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WIE MAN den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren?

Denis Viktorovich Vyatkin

ZUSAMMENFASSUNG

Vor dem Hintergrund der steigenden Kosten für Fahrzeugtreibstoff benötigt innovative Lösungen , um die Kosten für den Transport zu reduzieren. Als geringen Kosten und in kürzester Zeit zu erreichen: den Kraftstoffverbrauch um 10 bis 25%, Erhöhung der Motorleistung um 5-10%, Abnahme der schädlichen Emissionen (CO, CH) 7-10 mal dem aktuellen Niveau zu reduzieren?

Alle sind wir in den Eigenschaften interessiert sind auf die Einheit der Arbeit des Motors in direktem Zusammenhang. Die gewünschte Kontaktparameter auf mehrere Komponenten abhängen: das Volumen der Verbrennungskammer, wobei die Brennstoffwärmeübertragung, die Verbrennungsreaktionsrate etc.

Hier betrachten wir eine der Möglichkeiten zur Lösung des Problems der den Wirkungsgrad des Motors erhöht, nämlich eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung. Mit dieser Rate können folgende Faktoren beeinflusst: die Anfangstemperatur der brennbaren Mischung, der Anfangsdruck des brennbaren Gemisches in der Verbrennungskammer, um die Anzahl und Position der Zündquellen das brennbare Gemisch, Zusammensetzung und Homogenität des Kraftstoffgemisches. Die letzten Zahlen Ich mag würde zu konzentrieren.

Von Chemie wissen , dass die Kraftstoffverbrennung Reaktion wird wie folgt ausgedrückt:

(-; N ₂ - 79% 21% O ₂₎ kann berechnen , um die Luftmenge für die Verbrennung verwendet Aus dieser Beziehung können wir die Menge an Sauerstoff für die Reaktion, und zu wissen , die prozentuale Zusammensetzung der trockenen Luft erforderlich berechnen. Offensichtlich ändert sich der Prozentsatz an Sauerstoff in der Luft nicht die Form der Verbrennungsreaktionsfluss zu ändern, wird aber sicherlich seine Intensität zu erhöhen. Stickstoff - ohne in den Verbrennungsprozess teilnehmen, reduziert die Wahrscheinlichkeit der aktiven Komponenten in einem kleinen Zeitraum zu binden. So besteht die Möglichkeit , die Menge an Stickstoff der Verringerung der Flammengeschwindigkeit zu erhöhen / s bis 25-40m bis zu 2000 m / s.

In Fig. 1 zeigt einen Teil des expandierten Verbrennungsphase Indikatordiagramm in Vergasermotoren, die die Abhängigkeit des Gasdrucks im Inneren des Zylinders von dem Kurbelwinkel darstellt.

Zündung wird am Ende des Verdichtungstaktes vor gleich dem Winkel φ durchgeführt wird . Zündzeitpunkt auf den Punkt "a" entspricht. Sichtbare Druckanstieg beginnt an einem Punkt "b". Punkt "B" angegebenen Maximaldruck.

Abb.1 Prozess der Verbrennung von Kraftstoff in der Vergasermotor

Der Zeitraum vom Punkt "b" auf den Punkt "a" ist die Zeit der Flammenausbreitung oder sichtbare Verbrennungsperiode bezeichnet. Dieser Zeitraum wird durch eine signifikante Erhöhung des Drucks aus und endet in der Regel bei 12 bis 18 ° nach dem oberen Totpunkt (TDC). Nach Durchlaufen der Kolbenpunkte "a" entsprechend der maximalen Verbrennungsdruck, beginnt der Expansionsprozess. Die Druckverluste und die Gase expandieren. Unter normalen Bedingungen wird ein Teil der Mischung, keine Zeit gehabt, in einer angemessenen Weise zu verbrennen, brennt in den Prozess der Expansion.

Erhöhte Flammenausbreitungsgeschwindigkeit Erhöhung wird in der maximalen Zylinderdruck zu einem Verbrennungsmotor führen nach dem oberen Totpunkt des Kolbens gelangt, dass die Expansion des Verbrennungsprodukt, geben viel mehr Tempo auf der Verbrennungsmotorkolben.

