Способ организации рабочего процесса роторно-поршневого двигателя с вращающимся блоком цилиндров

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности проведения рабочего процесса без усложнения конструкции двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что в роторно-поршневом двигателе с вращающимся блоком цилиндров применены поршни двойного действия с образованием надпоршневого рабочего объема и подпоршневого объема, в котором проводят термохимическую переработку топлива за счет тепла контактирующих с ним отработавших газов. При этом используется дополнительное сжатие, во время которого осуществляется интенсивное испарение и гомогенизация смеси. В результате газообразное топливо, преобразованное из жидкого, под давлением перемещающегося поршня подается в надпоршневое пространство и перемешивается с находящейся там топливовоздушной смесью. Это позволит обеспечить хорошее сгорание топливовоздушной смеси при высоких степенях сжатия, повышение кпд и менее токсичный выхлоп отработавших газов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Известен способ организации рабочего процесса роторно-поршневого двигателя, заключающийся в последовательном протекании тактов впуска и сжатия топливной смеси, ее сгорания, расширения образовавшихся газов и выпуска их в окружающую среду (1).

Недостатком указанного способа организации рабочего процесса двигателя является недостаточная гомогенизация топлива, неполное его сгорание на режимах холостого хода и максимальных нагрузок, а также невозможность повышения степени сжатия до оптимальной величины вследствие детонации, что увеличивает расход топлива и выброс вредных веществ.

Известен способ организации рабочего процесса роторно-поршневого двигателя с вращающимся блоком цилиндров, включающий в себя впуск и сжатие топливовоздушной смеси, ее сгорание и расширение образовавшихся газов (2).

Недостатком известного способа является его малая эффективность.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности проведения рабочего процесса без усложнения конструкции двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в двигателе применены поршни двойного действия с образованием надпоршневого рабочего объема и подпоршневого объема, в котором проводят термохимическую переработку топлива за счет тепла контактирующих с ним отработавших газов, при этом используется дополнительное сжатие, при котором осуществляется интенсивное испарение и гомогенизация смеси.

Сущность описываемого способа заключается в следующем. В отличие от традиционного четырехтактного рабочего цикла двигатель должен иметь шеститактный цикл и поршни двойного действия. За счет применения дополнительного такта сжатия топливная смесь в течение рабочего цикла дважды нагревается до высокой температуры, полностью испаряется и становится гомогенной. Это обеспечивает более полное и бездетонационное сгорание при более высоких степенях сжатия, а также возможность работы на более бедных смесях, что снижает расход топлива и токсичность отработавших газов. Применение поршней двойного действия позволит иметь два изменяющихся объема в цилиндрах: надпоршневого - для осуществления рабочего процесса и подпоршневого - для проведения термохимической переработки топлива. Она заключается в изменении химического состава топлива с целью улучшения его характеристик. Термохимическая переработка проводится при высокой температуре в контакте с отработавшими газами, которые поступают в подпоршневую полость из выпускного коллектора. В результате жидкое топливо преобразуется в газообразное, состоящее в основном из монооксида углерода, метана и водорода. Газообразное топливо под давлением перемещающегося поршня подается в надпоршневое пространство и перемешивается с находящейся там топливовоздушной смесью.

Наличие водорода обеспечивает хорошую ее воспламеняемость, так как он имеет низкую энергию воспламенения. Благодаря характерной для водорода большой скорости сгорания водород инициирует горение и сокращает период активного тепловыделения. Широкие концентрационные пределы воспламенения монооксида углерода и водорода обеспечивают сгорание как бедных, так и богатых смесей, а высокое октановое число метана и монооксид углерода - более высокую степень сжатия. Кроме того, топливо, преобразованное в газы, будет выделять больше количества тепла.

Таким образом, использование предлагаемого способа организации рабочего процесса роторно-поршневого двигателя позволит обеспечить хорошее сгорание топлива при высоких степенях сжатия, повышение коэффициента полезного действия и менее токсичный выхлоп отработавших газов.

Источники информации 1. В. М.Архангельский и др. Автомобильные двигатели. - М.: Машиностроение, 1977, с. 549-552.

2. Патент РФ 2105891, МПК F 02 B 57/00, опубл. 27.02.1998.

Формула изобретения

Способ организации рабочего процесса роторно-поршневого двигателя с вращающимся блоком цилиндров, включающий в себя впуск и сжатие топливовоздушной смеси, ее сгорание и расширение образовавшихся газов, отличающийся тем, что в двигателе применены поршни двойного действия с образованием надпоршневого рабочего объема и подпоршневого объема, в котором проводят термохимическую переработку топлива за счет тепла контактирующих с ним отработавших газов, при этом используется дополнительное сжатие, при котором осуществляется интенсивное испарение и гомогенизация смеси.