Способ работы двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления



 

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к способам работы двигателей внутреннего сгорания на тяжелом, преимущественно дизельном, топливе с комбинированным (внешним и внутренним) смесеобразованием и принудительным воспламенением рабочей смеси. В двигателе осуществляют комбинированное смесеобразование: внешнее и внутреннее, Причем внешнее смесеобразование осуществляют введением части топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий тракт посредством карбюратора или инжектора, а внутреннее смесеобразование - путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 60% с одновременным принудительным воспламенением смеси, при этом несгоревшее топливо из форкамеры поступает в основную камеру сгорания и догорает при наличии воздуха. Всасывающий коллектор снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования, причем основная камера сгорания и дополнительная имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия =911. Изобретение обеспечивает снижение удельного расхода топлива, уменьшение токсичности отработавших газов. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к способам работы двигателей внутреннего сгорания на тяжелом, преимущественно дизельном, топливе, с комбинированным (внешним и внутренним) смесеобразованием и принудительным воспламенением рабочей смеси.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания путем присадки легкого топлива к воздуху, подаваемому в цилиндры, с последующим впрыском дизельного топлива в сжатый заряд (см. авт. свид. СССР 769044, кл. F 02 В 49/00, 1980 г. ). Однако двигатели, реализующие известный способ, требуют сложного конструкционного обеспечения, вследствие чего надежность таких двигателей невысока.

Известен способ работы двигателей внутреннего сгорания, обладающих высокими степенями сжатия и работающих на тяжелых топливах, где в момент впрыска топлива в цилиндр оно принудительно воспламеняется от свечи зажигания, что практически исключает период задержки самовоспламенения, всегда присутствующий у двигателей с самовоспламенением и интенсифицирует процессы горения рабочей смеси и расширения продуктов сгорания (см. авт. свид. СССР 1126705, кл. F 02 В 19/00, 1980 г.).

Однако при впрыске топлива в цилиндр возле верхней мертвой точки процессы испарения топлива и смесеобразования его с воздухом не успевают развиться в полной мере, что не обеспечивает гомогенизации рабочей смеси но всему объему цилиндра и, следовательно, часть топлива не участвует в процессе сгорания, что ухудшает экономичность двигателя.

Устройства для осуществления известных способов содержат основную камеру сгорания и дополнительную камеру сгорания, размещенную в головке цилиндра, снабженную форсункой и свечой зажигания.

Техническая задача - создание способа работы двигателя внутреннего сгорания с комбинированным - внешним и внутренним смесеобразованием тяжелого (дизельного) топлива с воздухом и остатками продуктов сгорания в цилиндре, при степени сжатия заряда в цилиндре в пределах = 9 11, коэффициенте избытка, воздуха = 1,0 1,1 и принудительным воспламенением образовавшейся гомогенной рабочей смеси.

Технический результат - усовершенствование способа, снижение удельного расхода топлива, уменьшение токсичности отработавших газов, снижение тепловой и механической напряженности элементов рабочего цилиндра, уменьшение массогабаритных показателей двигателя. Это достигается тем, что способ работы двигателя внутреннего сгорания включает сжатие и вытеснение воздуха из основной камеры сгорания в дополнительную камеру сгорания, впрыск топлива в дополнительную камеру сгорания, воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси от электрической искры, создаваемой устройством для зажигания, сгорание части топливовоздушной смеси, находящейся в форкамере, осуществляют комбинированное смесеобразование: внешнее и внутреннее, причем внешнее смесеобразование осуществляют введением части топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий коллектор, а внутреннее смесеобразование осуществляют путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 60% от полной цикловой подачи топлива с одновременным принудительным воспламенением смеси, при этом несгоревшее топливо из форкамеры поступает в основную камеру сгорания и догорает при наличии воздуха. Работу двигателя осуществляют при степени сжатия заряда в цилиндре, находящейся в пределах = 9 11 и коэффициенте воздуха = 1,0 1,1, угол опережения впрыскивания топлива при этом составляет 1317o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива - 11,512,0 МПа.

Устройство для осуществления способа содержит основную камеру сгорания, дополнительную камеру сгорания, свечу зажигания и форсунку, расположенные в дополнительной камере сгорания, при этом всасывающий коллектор снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования, причем основная камера сгорания и дополнительная камера сгорания имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия в пределах значений = 9 11.

