Однотактный ДВС

[Vladimirыч]

@martensito- я так и не понял вас что не устраивает то, человек предложил бестактный двигатель и пытался доказать что производительность считается по объему сжатого воздуха, это понятно что им двигало, потому как если считать по приведенному к нормальному состоянию то компрессор по габаритам многократно превышает его двс, что ему не нравится, а вам то зачем оспаривать ГОСТовские определения, чтобы доказать какой вы крутой компрессорщик?

Я доказывал не то, что производительность считается по сжатому воздуху (хотя до сих пор обратное не доказано...), а то, что пример неудачный... и что винтовой компрессор меньше и экономичнее поршневого.. ибо если следовать варановским методам доказывания, то для обеспечения воздухом литрового четырехтактника понадобится три (примерно следующих) поршневых компрессора

в то время как винтовой с данной производительностью потребляет только 15 кВТ... Или циклы впуск - сжатие не идентичны циклам бежецкого компрессора ?

 

[Vladimirыч]

В целом от общения складывается впечатление, что попал на передачу к Малахову... Уважаемые оппоненты не рассматривают аргументы коллег, а несут пургу с целью запутать посетителя и затроллить чела, который посмел с ними не согласиться... Попозже подробнее расскажу почему у меня такое впечатление сложилось.. Всем добра.

 

[Varan]

Vladimirыч, ну вам 10 атмосфер маловато будет и компрессор я вам в пример как раз винтовой приводил,
а считается как раз по приведенному к нормальным условиям воздуху иначе сравнивать то как есть давления разные у разных компрессоров бывают,
да и для продажи так выгоднее- стоят 2 примерно равных компрессора- в одном написано производительнгость-100 литров в мин(приведена для сжатого) а в другом- 1 куб в минуту (указана в соответствии с ГОСТ) и какой быстрее купят?
Но компрессор и его габариты и мощность это еще не все.
ДВС обычно работает в широком диапазоне оборотов- скажем от 500 до 6000 об/мин
если ваши клапана с механическим приводом то время продувка на 500 в 12 РАЗ дольше происходить будет чем на 6000, ваша рабочая смесь сжатая до 15 атм сразу в выхлопную трубу вылетать будет и там сгорать с соответствующим звуком.
Следовательно раскаленными докрасна клапанами нужно еще и управлять как то электронно - катушкой а не распредвалом
А запуск как производить- давления в подводящих каналах атмосферное , начинаете крутить, оно увеличивается несколько в зависимости от внутреннего объема трубопроводов, а потом благополучно выходит при продувке, а при малом давлении в камере сгорания двс работать не будет
Так что никаких преимуществ перед обычным двс нет, одни недостатки и сделать работоспособный агрегат по такой схеме - это фантастика

 

[Vladimirыч]

ДВС обычно работает в широком диапазоне оборотов- скажем от 500 до 6000 об/мин
если ваши клапана с механическим приводом то время продувка на 500 в 12 РАЗ дольше происходить будет чем на 6000, ваша рабочая смесь сжатая до 15 атм сразу в выхлопную трубу вылетать будет и там сгорать с соответствующим звуком.
Следовательно раскаленными докрасна клапанами нужно еще и управлять как то электронно - катушкой а не распредвалом

Ничего регулировать не надо. Ставим на входе заслонку (типа дроссельную) и ДВС сам все отрегулирует... (меньше проходное сечение, медленнее продувка. Как то так. При этом, время продувки оч. маленькое т.к. она проходит за очень небольшой угол поворота КВ (несколько градусов) а цикл нагнетания длится почти пол-оборота... и за это время все должно быть заполнено и готово к воспламенению. Посмотрите еще раз гифку пож.
На счет голословных заявлений про раскаленные клапана я напишу отдельно.

А запуск как производить- давления в подводящих каналах атмосферное , начинаете крутить, оно увеличивается несколько в зависимости от внутреннего объема трубопроводов, а потом благополучно выходит при продувке, а при малом давлении в камере сгорания двс работать не будет

При любом типе нагнетания нужно ставить ресивер перед заслонкой. При запуске воздух должен браться из него... А как туда (в ресивер) закачать (или сохранить после работы для запуска) можно придумать множество вариантов.. И кстати, проблему с изменением углов работы клапанов в зависимости от оборотов уже давно порешали еще в 80-х.. а может еще и раньше.

Так что никаких преимуществ перед обычным двс нет, одни недостатки и сделать работоспособный агрегат по такой схеме - это фантастика

Что касается представленного ДВС, то наоборот, если обороты небольшие, то по достижению заданного давления в ресивере компрессор можно (даже нужно) отключать (например по принципу работы насоса кондиционера). А в традиционном ДВС режима отключения циклов впуска-сжатия не предусмотрено.. (правда в последнее время ряд производителей реализовали временное отключение нескольких цилиндров целиком... что частично решило проблему очень низкого КПД на небольшой нагрузке).

 

[JohnDoe]

А в традиционном ДВС режима отключения циклов впуска-сжатия не предусмотрено.. (правда в последнее время ряд производителей реализовали временное отключение нескольких цилиндров целиком... что частично решило проблему очень низкого КПД на небольшой нагрузке).

Предусмотрено. И не только отключение цилиндров, но и отключение циклов. Вариаций довольно много. То ли у Мерса, то ли у БМВ есть серийный агрегат из премиум линейки авто, где в V-образнике на малых нагрузках не работает половина цилиндров. В РУДН(!) как-то давненько были работы по отключаемым циклам на дизелях и даже опытная эксплуатация в Бразилии на автобусах проводилась. Чуть ли не 90% экономии добились на ХХ. На режимах малых и средних нагрузок поменьше - процентов 40. Подобную работу вели в каком-то украинском сельхоз(!) ВУЗе, переделанный мотор от "восьмёрки" на выставках демонстрировали. Я про это в теме "Рабочий процесс ДВС" упоминал несколько лет назад

 

[Varan]

Vladimirыч, ну это все мелочи, осталось сделать компрессор на нужное давление и производительность и посмотреть его габариты и затраты на привод, да и для какого то конкретного рабочего объема неплохо бы попробовать прорисовать камеру сгорания и посмотреть как там клапана умещаться будут

и насчет регулирующей дроссельной заслонки на 15атм это интересная тема слабо представляю как она работать будет

 

[Vladimirыч]

Итак про клапан...
Первое, что нам нужно уяснить, что перепускному клапану, который как раз и омывается раскаленными газами, нет необходимости иметь большую тарелку (как это изображено в гиф-ке) ибо скорость прохождения догорающих газов из КС в объем пространства цилиндров может быть гораздо больше чем скорость выпуска газов через выпускной клапан. Это обусловлено тем, что маленький выпускной канал создает сопротивление поршню, чем ухудшает показатели двигателя, а перепуск газов уже идет при очень высоком давлении в КС .
- следовательно - температура тарелки клапана будет меньше из за лучшего теплоотвода через стержень.

Теперь попробуем смоделировать рабочую (а не максимальную) температуру головки клапана. Определим основные параметры цикла.
Максимальная температура 2200К, Выпуск - 1000К, Температура головки - 400К. Температура седла - 600К.
Время - перепуск 50% (нагрев средняя температура 1600К), выпуск 50% (охлаждение средняя температура 500К).

Оч. примерно, но показывает ожидаемый уровень температуры - (1600 + 500)/2=1050К. Или 750 Цельсия.

Смотрим что можно использовать ( Клапан двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный титановый сплав для него)
Далее вырезка из описания изобретения....
Предлагаемый способ изготовления клапана позволяет получать клапаны ДВС, которые согласуются с уровнем тепловой нагруженности в двигателях различного назначения и степени форсирования. При этом в процессе изготовления можно управлять свойствами клапанов, варьируя свойствами материала, в первую очередь, жаропрочностью. Предлагаемый способ основан на применении высокопроизводительных деформационных технологий и может быть применен при массовом производстве клапанов ДВС.

Таблица 1. Химический состав и свойства титановых сплавов-аналогов, применяемых для клапанов ДВС.
№ п/п	Марка оплава	Химический состав, % мас.	Основные свойства
1		Тi-48Ai+2Cr-2Nb	Сплав на основе TiAl (γ). Низкая пластичность (δ=0,5-1,5%).Подвергаются формоизменению в основном по литейным технологиям. Тмакс=750-900°С
2		Ti-46Al-1Cr-0,2Si	В соответствии с п.1.
3	ВT18У	Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si	σв=1075 МПа*, δ=12,5%*. длительная прочность до 600°С.
4	ВТ25У	Ti-65Al-18Sn-4Zr-4Mo-1W-0,2Si	σв=1230 МПа*, δ=43,5%*, длительная прочность до 550°С.
5	IMI829	Ti-55Al-3,5Sn-3Zr-1Nb-0,25Mo-0,3Si	σв,=950 МПа*, δ=11%*, комбинация свойств: сопротивление ползучести до 540°С и сопротивление окислению.
6	М834	Ti-5,8Al-4Sn-3,5Zr-0,7Nb-0,5Mo-0,35Si	σв=1050 МПа*, δ=42%*, повышенные прочность при растяжении и сопротивление ползучести до 600°С
7	Тi-6242S	Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,08Si	σв=1030-1176 МПа*, δ=8-10%*, хорошее сопротивление ползучести при растяжении и усталости до 540°С.
8	Тimetal1100	Ti-6Al-2,8Sn-4Zr-0,4Mo-0,5Si	σв=1000 МПа*, δ=8-11%*, сопротивление высокотемпературной ползучести, длительная работа при температурах до 600°С
9	Патент RU №2081929	Ti-(13-15)Al-(34)Nb-(2-4)V-(0,5-1)Zr	Жаропрочность до 850°С, низкая пластичность. Для повышения технологической пластичности предложено обратимое легирование водородом.
10	Патент US №5169460	Тi-(2-4)Al-(1,5-3,5)V-стержень клапана Ti-(2-7)Al-(3-20)V-головка клапана	Литейная технология головки клапана с присущими ей недостатками
11	Патент JP №03009006	Ti-(7-12)Al-(0,5-5)Sn-(0,5-5)Zr-(0,5-5)Mo	Литейная технология с присущими ей недостатками
12	Патент JP №62-197610	Ti-6Al-4V-тержень клапана Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,08Si-головка клапана	σв=1030-1176 МПа*, δ=8-10%*. хорошее сопротивление ползучести при растяжении и усталости до 540°С
13	Патент US №4679964	Ti-6Al-4V	σв=950-1050 МПа*, δ≥10%*, сплав не относится к классу жаропрочных, рекомендуется применять до 400°С
14	-"-	Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,08Si	σв=1030-1176 МПа*, δ=8-10%*, хорошее сопротивление ползучести при растяжении и усталости до 540°С
15	-"-	Ti-5Al-5Sn-2Zr-4Mo-0,3Si	Длительная жаропрочность до 600 С°
16	-"-	Ti-5Al-6Sn-2Zr-1Mo-0,3Si	Длительная жаропрочность до 600 С°
17	По предлагаемому изобретению	Ti-(7,5-12,5)Al-(1,6-2,6)Mo-(1,4-2,4)Zr-(0,1-0,2)Si-(0,05-0,1)Y	См. Табл.3, длительная жаропрочность в диапазоне температур 600-850°С и кратковременная до 900°С
Примечания: *)-свойства даны при комнатной температуре - свойства зарубежных сплавов взяты из Колачев Б.А., Полькин И.О., Талалаев В.Д. Титановые сплавы

Клапан двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный титановый сплав для него
© , 2012-2020

Как видим - минимум четыре материала могут подойти.

И еще ..
Тугоплавкие сплавы и металлы
В тех случаях, когда требуется изготовить детали, которые смогут применяться при температурах от 1000 до 2000 градусов, используются стали на основе тугоплавким металлов. К ним относят элементы, характеризуемые следующими температурами плавления (в градусах):

• 3410 – вольфрам;
• около 3000 – тантал;
• 2415 – ниобий;
• 1900 – ванадий;
• 1855 – цирконий;
• 3180 – рений;
• около 2600 – молибден;
• почти 2000 – гафний.

Марки жаропрочных сталей – подробное описание жаростойких сплавов + Видео

Какие марки жаропрочных и жаростойких сплавов и сталей существуют, видео их применения, описание свойств и особенностей таких композиций.

tutmet.ru

Вроде как и не сильно страшно получается....

 

[Vladimirыч]

и насчет регулирующей дроссельной заслонки на 15атм это интересная тема слабо представляю как она работать будет

а что там представлять? Режим работы (в смысле - разница давлений до дросселя и после) заслонки ничем не будет отличаться от режима работы заслонки карбюратора...Это потому, что количество проходимого через нее воздуха и время этого прохождения такие же как через карбюратор. Только она будет находится в объеме с давлением выше - относительно атмосферного.

 

[JohnDoe]

Вроде как и не сильно страшно получается....

/*задумчиво так*/ И чего это из таких замечательных материалов не делают клапана на обычные ДВС?🙄

 

[Vladimirыч]

/*задумчиво так*/ И чего это из таких замечательных материалов не делают клапана на обычные ДВС?

Эврика! Блин наверное потому, что там и 500 градусодержащая сталь нормально работает... А для чего тратиться на дорогой титан и молибден (например) когда и сплавы на базе железа прокатят...

 

[Varan]

про клапан- это всего лишь слова, нигде не омывается стержень клапана горящими газами, и чтобы узнать что будет надо не одну ниокр провести, нигде не работает стержень клапана с уплотнением на которое воздействует десятки атмосфер
Также, например, выпускной клапан в обычном двс бывает прогорает из за неплотного прилегания тарелки клапана- то есть через него идет чуть чуть сгорающих газов и выхлоп и этого достаточно для его выхода из строя а в вашем механизме перепуск горящих газов это обычный режим работы, может если делать клапана по типу лопаток в ГТД - выращивать как монокристалл с внутренними полостями для охлаждения то может и можно добиться работы такого клапана. Правда зачастую стоит одна лопатка такая как легковой автомобиль.

ну да заслонка на 15 атмосфер ничем от карбюраторной не отличается- интересная мысль

но все это мелкие незначащие детали, найдите винтовой компрессор с нужными параметрами и посмотрите габариты этих самых винтов и мощность на их привод какая требуется, а уж потом можно и мелкие детали про раскаленные клапаны обсуждать

 

[Vladimirыч]

но все это мелкие незначащие детали, найдите винтовой компрессор с нужными параметрами и посмотрите габариты этих самых винтов и мощность на их привод какая требуется, а уж потом можно и мелкие детали про раскаленные клапаны обсуждать

Я так понимаю, что вы не признаете факт превосходства винтового компрессора на поршневым? Или вы считаете что для представленного двигателя нужен компрессор и траты энергии, а у обычного двигателя воздух сам сжимается?

Если понять преимущества винтового для вас достаточно проблематично, давайте будем обсуждать использование отдельной цилиндропоршневой группы (или отдельного цилиндра) При этом, выигрыш в КПД будет все равно, так как объем компрессорной ЦПГ будет меньше чем объем цПГ, задействованный в компрессорном цикле обычного двигателя (аналогия - вспомогательный цилиндр ДВС Скудери), и его можно будет временно отключать на меньших от максимальных нагрузках.
Двигатели оригинальные и удивительные: cгорание

 

[Vladimirыч]

нигде не работает стержень клапана с уплотнением на которое воздействует десятки атмосфер

Изучаем странные двигатели, застрявшие на обочине прогресса — ДРАЙВ

Автомобильные новости, тест-драйвы с видео и фото. Каталог машин с описанием и ценами. Отзывы владельцев авто.

www.drive.ru

Как видите, уже работает и неплохо...

 

[Varan]

Vladimirыч, давайте мы не будем выяснять кому что проблематично понять, я вот при начале разговора исхожу из того что мой собеседник знает все что знаю я и даже чуть больше, если потом выясняется что собеседнику неизвестно то что обязан знать каждый выпускник шрм, то это его проблемы, так что не советую читать между строк и на этом строить свои суждения.

Я нигде не говорил что винтовой хуже поршневого компрессора- это вы придумали, я имел ввиду что отдельным компрессором сжимать воздух гораздо менее выгодно чем сжимать его непосредственно в цилиндре- приплюсовываются механические потери на привод компрессора, передачу, потери тепла через стенки компрессора и в ресивере, у вас будут еще потери на продувку вашей камеры где сжатый воздух будет сначала расширяться и совершать работу по выталкиванию ОГ , потом будет заполнять камеру сгорания с нарастанием давления.
Да и как недавно выяснилось- непосредственный механический привод компрессора вам не подходит- его отключать еще надо и на разных режимах крутить по разному - то есть каким то отдельным электродвигателем, через генератор питаемый? -это еще дополнительные потери

поэтому все ваши заверения- это просто вы так видите- поэтому если что то хотите доказать- доказывайте с цифиркой - находите индикаторную диаграмму какого нибудь двс , по которой можно просто посчитать работу на сжатие рабочего тела, по работе определяете мощность на сжатие (можно и потери на всасывание приплюсовать).
После этого находите готовый винтовой компрессор (чтобы расчет компрессора самому не производить), тот который обеспечивает расход и давление в конце сжатия как у выбранного двс и смотрите сколько там требуется на привод этого компрессора и какого размера его рабочий орган.

Вот когда сделаете это тогда можно и обсуждать насколько предложенная вами конструкции НЕэффективнее двс

А про картинки разных двс- вы что конкретно имеете ввиду, я все эти картинки уже видел некоторые еще в прошлом веке (что и где там работает)?

 

[Vladimirыч]

Я нигде не говорил что винтовой хуже поршневого компрессора- это вы придумали, я имел ввиду что отдельным компрессором сжимать воздух гораздо менее выгодно чем сжимать его непосредственно в цилиндре- приплюсовываются механические потери на привод компрессора, передачу, потери тепла через стенки компрессора и в ресивере, у вас будут еще потери на продувку вашей камеры где сжатый воздух будет сначала расширяться и совершать работу по выталкиванию ОГ , потом будет заполнять камеру сгорания с нарастанием давления.

ВОТ.. что то похоже на конструктив.... А то я грешным делом подумал,, будто Вы и вправду верите, что для обеспечения воздухом литрового ДВС необходимо три компрессора по 15 кВт... Хотя реальные затраты на это не так уж намного и меньше...
Обязательно пройду по предложенному пути, хотя считаю, что все будет уж очень примерно... да и в принципе не обязательно, ибо у традиционного ДВС также так же точно присутствует почти весь этот букет потерь, а именно:
- механические потери на привод трущегося об цилиндр поршня, через трущиеся детали кшм... в цикле впуск - сжатие;
- потери тепла через стенки цилиндра, поршня и головки;
- потери на продувку вашей камеры где воздух будет совершать работу по выталкиванию ОГ.

Остаются - потери в механизме передачи энергии компрессору и потери тепла в ресивере.
Потери передачи несомненно будут присутствовать, но уверен, что они с лихвой компенсируются отсутствием трения в винтовой паре.
Потери же тепла в ресивере, можно устранить теплоизоляцией (хотя может быть это и не плохо. так как промежуточное охлаждение позволит увеличить заряд . типа интеркулера в системах наддува).
Но самое главное... предлагаемая конструкция позволит полностью использовать потенциал расширения сгорающих газов, что в итоге и дает основной выигрыш...
Попозже попробую все отрисовать на диаграмме.

 

[Varan]

я рад вашей уверенности но совершенно не разделяю вашего оптимизма, а судя по паспорту винтового компрессора вам действительно надо 3 таких , я сделал такой вывод на основании паспортных данных этого механизма, так что никакой веры тут нет, а всего лишь логический вывод на основании исходных данных, если я неправ укажите в чем конкретно и про картинки вы так и не рассказали что и где там работает

 

[Vladimirыч]

В 2009 подавал заявку на вот такой... (компрессора на надо), оказывается, практически Скудери...

 

[Varan]

я рад что вы подавали, но сначала надо делать патентный поиск, помнится молодым инженером я как то додумался до неполноповоротного лопастного двигателя и задрав хвост помчался в библиотеку- а там для таких двигателей даже раздел отдельный есть- так что ничего особенного - бывает, это всего лишь от недостатка знаний по теме

 

[Vladimirыч]

На счет споров про однотактность... думаю, раз государственные эксперты согласились, то незачем дальше и спорить...

 

[Varan]

да никто и не спорит, как хочешь так и обзывай, каждый месяц патентуются вечные двигатели и инерциоиды , так что однотактность- это мелкие цветочки