Улучшение экологических показателей автомобильных двигателей
Изменять количество отработанных газов оставшихся в камере сгорания ДВС возможно различными способами:
- изменением давления в системе отвода отработанных газов;
- путем сдвига фаз открытия и закрытия выпускных клапанов, изменением времени и высоты их открытия.
Осуществить предлагаемый способ возможно с помощью различных хорошо известных в технической литературе устройств изменения давления (УИД): мощностного клапана, дроссельной заслонки, различных типов нагнетателей и резонаторов.
Для снижения тепловых потерь, вызванных охлаждением отработанных газов, во впускном тракте дополнительно установлен обратный клапан, не позволяющий отработанным газам попасть во впускной тракт. Кроме того, это решение позволяет за счет уменьшения в зоне воспламенения в составе рабочей смеси или воздуха количества отработанных газов создать в районе зоны возгорания состав топливовоздушной смеси, близкий к стехиометрическому (в момент возгорания), а значит, улучшить условия воспламенения рабочей смеси.
В качестве такого обратного клапана может быть использован хорошо известный в технике обратный клапан лепестковый типа.
Рассмотрим работу предлагаемого ДВС на примере четырехтактного двигателя с одним УИД в системе отвода отработанных газов, обратным клапаном во впускном тракте и устройством подачи топливно-воздушной смеси, например карбюратором.
|
|
В режимах полной нагрузки ДВС работает так же, как и при обычном способе работы, когда дроссель полностью открыт.
В режимах холостого хода и частичных нагрузок ДВС работает следующим образом:
1. Такт впуска. В начале такта впуска за счет более высокого давления отработанные газы, оставшиеся в цилиндре от предыдущего цикла, действуют на обратный клапан, который препятствует выходу их из цилиндра.
В цилиндре ДВС при инерционном перемещении поршня создается разряжение, вследствие чего заряд топливно-воздушной смеси из карбюратора, через систему газораспределения, поступает в цилиндр.
2. Такт сжатия. После заполнения цилиндра топливно-воздушной смесью с отработанными газами происходит сжатие этой смеси поршнем. По мере уменьшения объема, температура и давление смеси повышаются.
3. Такт расширения или рабочий ход. Рабочая смесь, воспламеняется системой зажигания, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает. При расширении газы совершают полезную работу, перемещая поршень.
4. Такт выпуска. Продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через систему газораспределения и систему отвода отработанных газов, при этом часть отработанных газов остается в цилиндре. Количество оставшихся в цилиндре отработанных газов прямо пропорционально надпоршневому объему и давлению в системе отвода отработанных газов. Изменяя, с помощью УИД давление отработанных газов, можно изменять их количество, оставшееся в цилиндре ДВС, а значит и количество топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр. При этом в режимах частичных нагрузок и холостого хода количество отработанных газов, имеющих более высокую температуру, чем воздух, будет максимальным, что позволяет снизить тепловые потери на нагрев рабочей смеси, добавив к ней горячие отработанные газы.
Таким образом, предлагаемый способ работы ДВС позволяет снизить расход топлива и вредные вещества в отработанных газах, за счет использования в режимах частичных нагрузок и холостого хода рабочей смеси, близкой к стехиометрической.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показаны индикаторные диаграммы предлагаемого способа работы ДВС, работающего по циклу Отто (пунктирная линия), и обычного способа (сплошная линия) для режимов частичных нагрузок. Индикаторная диаграмма - это зависимость давления в цилиндре от его текущего объема во время всех четырех тактов рабочего процесса.
|
|
Приведенная на рисунке индикаторная диаграмма несколько упрощена, чтобы быть понятной не только специалистам, но и большинству читателей.
Рассмотрим обычный способ работы ДВС (сплошная линия). Розовым цветом обозначен процесс горения, когда происходит вспышка рабочей смеси и давление газов в цилиндре резко возрастают. Затем начинается рабочий ход (зеленая линия). Газы, расширяясь, толкают поршень вниз. При этом увеличивается объем над поршнем и одновременно падает давление газов. Закончился рабочий ход и открылся выпускной клапан, выпуская на волю отработавшие газы (коричневая линия). У них, правда, осталось кое-какое остаточное давление, но использовать его не получится — это потери выпуска. Далее поршень идет вверх, вытесняя отработавшие газы. В конце такта выпуска, закрылся выпускной клапан и открылся впускной, сообщая цилиндр с карбюратором. Начинается такт впуска (синяя линия), поршень перемещается вниз и всасывает топливовоздушную смесь. Причем педаль газа сейчас не нажата до упора (переходной режим), дроссельная заслонка прикрыта и создает сопротивление на впуске, заставляя двигатель тратить энергию на так называемые насосные потери. Закрылся впускной клапан и начинается такт сжатия (голубая линия), при котором увеличивается давление в надпоршневом объеме. По окончании такта сжатия начинается процесс горения (розовая линия), и так далее.
Немного больше о технологиях >>>
Классификация методических средств технического творчества
Большое внимание уделяется в последние годы
вопросам технического творчества. При этом, техническое творчество не сводят к
кружкам "умелые руки", а понимают под этим процесс поиска новых идей
и решений в различных областях человеческой деятельности, учитывающий не толь ...
Судьба термоядерного синтеза
Идея
создания термоядерного реактора зародилась в 1950-х годах. Тогда от нее было
решено отказаться, поскольку ученые были не в состоянии решить множество
технических проблем. Прошло несколько десятилетий прежде, чем ученым удалось
«заставить» реактор произвести хоть сколько-ни ...
