Способ работы двухтактного форкамерного двигателя внутреннего сгорания и двухтактный форкамерный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двухтактных форкамерных двигателях внутреннего сгорания (ДВС), работающих на легком топливе с искровым зажиганием. Цель изобретения - повышение экономичности ДВС. ДВС содержит цилиндр 2 с выпускными 5 и продувочными 6 окнами, в головке которого установлены свеча зажигания 11 и форсунки 12 и 13, размещенные в форкамере 10 и камере сгорания 9 цилиндра, и размещенный в цилиндре поршень 3. Вал ДВС связан с двухступенчатым пневмокомпрессором 19, первая ступень которого (камера сжатия 21) сообщена через продувочные каналы с цилиндром, а вторая ступень (камера сжатия 22) через воздухопровод 23 - с Лорсунками 12 и 13, к которым подведены также топливопроводы. Клапан Форсунки 13 связан с органом управления. Рабочий объем первой ступени компрессора превышает объем цилиндра. Способ работы ДВС включает продувку цилиндра через продувочные окна с ускорением и завихрением потоков воздуха, одновременно через Лорсунку продувают Аоркамеру. После перекрытия поршнем выпускных окон начинаются сжатие воздуха в цилиндре и подача через форсунки богатой смеси топлива со сжатым воздухом, при этом в Лоркамеру подают менее богатую смесь, а в цилиндр более богатую, которая смешивается с сжимаемым воздухом. Количество богатой смеси, подаваемой в цилиндр, регулируют органом управления. В конце сжатия искрой от свечи воспламеняют « смесь в форкамере, а образовавшимся факелом смесь в камере сгорания. Происходит рабочий ход поршня. При движении к НМТ поршень открывает сначала выпускные окна, через которые осуществляется выпуск отработавших газов , а затем продувочные окна и процесс повторяется. 2 с. и 5 з.п„ ф-лы, 2 ил. ё Х4 О х| 0 ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) Р1) Г 02 М 67/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР

1 (21) 4339870/63 (22) 07. 12. 87 (75) А.И. Устимов (53) 621.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство CCCP

iV, 14410РО, кл. Р 02 M 67/02, 1986, (54) СПОСОБ PAI OTtl PBYXTAKTI10I0 ФОРКАМЕРНОГО ДВИГАТЕЛЯ. ВНУТРЕННЕГО -СГОРАНИЯ И ДВУХТАКТНИЙ ФОРКИ1ЕРНКЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и может быть использо.вано в двухтактных (оркамерных двигателях внутреннего сгорания (ДВС),,работающих на легком топливе с искровым зажиганием. Цель изобретенияповышение экономичности ДВС. ДВС содержит цилиндр 2 с выпускными 5 и продувочными 6 окнами, в головке которого установлены свеча зажигания

11 и форсунки 12 и 13, размещенные в форкамере 10 и камере сгорания 9 цилиндра, и размещенный в цилиндре поршень 3. Вал ДВС связан с двухступенчатым пневмокомпрессором 19, пер" вая ступень которого (камера сжатия

21) сообщена через прорувочйые каналы с цилиндром, а вторая ступень (камера сжатия 22) через воздухопроИзобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателестроению, и может быть использовано в двухтактных форкамерных двигателях .

2 вод 23 - с йорсунками 12 и 13, к которым подведены также топливопроводы.

Клапан йорсунки 13 связан с органом управления. Рабочий объем первой ступени компрессора превышает объем цилиндра. Способ работы ДВС включает продувку цилиндра через продувочные окна с ускорением и завихрением потоков воздуха, одновременно через бюрсунку продувают (оркамеру. После перекрытия поршнем .выпускных окон начинаются сжатие воздуха в цилиндре и подача через форсунки богатой смеси топлива со сжатым воздухом, при этом в юркамеру подают менее богатую смесь, а в цилиндр более богатую, которая смешивается с сжи- ф маемым воздухом. Количество богатой смеси, подаваемой в цилиндр, регули.руют органом управления. В конце сжатия искрой от свечи воспламеняют смесь в форкамере, а образовавшимся 2

Факелом смесь в камере сгорания. Происходит рабочий ход поршня. При движении к НМТ поршень открывает сначала выпускные окна, через которые осуществляется выпуск отработавших газов, а затем продувочные окна и процесс. повторяется. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил. внутреннего сгорания (ДВС) легкого топлива.

