Способ работы двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: машиностроение, в частности в двигателях внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение КПД работы двигателя. Сущность изобретения: способ работы двигателя внутреннего сгорания путем подачи топливовоздушной смеси на первом такте, сжатии на втором, горение и подача воды в момент максимальной температуры топливовоздушной смеси на третьем такте рабочего хода, удаление отработавших газов на четвертом, подача воды в начальный момент пятого такта и удаление парокапельной водяной смеси на шестом такте работы ДВС. 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС) работающий следующим образом: в цилиндр ДВС на 1 такте подается топливовоздушная смесь, сжимающаяся поршнем на 2-м такте, воспламеняющаяся и сгорающая на 3-м такте, на 4 такте происходит выпуск отработавших газов, на 5-м такте - впрыск воды с последующим ее испарением и удалением парокапельной смеси на 6-м такте.

Однако выбранный прототип обладает существенным недостатком, а именно: излишние потери энергии из-за высокой температуры отработавших газов на 4 такте работы ДВС.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и повышение за счет этого КПД ДВС. Указанная цель достигается тем, что воду дополнительно впрыскивают в цилиндр при максимальной температуре на 3-м такте работы ДВС, выпускаемые отработавшие газы и удаленную парокапельную смесь перепускают в сепаратор, а отделенную в сепараторе воду направляют к насосу для последующей подачи в цилиндр.

Сущность изобретения заключается в том, что на первом такте работы ДВС происходит подача топливовоздушной смеси в цилиндр, на втором такте - ее сжатие, на третьем такте происходит горение смеси. В момент максимальной температуры смеси (достигаемой к моменту окончания ее горения) в цилиндр подают воду в мелко дисперсной фазе. Подача воды (осуществляется с помощью отдельной форсунки) приводит к увеличению давления в цилиндре, а также к снижению температуры отработавших газов. На четвертом такте работы ДВС происходит удаление отработавших газов, выделение из их состава воды и возвращение ее в систему охлаждения двигателя. В начальный момент пятого такта работы двигателя, в разогретый цилиндр подают воду в мелко дисперсной фазе. В процессе впрыска, за счет испарения воды, происходит интенсивное внутреннее охлаждение рабочей полости цилиндра и одновременно с этим повышается давление в цилиндре. За счет давления паров воды совершается дополнительная полезная работа. На шестом такте работы ДВС происходит удаление парокапельной водяной смеси из цилиндра и возвращение ее в систему охлаждения двигателя. В результате такого способа работы ДВС отпадает необходимость во внешнем (традиционном) способе водяного охлаждения ДВС. Предложенный способ работы двигателя позволяет подавать в цилиндр как на третьем, так и на пятом тактах воду в количестве необходимом для эффективной работы ДВС.

На чертеже приведено устройство для реализации способа.

Устройство для реализации предложенного способа содержит систему подачи топлива 1, цилиндр 2, поршень 3, форсунку 4, выпускной клапан 5, сепаратор 6, насос 7. Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

На первом такте работы двигателя, с помощью системы подачи топлива 1, в цилиндр 2 подается топливовоздушная смесь, на втором такте при движении поршня 3 вверх происходит сжатие и воспламенение смеси. На третьем такте в момент достижения в камере сгорания максимальной температуры с помощью форсунки 4 в цилиндр 2 подают воду. При достижении поршня 3 нижней мертвой точки открывается выпускной клапан 5. На четвертом такте работы двигателя происходит удаление отработавших газов в атмосферу, при этом пары воды с помощью сепаратора 6 подают к насосу 7. Клапан 5 закрывают. В начальный момент пятого такта с помощью форсунки 4 в цилиндр 2 подают воду, а на шестом такте ее удаляют из цилиндра 2 через выпускной клапан 5 и с помощью сепараторов 6 подают к насосу 7. После чего все шесть тактов повторяются.

Проведенные расчеты показали, что увеличение эффективности работы ДВС очень чувствительно к моменту впрыска воды. Для свечевого двигателя время сгорания смеси мало по сравнению со временем одного такта. Поэтому впрыск должен производиться практически в ВМТ, но после сгорания топлива (т. е. в максимуме температуры и давления). В дизельных же двигателях горение происходит во время движения поршня от ВМТ, в связи с чем на диаграмме P/V есть длинный участок плато с почти постоянным давлением при расширении рабочей камеры. Максимум температуры, соответствующий моменту сгорания топлива, приходится на конец плато давления.

Реализация способа позволит повысить давление в цилиндре на рабочем ходе поршня (на 3-ем такте) за счет давления паров воды, а также снизить потери энергии, затрачиваемые в традиционных ДВС на принудительное охлаждение, за счет охлаждения цилиндра при испарении инжектируемой воды. (56) Патент США N 4143518, кл. F 01 B 29/04, 1979.

Формула изобретения

СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем подачи топливовоздушной смеси в цилиндр двигателя на первом такте, сжатия ее на втором такте, воспламенения и сгорания топливовоздушной смеси и расширения продуктов сгорания на третьем такте, выпуска отработавших газов на четвертом такте, впрыска в цилиндр воды с последующим ее испарением на пятом такте и удаления парокапельной смеси на шестом такте, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, воду дополнительно впрыскивают в цилиндр при максимальной температуре на третьем такте, выпускаемые отработавшие газы и удаленную парокапельную смесь перепускают в сепаратор, а отделенную в сепараторе воду направляют к насосу для последующей подачи в цилиндр.

РИСУНКИ

Рисунок 1