Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания



Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания
Устройство лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2634300:

Болотин Николай Борисович (RU)

Изобретение относится к энергетике и двигателестроению, конкретно к средствам воспламенения топливовоздушной смеси преимущественно в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат - повышение полноты сгорания топлива из-за его воспламенения в объеме и, как следствие, снижение эмиссии вредных веществ. Устройство для лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания содержит лазерную свечу, имеющую металлический корпус, установленные внутри нее изолятор и оптическое волокно, проходящее вдоль оси свечи внутри изолятора и соединенное с блоком накачки, и фокусирующую линзу. Фокусирующая линза выполнена с возможностью осевого перемещения, между изолятором и оптическим волокном выполнена кольцевая полость, в которой установлен держатель, на торце которого установлена фокусирующая линза, а с держателем связано средство его перемещения, соединенное с генератором импульсов, средство перемещения выполнено в виде пьезоэлемента, пьезоэлемент соединен электрическими связями через дополнительный электрод и вкладыш с генератором импульсов, устройство дополнительно содержит блок управления, соединенный электрическими связями с блоком накачки и с генератором импульсов. 12 ил.

 

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

Известна свеча зажигания по патенту РФ №2212559, МПК F02P 23/04, опубл. 20.09.2003 г.

Устройство для зажигания рабочей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания содержит блок синхронизации, связанный электрической цепью с датчиком положения коленчатого вала двигателя, усилитель мощности накачки лазера, связанный с датчиком состава рабочей смеси и блоком синхронизации, полупроводниковый лазер, связанный через световод с пространством цилиндра. Кроме того, устройство снабжено источником воспламенения, выполненным в виде лазерно-искровой свечи, которая установлена в головке блока цилиндров двигателя и связана с искровой системой зажигания, формирователем импульсов лазерного подогрева, связанным с усилителем мощности накачки лазера и блоком синхронизации, и датчиком состава смеси, соединенным с усилителем мощности накачки лазера.

Способ лазерного зажигания рабочей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что рабочую смесь в пространстве цилиндра двигателя нагревают энергией лазерного источника излучения. Причем рабочую смесь нагревают в межэлектродном пространстве свечи зажигания в конце такта сжатия, дополнительно поджигают искровым разрядом и регулируют интенсивность излучения лазера в соответствии с режимом работы двигателя.

Недостаток - сложность конструкции.

Известна свеча зажигания по патенту РФ №2309288, МПК F02P 23/04, опубл. 27.10.2007.

Сущность изобретения заключается в том, что горючую смесь нагревают и поджигают энергией двух лазерных источников, при этом первым (полупроводниковым) лазерным источником в горючей смеси камеры сгорания предварительно создают локальный разогретый участок в виде цилиндрического объема путем колебательного перемещения фокального пятна вдоль оси лазерного луча, а вторым (твердотельным) лазерным источником в момент зажигания горючей смеси подают энергетический импульс, причем фокусирование луча производят в центр продольной оси разогретого цилиндрического объема горючей смеси, при этом длину волны лазерных источников устанавливают в спектральном диапазоне 0,5…4,7 мкм в зависимости от вида горючей смеси.

Система для реализации способа содержит блок синхронизации, усилитель мощности накачки лазеров, связанный с датчиком состава горючей смеси и с блоком синхронизации, лазерные источники, связанные трактом передачи энергии с камерой сгорания двигателя, устройством формирования цилиндрического разогретого объема, оптически связанного посредством подвижной оптической линзы с первым (полупроводниковым) лазерным источником и через электрический разъем соединенного с задатчиком частоты и амплитуды колебаний фокального пятна, который связан с датчиком состава горючей смеси. Кроме того, оба лазерных источника и устройство формирования цилиндрического разогретого объема оформлены в виде автономного блока с оптическим устройством формирования лучей лазерных источников. Воспламеняющий разогретый цилиндрический объем играет роль мощного запального элемента.

Недостатки - сложность конструкции и высокая стоимость из-за наличия двух лазеров.

Известна свеча зажигания по патенту РФ №2436991, МПК F02P 23/04, опубл. 20.12.2011.

Сущность способа заключается в следующем. Воспламенение ТВС в ДВС достигается с помощью лазерного оптического разряда, для его интенсификации лазерный луч концентрируют на металлическую поверхность поршня двигателя. Устройство для осуществления способа содержит лазер с оптическим световодом и с фокусирующей линзой. Блок синхронизации связан с усилителем мощности накачки лазера и с датчиком положения распределительного вала двигателя. Фокусирующая линза в верхней части через световод соединена с лазером, а со стороны цилиндра двигателя имеет упорную втулку, к которой прикреплено окно из кварцевого стекла, отделяющее оптическую систему от продуктов сгорания в цилиндре двигателя. Усилитель мощности накачки лазера представляет собой пакет конденсаторов, связанный с аккумуляторной батареей.

Недостаток - большая потребная мощность для блока накачки.

Известна свеча зажигания по патенту РФ №2496995, МПК F02B 1/12, опубл. 27.10.2013.

Сущность изобретения заключается в том, что двигатель с компрессионным зажиганием содержит рабочий цилиндр, систему впуска, систему выпуска и систему топливоподачи и снабжен генератором синглетного кислорода, размещенным во впускном трубопроводе с возможностью обогащения воздуха, подаваемого в рабочий цилиндр молекулами синглетного кислорода. Генератор синглетного кислорода выполнен в виде источника лазерного излучения с длиной волны от 762,3 до 762,4 нанометров и камеры с входом и выходом, причем внутренняя поверхность камеры выполнена зеркальной с возможностью отражения и диффузионного рассеивания лазерного излучения.

Способ работы поршневого двигателя с компрессионным зажиганием заключается в подаче воздуха и топлива во впускной трубопровод, формировании во впускном трубопроводе топливовоздушной смеси заданного состава, впуске ее в цилиндр двигателя, сжатии, воспламенении топливовоздушного заряда от сжатия, расширении продуктов сгорания и выпуске их из цилиндра двигателя, при этом молекулы кислорода воздуха, подаваемого во впускной трубопровод возбуждают в синглетные состояния

Недостаток - сложность конструкции.

Известна свеча лазерного воспламенения по патенту РФ на изобретение №2496997, МПК F02B 51/06, опубл. 27.10.2013.

Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит рабочий цилиндр, систему впуска, систему топливоподачи и систему выпуска. В системе впуска двигателя размещен генератор синглетного кислорода, выполненный в виде источника лазерного излучения и камеры с входом и выходом, причем внутренняя поверхность камеры выполнена зеркальной. В качестве источника лазерного излучения используется твердотельный лазер, излучающий волны длиной от 762,3 до 762,4 нанометров.

Способ работы, реализуемый в заявленном двигателе, заключается в подаче в цилиндр двигателя воздуха и топлива, обогащении воздуха на впуске синглетным кислородом, формировании топливовоздушной смеси заданного состава, воспламенении топливовоздушного заряда в цилиндре двигателя, расширении продуктов сгорания и выпуске их из цилиндра двигателя. Во время работы двигателя измеряют температуру газов в цилиндре двигателя, а количество синглетного кислорода в воздухе, подаваемом во впускной трубопровод, устанавливают в зависимости от величины измеренной температуры.

Недостаток - сложность конструкции.

Известна свеча лазерного воспламенения по заявке США №2009159031, МПК F02P 23/04, опубл. 25.01.2009 г., прототип способа и устройства.

Эта свеча лазерного воспламенения содержит металлический корпус, установленные внутри нее изолятор и оптическое волокно, проходящее вдоль оси свечи внутри изолятора, с фокусирующей линзой на рабочем конце оптического волокна и соединенное другим концом с блоком накачки,

Этот способ включает подачу сфокусированного лазерного луча в камеру воспламенения, содержащую топливовоздушную смесь и образованную стенками цилиндра и поршня.

Недостатки способа и устройства относительно низкая полнота сгорания топлива из-за его воспламенения в одной точке и как следствие высокая эмиссия вредных веществ.

