления профессионалов, которые указывают, что КПД перевода возможной энергии хим связей во внутреннюю энергию температуры жарких газов и потенциальную энергию высочайшего давления при детонационном горении (взрыве) – еще выше, чем при обычном (неспешном) горении. Т.е. взрывное (детонационное) горение дает Приметно БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ тепла и давления жарких газов, чем неспешное горение.

&nbsp В стандартных поршневых движках ударные волны завышенного давления детонации «сбивают» пленку масла со стен цилиндра (поршень начинает «драть» по цилиндру), увеличивают температуру мотора и приводят к его перегреву, приводят к завышенной нагрузке на шарнирные сочленения кривошипно – шатунного механизма (КШМ) мотора и пр. В неких случаях давление взрывным образом наращивается еще до минования поршнем ВМТ, а это приводит к резкой потере мощности и не малым перегрузкам на весь КШМ, потому что 1-ый импульс давления рабочих газов начинает крутить коленвал «в оборотную сторону». Потому поршневые движки стремительно выходят из строя и разрушаются от гиганских сил детонационных процессов. В особенности это видно на примере «пережатых» моторов, которые были подвергнуты тюнингу под спортивные задачки, к примеру — в стандартном движке при тюнинге была критически повышена степень сжатия для заслуги больших мощностных характеристик в соревнованиях по стрит-рейсингу.
Так же завышенная температура — до 4000 градусов- приводит к резвому прогоранию поршней и потере упругих параметров поршневых колец, а так же резвому обугливанию масла на стенах цилиндра.
Статьи создателя про движки

&nbsp Если б удалось использовать могучую энергию и высочайший КПД детонационного режима сгорания горючего, то появился бы бензиновый двигатель, который бы существенно превысил сегодняшний уровень КПД современных поршневых движков, а удельная мощность (отношение веса мотора к его мощности) вдвое бы затмила современных фаворитов этого показателя – газовые турбины с их 6 кВт на 1 кг веса. Если незначительно удариться в технологические фантазии, то можно было бы представить авто либо навесной лодочный двигатель, который бы при весе в 12-15 кг имел мощность в 150 кВт (практически 200 л.с.) и расходовал 1,5 – 2 литра низкооктанового бензина на 100 км. Т.е расход горючего такового мотора составлял бы 60-80 граммов горючего в час на одну лошадиную силу. При том, что на данный момент в наилучших по экономичности дизелях расход состаялет 160-170 граммов.

&nbsp Но детонационное сгорание на сегодняшнем уровне развития техники в области двигателестроения не применяется ввиду несовершенства конструкции всех сегодняшних типов ДВС. Ни более всераспространенные поршневые движки, даже в варианте их тюнинга либо в спортивных версиях, ни циклоидные движки Ванкеля (роторные с планетарным вращением ротора), ни газовые турбины не могут использовать этот сверхмощный и сверхэффективный процесс.

&nbsp Единственный тип техники, который применяет и с полезностью эксплуатирует таковой принцип — это строй машины типа «копр» (машина для забивания свай: «дизель-молот»). В копрах энергия массивного взрыва рабочей консистенции (из-за большущего сжатия от наисильнейшего удара двухтонным молотом) подбрасывает на десяток метров назад ввысь этот тяжкий рабочий молот весом в две тонны. И еще энергия взрыва полностью отлично применяется во всех типах стрелкового и артиллерийского вооружения. Полностью склонен к моментальным взрывам на принципе детонации дымный порох, что и употребляется в военном деле последние 600 лет.
Статьи создателя про движки

&nbsp Но вот все имеющиеся сейчас разновидности движков внутреннего сгорания не адаптированы для внедрения детонационного типа сгорания и использования больших энергий этого процесса. И это не умопомрачительно, ведь поршневая расширительная машина перебежала в ДВС-ы «по наследству» от паровых движков, где взрывные процессы в рабочем пространстве пары «поршень – цилиндр» были невозможны в принципе и не рассматривались как вероятный рабочий процесс вообщем.

Именно поэтому в современных поршневых движках с их кривошипно-шатунными механизмами, ну и в газовых турбинах, с их открытыми фактически свободно в атмосферу камерами сгорания, использовать энергию детонационного взрыва нереально.

УСЛОВИЯ Сотворения ДЕТОНАЦИОННОГО Мотора
Для того чтоб получить отлично действующий двигатель внутреннего (либо наружного) сгорания, использующий детонационное сгорание горючего, и который превосходит самые форсированные и подвергнутые тюнингу классические поршневые движки, в таком движке должно быть соблюдено несколько критерий.
— А) камера сгорания должна не иметь передвигающихся частей, которые к тому же нуждаются в смазке, и камера сгорания лучше не должна иметь потребности в охлаждении;
— Б) камера сгорания должна на некое время закрываться, чтоб создавать замкнутый объем, в каком в критериях резко нарастающего давления и повышающейся температуры (изохорный процесс), могли вполне на все 100% сгорать пары горючего, даже при Рабочей Консистенции очень бедного состава (не много паров бензина – много воздуха);
— В) главный рабочий орган мотора должен двигаться очень стремительно и просто – без необходимости воплощения чередующихся циклов «разгона- торможения» с преодолением сил инерции, чтоб успевать всеполноценно «утилизировать» и без разрушительных перегрузок (т.е. без старта с недвижного положения) принимать энергию газов горения очень высочайшего давления;

При детонационных процессах во время большого взрыва, да еще проходящих в запертом объеме, вся энергия хим связей углеводородов горючего при высочайшем коэффициенте излишка воздуха, (т.е. кислорода будет хватать на полное сжигание всех паров горючего) будет перебегать в тепло и энергию высочайшего давления конечных газов горения. В конечном итоге все пары горючего в движке будут на сто процентов сгорать. Этот процесс будет приводить к двум эффектам:
&nbsp — к практическому отсутствию товаров неполного сгорания горючего в выхлопных газах, т.е. к их высочайшей экологической чистоте;
&nbsp — к существенно более высочайшим характеристикам Рабочего Тела — т.е. газов горения в камере сгорания мотора, усиленному давлению там и завышенной температуре;

Если же камера сгорания будет не охлаждаемой, но на время «взрыва» запираемой, то там можно будет очень отлично и всеполноценно спаливать очень бедную рабочую смесь при значимом и гарантированном коэффициенте излишка воздуха. Т.е. если камеру сгорания сделать глиняной и довести ее до «белого каления» — температура 1300-1500 градусов, то в ней в критериях запертого объема гарантированно и всеполноценно будет сгорать очень бедная Рабочая Смесь при средней степени её сжатия. Коэффициент излишка воздуха ожидается приметно выше чем у дизеля. Если в обыкновенном поршневом движке общее соотношение паров горючего и воздуха имеет вид 1 к 15, то в детонационном движке оно может достигать (по подготовительным прикидкам) 1 к 50, с подходящим ростом экономичности работы мотора. Т.е. экономичность должна приметно затмить дизельный двигатель -сегодняшний рекордсмен по экономичности.
Статьи создателя про движки

