Система живлення дизеля

Поділитися посиланням:

Категорія каталогу проектів: 

Прізвище, ім’я та по-батькові, вік: Неумивака Віктор Миколайович. Дата народження – 16.09.1954

Контактний телефон, мейл: 8(093)5292753

Місце проживання, регіон: Київська обл., Бориспільський р-н, с. Чубинське

Освіта (вказати назву навчального закладу, факультету, спеціалізації) Українська сільськогосподарська академія (нині Український державний аграрний університет), зооінженерний факультет, спеціальність – зоотехнія, спеціалізація – племсправа.

Назва пропонованої розробки (ідеї): Система живлення дизеля

Галузь науки і техніки, до якої вона належить: Дизелі

Основні терміни (ключові слова): Форсунка, турбонаддув, турбодетандер, дизель, камера згоряння, пряме вприскування, повнота згоряння, жорстка робота, м’яка робота, затримка, октанове число, цетанове число, сполуки свинцю, сполуки сірки, економічність, екологічність.

У чому полягає актуальність розробки? На розв’язання якої проблеми вона спрямована? Дизель при всіх своїх перевагах (економічність і невибагливість до палива) має як мінімум два недоліки:
• екологічна шкідливість – повнота згоряння палива в його циліндрах неприпустимо низька (особливо при великому навантаженні на низьких обертах), тому його вихлопні гази містять велику кількість не тільки СО, а й СН-компонентів, а при великому навантаженні на низьких обертах – навіть вільний вуглець (дим);
• жорстка робота, яка супроводжується підвищеним шумом (характерним «дизельним» звуком, від якого не рятує ніякий глушитель) та вібрацією.

Перший недолік спричинює підвищена в’язкість дизельного палива і залежність якості його розпилення від швидкості витікання з інжекторів форсунки, яка, своєю чергою, значною мірою залежить від режиму роботи двигуна (навантаження і обертів), передусім при застосуванні форсунок відкритого типу. Закриті форсунки дещо поліпшують екологічні показники дизеля, але ненабагато.

Головною причиною другого недоліку (жорсткої роботи) є те, що паливо загоряється не відразу після початку вприскування, а з деякою затримкою, в результаті чого до моменту загоряння в камері згоряння накопи-чується значна кількість палива і його суміш з повітрям вибухає. Тиск га-зів, що утворюються при цьому, наростає дуже швидко, і вони не тиснуть на поршень, а б’ють по ньому (по клапанах, форсунці, стінках каме-ри згоряння також). Сукупність таких вибухів створює характерний «дизельний» звук, який супроводжується значним стуком та вібрацією. Осо-бливо сильно це явище виражене в дизелях прямого вприскування (з не-розділеною камерою згоряння, в яку вприскується паливо).

Опишіть сутність пропонованої розробки (ідеї), не розкриваючи ноу-хау, – вкажіть принцип дії, конструкцію, досягнуті показники. Пропонована ідея включає кілька складових.

По-перше – конструкція форсунки. Вона відноситься до форсунок закритого типу, але відрізняється від них конструкцією клапана та інжекторів. Пропонується кілька типів форсунок: багатофакельні, призначені для тихохідних дизелів (з максимальними обертами близько 2000 об./хв.) і однофакельні – для швидкісних (до 7000 об./хв.).

По-друге – спосіб вприскування та підпалювання палива. Це потребує зміни конструкції паливного насоса високого тиску та деяких інших де-талей. По-третє – турбоагрегат, в якому поєднані компресор і детандер. Завдяки цьому металоємність компресора і профільні втрати енергії в ньому зменшуються майже вдвічі. Підвищиться також ступінь розширення вихлопних газів, а відтак і утилізації їх енергії, що додатково під-вищить ККД двигуна й дозволить обійтись без глушника.

У чому полягає наукова, технічна і споживча новизна пропонованої розробки? Стабільність швидкості витікання палива з інжекторів форсунки і тиску палива в паливопроводі та форсунці незалежно від режиму роботи дизеля (обертів і навантаження). Зміна способу вприскування і підпалювання палива. Застосування в осьовому турбоагрегаті переваг радіальної турбіни типу Юнгстрем (зустрічний рух активних лопаток і відмова від спрямляючих). Можливість роботи дизеля практично на будь-якому паливі: солярі, бен-зині (з будь-яким октановим числом), газі (як зрідженому, так і стиснуто-му), оскільки ні октанове, ні цетанове числа палива практично не мають значення.

Вкажіть очікувані області застосування Транспорт (автомобільний, залізничний, річковий та морський флот), сільськогосподарська техніка (трактори, комбайни), дизельні електростанції та інші силові установки, побудовані на основі дизелів.

Якими є очікувані ефекти від використання розробки (економічні, наукові, технічні, соціальні, екологічні)? Передусім екологічний (підвищується повнота згоряння палива в циліндрах дизелів, а відтак знижується вміст СО та СН-компонентів у вихлоп-них газах). Виникає також можливість роботи дизеля на будь-якому паливі: солярі, бензині, зрідженому та стисненому газі, що забезпечує не лише екологічний, а й економічний ефект (зріджений газ коштує значно дешевше, ніж бензин чи дизельне паливо). З’являється можливість відмовитись від використання дизельного палива (соляру) взагалі. Його можна повністю переробляти на бензин, не переймаючись його октановим числом. Такий бензин можна повністю звільнити від сполук свинцю і сірки, завдяки чому дизель з пропонованою системою живлення працюватиме на-багато чистіше не тільки порівняно з сучасними дизелями, а й порівняно з карбюраторними моторами. Такий дизельний бензин буде: по-перше – дешевшим, порівняно з будь-яким сучасним, навіть самим низькооктановим, по-друге – екологічно істотно чистішим (за екологічною чистотою він поступатиметься тільки зрідженому та стиснутому газу).

По-друге – такий дизель працюватиме тихіше і м’якше порівняно навіть з карбюраторними моторами, не говорячи вже про сучасні дизелі, що неодмінно позитивно позначиться на комфорті водія й пасажирів. І нарешті – економічність. Можливість застосування прямого вприскування палива не зменшуючи комфорту забезпечує максимально можливий для дизелів ККД, який додатково підвищується завдяки застосуванню більш економічного турбоагрегату.

Ваші уявлення про обсяг можливого ринку для Вашої розробки (в Україні та за кордоном) Практично всі розвинені країни.

Чи відомі Вам аналоги Вашої розробки ? Вкажіть їх недоліки. В чому перевага Вашої розробки над ними, за рахунок чого вона досягається? Для боротьби зі згаданими вище недоліками застосовують кілька прийомів: закриті форсунки; контроль якості палива, одним з найважливіших показників якого є цетанове число, що характеризує затримку його загоряння; плівкове розпилення палива (спрямовування його струмини не в середину камери згоряння, а на її поверхню); форкамери (камера згоряння розділяється на дві частини: основну і додаткову – форкамеру, в яку і вприскується паливо); вихрові камери (варіант форкамери кулястої або циліндричної форми, в яку стискуване повітря входить з основної через вузький канал по дотичній) та інші.

Один з найефективніших прийомів – застосування вихрових камер. При цьому не тільки ослабляються вибухи палива (оскільки вихрова камера, по-перше, має значно менший об’єм порівняно з основною, по-друге, з останньою вона сполучена вузьким каналом, який додатково ослабляє вибухову хвилю), а й дещо поліпшуються екологічні показники двигуна (у вихровій камері паливо краще розпилюється й частково випаровується). Але такий ефект досягається дорогою ціною – істотним зниженням ККД двигуна (при проходженні повітря в порожнину вихрової камери і продуктів згоряння палива в зворотному напрямі відбувається дроселювання газів у вузькому каналі, що з’єднує вихрову камеру з основною, яке супроводжується великими втратами енергії). В результаті в ряді моделей дизелів витрата палива за тієї ж потужності лише на 30% менша, ніж у карбюраторних двигунах. Незважаючи на такі жертви, екологічний ефект від застосування перелічених вище прийомів невеликий. Комфорт водія і пасажирів поліпшується також несуттєво.

Турбонаддув застосовується не в усіх дизелях. Його застосування дозволяє підвищити літрову потужність, але не економічність двигуна (ККД при цьому залишається майже без змін). Головна причина – відсутність проміжного охолодження стискуваного повітря через технічну складність такого прийому. Великі профільні втрати енергії також не сприяють підвищенню економічності двигуна.

В пропонованій системі живлення форсунки розпилюють паливо однаково якісно на всіх режимах роботи дизеля. Поєднання конструкції форсунки та способу вприскування та підпалювання палива дозволить уникнути жорсткої роботи двигуна (паливо загоряється з початком вприскування практично без затримки і горить спокійно, без вибухів). У турбокомпресорі завдяки відсутності спрямляючих лопаток меншими є профільні втрати енергії та металоємність. Застосування кількох проміжних охолоджень також підвищить економічність. Конструкція турбоагрегату полегшує реалізацію такого прийому.

Ступінь опрацювання розробки (ідея, технічне рішення, бізнес-план, дослідний зразок, модель, креслення, технологія, інноваційний проект тощо) Ідея.

Чого Ви очікуєте від оприлюднення своєї розробки (ідеї, проекту) на сайті «Фабрика ідей»? Широкого впровадження пропонованої системи живлення дизеля, значного економічного і ще більшого – екологічного ефекту, підвищення міжнародного престижу України та одержання винагороди.

Теги: