Система зажигания дизельного двигателя и лазерная свеча зажигания



Система зажигания дизельного двигателя и лазерная свеча зажигания
Система зажигания дизельного двигателя и лазерная свеча зажигания
Система зажигания дизельного двигателя и лазерная свеча зажигания

 


Владельцы патента RU 2612188:

Болотин Николай Борисович (RU)

Группа изобретений относится к двигателестроению. Технический результат заключается в повышении мощности и надежности свечи зажигания двигателя при улучшении ее охлаждения. Сущность изобретений заключается в том, что система зажигания дизельного двигателя содержит топливный насос высокого давления и установленную в каждом цилиндре топливную форсунку и свечу зажигания, соединенную с проводом распределителя зажигания. Свечи зажигания выполнены лазерными с источником лазерного излучения и фокусирующей линзой и содержат форкамеру с каналом подачи топлива, который выполнен коаксиально источнику лазерного излучения. Топливный насос высокого давления трубкой соединен с каналом подачи топлива каждой свечи зажигания. Канал подачи топлива в форкамеру может быть образован между двумя трубками: внутренней и внешней. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из материала с высокой удельной электропроводностью. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из сплава, содержащего медь. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из сплава, содержащего драгоценные металлы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к системам зажигания, в частности к улучшенной свече зажигания, которая способна значительно улучшить эффективность распространения искры зажигания и эффективность сжигания топлива при использовании в дизельном двигателе.

Обычно в дизельном двигателе зажигание топлива производится за счет того, что топливо впрыскивается в сильно нагретый при сжатии воздух, т.е. происходит самовоспламенение и система зажигания отсутствует. В некоторых случаях система зажигания применяется.

Известна система зажигания дизельного двигателя по патенту РФ на изобретение №2546640, МПК F02B 75/32, опубл. 27.12.2014 г.

Этот двигатель содержит блок цилиндров, над каждым из которых закреплена головка блока цилиндров с вкрученной в головку свечой зажигания, камеру сгорания, а внутри блока цилиндров расположен поршень, соединенный с помощью поршневого пальца с верхней головкой центрального шатуна, планку, соединенную с втулкой, два шатуна, выполненные в виде трапеции с углом, который меняется от места расположения поршня.

Недостаток - сложность конструкции.

В качестве прототипа принята система зажигания дизельного двигателя по патенту РФ на изобретение №2300650, МПК F02B 75/32, опубл. 10.06.2007 г.

По этому патенту предложена система зажигания топлива в дизельном двигателе, содержащем топливный насос высокого давления и свечу зажигания с центральным электродом, соединенным с высоковольтным проводом, идущим от распределителя зажигания, и заземленным боковым электродом.

Недостаток этой системы - относительно низкая надежность воспламенения из-за того, что применена свеча зажигания, работающая по принципу накаливания провода с высоким удельным электрическим сопротивлением. Момент опережения зажигания четко невозможно выдержать и из-за этого снижается полнота сгорания и КПД дизельного двигателя.

Задача создания изобретения, совпадающая с техническим результатом, состоит в повышении мощности и надежности свечи зажигания.

Технический результат - значительное улучшение охлаждения свечи зажигания.

Решение указанных задач достигнуто в системе зажигания дизельного двигателя, содержащей топливный насос высокого давления и установленную в каждом цилиндре топливную форсунку и свечу зажигания, соединенную с проводом, идущим от распределителя зажигания, и заземленным корпусом свечи, тем, что применены лазерные свечи зажигания с источником лазерного излучения и фокусирующей линзой, содержащие форкамеру и канал подачи топлива в форкамеру, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения, а топливный насос высокого давления трубкой соединен с каналом подачи топлива каждой свечи зажигания.

Решение указанных задач достигнуто в свече лазерного зажигания, содержащей корпус и источник лазерного излучения, тем, что она содержит форкамеру и канал подачи топлива в форкамеру, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения.

Топливный канал может быть образован между двумя трубками: внутренней и внешней. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из материала с высокой удельной электропроводностью. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из сплава, содержащего медь. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из сплава, содержащего драгоценные металлы.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1 и 2, где

- на фиг. 1 приведена система зажигания;

- на фиг. 2 - лазерная свеча зажигания.

Система зажигания (фиг. 1…2) содержит лазерную свечу зажигания 1, имеющую источник лазерного излучения 2, оптическое волокно 3, фокусирующую линзу 4 на торце оптического волокна 3, форкамеру 5, канал подачи топлива 6 в форкамеру 5, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения 2, установленному во внутренней полости 7, соединенный трубопроводом 8 с топливным насосом высокого давления 9.

