Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ДВС, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки 5, расположенные в цилиндрах 1 ДВС, соединенные гидравлически, электронный блок управления. В каждом цилиндре двигателя расположены, по меньшей мере, две взаимозаменяемые топливные форсунки, оснащенные распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий. Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок с возможностью осуществлять варьирование закона подачи топлива позволяет оптимизировать характеристики распыливания топлива не только по времени цикла, но и в объеме цилиндра за счет выбора расположения форсунок для конкретной конструкции ДВС с учетом особенностей вихреобразования в цилиндре. Это расширяет возможности совершенствования рабочего процесса ДВС. 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания - дизелям большой цилиндровой мощности на мобильных энергоустановках, транспорте, на тракторах в сельском хозяйстве, для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью. К современным дизелям указанного назначения предъявляются жесткие, зачастую противоречивые требования, заключающиеся в повышении удельной мощности, топливной экономичности и эксплуатационных свойств, при одновременном снижении эмиссии вредных веществ с отработавшими газами. В двигателях такого рода используются системы непосредственного впрыска топлива с организацией кругового воздушного потока. При непосредственном впрыске особое значение имеют положение и количество впрыскиваемых струй в камере сгорания. Основная проблема - за очень короткий промежуток времени распределить холодное жидкое топливо в горячем воздухе и смешать их таким образом, чтобы получить относительно «тихое» сгорание с небольшими выбросами вредных веществ, предотвращение образования сажи и детонационного сгорания. Весь процесс сгорания, а также выбросы вредных веществ и уровень шума определяются процессами во время запаздывания воспламенения. У современных дизельных двигателей инженеры пытаются оптимизировать процессы, происходящие во время запаздывания воспламенения во всех диапазонах нагрузки и оборотов. Интервал запаздывания воспламенения и процессы во время запаздывания воспламенения определяются большим количеством порой противоположных факторов. Слишком короткое запаздывание воспламенения приводит к повышенному выбросу сажи, но более мягкому и тихому сгоранию. Слишком длинное запаздывание воспламенения дает сгорание с меньшим выбросом сажи, но более шумное, с повышенными выбросами NOx и более высокой нагрузкой на детали. Одним из перспективных способов решения проблемы является совершенствование рабочего цикла дизеля путем повышения степени управляемости процессом смесеобразования и сгорания, применением управляемого впрыскивания топлива. Для обеспечения высоких экономических и экологических показателей топливоподающие системы современных дизельных двигателей должны осуществлять распределенные по времени впрыски с высоким рабочим давлением (Марченко А.П., Мешков Д.В., Рыкова И.В. Тенденции развития форсунок аккумуляторных топливных систем типа Common Rail // Двигатели внутреннего сгорания. 2005. №1. С. 68~74).

Известен двигатель внутреннего сгорания, преимущественно дизель с непосредственным впрыском топлива, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки, расположенные в цилиндрах двигателя, соединенные гидравлически, электронный блок управления, осуществляющий управление моментом начала и продолжительностью впрыска топлива каждого из двух уровней отверстий распылителя форсунки в соответствующий цилиндр двигателя (Bartsch С. Common Rail oder ? Dieseleinspritzung auf neuen Wegen // MTZ: Motortechnische Zeitschrift. - 2005. - 66. - №4. - S. 254-258. RU 2383772, F02M 61/08, F02M 51/06, F02M 47/02 10.03.2010).

Недостатками такого двигателя являются:

- сложность изготовления такого типа форсунок, особенно их распылителей и их удорожание за счет увеличения количества исполнительных механизмов (электромагнитных или пьезоэлектрических);

- невозможность распределить очаги впрыскивания топлива по объему камеры сгорания, что актуально при больших размерах камеры сгорания.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение повышенной удельной мощности, топливной экономичности и эксплуатационных свойств двигателя внутреннего сгорания - дизеля большой цилиндровой мощности на мобильных энергоустановках, транспорте, на тракторах в сельском хозяйстве, для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью, при одновременном снижении эмиссии вредных веществ с отработавшими газами путем организации впрыска топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания с распределением очагов впрыскивания топлива по объему камеры сгорания и с осуществлением управления начала и продолжительностью впрыска топлива.

Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата в двигателе внутреннего сгорания, преимущественно дизеле с непосредственным впрыском топлива, оснащенном аккумуляторной системой подачи топлива, включающей источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки, расположенные в цилиндрах двигателя, соединенные гидравлически, электронный блок управления, осуществляющий управление моментом начала и продолжительностью впрыска топлива каждой форсункой в соответствующий цилиндр двигателя, в каждом цилиндре двигателя расположено, по меньшей мере, две форсунки.