Задачи создания изобретения повышение полноты сгорания топлива из-за его воспламенения в объеме и как следствие снижение эмиссии вредных веществ.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее лазерную свечу, имеющую металлический корпус, установленные внутри нее изолятор и оптическое волокно, проходящее вдоль оси свечи внутри изолятора и соединенное с блоком накачки, и фокусирующую линзу, отличающееся тем, что фокусирующая линза выполнена с возможностью осевого перемещения, между изолятором и оптическим волокном выполнена кольцевая полость, в которой установлен держатель, на торце которого установлена фокусирующая линза, а с держателем связано средство его перемещения, соединенное с генератором импульсов, средство перемещения выполнено в виде пьезоэлемента, пьезоэлемент соединен электрическими связями через дополнительный электрод и вкладыш с генератором импульсов, устройство дополнительно содержит блок управления, соединенный электрическими связями с блоком накачки и с генератором импульсов.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…12, где:

- на фиг. 1 приведена схема устройства,

- на фиг. 2 приведена схема устройства с применением индуктивного устройства,

- на фиг. 3 приведена схема устройства с применением магнитострикционного эффекта,

- на фиг. 4 приведена свеча лазерного зажигания,

- на фиг. 5 приведен ход фокуса луча в цилиндре в течение всего рабочего хода поршня,

- на фиг. 6 приведен пример реализации способа с фокусировкой луча на торце цилиндра,

- на фиг. 7 приведен пример реализации способа с фокусировкой луча в средней части камеры воспламенения.

- на фиг. 8 приведена лазерная свеча, первый вариант,

- на фиг. 9 приведена лазерная свеча второй вариант,

- на фиг. 10 приведена лазерная свеча, третий вариант,

- на фиг. 11 приведена лазерная свеча, четвертый вариант.

- на фиг. 12 приведены фазы газораспределения.

Устройство для лазерного воспламенения содержит свечу лазерного воспламенения (фиг. 1…12), которая, в свою очередь, содержит металлический корпус 1, ввернутый по резьбе 2 в головку цилиндров 3 установленную на цилиндре 4. Между головкой 3 и цилиндром 4 установлена прокладка 5. Между корпусом 1 и головкой цилиндров 3 установлена прокладка 6. Внутри цилиндра 4 установлен поршень 7. Между стенками цилиндра 4 и поршнем 7 образуется камера воспламенения 8.

Кроме того, лазерная свеча содержит изолятор 9 и оптическое волокно 10, установленное по центру вдоль оси лазерной свечи. Внутри изолятора 9 концентрично оптическому волокну 10 выполнена кольцевая полость 11, в которой установлен держатель 12. Держатель 12 выполнен в виде цилиндра из ферромагнетика. На нижнем конце держателя 12 установлена фокусирующая линза 13, а через отверстие в верхней части держателя 12 проходит оптическое волокно 10, нижний конец которого не доходит до фокусирующей линзы 13 на 5…7 мм.

Против фокусирующей линзы 13 выполнено коническое отверстие 14, которое сужается к выходу. Внутри изолятора 9 на оптическом волокне 10 установлено термостойкое уплотнения 15. Оптическое волокно 10 соединено с блоком накачки 16. Блок накачки 16 проводами 17 соединен с источником энергии 18. Один из проводов 17 проводом 19 заземлен на массу 20.

Устройство содержит источник колебания 21, который может быть выполнен в разных вариантах. Источник колебаний 21 соединен проводами 22 с генератором импульсов 23.

Вход генератора импульсов 23 проводами 24 соединен с источником энергии 18. Устройство содержит блок управления 25, который электрическими связями 26 соединен с блоком накачки 16 и с генератором импульсов 23.

Держатель 12 должен быть подвешен на пружине 27 (фиг. 2).

В состав устройства входят датчик углового положения коленчатого вала 28 и датчик частоты вращения коленчатого вала 29, соединенные электрическими связями 26 с блоком управления 25 (фиг. 1).