Лазерная свеча зажигания 1 содержит, в свою очередь, корпус 10 с резьбовым участком 11. Длина резьбового участка 11 и его диаметр (резьба) для каждого двигателя свои, однако для многих типов автомобильных двигателей они унифицированы. Корпус 10 имеет место под ключ 12.

Основной особенностью лазерной свечи зажигания является выполнение топливного канала 4 между внутренней трубкой 13 и внешней трубкой 14 коаксиально источнику лазерного излучения 2 и топливных отверстий 15, выходящих в форкамеру 5. Такая конструкция не только позволит увеличить мощность факела воспламенения, но и обеспечит эффективное жидкостное охлаждение источника лазерного излучения 2 и фокусирующей линзы 4. Внутренняя полость 7 выполнена внутри внутренней трубки 13 и в ней установлено по меньшей мере одно оптическое окно 16.

В систему зажигания входит топливный насос высокого давления 9, к выходу которого присоединена топливная трубка 17, другой конец которой соединен с топливной форсункой 18, установленной в головке 19, установленной, в свою очередь, через прокладку 20 на цилиндре 21. Внутри цилиндра 21 образуется камера сгорания 22.

Форкамера 5 содержит корпус 23 (металлический, предпочтительно стальной), на котором выполнены отверстия 24. Во внутренней трубке 13 выполнено выходное отверстие 25 для выхода луча лазера в форкамеру 5. На верхнем торце 26 внутренней трубки 13 выполнена клемма 27, к которой с одной стороны присоединен внутренний провод 28, другой конец которого соединен с источником лазерного излучения 2, а с другой стороны клемма проводом 29 соединена с выходом распределителя 30, вход которого низковольтными проводами 31 соединен через выключатель 32 с источником энергии 33, например аккумуляторной батареей.

Корпус 19 и один из выводов источника энергии 33 заземляющим проводом 34 соединен с заземлением 35 (массой).

Работа устройства и свечи лазерного зажигания.

При работе воспламенителя, например, в составе дизельного двигателя (фиг. 1 и 2), в состав которого входит воспламенитель, после впрыска (топлива) и незадолго до завершения цикла сжатие (МЗ - момент зажигания) подается напряжение из распределителя 30 по проводу 29 через клемму 27 и внутренний провод 28 на источник лазерного излучения 2, который формирует лазерный луч. Лазерный луч проходит через оптическое волокно 3 (при его наличии), фокусирующую линзу 4 и оптические окна 16 через выходное отверстие 25 в форкамеру 5, где воспламеняет топливо-воздушную смесь. Множество факелов выходя из отверстий 24 в камеру сгорания 22 воспламеняет топливо-воздушную смесь в цилиндре 21.

Применение предложенной схемы и лазерной свечи зажигания позволит не только в несколько раз увеличить мощность лазерной свечи зажигания 1, но и значительно улучшить ее охлаждение.

В итоге применение изобретения позволит:

- обеспечить более надежное зажигание за счет своевременной подачи дополнительного топлива в форкамеру,

- уменьшить расход топлива за счет его более полного сгорания, обеспеченного воспламенением топлива мощным факелом форкамеры,

- снизить эмиссию вредных веществ вследствие более полного сгорания топлива,

- значительно увеличить ресурс лазерных свеч за счет жидкостного охлаждения топливом.

1. Система зажигания дизельного двигателя, содержащая топливный насос высокого давления и установленную в каждом цилиндре топливную форсунку и свечу зажигания, соединенную с проводом, идущим от распределителя зажигания, и заземленным корпусом свечи, отличающаяся тем, что применены лазерные свечи зажигания с источником лазерного излучения и фокусирующей линзой, содержащие форкамеру и канал подачи топлива в форкамеру, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения, а топливный насос высокого давления трубкой соединен с каналом подачи топлива каждой свечи зажигания.

2. Свеча лазерного зажигания, содержащая корпус и источник лазерного излучения, отличающаяся тем, что она содержит форкамеру и канал подачи топлива в форкамеру, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения.

3. Свеча лазерного зажигания по п. 2, отличающаяся тем, что канал подачи топлива в форкамеру образован между двумя трубками: внутренней и внешней.

4. Свеча лазерного зажигания по п. 2, отличающаяся тем, что внутренняя и/или внешняя трубки выполнены из материала с высокой удельной электропроводностью.

5. Свеча лазерного зажигания по п. 3, отличающаяся тем, что внутренняя и/или внешняя трубки выполнены из сплава, содержащего медь.

6. Свеча лазерного зажигания по п. 3, отличающаяся тем, что внутренняя и/или внешняя трубки выполнены из сплава, содержащего драгоценные металлы.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к энергетике и двигателестроению, конкретно к средствам воспламенения топливовоздушной смеси преимущественно в двигателях внутреннего сгорания - ДВС.

Изобретения относятся к газоперекачивающим агрегатам (ГПА) на базе газотурбинного двигателя. Технический результат - повышение энергетических возможностей газотурбинного двигателя, используемого в качестве привода газоперекачивающего агрегата на природном газе и снижение эмиссии вредных веществ.

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.

Изобретение относится к автомобилестроению, а конкретно к системам воспламенения топливовоздушной смеси (ТВС) в двигателях внутреннего сгорания. В способе воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания лазерным оптическим разрядом, включающем нагрев и воспламенение горючей смеси путем подачи энергетического импульса от лазерного источника и фокусирование лазерного луча, инициирующего оптический разряд, новым является то, что лазерную энергию в виде высокочастотных лазерных импульсов распределяют оптоволоконными разделителями по цилиндрам, поршни которых находятся в районе верхней мертвой точки, и подают в центры камер сгорания, а переключение энергии лазера на оставшиеся цилиндры двигателя при достижении их поршней верхней мертвой точки осуществляют при помощи электронно-оптического переключателя по команде от блока синхронизации, связанного с датчиком на распределительном валу.

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.

Изобретение относится к лазерным свечам зажигания с форкамерой и может найти применение в транспорте и в теплоэнергетике. Задачи создания изобретения состоят в уменьшении габаритов воспламенителя и повышении эффективности искрового разряда.

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания. Технический результат - повышение надежности воспламенения топливной смеси.

Группа изобретений относится к двигателестроению и может быть использована для воспламенения. Задачей создания группы изобретений является увеличение надежности системы зажигания, улучшение экологических свойств двигателя, уменьшение вибронагрузок на свечу и повышение ее надежности.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит коленчатый вал 10 с ведущей звездочкой, систему газораспределения, выполненную в головке (8) цилиндров, систему впуска топливовоздушной смеси, систему выхлопа продуктов сгорания по меньшей мере один цилиндр (1) с установленным в нем поршнем и систему зажигания со свечой зажигания (1), установленной на каждом торце цилиндра.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит коленчатый вал (10) с ведущей звездочкой, систему газораспределения, выполненную в головке (8) цилиндров, систему (12) впуска топливовоздушной смеси, систему выхлопа (13) продуктов сгорания, по меньшей мере один цилиндр (1) с установленным в нем поршнем и систему зажигания со свечой (37) зажигания, установленной на каждом торце цилиндра (1).

Изобретение относится к энергетике. Способ зажигания в камере сгорания турбомашины включает в себя фазу впуска текучей среды в камеру через впускное отверстие, в течение которой поршень сжимает упругие средства под давлением текучей среды так, что указанные упругие средства прикладывают к пьезоэлектрическому элементу усилие, достаточное для того, чтобы последний вызвал появление между электродами электрического напряжения, обеспечивающего возможность образования электрической дуги, до тех пор, пока поршень не достигнет заданного положения для закрытия клапана для герметизации указанного впускного отверстия, и фазу выпуска указанной текучей среды, в течение которой указанные упругие средства толкают поршень назад так, чтобы вызвать выталкивание текучей среды из указанной камеры через выпускное отверстие, и указанный клапан открывается.

Настоящее изобретение относится к встроенным форсункам/запальным свечам, обеспечивающим эффективный впрыск, воспламенение и полное сгорание различных типов топлива.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Раскрыты варианты реализации инжекторов для проходов для впрыска, имеющих относительно малые диаметры.

Изобретение относится к области тепловых двигателей и волновых компрессоров и предназначено преимущественно для применения в энергетике и на транспорте. .

Изобретение относится к гидравлике и электротехнике и может быть использовано при создании систем впрыска топлива, в том числе для двигателей различных классов, в различных котельных установках, а также для распыливания различных жидкостей при необходимости использования качеств, приобретаемых жидкостями в процессе электрогидравлического разряда (например, для получения мощных потоков высокодиспергированной и (или) преобразованной в процессе разрядов жидкости).

Изобретение относится к активаторам горения для двигателя внутреннего сгорания, а более конкретно к активаторам горения для двигателя внутреннего сгорания, в камере сгорания которого установлен активирующий горение индуктор, выполненный из теплопроводного и термостойкого сплава.

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к системам электрического зажигания для двигателей внутреннего сгорания, и предназначено для использования в автомобилях, мотоциклах, тракторах, судах, самолетах и т.п.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для управления процессом образования, воспламенения и горения рабочей смеси как в карбюраторных двигателях, так и в дизелях.

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано при проектировании и изготовлении дизелей. .

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкции двигателей внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. .
Наверх