Aber warum bis jetzt diese Reserveleistung verwendet wird, nicht wahr? Es wurde , dass die Rate des Druckanstiegs bei Ottomotoren nicht gefunden 0,25 MPa bei 1 ° Drehung der Welle nicht überschreiten sollte. Mit der Zunahme der Druckanstiegsrate dynamischen Belastungen auf den Kurbeltrieb und signifikant steigender Motorschwingungsphänomene auftreten - Detonation. Dies erhöht den Verschleiß von konjugierten Einheiten und die Lebensdauer des Motors stark reduziert. Klopfende Verbrennung wird durch einen Rückgang der Produktion und der Verschlechterung der Wirkungsgrad des Motors begleitet. Mit dieser Verbrennungsfluidreibung in den Lagern und Antireibungsmaterial gestört wird verformt. Die Hauptmerkmale der Detonation sind: instabilen Betrieb und zur Überhitzung des Motors, die Entwicklung der Zylinder scharfen metallischen Schläge, das Auftreten von schwarzem Rauch in den Abgasen. Der Gasdruck an der Detonationsverbrennung wird auf 15-20 MPa erhöht, was zu dem normalen Verbrennungs entsprechenden (2,5-5,0 MPa) deutlich höher als der Druck ist. Das Aussehen der Detonations ist von der Zusammensetzung der Mischung abhängig. Mit zunehmender Motordrehzahl und Drosselklappen mindestens eine Abdeckung (Last abnimmt) Neigung zur Detonation reduziert wird, da dies die Menge an Restgasen in der Verbrennungskammer erhöht. Die höchste Neigung zur Detonation erfolgt bei voller Motorlast.

Ist aufgrund der Konstruktion und Leistung moderner Motoren, haben wir eine riesige Energieressourcen, die mit der Anstiegsrate der Verbrennungsreaktion zu verlieren? Im Moment, ja. Es ist bekannt , dass die effektive Effizienz der Verbrennungsmotor bei Volllast ist innerhalb der folgenden Grenzen: Vergasermotoren - 0,22 bis 0,28; Dieselmotoren - 0,26-0,38. Es gibt ein großes Betätigungsfeld für Motorenentwickler. Aber ich möchte vorschlagen, zumindest einen kleinen Bruchteil der Vorteile dieser Effekt in modernen Motoren zu verwenden. Es wäre nicht der Wunsch sein, um mehr Leistung zu bekommen von dem Motor nicht für solche Belastungen ausgelegt ist. Aber seinen Betrieb innerhalb der Nennkapazität mit erheblichen Kraftstoffeinsparungen angemessen wäre. Wenn wir die Menge an sauerstoffreichem Brennstoff-Luft-Gemisch in der Verbrennungskammer zu reduzieren, können wir die schädigende Wirkung des Druckanstiegs aufgrund der geringeren Stromverbrauch der Kraftstoffmischung zu mildern. einen leichten Anstieg der Kraft, wir den Kraftstoffverbrauch deutlich reduzieren. Und der wirtschaftliche Effekt leicht für die zusätzlichen Kosten zu bezahlen.

Bis heute sind die folgenden bekannten Verfahren zur Anreicherung von Sauerstoff - Brennstoffmischung:

1. Ein Verfahren und eine Vorrichtung für Benzin Motor mager / Pat liefert. Schweiz Nummer 683 938 5 F02M 17/16, 17/38, F02B 51/00, 1994 /, der einen mageren Kraftstoff-Luft - Gemisch , in unterschiedlicher Zusammensetzung zu schaffen, bei einem maximalen Druck ein Gasgemisch aus Luft verwendet wird . Der Hauptnachteil dieser Vorrichtung - die anfängliche Druckanstieg in dem gasförmigen Gemisch aus Sauerstoff und Dauerhaftigkeit in dem Zusammensetzungsverhältnis von Luft. Der letztgenannte Faktor nicht die Reaktionsgeschwindigkeit der Kraftstoffverbrennung zu ändern. Der positive Effekt durch die anderen Parameter erreicht.
2. Das Verfahren und die Vorrichtung der Sauerstoffanreicherung des brennbaren Gemisches in einem Verbrennungsmotor (ICE) / Pat. China Nummer 1209504 vom 03.03.1999, F02M25 / 10 /. Es verglichen mit dem vorherigen Gerät eine erhöhte Menge an Sauerstoff in der Luft hat, soll ein brennbares Gemisch zu schaffen, die die Geschwindigkeit und Gründlichkeit seiner Verbrennung erhöht. Ein Nachteil des Verfahrens ist das Fehlen von Rückmeldung von den Ausgangscharakteristiken des Motors, der die abrupte Änderung seiner Betriebsarten und wirtschaftliche Sauerstoffströmungsrate zur Anreicherung des Kraftstoffgemisches beeinflussen.
3. Die Vorrichtung der Brennkraftmaschine / Pat. Japan Nummer 62199958 von 1987.09.03, F02M33 / 00, F02M25 / 10 /. Es verglichen mit dem vorherigen Gerät eine inverse Beziehung mit den Motorvergaserkomponenten hat, was die Effizienz der Strömung von zusätzlichem Sauerstoff erhöht. Der Nachteil des Prototyps besteht darin, dass das Gerät mit dem vorhandenen Vergaser Magnet Antrag nur zwei Arten der Sauerstoffstrom eine strukturelle Veränderung erfordert (Magnetventil ist offen und ermöglicht Sauerstoff oder geschlossen - der Sauerstoff im Vergaser nicht empfangen wird). Mit dieser Konstruktion ist die abrupte Änderung in der Sauerstoffanteil in der Brennstoffmischung zu dem Verbrennungsmotor zugeführt nicht stabilen Betrieb des Verbrennungsmotors (pulsierender scharfer Rucken der Kurbelwelle) , auftreten, was zu der Unmöglichkeit , seine Verwendung als Teil des Fahrzeugs oder einen Generator und eine schnelle Verschlechterung der Verbrennungskraftmaschine führen.
4. Die Steuereinheit erschöpft ICE / Pat. US - Nummer 3877450 von 1975.04.15, F02D21 / 02 /. Es Sauerstoff in die Verbrennungskammer direkt unter einer Kerze in reiner Form zugeführt. Diese Situation ist möglich , wenn erstellt, der ankommende Sauerstoff, nicht mit Kraftstoffwolke durch elektrische Lichtbogen Kerze gesättigt werden nicht in die Verbrennungsreaktion führen (Sauerstoff brennt nicht von selbst), die zu einem instabilen Verbrennungsmotor führen wird. Weiterhin Heterogenität des brennbaren Gemisches in der Verbrennungskammer, keine positive Wirkung auf die vollständige Verbrennung Reaktionsgeschwindigkeit geben und den Ausschluss aus dem Vergaser Kreis (Sauerstoffzufuhrpfad) wird der Ineffektivität seiner Steuerungsfunktionen führen. Wenn also ein starker Anstieg der Motordrehzahl und wenn ein Sauerstoff daran, schließt den Vergaser, und eine kleine Menge wird die Brennkammer fließen in (oder ganz zu stoppen), um das Kraftstoff-Gemisch, was zu einer Tropfengeschwindigkeit und der Drossel offen. Somit wird das Pulsieren der Motorleistung festgestellt werden, was den gleichen Effekt wie die vorhergehenden bekannten Vorrichtungen hat. Die Mund-tron Vorrichtungen zum Regulieren der Menge an Sauerstoff verwendet mechanischen valve - die Zufuhr von Sauerstoff zu gleichen Teilen , ohne Rücksicht auf die Menge des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer und ohne Rückkopplung von den Ausgangscharakteristiken des Motors.
5. Ich habe ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in dem Gas - Luft - Gemisch aus dem Brennkraftmaschinensystem bereitgestellt, Fütterung das Steuersystem die Sauerstoffpatent №2002120004 / 6 (020.830). Vorrichtung zum Anschluss an die Brennkraftmaschine Luftreinigers, und stellt zusätzliche Einstellung der Sauerstoff in dem Gasgemisch mit Hilfe des Steuersystems. Die Wirkung der Lösung des Problems liegt darin , daß anstelle einer Gasmischung von atmosphärischer Luft ein Gasgemisch mit einem höheren Sauerstoffgehalt verwendet wird , in seiner Konzentration variiert in Abhängigkeit von der Menge des Kraftstoffs und der maximal zulässigen Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Kraftstoffverbrauch, die unter sonst gleichen Umständen drastisch reduziert .

Antreiben des Verbrennungsmotors Luftanlage mit Sauerstoffkonzentration in dem Gasgemisch zu bekannten Funktionselemente zunimmt in gezeigt Fig.2 .

Fig. 2 Schaltungsvorrichtung Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Motor zu steuern.

Die Vorrichtung weist einen Sauerstoffflaschenventil und das Reduzierstück 1, das Rohr Sauerstoffversorgung 3, das Ventil 2, den Luftfilter 4, die Menge an Kraftstoffzufuhrsteuersystem 5, Sensor die Motordrehzahl 6, wobei die Menge Brennstoffzuführungssensor 7, dem Steuerventil 8.

Das Gerät verwendet die Ausgabeparameter der Kraftstoffzufuhrmenge Sensor 7, ein Signal durch das Kraftstoffzufuhrsteuersystem 5 zu erzeugen , die auf das Steuerventilsystem 8 und Ausgangssignale von dem Motordrehzahlsensor 6, ein Signal für die Kraftstoffzufuhr - Steuersystem 5 zugeführt wird.
Wenn im Bereich der Motordrehzahl den Wechsel von Leerlauf bis zur maximalen Motordrehzahlsensor 7 Brennstoffzuführung Mengensteuersystem durch Kraftstoffzufuhrmenge 5 erzeugt ein Steuersignal für das Steuerventil 8 - Systeme. 8 das Ventilsystem, Einstellen der Durchsatzkapazitätssteuerventil 2 stellt die Menge von Sauerstoff zu dem Luftfilter 4 zugeführt, wo die Bildung des Gasgemisches mit einer geeigneten Konzentration von Sauerstoff.

Übertragungseinrichtung in einem Bereich maximal zulässige Drehzahl Modus von Leerlauf, indem die Menge der Kraftstoffzufuhr ändert, während die entsprechende Änderung der Menge an Sauerstoff zu dem Gasgemisch zugeführt. Motordrehzahlgrenze für ihren Maximalwert erreichen , ist durch die Verringerung der Kraftstoffzufuhrmenge - Signal an die Kraftstoffversorgung 5, dem Motordrehzahlsensor 6 Steuersystem. Solche Co-Regulierung bietet den optimalen Kraftstoffverbrauch und sicherer mit Sauerstoff ICE - Modus.

Um den gewünschten Effekt in der Praxis zu bestätigen, wurde das Experiment durchgeführt. Der Zweitaktmotor Roller wurde als Verbrennungsmotor verwendet. Der Bereich um den Lufteinlass des Luftfilters Roller Leerlauf, wurde Sauerstoff aus einer Sauerstoffflasche, eingereicht als ein Ergebnis wird die Motordrehzahl drastisch erhöht. Der Mangel an Sauerstoffsensor im Roller-System hat das Experiment erlaubt Sauberkeit zu beobachten.

Die erzielbare technische Ergebnis ist eine Erhöhung der Sauerstoffmassenkomponente in einem Gasgemisch - die Änderung in der Geschwindigkeit der Flammenausbreitung aus der Brennkammer 40 m / s bis 1000 m / s, der Druck in der Verbrennungsmotorbrennkammer , wenn die Verbrennung des brennbaren Gemisches von 5 MPa bis 15 MPa erhöht wird . Erwartete Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von 2-2,5 mal, auf dem gleichen Niveau Spielfeld. Ebenso wichtig ist die Wirkung, den Gehalt an schädlichen Emissionen (CO, CH) 7-10 mal in Bezug auf eine nicht modifizierte Motoremissionen zu reduzieren.

Erwartete Verringerung der schädlichen Emissionen durch Prüfeinrichtung auf dem Fahrzeug "Gazelle" auf die Erhöhung der Geschwindigkeit der Verbrennung und installiert basierend bestätigt. Extrahieren aus diesen Tests liest die Motordrehzahl im Bereich von 550 bis 650 rpm tatsächlichen Gehalt an Kohlenmonoxid (CO) in dem Motorabgas ohne Umrüstung wurde 1,6% (normal GOST - 1,5%), und nach der Modernisierung CO - Gehalt betrug 0,10%; bei hoher Motordrehzahl - 2650-2750 Umdrehungen pro Minute CO - Gehalt von 1,8% (mit einer Geschwindigkeit von Besuchern - 2,0%), und nach der Modernisierung CO - 0,18%; in den Abgasen des Motors , ohne die Menge von Kohlenwasserstoffen (CH) mit geringer Geschwindigkeit 1300 Einheiten zu aktualisieren, die (mit einer Geschwindigkeit von Besuchern - 1200), und nach der Modernisierung der CH - Gehalt betrug 150 Einheiten; bei hohen Drehzahlen - der Gehalt an HF betrug 800 Einheiten (mit einer Rate von Besuchern - 600), und nach der Modernisierung der Gehalt an CH - 120 Einheiten.

Produkteigenschaften beschriebene Vorrichtung ist mit der Verwendung der bereits bekannten und kommerziell hergestellten Produkte. Somit wird eine Vorrichtung mit minimaler Überarbeitung der bestehenden Fahrzeugflotte, erhöht seine Marktfähigkeit. Somit erreicht eine Benutzerposition, um die Größe der wirtschaftlichen Auswirkungen , von denen 30% der Kosten für Treibstoff nicht überschreiten.

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Autor: Denis Viktorovich Vyatkin
PS Material geschützt.
Erscheinungsdatum 23.09.2006gg

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