Chúng tôi đã phun nhiên liệu, tại sao không phun khí?

Tôi đang hoàn thiện việc nghiên cứu các hệ thống EFI, điều này khiến tôi suy nghĩ về cảm ứng nói chung hơn.

Chúng tôi phun nhiên liệu từ một đường ray chung áp suất cao vì nhiều lý do tốt. Chúng tôi có khả năng thực hiện đốt phân tầng trong một hình trụ, miễn là chúng tôi có toàn quyền kiểm soát bướm ga. Đôi khi chúng tôi sử dụng tuần hoàn khí thải để làm chậm quá trình đốt cháy và nhiệt độ xi lanh thấp hơn.

Với những kịch bản đó, tại sao chúng ta không thêm một đường ray chung của không khí trong khí quyển áp suất cao và sử dụng kim phun để giới thiệu không khí và khí thải khi được yêu cầu, theo cách tương tự với nhiên liệu?

Chắc chắn điều này sẽ cho tôi một động cơ có thể phản ứng nhanh hơn vì không có độ trễ trong luồng khí vào, có ít bộ phận cơ học hơn và có khả năng giảm khí thải bằng cách cho phép tôi kiểm soát hàm lượng oxy ở chất xúc tác dễ dàng hơn?

Lý do đơn giản: khối lượng. @ 14,7: 1 stoich, đầu vào của bạn vào xi lanh sẽ cần phải lớn hơn 14,7 lần (hoặc đẩy nhiều hơn nữa) qua một vòi phun so với chất lỏng là nhiên liệu.

Bạn nói rằng nó sẽ có ít bộ phận cơ khí hơn, nhưng điều đó có đúng không? Bạn sẽ phải cung cấp một phương pháp cơ học để tạo ra không khí áp suất cao cũng như đưa nó vào hệ thống. Bạn sẽ phải có một số loại bể chứa không khí áp suất cao. Sau đó, "áp suất cao" sẽ cần phải nằm trong phạm vi 3000-5000 psi theo dự đoán để đảm bảo lưu lượng thích hợp. Hãy nghĩ về một máy nén khí có thể theo kịp nhu cầu mà bạn đang nói đến.

Giả sử chúng ta ném một số phép toán vào hỗn hợp (và giả sử tôi không chỉ hoàn toàn ngu ngốc ... mặc dù ban giám khảo đã không tham gia vào đó):

Một động cơ 2L có thể tích quét là 2L. Nếu động cơ lý thuyết này đang hoạt động, hút khí tự nhiên và đạt hiệu suất thể tích 80% (VE), thì nó sẽ được nạp vào .8L không khí trong mỗi vòng quay của trục khuỷu. Toán học:

• 2.0LX .8 = 1.6L - Thể tích nạp cho cả bốn xi lanh @ 80% VE
• 1.8L x .5 = .8L - Thể tích nạp cho mỗi vòng quay trong động cơ 4 chu kỳ
• 600rpm x .8L = 480L - Lượng không khí ở chế độ không tải cần thiết để duy trì tốc độ không tải
• 6000 vòng / phút x .8L = 4800L - Lượng không khí ở đường đỏ để duy trì tốc độ động cơ nhanh nhất

Hệ thống của bạn sẽ cần di chuyển 4800L không khí mỗi phút để duy trì tốc độ động cơ đó. Đó là khoảng 170CFM. Nếu bạn có thể chuyên chở thứ gì đó như thế này:

xung quanh phía sau xe của bạn, nó có thể được thực hiện. 170CFM là một con số cho đầu nhỏ, mã lực thấp hơn của phương trình. Còn những chiếc xe hiệu suất mà bạn có khối lượng quét gấp ba lần (động cơ Chevrolet LT1 6.3L) với VE lớn hơn (~ 85% khi đoán). Những con số này là rất lớn. Bạn sẽ tăng gấp ba lượng không khí cần thiết, có nghĩa là gấp ba lượng bạn sẽ kéo phía sau xe.

Vâng, nó có thể được thực hiện, nhưng với giá nào? Cách không khí được đưa vào động cơ bây giờ hiệu quả hơn nhiều và đưa không khí nhiều hơn nhiều so với việc bạn có thể tiếp tục bơm không khí vào động cơ theo cách bạn đề xuất.

Bạn gần như không mô tả hoạt động của một bộ tăng áp hoặc siêu tăng áp. Ý tưởng về không khí dưới áp suất được bơm từ một đường ray nhiên liệu thông thường có thể sẽ không hoạt động vì khó có thể đảm bảo nguyên tử hóa tốt.

Theo nhiều cách, bạn đang mô tả một động cơ 5 thì

5 Động cơ đột quỵ đang sử dụng pít-tông để cung cấp phương tiện nén thứ cấp cho AFR. Mặc dù, không bơm khí họ đang nén không khí bằng phương tiện cơ học. Những gì bạn mô tả với phun khí đòi hỏi khối lượng không khí lớn.

Hãy nghĩ về một động cơ 5.0 lít cần 5 lít không khí sau mỗi 720 độ cách mạng. Với tốc độ 4.000 vòng / phút, bạn sẽ cần 10.000 lít không khí để được 'bơm' mỗi phút.

Bơm khí cho khí thải

Ý tưởng bơm khí không phải là một ý tưởng độc đáo. Nhiều nhà sản xuất đã bơm không khí vào ống xả để hỗ trợ quá trình oxy hóa nhiên liệu không cháy ở tốc độ RPM thấp trong các bộ chuyển đổi xúc tác. Tất nhiên đây là những phiên bản đầu tiên, hãy nghĩ đến giữa những năm 70.