В основу работы устройства может быть положен обратный пьезоэлектрический эффект, электретные эффекты, магнитная индукция или магнитострикционный эффект.

В первом варианте (фиг. 1) для управления лучом лазера применен обратный пьезоэлектрический эффект.

- эффект возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект). Существует и обратный пьезоэлектрический эффект - возникновение механических деформаций под действием электрического поля.

При прямом пьезоэффекте деформация пьезоэлектрического образца приводит к возникновению электрического напряжения между поверхностями деформируемого твердого тела, при обратном пьезоэффекте приложение напряжения к телу вызывает его деформацию.

Пьезоэлектрические вещества всегда обладают одновременно и прямым, и обратным пьезоэффектом. Не обязательно, чтобы вещество было монокристаллом, эффект наблюдается и в поликристаллических веществах, предварительно поляризованных сильным электрическим полем во время кристаллизации, или при фазовом переходе в точке температуры Кюри при охлаждении для сегнетоэлектриков (например, керамические пьезоэлектрические материалы на основе цирконата-титаната свинца) при наложенном внешнем электрическом поле.

В этом случае в качестве источника колебаний 21 применен пьезоэлемент 30, соединенный проводами 22 с генератором импульсов 23. Для передачи потенциала с одного из проводов 18 через корпус 1 применен дополнительный электрод 31 установленный в изоляторе 9 параллельно оптическому волокну 10, а для передачи потенциала со второго провода 22 (заземленного) применен вкладыш 32 из электропроводного материала, соединяющий пьезоэлемент 30 с корпусом 1.

Во втором варианте (фиг. 2) используется магнитная индукция. Для этого на изоляторе 9 установлена обмотка возбуждения 33, подсоединенная проводами 22 к генератору импульсов 23. В этом случае держатель 12 должен быть выполнен из ферромагнитного материала и подпружинен с одного из торцов пружиной 27.

В третьем варианте (фиг. 3) для управления лучом лазера применена магнитострикция. В этом варианте держатель 12 должен быть выполнен из ферромагнитного материала и один из его торцов закреплен на изоляторе 9, а другой с фокусирующей линзой 13 быть свободным.

(от лат. strictio - сжатие, натягивание) - явление, заключающееся в том, что при изменении состояния намагниченности тела его объем и линейные размеры изменяются. Эффект открыт Джоулем вызван изменением взаимосвязей между атомами в кристаллической решетке, и поэтому свойственен всем веществам. Изменение формы тела может проявляться, например, в растяжении, сжатии, изменении объема, что зависит как от действующего магнитного поля, так и от кристаллической структуры тела. Наибольшие изменения размеров обычно происходят у сильномагнитных материалов. В ферро- и ферримагнетиках (Fe, Ni, Со, Gd, Tb и других, ряде сплавов, ферритах) М. достигает значительной величины (относительное удлинение ). В антиферромагнетиках, парамагнетиках и диамагнетиках М. очень мала. Обратное по отношению к М. явление - изменение намагниченности ферромагнитного образца при деформации - называется магнитоупругим эффектом, иногда - Виллари эффектом.

В современной теории магнетизма рассматривают как результат проявления основных типов взаимодействий в ферромагнитных телах: электрического обменного взаимодействия магнитного взаимодействия. В соответствии с этим возможны 2 вида различных по природе магнитострикционных деформаций кристаллические решетки: за счет изменения магнитных сил (диполь-дипольных и спин-орбитальных) и за счет изменения обменных сил.

При намагничивании ферро- и ферримагнетиков магнитные силы действуют в интервале полей от 0 до поля напряженностью Hs, в котором образец достигает технического магнитного насыщения Is. Намагничивание в этом интервале полей обусловлено процессами смещения границ между доменами и вращения магнитных моментов доменов. Оба эти процесса изменяют энергетическое состояние кристаллической решетки, что проявляется в изменении равновесных расстояний между ее узлами. В результате атомы смещаются, происходит магнитострикционная деформация решетки. М. этого вида носит анизотропный характер (зависит от направления и величины намагниченности J) и проявляется в основном в изменении формы кристалла почти без изменения его объема (линейная).