Описываемый способ осуществляется следующим образом.

Пример 1 В течение такта впуска во всасывающий коллектор двигателя подают часть топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива посредством карбюратора. Полная цикловая подача топлива должна обеспечивать коэффициент избытка воздуха = 1,0 1,1. Образовавшуюся при этом топливно-воздушную смесь подают в цилиндр, где топливо испаряется и перемешивается с воздухом, образуя качественную горючую смесь. В цилиндре, после закрытия всасывающего клапана, горючая смесь превращается в рабочую, смешиваясь с остатками продуктов сгорания. Затем рабочую смесь сжимают, чем еще больше улучшают качество смесеобразования, и вытесняют ее из основного объема цилиндра в дополнительную камеру сгорания, расположенную в головке цилиндра. В конце такта сжатия в дополнительную камеру сгорания впрыскивают через форсунку со штифтовым распылителем, связанную с насосом высокого давления, основную часть топлива в объеме 60% от общего объема цикловой подачи топлива. Угол опережения впрыскивания топлива при этом должен составлять 1317o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива при этом устанавливают 11,512,0 MПa. Одновременно с подачей основной части топлива образовавшуюся рабочую смесь воспламеняют искрой от свечи зажигания. Подача искры при этом не должна запаздывать относительно подачи топлива более чем на 2o поворота коленчатого вала. При этом возникают активные очаги воспламенения уже образовавшейся гомогенной смеси с добавкой вновь впрыснутого топлива, которое, попадая в возникшие очаги воспламенения, интенсивно испаряется, смешивается с избыточным воздухом и активно сгорает. Образовавшееся рабочее тело расширяют.

Пример 2 В течение такта впуска во всасывающий коллектор двигателя подают часть топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива посредством инжектора. Подача топлива инжектором производится в течение всего открытого состояния всасывающего клапана. Полная цикловая подача топлива должна обеспечивать коэффициент избытка воздуха = 1,0 1,1. Топливо вместе с воздухом подают в цилиндр, где топливо испаряется и перемешивается с воздухом, образуя качественную горючую смесь. В цилиндре, после закрытия всасывающего клапана, горючая смесь превращается в рабочую, смешиваясь с остатками продуктов сгорания. Затем рабочую смесь сжимают, чем еще больше улучшают качество смесеобразования и вытесняют ее из основного объема цилиндра в дополнительную камеру сгорания, расположенную в головке цилиндра. В конце такта сжатия в дополнительную камеру сгорания впрыскивают через форсунку с многодырчатым распылителем, связанную с насосом высокого давления, основную часть топлива в объеме 60% от общего объема цикловой подачи топлива. Угол опережения впрыскивания топлива при этом должен составлять 1317o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива при этом устанавливают 11,512,0 МПа. Одновременно с подачей основной части топлива образовавшуюся рабочую смесь воспламеняют искрой от свечи зажигания. При этом возникают активные очаги воспламенения уже образовавшейся гомогенной смеси с добавкой вновь впрыснутого топлива, которое, попадая в возникшие очаги воспламенения, интенсивно испаряется, смешивается с избыточным воздухом и активно сгорает. Образовавшееся рабочее тело расширяют.

Таким образом, реализация предложенного способа работы двигателя позволяет осуществлять рабочий процесс со значениями коэффициента избытка воздуха, близкими к величине = 1,0, за счет предварительной организации хорошо подготовленной рабочей смеси на стадии впуска при помощи внешнего смесеобразования, что даст возможность уменьшить габаритные размеры и массу двигателя при оптимальных значениях степени сжатия, находящихся в пределах = 9 11, а также за счет принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндре, что позволит снизить максимальные значения давлений и температур рабочего цикла, чем будет обеспечено повышение надежности и работоспособности двигателя и снижение массогабаритных показателей двигателя. Высококачественная рабочая смесь, полученная в цилиндре за счет комбинированного смесеобразования, ее быстрое воспламенение посредством принудительного воспламенения и эффективное сгорание обеспечат высокую полноту сгорания топлива, что даст хорошую топливную экономичность и низкую токсичность отработавших продуктов сгорания.

В устройстве для осуществления описываемого способа всасывающий коллектор дополнительно снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования - карбюратором или инжектором.

На чертеже показано устройство (в разрезе), реализующее описываемый способ работы двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель содержит основную камеру 1 сгорания, образованную поверхностями днища поршня 2 и головки цилиндра 3 и дополнительную камеру 4 сгорания, расположенную в головке цилиндра 3. В дополнительной камере 4 сгорания расположены форсунка 5 и свеча 6 зажигания. Причем основная камера 1 сгорания н дополнительная камера 4 сгорания имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия в пределах значений = 9 11. Всасывающий коллектор (не показан) снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования - карбюратором или инжектором (не показано).

Работа устройства для осуществления описываемого способа работы двигателя внутреннего сгорания.

В течение такта впуска во всасывающий коллектор посредством карбюратора или инжектора подается часть топлива, составляющая 40% от полной цикловой подачи топлива. Образовавшаяся при этом обедненная горючая смесь в течение такта сжатия вытесняется из основной камеры 1 сгорания в дополнительную камеру 4 сгорания. В конце такта сжатия в дополнительную камеру 4 сгорания посредством форсунки 5 впрыскивается основная часть топлива, составляющая 60% от полной цикловой подачи топлива. Одновременно с подачей основной части топлива рабочую смесь воспламеняют искрой от свечи 6 зажигания. При этом возникают активные очаги воспламенения уже образовавшейся гомогенной смеси с добавкой вновь впрыснутого топлива, которое, попадая в возникшие очаги воспламенения, интенсивно испаряется, смешивается с избыточным воздухом и активно сгорает. Во время такта сгорания и расширения часть топливной смеси сгорает, остальное несгоревшее топливо поступает из дополнительной камеры 4 сгорания в основную камеру 1 сгорания, где полностью сгорает.

Формула изобретения

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий сжатие и вытеснение воздуха из основной камеры сгорания в дополнительную камеру сгорания, впрыск топлива в дополнительную камеру сгорания, воспламенение образовавшейся топливо-воздушной смеси от электрической искры, создаваемой устройством для зажигания, сгорание части топливовоздушной смеси, находящейся в форкамере, отличающийся тем, что осуществляют комбинированное смесеобразование: внешнее и внутреннее, причем внешнее смесеобразование осуществляют путем введения части топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий коллектор, а внутреннее смесеобразование осуществляют путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 60% от полной цикловой подачи топлива с одновременным принудительным воспламенением смеси, при этом несгоревшее топливо из форкамеры поступает в основную камеру сгорания и догорает при наличии воздуха.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что работу двигателя осуществляют при степени сжатия заряда в цилиндре, находящейся в пределах = 911 и коэффициенте избытка воздуха = 1,01,1, угол опережения впрыскивания топлива при этом составляет 1317o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива 11,512,0 МПа.

3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее основную камеру сгорания, дополнительную камеру сгорания, свечу зажигания и форсунку, расположенные в дополнительной камере сгорания, отличающееся тем, что всасывающий коллектор снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования, причем основная камера сгорания и дополнительная камера сгорания имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия в пределах значений = 911.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.02.2005

Извещение опубликовано: 10.06.2006        БИ: 16/2006

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.02.2007

Извещение опубликовано: 20.06.2008        БИ: 17/2008



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к предкамерам

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить эффективность показателей и снизить токсичность отработавших газов двигателя

Изобретение относится к искровым свечам зажигания для двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в газовых поршневых двигателях с искровым зажиганием, работающих на бедных смесях углеводородных газов. Техническим результатом является повышение эффективности работы при минимальных изменениях в конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает подачу газовоздушной смеси из цилиндра двигателя (камеры сгорания) в камеру зажигания и выброс горящего факела водородно-воздушной смеси из камеры зажигания в камеру сгорания. Согласно изобретению в камере зажигания сохраняют остаточные газы (исходя из конструкции невозможна ее продувка) с температурой порядка 500-700°C, в составе которых по объему содержится 6,7-5,6% углекислого газа, 6,6-8,8% кислорода, 12,8-10,8% водяного пара при коэффициенте избытка воздуха 1,5-1,8. В процессе сжатия в камеру зажигания поступает газо-воздушная смесь, и при ее соприкосновении и смешении с остаточными газами в камере зажигания начинаются реакции комбинированной конверсии низших алканов (метан, этан, пропан, бутан и пр.) в водород и окись углерода. К моменту искрообразования (энергия разряда не менее 200 мДж) давление и соответственно температура в цилиндре двигателя (камере сгорания) и соответственно камере зажигания возрастают до 5-5,5 МПа и 500-600°C, что интенсифицирует реакции комбинированной конверсии в камере зажигания. Камера зажигания изготовлена, предпочтительно, из материала, который является катализатором реакций комбинированной конверсии, например из никелевой жаропрочной стали. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит свечу зажигания, цилиндр с поршнем и ротор в корпусе. Ротор кинематически связан с коленчатым валом и периодически соединяет полость цилиндра с входным и выходным отверстиями камеры сгорания. Ротор выполнен с лопатками. Лопатки образуют с поверхностями корпуса и ротора между ними и с днищем поршня камеру сгорания. Ротор кинематически связан с роликами. Ролики имеют впадины для пропуска лопаток и разделяют пространство между корпусом и ротором на кольцевые камеры. Одна из кольцевых камер сообщена с полостью цилиндра. В корпусе между цилиндром и лопаткой, занимающей положение в корпусе при подходе поршня к верхней мертвой точке, размещена форкамера. Форкамера размещена за цилиндром по ходу вращения ротора. Продольная ось форкамеры расположена перпендикулярно оси поршня. Свеча зажигания размещена в форкамере. Техническим результатом является снижение вредных выбросов в атмосферу и повышение эксплуатационных характеристик двигателя. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является уменьшение габаритов воспламенителя и повышение эффективности искрового разряда для снижения расхода топлива и эмиссии вредных веществ и повышение надежности зажигания. Сущность изобретения заключается в том, что воспламенитель ДВС содержит лазерную свечу зажигания, ввернутую в форкамеру имеющую днище с выходными отверстиями. При этом днище выполнено с образованием дополнительной полости в виде части сферы с внутренним диаметром большим, чем внутренний диаметр камеры воспламенения. Внутри дополнительной полости вдоль оси форкамеры установлен центральный обтекатель, выполненный в виде конуса, при этом вершина конуса выполнена совпадающей с центром дополнительной полости, а фокус лазерной свечи зажигания совпадает с вершиной конуса. Общая площадь выходных отверстий может быть выполнена больше площади поперечного сечения камеры воспламенения, а дополнительная полость может быть выполнена в форме полушара или части шара, имеющего объем более половины геометрического объема шара. 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Группа изобретений относится к двигателестроению, конкретно к средствам воспламенения в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение полноты сгорания, улучшение удельных характеристик и уменьшение эмиссии вредных веществ. Сущность изобретений заключается в том, что ДВС содержит цилиндр с поршнем, головку цилиндров, прокладку между головкой цилиндров и цилиндрами, воспламенитель со свечой зажигания. Прокладка выполнена из диэлектрического материала, а к каждому цилиндру и головке присоединены выводы высоковольтных проводов. Выходные отверстия форкамеры выполнены под углом к оси воспламенителя, а часть выходных отверстий выполнена в форме щелей. В течение всех циклов работы двигателя на топливовоздушную смесь и продукты сгорания воздействуют электрическим полем. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 18 ил.

Группа изобретений относится к энергетическим машинам и может найти применение в транспорте и в теплоэнергетике. Задачи создания группы изобретений, совпадающая с техническим результатом, состоят в повышении эффективности искрового разряда для снижения расхода топлива и эмиссии вредных веществ и повышение надежности зажигания. Решение указанных задач достигнуто в двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, головку цилиндров, с системой впуска топливовоздушной смеси, с по меньшей мере, одним впускным клапаном и систему выпуска с, по меньшей мере, одним выпускным клапаном и воспламенитель, содержащий, в свою очередь, свечу зажигания, форкамеру и средство закрутки для закрутки потока топливовоздушной смеси вдоль оси цилиндра в камере сгорания между головкой цилиндра и поршнем, при этом средство закрутки выполнено в виде форкамеры, имеющей корпус с входным отверстием, в которое ввернута свеча зажигания, и выходными отверстиями выполненными тангенциально на внутренней части корпуса, тем, что свеча зажигания выполнена лазерной, а фокус лазерной свечи зажигания выполнен в точке пересечения осей выходных отверстий. Решение указанных задач достигнуто в воспламенителе, содержащем свечу зажигания и форкамеру, имеющую корпус с внутренней полостью, входное отверстие для установки свечи зажигания в переходной части корпуса, внутреннюю часть корпуса с выходными отверстиями в нем, выполненными под углом к оси воспламенителя, тем, что свеча зажигания выполнена лазерной, а фокус лазерной свечи зажигания выполнен в точке пересечения осей выходных отверстий. Площадь выходных отверстий может быть выполнена больше площади поперечного сечения внутренней полости форкамеры. По меньшей мере, часть выходных отверстий может быть выполнена в форме щелей. Щели могут быть образованы прямоугольными пластинами. Щели могут быть образованы обтекаемыми профилями. Щели могут быть выполнены радиальными. В центральной части внутренней части корпуса может быть выполнен обтекатель. Вдоль оси симметрии обтекателя может быть выполнено осевое отверстие. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение эффективности искрового разряда для снижения расхода топлива и эмиссии вредных веществ и повышение надежности зажигания. Сущность изобретений заключается в том, что двигатель внутреннего сгорания (ДВС) содержит по меньшей мере один цилиндр с поршнем, головку цилиндров, воспламенитель со свечой зажигания и средство закрутки потока топливовоздушной смеси вдоль оси цилиндра. При этом средство закрутки выполнено в виде форкамеры, имеющей корпус с входным отверстием, в которое ввернута свеча зажигания, и выходными отверстиями, выполненными тангенциально на внутренней части корпуса, а по меньшей мере часть выходных отверстий выполнена в форме щелей. Щели могут быть образованы прямоугольными пластинами или обтекаемыми профилями. В центральной внутренней части корпуса воспламенителя может быть выполнен обтекатель с осевым отверстием. Свеча зажигания может быть выполнена лазерной. 2 н. и 7 з п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к средствам воспламенения топливовоздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение полноты сгорания, снижение эмиссии вредных веществ и уменьшение затрат энергии на воспламенение. Сущность изобретения заключается в том, что в ДВС, содержащем по меньшей мере один цилиндр с поршнем, головку цилиндров, прокладку между головкой и цилиндром, прокладка выполнена из диэлектрического материала, внутренняя полость головки цилиндров выполнена в виде усеченного конуса, а к цилиндрам и головке цилиндров присоединены выводы высоковольтных проводов генератора высокого напряжения. В системе впуска топливовоздушной смеси непосредственно перед клапаном может быть установлено средство закрутки потока. Двигатель может содержать форкамеру с выходными отверстиями и свечой зажигания, которая может быть выполнена лазерной, при этом ее фокус расположен в точке пересечения осей выходных отверстий. 8 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к форкамерным двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является уменьшение габаритов воспламенителя и повышение эффективности зажигания для снижения расхода топлива и эмиссии вредных веществ, а также повышение надежности зажигания. Сущность изобретения заключается в том, что воспламенитель выполнен в виде форкамеры, снабженной лазерной свечой зажигания. Форкамера отделена от лазерной свечи зажигания шайбой с центральным отверстием, которое может быть выполнено сужающимся к выходу, а днище форкамеры с отверстиями выполнено в виде части сферы. Внутри форкамеры на держателе установлена мишень в форме сферы, а фокус лазерной свечи зажигания совпадает с поверхностью мишени. Выходные отверстия могут быть выполнены радиальными цилиндрической или конической формы с их расширением в сторону выхода. 15 з.п. ф-лы, 15 ил.

Двигатель // 2610081
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым и роторным предкамерным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит цилиндр, поршень, вихревую сферическую камеру, соединенную с цилиндром посредством канала, направленного под углом к днищу поршня и выполненного в виде диффузора или сопла Лаваля. В вихревой камере установлен воспламенитель, и она имеет съемный спиральный нагреватель, расположенный на наружной поверхности корпуса вкладыша камеры. Корпус вкладыша снабжен датчиком температуры, а сопло Лаваля выполнено во вкладыше и имеет косой срез. При расположении в камере нескольких форсунок они ориентированы под углом друг к другу, обеспечивая соударение струй распыляемых компонентов. В корпусе вкладыша может быть установлена вставка из катализатора. В камере может быть установлен микроволновый магнетрон, или тепловой импульсный лазер. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-03-23T21:15:09
Наверх