Цитата
*********************************** : Рециркуляция газов: Возможность экономить до 12% горючего и поднять крут.момент мотора.
добавил Pim 16:07:2004
ALEX_ANDDR спасибо! Привет всем!
Тут нетерпеливые члены клуба все меня торопили, а я проделал большую работу как теоретическую, так и практическую. Всю зиму и весну возился под капотом, перечитал много книг по карбам, заодно добавил в БЗ малоизвестную инфу по «Солексу», которую нельзя найти в книгах.
Так что перелив карба, «левые» жиклеры и прочие траблы даже помогли мне в работе над рециркуляцией. Идею турбонаддува я отбросил сразу из-за его низкого КПД и высоких затрат. Еще мне не давала покоя V-образная схема клапанов УЗАМа- она меня как бы просила: дай больше смеси!
Я читал заметку в весеннем журнале 2004 г. Yachting («Яхтинг») о новых судовых дизелях MAN, на которых с 2001 г. стоит рециркуляция газов - это понятно, т.к. в дизелях требуется все время разогревать смесь. Но бензиновые двигатели очень чувствительны к температуре входной смеси, поэтому подавать горячие газы в свежую смесь ни в коем случае нельзя, как это сделано на последней модификации моторов ВАЗ-06 и ЗМЗ, где прямо из приемного коллектора выходит трубочка с дыркой диаметром 1 мм и заходит в карб - в горячих газах бензин находится в виде обугленных капелек (сажи), да и процесс сгорания еще продолжается, что вредно действует на свежий заряд, однако немного понижает содержание газа NO. К тому же горячие газы имеют очень низкую плотность, а мои охлажденные в несколько раз плотнее и их процентный вес (молекулярный) в составе свежей смеси в десятки (а может, в сотни раз? – нечем измерить) больше.
В брошюрке Тихомирова (за 13 руб) я нашел кривую экономичности сгорания ДВС – выходит, пик экономичности бенз. двигателей приходится на пик выбросов очень вредных окиси и закиси азота NO2 и NO и, он пишет, ничего нельзя поделать! И это кажется логичным, т.к. обедненные смеси горят при высокой температуре, когда азот из воздуха N2 (там его 70%!!!) начинает окисляться, и мощностные показатели мотора из-за этого падают. Г-н Тихомиров пишет, что «NO образуется при наличии в камере сгорания свободного кислорода при высокой температуре…». Я прямо споткнулся об эту фразу – значит, в определенных тепловых режимах – ближе к области детонации - кислорода становится слишком много, его надо заменить чем-нибудь, хоть немного горючим газом! Надо срезать этот пик NO! И еще надо понизить температуру горения (выйти из зоны детонации) не обогащая смесь, сохранив энергетические характеристики, добавив туда охлажденные продукты сгорания (точнее, недосгорания – CO, CH, NO, НO и просто пары бензина), вопрос только в том, сколько и как! Ведь на разных режимах надо подавать разный объем газов, иначе мотор потеряет тягу. Главное противоречие бензинового мотора заключается в том, что он не будет работать на максимально экономичной смеси (предположим, что мы испарили бензин до последней молекулы)– она горит очень быстро, и не успевает передать свою и без того малую тепловую энергию в кинетическую энергию через поршень (газовыделение от бедной смеси относительно начального объема небольшое, а у обогащенной – очень большое и за счет роста объема выделяемых газов хорошо толкается поршень). А закачать много обедненной смеси за цикл всасывания технически очень трудно (свечи нагреты очень сильно!), ведь она взрывоопасна! А турбонаддув обеспечивает подачу обогащенной, охлажденной смеси и поэтому здесь увеличение мощности в 2 раза дает увеличение расхода топлива в 4-5 раз!!! В одном месте - у свечи – смесь горит быстро, а в остальных углах камеры сгорания «холодно» и там идет относительно медленный процесс горения, но с хорошей передачей энергии поршню. Вообще, на бензиновых моторах полностью сгорает не более 30 % бензина (из-за того, что и карбюратор, и инжектор готовит лишь бензиновую эмульсию в виде капель), остальное в виде паров и обугленных капель выбрасывается в приемный тракт, где немного догорает, но, в основном, выбрасывается на улицу. Однако в процессе движения этих продуктов по тракту все еще происходит испарение бензина из капель, вплоть до того момента, когда газы не ударятся о холодные препятствия – это стенки в глушителе (на «Москвиче» он сзади, а резонатор прямоточен). Вот до этого удара надо эти продукты (именно: питательные продукты!) подхватить и вернуть в карбюратор под небольшим давлением. Я читал, что уже создали 4-х цилиндровый мотор, в котором 2 цилиндра накачивают смесь в другие, который и работают - литровая мощность сильно возросла и КПД значительно увеличился!