Дли обеспечения работы устройства с использованием магнитострикционного эффекта (фиг. 3) верхний торец держателя 12 должен быть закреплен на изоляторе 9, а сам держатель 12 выполнен из ферромагнитного материала. Кроме того, на изоляторе 9 должна быть установлена обмотка возбуждения 33, соединенная с генератором импульсов 23 проводами 22. (Один провод 22 заземлен).

На фиг. 8…11 приведены примеры вариантов лазерной свечи зажигания.

Решение указанных задач достигнуто в лазерной свече, содержащей металлический корпус, установленные внутри нее изолятор, оптическое волокно, проходящее вдоль оси свечи внутри изолятора, фокусирующую линзу и выходное отверстие, тем, что фокусирующая линза выполнена с возможностью осевого перемещения.

Металлический корпус 1 может быть выполнен с днищем 34, в котором выполнено второе выходное отверстие 35 (фиг. 8), между этим днищем 34 и торцом 36 изолятора 8 установлено оптическое окно 37.

Между оптическим окном 37 и вторым выходным отверстием 35 может быть выполнена полость 38 (фиг. 9). Полость 38 может быть выполнена в оптическом окне 37 (фиг. 10). Между фокусирующей линзой 13 и оптическим окном 37 может быть установлено второе оптическое окно 39 (фиг. 11).

РАБОТА ДВС

При работе ДВС (фиг. 1…8) стартером запускают двигатель (стартер на фиг. 1…8 не показан). В соответствии с циклограммой работы двигателя, заложенной в памяти блока управления 25, подают по проводам 17 напряжение на блок накачки 16, потом с блока управления 23 подают управляющие сигналы на блок накачки 16 для выработки импульсов лазерного излучения в нужный момент времени (в момент опережения зажигания ОЗ и далее в течение всего рабочего хода поршня 7), см. фиг. 5. Лазерные импульсы по оптическому волокну 10 подаются поочередно на каждую свечу лазерного воспламенения. Одновременно с блока управления 25 подается сигнал на генератор импульсов 23, и он по проводам 22 подает управляющие импульсы на источник колебаний 21 (пьезоэлемент 30 или обмотку возбуждения 33. в зависимости от варианта исполнения).

В первом варианте сигнал подается через дополнительный электрод 31 и вкладыш 32, в результате чего пьезоэлемент 30 совершает запрограммированные колебательные движения вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта (фиг. 1).

В случае использования магнитной индукции (фиг. 2) управляемые импульсы тока, идущего по обмотке возбуждения 33, поднимают держатель 12 на высоту, пропорциональную силе тока, сжимая пружину 27 и меняя тем самым фокусное расстояние оптической линзы 13, при уменьшении силы тока пружина 27 возвращает держатель 12 в исходное положение.

При использовании магнитострикционного эффекта пропорционально силе тока в обмотке возбуждения 33 изменяется длина держателя 12, фокусирующая линза 13 перемещается и фокус тоже перемещается вдоль оси цилиндра 4. При этом луч лазера (его фокус Ф) совершает сканирующее движение вдоль оси цилиндра 4, охватывающее значительную часть объема цилиндра 4 и воспламеняет топливовоздушную смесь практически одновременно во всем объеме цилиндра 4, т.е. фокус лазерного луча из положения Ф1 перемещается сначала в положение Ф2 потом в положение Ф3 (фиг. 4). Это способствует увеличению полноты сгорания и уменьшению эмиссии вредных веществ в атмосферу с выхлопными газами, так как процесс воспламенения охватывает весь объем камеры воспламенения 8 и поддерживается в нем для дожигания в течение максимально возможного времени.

Контроль и управление перемещением фокуса Ф лазерного луча осуществляется при помощи блока управления 25 по показаниям датчиком 28 и 29. Датчик 29 определяет частоту вращения коленчатого вала ДВС и в зависимости от нее корректирует угол опережения зажигания ОЗ. При увеличении скорости вращения коленчатого вала угол опережения зажигания увеличивают.

