Способ сжигания рабочей смеси двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам сжигания горючей смеси двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Изобретение позволяет повысить равномерность и полноту сгорания рабочей смеси и, следовательно, снизить токсичность выхлопных газов. Способ сжигания рабочей смеси двигателя внутреннего сгорания включает сжатие рабочей смеси в камере сгорания и электроискровой поджог ее от свечи зажигания. На такте расширения с момента искрового поджога до окончания такта расширения в камере сгорания создают магнитное поле, линии магнитной индукции которого направлены вдоль продольной оси камеры сгорания и поршня. Индукцию магнитного поля создают не менее 0,2 Тл. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к способам сжигания горючей смеси двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Известен способ сжигания рабочей смеси с применением контактной системы зажигания. В ней для поджога рабочей смеси электрический разряд на электроды свечи поступает при замыкании контактов в распределителе [1].

Недостатком применения такого способа воспламенения рабочей смеси является то, что при подгорании контактов прерывателя не обеспечивается момент опережения зажигания, вследствие чего не происходит полного сгорания топлива.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является способ воспламенения воздушно-топливной смеси с применением нескольких свечей зажигания, в котором рабочая смесь воспламеняется в двух точках камеры сгорания одновременно. Процесс сгорания рабочей смеси разделяется на три фазы: начальную, когда формируется пламя, возникающее от искрового разряда в свече; основную, когда пламя распространяется на большей части камеры сгорания; конечную, когда пламя догорает у стенок камеры. Применение двух свечей позволяет сократить основную фазу горения рабочей смеси, что повышает полноту сгорания топлива [2].

Недостатком применения такого способа сжигания рабочей смеси является то, что за время такта расширения (рабочего хода) фронт горения не успевает достигнуть стенок камеры сгорания, вследствие чего не происходит полного сгорания рабочей смеси, снижения токсичности выхлопных газов, из-за чего остается низким КПД двигателя.

Задача, на решение которой направлен заявленный способ, связан с необходимостью повышения скорости и полноты сгорания рабочей смеси путем создания магнитного поля в камере сгорания в момент рабочего хода.

Технический результат от использования способа позволяет повысить равномерность и полноту сгорания рабочей смеси, а следовательно, снизить токсичность выхлопных газов.

Технический результат достигается тем, что в способе сжигания рабочей смеси двигателя внутреннего сгорания, включающем сжатие рабочей смеси в камере сгорания и электроискровой поджог ее от свечи зажигания, на такте расширения, с момента искрового поджога до окончания такта расширения, в камере сгорания создают магнитное поле, линии магнитной индукции которого направлены вдоль продольной оси камеры сгорания и поршня, при этом индукцию магнитного поля создают не менее 0,2 Тл.

Для демонстрации заявленного способа представлена принципиальная схема сжигания рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания (фиг.1).

Способ сжигания топлива осуществляется следующим образом. После подачи топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания от искрового разряда на электродах свечи загорается рабочая смесь. В этот момент в камере сгорания создают магнитное поле, линии магнитной индукции которого направлены вдоль оси камеры сгорания. При горении углеводородов возникает холодная плазма со свободными электрическими зарядами (отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными ионами). В магнитном поле частицы плазмы под действием силы Лоренца закручиваются вокруг линий магнитной индукции. Вдоль линий магнитной индукции частицы плазмы движутся поступательно. От сочетания поступательного движения вдоль линий магнитной индукции и вращения вокруг них получается спиралевидное движение частиц плазмы. Масса электронов более чем в тысячи раз меньше массы ионов, следовательно, радиус вращения иона будет во много раз больше радиуса траектории электрона. Дополнительный разгон и закручивание электронов и ионов будут способствовать их соударению с нейтральными молекулами углеводородов и кислорода, что увеличит вероятность их взаимодействия и повысит полноту сгорания топлива. Расчеты показывают, что для четкого проявления заявленного эффекта индукция магнитного поля должна быть больше 0,2 Тл. Чем больше значение индукции, тем больше эффект. Но поскольку технически невозможно создать индукцию более 1,0 Тл, индукцию магнитного поля создают в пределе от 0,2 до 1,0 Тл. При этом повышается эффективность сгорания рабочей смеси за счет более интенсивного перемешивания воспламененных объемов и воспламеняемых объемов рабочей смеси. Создание магнитного поля начинается с момента искрового разряда на электродах свечи зажигания до окончания рабочего хода поршня.

В качестве примера заявленного способа взят четырехтактный, одноцилиндровый, карбюраторный двигатель воздушного охлаждения ЛА-300 (эксплуатационная мощность 3,67-5,14 кВт, номинальная частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности 3600 об/мин), со стенок цилиндра которого спилено оребрение воздушного охлаждения. На полученной внешней поверхности цилиндра была установлена обмотка в количестве 10 витков. Для охлаждения цилиндра двигателя установлен дополнительный внешний вентилятор (фиг.2).

1. После запуска и прогрева двигателя газоанализатором ГИАМ-29 сделаны замеры концентрации СО и СН. Содержание окиси углерода (СО) в выхлопных газах при минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя составило 3,1%, содержание углеводородов 585 единиц.

2. После запуска и прогрева двигателя обмотку присоединили к источнику питания, и по обмотке пропустили ток 15 А. Содержание окиси углерода (СО) в выхлопных газах при минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя составило 2,8%, содержание углеводородов 560 единиц, то есть при использовании магнитного поля уменьшается выброс СО на 10% и СН на 4%.

Благодаря применению способа сжигания рабочей смеси двигателя внутреннего сгорания повышается полнота и равномерность сгорания топлива, уменьшается токсичность выхлопных газов и повышается КПД двигателя.

Источники информации

1. Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2001, с.191.

2. Двигатели внутреннего сгорания. Кн.1. Теория рабочих процессов. Учебник для ВУЗов. Под редакцией Луканина В.Н. и Шатрова М.Г. М.: Высшая школа, 2005, с.120.

1. Способ сжигания рабочей смеси двигателя внутреннего сгорания, включающий сжатие рабочей смеси в камере сгорания и электроискровой поджог ее от свечи зажигания, отличающийся тем, что на такте расширения с момента искрового поджога до окончания такта расширения в камере сгорания создают магнитное поле, линии магнитной индукции которого направлены вдоль продольной оси камеры сгорания и поршня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индукцию магнитного поля создают не менее 0,2 Тл.