Двигатель внутреннего сгорания

 

Назначение: изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с форкамерно-факельным зажиганием, работающим на жидком топливе. Сущность изобретения заключается в следующем: в двигателе выполнена форкамера 10 для каждого цилиндра 1, являющаяся отдельной составной частью, содержащей корпус С устройством механического крепления к двигателю , оребрением наружной поверхности 24 и каналом 22 в основную камеру 2 сгорания соответствующего цилиндра, электромагнитный дозирующий клапан 19, запальную свечу 23. Двигатель также содер

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я F 02 В 69/00, 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7.

1 (21) 4857643/06 (22) 06.08.90 (46) 30,07.92. Бюл. М 28 (71) Уральский автомоторный завод, Производственного объединения ".Зил" (72) А,Б.Синев (56) Жегалин О.И; и др. Снижение токсичности автомобильных двигателей. M.: Транспорт, 1985, с, 46.

Орлик А.С. Системы поршневых и комбинированных двигателей. M.: Машиностроение, 1985, с, 113.

Авторское свидетельство СССР

М 1638347, кл, F 02 M 31/00, 1988.

Патент США М 3765382, кл. F 02 В 69/00, кл. 123-34А, 1973.

„„5U„„1751374 А1.2 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Назначение; изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с форкамерно-факельным зажиганием, работающим на жидком топливе. Сущность изобретения заклюяается в следующем: в двигателе выполнена форкамера 10 для каждого цилиндра 1, являющаяся отдельной составной частью, содержащей корпус с устройством механического крепления к двигателю, оребрением наружной поверхности

24 и каналом 22 в основную камеру 2 сгорания соответствующего цилйндра. электромагнитный дозирующий клапан 19, .запальную свечу 23. Двигатель также содер1751374 жит испаритель 13, корпус которого снаружи имеет оребрение 26, изнутри покрыт капиллярно-пористой структурой 14, частично помещен в выпускной коллектор. На всех режимах работы двигателя осуществляется бездроссельная подача воздуха через апускной коллектор 4 в цилиндры. Давление пара в испарителе 13 поддерживается топливным насосом 7 и редукционными клапанами в системе топливоподачи и испарителе, причем пар, перепускаемый из испарителя 13 в бак 5, охлаждается и конденсируется в охладителе ЗО, Подача испаренного топлива в камеру сгорания 21

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с форкамерно-факельным зажиганием, работающим на жидком топливе.

Известны двигатели, работающие на жидком топливе, содержащие камеру сгорания с выполненной в теле двигателя форкамерой, имеющей выходной канал в камеру сгорания, устройство подачи топлива, запальную свечу, а также дросселируемую впускную систему.

Недостатком названных двигателей является дросселируемая впускная система, обусловленная сложностью получения необходимого смесеобразования в форкамере, не позволяющая в полной мере осуществить качественное регулирование мощности.

Известен двигатель, работающий на жидком топливе, содержащий камеру сгорания, Недостатком названного двигателя, снабженного испарителем топлива с паропроводами, имеющего сообщенные между собой пароотделитель и теплообменник, выполненный в виде тепловой трубы, нижняя часть которой размещена в выпускном коллекторе, а верхняя — теплоизолирована и сообщена с пароотделителем, соединенным с доэирующим устройством паропроводом, снабженным электронагревательным элементом, является громоздкость испарителя, разнесенного в пространстве вокруг двигателя, для создания необходимого поля температур, внутри которого при запуске и прогреве двигателя требуются значительные затраты энергии и топлива, как и для питания электронагревателя паропровода, а циркуляция топлива из испарителя в бак .способствует нагреву содержимого в нем, испарению и улетучиванию. осуществляется на такте впуска двигателя, смесеобразование — в основном на такте сжатия, воспламвнение — в камере сгорания, При запуске двигателя переполнению испарителя 13 топливом препятствует паровая пробка над электронагревательным элементом 12, Конденсат топлива по паропроводу от дозирующего клапана стекает обратно в испаритель 13. После прогрева испарителя 13 отработавшими газами в нем образуется необходимое температурное поле, после чего электронагреватель

13 отключается термовыключателем 11.

1 ил, Наиболее близким к предлагаемому ре шению является двигатель, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, впускной и выпускной

5 колле, кторы,,камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра, . топливный бак, топливный фильтр, испаритель с магистралью подвода топлива и паропроводом для отвода паров топлива, 10 насос, всасывающий патрубок которого подключен к топливному баку, а напорный— к каналу для подвода топлива, редукционный клапан с трубопроводом для подсоединения к топливному баку, устройство для

15 дозирования топлива, пусковой нагревательный элемент, размещенный в испарителе, связанном парапроводом с устройством для дозирования топлива и частично размещенном в выпускном коллекторе двигателя, и

20 блок управления, Иедостатком известного двигателя явямтся топливный насос высокого давлвния, необходимый для преодоления противодавления при впрыске топлива в камеру сгора25 ния при положении поршня в цилиндре близком к "верхней мертвой точке" на такте сжатия вэтом цилиндре,,а также испаритель, выполненный в виде змеевика в выпускном коллекторе, не позволяющие осуществлять

30 пофракционное испарение топлива в опти-мальных условиях, что приводит к впрыску топлива в цилиндр в виде парожидкостной фазы, а зто, в свою очередь, влечет неполное выгорание топлива в камере сгорания

35 из-за сложности осуществления в ней удовлетворительного смесеобразования и дополнительные механические потери на привод топливного насоса.

