우리는 연료 분사가 있는데 왜 공기 분사가되지 않습니까?

EFI 시스템에 대한 연구를 마치고 있는데, 이로 인해 유도에 대해 더 일반적으로 생각하게되었습니다.

우리는 여러 가지 이유로 고압 커먼 레일에서 연료를 분사합니다. 스로틀 버터 플라이를 완전히 제어 할 수 있다면 실린더 내에서 층상 화상을 입을 수 있습니다. 우리는 때때로 연소를 지연시키고 실린더 온도를 낮추기 위해 배기 가스 재순환을 사용합니다.

이러한 시나리오를 고려할 때, 우리는 왜 고압 대기 공기의 공통 레일을 추가하고 인젝터를 사용하여 연료를 공급하는 것과 유사한 방식으로 공기를 도입하고 필요할 때 배기합니까?

입구 공기 흐름에 지연이없고, 기계 부품 수가 적고, 촉매의 산소 함량을보다 쉽게 ​​제어 할 수있게함으로써 배출량을 줄일 수 있기 때문에 더욱 빠르게 반응 할 수있는 엔진을 제공 할 수 있을까요?

간단한 이유 : 볼륨. @ 14.7 : 1 stoich, 실린더로의 입력은 연료 인 유체보다 노즐을 통해 14.7 배 더 커야합니다.

기계 부품이 적을 것이라고 말했지만 사실입니까? 고압 공기를 생성하고 시스템에 도입하기 위해서는 기계적인 방법을 제공해야합니다. 고압 공기를 수용 할 수있는 탱크가 있어야합니다. 그런 다음 "고압"은 적절한 흐름을 보장하기 위해 3000-5000 psi 범위에 있어야합니다. 당신이 말하는 요구에 부응 할 수있는 공기 압축기를 생각하십시오.

우리가 믹스에서 약간의 수학을 던졌다 고 가정 해 봅시다 (그리고 배심원이 그 말에 빠져 있지만 완전히 바보가 아니라고 가정합니다).

2L 엔진의 스윕 볼륨은 2L입니다. 이 이론적 엔진이 자연스럽게 흡인되고 80 % 체적 효율 (VE)을 달성한다면, 크랭크 샤프트의 회전마다 0.8L의 공기를 흡수하게됩니다. 수학:

• 2.0LX .8 = 1.6L -80 % VE에서 4 개의 실린더 모두에 대한 흡입량
• 1.8L x .5 = .8L -4 사이클 엔진의 모든 회전에 대한 흡입량
• 600rpm X .8L = 480L - 유지하는 데 필요한 유휴 상태에서 공기의 양 공회전 속도
• 6000rpm x .8L = 4800L- 가장 빠른 엔진 속도를 유지하기위한 레드 라인의 공기량

엔진 속도를 유지하려면 시스템이 분당 4800L의 공기를 움직여야 합니다. 약 170CFM입니다. 다음과 같은 것을 운반 할 수 있다면 :

차 뒷편에서 가능할 수도 있습니다. 170CFM은 방정식의 작고 낮은 마력 끝을 나타내는 그림입니다. VE가 큰 스윕 볼륨 (6.3L Chevrolet LT1 엔진)이 3 배 (성능이 ~ 85 %) 인 고성능 자동차는 어떻습니까? 그 숫자는 엄청나게 큽니다. 필요한 공기량을 3 배로 늘릴 수 있습니다. 이는 차량 뒤에 견인 할 양의 3 배를 의미합니다.

그렇습니다, 그러나 얼마의 비용으로 할 수 있습니까? 공기가 엔진으로 유입되는 방식은 훨씬 효율적이며 제안 된 방식으로 엔진으로 공기를 지속적으로 펌핑 할 수있는 것보다 훨씬 많은 공기를 유입시킵니다.

터보 차저 또는 과급기의 작동에 대해서는 거의 설명하지 않았습니다. 일반적인 연료 레일에서 압력을받는 공기에 대한 아이디어는 적절한 분무를 보장하기 어렵 기 때문에 작동하지 않을 수 있습니다.

여러 가지 방법으로 5 스트로크 엔진을 설명합니다

5 스트로크 엔진 은 피스톤을 사용하여 AFR의 2 차 압축 수단을 제공합니다. 공기를 주입하지는 않지만 기계적 수단으로 공기를 압축합니다. 공기 주입으로 설명하려면 많은 양의 공기가 필요합니다.

720도 회전 할 때마다 5 리터의 공기가 필요한 5.0 리터 엔진을 생각해보십시오. 4,000RPM에서는 1 분마다 10,000 리터의 공기를 주입해야합니다.

배출을위한 공기 주입

공기를 주입한다는 아이디어는 독특한 것이 아닙니다. 많은 제조업체들이 촉매 컨버터에서 낮은 RPM에서 미 연소 연료의 산화를 돕기 위해 배기 가스 에 공기를 주입하고 있습니다. 이것들은 물론 초기 버전이었습니다 .70 년대 중반이라고 생각하십시오.