Дальше – если таковой адиабатный (без остывания) и детонационный (взрывного типа сгорания рабочей консистенции) двигатель будет получать из камеры сгорания огромное количество рабочего тела (товаров горения – жарких газов высочайшего давления), то схожему движку необходимо будет иметь значимый объем камеры расширения, где будет совершать длиннющий рабочий ход главный рабочий орган мотора. И заранее, в таком движке объём камеры расширения должен приметно превосходить объем камеры сжатия.
Как следует – чтоб перевоплотить в полезную работу головного рабочего органа этот усиленное давление огромного количества газов, необходимо такому движку иметь большой рабочий ход мотора. Но в поршневом движке это фактически нереально, потому что в поршневой машине ход сжатия равен ходу расширения. Популярная попытка решить эту делему в цикле Аткинсона – Миллера имеет очень накладную схему организации процесса, а потому – малоэффективна и трудно применима.
ЕЩЕ ОДНА ТРУДНОСТЬ — это резкое — Практически В 2 РАЗА — повышение температуры рабочих газов в цилиндре. С обыденных 2500 градусов до практически 4000. Это повышение температуры ника не может прямым образом перевоплотиться в дополнительную мощность мотора. В Стране восходящего солнца в конце 80-х годов было изготовлено много вариантов «неохлаждаемых»- адиабатных движков, с корпусами из керамики и без системы остывания. Мысль была таковой: если не охлаждать дввигатель, то означает — из-за роста температуры рабочего тела повысится давление рабочих газов на поршень, и возрастет мощность и КПД мотора. Но в конечном итоге — только существенно повысилась температура выхлопных газов — до 1500-1700 градусов. А КПД поднялся лишь на 2-3%, что никак не компенсировало резкого удорожания мотора. Т.е. в детонационном движке необходимо иметь механизм перевоплощения в работу резко увеличившегося количества выделяемого тепла. Как видим- в поршневых моторах даже жителям страны восходящего солнца это не удалось сделать.

ИТАК, для того чтоб отлично использовать могучую силу детонационного процесса сгорания (взрыва) паров горючего необходимо сконструировать двигатель внутреннего(либо наружного) сгорания, в каком непременно будут использованы конструкции, которые обеспечивают последующие процессы:
— — неохлаждаемая (высокотемпературная) камера сгорания высочайшей прочности постоянного объема, в какой бы без вреда для передвигающихся частей мотора, могли происходить «взрывы» паров горючего;
— — такая конструкция рабочих органов мотора, которая бы обеспечивала возможность увеличенного технологического объема расширения рабочего тела, по отношению к технологическому объему сжатия;
— — такая организация рабочих (технологических) процессов мотора, которая бы обеспечивала возможность переводить сверхвысокую температуру раскаленных газов рабочего тела, в работу на главном валу;
Можно увидеть, что 1-ое условие при собственной реализации дает нечто схожее на вынесенный раздельно от расширительной машины паровой котел мотора наружного сгорания.

В поршневой конструкции обычного нам 4-х тактного мотора все перечисленные условия обеспечить нереально. Вот поэтому классические поршневые движки страшатся детонации (кроме дизелей) и все без исключения требуют насыщенного наружного остывания.
Но сама краса идеи адиабатного детонационного бензинового двигателя, который отлично работает на очень обедненной консистенции, имеет очень высочайший КПД и значительную чистоту выхлопных газов, так презентабельна, что попытка сконструировать концепцию таковой термический машины издавна завладела создателем этой статьи. В текущее время я сделал концепцию подобного мотора и сейчас идет изготовка опытнейшего эталона такового мотора. Перед этим было уже несколько моделей, которые уже посодействовали сконструировать более совершенную конструкцию.

Основной и первой особенностью этого мотора будет выделение процесса (такта)»Горение — образование Рабочего Тела высочайшей температуры и высочайшего давления» в отдельный – 5-й такт. Этот такт будет происходить в отдельном технологическом объеме – вынесенной за границы сектора расширения и в временами плотно запираемой камере сгорания постоянного объема. Эта камера планируется делаться из керамики, будет очень очень разогреваться и не добиваться остывания. Обычное сейчас совмещение в одном рабочем такте различных процессов: «горения» и «расширения» обуславливают главные недочеты обычных поршневых движков – смотри об этом мою отдельную статью. Конкретно от этого недочета я как раз и старался избавиться в новейшей конструкции.
В таковой камере за счет использовании низкооктановых дешевеньких бензинов можно устраивать детонацию паров очень обедненной Рабочей Консистенции в раскаленной камере сгорания при полностью средних степенях сжатия Рабочей Консистенции — около 5 либо 6 крат.

2-ая особенность этой конструкции — применение роторного механизма расширительной машины – «типа Тверской», с разными по объему секторами сжатия и секторами расширения. Это позволит при довольно средней степени сжатия (в 5-6 крат), при использовании дешевеньких низкооктановых бензинов, получать детонационное горение очень бедной рабочей консистенции в запираемой камере сгорания, и потом выброс рабочего тела (газов горения высочайшей температуры) в сектора расширения значимого объема, в каких осуществляется движение рабочего хода значимой длины.

Третяя особенность этой конструкции —
«встраивание» в такт «расширение Рабочего Тела» специальной «паровой фазы», которая за счет подачи воды будет переводить сверхвысокую температуру (до 4000 градусов) рабочих газов из камеры сгорания в завышенной давление Рабочего Тела увеличенной массы. За счет парообразования подаваемой воды температура Рабочего Тела будет резко снижаться, а давление и масса Рабочего Тела — резко возрастать. Что и будет приводить к способности совершать дополнительную работу в секторе расширения. При всем этом двигатель будет «охлаждаться изнутри» и температура выхлопных газов будет не высочайшей — около 200-250 градусов.
Статьи создателя про движки

При всем этом за один оборот головного вала мотора будет осуществляться от 4 до 16 рабочих ходов с подходящим этому показателю высочайшим вращающим моментом. Для справки: 4-х цилидровый 4-х тактный двигатель дает за один оборот головного вала ОДИН полный рабочий ход. Плечо приложения силы (плечо вращающего момента) чисто по геометрическим характеристикам, в роторном движке таковой конструкции в полтора – дважды больше, чем в поршневых машинах.
Как следует – вращающий момент такового мотора за счет значимого роста плеча вращающего момента и количества рабочих тактов на один оборот головного вала, будет неоднократно больше, чем в обычных поршневых движках. А, как следует, и мощность – будет неоднократно превосходить такие классические движки.
Если получится приручить детонационное (взрывное) горение воздушно-бензиновой консистенции, и вынудить прогнозируемо и продуктивно работать таковой процесс в камерах сгорания, то может быть получить новый тип мотора, необычных ранее технических характеристик. И таковой двигатель обещает быть неоднократно прогрессивнее — сильнее и экономичнее, чем имеющиеся сейчас поршневые движки, работающие на неспешных процессах горения воздушно-бензиновой консистенции.
Создатель — Игорь Исаев

Статьи создателя про движки

08 октября 11 года
СТАТЬЯ
5-ти ТАКТНЫЙ РОТОРНЫЙ двигатель

&nbsp Практически 140 лет прошло с того времени, как германский инженер Н.Отто сделал 4-х тактный поршневой двигатель. В принципе он ничего революционного не сделал: просто усовершенствовал 2-х тактный поршневой бензиновый двигатель Э. Ленуара, который к тому времени уже интенсивно употреблялся практически 20 лет.
&nbsp С того времени, за настолько длинный срок – более 130 лет, особенных революций в конструкции и принципах деяния маленьких термических движков не было, и все мы привыкли, что все движки вокруг нас – это поршневые ДВС в большей степени 4-х тактного цикла. Есть, естественно, еще 2-х тактные движки, но они, владея чуток большей мощностью, отличаются резко наименьшим моторесурсом и завышенным расходом горючего с запятанным выхлопом.
&nbsp Но вот, создатель этой статьи решил поменять более чем столетнюю традицию, и сделать двигатель с новым типом технологического цикла – 5-ти такный.
&nbsp Но, до того как, обрисовывать эту диковинку – 5-ти тактный двигатель, стоит малость критически разглядеть плюсы и недочеты обычных 4-х тактных движков. 2-х тактные движки не берем во внимание, т.к. они еще больше не совершенные, чем 4-х тактные.
&nbsp По 4-х тактному циклу работают и карбюраторные движки и дизеля, и даже экзотичный циклоидный роторный двигатель Ванкеля, тоже работает по 4-х тактному циклу.

