Концепция 3: Интенсификация процессов горения топлива в ДВС

 

Аннотация:

Предлагается повысить эффективность сгорания топлива в ДВС за счет использования более сильного окислителя, которым является озон. Озон получается за счет высоковольтного разряда в камере сгорания из воздуха в момент достижения поршнем в.м.т.

Последовательность разработки концепции представлена в таблице 4.3.

Исходная проблема:

Процесс сгорания топлива в ДВС происходит не полностью, часть молекул топлива недоокисляется кислородом, содержащимся в воздухе. Попытки повысить давление воздуха в цилиндрах на период начала такта сжатия не снимают проблемы в целом. Это часто приводит к значительным конструктивным усложнениям и дополнительным потерям энергии.

 

Таблица 4.3 - Последовательность разработки концепции

Содержание шага	Результат шага
Формулировка ключевых задач	Как обеспечить полное сгорание топлива в цилиндрах ДВС
Решение ключевых задач	Предлагается использовать в конце такта схатия высоковольтный разряд, в результате которого часть кислорода из сжатого в камере сгорания воздуха перейдет в озон, который и будет с большей скоростью дожтгать топливо
Обоснование идей	Применение озона для окисления органических веществ, уничтожения бактерий и обесцвечивания (отбеливания) бумаги

 

Описание сущности концепции:

Предлагается поместить в камеру сгорания высоковольтную свечу, которая в конце такта сжатия ль до фазы самовоспламенения топлива озонирует сжатый воздух. При самовоспламенении впрыснутого топлива происходит более интенсивное сгорание его частиц и удаление из выхлопных газов несгоревших компонентов.

Достоинства предлагаемой концепции:

Повышение к.п.д ДВС;

. Снижение токсичных выбросов;

Снижение расхода топлива.

Заключение

В ходе работы над проектом был выполнен информационный этап, на котором проанализирована история развития отечественного и мирового экскаваторостроения, выявлены основные тенденции и закономерности развития основных подсистем: рабочего органа, элементов трансмиссии, энергосиловой установки и управления. Анализ патентной информации по этим подсистемам позволил сделать вывод, что существующая концептуальная основа одноковшовых экскаваторов исчерпала ресурсы своего развития. Это подтверждается отсутствием роста идеальности на протяжении последних 20 лет.

Для выявления причин препятствующих дальнейшему росту идеальности был выполнен аналитический этап, в котором на структурно-функциональном уровне проанализированы все взаимодействия элементов одноковшового экскаватора и определены их функции. Несовершенство конструктивной типовой схемы одноковшового экскаватора подтверждается наличием значительного количества нежелательных эффектов - 15, которые представляют собой ключевые противоречия между элементами конструкции. Источниками этих нежелательных эффектов явились вредные функции имеющихся элементов, количество вредных функций в процентном соотношении превышает количество основных функций. Это лишний раз подтверждает неэффективность существующей конструктивной схемы.

Функциональное идеальное моделирование позволило свернуть элементы со значительным количеством вредных функций в элементы, выполняющие основные функции. Так в частности из схемы были удалены рукоять, стрела, поворотная платформа с противовесом и механизм опоры.

Причинно-следственный анализ оставшихся вредных функций позволил выявить корневые задачи, являющиеся источниками вредных функций, таких задач было получено 8:

. Как перемещать механической энергией с помощью подвижной стенки, и выполнять функции удержания грунта в боковом пространстве за счет самих грунтовых стенок?

. Как разделять конфликтующие элементы в пространстве за счет создания между подвижной стенкой и грунтом прослойки из воды?

. Как использовать более сильный окислитель - озон?

. Как создать опорную поверхность изменяемой формы в зависимости от прочности грунта?

. Как перейти к динамичной структуре ходового устройства на микроуровне?

. Как разупрочнять грунт с помощью ударной волны, или вибрационное взаимодействие?

. Как организовать непрерывный процесс резания и одновременного перемещения одним рабочим органом?

. Как использовать уравновешивающую силу, выполняющую полезное действие, перейти к непрерывному процессу?

На концептуальном этапе корневые задачи были сгруппированы в 3 направления, по которым и были разработаны 3 концепции:

Концепция 1: Непрерывная экскавация грунта бинарным шнековым рабочим органом;

Концепция 2: Адаптивное ходовое устройство;

Концепция 3: Интенсификация процессов горения топлива в ДВС.

Согласно решению полученному в первой концепции, экскавация грунта осуществляется непрерывно. Предлагается заменить ковшевой рабочий орган экскаватора, рукоять и стрелу, поворотную платформу и механизм поворота на бинарный шнековый рабочий орган, расположенный в центре тяжести машины и имеющий три степени свободы перемещения: вертикальное, поперечное и продольно поступательное. Рабочий орган состоит из двух шнеков, вращающихся в противоположные стороны, периферийная часть винтовой линии каждого шнека снабжена резцами, расположенными таким образом, что плоскость реза образует схему полублокированного разрушения грунта, а перемещение целика грунта на подвижную поверхность шнека осуществляется посредством специального скалывателя Перемещение рабочего органа осуществляется по направляющим, установленным на ходовой раме с помощью гидропривода. Перемещение грунта осуществляется непрерывно за счет шнековых транспортирующих органов. Для удержания грунта в зоне работы шнеков его транспортирующая часть закрыта подвижным кожухом, который в зоне разгрузки имеет разгрузочные окна. Дальнейшая разгрузка грунта осуществляется с помощью виброжелобов.

В решении второй концепции предлагается полностью изменить ходовое устройство. Сущность этого способа состоит в том, что при возникновении генерированной бегущей волны по поверхности тела, последнее начинает перемещаться в противоположную сторону.

Пневмоволновой движитель состоит из гибкой оболочки, армированной стальной проволокой для придания ей особой прочности. Внутренний объем оболочки заполняется воздухом под давлением, которое обеспечивает необходимую устойчивость машины при работе и препятствует погружению движителя в грунт. В поперечном направлении вдоль всего корпуса гандолл имеются активные элементы, обручи, изготовленные из сплава с памятью формы - нитинола. При воздействии на них электромагнитного импульса, возбуждаемого в них внешним индуктором, каждое кольцо последовательно сжимается на величину минимального диаметра, после выключения магнитного поля первоначальный размер активного кольца восстанавливается. Задавая последовательность бегущего магнитного поля, задается последовательность бегущей волны. В предлагаемом движителе возможен эффект амебы, когда при низком давлении газа в гандолле препятствие как бы поглощается оболочкой и само может выступать как элемент, усиливающий силу сцепления.

В третьей концепции предлагается обеспечить полное сжигание топлива в ДВС за счет применения полного окислителя озона.

Предлагается повысить эффективность сгорания топлива в ДВС за счет использования более сильного окислителя, которым является озон. Озон получается за счет высоковольтного разряда в камере сгорания из воздуха в момент достижения поршнем в.м.т.

Этого можно достичь, поместив в камеру сгорания высоковольтную свечу, которая в конце такта сжатия до фазы самовоспламенения топлива озонирует сжатый воздух. При самовоспламенении впрыснутого топлива происходит более интенсивное сгорание его частиц и удаление из выхлопных газов несгоревших компонентов.

Полученное решение обеспечивает разрешение практически всех противоречий выявленных в ходе анализа конструктивной схемы и обеспечивает перспективное направление развития землеройных машин.