고압 가스는 만들기가 매우 어렵고 고압 액체보다 훨씬 단단합니다. 액체는 압축 할 수 없기 때문에 원하는만큼 거의 액체를 분출 할 수 있지만 가스는 압축 노력의 대부분을 흡수하고 나머지는 열로 변환합니다 (단열 가열). 필요한 압력으로 공기를 압축하기 위해서는 실린더 자체보다 약간 큰 왕복 펌프가 필요합니다. 따라서 전용 펌프를 통해이를 수행하는 대신 기존 구성 요소로 공기를 압축합니다. 내부 압축은 단열 열 재활용의 추가 이점을 제공합니다.

당신이 제안하는 것은 2 행정 엔진에 잘 맞습니다. 이미 중간 정도의 고압 공기의 커먼 레일이 있으며, 실린더로의 공기 유입은 커먼 레일 인젝터가 연료를 분사하기 위해 열린 것처럼 입구 밸브 (있는 경우)에 의해 제어 될 수 있습니다. 그러나 공기를 주입하는 데 필요한 힘은 요구 사항을 고려하기 위해 엄청납니다 .2 샤프트 Junkers Jumo 205는 이론적으로 힘의 절반을 아래쪽 샤프트에서 위쪽으로 전달하기 위해 매우 강한 기어가 필요합니다. 그러나 컴프레서는 하부 샤프트에서 흘러 내려서 실제로 거의 남지 않는 많은 전력을 소비했습니다. 총 출력의 거의 절반이 압축기에 의해 취해졌으며 그 엔진은 필요한 곳 ​​근처의 흡기 매니 폴드 압력에 도달했습니다.

여기에 내가 오랫동안 생각한 변형이 있습니다. 예비 수학 중 일부조차도.

IC 엔진에는 공기가 필요하지 않습니다. 그들에게는 산소 가 필요합니다 . 밸브 트레인을 완전히 제거하고 액체 탄화수소 용과 액체 산소 용의 두 세트의 인젝터가 있습니다.

물론, 저는이 브레인 스토밍에서 비용이나 안전 문제를 고려하지 않습니다. (거의 그렇지 않습니다.) 또한 주파수와 펄스 폭에서 작동하는 압전 또는 솔레노이드 타입 인젝터 또는 HPOP 디젤 타입을 실제로 찾지 못했습니다. LOx 온도 -300 ° F 부근에서 크랭크 RPM이 7000 범위에서 필요합니다.

그러나 밸브 트레인 제거보다 더 많은 것이 있습니다. LOx에서 연소실의 가스로 되돌아 오는 단열 냉각을 상상해보십시오. 올바른 크랭크,로드 및 피스톤 재료에 대해 확신하며 15 : 1 또는 20 : 1 압축을 안전하게 실행할 수 있으며 멋진 배기 가스 프로파일도 있습니다. 헤드는 두껍고 내구성이있는 사출 플레이트에 지나지 않습니다. 움직이는 부품은 없습니다. 배기 행정은 배기 행정이 길어지면서 수정 된 Atkinson 주기로 2 행정 또는 wankel 스타일 "공개"포트로 처리 할 수 ​​있습니다.

이것은 현실과는 거리가 멀지 만 (나 자신처럼) OP의 개념에 대한 실질적인 변화를 보여주고 있다고 생각합니다. 아주 작은 구멍을 통해 공기를 주입하기 위해 공기를 압축 하면 실현되는 것보다 더 많은 전력이 소비 될 수 있습니다. 그러나 액체 산소 탱크에는 이미 "작업"이 포함되어 있고, 이동 / 휴대가 가능하며, 물 / 글리콜 냉각 시스템을 축소하거나 거의 제거 할 수 없을 정도로 극도로 추가 된 냉각 효과가 있습니다.

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공기 압축기를 피스톤 엔진에 펌핑하기 위해 피스톤 압축기를 사용하는 것과 같은 개념이라고 생각합니다. 따라서 공기 압축기 피스톤을 펌핑하는 에너지는 엔진 피스톤에 의해 개발 된 에너지에 대응합니다. 엔진에 열을 가하는 손실을 추가하면 부정적인 이득 인 것 같습니다.

그러나 컴팩트하고 독립적 인 형태로 V8에서 피스톤의 1/2을 차지하고 컴프레서로 전환하여 구동 피스톤으로 공기를 펌핑하는이 개념에서 이득을 실현할 수 있습니까? 펌프 피스톤의 출력에 연결된 흡입구를 위해 스 캐빈 지 포트를 사용하여 인접한 피스톤을 사용하여 두 사이클로 전환합니다.

실린더에 직접 연결 연료 분사 장치는 흡입 밸브가 닫히고 공기가 압축되기 전에 (빠른 온 / 오프 여야 함) 엔진이 작동 할 때만 작동 할 경우 에어 탱크가 필요하지 않고 실린더에 약간의 공기를 추가하는 데 사용됩니다 ( 벨트를 통해). 그리고 그것이 멈 추면, 그것은 방해가 아닌 일방 통행이기 때문에 엔진의 정상적인 성능에 영향을 미치지 않을 것입니다. 그것은 사용되는 인젝터의 크기에 따라 조금 더 많은 힘을 줄 것입니다.