СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02B3/10 F02B19/12 

Описание патента на изобретение RU2215882C2

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к способам работы двигателей внутреннего сгорания на тяжелом, преимущественно дизельном, топливе, с комбинированным (внешним и внутренним) смесеобразованием и принудительным воспламенением рабочей смеси.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания путем присадки легкого топлива к воздуху, подаваемому в цилиндры, с последующим впрыском дизельного топлива в сжатый заряд (см. авт. свид. СССР 769044, кл. F 02 В 49/00, 1980 г. ). Однако двигатели, реализующие известный способ, требуют сложного конструкционного обеспечения, вследствие чего надежность таких двигателей невысока.

Известен способ работы двигателей внутреннего сгорания, обладающих высокими степенями сжатия и работающих на тяжелых топливах, где в момент впрыска топлива в цилиндр оно принудительно воспламеняется от свечи зажигания, что практически исключает период задержки самовоспламенения, всегда присутствующий у двигателей с самовоспламенением и интенсифицирует процессы горения рабочей смеси и расширения продуктов сгорания (см. авт. свид. СССР 1126705, кл. F 02 В 19/00, 1980 г.).

Однако при впрыске топлива в цилиндр возле верхней мертвой точки процессы испарения топлива и смесеобразования его с воздухом не успевают развиться в полной мере, что не обеспечивает гомогенизации рабочей смеси но всему объему цилиндра и, следовательно, часть топлива не участвует в процессе сгорания, что ухудшает экономичность двигателя.

Устройства для осуществления известных способов содержат основную камеру сгорания и дополнительную камеру сгорания, размещенную в головке цилиндра, снабженную форсункой и свечой зажигания.

Техническая задача - создание способа работы двигателя внутреннего сгорания с комбинированным - внешним и внутренним смесеобразованием тяжелого (дизельного) топлива с воздухом и остатками продуктов сгорания в цилиндре, при степени сжатия заряда в цилиндре в пределах ε = 9 ÷ 11, коэффициенте избытка, воздуха α = 1,0 ÷ 1,1 и принудительным воспламенением образовавшейся гомогенной рабочей смеси.

Технический результат - усовершенствование способа, снижение удельного расхода топлива, уменьшение токсичности отработавших газов, снижение тепловой и механической напряженности элементов рабочего цилиндра, уменьшение массогабаритных показателей двигателя. Это достигается тем, что способ работы двигателя внутреннего сгорания включает сжатие и вытеснение воздуха из основной камеры сгорания в дополнительную камеру сгорания, впрыск топлива в дополнительную камеру сгорания, воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси от электрической искры, создаваемой устройством для зажигания, сгорание части топливовоздушной смеси, находящейся в форкамере, осуществляют комбинированное смесеобразование: внешнее и внутреннее, причем внешнее смесеобразование осуществляют введением части топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий коллектор, а внутреннее смесеобразование осуществляют путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 60% от полной цикловой подачи топлива с одновременным принудительным воспламенением смеси, при этом несгоревшее топливо из форкамеры поступает в основную камеру сгорания и догорает при наличии воздуха. Работу двигателя осуществляют при степени сжатия заряда в цилиндре, находящейся в пределах ε = 9 ÷ 11 и коэффициенте воздуха α = 1,0 ÷ 1,1, угол опережения впрыскивания топлива при этом составляет 13÷17o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива - 11,5÷12,0 МПа.

Устройство для осуществления способа содержит основную камеру сгорания, дополнительную камеру сгорания, свечу зажигания и форсунку, расположенные в дополнительной камере сгорания, при этом всасывающий коллектор снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования, причем основная камера сгорания и дополнительная камера сгорания имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия в пределах значений ε = 9 ÷ 11.

Описываемый способ осуществляется следующим образом.

Пример 1
В течение такта впуска во всасывающий коллектор двигателя подают часть топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива посредством карбюратора. Полная цикловая подача топлива должна обеспечивать коэффициент избытка воздуха α = 1,0 ÷ 1,1. Образовавшуюся при этом топливно-воздушную смесь подают в цилиндр, где топливо испаряется и перемешивается с воздухом, образуя качественную горючую смесь. В цилиндре, после закрытия всасывающего клапана, горючая смесь превращается в рабочую, смешиваясь с остатками продуктов сгорания. Затем рабочую смесь сжимают, чем еще больше улучшают качество смесеобразования, и вытесняют ее из основного объема цилиндра в дополнительную камеру сгорания, расположенную в головке цилиндра. В конце такта сжатия в дополнительную камеру сгорания впрыскивают через форсунку со штифтовым распылителем, связанную с насосом высокого давления, основную часть топлива в объеме 60% от общего объема цикловой подачи топлива. Угол опережения впрыскивания топлива при этом должен составлять 13÷17o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива при этом устанавливают 11,5÷12,0 MПa. Одновременно с подачей основной части топлива образовавшуюся рабочую смесь воспламеняют искрой от свечи зажигания. Подача искры при этом не должна запаздывать относительно подачи топлива более чем на 2o поворота коленчатого вала. При этом возникают активные очаги воспламенения уже образовавшейся гомогенной смеси с добавкой вновь впрыснутого топлива, которое, попадая в возникшие очаги воспламенения, интенсивно испаряется, смешивается с избыточным воздухом и активно сгорает. Образовавшееся рабочее тело расширяют.

Пример 2
В течение такта впуска во всасывающий коллектор двигателя подают часть топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива посредством инжектора. Подача топлива инжектором производится в течение всего открытого состояния всасывающего клапана. Полная цикловая подача топлива должна обеспечивать коэффициент избытка воздуха α = 1,0 ÷ 1,1. Топливо вместе с воздухом подают в цилиндр, где топливо испаряется и перемешивается с воздухом, образуя качественную горючую смесь. В цилиндре, после закрытия всасывающего клапана, горючая смесь превращается в рабочую, смешиваясь с остатками продуктов сгорания. Затем рабочую смесь сжимают, чем еще больше улучшают качество смесеобразования и вытесняют ее из основного объема цилиндра в дополнительную камеру сгорания, расположенную в головке цилиндра. В конце такта сжатия в дополнительную камеру сгорания впрыскивают через форсунку с многодырчатым распылителем, связанную с насосом высокого давления, основную часть топлива в объеме 60% от общего объема цикловой подачи топлива. Угол опережения впрыскивания топлива при этом должен составлять 13÷17o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива при этом устанавливают 11,5÷12,0 МПа. Одновременно с подачей основной части топлива образовавшуюся рабочую смесь воспламеняют искрой от свечи зажигания. При этом возникают активные очаги воспламенения уже образовавшейся гомогенной смеси с добавкой вновь впрыснутого топлива, которое, попадая в возникшие очаги воспламенения, интенсивно испаряется, смешивается с избыточным воздухом и активно сгорает. Образовавшееся рабочее тело расширяют.

Таким образом, реализация предложенного способа работы двигателя позволяет осуществлять рабочий процесс со значениями коэффициента избытка воздуха, близкими к величине α = 1,0, за счет предварительной организации хорошо подготовленной рабочей смеси на стадии впуска при помощи внешнего смесеобразования, что даст возможность уменьшить габаритные размеры и массу двигателя при оптимальных значениях степени сжатия, находящихся в пределах ε = 9 ÷ 11, а также за счет принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндре, что позволит снизить максимальные значения давлений и температур рабочего цикла, чем будет обеспечено повышение надежности и работоспособности двигателя и снижение массогабаритных показателей двигателя. Высококачественная рабочая смесь, полученная в цилиндре за счет комбинированного смесеобразования, ее быстрое воспламенение посредством принудительного воспламенения и эффективное сгорание обеспечат высокую полноту сгорания топлива, что даст хорошую топливную экономичность и низкую токсичность отработавших продуктов сгорания.

В устройстве для осуществления описываемого способа всасывающий коллектор дополнительно снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования - карбюратором или инжектором.

На чертеже показано устройство (в разрезе), реализующее описываемый способ работы двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель содержит основную камеру 1 сгорания, образованную поверхностями днища поршня 2 и головки цилиндра 3 и дополнительную камеру 4 сгорания, расположенную в головке цилиндра 3. В дополнительной камере 4 сгорания расположены форсунка 5 и свеча 6 зажигания. Причем основная камера 1 сгорания н дополнительная камера 4 сгорания имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия в пределах значений ε = 9 ÷ 11. Всасывающий коллектор (не показан) снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования - карбюратором или инжектором (не показано).

Работа устройства для осуществления описываемого способа работы двигателя внутреннего сгорания.

В течение такта впуска во всасывающий коллектор посредством карбюратора или инжектора подается часть топлива, составляющая 40% от полной цикловой подачи топлива. Образовавшаяся при этом обедненная горючая смесь в течение такта сжатия вытесняется из основной камеры 1 сгорания в дополнительную камеру 4 сгорания. В конце такта сжатия в дополнительную камеру 4 сгорания посредством форсунки 5 впрыскивается основная часть топлива, составляющая 60% от полной цикловой подачи топлива. Одновременно с подачей основной части топлива рабочую смесь воспламеняют искрой от свечи 6 зажигания. При этом возникают активные очаги воспламенения уже образовавшейся гомогенной смеси с добавкой вновь впрыснутого топлива, которое, попадая в возникшие очаги воспламенения, интенсивно испаряется, смешивается с избыточным воздухом и активно сгорает. Во время такта сгорания и расширения часть топливной смеси сгорает, остальное несгоревшее топливо поступает из дополнительной камеры 4 сгорания в основную камеру 1 сгорания, где полностью сгорает.

Похожие патенты RU2215882C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ 2008
  • Дорохов Александр Федорович
  • Исаев Александр Павлович
  • Колосов Константин Константинович
  • Малютин Евгений Андреевич
RU2388916C2
СПОСОБ РАБОТЫ ШЕСТИТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ШЕСТИТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 1996
  • Павлюк А.С.
  • Цехмейструк Ю.А.
  • Павлюк С.А.
RU2119073C1
СПОСОБ РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1999
  • Павлюк А.С.
  • Цехмейструк Ю.А.
  • Шенкнехт Ю.И.
RU2153085C1
УСТРОЙСТВО УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2002
  • Ахметов С.А.
  • Ахметов С.С.
RU2220301C2
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2003
  • Доронин В.Т.
RU2260129C2
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПО БЕНЗОГАЗОВОМУ ЦИКЛУ 2000
  • Свиридов Ю.Б.
RU2200247C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ РАБОЧЕЙ СМЕСИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2004
  • Павлюк А.С.
  • Бизяев С.Н.
RU2267015C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2003
  • Доронин В.Т.
RU2260128C2
СПОСОБ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ, ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ИНТЕНСИФИКАЦИИ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНЫХ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО БЕДНЫХ, СМЕСЕЙ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Гортышов Ю.Ф.
  • Костерин В.А.
  • Авксентьев А.А.
  • Варсегов В.Л.
  • Носов Л.А.
  • Тарасевич С.Э.
  • Костерин А.В.
  • Сахабеев И.М.
  • Харитонов К.Е.
RU2159339C1
СПОСОБ РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2003
  • Цехмейструк Ю.А.
  • Прозоров Д.В.
RU2244139C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к способам работы двигателей внутреннего сгорания на тяжелом, преимущественно дизельном, топливе с комбинированным (внешним и внутренним) смесеобразованием и принудительным воспламенением рабочей смеси. В двигателе осуществляют комбинированное смесеобразование: внешнее и внутреннее, Причем внешнее смесеобразование осуществляют введением части топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий тракт посредством карбюратора или инжектора, а внутреннее смесеобразование - путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 60% с одновременным принудительным воспламенением смеси, при этом несгоревшее топливо из форкамеры поступает в основную камеру сгорания и догорает при наличии воздуха. Всасывающий коллектор снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования, причем основная камера сгорания и дополнительная имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия ε=9÷11. Изобретение обеспечивает снижение удельного расхода топлива, уменьшение токсичности отработавших газов. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 215 882 C2

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий сжатие и вытеснение воздуха из основной камеры сгорания в дополнительную камеру сгорания, впрыск топлива в дополнительную камеру сгорания, воспламенение образовавшейся топливо-воздушной смеси от электрической искры, создаваемой устройством для зажигания, сгорание части топливовоздушной смеси, находящейся в форкамере, отличающийся тем, что осуществляют комбинированное смесеобразование: внешнее и внутреннее, причем внешнее смесеобразование осуществляют путем введения части топлива в объеме 40% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий коллектор, а внутреннее смесеобразование осуществляют путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 60% от полной цикловой подачи топлива с одновременным принудительным воспламенением смеси, при этом несгоревшее топливо из форкамеры поступает в основную камеру сгорания и догорает при наличии воздуха. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что работу двигателя осуществляют при степени сжатия заряда в цилиндре, находящейся в пределах ε= 9÷11 и коэффициенте избытка воздуха α= 1,0÷1,1, угол опережения впрыскивания топлива при этом составляет 13÷17o поворота коленчатого вала, а давление впрыскивания топлива 11,5÷12,0 МПа. 3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее основную камеру сгорания, дополнительную камеру сгорания, свечу зажигания и форсунку, расположенные в дополнительной камере сгорания, отличающееся тем, что всасывающий коллектор снабжен устройством для обеспечения внешнего смесеобразования, причем основная камера сгорания и дополнительная камера сгорания имеют общий объем, позволяющий обеспечить степень сжатия в пределах значений ε= 9÷11.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2215882C2

Двигатель внутреннего сгорания 1982
  • Дьяченко Василий Григорьевич
  • Коржов Михаил Алексеевич
  • Астахов Владимир Алексеевич
  • Шержуков Игорь Гелиевич
SU1126705A1
СИСТЕМА ВПУСКА КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 0
  • Изобретени С. Глаговский, Б. Р. Ибрагимов, Б. А. Киселев, Б. А. Куров, А. В. Шапкин, Н. Г. Мозохин, Н. Д. Пархоменко, В. И. Воронин, Ю. А. Морозов А. В. Ткачев
  • Витель Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно Исследовательский Автомобильный Автомоторный Институт Нами
SU375398A1
Система питания для двигателя внутреннего сгорания 1990
  • Мартынюк Николай Павлович
  • Иову Корнелий Васильевич
  • Шерстюков Анатолий Дмитриевич
  • Мартынюк Сергей Николаевич
SU1746032A1
DE 3802669 A1, 03.08.1989
DE 3405558 A1, 10.10.1985
Способ настройки интегрирующего привода переменного тока с каскадно соединенными тахогенераторами 1985
  • Воскобойников Рувим Львович
  • Фабрикант Евгений Анатольевич
  • Щербаков Вадим Николаевич
SU1453363A1

RU 2 215 882 C2

Авторы

Дорохов А.Ф.

Алимов С.А.

Каргин С.А.

Калинкин И.В.

Даты

2003-11-10Публикация

2002-02-08Подача