40 Цель изобретения — повышение экономичности и снижение токсичности двигате17, 7374 ля эа счет повышения его КПД и стабилизации процессов горения.

Укаэанная цель достигается тем, что известный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, впускной и выпускной коллекторы, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра, топливный бак, топливный фильтр, испаритель с магистралью подвода топлива и паропроводом для отвода паров топлива, насос, всасывающий патрубок которого подключен к топливному баку, а напорный — к каналу для подвода топлива, редукционный клапан с трубопроводом для подсоедикения к топливному баку, устройство для дозирования топлива, пусковой нагревательный элемент, размещенный в испарителе, связанном паропроводом с устройством для дозирования топлива и частично размещенном в выпускном коллекторе двигателя, и ,блок управления„снабжен форкамерой с оребренной наружной поверхностью, сообщенной при помощи канала с камерой сгорания, устройством для крепления форкамеры к головке цилиндра и запальной свечой, установленной в форкамере, при-, чем устройство для дозирования топлива выполнено в виде электромагнитного клапана, испаритель выполнен снаружи соребренной поверхностью, а изнутри — с капилля рно-пористой структурой, паропровод расположен ниже уровня магистрали подвода топлива, блок управления связан с электромагнитным клапаном, и снабжен датчиками режима работы двигателя, причем пусковой нагревательный элемент выполнен с перфорацией, расположен напротив магистрали для подвода топлива и

1 отделен от нее посредствол.:.:апиллярно-пористой перегородки, а в трубопроводе редукционного клапана размещен охладитель— конденсатор.

На чертеже показан двигатель, поперечный разрез и схема подключения его узлов.

Двигатель содержит цилиндр 1, поршень 2, головку цилиндра 3, впускной коллектор 4, топливный бак 5, топливопровод

6, топливный насос 7, топливный фильтр 8, топливопровод 9, источник 10 электропита- ния, термовыключатель 11, пусковой нагревательный элемент 12, испаритель 13, капиллярно-пористое покрытие 14, канал 15 подвода топлива, выходной канал 16, паро. провод 17 с теплоизолятором 18, дозирующий электромагн .итный клапан 19, форкамеру 20, камеру 21 сгорания, соединенный канал 22, запальную свечу 23, наружное оребрение 24, выпускной коллектор

25, наружное оребрение 26, редукционный клапан 27 с регулировочным винтом 28, отводящий трубопровод 29 с охладителем —, конденсатором 30, блок 31 управления, потенциометр 32, датчик-распределитель 33 зажигания, датчик 34 температуры, выключатель 35 режима принудительного холостого хода.

Двигатель работает следующим обра10 зом.

При запуске в цилиндре 1 поршень 2, движется вниз, увеличивая обьем между его днищем и головкой цилиндра 3, куда из впускного коллектора 4 поступает атмосферный воздух (такт впуска), при этом топливо из топливного бака 5 по топливопроводу 6 топливным насосом 7 через топливный фильтр 8 закачивается в топливопровод 9.

Одновременно с началом запуска двигателя

20 от источника 10 питания термовыключателем 11 подается напряжение на пусковой электронагревательный элемент 12, который создает в испарителе 13 топливный

25 пар, нагревая топливо в капиллярно-пористом г7окрытии 14, образуя местную паровую пробку между электронагревательным элементом и каналом 15 подвода топлива в испаритель, препятствующую избыточному

30 поступлению топлива в испаритель

Из испарителя топливный пар через выходной канал 16, через паропровод 17, покрытый теплоизолятором 18, поступает в дозирующий электромагнитный клапан 19, соединяющий на такте впуска внутренние

35 обьемы паропровода 17 и форкамеры 20. Ка такте сжатия в двигателе воздух из камеры.

21 сгорания, образованной днищем поршня и головкой цилиндра, через канал 22 попаходящимся в ней топливным паром за счет высокотемпературной диффузии и вихревых потоков, образуя горючую смесь, после чего она поджигается от свечи 23, и расши45 ряющиеся продукты сгорания в виде факела через канал 22 впрыскиваются в разогретый сжатый воздух в камере 21 сгорания, где происходит интенсивное догорание топли.ва с последующим совершением работы в

50 цилиндре 1

Перегрев форкамеры 20 предотвращает наружное ее оребрение 24. Резьбовое крепление форкамеры к головке цилиндра позволяет для ее изготовления использовать специальные, отличные от двигателя, материалы (например, жаропрочные, керамические материалы и покрытия), что способствует улучшению экономичности и токсичности двигателя.