Khí áp suất cao rất khó tạo ra, khó hơn nhiều so với chất lỏng áp suất cao. Đó là bởi vì chất lỏng không thể nén được, vì vậy bạn có thể phun ra chúng hầu như cứng như bạn muốn, trong khi khí sẽ chỉ hấp thụ phần lớn nỗ lực nén của bạn và chuyển phần còn lại của nó thành nhiệt (sưởi ấm đáng tin cậy). Để nén không khí đến áp suất cần thiết sẽ cần một bơm pittông lớn hơn một chút so với xi lanh. Vì vậy, thay vì làm điều đó thông qua máy bơm chuyên dụng, chúng tôi nén không khí bằng một bộ phận mà chúng tôi đã có. Nén tại chỗ mang lại lợi ích gia tăng từ việc tái chế nhiệt lượng.

Những gì bạn đang đề xuất sẽ phù hợp với động cơ 2 thì. Nó đã có một đường ray chung của không khí áp suất cao vừa phải, việc đưa khí vào xi lanh có thể được điều khiển bằng van đầu vào (nếu có) giống như vòi phun đường ray thông thường mở để phun nhiên liệu. Nhưng sức mạnh cần thiết để bơm không khí sẽ rất lớn, chỉ cần đặt nhu cầu của bạn vào viễn cảnh: Junkers Jumo 205 2 trục về mặt lý thuyết đòi hỏi phải có các bánh răng rất mạnh để truyền một nửa công suất của nó từ trục dưới sang bên trên nơi có năng lượng, nhưng máy nén đã chạy khỏi trục dưới và mất rất nhiều năng lượng mà thực tế vẫn còn rất ít. Gần một nửa tổng sản lượng đã được thực hiện bởi một máy nén và động cơ đó đạt đến áp suất đường ống nạp gần với những gì bạn cần.

Đây là một biến thể mà tôi đã nghĩ về rất lâu. Thậm chí làm một số toán sơ bộ.

Động cơ IC không cần không khí. Họ cần oxy . Vì vậy, ... loại bỏ hoàn toàn valvetrain và có hai bộ kim phun: Một cho hydrocarbon lỏng và một cho oxy lỏng.

Cấp, tôi không xem xét các vấn đề chi phí hoặc an toàn trong động não này (tôi hiếm khi làm như vậy.) Tôi cũng chưa thực sự tìm thấy một dụng cụ phun kiểu piezo hoặc solenoid, hoặc thậm chí là một loại động cơ diesel HPOP, sẽ hoạt động ở tần số và độ rộng xung cần thiết ở nhiệt độ LOx khoảng -300 độ F, với RPM quay trong phạm vi 7000.

Tuy nhiên, có nhiều thứ hơn là loại bỏ tàu van. Hãy tưởng tượng sự làm mát đáng tin cậy từ LOx trở lại thành khí trong buồng đốt. Tôi tự tin với các vật liệu tay quay, thanh và pít-tông phù hợp, bạn có thể chạy nén 15: 1 hoặc 20: 1 một cách an toàn và cũng có một hồ sơ phát thải tuyệt vời. Đầu sẽ được giảm xuống không còn gì ngoài một tấm tiêm dày bền ... không có bộ phận chuyển động. Khí thải có thể được xử lý bằng cổng "tiết lộ" hai thì hoặc wankel, với chu trình Atkinson được sửa đổi với hành trình xả dài hơn.

Đây là một chặng đường rất dài so với thực tế (giống như bản thân tôi), nhưng tôi nghĩ nó minh họa một sự thay đổi thực tế trong khái niệm của OP. Nén khí để bơm nó qua một lỗ rất nhỏ có thể sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với lợi ích nhận được. Nhưng một bình oxy lỏng đã có "công việc" được đưa vào, là di động / di động một cách hợp lý và có hiệu quả làm mát rất lớn - có lẽ rất ấn tượng khi thu nhỏ lại hoặc hầu như loại bỏ hệ thống làm mát bằng nước / glycol.

Tôi sẽ tham gia tình nguyện trong một thập kỷ hoặc lâu hơn cho các phi công thử nghiệm chính thức. Vinh quang sẽ là của bạn Vì không có cách nào tôi sẽ đi trong đó ...

Tôi nghĩ khái niệm này sẽ giống như dùng máy nén khí piston để bơm không khí vào động cơ piston, vì vậy năng lượng để bơm piston máy nén khí sẽ chống lại năng lượng được phát triển bởi piston động cơ. Thêm tổn thất trong động cơ làm nóng dường như là một mức tăng âm.

Nhưng có thể nhận được lợi ích trong khái niệm này ở dạng nhỏ gọn và khép kín sẽ lấy 1/2 pít-tông trong động cơ V8 và biến chúng thành máy nén để bơm không khí vào pít-tông điều khiển .. Có thể biến toàn bộ điều thành hai chu kỳ với các pít-tông liền kề bằng cách sử dụng cổng nhặt rác để nạp vào gắn với đầu ra của pít-tông bơm.

Trực tiếp vào xi lanh Kim phun nhiên liệu được sử dụng để thêm một chút không khí vào xi lanh ngay sau khi van đầu vào tắt và trước khi không khí bị nén (phải bật / tắt nhanh), không cần bình khí nếu nó chỉ chạy khi động cơ chạy ( thông qua một vành đai). Và nếu dừng, nó sẽ không ảnh hưởng đến hiệu suất bình thường của động cơ vì đó là cách định giá và không can thiệp. Điều đó sẽ cung cấp thêm một chút năng lượng tùy thuộc vào kích thước của kim phun được sử dụng.