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Les dernières inventions. ÉCONOMIE ET ​​ÉCOLOGIE

COMMENT RÉDUIRE LA CONSOMMATION DE CARBURANT?

De nouvelles inventions, modèles et technologies. COMMENT RÉDUIRE LA CONSOMMATION DE CARBURANT?

Denis Viktorovich Vyatkin

RÉSUMÉ

Dans le contexte du coût croissant de solutions innovantes requises de carburant des véhicules afin de réduire le coût du transport. Comme un faible coût et dans les meilleurs délais pour atteindre: réduire la consommation de carburant de 10-25%, une augmentation de la puissance du moteur de 5-10%, diminution des émissions nocives (CO, CH) 7-10 fois le niveau actuel?

Tous nous sommes intéressés par les caractéristiques sont directement liées à l'unité de travail du moteur. Le contact désiré paramètres peuvent dépendre de plusieurs composantes: le volume de la chambre de combustion, le transfert de chaleur du carburant, la vitesse de réaction de combustion, etc.

Ici , nous regardons une des façons de résoudre le problème de l' augmentation du rendement du moteur, à savoir une augmentation de la vitesse de combustion de carburant de réaction. A ce rythme, les facteurs suivants peuvent affecter: la température initiale du mélange combustible, la pression initiale du mélange combustible dans la chambre de combustion, le nombre et l'emplacement des sources d'inflammation du mélange combustible, la composition et l'homogénéité du mélange carburé. Les derniers chiffres que je voudrais me concentrer.

De la chimie sait que la réaction de combustion du carburant est exprimée comme suit:

De la chimie on sait que la réaction de combustion du carburant est exprimée en

De cette relation , nous pouvons calculer la quantité d'oxygène nécessaire à la réaction, et connaissant la composition en pourcentage d'air sec (O 2-21% de ; N 2-79%) permet de calculer la quantité d'air utilisée pour la combustion. De toute évidence, il change le pourcentage d'oxygène dans l'air ne changera pas la forme du flux de réaction de combustion, mais va certainement augmenter son intensité. Azote - sans participer au processus de combustion, réduit la probabilité de se lier à des constituants actifs dans une petite période de temps. Donc , il y a la possibilité de réduire la quantité d'azote pour augmenter la vitesse de la flamme à 25-40m / s jusqu'à 2000 m / s.

Dans la Fig. 1 montre une partie de l'indicateur diagramme de phases de combustion détendu dans les moteurs à carburateur, ce qui représente la dépendance de la pression du gaz à l' intérieur du cylindre à partir de l'angle de vilebrequin.

L' allumage est effectué à la fin de la course de compression d' avance égal à l'angle φ. Calage de l' allumage correspondant au point "a". Visible élévation de la pression commence à un point "b". Point "B" indique la pression maximale.

Le procédé de la combustion du carburant dans le moteur à carburateur

Procédé fig.1 de la combustion du carburant dans le moteur à carburateur

La période à partir du point "b" au point "a" est appelée la période de propagation de la flamme, ou de la période de combustion visible. Cette période est caractérisée par une augmentation significative de la pression et se termine habituellement à 12-18 ° après le point mort haut (PMH). Après passage à travers les points de piston "a" correspondant à la pression maximale de combustion, le processus d'expansion commence. Les chutes de pression et les gaz se dilatent. Dans des conditions normales, une partie du mélange, pas eu le temps de brûler en temps opportun, brûle dans le processus d'expansion.

Augmentation de l'augmentation de la vitesse de propagation de la flamme va conduire à un moteur à combustion interne, la pression maximum du cylindre après que le piston passe le point mort haut, que l'expansion du produit de combustion, donne une plus grande force exercée sur le piston du moteur à combustion.

Mais pourquoi, jusqu'à présent, cette puissance de réserve est pas utilisé? Il a été constaté que le taux d'augmentation de la pression dans les moteurs à essence ne doit pas dépasser 0,25 MPa à 1 ° de rotation de l'arbre. Avec l'augmentation des charges dynamiques de taux d'augmentation de la pression sur le mécanisme à manivelle et en augmentant considérablement les phénomènes de vibration du moteur se produire - détonation. Cela augmente l'usure des unités conjuguées, et la durabilité du moteur est fortement réduite. cognement de combustion est accompagnée d'une baisse de la production et de la détérioration de l'efficacité du moteur. Avec cette combustion est perturbé le frottement du fluide dans les paliers et matériau anti-friction est déformée. Les principaux signes de détonation sont: un fonctionnement instable et une surchauffe du moteur, le développement des cylindres métalliques coups forte, l'apparition de fumée noire dans les gaz d'échappement. La pression du gaz à la combustion de la détonation est accrue à 15 à 20 MPa, ce qui est nettement supérieure à la pression correspondant à la combustion normale (2,5 à 5,0 MPa). L'apparition de la détonation est fonction de la composition du mélange. Avec l'augmentation de la vitesse du moteur et des gaz d'au moins un couvercle (charge diminue), la propension à la détonation est réduite, étant donné que cela augmente la quantité de gaz résiduels dans la chambre de combustion. La plus forte propension à la détonation se produit à pleine charge du moteur.

Est-ce dû à la conception et la performance des moteurs modernes, nous devons perdre d'énormes ressources énergétiques inhérentes à l'augmentation du taux de la réaction de combustion? Pour le moment, oui. Il est connu que le rendement effectif du moteur à combustion interne à pleine charge est comprise dans les limites suivantes: - les moteurs à carburateur 0.22-0.28; Les moteurs diesel - 0.26-0.38. Il y a un grand champ d'activité pour les concepteurs de moteurs. Mais je voudrais suggérer d'utiliser au moins une petite fraction des avantages de cet effet dans les moteurs modernes. Il ne serait pas le désir d'obtenir plus de puissance du moteur ne sont pas conçues pour de telles charges. Mais son fonctionnement au sein de la capacité nominale avec des économies de carburant substantielles serait approprié. Si nous réduisons la quantité de mélange air-carburant riche en oxygène dans la chambre de combustion, nous pouvons atténuer les effets néfastes de l'élévation de pression due à une faible consommation d'énergie du mélange de carburant. Avoir une légère augmentation de la puissance, nous réduisons considérablement la consommation de carburant. Et l'effet économique de payer facilement pour le coût supplémentaire.

A ce jour, les procédés connus ci - après un enrichissement du mélange combustible à oxygène:

  1. Un procédé et un appareil pour alimenter le moteur à essence maigre / Pat. Suisse Numéro 683 938 5 F02M 17/16, 17/38, F02B 51/00, 1994 /, qui est de créer un mélange air-carburant maigre de composition variable, en utilisant un mélange de gaz de l' air à une pression maximale. Le principal inconvénient de ce dispositif - l'augmentation initiale de la pression dans le mélange gazeux d'oxygène et de permanence dans le rapport de composition de l'air. Ce dernier facteur ne modifie pas la vitesse de réaction de combustion du carburant. L'effet positif réalisé par l'autre paramètre.
  2. Le procédé et un appareil d'enrichissement en oxygène du mélange combustible dans un moteur à combustion interne (ICE) / Pat. Chine Numéro 1209504 du 03.03.1999, F02M25 / 10 /. Il par rapport au dispositif précédent a une plus grande quantité d'oxygène dans l'air, destiné à créer un mélange combustible qui augmente la vitesse et de la rigueur de sa combustion. Un inconvénient de cette méthode est le manque de rétroaction à partir des caractéristiques du moteur de sortie qui affectent le changement brutal de ses modes de fonctionnement et du débit d'oxygène économique pour enrichir le mélange de carburant.
  3. Le dispositif du moteur à combustion interne / Pat. Japon Numéro 62199958 du 03/09/1987, F02M33 / 00, F02M25 / 10 /. Il par rapport au dispositif précédent a une relation inverse avec les composants du carburateur du moteur, ce qui augmente l'efficacité du flux d'oxygène supplémentaire. L'inconvénient du prototype est que le dispositif nécessite un changement structurel à l'application du carburateur solénoïde existante implique seulement deux modes de débit d'oxygène (électrovanne est ouverte et permet à l'oxygène ou fermé - l'oxygène dans le carburateur est pas reçu). Avec cette construction, le changement brusque de la proportion d'oxygène dans le mélange de carburant fourni au moteur à combustion interne ne sont pas un fonctionnement stable du moteur (pulsatoire à- coups brusques du vilebrequin) se produiront, ce qui conduira à l'impossibilité de l'utiliser comme une partie du véhicule ou d' un générateur et d' une détérioration rapide du moteur à combustion interne.
  4. L'unité de commande épuise ICE / Pat. numéro US 3877450 de 15/04/1975, F02D21 / 02 /. Il l'oxygène introduit dans la chambre de combustion directement sous une bougie sous une forme pure. Cette situation est possible lors de sa création, l'oxygène entrant, non saturé avec du carburant nuée électrique bougie arc ne conduira pas à la réaction de combustion ( l' oxygène ne brûle pas par lui - même), ce qui conduira à moteur à combustion instable. Par ailleurs, l'hétérogénéité du mélange combustible dans la chambre de combustion, ne donne pas un effet positif sur la vitesse de réaction de combustion complète, et à l'exclusion du circuit de carburateur (trajet d'alimentation en oxygène) va conduire à l'inefficacité de ses fonctions de contrôle. Ainsi, quand une forte augmentation de la vitesse du moteur et quand un atome d'oxygène qui lui, ferme le carburateur, et une petite quantité coulera dans la chambre de combustion (ou entièrement arrêter) le mélange de carburant, conduisant à une vitesse de chute et la manette des gaz ouverte. Ainsi, les performances du moteur lancinante sera observée, qui a le même effet que les dispositifs bien connus précédents. Les dispositifs bouche-tron pour réguler la quantité d'oxygène utilisée vanne mécanique - la fourniture d'oxygène portions égales sans tenir compte de la quantité de carburant dans la chambre de combustion et sans contre- réaction à partir des caractéristiques de sortie du moteur.
  5. Je vous ai fourni un procédé et un dispositif d'augmentation de la concentration en oxygène dans le mélange d'air et de gaz du système de moteur à combustion interne, le système de commande d' alimentation en oxygène du brevet №2002120004 / 6 (020830). Dispositif destiné à être raccordé au filtre à air du moteur à combustion interne, et permet un réglage supplémentaire de l' oxygène dans le mélange gazeux au moyen du système de commande. L'effet de la solution du problème réside dans le fait qu'au lieu d'un mélange de gaz de l' air atmosphérique est utilisé un mélange gazeux ayant une teneur en oxygène plus élevée pour faire varier sa concentration en fonction de la quantité de carburant et la fréquence de rotation maximale admissible du moteur à combustion interne qui réduit considérablement la consommation de carburant, toutes choses étant égales .

Le système de conduite d'air du moteur à combustion interne avec l' augmentation de la concentration en oxygène dans le mélange gazeux à des éléments fonctionnels connus est représenté sur la Fig.2 .

Dispositif d'entraînement pour commander le rapport air-carburant dans le moteur à combustion interne

Fig. Dispositif de circuit 2 de commande de rapport air-carburant dans le moteur.

Le dispositif comprend un robinet d'oxygène de la bouteille et le réducteur 1, le tube d'alimentation en oxygène 3, la soupape 2, le filtre à air 4, la quantité du système de commande d'alimentation en carburant 5, le capteur de vitesse du moteur 6, le capteur de quantité d'alimentation en combustible 7, la vanne 8 de commande.

Le dispositif utilise les paramètres de sortie du capteur de quantité d'alimentation en combustible 7, afin de générer un signal par le système de commande d'alimentation en carburant 5, qui est fournie au système de soupape de commande 8 et les sorties du capteur de vitesse du moteur 6, un signal pour le système de commande d'alimentation en carburant 5.
Lors du changement de la vitesse du moteur dans la plage de ralenti au moteur maximal capteur de régime du système de commande de quantité d'alimentation 7 de carburant à travers la quantité d'alimentation en carburant 5 génère un signal de commande pour la soupape de commande 8 du système. 8 , le système de valve, le réglage de la soupape de commande de capacité de traitement 2 permet de régler la quantité d'oxygène fournie au filtre à air 4, dans lequel la formation du mélange gazeux avec une concentration appropriée d'oxygène.

Dispositif transférer dans une plage de ralenti en mode de régime maximal admissible en faisant varier la quantité d'alimentation en carburant, tandis que la variation correspondante de la quantité d'oxygène introduite dans le mélange gazeux. la limite de vitesse du moteur pour atteindre sa valeur maximale est réalisée en diminuant le signal de quantité d'alimentation en carburant pour l'alimentation en combustible 5, le système capteur 6 de commande de la vitesse du moteur. Cette co-régulation fournit la consommation de carburant optimale et plus sûr avec le mode oxygène ICE.

Pour confirmer l'effet recherché dans la pratique, l'expérience a été réalisée. Le scooter de moteur à deux temps a été utilisé comme un moteur à combustion interne. La zone autour de l'entrée d'air du filtre à air trottinette marche à vide, l'oxygène a été déposée à partir d'une bouteille d'oxygène, en conséquence, la vitesse du moteur est augmentée de façon spectaculaire. Absence de capteur d'oxygène dans le système de scooter a permis d'observer l'expérience de la propreté.

Le résultat technique réalisable est une augmentation du composant de masse d'oxygène dans un mélange de gaz - la variation de la vitesse de propagation de la flamme provenant du brûleur 40 m / s à 1000 m / s, ce qui augmente la pression dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne lors de la combustion du mélange combustible à partir de 5 MPa à 15 MPa. la réduction prévue de la consommation de carburant de 2 - 2,5 fois, dans le même champ de jeu de niveau. Tout aussi important est l'effet de la réduction de la teneur des émissions nocives (CO, CH) 7-10 fois par rapport à une émission non modifiées du moteur.

la réduction prévue des émissions nocives est confirmée par un dispositif basé sur l' augmentation de la vitesse de combustion et installé sur le véhicule "Gazelle" testing. Extraire de ces essais indique la vitesse du moteur dans la gamme de 550-650 tours par minute teneur réelle du monoxyde de carbone (CO) dans les gaz d' échappement du moteur sans mise à jour a été de 1,6% (GOST normale - 1,5%) et , après la modernisation teneur en CO était de 0,10%; à vitesse élevée du moteur - teneur en CO 2650-2750 rpm de 1,8% (à un taux de visiteurs - 2,0%), et après la modernisation CO - 0,18%; dans les gaz d'échappement du moteur sans avoir à mettre à jour la quantité d'hydrocarbures (CH) à faible vitesse sera de 1300 unités (à un taux de visiteurs - 1200), et après la modernisation de la teneur en CH était de 150 unités; à des vitesses élevées du moteur - le contenu de HF était de 800 unités (à un taux de visiteurs - 600), et après la modernisation du contenu du CH - 120 unités.

dispositif caractéristiques du produit décrit est possible avec l'utilisation des produits déjà connues et produits dans le commerce. Ainsi, un dispositif avec la version minimale du parc automobile existant, augmente sa valeur marchande. Ainsi, une position de l' utilisateur, a atteint la taille de l'effet économique de ce qui peut dépasser 30% du coût du carburant.

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Auteur: Denis Viktorovich Vyatkin
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Date de publication 23.09.2006gg