เรามีการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงทำไมไม่ฉีดอากาศ?

ฉันกำลังเรียนจบระบบ EFI ซึ่งทำให้ฉันคิดถึงการเข้าเป็นสมาชิกมากขึ้น

เราฉีดเชื้อเพลิงจากคอมมอนเรลแรงดันสูงด้วยเหตุผลหลายประการ เราสามารถทำให้เกิดการเผาไหม้แบบแบ่งชั้นภายในทรงกระบอกหากเราควบคุมผีเสื้อผีเสื้อได้อย่างเต็มที่ บางครั้งเราใช้การหมุนเวียนก๊าซไอเสียเพื่อชะลอการเผาไหม้และลดอุณหภูมิกระบอกสูบ

ในสถานการณ์เหล่านั้นทำไมเราไม่เพิ่มคอมมอนเรลของอากาศในบรรยากาศแรงดันสูงและใช้หัวฉีดเพื่อแนะนำอากาศและไอเสียเมื่อจำเป็นในแบบเดียวกันกับเชื้อเพลิง?

แน่นอนว่านี่จะให้เครื่องยนต์ที่สามารถตอบสนองได้เร็วขึ้นเพราะไม่มีความล่าช้าในการไหลของอากาศมีชิ้นส่วนทางกลน้อยลงและอาจลดการปล่อยโดยการอนุญาตให้ฉันควบคุมปริมาณออกซิเจนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้น?

เหตุผลง่ายๆ: ปริมาณ @ 14.7: 1 ความอดทนการป้อนข้อมูลของคุณลงในกระบอกสูบจะต้องมีขนาดใหญ่กว่า 14.7 เท่า (หรือดันมากขึ้น) ผ่านหัวฉีดมากกว่าของเหลวที่เป็นเชื้อเพลิง

คุณระบุว่ามันจะมีชิ้นส่วนทางกลน้อยลง แต่จริงไหม คุณต้องจัดเตรียมวิธีการทางกลเพื่อสร้างอากาศแรงดันสูงรวมทั้งนำเข้าสู่ระบบ คุณต้องมีรถถังบางประเภทที่จะรับแรงดันอากาศสูง จากนั้น "แรงดันสูง" จะต้องอยู่ในช่วง 3,000-5,000 psi ที่คาดเดาเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลที่เหมาะสม ลองนึกถึงเครื่องอัดอากาศที่สามารถตอบสนองความต้องการของคุณได้

สมมติว่าเราใช้คณิตศาสตร์ในการผสมกัน (และสมมติว่าฉันไม่ใช่แค่โง่อย่างสมบูรณ์ ... แม้ว่าคณะลูกขุนจะเป็นคนนั้น):

เอนจิ้น 2L มีปริมาตรกวาดเป็น 2L ถ้าเครื่องยนต์ในทางทฤษฎีกำลังทำงานอยู่ให้สำลักและมีประสิทธิภาพเชิงปริมาตร 80% (VE) มันจะดูดอากาศได้ 0.8L ทุกการปฏิวัติของเพลาข้อเหวี่ยง คณิตศาสตร์:

• 2.0LX .8 = 1.6L - ปริมาณไอดีสำหรับถังทั้งสี่ที่ 80% VE
• 1.8L x .5 = .8L - ปริมาณการบริโภคสำหรับการปฏิวัติทุกครั้งในเครื่องยนต์ 4 รอบ
• 600rpm x .8L = 480L - ปริมาณอากาศที่ไม่ได้ใช้งานจำเป็นเพื่อรักษาความเร็วรอบเดินเบา
• 6000 รอบต่อนาที x .8L = 4800L - ปริมาณอากาศที่เส้นแบ่งเพื่อรักษาความเร็วรอบเครื่องยนต์ให้เร็วที่สุด

ระบบของคุณจะต้องเคลื่อนที่อากาศ 4800L ต่อนาทีเพื่อรักษาความเร็วของเครื่องยนต์ นั่นคือประมาณ 170CFM หากคุณสามารถลากสิ่งนี้:

รอบด้านหลังรถของคุณมันอาจเป็นไปได้ 170CFM เป็นตัวเลขสำหรับจุดจบเล็ก ๆ ที่ต่ำกว่าของสมการ สิ่งที่เกี่ยวกับรถยนต์สมรรถนะที่คุณมีปริมาณกวาดมากเป็นสามเท่า (เครื่องยนต์ 6.3 ลิตรของเชฟโรเลต LT1) พร้อม VE ที่ดีกว่า (ประมาณ 85% ในการเดา) ตัวเลขเหล่านั้นมากขึ้นอย่างมหาศาล คุณต้องการเพิ่มปริมาณอากาศที่ต้องการสามเท่าซึ่งหมายความว่าเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าของจำนวนเงินที่คุณลากไปด้านหลังรถ