Я решил проблему так – забор газов из промежуточной трубы перед глушителем (где давление газов еще высокое, и они охлаждены прибл. до 100 С) через врезанный в неё снизу латунный штуцер с наружной резьбой 3/8 дюйма со встроенным клапаном-жиклером. Наиболее удобное место врезки – перегиб промежуточной трубы над задней балкой, внизу колена этой трубы. Из штуцера выходит охладитель – 10 мм диаметром и 50 см. длиной медная трубка и она идет вперед вдоль трубы и затем она вставляется в 8 мм (внутр. диаметр) толстостенный армированный резиновый шланг под днищем машины – его я закрепил проводочками за подручные кронштейны резонатора. Газы охлаждаются в трубке и шланге (пробовал сразу в шланг, но он плавился у промежуточной трубы). В нижней точке шланга, под резонатором, есть сливной краник с электроприводом для слива конденсата. Кстати, зимой и при температуре ниже +5С приходится хорошо прогревать всю систему рециркуляции, пока весь конденсат сольется. Затем шланг проходит вперед в тоннель над КПП и крепится к кронштейну троса сцепления. Здесь температура газов уже близка к 25С. Чуть выше в шланге стоит компенсатор избыточного давления (шарик, поджатый пружинкой), чтобы при резком дросселировании газы не прорывались раньше, чем мотор начнет тянуть воздух – в начале разгона смесь должна обогащаться. Шланг имеет насадку – носик с завихрителем, который просто втыкается в боковую дырочку в резиновом гофрированном переходнике между возд. фильтром и «черепахой» карбюратора, под углом 30 градусов в сторону карба. Надо сказать, что газы весьма чистые и не имеют пыли, летом в шланге поначалу конденсируется немного воды, но она быстро испаряется из полости пластикового возд. фильтра. Желающим эксперементировать и заводить газы под карбюратор советую не мучиться – разряжение в диффузорах упадет!
Желающим установить рециркуляцию предупреждаю, что я сделал её под конкретный карб (Солекс «Нивы» 21073) и мотор - УЗАМ 1,8 (Аи-92) с повышенной степенью сжатия (8.9), облегченными поршнями, и ГП 4,55 в сочетании с полнопрофильной резиной 185/70 под давлением 2 атм, электронным зажиганием с корректором угла зажигания. Причем я не завышал, а занижал уровень в поплавковой камере карба на 3 мм и использовал стандартные жиклеры. Пороги срабатывания клапанов подбирал эмпирически, по ощущениям. Бензин использую обычный, наш 92-ой низкого качества, но мотор перестал детонировать, даже на подъемах с грузом и с ранним зажиганием. Наблюдается небольшое падение мощности без уменьшения крутящего момента при оборотах 1500-2000 (наиболее экономичный режим), но зато потом подхватывает сильнее. Вместе с рециркуляцией газов работает простейший атмосферный нагнетатель, организованный как забор более холодного (и чистого) воздуха штатным шлангом через просверленное отверстие диаметром около 45 мм в перегородке отсека «печки». Флажок на шланге «зима/лето» обычно не закрывает заслонку до конца, поэтому каждой весной я его плотно прижимаю, чтобы горячий воздух не подсасывался. Приблизительно при 90 км/ч в отсеке «печки» появляется небольшое избыточное давление, идущее от лобового стекла, которое помогает мотору набирать обороты. Недостатком конструкции является сильное влияние бокового ветра, и не зря на «Формуле-1» жерло заборника стоит над головой пилота. Получился отличный шоссейный крейсер с большим крутящим моментом - идеально для нашего «волнистого» асфальта.
Тяга мотора такова: если я раньше брал с нагрузкой 300 кг подъемы (10%) на 5 передаче при 90 км/ч, теперь могу и при 70. Ездить можно на 1-ой камере карбюратора на шоссе до 110 км/ч. При открывании 2 камеры на 5 передаче начало чувствоваться легкое «вжиманье» в сиденье, и Москвич ускоряется с 110 до 140 значительно шустрее, причем без характерного гула в глушителе, но с некоторым «рычанием» в области рычага КПП (газы вырываются быстрее). Кстати, стандартный глушитель мал для моторов 1.8 л (этот недостаток я использовал для принудительной подачи газов), а приемную трубу («штаны») желательно надо ставить посвободнее, производства Кременчугского завода (см. мою заметку «Тюнинг поневоле»). Быстрее 150 км/ч я разгоняться опасаюсь, но, по расчету, макс. скорость около 160 км/ч. Расчетная нетто-мощность мотора 91 л.с. (а завод гарантирует 80,5 сил для 1.7 и 1.8 (76 бенз.), а для 2.0 – 93 силы). И у моего мотора еще выше, чем у 2.0 скороподъемность, выражаясь авиационным языком. Я забыл, когда на шоссе использовал 4 передачу. В городе можно включать только 1,3, и 5 передачи, если не торопиться. Тронуться с места можно без нажатия на газ, совершенно бесшумно и без вибраций ехать и переключать передачи. Мотор стал немного холоднее, приблизительно на 5 градусов. Изменился и запах из выхлопной трубы - бензином не воняет. Итого затраты для летнего варианта (без электроклапана): Шланг 3 м – 200 р, трубка медная 0,5 м – 20 руб, штуцер латунный 35 руб, 2 хомута 20 руб, носик от садового шланга 10 руб. Всего около 300 руб. Окупится быстро!
Теперь о расходе бензина. Маршрутный компьютер ALLEX_ANDERа от ВАЗ-2110 на 5-ой передаче на ровном шоссе с 2-мя людьми на борту при безветренной погоде показал расход:
прибл. 2900 об./мин, 90 км/ч 5,5 л /100 км
прибл. 3150 об./мин, 110 км/ч 5,9 л /100 км
Показания без рециркуляции оказались на 10% выше, т.е. 6 и 6,5 л соответственно.
Замечу, что эксплутационный расход в реальных условиях дачного шоссе у меня составляет в промежутке скоростей 90- 120 км ч. около 6,8 л (подъемы, обгоны, насел. пункты). При езде с полной нагрузкой 7,2 л. В городском цикле экономия тоже должна быть, но нет стенда для её измерения. На глазок она тоже 10%. Но что интересно, стало легче при езде с неполной нагрузкой «перепрыгивать» через передачи, например, раньше я, чтобы переключиться с 1-ой сразу на 3-ю передачу, выкручивал мотор до 3500 об, теперь можно и до 3000.
Проведен и полный цикл испытаний при езде на юг по трассе «ДОН». Без подключения расход составил с полной нагрузкой 9,1 л/100 км, а с рециркуляцией на обратном пути, где перепад высот не в нашу пользу, 8,2 л. Последний показатель великолепен, учитывая, что на Симферопольском шоссе при аналогичном пробеге расход был 8,8 без рециркуляции! Повышенный расход без рециркуляции вызван бесконечными обгонами грузовиков на перегоне Воронеж-Ростов (треть пути). На свободных участках под Москвой и на Кубани я разгонялся до 150 км/ч, и поэтому 1500 км было преодолено за 19,5 часов (в движении 18 часов).
Таким образом, я облегчил впуск и выпуск мотору, использовал недосгоревшие газы и бензин (частично, на 3500 оборотах около 15% объема). Возросла эластичность мотора на 4 и 5 передачах. Конечно, мощности много не прибавилось, но разгон с 90 до 120 км/ч на 5 передаче сократился (соответствует «пику» крутящего момента»). Почти полностью исчезла детонация, которая не давала использовать ранние углы опережения зажигания и приходилось работать октан - корректором. Вобщем, УЗАМ при V-образной схеме клапанов улучшил продувку камеры сгорания, но я не использовал механический нагнетатель! Конечно, под другие моторы надо подбирать настройки карба, диаметры шлангов, порог срабатывания клапанов и прочее. Думаю, что можно подавать еще больший объем газов, но тогда придется решить сложную задачу - поставить охладитель-ресивер, и заодно качать газы насосом. Все это потребует больших затрат, а экономический эффект, скорее всего, будет минимальным. Вот так, действуя по чуть-чуть по всем направлениям тюнинга, без особенных затрат можно превратить сырой автомобиль в средство отдыха на дороге-на 5-ой передаче можно ехать, не выжимая сцепления, только временами нажимая на тормоз или на газ при обгонах с 65 до 160 км/ч.
В заключение - о природе - где бы померить NO? Удивительно, но самый отравляющий природу компонент нигде официально не измеряется, а между прочим он, соединяясь с влагой из воздуха, образует азотную кислоту HNO3, которая в виде кислотных дождей губит все живое!!! Неустойчивая угольная кислота Н2СО3,образующаяся из СО, по сравнению с ней просто детский сад! Выходит, все эти инструментальные контроли газов СО и СН - просто предлог для «раздевания» лохов…
С уважением, Данил Игоревич Пименов, авиационный инженер-экономист.
***********************************
Конец цитаты. |
