RU2200247C2 - Method of engine operation according to gasoline-gas cycle - Google Patents
Method of engine operation according to gasoline-gas cycle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2200247C2 RU2200247C2 RU2000118440A RU2000118440A RU2200247C2 RU 2200247 C2 RU2200247 C2 RU 2200247C2 RU 2000118440 A RU2000118440 A RU 2000118440A RU 2000118440 A RU2000118440 A RU 2000118440A RU 2200247 C2 RU2200247 C2 RU 2200247C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- mixture
- gasoline
- fuel
- gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к рабочим процессам двигателей внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to engine building, in particular to the working processes of internal combustion engines (ICE).
Бензиновые автомобильные двигатели, несмотря на коренные улучшения конструкции, технологии изготовления и обслуживания в эксплуатации, все же остаются экологически опасными, имеют относительно невысокий коэффициент полезного действия (кпд) сгорания и многочисленные эксплуатационные недостатки. Эти негативные качества ДВС вытекают только из плохо организованного смесеобразования, характерного большой долей бензина в жидкой фазе, попадающей в двигатель в виде капель и пленки. Опыты показали, что в среднем 15-20% горючей смеси поступает в неиспаренном виде. Оптимальное же горение осуществляется только в газовой фазе при условии, что каждая молекула углеводорода "СН" обеспечена по потребности количеством молекул кислорода О2. Это условие обеспечивает полное окисление углеводородов во фронте пламени до СО2 и Н2О и отсутствие недоокисленных углеводородов СН и СО. В случае проникновения в цилиндры двигателя жидкофазного бензина проявляются следующие негативные факторы:
- неудовлетворительное распределение топлива по цилиндрам, достигающее разброса по составу смеси до 20% - при карбюраторах и до 12% - при распределенном впрыске топлива (данные фирмы Бош), что отрицательно сказывается на неравномерности работы двигателя;
- сужение пределов обеднения смеси, так как жидкая частица концентрирует в себе большую дозу бензина, поскольку плотность бензина в 1000 раз больше плотности воздуха;
- трудность воспламенения смеси искрой из-за большой вероятности заброса свечей бензином и колебаний в составе смеси;
- разжижение масла и смыв его, оголение зеркала цилиндров, приводящее к их повышенному износу, к ухудшению смазывающих свойств масла, что многократно усугубляется при стартовании;
- конденсация бензина на стенках с последующим коксованием и осмолением,
- ослабление детонационной стойкости двигателя при работе на гетерогенной смеси и при наличии нагара.Gasoline automobile engines, despite radical improvements in design, manufacturing technology and maintenance in operation, still remain environmentally hazardous, have a relatively low combustion efficiency and numerous operational disadvantages. These negative qualities of ICE arise only from poorly organized mixture formation, characterized by a large proportion of gasoline in the liquid phase, which enters the engine in the form of drops and film. The experiments showed that on average 15-20% of the combustible mixture is delivered in unevaporated form. The optimal combustion is carried out only in the gas phase, provided that each molecule of the hydrocarbon "CH" is provided as needed with the number of oxygen molecules O 2 . This condition ensures the complete oxidation of hydrocarbons in the flame front to CO 2 and H 2 O and the absence of unoxidized hydrocarbons CH and CO. In case of penetration of liquid-phase gasoline into the engine cylinders, the following negative factors appear:
- unsatisfactory distribution of fuel in the cylinders, reaching a spread in mixture composition of up to 20% for carburetors and up to 12% for distributed fuel injection (data from Bosch), which negatively affects the uneven operation of the engine;
- narrowing the limits of depletion of the mixture, since the liquid particle concentrates a large dose of gasoline, since the density of gasoline is 1000 times higher than the density of air;
- the difficulty of igniting the mixture with a spark due to the high probability of throwing candles with gasoline and fluctuations in the composition of the mixture;
- dilution of the oil and washing it off, exposing the cylinder mirrors, leading to their increased wear, to the deterioration of the lubricating properties of the oil, which is many times worse when starting;
- condensation of gasoline on the walls with subsequent coking and tarring,
- weakening of the detonation resistance of the engine when working on a heterogeneous mixture and in the presence of soot.
Но главное, жидкие капли, попадая в пламя, претерпевают термические разрушения, приводящие к полимеризации, осмолению, коксованию. Последнее особенно опасно, ибо процессу образования углерода Сn предшествует, как правило, образование бензпирена C20H12. Поэтому появление "безвредного" чистого углерода (дыма, нагара, копоти) сопровождается присутствием внутри его пористой структуры спутника - бензпирена.But most importantly, liquid droplets, falling into the flame, undergo thermal destruction, leading to polymerization, tarring, coking. The latter is especially dangerous, since the formation of Cn carbon is usually preceded by the formation of benzpyrene C 20 H 12 . Therefore, the appearance of “harmless” pure carbon (smoke, soot, soot) is accompanied by the presence of benzpyrene inside its porous structure.
Таким образом, устранение жидких частиц является непременным условием экологичного горения. Thus, the elimination of liquid particles is an indispensable condition for sustainable combustion.
Достаточно вредны продукты сгорания богатой смеси даже в гомогенном состоянии. Так, при коэффициенте избытка воздуха α=0,8 (из-за дефицита О2) СО= 6%, а СН ~150 ррм, среди которых присутствует целый букет углеводородов - перекиси, альдегиды типа СН2О, спирты, полиароматические углеводороды (ПАУ) и бензпирен. В таблице приведены индексы токсичности веществ, имеющихся в выхлопных газах, по отношению к базовому веществу - СО. Как очевидно, бензпирен, как продукт "горения" жидких частиц, представляет собой сверхопасное вещество, хотя оно пока не нормируется.The combustion products of a rich mixture, even in a homogeneous state, are quite harmful. So, when the coefficient of excess air is α = 0.8 (due to O 2 deficiency), CO = 6%, and CH ~ 150 ppm, among which there is a whole bunch of hydrocarbons - peroxides, aldehydes like CH 2 O, alcohols, polyaromatic hydrocarbons ( PAH) and benzpyrene. The table shows the toxicity indices of the substances present in the exhaust gases in relation to the base substance - CO. As is obvious, benzpyrene, as a product of the "burning" of liquid particles, is an extremely hazardous substance, although it is not yet standardized.
При очень бедных смесях в выхлопе возможно появление большого количества различных СН, обязанное пропуску зажигания в виде несгоревших паров бензина, но при отсутствии СО. При этом обычно СН > 1000 ppm, что является скорее парами бензина, а не продуктами сгорания. With very poor mixtures in the exhaust, a large number of different SNs may appear, due to misfire in the form of unburned gasoline vapors, but in the absence of CO. In this case, usually CH> 1000 ppm, which is more likely gasoline vapors rather than combustion products.
Спутником процесса сгорания являются окислы азота NOx, максимум концентрации которых наблюдается при максимальных температурах горения и при избытке некоторого количества О2. В результате, (NOx)max имеет место при α~1,05. По мере обеднения смеси концентрация NOx падает и при α~1,4 становится ничтожной.The combustion process is accompanied by nitrogen oxides NOx, the maximum concentration of which is observed at maximum combustion temperatures and with an excess of a certain amount of O 2 . As a result, (NOx) max occurs at α ~ 1.05. As the mixture becomes leaner, the concentration of NOx decreases and becomes negligible at α ~ 1.4.
Итак, условия экологически чистого горения в ДВС (COmin, CHmin, NOxmin,) таковы: а) исключение из горючей смеси жидких частиц; б) максимальная однородность горючей гомогенной смеси; в) горючая смесь, обедненная в пределах горючести, оптимальному составу смеси удовлетворяет состав смеси в пределах αопт=1,25-1,35, достижимый только в гомогенном заряде.So, the conditions of environmentally friendly combustion in ICE (CO min , CH min , NOx min ,) are as follows: a) the exclusion of liquid particles from the combustible mixture; b) maximum uniformity of the combustible homogeneous mixture; c) the combustible mixture depleted within the combustibility, the optimal composition of the mixture satisfies the composition of the mixture in the range α opt = 1.25-1.35, achievable only in a homogeneous charge.
Известен способ работы автомобильного двигателя, заключающийся во впрыскивании топлива в испаритель, испарении бензина, формировании гомогенной горючей смеси обедненного состава (см. патент Российской Федерации 2070656, опублик. 1996). Известный способ недостаточно эффективен. A known method of operation of an automobile engine, which consists in injecting fuel into an evaporator, evaporating gasoline, forming a homogeneous, lean mixture of combustible mixtures (see patent of the Russian Federation 2070656, published. 1996). The known method is not effective enough.
Задачей изобретения является улучшение процесса сгорания топлива. The objective of the invention is to improve the combustion process of the fuel.
Поставленная задача решается тем, что способ работы автомобильного двигателя заключается во впрыскивании топлива в испаритель, испарении бензина, формировании гомогенной горючей смеси обедненного состава, согласно изобретению оптимальный состав смеси поддерживают электронными средствами посредством управления скважностью топливной форсунки по сигналу датчика открытия дросселя, а теплота отбирается от выхлопного коллектора. The problem is solved in that the method of operation of an automobile engine consists in injecting fuel into an evaporator, evaporating gasoline, forming a homogeneous fuel mixture of a lean composition, according to the invention, the optimal composition of the mixture is maintained by electronic means by controlling the duty cycle of the fuel injector according to the signal of the throttle opening sensor, and heat is taken from exhaust manifold.
Смесь бензина с воздухом, удовлетворяющую этим условиям, назовем "бензогаз", а рабочий цикл двигателя на бензогазе - "бензогазовый цикл ДВС", характерный отмеченными факторами: 1) 100% испарение бензина, 2) турбулентное смешение бензина с воздухом в потоке до однородной смеси; 3) регулировка на бедную смесь в пределах α=1,25-1,35 на всех режимах работы двигателя (кроме максимальной нагрузки и холостого хода), что целесообразно отслеживать электронными средствами. Выполнение этих трех условий позволяет решить и экологическую проблему ДВС, и проблему топливной экономичности, поскольку в гомогенном заряде значение эффективного расхода топлива gemin близко именно к этим значениям αопт=1,25-1,35.A mixture of gasoline with air that satisfies these conditions is called “gas gas”, and the duty cycle of an engine on gas gas is called the “gas-gas ICE cycle”, characterized by the noted factors: 1) 100% evaporation of gasoline, 2) turbulent mixing of gasoline with air in a stream until a homogeneous mixture ; 3) adjustment for lean mixture within α = 1.25-1.35 at all engine operating modes (except for maximum load and idle), which is advisable to monitor by electronic means. Fulfillment of these three conditions allows us to solve both the environmental problem of ICE and the problem of fuel economy, since in a homogeneous charge the value of effective fuel consumption ge min is close to these values α opt = 1.25-1.35.
Осуществление "бензогазового цикла" возможно, если бензин поглотит теплоту, равную примерно 1,5% величине тепловыделения при сгорании этого же количества бензина или 5% теплосодержания выхлопных газов. Это возвратное тепло является бросовым и имеется в наличии всегда при работе двигателя, кроме режимов пуска, когда требуется сторонний теплоподвод. При этом воздух, как худший теплоноситель, не может быть использован в качестве передатчика тепла, так что бензин должен воспринимать теплоту только от высокотеплопроводного, теплоемкого тела с высоким коэффициентом теплоотдачи. Поверхность теплообмена с бензином должна быть максимально большой, что выполнимо при покрытии поверхности теплообмена тончайшей пленкой бензина. При этом поверхность теплообмена должна быть обязательно внутрицилиндрической, чтобы пленка с нее не срывалась. В дополнение к этому воздушный поток должен быть вихревым, высокой интенсивности с тем, чтобы формировать пленку, "тянуть" ее по спиральной удлиненной траектории и прижимать к стенке центробежными силами. Это позволит исключить срыв капель с пленки, увеличит коэффициент теплообмена, но не помешает диффузионному потоку углеводородных молекул, возбужденных до уровня газообразного состояния. Коль скоро максимальная скорость испарения имеется при температуре кипения, а бензин состоит из нескольких десятков углеводородов, каждый из которых имеет свою температуру кипения и теплоту парообразования, то формируется широкое поле температур, которое перекрывается как минимум кривая фракционной разгонки бензина. При выполнении этого условия каждый углеводород сможет иметь свою позицию в испарителе, соответствующую своей температуре кипения, при которой он воспринимает последнюю долю потребной для фазового перехода теплоты и почти беспрепятственно удаляется в газовый поток. Для того чтобы процесс выкипания был бесконечно быстрым, топливная пленка должна двигаться в поле плавно, но быстро нарастающих температур, достигаемом встречным движением бензина по поверхности и теплопотока в теле испарителя. В результате, каждый углеводород, подходя к своей температуре кипения, уже прошел все начальное поле температур и насытился теплотой, так что для парообразования при температуре кипения поглощается теплота испарения. Коль скоро пленка тонка (а в конце пленки при самых высоких температурах особенно тонка), то формируется уникальный механизм так называемого "суперкипения", поскольку поверхность теплообмена и поверхность массообмена практически сливаются в единую поверхность тепломассообмена, на которой и происходит беспредельно быстрый единый процесс теплоподвода кипения - массоотвода. Это означает, что вся поверхность пленки, движущейся в нарастающем поле температур, представляет собой сплошной "кипящий кратер", каждому поясу которого определен тот или иной кипящий углеводород. В итоге бензин кипит всеми своими фракциями бензина одновременно по всему температурному полю, покрытому пленкой. Таким образом, формируется принципиально новый механизм тепломассообмена - смесеобразование, при котором воздух, просасываемый через канал испарителя, не тратя времени, попутно "заправляется" всеми углеводородами, сразу смешивается до однородной структуры в вихревом турбулентном потоке и тут же поступает в цилиндры двигателя. Поскольку скоро смесь однофазна, а бензогаз не конденсируется, то состав смеси, сформированный в бензогазогенераторе, сохраняется в цилиндрах без отклонений. Сухой бензогаз легко и быстро воспламеняется и форсированно сгорает в распространяющемся турбулентном пламени до конечных продуктов и максимально эффективно, т.е. при отсутствии процесса догорания как такового. Образовавшиеся нейтральные продукты сгорания не агрессивны по отношению к маслу и стенкам цилиндра, а поскольку сгорают быстро, то температура выхлопных газов ниже обычной. Как показали опыты, при работе двигателя на бензогазе практически на всех режимах температура выхлопного коллектора достаточно стабильна и лежит в пределах 350-390oС. Этот диапазон оптимален для отбора и трансплантации теплоты в процессе парообразования. Но главное состоит в том, что отбирается теплота от выхлопного коллектора, имеющего стабильную и большую теплоемкость (аккумулятор теплоты), так что отбор 5-10% теплосодержания отработавших газов практически не изменит теплоемкость выхлопного коллектора из-за его большой массы, хорошей теплопроводности (чугун), при больших поперечных сечениях, при большой внутренней поверхности, постоянно воспринимающей теплоту от продуктов сгорания. Это значит, что отбор теплоты с запасом может быть покрыт всегда. Такой насыщенный источник теплоты обязателен для осуществления сверхэффективного молекулярного смесеобразования.The implementation of the "gas-gas cycle" is possible if gasoline absorbs heat equal to approximately 1.5% of the heat generated by the combustion of the same amount of gasoline or 5% of the heat content of exhaust gases. This return heat is waste and is always available when the engine is running, except for starting modes when external heat supply is required. At the same time, air, as the worst heat carrier, cannot be used as a heat transmitter, so gasoline should only accept heat from a highly heat-conducting, heat-intensive body with a high heat transfer coefficient. The heat exchange surface with gasoline should be as large as possible, which is feasible when covering the heat exchange surface with a thin film of gasoline. In this case, the heat transfer surface must be necessarily cylindrical so that the film does not tear off from it. In addition to this, the air flow must be vortex of high intensity in order to form a film, “pull” it along an elongated spiral path and press it against the wall by centrifugal forces. This will prevent droplets from falling off the film, increase the heat transfer coefficient, but will not interfere with the diffusion flow of hydrocarbon molecules excited to the gaseous state. Since the maximum evaporation rate is at boiling point, and gasoline consists of several tens of hydrocarbons, each of which has its own boiling point and heat of vaporization, a wide temperature field is formed, which overlaps at least the fractional distillation curve of gasoline. When this condition is met, each hydrocarbon will be able to have its own position in the evaporator, corresponding to its boiling point, at which it perceives the last fraction of the heat required for the phase transition and is almost freely removed into the gas stream. In order for the boiling process to be infinitely fast, the fuel film must move in the field smoothly, but rapidly increasing temperatures, achieved by the oncoming movement of gasoline on the surface and heat flow in the evaporator body. As a result, each hydrocarbon, approaching its boiling point, has already passed the entire initial temperature field and is saturated with heat, so that the vaporization heat is absorbed for boiling at the boiling point. Since the film is thin (and at the end of the film at the highest temperatures it is especially thin), a unique mechanism of the so-called "super-boiling" is formed, since the heat transfer surface and the mass transfer surface practically merge into a single heat and mass transfer surface, on which an infinitely fast unified process of heat boiling occurs - mass removal. This means that the entire surface of the film moving in an increasing temperature field is a continuous "boiling crater", each belt of which has one or another boiling hydrocarbon. As a result, gasoline boils with all its gasoline fractions simultaneously over the entire temperature field covered by the film. Thus, a fundamentally new mechanism of heat and mass transfer is formed - mixture formation, in which the air sucked through the evaporator channel, without wasting time, is simultaneously “charged” with all hydrocarbons, is immediately mixed to a homogeneous structure in a vortex turbulent flow and immediately enters the engine cylinders. Since soon the mixture is single-phase and the gas-gas does not condense, the composition of the mixture formed in the gas-gas generator is stored in the cylinders without deviations. Dry gas gas easily and quickly ignites and burns rapidly in an expanding turbulent flame to the final products and as efficiently as possible, i.e. in the absence of the process of burning out as such. The resulting neutral combustion products are not aggressive with oil and cylinder walls, and since they burn quickly, the temperature of the exhaust gases is lower than normal. As experiments have shown, when the engine is running on gasoline in almost all modes, the temperature of the exhaust manifold is quite stable and lies in the range 350-390 o C. This range is optimal for the selection and transplantation of heat in the process of vaporization. But the main thing is that heat is taken from the exhaust manifold having a stable and high heat capacity (heat accumulator), so that the selection of 5-10% of the heat content of the exhaust gases will practically not change the heat capacity of the exhaust manifold due to its large mass and good thermal conductivity (cast iron ), with large cross sections, with a large internal surface that constantly receives heat from combustion products. This means that the selection of heat with a margin can always be covered. Such a saturated heat source is indispensable for the implementation of ultra-efficient molecular mixture formation.
Однако наличие неограниченного теплового источника является лишь одним (первым) условием кипения при молекулярном смесеобразовании. Вторым условием такого процесса является не лимитируемая доставка теплоты к испарителю. Поэтому теплоприемник и теплопровод должны быть выполнены по условиям максимально эффективного процесса теплоподвода. С этой целью подбирается высокотеплопроводный материал достаточного сечения, минимальной длины теплопровода для исключения тепловых потерь с тем, чтобы обеспечивать потребности микропленочного тепломассообмена. However, the presence of an unlimited heat source is only one (first) condition for boiling during molecular mixture formation. The second condition for such a process is unlimited supply of heat to the evaporator. Therefore, the heat sink and heat conduit must be made according to the conditions of the most efficient heat supply process. For this purpose, a highly heat-conducting material of sufficient cross section and minimum heat conduit is selected to eliminate heat loss in order to meet the needs of microfilm heat and mass transfer.
Таким образом формируется полузамкнутый бензогазовый цикл ДВС, обеспечивающий рациональное горение бензина с эффективным тепловыделением за счет утилизации 5% теплоты выхлопных газов в целях идеального смесеобразования:
1. Впрыснутое форсункой в испаритель бензогазогенератора топливо растягивается вихревым потоком в тончайшую пленку (микропленку) и увлекается им по внутрицилиндрической поверхности в зону высоких температур, двигаясь по винтовой траектории. При этом находящиеся в газовом потоке плотные частицы сепарируются на стенку испарителя и, наоборот, исключается срыв жидких частиц с пленки, перемещающейся по внутрицилиндрической поверхности. По мере движения пленки она прогревается и постепенно "усыхает", оставляя в пленке все более тяжелые и более прогретые фракции. Следовательно, к своей температуре кипения фракция подходит практически подогретой, где приобретает теплоту парообразования. Переходя от принципа Лагранжа (слежение за путешествующим молем) к принципу Эйлера (слежение за пространственной точкой по времени), отмечаем, что каждой температуре кипения, каждому поясу пленки характерно кипение определенной фракции бензина. Воздух, движущийся в 100 раз быстрее пленки и прижатый к ней своей основной массой, насыщается походя всеми фракциями в соответствующей пропорции и прямым ходом поступает в цилиндр. Этим обеспечивается абсолютная гомогенизация смеси и прямое управление составом смеси в цилиндре
2. Движущийся в испарительном канале воздух раскручен завихривающим устройством в мощный вихрь, так что основная масса газа движется прижатой к стенке (за счет деформации скоростного профиля), поэтому диффузионный поток бензомолекул проникает в основную массу текущего воздуха. Благодаря вихревому потоку происходит интенсивная турбулентность в газе у стенки, способствующая эффективному смешению горючей смеси до однородного состава. Этим обеспечивается второе главное условие экогорения - однородность смеси.Thus, a semi-closed gas-gas cycle of the internal combustion engine is formed, which ensures the rational combustion of gasoline with efficient heat generation due to the utilization of 5% of the heat of the exhaust gases for ideal mixture formation:
1. The fuel injected by the nozzle into the evaporator of the gas-gas generator is stretched by a vortex stream into the thinnest film (microfilm) and is carried away by it along the inner-cylindrical surface to the high temperature zone, moving along a helical path. In this case, the dense particles in the gas stream are separated on the evaporator wall and, conversely, the disruption of liquid particles from the film moving along the intracylindrical surface is excluded. As the film moves, it warms up and gradually “dries out”, leaving increasingly heavier and warmer fractions in the film. Therefore, the fraction approaches its boiling point practically heated, where it acquires the heat of vaporization. Passing from the Lagrange principle (tracking a traveling mole) to the Euler principle (tracking a spatial point in time), we note that each boiling point, each film belt is characterized by boiling of a certain fraction of gasoline. Air moving 100 times faster than the film and pressed against it by its main mass is saturated, resembling all the fractions in the appropriate proportion, and directly enters the cylinder. This ensures absolute homogenization of the mixture and direct control of the composition of the mixture in the cylinder
2. Air moving in the evaporation channel is swirled by a swirl device into a powerful vortex, so that the bulk of the gas moves pressed against the wall (due to deformation of the velocity profile), therefore, the diffusion flow of benzomolecules penetrates the bulk of the flowing air. Due to the vortex flow, intense turbulence occurs in the gas near the wall, which contributes to the effective mixing of the combustible mixture to a uniform composition. This provides the second main condition for eco-combustion - the uniformity of the mixture.
3. Достижение малотоксичного и экономичного горения одновременно достижимо только на бедных гомогенных смесях (α>1), ибо при этом в избытке кислород, способствующий завершению процесса окисления. Кроме того, только при α>1 обеспечивается автомодельность циркуляции тепловых процессов в бензогазогенераторе. Поэтому третьим обязательным условием бензогазового цикла ДВС является работа только на бедных топливом смесях. 3. Achieving low-toxic and economical combustion is simultaneously achievable only on poor homogeneous mixtures (α> 1), because there is an excess of oxygen, which contributes to the completion of the oxidation process. In addition, only at α> 1 is self-similarity of circulation of thermal processes in a gas-gas generator provided. Therefore, the third prerequisite for the gas-gas cycle of the engine is to work only on fuel-poor mixtures.
4. Для оптимального экологичного горения необходим состав смеси, соответствующий минимальным gemin и (СО, СН, NОx)min. Гомогенные смеси имеют широкие пределы обеднения. Так, со штатной системой зажигания достижимо αпр=1,7. Это означает, что двигатель может устойчиво работать при α=1,3-1,4. Поэтому, если горючая смесь полностью гомогенна и однородна, то перспективно на всех рабочих режимах, кроме полной нагрузки и холостого хода, поддерживать α только в указанных пределах. При условии α=const=(1,25-1,4) постоянными сохраняются температура горения, средняя температура цикла, температуры выхлопа и выхлопного коллектора. При изменении нагрузки меняется наполнение двигателя и индикаторная диаграмма давления. При сочетании всех перечисленных мероприятий должны проявиться следующие особенности:
- пониженная теплонапряженность цикла увеличивает надежность двигателя;
- постоянство температуры выхлопного коллектора на основных режимах способствует трансплантации теплоты к испарительному элементу;
- абсолютная нейтральность продуктов сгорания исключает потребность в их дожигании;
- примерно постоянный по нагрузке оптимальный угол опережения зажигания упрощает систему управления;
- элементарная (прямолинейная) зависимость скважности форсунки (%) от доли открытия дросселя (%) допускает применение простейшего программного (пропорционального) электронного блока управления топливоподачей (скважностью, %) всего от одного параметра - от доли открытия дросселя (%).4. For optimal eco-friendly combustion, the mixture composition corresponding to the minimum ge min and (СО, СН, NOx) min . Homogeneous mixtures have wide limits of depletion. So, with a standard ignition system, α pr = 1.7 is achievable. This means that the engine can operate stably at α = 1.3-1.4. Therefore, if the combustible mixture is completely homogeneous and homogeneous, then it is promising in all operating conditions, except for full load and idle, to maintain α only within the specified limits. Under the condition α = const = (1.25-1.4), the combustion temperature, the average temperature of the cycle, the temperature of the exhaust and the exhaust manifold are kept constant. When the load changes, the engine filling and the pressure indicator chart change. With a combination of all these measures, the following features should appear:
- reduced heat cycle increases engine reliability;
- the constancy of the temperature of the exhaust manifold in the main modes contributes to the transplantation of heat to the evaporative element;
- the absolute neutrality of the combustion products eliminates the need for afterburning;
- approximately constant load optimum ignition timing simplifies the control system;
- the elementary (straightforward) dependence of the nozzle duty cycle (%) on the throttle opening proportion (%) allows the use of the simplest software (proportional) electronic fuel supply control unit (duty cycle,%) on just one parameter - on the throttle opening fraction (%).
Все это осуществляется благодаря неконденсируемости бензогаза, его оптимально-обедненному составу, равномерному распределению его по цилиндрам и циклам, фактическому управлению качеством смеси в камере сгорания двигателя, отсутствию нагара и перегретых точек, а следовательно, высокой антидетонационной стойкости двигателя. All this is due to the non-condensability of gas gas, its optimal lean composition, its even distribution over cylinders and cycles, the actual quality control of the mixture in the combustion chamber of the engine, the absence of soot and overheated spots, and therefore the high anti-knock resistance of the engine.
Таким образом формируется высокоорганизованный гармоничный тепловой цикл ДВС, сущность которого состоит в наличии полузамкнутой системы циркуляции тепла: тепловыделение, рабочий ход, выброс теплоты с выхлопными газами, заправка теплотой выхлопного коллектора и накопление теплоты в избыточном количестве, утилизация части теплоты для трансплантации ее в избыточном количестве в бензогазогенератор с обеспечением потребностей испарения бензина и формированием гомогенной однородной смеси (бензогаза) оптимального обедненного состава (α= 1,25-1,4), при которой быстро и своевременно выделяется вся теплота сгорания в турбулентном пламени с постоянной основной фазой сгорания на всех нагрузках, при всех частотах вращения (скорость турбулентного пламени прямо пропорциональна частоте вращения). Thus, a highly organized harmonious thermal cycle of the internal combustion engine is formed, the essence of which is the presence of a semi-closed heat circulation system: heat generation, working stroke, heat emission from exhaust gases, charging the heat of the exhaust manifold and accumulating heat in excess, utilizing part of the heat for transplanting it in excess to a gas-gas generator to meet the needs of vaporization of gasoline and the formation of a homogeneous homogeneous mixture (gas gas) of an optimal depleted composition (α = 1.25-1.4), in which all the heat of combustion in a turbulent flame with a constant main phase of combustion at all loads, at all rotation frequencies (the speed of a turbulent flame is directly proportional to the frequency of rotation) is quickly and timely released.
Отклонения от гомогенности, от однородности смеси и от оптимально обедненного состава смеси могут нарушить круг циркуляции теплоты: автомодельность тепловых потоков, тепловой баланс испарителя, пропорциональный режим управления топливоподачей. Такое отклонение будет иметь место при α<1. Deviations from homogeneity, from homogeneity of the mixture and from the optimally lean composition of the mixture can disrupt the circulation of heat: self-similar heat fluxes, heat balance of the evaporator, proportional control mode of fuel supply. Such a deviation will occur for α <1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118440A RU2200247C2 (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Method of engine operation according to gasoline-gas cycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118440A RU2200247C2 (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Method of engine operation according to gasoline-gas cycle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000118440A RU2000118440A (en) | 2002-06-20 |
| RU2200247C2 true RU2200247C2 (en) | 2003-03-10 |
Family
ID=20237702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000118440A RU2200247C2 (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Method of engine operation according to gasoline-gas cycle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2200247C2 (en) |
-
2000
- 2000-07-10 RU RU2000118440A patent/RU2200247C2/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4368112B2 (en) | Apparatus and method for injecting liquid fuel into an air stream for a combustion chamber | |
| JPS60501614A (en) | Ignition type combustion device | |
| ZA200508324B (en) | Anti-detonation fuel delivery system | |
| JP2001521095A (en) | Fuel management system for internal combustion engine | |
| RU2082012C1 (en) | Compression ignition direct injection internal combustion engine | |
| CN103161563A (en) | Dual fuel combustion system based on diesel compression ignition triggered ignition control | |
| US20050005918A1 (en) | Method and apparatus for vaporizing fuel | |
| AU2002223294B2 (en) | Hydrogen assisted combustion | |
| US4047511A (en) | Perfect fuel gasification device for use in combination with a combustion apparatus of internal combustion engine | |
| CN109630336A (en) | Ignition system and vehicle for methanol engine | |
| JPS62129514A (en) | Combustion chamber for internal combustion engine | |
| RU2200247C2 (en) | Method of engine operation according to gasoline-gas cycle | |
| US6345610B1 (en) | Partial oxidation device for an HCCI engine intake system | |
| US4213432A (en) | Device for vaporizing liquid hydrocarbon fuel | |
| US20040103859A1 (en) | Diesel emission and combustion control system | |
| US3908624A (en) | Internal combustion engine | |
| Kawano et al. | Fuel design concept for low emission in engine systems 4th report: effect of spray characteristics of mixed fuel on exhaust concentrations in diesel engine | |
| RU2416726C1 (en) | Rotary engine | |
| Krisandika et al. | Effects of advancing injection timing on the engine performances and emissions of a diesel engine with 35% water in diesel emulsion fuel | |
| JPS5929718A (en) | Regenerating burner for particulate filter | |
| Henein | Diesel Engines Combustion and Emissions | |
| EP1611337A1 (en) | Anti-detonation fuel delivery system | |
| Kim et al. | Combustion Efficiency of a Plasma-Ignited Diesel Burner for DPF Regeneration | |
| Li et al. | Effect of Fuel Injection Advance Angle on Combustion and Emissions of Dual Fuel Compression Ignition Engine | |
| RU2208178C2 (en) | Internal combustion engine |