ใช่มันสามารถทำได้ แต่สิ่งที่มีค่าใช้จ่าย? วิธีที่อากาศถูกนำเข้าไปในเครื่องยนต์ตอนนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและนำอากาศมากเกินกว่าที่คุณจะสามารถปั๊มอากาศเข้าไปในเครื่องยนต์อย่างที่คุณแนะนำ

คุณมีคำอธิบายเกี่ยวกับการทำงานของ Turbocharger หรือ Supercharger ความคิดของอากาศภายใต้ความกดดันที่ถูกฉีดจากรางเชื้อเพลิงทั่วไปอาจไม่ทำงานเนื่องจากเป็นการยากที่จะรับประกันการแยกเป็นอะตอมที่ดี

ในหลาย ๆ วิธีคุณกำลังอธิบายเครื่องยนต์ 5 จังหวะ

5 เครื่องยนต์ Strokeกำลังใช้ลูกสูบเพื่อจัดเตรียมวิธีการบีบอัดรองสำหรับ AFR แม้ว่าจะไม่ฉีดอากาศ แต่พวกเขากำลังอัดอากาศด้วยวิธีเชิงกล สิ่งที่คุณอธิบายด้วยการฉีดอากาศต้องใช้ปริมาณอากาศจำนวนมาก

ลองนึกถึงเครื่องยนต์ 5.0 ลิตรที่ต้องการอากาศ 5 ลิตรทุก ๆ 720 องศาแห่งการปฏิวัติ ที่ 4,000 รอบต่อนาทีคุณจะต้องใช้อากาศ 10,000 ลิตรในการ 'ฉีด' ทุกนาที

การฉีดอากาศเพื่อการปล่อยมลพิษ

ความคิดในการฉีดอากาศนั้นไม่เหมือนกัน ผู้ผลิตหลายรายได้ฉีดอากาศเข้าไปในไอเสียเพื่อช่วยในการออกซิเดชั่นของเชื้อเพลิงที่ไม่เผาไหม้ที่ RPM ต่ำในเครื่องฟอกไอเสีย เหล่านี้เป็นรุ่นแรกของหลักสูตรคิดว่ากลางปี ​​70

ก๊าซแรงดันสูงสร้างยากมากยากกว่าของเหลวแรงดันสูง เป็นเพราะของเหลวไม่สามารถบีบอัดได้ดังนั้นคุณสามารถฉีดได้ยากเท่าที่คุณต้องการในขณะที่ก๊าซจะดูดซับความพยายามในการบีบอัดของคุณส่วนใหญ่และแปลงส่วนที่เหลือให้เป็นความร้อน ในการบีบอัดอากาศถึงแรงดันที่จำเป็นจะต้องใช้ปั๊มที่มีขนาดใหญ่กว่ากระบอกสูบเล็กน้อย ดังนั้นแทนที่จะทำอย่างนั้นผ่านปั๊มเฉพาะเราอัดอากาศด้วยส่วนประกอบที่เรามีอยู่แล้ว การบีบอัดในสถานที่ให้ประโยชน์เพิ่มเติมของการรีไซเคิลความร้อนอะเดียแบติก

สิ่งที่คุณเสนอจะพอดีกับเครื่องยนต์ 2 จังหวะ มันมีรางทั่วไปของอากาศแรงดันสูงพอสมควรการรับอากาศเข้าสู่กระบอกสูบสามารถควบคุมได้โดยวาล์วทางเข้า (ถ้ามี) เดียวกับที่หัวฉีดคอมมอนเรลเปิดเพื่อฉีดเชื้อเพลิง แต่พลังที่จำเป็นในการอัดอากาศจะยิ่งใหญ่เพียงแค่นำความต้องการของคุณไปสู่มุมมอง: Junkers 2 เพลา Jumo 205 ในทางทฤษฎีควรต้องใช้เกียร์ที่แข็งแกร่งมากในการถ่ายโอนพลังงานครึ่งหนึ่งจากเพลาล่างสู่ด้านบนที่มีพลังงาน แต่คอมเพรสเซอร์วิ่งออกจากเพลาล่างและใช้พลังงานมากจนเหลืออยู่น้อยมาก เกือบครึ่งหนึ่งของผลผลิตทั้งหมดถูกอัดโดยคอมเพรสเซอร์และเครื่องยนต์นั้นถึงความดันท่อร่วมไอดีไม่มีที่ไหนใกล้กับสิ่งที่คุณต้องการ

นี่คือรูปแบบที่ฉันคิดเกี่ยวกับความยาวมาก แม้แต่การทำคณิตศาสตร์เบื้องต้นบางอย่าง

เครื่องยนต์ IC ไม่ต้องการอากาศ พวกเขาจำเป็นต้องออกซิเจน ดังนั้น ... กำจัด valvetrain ทั้งหมดและมีหัวฉีดสองชุด: หนึ่งชุดสำหรับไฮโดรคาร์บอนเหลวและอีกชุดสำหรับออกซิเจนเหลว

จริงอยู่ที่ฉันไม่ได้พิจารณาเรื่องค่าใช้จ่ายหรือปัญหาด้านความปลอดภัยในการระดมสมอง (ฉันไม่ค่อยทำ) ฉันยังไม่พบหัวฉีดแบบ piezo หรือโซลินอยด์หรือแม้แต่เครื่องยนต์ดีเซล HPOP ที่จะทำงานที่ความถี่และความกว้างของชีพจร ต้องการที่อุณหภูมิ LOx ประมาณ -300 องศา F พร้อมข้อเหวี่ยง RPM ในช่วง 7000

อย่างไรก็ตามมีมากกว่านั้นไปกว่าการกำจัดวาล์วรถไฟ ลองนึกภาพการทำความเย็นแบบอะเดียแบติกจาก LOx กลับไปเป็นก๊าซในห้องเผาไหม้ ฉันมั่นใจด้วยข้อเหวี่ยงคันและลูกสูบที่ถูกต้องคุณสามารถวิ่งบีบอัด 15: 1 หรือ 20: 1 ได้อย่างปลอดภัยและมีโปรไฟล์การปล่อยที่ยอดเยี่ยมเช่นกัน หัวจะลดลงเหลืออะไรมากไปกว่าแผ่นฉีดที่ทนทานและหนา ... ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ไอเสียสามารถจัดการได้ด้วยพอร์ต "เปิดเผย" แบบสองจังหวะหรือ wankel พร้อมวงจรแอตกินสันที่ได้รับการแก้ไขพร้อมจังหวะไอเสียที่ยาวขึ้น

นี่เป็นวิธีที่ไกลจากความเป็นจริงมาก (เหมือนตัวเอง) แต่ฉันคิดว่ามันแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติเกี่ยวกับแนวคิดของ OP การบีบอัดอากาศเพื่อฉีดเข้าไปในรูเล็ก ๆ น่าจะเสียค่าใช้จ่ายมากกว่าพลังงานที่ได้รับ แต่ถังออกซิเจนเหลวมี "งาน" ที่ใส่ไว้ในนั้นเป็นมือถือ / พกพาอย่างสมเหตุสมผลและมีเอฟเฟกต์การระบายความร้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก - บางทีมันน่าทึ่งมากที่จะลดขนาดหรือกำจัดระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ / ไกลคอล

ฉันจะรับอาสาสมัครในทศวรรษหรือมากกว่านั้นสำหรับนักบินทดสอบอย่างเป็นทางการ สง่าราศีจะเป็นของคุณ cuz ไม่มีทางที่ฉันจะนั่งมัน ...

ฉันคิดว่าแนวคิดนี้จะเหมือนกับการนำคอมเพรสเซอร์ลูกสูบไปปั๊มอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ลูกสูบดังนั้นพลังงานในการปั๊มลูกสูบของปั๊มลมจะตอบโต้พลังงานที่พัฒนาโดยลูกสูบของเครื่องยนต์ การเพิ่มการสูญเสียในเครื่องยนต์ทำเพื่อให้ความร้อนดูเหมือนจะเป็นผลลบ

แต่เป็นไปได้หรือไม่ที่จะได้รับผลสำเร็จในแนวคิดนี้ในรูปแบบที่กะทัดรัดและมีอยู่ในตัวเองจะใช้ 1/2 ของลูกสูบใน V8 และเปลี่ยนให้เป็นคอมเพรสเซอร์เพื่ออัดอากาศให้เป็นลูกสูบขับเคลื่อน .. สิ่งที่เป็นสองรอบกับลูกสูบที่อยู่ติดกันโดยใช้พอร์ต scavenge สำหรับการบริโภคที่เชื่อมโยงกับการส่งออกของลูกสูบปั๊ม

ตรงไปยังกระบอกสูบหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้ในการเพิ่มอากาศอีกเล็กน้อยเข้าไปในกระบอกสูบตรงหลังจากวาล์วไอดีปิดและก่อนที่อากาศจะถูกบีบอัด ผ่านเข็มขัด) และถ้ามันหยุดก็จะไม่มีผลกับประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ปกติเพราะมันเป็นทางเดียวและไม่รบกวน นั่นควรให้พลังงานเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของหัวฉีดที่ใช้