Сущность предлагаемых технических решений поясняется графически.

На фиг. 1 схематично показана камера сгорания одного цилиндра предлагаемого двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 2 показана система топливоподачи двигателя внутреннего сгорания.

В качестве доказательства промышленной осуществимости заявленного изобретения с достижением вышеуказанного технического результата ниже приводится описание конкретной, но не единственно возможной конструкции двигателя внутреннего сгорания.

Каждый цилиндр 1 предлагаемого двигателя внутреннего сгорания 2 оснащен впускными газовыми каналами (не показаны), создающими завихрение воздуха на впуске в цилиндр 1, впускными клапанами 3, а также выпускными газовыми каналами (не показаны) с выпускными клапанами 4; электроуправляемыми взаимозаменяемыми топливными форсунками 5, через которые впрыскивается топливо в цилиндр 1, создавая струи распыленного топлива 6, направление воздушного вихря 7 в камере сгорания показано условно. Топливный насос высокого давления 8 соединен с топливным баком 9, а выход топливного насоса высокого давления 8 соединен трубопроводом с гидроаккумулятором топлива 10. Гидроаккумулятор топлива 10 соединен с электроуправляемыми форсунками 5 для подачи топлива в цилиндры 1. Электронный блок управления впрыском 11 электрически соединен с датчиком положения 12 рычага подачи топлива 13, с органами управления электроуправляемых (электромагнитных или пьезоэлектрических) форсунок 5 для подачи топлива (по меньшей мере, по две на каждый цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания 2). К электронному блоку управления впрыском 11 электрически присоединены датчик положения верхней мертвой точки поршня первого цилиндра, датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик давления топлива в гидроаккумуляторе топлива 10 и другие датчики, осуществляющие контроль режима работы двигателя внутреннего сгорания 2 (эти датчики на схеме фиг. 2 не показаны).

Для расширения возможностей совершенствования процессов смесеобразования и сгорания в конкретных конструкциях двигателей внутреннего сгорания взаимозаменяемые электроуправляемые форсунки могут оснащаться распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания 2 работает следующим образом. На такте впуска при открытии впускных клапанов 3 происходит заполнение цилиндра свежим воздухом через впускные газовые каналы (не показаны), создающие завихрение воздуха на впуске в цилиндр 1. На такте сжатия при закрытых впускных 3 и выпускных 4 клапанах происходит сжатие воздушного заряда с повышением его давления и температуры. При этом увеличивается скорость завихрения воздуха, созданная при впуске. При положении поршня вблизи верхней мертвой точки электронный блок управления впрыском 11 подает сигнал органам управления электроуправляемых форсунок 5 для подачи топлива. Момент начала впрыска, степень нарастания подачи топлива и продолжительность впрыска определяются моментом начала сигнала, характером изменения его интенсивности и продолжительностью. Эти характеристики сигнала формируются в электронном блоке управления впрыском 11 в соответствии с заложенной в него программой в зависимости от требуемого скоростного и нагрузочного режима работы двигателя внутреннего сгорания 2 и информации датчиков, соединенных с электронным блоком управления впрыском 11. При этом формируемые таким образом характеристики впрыска позволяют за короткое время при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки при наличии, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок впрыснуть большее количество топлива через большее количество отверстий при равномерном распыливании топлива с высоким импульсом и при большом постоянном давлении. Это способствует интенсивному равномерному сгоранию топлива. При ходе поршня к нижней мертвой точке происходит расширение продуктов сгорания топлива и совершается полезная работа. После открытия выпускных клапанов 4 при ходе поршня к верхней мертвой точке осуществляется такт выпуска и завершается один цикл работы двигателя внутреннего сгорания 2.

Расположение электроуправляемых форсунок и их количество в каждом цилиндре конкретного двигателя внутреннего сгорания может быть выбрано отдельно для наилучшего достижения вышеуказанного технического результата. Момент начала, окончания и закон подачи топлива каждой форсункой в цилиндре могут быть индивидуальны.

Реализация цикла работы предложенного двигателя внутреннего сгорания 2 позволяет организовать впрыск топлива и его сгорание с максимальным приближением к циклу с подводом теплоты при постоянном давлении и максимальном индикаторном кпд и минимальных вредных выбросах.

Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок позволяет

- осуществлять управляемый во времени впрыск топлива при улучшенном качестве впрыска за счет наличия большего суммарного количества отверстий для впрыска и увеличения за счет этого времени на управление впрыском во время цикла;

- выполнить требования равномерности распыливания топлива в камере сгорания путем распыливания мелких капель с высоким импульсом при большом давлении и через большое количество отверстий распылителей, распределенных по объему цилиндра;

- за счет лучшего распределения распыленного топлива по объему цилиндра представляется возможность снизить интенсивность вихреобразования при впуске и, как следствие, снизить энергозатраты на газообмен;

- за счет уменьшения времени на смесеобразование и сгорание повысить частоту вращения коленчатого вала предложенного двигателя внутреннего сгорания.

Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок с возможностью осуществлять варьирование закона подачи топлива позволяет оптимизировать характеристики распыливания топлива не только по времени цикла, но и в объеме цилиндра за счет выбора расположения форсунок для конкретной конструкции двигателя внутреннего сгорания с учетом особенностей вихреобразования в цилиндре. Это расширяет возможности совершенствования рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания с целью достижения вышеуказанного технического результата.

Двигатель внутреннего сгорания, преимущественно дизель с непосредственным впрыском топлива, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, по меньшей мере, по две взаимозаменяемые электроуправляемые форсунки, расположенные в каждом цилиндре двигателя, соединенные гидравлически, электронный блок управления, осуществляющий управление моментом начала и продолжительностью впрыска топлива каждой форсункой в соответствующий цилиндр двигателя, отличающийся тем, что взаимозаменяемые электроуправляемые форсунки оснащены распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный распределитель (2), предназначенный для систем впрыскивания топлива в ДВС со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением, имеющий корпус (10), в котором образована топливная полость (14) и по меньшей мере один опорный элемент (4).

Изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение при доводке и исследовании рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), имеющих внешнее смесеобразование.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств. Предложен цилиндр двигателя с прямым впрыском топлива, содержащий топливный инжектор 32 прямого впрыска, расположенный в отверстии 36 инжектора головки цилиндра 14.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложено устройство подачи топлива в форсунки 1, содержащее топливный аккумулятор 3, сделанный в виде трубы.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива бензиновых двигателей, преимущественно четырехтактных двигателей с электронной системой управления впрыском топлива в цилиндр.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива бензиновых двигателей. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к клапанным форсункам для впрыскивания топлива. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам для непосредственного впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции крепления и фиксации форсунок для впрыска топлива в бензиновых двигателях с впрыском топлива во впускной тракт отдельной форсункой на каждый цилиндр.

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Одноцилиндровая головка цилиндра (1) для установки на одной из многочисленных секций цилиндров большого двигателя внутреннего сгорания содержит корпус головки цилиндра (2), имеющий сторону газовой системы (6), сторону штанги толкателя (8), расположенную напротив стороны газовой системы (6) и круговую поверхность рубашки цилиндра (4) с центральным отверстием форсунки (10), парой входных отверстий и парой выходных отверстий.

Изобретение относится к управлению авиационных двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Техническим результатом является повышение эффективности управления двигателем.

Изобретение относится к области регулирования впрыска в двигателях с самовоспламенением топлива. Техническим результатом является снижение токсичности отработавших газов при сжигании топлив с различным цетановым числом.

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и позволяет, используя цепную реакцию углерода масел с кислородом, повысить мощность, уменьшить токсичность на различных режимах работы двигателя и на холостом ходу.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям со сжиганием горючей смеси, а также к двигателям со сжатием воздуха и последующей подачей топлива с самовоспламенением, в частности к рабочим процессам данных двигателей.

Изобретение относится к устройствам впрыска для двигателя внутреннего сгорания, а именно для дизельного двигателя, использующего основное топливо впрыска и топливо предварительного впрыска, которое может отличаться от основного топлива впрыска.

Буна // 1472705
Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для защиты от волновых разрушений берегов и откосов земляных сооружений, возводимых на эксплуатируемых водоемах.

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложен ДВС, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки 5, расположенные в цилиндрах 1 ДВС, соединенные гидравлически, электронный блок управления. В каждом цилиндре двигателя расположены, по меньшей мере, две взаимозаменяемые топливные форсунки, оснащенные распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий. Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок с возможностью осуществлять варьирование закона подачи топлива позволяет оптимизировать характеристики распыливания топлива не только по времени цикла, но и в объеме цилиндра за счет выбора расположения форсунок для конкретной конструкции ДВС с учетом особенностей вихреобразования в цилиндре. Это расширяет возможности совершенствования рабочего процесса ДВС. 2 ил.

Наверх