Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

 

1.Способ работы двигателя вну реннего сгорания с йскровык зажига . 10 ем,содержащего цилиндр с камерой сгорания , ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, путем всасьгоания топливовоздушной смеси с соотношением воздух:топливо, равным 13:1 16:1 , в цилиндр, добавления к ней рециркулированных отработавших га зов, сжатия, последующего воспламенения полученного заряда и сжигания его в камере сгорания, о т л и чающийся тем, что, с целью снижения содержания вредных веществ в отработавших газах без ухудшения эксплуатационных характеристик двигателя , рециркулиррванные отработавшие газы добавляют в количестве 10-50% по объему от подаваемого воздуха и воспламенение заряда произ- : водят по меньшей мере в двух различных точках одновременно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) F 02 D 21/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

9 (21) 23)4458/25-06

I (22) 22.01 76 (31) 50-9454 (32) 22.01.75 (33) Японйя (46) 30,01.85. Бюл. У 4 (72) Ясуо Накадзима, Есимаса Хаяси и-Тоору . Есимура (Япония). (7l) Ниссан Мотор Компани, Лимитед (Япония) (53) 62!.43.05 (088.8) (56) 1. Патент США )) 3820514, кл, 123-119, опублик. 1974. (54) СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, г (57) 1.Способ работы двигателя внут-. реннего сгорания с искровым зажиганием,содержащего цилиндр с камерой сгорания,ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, путем всасывания топливовоздушной смеси с соотношением воздух:топливо, равным 13:1

16:1, в цилиндр, добавления к ней рециркулированных отработавших газов, сжатия, последующего воспламенения полученного заряда и сжигания его в камере сгорания, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения содержания врецных веществ в отработавших газах без ухудшения эксплуатационных характеристик двигателя, рециркулированные отработавшие газы добавляют в количестве

10-50% по объему от подаваемого воздуха и воспламенение заряда производят по меньшей мере в двух различных точках одновременно.

2 . Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что отработавшие газы после сжигания в камере сгорания дополнительно окисляют в реакторе.

3. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием,, содержащий цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, впускной и выпускной трубопроводы, сообщенные между собой рециркуляционным каналом, свечу зажигания для воспламенения заряда, электроды которой размещены в камере сгорания, и средство подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания путем перемешивания топлива со всасываемым воздухом, о т л и — . ч а ю шийся тем, что, с целью снижения содержания вредных веществ в отработавших газах1без ухудшения эксплуатационных характеристик дви,гателя, камера сгорания снабжена по меньшей мере одной дополнительной свечой зажигания, электроды которой размещены противоположно электродам основной свечи на равном расстоянии от оси симметрии цилиндра и подключены к источнику тока с возможностью обеспечения .одновременного разряда на обеих свечах, а в рециркуляционном канале размещено средство управления количеством рециркулируемого газа в диапазоне от IO до 50X rro объему от подаваемого воздуха.

4. Двигатель по п. 3, о т л .и— ч а ю шийся тем, что расстояние

49 электродов свечеи от оси симметрии цилиндра составляет 0,3-1,0 радиуса цилиндра.

5, Двигатель по пп. 3 и 4, о т л и ч а ю шийся тем, что линия, проходящая через электроды основной свечи и ось симметрии цилиндра, составляет с линией, проходящей через электроды дополнительной свечи и ось симметрии цилиндра, угол 1401800

6. Двигатель по пп, 3 и 5, о т— л и ч а ю шийся тем, что выпускные каналы покрыты изоляцией и образуют выпускной коллектор.

7. Двигатель по пп. 3-6, о т— л и ч а ю шийся тем, что центры впускного и выпускного трубопроводов размещены по обе стороны вертикальной плоскости, проходящей через центр симметрии цилиндра и перпендикулярной продольной оси головки двигателя.

8. Двигатель по пп. 3-7, о т— л и ч а ю шийся тем, что он дополнительно снабжен реактором, размещенным в выпускном трубопроводе.

9. Двигатель по пп. 3-8, о т— л и ч а ю шийся тем, что реактор выполнен в виде термического реактора.

10, Двигатель по пп. 3-8, о т— л и ч а ю шийся тем„ что реактор выполнен в виде каталитического реактора.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием и рециркуляцией отработавших газов.

Известны способы работы двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие цилиндр с ка" мерой сгорания, ограниченной голов- о кой цилиндра и головкой поршня, пу-. тем всасывания топливовоздушной сме си с соотношением воздух -- топливо, равным 13:1 — 16:1, в цилиндр, добавления к ней репиркулированных от работавших газов, сжатия, последующего воспламенения полученного заряда и сжигания его в камере сгора ния (1), Известны также двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цчлиндра и головкой поршня, впускной и выпускной трубопроводы, сообщенные между собой рециркуляционным каналом, свечу зажигания для воспламенения заряда, электроды которой размещены в камере сгорания и средство полачи

049

3 ll38 топливовоздушной смеси в камеру сгорания путем перемешивания топлива со всасываемым воздухом (1) .

Однако в известных двигателях .для сохранения стабильного воспламенения смеси топливо — воздух — рециркулированные отработавшие газы процент рециркулированных"газов устанавливают низким, что ограничивает степень уменьшения выделения 80< . 10

Цель изобретения — снижение содер. жания вредных веществ в .отработавших газах беэ ухудшения эксплуатационных характеристик двигателя.

Для достижения поставленной цели согласно способу работы двигателя внутреннего сгорания с искровым saжиганием, содержащего цилиндр с каме. рой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, путем всасывания топливовоздушной смеси с соотношением воздух:топливо, равным 13:1 — 16:1, в цилиндр, добавления к ней рециркулированных отработавших газов, сжатия, последующего воспламенения полученного заряда и сжигания его в камере сгорания, рециркулированные отработавшие газы добавляют в количестве 10-50Х по объему от .подаваемого воздуха и воспламенение заряда производят по меньшей мере в двух различных точках одновременно.

Кроме того, отработавшие газы после сжигания в камере сгорания дополнительно окисляют в реакторе.

В двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащем цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой 40 поршня, впускной и выпускной трубопроводы, сообщенные между собой ре- . циркуляционным каналом, свечу зажигания для воспламенения заряда., электроды которой размещены в каме- 45 ре сгорания, и средство подачи топливЬвоздушной смеси в камеру сгорания путем перемешивания топлива со всасываемым воздухом, камера сгорания снабжена по меньшей мере одной до» 50 полнительной свечой зажигания, элект. роды которой размещены противоположно электродам основной свечи на рав ном расстоянии от оси симметрии цилиндра и подключены к источнику то- 55 ка с возможностью обеспечения адновременного разряда на обеих свечах, а в рециркуляцнонном канале размеще но средство управления количеством рециркулируемого газа в диапазоне от 10 до 50Х по объему от подаваемого. воздуха.

Кроме того, расстояние электродов свечей от оси симметрии цилиндра составляет 0,3-1,0 радиуса цилиндра.

Линия,- проходящая через электроды основной свечи и ось симметрии цилиндра, составляет с линией, проходящей через электроды дополнительной свечи и ось симметрии цилиндра, угол 140-180

Выпускные каналы .покрыты изоляцией и образуют выпускной коллектор.

Центры впускного и выпускного трубопроводов размещены по обе стороны вертикальной плоскости, проходящей через центр симметрии цилиндра и перпендикулярной продольной оси головки двигателя.

Двигатель дополнительно снабжен реактором, размещенным в выпускном трубопроводе.

Реактор может быть выполнен в виде термического реактора.. или в виде каталитического реактора.

На фиг.l.показана схема многоцилнндрового двигателя внутреннего сгорания на фиг.2 — сечение головки одного из цилиндров двигателя на фиг.З вЂ” цилиндр двигателя вид сверху, на фиг.4 — цилиндр, поперечное сечение, на фиг.5 — вариант исполнения цилиндра двигателя согласно фиг.3; на фиг.6 — то же,поперечное сечение на фиг.7 — поршень, вертикальное сечение на фиг.8— вариант поршня согласно фиг.7, вертикальное сечение, на фиг.9 - головка цилиндров двигателя, вид свер-. ху; на фиг,lO — график, показывающий зависимость выделений NO< от времени сгорания и температуры; на фиг.ll — график изменения давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала в градусах, на фиг.l2 — график потребления топлива в зависимости от процента рецирI кулированных отработавших газов; на фиг.13 — график зависимости уровня выделения М0 от процента рециркулировайных отработавших газов и потребления топлива.

Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит ци» линдр 1 с камерой 2 сгорания, Каме1138049 ра 2 сгорания ограничена головкой 3 цилиндра и головкой 4 поршня и содержит основную свечу 5 зажигания для воспламенения заряда, электроды которой размещены в камере сгорания, 5 и дополнительную свечу 6 зажигания, электроды которой размещены противоположно электродам основной свечи на равном расстоянии от оси симметрии и подключены к источнику тока 10 с возможностью обеспечения одновременного разряда на обеих свечах.

При этом расстояние электродов свечей от оси симметрии цилиндра составляет 0,3-1,0 радиуса цилиндра. 15

Линия, проходящая .через электроды основной свечи и ось симметрии цилиндра, составляет с линией, проходящей через электроды дополнительной свечи и ось симметрии цилиндра, 20 угол 140-180 (фиг.З) .

Двигатель внутреннего сгорания содержит впускной 7 и выпускной 8 трубопроводы, сообщенные между собой рециркуляционным каналом 9, в котором размещено средство 10 управлениг. количеством рециркулируемого газа в диапазоне от 10 до 50% по объему, выполненное например в виде

Э сопла Вентури. 30

Выпускные каналы покрыты изоляцией 11 и образуют выпускной коллектор 12.

Центры впускного 7 и выпускного 8 трубопроводов размещены по обе стороны вертикальной плоскости, проходящей через центр симметрии цилиндра и перпендикулярной продольной оси головки двигателя (фиг.9).

В выпускном трубопроводе 8 размещен реактор, который. может быть выполнен как термическим, так и каталитическнл.

Двигатель содержит также средство 13 подачи топливовоздушной смеси в камеру 2 сгорания путем перемеши- . вания топлива с,всасываемым воздухом, например карбюратор.

Двигатель работает следующим образом. SO

В цияиндр двигателя подается топливовоздушная смесь с соотношением воздух:топливо 13:1 — 16:1. Через рециркуляционный канал в цилиндр двигателя поступают также отработавшие газы, которые добавляются к топливовоздушной смеси в количестве

10-50% по объему от подаваемого воздуха, после чего смесь сжимают и воспламеняют заряд по меньшей мере в двух различных точках одновременно, После сжигания в камере сгорания отработавшие газы дополнительно окисляют в термическом или каталитическом реакторе, Таким образом, с помощью изобретения обеспечивается эффективное и надежное зажигание топливовоздушной смеси, содержащей значительное количество невоспламеняющихся рециркулированных отработавших газов.

Сгорание, осуществляемое при помощи нескольких свечей, происходит более полно и быстро и при более высокой температуре в центральной части камеры сгорания, вследствие чего оно осуществляется более стабильно и плавно, При этом двигатель может стабильно работать и при подаче значительного количества рециркулированных отработавших газов, равного

10-50K ° В обычных двигателях, имеющих одну свечу зажигания, количество рециркулированных отработавших газов не превышает 6-7Х.

Уменьшение выделения NO @ при увеличении процента рециркулированных отработавших газов делает возможной работу двигателя с составом топливовоздушной смеси, близким к стехиометрическому, при котором лотребление топлива является оптимальным.

При этом можно использовать низкооктановое топливо без появления детонаций. Вследствие этого, степень сжатия в двигателе может быть увеличена до 8,0 или 10,0, что приводит к увеличению выходной мощности двигателя.

Установка реакторов в выпускном трубопроводе двигателя позволяет дополнительно к снижению токсичности за счет уменьшения выбросов НО снизить выбросы с отработавшими газами продуктов неполного сгорания топлива.

1138049

I 138049

ll38049

Фиг. 7

)138049

1138049 г

Составитель Н.Игнатович

ТехредС.Легеза Корректор С.Шекмар г

Редактор Л.Алексеенко

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10568/45 Тираж 538 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5