&nbsp &nbsp &nbsp &nbsp Разглядим такты обычного 4-х тактного поршневого мотора.
&nbsp &nbsp&nbsp 1-ый такт — впуск (всасывание);
&nbsp &nbsp&nbsp 2-ой такт – сжатие;
&nbsp &nbsp&nbsp 3-ий такт – горение – расширение;
&nbsp &nbsp&nbsp 4-ый такт – выпуск (выталкивание);

&nbsp Работая по такому циклу карбюраторные движки (с принудительным искровым воспламенением) приметно отличаются по эффективности и виду организации внутренних процессов от дизелей (с воспламенением от сжатия).
&nbsp двигатель с принудительным воспламенением (искровым зажиганием) имеет количественное регулирование заряда рабочей консистенции и достаточное время на смесеобразование горючего с воздухом. Потому что он в первом такте «впуск» всасывает из карбюратора уже готовую рабочую смесь – пары бензина с воздухом.
&nbsp Движки с воспламенением от сжатия (типа «дизель») имеют высококачественное регулирование заряда и практически совсем не имеют времени на смесеобразование. Дизель в первом такте «впуск» всасывает только воздух, и в нем порция горючего впрыскивается в рабочее место тогда, когда поршень подошел практически к ВМТ, свободное место в цилиндре мало. От этого давление в нем достигнуло величины, при которой воздух разогрелся до существенно большей, чем нужно для воспламенения горючего, температуры, ведь это — гарантия надежности работы мотора.
&nbsp А сейчас тщательно рассматриваем процесс, происходящий во время самого «интересного» такта – третьего. В движке с искровым зажиганием в этом 3-ем такте совмещены два процесса – процесс «горение – получение рабочего тела» и процесс «расширение рабочего тела».
&nbsp А в дизеле – во время третьего такта совмещены даже 4 процесса – окончание процесса впрыска горючего, процесс смесеобразования (испарения горючего в сжатом жарком воздухе), горения получившейся рабочей консистенции и процесс расширения получившихся газов горения – «рабочего тела». Из-за трудности одновременного воплощения таких множественных процессов в очень маленькое время и в одном объеме, проистекают все главные недочеты дизелей.
&nbsp Конкретно из-за этих проблем дизельному движку труднее развивать высочайшие обороты — смесь просто не успевает догореть в цилиндрах. Это приводит к понижению удельной мощности мотора на 1 л объёма, а означает, и к понижению удельной мощности на 1 кг массы мотора. Данный факт послужил предпосылкой малого распространения дизелей в авиации первой половины 20-го века, когда вся авиация летала на поршневых моторах с винтами.
&nbsp Да и в поршневом движке с искровым зажиганием так же не всё обстоит отлично. Совмещение в нем 2-ух процессов в одном объеме и в одном пространстве так же имеет огромные отрицательные последствия. Вправду – в 3-м такте сжатая и подожженная рабочая смесь пылает и производит «рабочее тело» — газы горения высочайшего давления, и сразу это «рабочее тело» расширяется, совершая работу – толкая поршень в сторону НМТ.
&nbsp Как и в дизеле – часть рабочей консистенции, до которой фронт горения добирается в последнюю очередь, не успевает сгореть, потому что к этому моменту поршень уже отошел от ВМТ на существенное расстояние и давление в цилиндре резко свалилось. Горение не успевшей сгореть к этому моменту части рабочей консистенции прекращается и она в последствие идет на выброс, отравляя собой выхлопные газы и существенно понижая топливную эффективность мотора. В особенности этот процесс приметен – когда двигатель пробует работать на обедненной консистенции при большенном излишке воздуха.
&nbsp В принципе – работа мотора на обедненной консистенции при большенном коэффициенте излишка воздуха – это самый экономный тип работы мотора. Но при всем этом режиме смесь в цилиндрах пылает существенно медлительнее, отсюда- она не успевает сгореть на полосы высокоскоростного расширения объема цилиндра, и идет не спаленной на выброс. Экономной работы на бедной консистенции не выходит и не спаленные и ядовитые продукты неполного сгорания идут на выброс.
&nbsp Чтоб избавиться от этого недочета и в дизелях и в движках с искровым зажиганием используют «ранее зажигание». Т.е. это поджиг раб консистенции в искровых моторах либо впрыск горючего в дизелях еще до того момента, когда процесс «сжатия» завершен стопроцентно, и поршень еще не достигнул ВМТ. Этим удлиняется процесс горения паров горючего в малом объеме, и наименьшая часть времени горения остается на линию активного расширения места поршня, тем обеспечивается большая экономичность работы мотора. Но в этой технологической уловке есть несколько огромных «НО».
&nbsp Дело в том, что когда горение паров горючего начинается до приближения поршня к ВМТ, то в этот момент начинается активное нарастание давления газов горения. Давление наращивается, но поршень еще подымается вверх, а пылающие газы давят вниз… Т.е. при ранешном зажигании в моторе начинается противостояние 2-ух сил – силы инерции КШМ движут поршень ввысь и продолжают сжимать рабочую смесь, а какая-то часть спаленной рабочей консистенции своими газами высочайшего давления уже давит в обратную сторону…
&nbsp Конкретно этим жутка детонация в поршневых моторах, когда удары – взрывы от детонационного режима горения лупят по поршню- шатуну- коленвалу – когда они еще подымается вверх. От таких нагрузок эти детали стремительно рассыпаются. В особенности это типично для форсированных, зажатых моторов с против воли увеличенной степенью сжатия.
При всем этом нужно осознать, что мотор затрачивает значительную часть собственной мощности на то, чтоб за счет сил инерции КШМ и работы других поршней, совершающих рабочий ход, все — таки преодолеть силы оборотного давления уже пылающей рабочей консистенции при ранешном зажигании.
&nbsp В принципе 3-й такт в современных 4-х тактных движках есть попытка соединить в одно время и в одном месте два очень тяжело совместимых процесса. Вправду — процесс горения идеальнее всего должен происходить довольно долгое время, в эталоне в замкнутом объеме, где будет нарастать температура и давление, которые бы способствовали резвому и полному сгоранию паров горючего.
&nbsp А процесс расширения идеальнее всего происходил бы при умеренных температурах в критериях неплохой смазки интенсивно трущихся поверхностей.
&nbsp Но соединение этих 2-ух процессов в одно время и в одном технологическом объеме приводит к тому, что горение происходит на полосы высокоскоростного роста объема и активного падения давления, а расширение происходит в критериях больших температур, что угрожает сильным разрушающим тепловым воздействием на конструкционные материалы мотора и выгоранием смазывающего масла. В конечном итоге — горение паров горючего совершается не на сто процентов, а расширение осуществляется в томных услловиях.
&nbsp Итак, можно верно сделать конкретный вывод: совмещение в одном рабочем такте (в 3-м такте) сразу 2-ух технологических процессов – процесса «горение рабочей консистенции – создание рабочего тела» и процесса «расширение рабочего тела высочайшего давления» (а в дизеле – еще большего количества) ведет к огромным потерям КПД, и малой топливной эффективности поршневых 4-х тактных движков.

ВЫВОДЫ:
&nbsp Я довольно много времени уделил исследованию этого положения дел в современной технике, и вижу возможность резкого исправления ситуации в способности и необходимости поделить соединенный в поршневых 4-х тактниках процесс «горение – расширение» на два отдельных процесса.
&nbsp &nbsp Т.е. заместо 1-го совмещенного 3-го такта появятся два обособленных технологических процесса:
&nbsp &nbsp — «горение рабочее консистенции – создание рабочего тела (газов горения)»;
&nbsp &nbsp — «расширение рабочего тела»;
Т.е. заместо 4-х тактного мотора мы получим 5-ти тактный двигатель. При всем этом новые 3-й и 4- й такты должны проходить в разных технологических объемах мотора и лучше быть совмещенными по времени.

&nbsp Такая постановка вопроса кажется очень необыкновенной. Но в реальности здесь ничего неописуемого нет. Ибо всем известные нам паровые машины работали по близкому в собственной идеологии принципу. В паровых мотора два такта – «расширение рабочего тела» и «выпуск отработавшего рабочего тела» совершался в расширительной поршневой машине, а вот технологические процессы горения горючего и подготовки «рабочего тела высочайшего давления» совершались в это время в обособленной части мотора – в топке и в паровом котле.
&nbsp Создатель пришел к осознанию необходимости применить приблизительно такую же идеологию и к движку внутреннего сгорания. Тем паче что в паровых машинах она работала прекрасно. Вспомните, какой поршневая машина паровоза имела большой вращающий момент. Так паровоз без всякой коробки трогал с места состав из 10-ов груженых вагонов. Таковой мощнейший вращающий момент с самых низких оборотов парового мотора позволяла иметь конкретно система организации раздельных технологических процессов (тактов) – «горение топлива», «создание рабочего тела высочайшего давления» и «расширение рабочего тела». Если получится «встроить» похожую идеологию в конструкцию ДВС, то может быть будет получить небольшой двигатель необычных способностей – с очень высочайшим КПД, массивным вращающим моментом и малых размеров.
&nbsp Но вот неудача – в поршневой двигатель, эту идеологию практически нереально встроить. Тем более, что сам по для себя кривошипно – шатунный механизм, превращающий возвратно-поступательное движение поршня во вращение головного вала, имеет очень огромные и бессчетные недочеты.
&nbsp В современных поршневых ДВС имеет место соединение 2-ух «родовых проклятий»:
&nbsp &nbsp — совмещение в одном 3-м такте 2-ух различных по задачкам процессов: «горения» и «расширения»;
&nbsp &nbsp — недочеты возвратимо поступательного движения поршня и работы связанного с ним КШМ;

&nbsp Это сращивание отрицательных черт приводит к тому, что прогресс современного двигателестроения в области моторов малой и средней мощности топчется фактически на месте уже без малого 60 лет.
&nbsp Создатель истинной статьи, в итоге определенной проделанной теоретической и практической работы, на данный момент делает 5-ти тактный роторный двигатель новейшей сборки, который будет лишен всех обозначенных недочетов 4-х тактных поршневых движков.

&nbsp &nbsp Главными различительными чертами этого мотора будет последующие:
&nbsp &nbsp — в области кинематической схемы, все передвигающиеся части мотора будут совершать обыкновенные и равномерные вращательные движения. В движке не будет ни одной части совершающей возвратно-поступательные, колебательные либо качательно -пульсирующие движения;
&nbsp &nbsp — в области организации технологических процессов – все технологические процессы будут осуществляться в раздельных (обособленных) технических камерах, при всем этом мгновенно во времени;

&nbsp Таковой метод организации процессов позволит сделать уникальный двигатель со сферическими, запираемыми на приметное время глиняними камерами сгорания фактически хорошей сферической формы, которые не будут иметь передвигающихся частей. За ранее сжатая в другой технологической камере рабочая смесь будет сгорать тут стопроцентно в критериях постоянного объема, нарастающего давления и увеличивающейся температуры (изохорный процесс). В конечном итоге я рассчитываю получить адиабатный (без остывания), детонационный (режим сгорания паров горючего –взрывной), роторный двигатель с обычным и непрерывным вращением головного рабочего элемента. В текущее время таковой двигатель уже делается.
Статьи создателя про движки

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *