Рабочий процесс ДВС.

Vladimir059

Я люблю строить самолеты!
Откуда
тольятти
Vladimir059 писал Сегодня :: 18:42:55
Собрал из двигателя ВАЗ-21083 двигатель со степенью сжатия 14,7, а затем добавил две прокладки и получилась степень сжатия 10, 6...  ...На частичной нагрузке расход топлива на 28% снизился при степени сжатия 14,7 по сравнению с 10,6.
В автомобилестроени и, в частности, в создании бензиновых автодвигателей низкий расход топлива уже не является самоцелью, если это только не участие в экоралли...На сегодняшний день почти 100% бензиновых двигателей автодвигателей с внешним смесеобразованием для соответствия нормам токсичности (как минимум ЕВРО-3 или 4 в РФ , или их зарубежным аналогам) работают с окислительно-восстановительным катализатором на выхлопе. (ИМХО несколько % "почти"- это экзотика типа скайэктив, FSI и т.п.)
Работа такого катализатора, как известно, возможна только при поддержании альфа 0.99-1.02 на всех скоростных и нагрузочных режимах. Также известно, что эти значения альфа не являются оптимальными с точки зрения получения низких удельн. расходов топлив. Значения УОЗ и других режимно-регулировочных факторов в большинстве случаев выбираются также не в пользу экономичности. Автопроизводители с этим мирятся, поскольку продукция, не соответствующая этим нормам на токсичность (а теперь еще и выбросы СО2), не допускается на рынки тех государств, где эти нормы действуют. Есть ли смысл пускать пузыри и лить слезы о том что, что 50 лет назад двигатель кушуля  работал с альфа 2, 3, или 4? Ах, не на конвейере... кругом ретрогады не понимают преимуществ и т.п. Я писал ранее и согласен сейчас с  Lewww, что такой двигатель не имел шансов. Сложный, нетехнологичный для массового пр-ва (402 в лучшие годы до 150т. шт/год), одни прицепные шатуны чего стоят, и, если память не изменяет, то до кучи - коленвал  на роликовом ходу (с роликами могу ошибиться, но представляю слова технологов и эксплуатационников в адрес конструктора такого двигателя).
Каким нормам по токсичности (хоть одна цифра) он удовлетворял тогда? или сейчас, если пересчитать на современные, хотя бы ЕВРО 2? Япошкин CVCC , кстати говоря, не обладал выдающейся удельной экономичностью (испытывался в бюро двигателей АЗЛК), но имел катализатор на выхлопе, УОЗ на х.х. ок. 12 град после (!) в.м.т. (СН должно гореть в катализаторе однако), и при этом соответствовал нормам токсичн. ОГ шт. Калифорния тех лет (были одними из самых жестких в мире). Вот уж где действительно и Давид против Голиафа - Хонда против GM c его "смолл блоками" (5.7 литр. между прочим!) и "ложка дорога к обеду" - и первый нефтяной кризис, и введение жестких норм токсичности в США.(и реклама -двигатель торговли-продано больше 1 млн. CVCC)
...От детонации избавился поздним УОЗ. Долго я пытался это сделать, да и желательно испытания провести по полной, но что есть
Коль Вы добрались до стенда с железом -респект и уважнение. А если по полной, то как как с окислами азота предполагаем бороться и СН куда денем, чтобы каким нибудь ЕВРО соответствовать? И какие предположения в связи с этим по поводу ожидаемого снижения расх. топл.?
Кстати, кто знает, есть ли какие нибудь нормы на  токсичность ог поршневых авиамоторов? а то в этой части я не в курсе.
Ну Вы сразу по полной загрузили.
Некоторые параметры выхлопных газов тоже сняли. Выбросы СО снизились более чем в два раза. Выбросы углекислого газа снижаются пропорционально уменьшению расход топлива - это и так понятно.
Есть данные и по несгоревшим углеводородам. Но в мою задачу, исследование выбросов, это не входило.
Кстати вопрос для всех. А как происходит преобразование в ДВС тепловой энергии в механическую работую.
Вопрос кажется простой, но скрывает мног неожидоностей.
 

Lewww

Я люблю строить самолеты!
В автомобилестроени и, в частности, в создании бензиновых автодвигателей низкий расход топлива уже не является самоцелью, если это только не участие в экоралли...На сегодняшний день почти 100% бензиновых двигателей автодвигателей с внешним смесеобразованием для соответствия нормам токсичности (как минимум ЕВРО-3 или 4 в РФ , или их зарубежным аналогам) работают с окислительно-восстановительным катализатором на выхлопе. (ИМХО несколько % "почти"- это экзотика типа скайэктив, FSI и т.п.)
Работа такого катализатора, как известно, возможна только при поддержании альфа 0.99-1.02
В данном рассуждении смешалось теплое и мягкое.
Да, есть такое понятие как "окно каталитического нейтрализатора", которое "откравается" на всю ширь при альфа (или по иностранному "лямбда") 1. И в тех машинах, где установлены нейтрализаторы данного типа при частичных нагрузках ЭБУ старается поддерживать стехиометрический состав смеси, хотя для лучшей топливной экономичности желательно работать на альфа 1,2...1,3.
Но это вовсе не означает, что требование топливной экономичности ДВС ушло на 10-й план и его заткнуло требование экологичности.
Одно другому не мешает: выбросы считаются на 1 км пути, отсюда становится понятным, что нужно так конструировать мотор, чтобы работая на стехиометрическом составе смеси он показывал хорошую топливную экономичность.
Обеднение смеси есть лишь один из многих приемов снижения удельного расхода топлива. Проще говоря, требования топл. экон. ДВС по прежнему также приоритетны, как и 50 лет назад.
Кр. того, ДВС еще работает на мощностных режимах при альфе 0,85...0,9 (по ВСХ). В данном режиме также немаловажен показатель удельного эфф. расхода топлива, кот. как известно обратно пропорционален эфф. КПД ДВС.
Ну и попутно замечу, что ряды бензиновых моторов с внутренним смесеобразованием год от года пополняются. А они, как известно, могут работать на сильно обедненных смесях (с альфа до 4 если память не подводит).
Одним словом все конструктивные мероприятия направленные на снижение удельного расхода бензина (СЖ; форма камеры сгорания; оптимизация процесса смесеобразования; снижение потерь на трение; снижение насосных потерь и пр.) так же востребованны, как и ранее.

Япошкин CVCC , кстати говоря, не обладал выдающейся удельной экономичностью (испытывался в бюро двигателей АЗЛК), но имел катализатор на выхлопе
Я не знаю, что там мерили на АЗЛК, но из статьи в ж-ле Автом. пром-ть США где описывался этот мотор следовало, что автомобиль с этим мотором: а) вписывался в калифорнийские требования без нейтрализатора; б) имел хорошую топливную экономичность.
 

Lewww

Я люблю строить самолеты!
Кстати вопрос для всех. А как происходит преобразование в ДВС тепловой энергии в механическую работу
Почитайте учебник по теории ДВС, там это объясняется

На частичной нагрузке расход топлива на 28% снизился при степени сжатия 14,7 по сравнению с 10,6.
От детонации избавился поздним УОЗ.
При СЖ=14,7 мотор у вас работал все время на частичных нагрузках или по ВСХ?
Как то мало верится, что он мог работать по ВСХ без детонации на товарном бензине, даже если  УОЗ сильно уменьшать.
 

Vladimir059

Я люблю строить самолеты!
Откуда
тольятти
Про учебники.
Почитайте внимательней. Учебник "Теплотехника" под ред. Крутова.
Вся термодинамика описывается для поршневого двигателя с реечной передачей (стр 21 рис.1.8). Посмотрите внимательней.
Затем смотрим любой учебник по ДВС, та же термодинамика, но для поршневого двигателя с КШМ. (Передёрнули). Судя по всему для двигателистов нет разницы какоя кинематика. Жаль, а она большую роль играет. Поэтому вся теория написана для реечного двигателя, применяется для КШМ.
К вашему сведению на ВСХ двигатель проще работает чем на частичных нагрузках. Т.к. наполняемость падает.
Если УОЗ сильно завалить, то топливо в глушителе будет догорать.
Вообще, весь процесс сгорания в ДВС между детонацией и сгоранием в выхлопной трубе, и степень сжатия может быть любая. Правда при высоких степенях сжатия может возникнуть дизелинг, но и с ним можно бороться.
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
О хонде сивик CVCC :
...что автомобиль с этим мотором: а) вписывался в калифорнийские требования без нейтрализатора; б) имел хорошую топливную экономичность.
Я имел ввиду в своем сообщении удельные показатели двигателя CVCC. Вы же пишете о топливной экономичности автомобиля Хонда сивик 1500 CVCC массой ок. 700 кг.,  который имел по тому времени действительно выдающиеся  показатели расходов топлива. Автомобиль пользовался популярностью, прежде всего, у молодёжи, так как был доступен и «кушал» всего 5,8 литров на сотню в городском цикле. http://hondaas.ru/goto/http://ru.wikipedia.org/wiki/Honda_Civic

На дв. Х.- CVCC-2, что испытывался  АЗЛК в 78 или 79г.(?), выпускной коллектор имел вид термоизолированной коробки типа современного катколлектора и представлял собой дожигатель окислительного типа, не содержащий благородных металлов-катализаторов. (Нет платины и родия - нет и катализатора - просто рекламная уловка Хонды, поэтому и  базовая стоимость автомобиля составляла всего $2,200, $ разумеется тех лет) Недогоревшие СО и СН в нем доокислялись до СО2 и Н2О. Избыток кислорода в ОГ - следствие бедных смесей при форкамерным процессе. Высокие температуры, необходимые для окисления ОГ - позднее зажигание на ХХ и малых нагрузках (режимы вносящие максимальный вклад в показатель "грамм выбросов/км".
В датах и деталях могу ошибиться, давно это было, да и представляет все это, вообще говоря, лишь академико-исторический интерес.
 

Lewww

Я люблю строить самолеты!
Про учебники.
Почитайте внимательней. Учебник "Теплотехника" под ред. Крутова.
Вся термодинамика описывается для поршневого двигателя с реечной передачей (стр 21 рис.1.8). .
Вам просто не повезло, видимо вам попался неудачный учебник.
Я в своей жизни прочел много книг по теории ДВС, поэтому (как мне кажется) заслужил право делать сравнения.
И на мой взгляд наиболее удачным является учебник проф. В.В. Сушкова, изданный в 1928 г.
Но вы его вряд ли найдете.
Поэтому я вам рекомендую найти и вдумчиво прочитать  книгу: Масленников и Раппипорт. Авиационные поршневые двигатели. 1951
Написано великолепно, и что самое главное: авторов не ограничивали в печатном пространстве
К вашему сведению на ВСХ двигатель проще работает чем на частичных нагрузках. Т.к. наполняемость падает.
Не понял что вы имеете под "наполняемость", но при работе по ВСХ степень наполнения цилиндра лучше, чем на частичных нагрузках, т.к. по ВСХ рот у мотора полностью открыт  ;)
А на частичных частично прикрыт.
Что значит "проще" тоже не совсем ясно  ::)
Правда при высоких степенях сжатия может возникнуть дизелинг, но и с ним можно бороться.
В первую очередь при высоких СЖ возникает детонация. Это главная преграда при увеличении СЖ
 

Lewww

Я люблю строить самолеты!
О хонде сивик CVCC :
...что автомобиль с этим мотором: а) вписывался в калифорнийские требования без нейтрализатора; б) имел хорошую топливную экономичность.
Я имел ввиду в своем сообщении удельные показатели двигателя CVCC. Вы же пишете о топливной экономичности автомобиля
Понятно, что это не равнозначные понятия  :)
Доберусь до своей библиотеки постараюсь найти статью про хондовский мотор тех лет
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
Vladimir059 писал 21.06.14 :: 08:42:47
...Вопрос кажется простой, но скрывает мног неожидоностей. А как происходит преобразование в ДВС тепловой энергии в механическую работу.
Весьма рекомендую "Б.С.Стечкин. Теория тепловых двигателей. Избранные труды." М.,Физматлит", 2001г.,(или М.,"Наука" 1977 г.). В "труды" включен и сборник лекций "Авиационные двигатели" для курсантов ВВА им. Жуковского от 1922г. (книга есть в "инете", можно легко скачать). Изложение материалов по двс "старичком" вполне простое и понятное, математика и формулы только в рамках необходимой достаточности: автор знал кто его будет слушать и читать. :IMHO всем, кто взялся заниматься созданием и доводкой рабочих процессов двс (особенно с искровым зажиганием), следует хотя бы прочитать часть разделов сих трудов чтобы не повторять, старых, более чем полувековой давности, ошибок и заблуждений.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
Если 30 - 50% воздуха в сгорании не участвует, то двигатель зря его сжимает
Нет, не зря. Сжимая воздух, поршень создает давление сжатия, что определяет среднее эффективное давление. Воздух это часть рабочего тела.
А я всегда думал, что среднее эффективное давление определяется параметрами всего рабочего процесса! :(
Если не рассматривать функцию охлаждения (а она важна только в ГТУ), то сжатый, но не принявший участия в сгорании воздух - пустая затрата энергии двигателя и топлива.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
И в тех машинах, где установлены нейтрализаторы данного типа при частичных нагрузках ЭБУ старается поддерживать стехиометрический состав смеси, хотя для лучшей топливной экономичности желательно работать на альфа 1,2...1,3.
В этом все и дело! А бедные смеси еще и отравляют катализатор.
Поэтому двигатель качественную регулировку мощности не "признает" и регулируется дросселем.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
всем, кто взялся заниматься созданием и доводкой рабочих процессов двс (особенно с искровым зажиганием), следует хотя бы прочитать часть разделов сих трудов чтобы не повторять, старых, более чем полувековой давности, ошибок и заблуждений.
То есть лучше ничего не делать... ;D
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
А вот с литровой мощностью проблемы были. Она была ниже, чем у аналога на 15-20%.
Это происходило как раз из за "дизельной" болезни - часть воздуха в сгорании не участвовало.
Не совсем так.
Литровая мощность была ниже из-за неоптимально протекающего процесса сгорания (большие гидравлические потери) и бОльших потерях мощности на трение. Ну еще из-за неоптимальной формы камеры сгорания.
В результате то преимущество, котрое теоретически давала высокая (средняя) СЖ  сильно терялось благодаря особенностям конструкции и рабочего процесса.
Топливную экономичность на малых нагрузках можно улучшить более простым способом на стандартном ДВС: сделать очень высокую СЖ, но искусственно ограничивать коэф-т наполнения цилиндра при работе на мощностных режимах. Но данное решение снизит литровую мощность - ни что не дается даром  
Это называется - "не заметить бревна". :)
Вы перечислили все, кроме самого главного. Причем здесь потери на трение тоже непонятно. Для одинаковых СС потери на трение у Кушуля ничем не хуже.
Что касается "простого способа", то это просто самообман (или просто обман) - геометрическая СС завышается, а наполнение ухудшается. Реальная же СС либо не повышается вообще, либо незначительно.
Но зато на бумаге все очень красиво! :)
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
На частичной нагрузке расход топлива на 28% снизился при степени сжатия 14,7 по сравнению с 10,6.
От детонации избавился поздним УОЗ. Долго я пытался это сделать, да и желательно испытания провести по полной, но что есть.
Результат вполне по теории ДВС.
Серийный ДВС должен быть избавлен от детонации при рождении, а вот ограничения по УОЗ (детонации) не позволят создать приемистый, эластичный двигатель.
Машина будет тупой.... :)
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
Но смесеобразование бензинового двигателя происходит в карбюраторе или впускном патрубке (при впрыске)

В цилиндре топливовоздушная смесь отказывается продолжать процесс смесеобразования и расслаивается 
Это, Леша, все придумали злые немцы! :eek:
Они назвали бензиновые моторы "с внешним смесеобразованием".
Ну а наш народ им поверил! :( :( :(
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
...ограничения по УОЗ (детонации) не позволят создать приемистый, эластичный двигатель.
Машина будет тупой.... :)
Приемистость ("тупость" по-Вашему) и эластичность машины вообще и двигателя, в частности, зависит слишком от многих факторов и среди них не самыми главными являются ограничения уоз по детонации, токсичности и т. п. 
 
Вверх