Известен способ работы двухтактного Форкамерного,цВС и двухтактный

3 174 форкамерный f!BC (2)., работающий на легком топливе с принудительным воспламенением, в котором продувка и наполнение цилиндра воздухом осуществляется ив кривошипно-шатунной камеры, а топливовоздушные смеси, подаваемые в цилиндр и форкамеру, образуются путем распыливания легкого топлива сжатым воздухом, подаваемым компрессором в начале такта сжатия воздуха в цилиндре. Двигатель содержит цилиндр с поршнем, связанным пос» редством кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом, кривошипную камеру, .сообщенную с цилиндром, установленные в цилиндре и в Форкамере форсунки, подключенные посредством трубопроводов к топливной емкости и к пневмокомпрессору, кинематически связанному с валом.

Недостатком этого технического решения, которое принимается в качестве прототипа, является осуществление продувки форкамеры после продувки цилиндра, в связи с чем оста-, точные газы из форкамеры вытесняются продувочным воздухом в цилиндр после окончания в нем продувки, что снижает. экономичность ДВС.

Кроме того, продувка цилиндра срганиэована с недостаточной интенсивностью.

Целью изобретения является повыше" ние экономичности ДВС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе работы двухтактного форкамерного ДВС, включающем продувку цилиндра воздухом с продувкой форкамеры, сжатие воздуха в .. цилиндре, подачу в начале сжатия в цилиндр и форкамеру богатых смесей легкого топлива с дополнительно нагнетаемым воздухом под давлением, большим давления продувки, " s цилиндр более богатой смеси, чем в

Форкамеру, принудительного воспламенения смеси в форкамере с последующим воспламенением смеси в цилиндре факелом газов из Форкамеры, расшире« ние пролуктов сгорания и их выпуск, продувку форкамеры осуществляют одновременно с продувкой цилиндра, воздух для продувки подают s избыточном объеме .по отношению к объему цилиндра, ускоряют его и подают в цилиндр тангенциально.

В устройстве для реализации способа работы двухтактного форкамерного

0762 4

ДВС, содержащем цилиндр с размещен ным в нем поршнем снабженным продувочными каналами, головку цилиндра с форкамерой, установленные в цилиндре и в форкамере форсунки подачи смесей легкого топлива с воздухом., связанные с трубопроводами подвода топлива и через автоматический клапан, lð снабженный приводом, с трубопровода- . ми подвода воздуха от пневмокомпрессора, датчик момента подачи, связанный с приводом автоматического клапана трубопровода подачи воздуха, и ре15 гулятор режима работы, пневмокомпрессор выполнен .двухступенчатым, причем

его первая ступень сообщена с проду" вочными каналами цилиндра и выполнена с рабочим объемом,, большим объема

2О цилиндра, продувочные кана и цилиндра выполнены сужающимися к выходу в цилиндр и направлены по касательной к его боковой поверхности, а регулятор режима работы связан с клапаном

2 Форсунки цилинлра.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.l представлена схема ДВС, а на фиг.2 - схема подачи продувочного воздуха з цилиндр.

30 Двигатель 1 для реализации способа содержит (см.фиг.1) цилиндр 2 с размещенным .в нем поршнем 3, который связан шатуном с коленчатым валом 4, В нижней части цилиндра 2 расположе ны выпускные окна 5. 8 цилиндр 2 ок" ном 6 выходит продувочный канал 7, входом которого служит окно 8. 8 верхней части цилиндра 2 находится камера сгорания 9. с форкамерой 10,,щ В форкамере 10 установлена свеча. зажигания ll и форсунка 12. В камере сгорания 9 установлена Форсунка 13.

Картер 14 двигателя 1 переходит a его поддон 15, заполненный маслом 1б. 8

< поддоне размещен маслоэаборник àñляного насоса 17, подключенный к масляной. магистрали 18. Двигатель 1 снабжен двухступенчатым пневмокомп« рессором 19 с воздушным фильтром 20, g0 с камерой 21 сжатия воздуха, объем которой больше объема цилиндра, и камерой 22 сжатия воздуха. Пневмокомпрессор 19 имеет привод от коленчатого вала 4. Камера сжатия 22 пневмокомпрессора 19 подключена воздухопроводом 23 к Форсунке 13 через обратный клапан 25 и через авто-. .матический клапан 24 и к форсунке 12через обратный клапан 25 воздухопро5 17 вода 23. Камера 21 пневмокомпрессора

19 через обратный клапан сообщается с входным окном 8 продувочного кана-. ла 7 и подклочена магистралью 26 через обратный клапан 27. к форсунке

12 Форкамеры 10. Кроме того, Форсунки 12 и 13 подключены к нагнетающему бензопроводу 28. В топливных каналах Форсунок 12 и 13 установлены автоматические клапаны, приводы которых и привод автоматического клапана 24 в воздухопроводе 23 подклочены лимией 29 их .Управгения к датчику момента подачи топлива. Автоматический клапан топливого канала Форсунки 13 связан догюлнительно посредством тяг. вхОдящиу» В привод 30:у. с регулятором режима работы (не показан) двигателя 1.

Способ работы ДВС осуществляется следующим образом.

Р

Коленчатым валом 4 двигателя 1приводится в действие двухступенча тый пневмокомпрессор 19. Воздух из атмосферы поступает„через Фильтр 20 в камеру 21 сжатия воздуха. Из каме: ры 21 воздух нагнетается в проду«

- вочный канал 7 через окно 8, а также в магистраль "6. Часть воздуха из камеры сжатия 21 поступает в камеру сжатия 22, где дополнительно сжимается и под гювышенным давлением нагнетается в воздухопровод 23.

При движении поршня 3 вниз, к .. =-".. нижней мертвой точке (НИТ); его верх. няя кромка открывает выпускные окна..

;5. Начинается .выпуск продуктов сгорания из цилиндра 2. Давление в цилйндре 2 падает и становится ниже давления воздуха, нагнетаемого пневмокомпрессором 19 из его камеры сжатия 21. Воздух начинает поступать из камеры 21 по магистрали 26 через установленный в. ней обратный клапан

27, своим давлением закрывает обратный клапан 25, проходит по воздушному каналу форсунки 12 и открывает ее выходной клапан . Осуществляется .продувка воздухом форкамеры 10. Продук-, ты сгорания вытесняются из Форкамеры

10 через ее сопла в цилиндр 2, а из него в выпускные окна.5.. Количество продувочного воздуха, ограничен" ное .пропускной способностью воздуаного канала Форсунки 12, достаточно, для избыточной продувки объема Форка меры 10.

40762 б

При дальнейшем движении поршня 3 вниз его верхняя кромка открывает окна б продувочного канала 7 цилиндра 2, Воздух гюд давленчем из камеры 21 пневмокомпрессора 19 поступает по продувочному каналу 7 в цилиндр

2. Осуществляется одновременная продувка воздухом Форкамеры 10 и ци-...

1g линдра 2 при открытьгх выпускных окнах 5. Так как окна 6 продувочного канала 7 сужены, скорость продувоч-. ных гютоков увеличивается на выходе в цилиндр 2. Кроме того, окнами 6 продувочные гютоки направляются под острым углом к оси цилиндра 2 и одновременно по касательной к его боковой гюверхности (см.фиг.2). Под действием продувочных гютоков газо20 вая среда вращается, свежий заряд, перемещаясь вдоль периферии цилиндра, достигает его верхней части, вы- тесняя оттуда отработавшие газы че-:: рез центральную часть цилиндра к

2 выпускным окнам 5. Одновременная k избыточная продувка воздухом Форкамеры и цилиндра гювышает степень очистки цилиндра от отработавших

-газов и, как следствие, » «экономич30 ность двигателя.

Подача продувочных потоков в цилиндр тайгенциальйо и с высокой скоростью также способствует повышенщо эффективности очистки цилинд35 ,и

При движении-поршня от КИТ к ВИТ его верхняя кромка перекрывает окна 6 продувочного канала 7. Продувка цилиндра 2 прекращается. Воздух про40 долбает поступать в форкамеру 10 по магистрали 26 до момента полного перекрытия поршнем 3 выпускных окон

5 цилиндра 2. С момента перекрытия, выпускных окон 5 начинается сжатие

<> поршнем 3 воздуха s цилиндре 2„ а к автоматическому клапану 24 воздухопровода 23 и к:клапанам моменга подачи топлива топливных каналов

Форсунок 12 и 13 гго линии 29 их уп® равления начинает поступать сигнал от датчика момента подачи топлива, связанного с коленчатым валом 4.

Приводы клапанов могут быть пневматического, -механического или электромагнитного типа а датчик момента подачи топлива - куланкового, контактного, индукционного золотникового типа и т.п. По поступлении сигна- . ла автоматический клапан 24 и клапа762

1740 ны момента годачи топливных каналов

Форсунок 12 и 13 открываются. Начинают поступать воздух в воздушные каналы Форсунок 12 и 13 по воздухопроводу 23 и через открытый автома5 тический клапан 24. При этом открыва» ется обратный клапан 25 и закрывается обратный клапан 27 магистрали

26, Одновременно по топливным ка-. налам форсунок 12 и 13 поступает легкое топливо, нагнетаемое по бензопроводу 28. На выходе Форсунок образуются топливные смеси, давлением которых открываются клапаны выходов 15

Форсунок 12. и 13. Смесь Форсунки 13 более богатого состава поступает в цилиндр 2, а смесь форсунки 12 менее богатого состава — в форкамеру

10, Рабочая смесь в цилиндре 2 об- 20 разуется путем смешивания находяще гося в нем.завихренного воздуха с богатой смесью. Автоматический клапан 24 и клапаны момента подачи в топливных каналах Форсунок 12 и 13 остаются открытыми до подхода поршня 3 двигателя 1. к ВИТ. Количество смеси, подаваемой через Форсунку 13, регулируется установленным в ней ав. томатическим клапаном, связанным приводом 30 с регулятором режима работы двигателя.

8 ходе сжатия давление в цилиндре 2 нарастает и в некоторый момент начинает превышать давление подаваемых сме" сей. Вследствие этого клапаны Форсу- нок 12 и 13 закрываются, и подача смесей прекращается.

В конце сжатия смесь в Форкамере f0 воспламеняется от свечи 11. Под, 40 давлением продукты сгорания выбрасываются через сопла форкамеры 10 в ка- меру сгорания цилиндра 2 и воспламеняют основную рабочую смесь.

Поршень 3 движетея вниз, осуществляя рабочий .ход.

При открытии верхней кромкой поршня выпускных окон 5 происходит выпуск отработавших газов. Ралее про-, цессы повторяются. 50

Формула изобретения

Способ работы двухтактного

Форкамерного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) путем продувки цилинд-, ра,воздухом с продувкой форкамеры, сжатия воздуха в цилиндре, подачи в начале сжатия в цилиндр и форкамеру богатых смесей легкого топлива с дополнительно нагнетаемым воздухом под давлением, большим давления продувки, - в цилиндр более богатой смеси, чем B форкамеру, принудительного воспламенения смеси в Форкамере с последующим воспламенением смеси в цилиндре Факелом газов из форкамеры, расширения продуктов сгорания и их выпуска, о т л и ч а ю щ и йс я " -,м,,что, с целью повышения экономи чности ДВС, продувку форкамеры осуществляют воздухом однов ременно с продувкой цилиндра.

2. Способ по и 1, о т л и ч а ю" шийся тем, что воздух для продувки подают в избыточном объеме по отношению к объему цилиндра.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю- шийся тем, что воздух для про", дувки ускоряют и подают в цилиндр тангенциально.

4. Двухтактный форкамерный двига- тель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, снабженный продувочными ка- налами, головку цилиндра с Форкамерой, установленные в цилиндре и в

Форкамере форсунки подачи смесей легкого топлива с воздухом, связайные с трубопроводами подвода топлива и через автоматический клапан, снабженный приводом, с трубопроводами подвода воздуха от пневмокомпрессора, датчик момента подачи, связанный с приводом автоматического клапана трубопровода подачи воздуха и регулятор. режима работы, о т л и " ч а ю щ и ". с я тем, что, с целью повышения экономичности, пневмокомпрессор выполнен двухступенчатым лричем его первая ступень сообщена с продувочными. каналами цилиндра..

5. Двухтактный юркамерный ДВС по и. 4, отличающийся тем, что первая ступень пневмокомпрессора выполнена с рабочим объемом, большим объема цилиндра.

6. Двухтактный форкамерный ДВС по п.4, отличающийся тем, что продувочные каналы цилиндра выполнены сужающимися к выходу в цилиндр и направлены по касательмой к его боковой поверхности.

7. Двухтактный форкамерный ДВС по п.4, отличающийся

pw что регулятор режима работы связан с клапаном форсунки цилиндра

17407б2

- ою а ло aalu

Редактор Н. Федорова

° е е

Заказ 2934

ВНИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,!01

1

19 б

Составитель Л. Лебедева

Техред И.Иоргентал Корректор И. Иаксимишинец

° ° Й м В

ТиРаж: Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5