40 дает в форкамеру 20, перемешивается с на1751374

После такта расширения отработавшие ется, так как замыкается цепь через выклюгазы попадают в выпускной коллектор 25, чатель 35.. обтекают помещенную в него часть испари- Предлагаемый двигатель позволяет уветеля 13, нагрев которой интенсифицируется личить его КПД за счет увеличения степени оребрением 26 наружной его части, при 5 .сжатия (до 12-16 ед,) беэ повышения октаэтом начинает испаряться топливо с повер- нового числа топлива и не применения топхности капиллярно-пористого покрытия 14, ливной аппаратуры высокого давления, вступает в работу капиллярный насос, пере- из-за уменьшения механических потерь на мещающий топливо от канала 15 к нагретым привод топливного насоса, применения частям испарителя. Оребрение свободной 10 недросселируемой неподогреваемой впуот выпускного коллектора наружной части скной трубы и качественного регулироваиспарителя интенсифицирует ее охлажде- ния мощности; стабилизировать процессы ние, где в наиболее удаленной от выпускно- горения в форкамере за счетулучшения смегo коллектора точке, т,е, наиболее холодной, сеобразования, применения при изготовнаходится подводящий топливо канал 15, 15 лении ее корпуса специальных материалов т,е, от места ввода топлива до наиболее и покрытий, индивидуального устройства нагретой части испарителя создается доста- для охлаждения в виде оребрения наружной точное температурное поле, позволяющее поверхности; использовать для запуска легэффективно испарять многофракционное кие фракции топлива при незначительном топливо без ущерба качествам последнего. 20 рассеивании теплоты нагревателя и не пеПосле прогрева испарителя 13 до опреде- реполнении испарителя избыточным колиленной температуры термовыключатель 11 чеством топлива; повысить экономичность за отключает электронагревательный элемент счет повышения КПД; уменьшить токсичность

12 от источника 10 питания, и дальнейшее отработавших газов за счет стабилизации испарение происходит за счеттеплоты отра- 25 процессов горения; повысить надежность и ботавших газов, Чтобы компенсировать из- экономичность запуска за счет использова"вестную инерцион ность системы, в ния на этих режимах легких фракций топли" двигателе осуществлена циркуляция топли- ва и сокращения затрат энергии на разогрев ва через испаритель таким образом, что не топлива. использованйый в двигателе топливный 30 пар из испарителя отводится через редукционный клапан 27, поддерживающий on- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ределенное давление относительно 1. Двигатель внутреннего сгорания, соатмосферного, имеющий для настройки ре- держащий по меньшей мере один цилиндр

;гулировочный винт 28, через трубопровод 35 с размещенным в нем поршнем, головкуци29, проходящий через охладитель 30. кон- линдра, впускной и выпускной коллекторы, денсирующий и охлаждающий пар до нор- камеру сгорания, образованную днищем мальной температуры известным способом поршня и головкой цилиндра, топливный (например, в радиаторесвоздушнымохлаж- бак, топливный фильтр; испаритель с магидением), что предотвращает излишний на- 40 стралью подводатоплива и паропровод для грев топлива в баке, его испарение и отвода паров топлива, насос, всасывающий улетучивание, На режимах максимальной патрубок которого подключен к топливному мощности в двигателе используется aecb баку, а напорный — к каналу для подвода полученный в испарителе пар. топлива, редукционный клапан струбопроНа всех режимах работы двигателя до- 45 водом для подсоединения к топливному базирование топлива осуществляется блоком ку, устройство для дозирования топлива, 31 управления путем изменения продолжи- пусковой нагревательный элемент, разметельности открытия клапана 19, так же, как щенный в испарителе, связанном паропровизвестныхсистемахвпрыскажидкоготоп- водам с устройством для дозированию лива в патрубки впускного трубопровода, 50 топлива и частично размещенном в выпусМпричем исходные сигналы управления фор- ном коллекторе двигателя, и блок управлвмируются в потенциометре 32, связанном, ния, о т л и ч а, ю шийся тем, что, с целью например сакселераторомавтомобиля, ра- повышенйя эффективности и снижению ботающим аналогично потенциометру пла- токсичности, он снабжен форкамерой с стинчатого измерителя воздуха в известных 55 оребренной наружной поверхностью, соосистемах впрыска, датчике-распределителе щенной при помощи канала с камерой сго33 игания и датчике 34температуры. На рания; устройством для креплению режимах принудительного холостого хода форкамеры к головке цилиндра и запа но льн и электромагнитный к гнитный клапан 19 не открывает- свечой, установленной в форкамере, причем ся и подача топлива в двигатель прекраща- устройство для дозирования топлива выпол1751374

Составитель А. Синев

Редактор Ю. Петрушко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л. Бескид

Заказ 2673 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 неко в виде электромагнитного клапана, испаритель выполнен снаружи с оребренной поверхностью, а изнутри — с капиллярно-пористой структурой, паропровод расположен ниже уровня магистрали подвода топлива, блок управления связан с электромагнитным клапаном и снабжен датчиками режима работы двигателя.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что пусковой нагревательный элемент выполнен сперфорацией. расположен напротив магистрали для подвода топлива

5 и отделен от нее посредством капиллярно-пористой перегородки, а в трубопроводе редукционного клапана размещен охладитель-конденсатор;