СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХФОРКАМЕРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВУХФОРКАМЕРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B19/02 F02G3/02 

Изобретение относится к области создания поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано как при их проектировании, так и для модернизации действующих.

Известен способ работы двухфоркамерного двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр рабочей смеси, сжатия ее поршнем, поочередного заполнения каждой форкамеры сжатой смесью через соответствующий управляемый клапан, воспламенения смеси, ее сгорания в замкнутой форкамере при постоянном объеме, перепуска факела продуктов сгорания из форкамеры через управляемый клапан в цилиндр, расширения продуктов сгорания в цилиндре во время рабочего хода поршня и выпуска из цилиндра отработавших газов (1).

Из того же источника известен двухфоркамерный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, органы впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов и две форкамеры, выполненные в головке с возможностью поочередного сообщения с цилиндром через соответствующие управляемые клапаны с приводом.

Недостатком таких решений является невозможность работы в режиме самовоспламенения, т.е. в известной конструкции зажигание рабочей смеси осуществляется классическим способом от свечи зажигания, что не обеспечивает достаточную эффективность сгорания топливной смеси.

Техническим результатом настоящего изобретения, который предполагается получить от его использования, является устранение указанного недостатка, т. е. изобретение позволяет осуществить процесс самовоспламенения топливной смеси, что в значительной степени позволит повысить эффективность ее сгорания.

Указанный результат достигается тем, что в способе работы двухфоркамерного двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр рабочей смеси, сжатия ее поршнем, поочередного заполнения каждой форкамеры сжатой смесью через соответствующий управляемый клапан, воспламенения смеси, ее сгорания в замкнутой форкамере при постоянном объеме, перепуска факела продуктов сгорания из форкамеры через управляемый клапан в цилиндр, расширения продуктов сгорания в цилиндре во время рабочего хода поршня и выпуска из цилиндра отработавших газов, согласно изобретению воспламенение смеси осуществляют в начале каждого рабочего хода поршня факелом продуктов сгорания с температурой 1500-1800^oC, перепускаемым из другой форкамеры в цилиндр с возможностью перехода через открытый управляемый клапан из цилиндра в первую форкамеру.

Указанный результат достигается также тем, что в двухфоркамерном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, органы впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов и две форкамеры, выполненные в головке с возможностью поочередного сообщения с цилиндром через соответствующие управляемые клапана с приводом, согласно изобретению привод клапанов выполнен с возможностью их перекрытия в начале каждого рабочего хода поршня.

На фиг.1 показан 4-х тактный двигатель, на фиг.2 2-х тактный двигатель, на фиг. 3 диаграмма открытия клапанов 4-х тактного двигателя. Верхняя часть диаграммы показывает угол поворота коленчатого вала. Прямоугольники характеризуют открытое состояние клапанов.

Устроены двигатели следующим образом.

В цилиндре 1 расположен поршень 2. Сверху цилиндр закрыт головкой, которая содержит две замкнутые форкамеры 3 и 4. С цилиндром 1 камеры 3 и 4 соединены с помощью управляемых клапанов 5 и 6. Привод этих клапанов условно не показан. В каждой камере имеются свечи зажигания 7 и 8. Цилиндр 1 4-х тактного двигателя содержит всасывающий 9 и выхлопной 10 клапаны. Кроме того, в двигателе имеется выхлопной патрубок 11.

На фиг. 1 четырехтактный двигатель показан с поршнем в верхней мертвой точке и с открытыми клапанами форкамер, что характерно для начала рабочего хода и для момента самовоспламенения в одной из форкамер.

Двухтактный двигатель на фиг.2 показан с поршнем в нижней мертвой точке, а также с одним закрытым и одним открытым клапанами форкамер, что характерно для окончания рабочего хода и начала выхлопа.

Работает конструкция следующим образом.

По фиг.1 запуск от стартера: при ходе поршня 2 вниз цилиндр 1 заполняется горючей смесью через всасывающий клапан 9 такт всасывания. При ходе поршня 2 вверх открывается клапан 5 и горючая смесь, сжимаясь, поступает в камеру 3 такт сжатия. В верхней мертвой точке хода поршня 2 вся горючая смесь сожмется и некоторая ее часть переместится из цилиндра в камеру 3, после этого клапан 5 закрывается, и сжатая горючая смесь в камере 3 поджигается от свечи 7. При следующем ходе поршня 2 вниз и вверх происходит заполнение камеры 4 и начало горения в ней горючей смеси от свечи 8 после закрытия клапана 6.

Рабочий установившийся процесс. Искровая система при установившемся рабочем процессе отключается. Рабочий ход поршня 2 из верхней мертвой точки вниз происходит при открывании клапана 5 и поступления в цилиндр 1 сгоревшей рабочей смеси из камеры 3. При этом от факела, исходящего из камеры 3, поджигаются остатки горючей смеси, непередавленные из цилиндра 1 в камеру 4, а также поджигается смесь в камере 4 через открытый клапан 6. После поджигания смеси в камере 4 клапан 6 закрывается, а поршень 2 под действием факела из камеры 3 и сгорающей рабочей смеси в цилиндре 1 продолжает рабочий ход. При ходе поршня 2 вверх происходит выхлоп через клапан 10.

При следующем ходе поршня вниз происходит заполнение цилиндра 1 горючей смесью через клапан 9. При ходе поршня 2 вверх горючая смесь, сжимаясь, перемещается в камеру 3 через клапан 5. В верхней мертвой точке хода поршня 2, пока клапан 5 открыт, открывается клапан 6 и факел раскаленных газов из камеры 4 начинает поступать в цилиндр 1 и через клапан 5 в камеру 3, поджигая имеющуюся в них сжатую горючую смесь. После этого клапан 5 закрывается, и в замкнутом пространстве камеры 3 в течение 4-х тактов работы двигателя продолжается горение рабочей смеси.

В это время происходит рабочий ход поршня 2 от горячих газов из камеры 4, выхлоп, всасывание и заполнение этой освободившейся камеры 4. Перед началом следующего рабочего хода горючая смесь в камере 4 поджигается от горячих газов, истекающих из камеры 3, клапан 6 закрывается, и горение в камере 4 продолжается в течение последующих 4-х тактов работы двигателя.

Такую работу двигателя можно проследить по диаграмме открытого состояния клапанов (фиг.3). При этом моменты перекрытия клапанов 5 и 6 показаны на их диаграммах маленькими прямоугольниками.

В результате получается, что весь двигатель работает в 8-ми тактном режиме, а каждая форкамера в 4-х тактном.

Необходимо подчеркнуть, что во время рабочего хода происходит дожигание несгоревших в форкамере остатков горючей смеси уже в цилиндре и полное горение той части рабочей смеси, которая находится в одной из форкамер, происходит в течение 5-ти полных тактов.

Таким образом горение рабочей смеси, находящейся в каждой из форкамер происходит в течение 5-ти тактов (см. табл. 1).

Двухтактный двигатель (фиг. 2) работает следующим образом.

При ходе поршня 2 вверх происходит заполнение кривошипной камеры (не показана). При ходе поршня 2 вниз происходит сжатие горючей смеси в кривошипной камере и передавливание ее в цилиндр 1. За счет этого происходит продувка верхней части цилиндра 1. При ходе поршня 2 вверх происходит сжатие рабочей смеси и перевливание ее в камеру 3. Клапан 5 закрывается и смесь поджигается от свечи 7. При последующих ходах поршня 2 вниз и вверх происходит заполнение и поджег горючей смеси в камере 4, после чего начинается рабочий ход от истекающих газов через клапан 5 из камеры 3. В дальнейшем процесс повторяется, заполняется камера 3, а рабочий ход происходит за счет камеры 4 и т.п. При этом процесс горения в камерах 3, 4 происходит в течение полных 2-х тактов хода поршня 2, а кроме того, дожигание остатков несгоревшего топлива происходит и в течение рабочего хода, т.е. в течение 3-х циклов. Поджигание рабочей смеси в каждой из камер происходит аналогично, как и в 4-х тактном двигателе, при одновременно открытых клапанах 5, 6, т.е. за счет их перекрытия в начале каждого рабочего хода.

В результате получается, что весь двигатель работает в 4-х тактном режиме, а каждая форкамера в 3-ох тактном (см. табл. 2).

Таким образом, отличием настоящего изобретения от известных решений является устройство и настройка системы газораспределения, позволяющая осуществить процесс самовоспламенения топливной смеси.

Привод системы газораспределения может осуществляться разными способами, например, электромагнитным приводом, кулачковым валом и т.п. ТТТ1 ТТТ2 ЫЫЫ2

Использование: двигателестроение, двухкамерные двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, органы впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов и две форкамеры, выполненные в головке с возможностью поочередного сообщения с цилиндром через соответствующие управляемые клапаны с приводом, который выполнен с возможностью их перекрытия в начале каждого рабочего хода поршня. Воспламенение смеси осуществляют в начале каждого рабочего хода поршня факелом продуктов сгорания с температурой 1500-1800 град. Цельсия, перепускаемым из другой форкамеры в цилиндр с возможностью перехода через открытый управляемый клапан из цилиндра в первую форкамеру. 2 с.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Способ работы двухфоркамерного двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр рабочей смеси, сжатия ее поршнем, поочередного заполнения каждой форкамеры сжатой смесью через соответствующий управляемый клапан, воспламенения смеси, ее сгорания в замкнутой форкамере при постоянном объеме, перепуска факела продуктов сгорания из форкамеры через управляемый клапан в цилиндр, расширения продуктов сгорания в цилиндре во время рабочего хода поршня и выпуска из цилиндра отработавших газов, отличающийся тем, что воспламенение смеси осуществляют в начале каждого рабочего хода поршня факелом продуктов сгорания с температурой 1500-1800^oС, перепускаемым из другой форкамеры в цилиндр с возможностью перехода через открытый управляемый клапан из цилиндра в первую форкамеру. 2. Двухфоркамерный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, органы впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов и две форкамеры, выполненные в головке с возможностью поочередного сообщения с цилиндром через соответствующие управляемые клапаны с приводом, отличающийся тем, что привод клапанов выполнен с возможностью их перекрытия в начале каждого рабочего хода поршня.