Wir haben Kraftstoffeinspritzung, warum nicht Lufteinspritzung?

Einfacher Grund: Lautstärke. Bei 14,7: 1 stoich müsste Ihre Eingabe in den Zylinder 14,7-mal größer sein (oder so viel mehr drücken) durch eine Düse als die Flüssigkeit, die Kraftstoff ist.

Sie sagen, es hätte weniger mechanische Teile, aber stimmt das? Sie müssten eine mechanische Methode bereitstellen, um die Hochdruckluft zu erzeugen und sie in das System einzuführen. Sie müssten eine Art Tank haben, der die Hochdruckluft aufnehmen würde. Dann müsste dieser "hohe Druck" schätzungsweise im Bereich von 3000 bis 5000 psi liegen, um einen ordnungsgemäßen Durchfluss zu gewährleisten. Denken Sie an einen Luftkompressor, der mit der Nachfrage, von der Sie sprechen, Schritt halten könnte.

Nehmen wir an, wir werfen etwas Mathematik in die Mischung (und gehen davon aus, dass ich nicht nur völlig dumm bin ... obwohl die Jury darüber uneins ist):

Ein 2-Liter-Motor hat ein Hubvolumen von 2 Litern. Wenn dieser theoretische Motor läuft, natürlich angesaugt wird und einen volumetrischen Wirkungsgrad (VE) von 80 % erreicht, würde er bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 0,8 l Luft ansaugen. Die Mathematik:

• 2.0LX .8 = 1.6L - Ansaugvolumen für alle vier Zylinder bei 80% VE
• 1,8 l x 0,5 = 0,8 l - Ansaugvolumen für jede Umdrehung in einem 4-Takt-Motor
• 600 U/min x 0,8 l = 480 l – Luftmenge im Leerlauf, die benötigt wird, um die Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten
• 6000 U/min x 0,8 l = 4800 l – Luftmenge bei Redline, um die höchste Motordrehzahl aufrechtzuerhalten

Ihr System müsste 4800 l Luft pro Minute bewegen, um diese Motordrehzahl aufrechtzuerhalten. Das sind etwa 170 CFM. Wenn Sie so etwas transportieren können:

auf der Rückseite Ihres Autos herum, es könnte machbar sein. Die 170CFM ist eine Zahl für das kleine, niedrigere PS-Ende der Gleichung. Was ist mit Hochleistungsautos, bei denen Sie dreimal so viel Hubraum (6,3-Liter-Chevrolet-LT1-Motor) mit einem größeren VE (schätzungsweise ~ 85 %) haben? Diese Zahlen sind noch viel größer. Sie würden die benötigte Luftmenge verdreifachen, was bedeutet, dass Sie die Menge, die Sie hinter dem Fahrzeug ziehen würden, verdreifachen würden.

Ja, das wäre möglich, aber zu welchem ​​Preis? Die Art und Weise, wie Luft jetzt in den Motor eingeführt wird, ist weitaus effizienter und führt weit mehr Luft ein, als Sie weiterhin zuverlässig Luft in einen Motor pumpen könnten, wie Sie es vorschlagen.

Sie haben den Betrieb eines Turboladers oder Kompressors fast, aber nicht ganz beschrieben. Die Idee, dass die Luft unter Druck von einem gemeinsamen Kraftstoffverteiler eingespritzt wird, würde wahrscheinlich nicht funktionieren, da es schwierig wäre, eine angemessene Zerstäubung zu gewährleisten.

In vielerlei Hinsicht beschreiben Sie einen 5-Takt-Motor

5-Takt-Motoren verwenden einen Kolben, um ein sekundäres Kompressionsmittel für das AFR bereitzustellen. Obwohl sie keine Luft injizieren, komprimieren sie die Luft mit mechanischen Mitteln. Was Sie mit Luftinjektion beschreiben, erfordert enorme Luftmengen.

Stellen Sie sich einen 5,0-Liter-Motor vor, der alle 720 Grad Umdrehung 5 Liter Luft benötigt. Bei 4.000 U/min müssten 10.000 Liter Luft pro Minute „eingespritzt“ werden.

Lufteinblasung für Emissionen

Die Idee, Luft einzublasen, ist nicht einzigartig. Viele Hersteller haben Luft in den Auspuff eingespritzt, um die Oxidation von unverbranntem Kraftstoff bei niedrigen Drehzahlen in Katalysatoren zu unterstützen. Das waren natürlich frühe Versionen, denken Sie Mitte der 70er Jahre.

Hochdruckgas ist sehr schwierig zu erzeugen, viel härter als Hochdruckflüssigkeit. Das liegt daran, dass Flüssigkeiten nicht komprimierbar sind, sodass Sie sie praktisch so stark spritzen können, wie Sie möchten, während Gas nur den größten Teil Ihrer Kompressionskraft absorbiert und den Rest in Wärme umwandelt (adiabatische Erwärmung). Um Luft auf den erforderlichen Druck zu komprimieren, wäre eine Kolbenpumpe erforderlich, die etwas größer als der Zylinder selbst ist. Anstatt dies über eine spezielle Pumpe zu tun, komprimieren wir die Luft mit einer Komponente, die wir bereits haben. Die Komprimierung vor Ort bietet den zusätzlichen Vorteil der Wiederverwendung adiabatischer Wärme.

Was Sie vorschlagen, würde gut zu einem 2-Takt-Motor passen. Es hat bereits eine Common-Rail mit mäßig hohem Luftdruck, die Luftzufuhr in den Zylinder kann durch ein Einlassventil (falls vorhanden) gesteuert werden, genauso wie sich Common-Rail-Injektoren öffnen, um Kraftstoff einzuspritzen. Aber die zum Einblasen von Luft erforderliche Kraft wäre enorm, nur um Ihre Bedürfnisse ins rechte Licht zu rücken: Der 2-Wellen-Junkers Jumo 205 sollte theoretisch sehr starke Zahnräder benötigen, um die Hälfte seiner Kraft von der unteren Welle auf die obere zu übertragen, wo die Kraft entnommen wurde. aber der Kompressor wurde von der unteren Welle abgelassen und nahm so viel Kraft auf, dass nur sehr wenig übrig blieb. Fast die Hälfte der Bruttoleistung wurde von einem Kompressor aufgenommen, und dieser Motor erreichte den Ansaugkrümmerdruck bei weitem nicht, was Sie brauchen.

Hier ist eine Variante, über die ich lange nachgedacht habe. Sogar einige der vorläufigen Berechnungen.

Verbrennungsmotoren brauchen keine Luft. Sie brauchen Sauerstoff . Also ... eliminieren Sie den Ventiltrieb vollständig und haben Sie zwei Sätze von Injektoren: einen für flüssige Kohlenwasserstoffe und einen für flüssigen Sauerstoff.

Zugegeben, ich berücksichtige bei diesem Brainstorming nicht die Kosten- oder Sicherheitsprobleme (das tue ich selten.) Ich habe auch nicht wirklich einen Piezo- oder Magnetinjektor oder sogar einen HPOP-Dieseltyp gefunden, der mit der Frequenz und den Impulsbreiten arbeiten würde benötigt bei der LOx-Temperatur um -300 Grad F, mit Kurbeldrehzahl im Bereich von 7000.

Es steckt jedoch mehr dahinter als die Eliminierung des Ventiltriebs. Stellen Sie sich die adiabatische Kühlung von LOx vor, die zu einem Gas in der Brennkammer zurückkehrt. Ich bin zuversichtlich, dass Sie mit den richtigen Kurbel-, Stangen- und Kolbenmaterialien sicher eine 15: 1- oder 20: 1-Kompression fahren können und auch ein wunderbares Emissionsprofil haben. Der Kopf würde auf nichts anderes als eine dicke, haltbare Einspritzplatte reduziert werden ... keine beweglichen Teile. Der Auspuff könnte durch einen "Reveal" -Port im Zweitakt- oder Wankelstil mit einem modifizierten Atkinson-Zyklus mit längerem Auspuffhub gehandhabt werden.

Dies ist sehr weit von der Realität entfernt (ähnlich wie ich), aber ich denke, es veranschaulicht eine praktische Variation des OP-Konzepts. Das Komprimieren der Luft, um sie durch eine sehr kleine Öffnung einzublasen, würde wahrscheinlich mehr Energie kosten als die realisierten Gewinne. Aber ein Tank mit flüssigem Sauerstoff hat bereits die „Arbeit“ in sich gesteckt, ist einigermaßen mobil/tragbar und hat diesen enormen zusätzlichen Kühleffekt – vielleicht so dramatisch, dass er ein Wasser/Glykol-Kühlsystem verkleinern oder praktisch eliminieren könnte.

Ich werde in einem Jahrzehnt oder so Freiwillige für offizielle Testpiloten aufnehmen. Die Herrlichkeit wird dir gehören. denn auf keinen Fall werde ich darin fahren ...

Ich denke, das Konzept wäre so, als würde man einen Kolbenkompressor nehmen, um Luft in einen Kolbenmotor zu pumpen, sodass die Energie zum Pumpen der Luftkompressorkolben der von den Motorkolben entwickelten Energie entgegenwirken würde. Das Hinzufügen von Verlusten im Motor zur Wärme scheint wahrscheinlich ein negativer Gewinn zu sein.

Aber ist es möglich, in diesem Konzept in einer kompakten und eigenständigen Form einen Gewinn zu erzielen, indem man die Hälfte der Kolben in einem V8 nimmt und sie in Kompressoren verwandelt, um die Luft in die angetriebenen Kolben zu pumpen? Vielleicht das Ganze drehen Ding in einen Zweitakt mit benachbarten Kolben unter Verwendung der Spülöffnung für den Einlass, der mit dem Ausgang des Pumpenkolbens verbunden ist.

Direkt zum Zylinder Kraftstoffeinspritzdüsen haben verwendet, um direkt nach dem Schließen der Einlassventile und bevor die Luft komprimiert wird (was schnell ein- und ausgeschaltet werden muss), nur ein wenig mehr Luft in die Zylinder einzufüllen. Es wird kein Lufttank benötigt, wenn es nur läuft, wenn der Motor läuft ( über Gürtel). Und wenn es aufhört, hat es keine Auswirkung auf die normale Motorleistung, da es sich um Einwegventile und nicht um Störungen handelt. Das sollte je nach Größe der verwendeten Injektoren nur etwas mehr Leistung bringen.