Способ подготовки свежего заряда в цилиндре двс

 

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для поршневых ДВС и может быть использовано как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Способ подготовки свежего заряда в цилиндре ДВС заключается в том, что свежий заряд в цилиндре турбулизируют и закручивают на такте впуска импульсом горячего газа повышенного давления, перепускаемого из соответствующего цилиндра на такте расширения, после чего продолжают возбуждение свежего заряда в этом же цилиндре и на такте сжатия. Кроме того, перепускаемый газ дополнительно возбуждают акустическим полем. Изобретение обеспечивает улучшение смесеобразования и интенсификации процессов сгорания, что повышает экономичность двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, предназначено для поршневых ДВС и может быть использовано как в бензиновых, так и в дизельных двигателях.

Известен способ подготовки свежего заряда в цилиндре ДВС, осуществленный в устройстве по авт. св. СССР 918467, в котором соответствующие цилиндры с тактами впуска и расширения соединены каналами для перепуска отработанных газов из цилиндра на такте расширения в цилиндр на такте впуска. Каждый перепускной канал начинается перекрываемым окном в нижней части цилиндра и заканчивается неперекрываемым окном в верхней его части с размещенным в нем обратным клапаном.

В конце такта расширения после открытия окна отработанные газы устремляются по перепускному каналу в соответствующий цилиндр, где в это время заканчивается такт впуска. Этот импульс горячих газов повышенного давления и скорости турбулизирует и закручивает свежий заряд в цилиндре в конце такта впуска. При последующем такте сжатия обратный переток газа по каналу исключается благодаря обратному клапану. Предполагается, что этот кинетический момент свежего заряда сохранится на последующем такте сжатия, что будет способствовать интенсивному смесеобразованию и затем качественному сгоранию.

Недостатком этого способа является то, что на последующем после впуска такте сжатия кинетический момент свежего заряда к моменту сгорания будет затухать вследствие трения и резкого увеличения скорости молекул газа во всех направлениях. Кроме того, вызывает сомнение осуществимость этого способа в данном устройстве из-за наличия обратных клапанов в самом теплонапряженном месте цилиндра в районе ВМТ поршня. Вряд ли возможно добиться надежной долговечной работы этих клапанов.

Наиболее близким к предлагаемому способу прототипом является способ, осуществляемый по заявке Японии 50-18527. Здесь каналы между соответствующими цилиндрами с тактами впуска и расширения начинаются и заканчиваются перекрываемыми окнами в средней части цилиндров. Поэтому мощный импульс горячих газов высокого давления, перепускаемых из цилиндра на такте расширения в цилиндр на такте впуска действует на протяжении всего оставшегося хода. Кинетический момент закрутки и турбулизации в свежем заряде при таких условиях перепуска будет более сильным, чем в двигателе (по авт. свид. СССР 918467).

Недостаток этого способа заключается также в затухании кинетического момента свежего заряда на последующем такте сжатия.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является дальнейшее повышение степени турбулизации и закрутки свежего заряда в цилиндре ДВС.

Техническим результатом изобретения является улучшение смесеобразования и интенсификация процессов сгорания, что повышает экономичность двигателя.

Указанная задача решается тем, что в способе подготовки свежего заряда в цилиндре ДВС, заключающегося в турбулизации и закручивании его на такте впуска импульсом горячего газа повышенного давления, перепускаемого из соответствующего цилиндра на такте расширения, продолжают возбуждение свежего заряда этим же импульсом и на такте сжатия. Кроме того, перепускаемый газ дополнительно возбуждают акустическим полем.

На чертежах изображено устройство, реализующее способ: на фиг.1. показаны четыре цилиндра четырехтактного двигателя; на фиг.2. показаны два цилиндра двухтактного двигателя.

В четырехтактном двигателе с заклинкой кривошипов вала через 90 градусов каждый цилиндр 1, 2, 3, 4 имеет два окна 5 с тангенциальными осями в верхней части хода поршней 6 от ВМТ, соединенные каналами 7 с двумя другими цилиндрами. В средней части каналов 7 установлены резонаторы 8. Каналы соединяют цилиндры так, что цилиндр с тактом расширения связан с соответствующим цилиндром с тактом сжатия и цилиндром с окончанием такта выпуска. Например, цилиндр 1 соединен каналами 7 с цилиндром 2 (окончание такта выпуска) и с цилиндром 3 (такт сжатия). Порядок работы цилиндров 1-3-4-2.

В двухтактном двигателе с заклинкой кривошипов вала через 180 градусов, в верхней части хода поршня от ВМТ цилиндры 1, 2 с поршнями 6, имеют окна 5 с тангенциальными осями, соединенные каналом 7, в средней части которого установлен резонатор 8, в нижней части показаны продувочные выпускные 9 и впускные 10 окна.

В четырехтактном двигателе предложенный способ осуществляется следующим образом. В цилиндре 1 поршень 6, опускаясь на такте расширения открывает окна 5 и горящий газ высокого давления с высокой скоростью устремляется в цилиндры 2 и 3. В цилиндре 3 в это время поршень 6 подымается (такт сжатия) и заряд смеси или воздуха (в дизеле) получает мощный закручивающий и турбулизирующий импульс горячего газа. При этом, перепускаемый в канале 7 с высокой скоростью газ возбудит в резонаторе 8 акустические колебания ультразвуковой частоты. Так как давление в цилиндре 1 падает, а в цилиндре 3 растет, то к моменту выравнивания давлений поршень 6 перекроет окно 5 в цилиндре 3, и конец сжатия будет происходить с чрезвычайно турбулизированным и закрученным зарядом с полностью испарившимся топливом. В момент открытия окна 5 в цилиндре 2 перепуск газа из цилиндра 1 в цилиндр 2 будет происходить на такте выпуска в виде потерь части отработанных газов из цилиндра 1.

Каналы 7 с резонаторами 8 образуют генераторы акустических колебаний ультразвукового диапазона, частота которых зависит от скорости перепускаемого газа и будет переменной в течение перепуска.

В двухтактном двигателе способ осуществляется следующим образом. Поршень 6, опускаясь в цилиндре 1 на такте расширения, откроет окно 5 и горящий газ высокого давления с высокой скоростью устремится в цилиндр 2, где в это время заканчивается продувка и начинается сжатие свежего заряда, который получает мощный импульс турбулизации и закрутки. После закрытия окна 5 в цилиндре 2 заканчивается сжатие, а в цилиндре 1 начинается продувка. Затем начинается такт расширения в цилиндре 2, и после открытия окна 5 горячий газ устремляется по каналу 7 в цилиндр 1, закручивая и турбулизируя свежий заряд в цилиндре 1 на такте сжатия. При этом резонатором 8 возбуждаются акустические колебания в перепускаемом газе. Очевидно, что в двухтактном двигателе потерь перепускаемых отработанных газов не происходит.

В результате вышеописанной подготовки свежего заряда, производимой в цилиндрах двигателя, топливо интенсивно смешивается с воздухом и быстрее испаряется, что повышает качество сгорания. Предварительные испытания на двухтактном лодочном моторе "Вихрь-30" показали повышение экономичности на 10-15%. Кроме того, у данного двигателя облегчается запуск и проявились свойства многотопливности и бездетонационной работы.

Формула изобретения

1. Способ подготовки свежего заряда в цилиндре ДВС, заключающийся в турбулизации и закручивании его на такте впуска импульсом горячего газа повышенного давления, перепускаемого из другого цилиндра на такте расширения, отличающийся тем, что турбулизацию и закручивание свежего заряда импульсом горячего газа продолжают в этом же цилиндре и на такте сжатия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перепускаемый газ дополнительно возбуждают акустическим полем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2