Форкамерный ДВС. Есть ли предел?

Как известно, у 2-х тактных дизелей с впускными окнами и выпускными клапанами проблемным местом были клапаны - плохо охлаждались. Здесь же проблема охлаждения "форкамерного клапана" будет ещё "проблемнее".
Также: данный клапан будет находиться под ОЧЕНЬ большим давлением, что создаёт много других проблем.
. . . . .
Также вопрос: автор может предоставить ссылку на конкретную методику расчёта прибавки мощности/кпд (или любую близкую информацию) за счёт "импульсного напора", а также что-нибудь поконкретнее по требующемуся для этого соплу?
 
Приемочные испытания автомобиля ГАЗ-3102, на который устанавливался двигатель ГАЗ-4022.10, были проведены в 1980 году. Они показали преимущество этого автомобиля перед ГАЗ-24 по топливной экономичности и токсичности отработавших газов, особенно по показателю выброса окиси углерода.
В 1980 м ?!!!!  ;D ;D ;D
А вот что было в 1964 году!  ;D ;D ;D


Я еще в школу не ходил! ;D
 
на рисунке клапана не видно, но видна надпись "сопло - клапан" (также как и на заборе- ##я нет, но надпись ### - есть...) Какие претензии к аффтару?
В этом случае никаких, точнее они есть, но об этом ниже. Что до формы Вашей "отповеди".... я Вас чем-то обидел, может на ногу в маршрутке наступил?  :-/ В таком случае прошу пардону. Иначе с чего такой тон?! :-?
На рисунке изображен обратный клапан, как бы совмещенный с соплом.
Обратный клапан пропускает поток лишь в одну сторону, ЕМНИП. Т.е. он либо впускает заряд в форкамеру, но тогда через него газы обратно в цилиндр не попадут(клапан закрыт), либо наоборот, из цилиндра нельзя будет "запихать" свежую порцию в форкамеру. Требуется установка принудительно открывающегося/закрывающегося клапана.
Второе. Как осуществляется очистка форкамеры от продуктов сгорания? На Вашей схеме впуск никак с оной не сообщается. Значит в форкамере будет дикое(сравнительно) кол-во остаточных газов. Полноте сгорания, экономичности и экологии кирдык. Значит нужно переносить впуск(через впускной клапан)  так, чтобы свежий заряд продувал форкамеру.
Оба замечания преобразуют Вашу схему в схему С.Митрофанова из темы "Рабочий процесс ДВС" и ей подобных. С сопутствующими проблемами.
Сопло определеного профиля необходимо для того, чтобы использовать скоростной напор (импульс) при истечении струи. При сверхкритическом перепаде давлений необходимо расширяющееся сопло (сверхзвуковое).
Добавлю, что при ударе струи о поршень (торможении) газовая смесь будет повышать свою температуру, что несколько увеличит работу процесса расширения.
Использовать скоростной напор в ВМТ= усилить нагрузки на ЦПГ(щатун, поршень и КВ) без какого-либо положительного эффекта, т.к. в ВМТ работа минимальна.
Далее. ДВС-  машина объёмного расширения, в ней используется потенциальная энергия(давление) газа, а не кинетическая(скорость потока/струи).
Третье. При условии полного расширения(в идеале) на срезе сопла статическое давление потока равно давлению окружающей среды. В замкнутом цилиндре давления(и температуры) в форкамере и цилиндре практически мгновенно сравняются. Газы тормозящиеся на поршне превысить температуру/давление в форкамере не смогут по закону сохранения энергии.
Так что никаких выгод от попыток использовать сопло Вы не получите, только лишние потери.
ИМХУ.
 
Даже для СССР/России - 27 000 это ничего!
тем не менее серия. Лада калина-гранта-спорт -годовой выпуск 500 шт-серийный автомобиль с серийным двигателем 118 л.с.
Причины 27000 Волг 3102 с ЗМЗ 4022:
"... министру на самом высоком уровне было сказано буквально так: «Мы не позволим, чтобы автомобиль, на котором будут ездить чиновники и генералы, одновременно работал и в такси». И 31-ю модель придержали в количестве. Так на ГАЗе сложилась парадоксальная ситуация, на основном конвейере выпускалась стремительно устаревавшая ГАЗ-24, а на отдельной линии производства автомобилей малых серий с годовым выпуском в 2-3 тыс шт... "
из воспоминаний В.Н. Носакова, в начале 1980-х руководителя легкового производства ГАЗа
http://www.khapov.ru/?p=791
Андрей, ЕМНИП это давнишнее Ваше:
"Когда куча проблем у двигателя, то его НЕТ!!!!"
но автоВАзовцы не видели в те времена "кучи проблем"  с форкамерой - сами отмечали как раз кучу преимуществ таких двигателей - да вот незадача - "все преимущества оборачиваются неокупаемым усложнением конструкции" - цитата от "...ведущих двигателистов ВАЗа из статьи "Железное сердце Лады" 2000 год."
Все это говорилось мной и Вами более года назад, чего же более...
 
формы Вашей "отповеди"
JohnDoe, приношу свои извинения - отповедь подразумевала не Ваш пост, а содержание рисунка https://fotki.yandex.ru/next/users/krylovkarel/album/29040/view/883393
где "клапана не видно, но видна надпись "сопло - клапан" Еще раз мои извинения, "отповедь" удалил...
 
"Когда куча проблем у двигателя, то его НЕТ!!!!"
но автоВАзовцы не видели в те времена "кучи проблем"  с форкамерой - сами отмечали как раз кучу преимуществ таких двигателей - да вот незадача - "все преимущества оборачиваются неокупаемым усложнением конструкции" - цитата от "...ведущих двигателистов ВАЗа из статьи "Железное сердце Лады" 2000 год."
Все это говорилось мной и Вами более года назад, чего же более...
Помимо газет, есть еще более реальные факты - именно у начальства эти машины в итоге и стали нерентабельными и ненадежными. Поэтому от них в итоге и отказались. А эпопея с "серийным выпуском" была из необходимости выполнения плана, как водится любой ценой.
На ЗМЗ до сих пор считают этот мотор недоведенным, так как его просто не СМОГЛИ ДОВЕСТИ....
"Выполнив план", от него тихо отказались...
ЗИЛ, ВАЗ и др. отбрыкались еще раньше. Разумеется под "благовидными" предлогами... 🙂
 
В 1980 м ?!!!! 
А вот что было в 1964 году!
Я в1976-78 г. в ПЛТД МАДИ занимался "изысканиями" двигателей АЗЛК 3/5 и АЗЛК Vh2000см3, на них стояла ЦНИИТАвская АВТЭ - "аппаратура электронного впрыска легкого топлива" (так это тогда называлось...) Помнится, электронный блок был размером чуть меньше видеомагнитофона "электроника ВМ12", электробензонасос-размером с бутылку "0,5"... Интересно - по сравнению с 1964 годом выросли габариты 70-х или уменьшились?
Вообще то данная ветка далека от проблем систем впрыска бензина.
@kroolov Уже писал , что Ваши идеи разделенного рабочего процесса повторяют  Меррита, Заяца, С. Митрофанова. JohnDoe, высказывая свои замечания, также со мной солидарен:
Оба замечания преобразуют Вашу схему в схему С.Митрофанова из темы "Рабочий процесс ДВС" и ей подобных. С сопутствующими проблемами.
 
Проблема как всегда была российской - не было Хозяина и терпения 🙁
С этой системой экономичность ГАЗ 21 была....ХУЖЕ на 11%, чем с карбюратором.
Наработка на отказ началась с 3,7 т. км.
За 1964 год удалось довести экономичность на хуже на 7 %, а наработку довели до 38 т. км....
 
Авиаразъемы типа ШР умиляют... ЕМНИП, тоже было и в 70-х.
Гы. Братья-близнецы оных типа "СР" до сих пор используются в отечественных ТВ и РВ передатчиках, даже "новейшего" стандарта DVB-T2(цепи управления). 😉
 
По любезно указанной мне ссылке ознакомился со статьей С.В. Митрофанова
«О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста» и попытаюсь еще раз прояснить свое видение проблемы с точки зрения недвигателиста и ответить на вопросы.
По поводу ДВС с разделенными циклами сгорания и расширения в статье было отмечено, что «…при перетекании газа из камеры сгорания в рабочую полость ДВС часть энергии будет расходоваться как газодинамические потери…».
Таким образом, параметры цикла сгорания и расширения (температура, давление) не могут сильно отличаться в двигателях Кушуля, Скудери и др. Напротив, в предлагаемой модификации подразумевается проведение сгорания в форкамере при максимально высоких технически достижимых Р и Т, а расширение над поршнем при умеренных Р и Т, причем перепад этих параметров трансформируется в кинетическую энергию струи газов, которая создает дополнительное давление на поршень.
Причем известная схема ДВС с предкамерами (см., например, «Теория автомобильных и тракторных двигателей», автор И.М. Ленин, М. 1969) изменяется непринципиально, а именно: объем форкамеры уменьшается; она изготавливается из механически и термически стойкого материала и теплоизолируется; в нее встраивается обратный клапан для впуска свежего воздуха или смеси; выходное отверстие выполняется в виде сопла необходимого профиля, направленного соосно и в центр поршня; в центр торца поршня вставляется механически и термически стойкая вставка с полусферической выемкой (аналог лопатки активной турбины).   
Давление (в ньютонах) от струи на такую лопатку пропорционально произведению массового расхода G кг/с на скорость V м/с (до 2GV).
Массовый расход через сопло пропорционален произведению давления газов перед соплом на площадь критического (самого узкого) сечения сопла, деленному на критическую скорость газов (подробнее в газодинамике).
Скорость истечения зависит от перепада давлений. При перпаде 10:1 скорость истечения равна примерно 1,7 скорости звука.
Поэтому наполнение газами надпоршневого пространства и статическое давление в нем может быть отрегулировано за счет сечения сопла (понятно, что в более сложных конструкциях может регулироваться как сечение сопла, так и объем форкамеры) таким образом, чтобы оно заканчивалось к концу хода поршня.
Температура газов при ударе струи о поршень неизбежно будет повышаться именно в силу закона сохранения энергии, т.е. в тепло превращается разность кинетических энергий струи до удара о поршень и после (подробнее в газодинамике).
Да, ДВС – объемная машина, но почему бы не попытаться «скрестить коня и трепетную лань».
 
Да, ДВС – объемная машина, но почему бы не попытаться «скрестить коня и трепетную лань».
Так в ГТД уже и скрестили. ГТД тоже объемная машина с некоторой степенью реактивности. Я имею ввиду профиль лопаток проточной части ступени - статора и ротора.
 
Назад
Вверх