При этом положение фокуса Ф или постоянно находится на внутренней торцовой поверхности цилиндра 7 (фиг. 6) или в средней части объема камеры воспламенения 8 (фиг. 7).

При этом целесообразно подавать импульсы лазерного луча в течение всего рабочего хода поршня 7 от момента опережения зажигания ОЗ до полного выпуска продуктов сгорания.

Как упоминалось ранее, металлический корпус 1 может быть выполнен с днищем 34, в котором выполнено второе выходное отверстие 35 (фиг. 8), между этим днищем 34 и торцом 36 изолятора 8 установлено оптическое окно 37. Оптическое окно 38 защищает фокусирующую линзу 13.

Между оптическим окном 37 и вторым выходным отверстием 35 может быть выполнена полость 38 (фиг. 9). Полость 38 может быть выполнена в оптическом окне 37 (фиг. 10). Полость 38 дополнительно защищает само оптическое окно 37. Между фокусирующей линзой 13 и оптическим окном 37 может быть установлено второе оптическое окно 39 (фиг. 11), что значительно улучшит защиту фокусирующей линзы 13.

Диаграмма газораспределения показана на фиг. 12, где:

40 - впуск; 41 - сжатие; 42 - рабочий ход; 43 - выпуск; 44 - опережение впуска; 45 - перекрытие клапанов; 46 - запаздывание выпуска; 47 - опережение выпуска; 48 - запаздывание впуска. При этом первый импульс лазерного излучения подают в камеру воспламенения 8 цилиндра 5 до того, как поршень 7 достигнет верхней мертвой точки - ВМТ (фиг. 5), т.е. в момент опережения зажигания (ОЗ).

Опережение зажигания (ОЗ) необходимо для оптимизации процесса горения.

В дизельном двигателе нет зажигания, рабочая смесь воспламеняется в результате сжатия. В бензиновом же двигателе момент зажигания оказывает большое значение на работу. При работе четырехтактного ДВС после такта сжатия и достижения поршнем ВМТ происходит воспламенение рабочей смеси в камере сгорания с помощью свечи зажигания. Происходит возгорание рабочей смеси, расширение рабочих газов и выполняется следующий такт - рабочий ход. В действительности сгорание рабочей смеси происходит не мгновенно. От момента появления искры до момента, когда вся смесь загорится, и давление газов достигнет максимальной величины, проходит некоторое время. Этот отрезок времени очень мал, но так как скорость вращения коленчатого вала весьма велика, то даже за это время поршень успевает пройти некоторый путь от того положения, при котором началось воспламенение смеси. Поэтому, если воспламенить смесь в ВМТ, то горение происходит при увеличивающемся объеме (начало рабочего хода) и закончится, когда поршень пройдет некоторый путь и максимальная величина давления газов будет меньше, чем в том случае, если бы сгорание всей смеси произошло в ВМТ. Если воспламенение смеси происходит слишком рано, то давление газов достигает значительной величины до того, как поршень подойдет к ВМТ и будет противодействовать движению поршня. Все это приводит к уменьшению мощности двигателя, его перегреву. Поэтому, при правильном выборе момента зажигания, давление газов достигает максимальной величины примерно через 10-12 градусов поворота коленчатого вала после прохода поршнем верхней мертвой точки. Опережение зажигания характеризуется углом опережения зажигания. Угол опережения зажигания - угол поворота кривошипа от момента, при котором на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка, до занятия поршнем верхней мертвой точки.

