Улучшение экологических показателей автомобильных двигателей

| Категория реферата: Рефераты по науке и технике
| Теги реферата: рефераты, решебник по алгебре
| Добавил(а) на сайт: Варнава.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показаны индикаторные диаграммы предлагаемого способа работы ДВС, работающего по циклу Отто (пунктирная линия), и обычного способа (сплошная линия) для режимов частичных нагрузок. Индикаторная диаграмма - это зависимость давления в цилиндре от его текущего объема во время всех четырех тактов рабочего процесса.

Приведенная на рисунке индикаторная диаграмма несколько упрощена, чтобы быть понятной не только специалистам, но и большинству читателей.

Рассмотрим обычный способ работы ДВС (сплошная линия). Розовым цветом обозначен процесс горения, когда происходит вспышка рабочей смеси и давление газов в цилиндре резко возрастают. Затем начинается рабочий ход (зеленая линия). Газы, расширяясь, толкают поршень вниз. При этом увеличивается объем над поршнем и одновременно падает давление газов. Закончился рабочий ход и открылся выпускной клапан, выпуская на волю отработавшие газы (коричневая линия). У них, правда, осталось кое-какое остаточное давление, но использовать его не получится — это потери выпуска. Далее поршень идет вверх, вытесняя отработавшие газы. В конце такта выпуска, закрылся выпускной клапан и открылся впускной, сообщая цилиндр с карбюратором. Начинается такт впуска (синяя линия), поршень перемещается вниз и всасывает топливовоздушную смесь. Причем педаль газа сейчас не нажата до упора (переходной режим), дроссельная заслонка прикрыта и создает сопротивление на впуске, заставляя двигатель тратить энергию на так называемые насосные потери. Закрылся впускной клапан и начинается такт сжатия (голубая линия), при котором увеличивается давление в надпоршневом объеме. По окончании такта сжатия начинается процесс горения (розовая линия), и так далее.

Предлагаемый способ работы ДВС (пунктирная линия) похож на предыдущий, поэтому остановимся на основных отличиях. Во первых, это большее давление на выпуске (коричневая линия) и работа обратного клапана (красная линия) при которой отработанные газов, оставшихся в цилиндре продолжают давить на поршень. Когда давление этих газов будет меньше атмосферного, обратный клапан откроется и начинается такт впуска (синяя линия), поршень перемещается вниз и всасывает топливовоздушную смесь. При этом насосные потери будут меньше чем для обычного способа, а в режиме холостого хода, когда количество отработанных газов, оставшихся в цилиндре, максимально (до 90 %), насосные потери будут минимальными. В такте сжатия (голубая линия) отработанные газы, оставшиеся в цилиндре, увеличивают степень сжатия и соответственно давление газов в такте рабочего хода (зеленая линия).

Таким образом, достоинства предлагаемого способа работы ДВС, по сравнению с обычными, следующие:

1. Снижение вредных выбросов и экономия топлива.

2. Снижение насосных и тепловых потерь за счет замены части воздуха на горячие отработанные газы для ДВС с внутренним смесеобразованием (дизель, впрыск), и за счет добавления горячих отработанных газов в рабочую смесь для ДВС с внешним смесеобразованием (карбюратор).

3. Изменение коэффициента сжатия в зависимости от режима работы ДВС: в режиме полной мощности - минимальный, плавно возрастает в режимах частичных нагрузок и достигает максимума в режиме холостого хода.

4. Добавление отработанных газов, обладающих антидетонационными свойствами, в рабочую смесь позволит, для бензиновых двигателей, или повысить общий коэффициент сжатия, или использовать топливо с пониженным октановым числом.

5. Повышение давления, а значит и температуры отработанных газов в выходном тракте позволит улучшить работу катализаторов и устройств дожига сажи.

6. Улучшение условий воспламенения рабочей смеси в режимах частичных нагрузок и холостого хода за счет создания в районе зоны возгорания состава топливовоздушной смеси, близкого к оптимальному для сгорания (стехиометрическому).

Рассматривая перспективность внедрения предлагаемой технологии, следует обратить внимание на то, что практически у любого стандартного ДВС может быть реализован такой режим работы с минимальными затратами и переделками (всего-то один обратный клапан на цилиндр и устройство изменения давления). Внедрение этой технологии для крупного города, например Москвы, при повсеместном использовании и снижении вредных выбросов на 50 % (по самым скромным оценкам) равносильно замене половины автомобилей на автомобили с нулевым выбросом. Причем благодаря снижению расхода топлива эти устройства могут окупиться в течение 2 лет.