Наивыгоднейшее опережение зажигания в основном зависит от соотношения между скоростью горения смеси и числом оборотов двигателя. Чем больше число оборотов двигателя, тем больше должно быть опережение зажигания, а чем больше скорость горения смеси, тем меньше. Скорость горения зависит от конструкции двигателя, от состава рабочей смеси и некоторых других факторов. Наибольшее влияние на скорость сгорания оказывает содержание остаточных газов в рабочей смеси. При малом открытии дроссельной заслонки процентное содержание остаточных отработавших газов велико, смесь горит медленно, поэтому опережение зажигания должно быть большим. По мере открытия дроссельной заслонки в цилиндр поступает все больше свежей горючей смеси, а количество отработавших газов остается примерно неизменным, в результате процентное содержание их уменьшается и смесь горит быстрее - опережение зажигания должно уменьшатся. При одновременном изменении положения дросселя (изменение нагрузки) и числа оборотов наивыгоднейшее опережение зажигания зависит от обоих факторов одновременно и в зависимости от условий работы двигателя оба фактора могут влиять на наивыгоднейшее опережение в одном или в разных направлениях.

Для изменения опережения зажигания в зависимости от оборотов коленчатого вала используют центробежные регуляторы, расположенные обычно в прерывателях. При изменении нагрузки двигателя и сохранении его оборотов постоянными центробежный регулятор не меняет опережения зажигания, в то время как в этих условиях (постоянные обороты и переменная нагрузка) угол опережения зажигания должен изменяться. Для этого центробежный регулятор дополняют вакуумным регулятором.

Выполнены рабочие чертежи и макеты устройства. Разработан алгоритм программы для блока управления.

Применение группы изобретений позволило:

- увеличить полноту сгорания топливовоздушной смеси,

- уменьшить эмиссию вредных веществ с выхлопными газами.

- управлять воспламенением топлива в зависимости от режима работы ДВС в первую очередь в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Устройство для лазерного воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, содержащее лазерную свечу, имеющую металлический корпус, установленные внутри нее изолятор и оптическое волокно, проходящее вдоль оси свечи внутри изолятора и соединенное с блоком накачки, и фокусирующую линзу, отличающееся тем, что фокусирующая линза выполнена с возможностью осевого перемещения, между изолятором и оптическим волокном выполнена кольцевая полость, в которой установлен держатель, на торце которого установлена фокусирующая линза, а с держателем связано средство его перемещения, соединенное с генератором импульсов, средство перемещения выполнено в виде пьезоэлемента, пьезоэлемент соединен электрическими связями через дополнительный электрод и вкладыш с генератором импульсов, устройство дополнительно содержит блок управления, соединенный электрическими связями с блоком накачки и с генератором импульсов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам зажигания в двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности запуска двигателя транспортного средства с гибридным приводом.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а конкретно к авиационным свечам зажигания, в которых для поджига топливной смеси «керосин + воздух» используется импульсный оптический разряд, в котором энергия лазерного излучения концентрируется в заранее заданном фокусе F.

Группа изобретений относится к двигателестроению. Технический результат заключается в повышении мощности и надежности свечи зажигания двигателя при улучшении ее охлаждения.

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 энергетическим машинам, конкретно к лазерным свечам зажигания с форкамерой, и может найти применение в транспорте и в теплоэнергетике. Технический результат - уменьшение габаритов воспламенителя и повышение эффективности искрового разряда и надежности зажигания. Система лазерного зажигания содержит источник электроэнергии, соединенный низковольтными проводами через выключатель с блоком высокого напряжения, который соединен высоковольтным проводом с распределителем, выход которого соединен изолированным высоковольтным проводом с лазерной свечой зажигания, содержащей источник лазерного излучения. Система содержит низковольтный распределитель, распределитель и низковольтный распределитель соединены устройством синхронизации, лазерная свеча зажигания содержит форкамеру с полостью, образованной торцовым днищем, боковой стенкой и конической стенкой в виде усеченного конуса, в которой выполнены выходные отверстия, внутренний электрод соединен с выходом распределителя, а микрочип-лазер соединен с источником энергии через низковольтный распределитель. Лазерная свеча зажигания содержит источник лазерного излучения и фокусирующую линзу, защищенную оптическим стеклом, отличающаяся тем, что на входе в форкамеру установлен внутренний электрод, содержащий, по меньшей мере, одно отверстие для прохождения луча лазера. Внутренний электрод может быть соединен высоковольтным проводом с распределителем. 2 н. 15 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх