СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F02B29/00 F02N9/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу эксплуатации дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Из Ргос Instn Mech Engrs 1973, т. 187 35/73, с. 425-434 известна подача в компрессор турбонагнетателя дизельного двигателя внутреннего сгорания дополнительного воздуха из резервуара сжатого воздуха и компенсация с помощью этого дополнительного воздуха недостатка воздуха, необходимого для сгорания, при частичной нагрузке, в частности при пониженных скоростях вращения двигателя и в переходном режиме. При этом недостатком является то, что этот дополнительный воздух возбуждает колебания лопаток в рабочем колесе компрессора. При ускорении рабочего колеса компрессора возникает нежелательная задержка во времени.

В техническом справочнике Дизельные двигатели (Technisches Handbuch Dieselmotoren), изданном проф. др. Rudolf Sperber, 4 изд., изд-во VEB Verlag Technik Berlin, 1986, с. 99-108, указаны многие виды запуска для доведения дизельного двигателя до пусковой частоты вращения, необходимой для самовоспламенения топлива. В более крупных двигателях применяют запуск двигателя с помощью сжатого воздуха из баллона пускового воздуха с давлением от 3 МПа через редукционный клапан, центральный воздухораспределитель и через расположенные в головках цилиндров пусковые клапаны. Пусковые клапаны являются нагруженными пружинами обратными клапанами, которые при начавшемся воспалении сразу же закрываются и которые в двигателях с возможностью реверсирования управляются кулачковым валом. В начале запуска дизельный двигатель работает как пневмомотор. Заполнение баллонов сжатого газа может осуществляться через впускной клапан одного цилиндра двигателя или с помощью установленного независимо от двигателя компрессора. Подача дополнительного воздуха после произведенного запуска двигателя не раскрывается.

Из СН 624182 А5 известен дизельный двигатель внутреннего сгорания, в котором при запуске и в режиме частичной нагрузки в некоторых блоках цилиндров обеспечивается более высокое сжатие и тем самым лучшие условия воспламенения за счет того, что остальные блоки цилиндров временно используются как компрессоры. При этом недостатком является то, что во время этого режима только часть цилиндров двигателя используется для создания желаемой мощности.

Из ЕР 0367406 А2 известно обеспечение повышения давления в цилиндре дизельного двигателя внутреннего сгорания с помощью турбонагнетателя, который приводится в действие отработавшим газом.

На валу турбонагнетателя расположен ротор электрической машины, которая при запуске двигателя или при уменьшении ниже заданного минимального значения частоты вращения дизельного двигателя внутреннего сгорания работает как отдельно питаемый двигатель, а в остальном - как генератор. Это решение является очень сложным.

В качестве уровня техники следует указать на публикацию Hans-Josef Schiffgens и др. "Разработка нового ДВС, работающего по дизельному или газодизельному циклу, фирмы MAN B&W" в MTZ Motortechnische Zeitschrift 58 (1997) 10, с. 584-590, из которой известен ДВС, работающий по дизельному или газодизельному циклу, в котором во впускной воздушный канал дизельного двигателя внутреннего сгорания подают горючий газ с относительно низким давлением. Газовый клапан управляется электронно, гидравлически открывается, а закрывается под действием пружины.

Среди прочего из книги К. Zinner "Наддув двигателей внутреннего сгорания", 2-е изд., изд-во Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1980, с. 221-228, известен так называемый способ Миллера. В этом способе воздушный впускной клапан (VE) перед нижней мертвой точкой (UT) поршня дизельного двигателя внутреннего сгорания закрывается, как показано штриховой линией (21') закрывания на фиг.2. При эксплуатации двигателя, согласно способу Миллера при неизменных величинах времени управления в нижнем диапазоне нагрузки могут возникать сильные проявления недостатка воздуха.

Ограничительная часть пункта 1 формулы изобретения основывается на уровне техники, известном из публикации FR-A-2 358 562. Из FR-A-2 358 562 известен способ эксплуатации дизельного двигателя внутреннего сгорания, в котором свежий воздух для сгорания топливовоздушной смеси нагнетают с помощью турбонагнетателя, работающего на отработавшем газе, и через, по меньшей мере, один вход для свежего воздуха подают в камеру сгорания его цилиндров, а при запуске дизельного двигателя внутреннего сгорания предусмотрена возможность подачи в камеру сгорания дополнительного газа в качестве пускового газа через, по меньшей мере, один отдельный вход для дополнительного газа с помощью, по меньшей мере, одного отдельного клапана для дополнительного газа, причем во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя внутреннего сгорания перед воспламенением топливовоздушной смеси в камеру сгорания дополнительно подают кислородсодержащий дополнительный газ через, по меньшей мере, один из этих отдельных входов для дополнительного газа.

Для улучшения ускорения и для предотвращения уменьшения частоты вращения при внезапном увеличении нагрузки двигателя внутреннего сгорания в этом случае при открытых нормальных впускных клапанах из дополнительного воздушного баллона в цилиндры направляют сжатый воздух через впускные клапаны и дополнительные воздушные впускные клапаны. Однако в этом решении возможно образование обратных потоков. Кроме того, нагнетатель может переходить в режим насоса. Поэтому необходимо правильно регулировать давление.

Сущность изобретения

Изобретение, так как оно сформулировано в пункте 1 формулы изобретения, решает задачу создания экономичного способа эксплуатации дизельного двигателя внутреннего сгорания указанного в начале типа, который также при частичной нагрузке и при переходных режимах обеспечивает во всех цилиндрах достаточное количество необходимого для сгорания воздуха.

Поставленная задача решается посредством способа эксплуатации дизельного двигателя внутреннего сгорания, в котором свежий воздух для сгорания топливовоздушной смеси нагнетают с помощью турбонагнетателя, работающего на отработавшем газе, и через, по меньшей мере, один вход для свежего воздуха подают в камеру сгорания его цилиндров, а при запуске дизельного двигателя внутреннего сгорания предусмотрена возможность подачи в камеру сгорания дополнительного газа в качестве пускового газа через, по меньшей мере, один отдельный вход для дополнительного газа с помощью, по меньшей мере, одного отдельного клапана для дополнительного газа, причем во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя внутреннего сгорания перед воспламенением топливовоздушной смеси в камеру сгорания дополнительно подают кислородсодержащий дополнительный газ через, по меньшей мере, один из этих отдельных входов для дополнительного газа, причем согласно изобретению во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя внутреннего сгорания кислородсодержащий дополнительный газ подают в камеру сгорания после закрытия входа для свежего воздуха.

Целесообразным является то, что кислородсодержащий дополнительный газ во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя внутреннего сгорания подают в камеру сгорания после закрытия воздушного выпускного клапана.

Предпочтительным является то, что кислородсодержащий дополнительный газ в эту камеру сгорания во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя внутреннего сгорания подают перед впрыском дизельного топлива в эту камеру сгорания.

Дополнительный газ во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя внутреннего сгорания подают в эту камеру сгорания до момента (ϕ_z) воспламенения.

Предпочтительным является то, что этот дополнительный газ подают в эту камеру сгорания одновременно через несколько входов для дополнительного газа.

Также предпочтительным является то, что дополнительный газ в эту камеру сгорания во время переходных процессов изменения нагрузки дизельного двигателя внутреннего сгорания подают с давлением в диапазоне 0,6-3 МПа.

Целесообразным является то, что дополнительный газ в эту камеру сгорания во время стационарной частичной нагрузки дизельного двигателя внутреннего сгорания подают под давлением в диапазоне 100-800 кПа.

Дополнительный газ всасывается из окружающего пространства дизельного двигателя внутреннего сгорания или с выхода компрессора турбонагнетателя, работающего на отработавшем газу, через цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения сформулированы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Преимуществом изобретения является то, что дизельный двигатель внутреннего сгорания во всех рабочих состояниях работает лучше, в частности уменьшаются выбросы и тепловые нагрузки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, имеющиеся для запуска устройства можно использовать также после запуска во время работы и в каждом цилиндре дизельного двигателя внутреннего сгорания могут быть предусмотрены несколько газовых входов для газа запуска и дополнительного газа.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание примеров выполнения изобретения со ссылкам на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - четырехтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором, работающим на отработавшем газе, и несколькими газовыми входами для каждого цилиндра для газа запуска и дополнительного газа;

фиг.2 - график зависимости поверхностей открывания клапанов от угла поворота кривошипа;

фиг.3 - график зависимости давления в цилиндре от угла поворота кривошипа для холостого хода и полной нагрузки дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.1;

фиг.4 - графики приведенной к номинальному значению мощности дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.1 в зависимости от времени;

фиг.5 - графики приведенной к номинальному значению частоты вращения и эффективного среднего давления в цилиндре дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.1 в зависимости от времени;

фиг.6 - графики коэффициента сгорания в четырехтактном дизельном двигателе внутреннего сгорания согласно фиг.1 в зависимости от времени;

фиг.7 - двухтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания с несколькими газовыми входами для каждого цилиндра для газа запуска и дополнительного газа;

фиг.8 - график зависимости поверхностей открывания клапанов двухтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания согласно фиг.7 от угла поворота кривошипа.

Пути реализации изобретения

На фигурах одинаковые части обозначены одинаковыми позициями.

На фиг.1 схематично показан n-цилиндровый четырехтактный дизельный двигатель 1 внутреннего сгорания с n одинаковыми блоками Z1-Zn цилиндров двигателя, при этом подробно показан один блок Z1 цилиндра двигателя в разрезе и на виде сверху. В блоке Z1 цилиндра двигателя расположен поршень 2, который через шатун 3 и кривошип 4 шарнирно соединен с приводным валом 5 двигателя. Угол ϕ поворота кривошипа начинается в верхней мертвой точке ОТ поршня с 0° и увеличивается в направлении часовой стрелки, при этом он достигает величины 180° в нижней мертвой точке UT поршня 2. Кроме того, в блоке Z1 цилиндра двигателя предусмотрена камера 6 сгорания, которая со стороны головки цилиндра через вход Е для свежего воздуха соединена с впускным трубопроводом 8 и через выход А для отработавшего газа - с выпускным трубопроводом 9. Вход Е для свежего воздуха может закрываться с помощью управляемого воздушного впускного клапана VE, а выход А для отработавшего газа - с помощью управляемого воздушного выпускного клапана VA.

Расположенная также со стороны головки цилиндра топливная форсунка 7 служит для впрыска дизельного топлива до достижения момента ϕ_z воспламенения, см. фиг.2, соответственно перед достижением температуры воспламенения в камере 6 сгорания.

Выходящий из камеры 6 сгорания после рабочего такта четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания через выход А отработавший газ 15 отводится через выпускной трубопровод 9 и используется для привода турбины 11 турбонагнетателя 10, работающего на отработавшем газе. На валу турбонагнетателя 10, работающего на отработавшем газе, закреплен компрессор 13, который нагнетает свежий воздух 14 и через охладитель К воздуха во впускном воздушном трубопроводе 8 подает его на вход Е для свежего воздуха. На этом валу может быть также закреплен ротор электрической машины 12, которая при запуске четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания работает как электродвигатель, а затем как генератор.

Дополнительно к этому блок Z1 цилиндра двигателя имеет со стороны головки цилиндра два отдельных входа для газа, соответственно входа для дополнительного газа 19, соответственно пусковых входов Е1а и E1b для сжатого воздуха, соответственно дополнительного газа, соответственно пускового газа, каждый из которых имеет меньшее поперечное сечение открывания, чем вход Е для свежего воздуха. Эти входы Е1а и E1b для пускового газа могут закрываться с помощью обратных клапанов, соответственно клапанов для дополнительного газа, соответственно пусковых клапанов V1a и V1b. Пусковой газ подается из баллона для сжатого воздуха, соответственно газового резервуара 16 с давлением газа, равным обычно 3 МПа, через редукционный клапан, соответственно клапан 17 регулирования давления газа в распределитель дополнительного воздуха, соответственно распределитель 18 пускового газа, откуда он через трубопроводы для сжатого воздуха, соответственно трубопроводы L1a, L1b, Ln для сжатого газа попадает на входы Е1а, E1b для пускового газа блоков Z1-Zn цилиндров двигателя. В каждом блоке Z1-Zn цилиндра двигателя могут быть предусмотрены один или более входов Е1а, E1b для пускового газа и пусковых клапанов V1a, V1b.

На фиг.2 показана последовательность во времени открывания клапанов VA, VE и V1a, при этом на оси абсцисс нанесен угол ϕ поворота кривошипа в градусах, а на оси ординат - поверхность (F_E) открытия входа для свежего воздуха в произвольных единицах. Кривая 20 поверхности для выпускного воздушного клапана VA показывает, что он начинает открываться перед нижней мертвой точкой UT и полностью открыт между нижней мертвой точкой UT и верхней мертвой точкой ОТ. Затем он быстро закрывается и заканчивает тем самым фазу выпуска. Кривая 21 поверхности для воздушного впускного клапана VE показывает, что он начинает открываться незадолго до верхней мертвой точки ОТ и остается полностью открытым почти вплоть до следующей нижней мертвой точки UT и затем быстро закрывается. Тем самым заканчивается фаза впуска воздушного впускного клапана VE. После закрытия этого воздушного впускного клапана VE начинают открываться пусковые клапаны V1a, V1b в соответствии с кривой 22 поверхности, при этом для наглядности показан только пусковой клапан V1a. Эти пусковые клапаны V1a, V1b закрываются незадолго перед достижением следующей верхней мертвой точки ОТ и перед началом воспламенения в момент ϕ_z воспламенения, за счет чего заканчивается фаза сжатия. Эти пусковые клапаны, соответственно клапаны V1a, V1b для дополнительного газа предпочтительно закрывают перед началом впрыска дизельного топлива. Во время открытия этих пусковых клапанов V1a, V1b сжатый воздух, соответственно пусковой или дополнительный газ 19 попадает без промедления в камеру 6 сгорания блока Z1 цилиндра двигателя и устраняет там нежелательный недостаток необходимого для сгорания воздуха.

Изображенная штриховыми линиями кривая 23 поверхности для пусковых клапанов V1a, V1b показывает открытие пусковых клапанов V1a, V1b при запуске четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания.

На фиг.3 показано давление р₆ в камере 6 сгорания в МПа четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания в зависимости от угла ϕ поворота кривошипа для режима холостого хода на кривой 24 давления и в режиме полной нагрузки на кривой 25 давления. Можно видеть, что при полной нагрузке давление р₆ камеры сгорания, равное 3 МПа, достигается раньше, чем при холостом ходе. Пусковые клапаны V1a, V1b должны закрываться самое позднее при достижении давления дополнительного газа 19 в камере 6 сгорания.

На фиг.4 показано моделированное на компьютере отношение мощности Р к номинальной мощности P_N в зависимости от времени t для четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания на кривых 29-31 приведенной к номинальному значению мощности двигателя и на кривых 32-34 приведенной к номинальному значению потребляемой мощности, при этом изображенные сплошными линиями кривые 31 и 34 получены без применения дополнительного газа 19, а изображенные штриховыми линиями кривые 29 и 32 - при применении дополнительного газа 19 согласно изобретению. Изображенные точечными линиями кривые 30 и 33 получены при обычной подаче дополнительного газа 19 в компрессор 13, как показано на фиг.1, с помощью изображенного точечными линиями трубопровода L для сжатого газа. Из этого следует, что с помощью способа, согласно изобретению наиболее быстро достигается номинальная мощность P_N.

На фиг.5 показано моделированное на компьютере отношение частоты вращения приводного вала 5 двигателя, соответственно частоты n₅ вращения двигателя к номинальной частоте n_N в зависимости от времени t для четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания на кривых 35-37 приведенной к номинальному значению частоты вращения, а также эффективное среднее давление р_me в камере 6 сгорания в МПа на кривых эффективного среднего давления, соответственно на кривых 38-40 среднего давления, при этом изображенные сплошными линиями кривые 37 и 40 получены без применения дополнительного газа 19, а изображенные штриховыми линиями кривые 35 и 38 - при применении дополнительного газа 19 согласно изобретению. Изображенные точечными линиями кривые 36 и 39 получены при обычной подаче дополнительного газа 19 в компрессор 13. Отсюда следует, что с помощью способа, согласно изобретению наиболее быстро достигается номинальная частота n_N вращения.

На фиг.6 показан моделированный на компьютере коэффициент λ_v сгорания в зависимости от времени t для четырехтактного дизельного двигателя 1 внутреннего сгорания на кривых 41-43, при этом изображенная сплошной линией кривая 43 получена без применения дополнительного газа 19, а изображенная штриховой линией кривая 41 - при применении дополнительного газа 19 согласно изобретению. Изображенная точечной линией кривая 42 получена при обычной подаче дополнительного газа 19 в компрессор 13 через дополнительный трубопровод L.

Для коэффициента λ_v сгорания справедливо соотношение:

λ_v=m_LZ/(m_B·L_min),

где m_LZ обозначает поданную в камеру 6 сгорания массу воздуха, m_B-поданную массу топлива и L_min - стехиометрическое отношение воздух/топливо, т.е. минимальное количество воздуха, которое необходимо для сгорания топлива. Отсюда следует, что с помощью способа согласно изобретению наиболее быстро достигается стационарное конечное значение коэффициента λ_v сгорания. На фиг.4-6 точка t=2 с обозначает момент времени переключения на большую нагрузку. Если в момент времени t=2 с за счет подачи дополнительного воздуха 19 увеличить количество воздуха в цилиндрах Z1-Zn двигателя на 10%, то тем самым к моменту времени t=6 с обеспечивается увеличение коэффициента λ_v сгорания на 150%. Дополнительный воздух 19 обеспечивает сгорание дополнительного дизельного топлива. Это приводит к более быстрому ускорению турбонагнетателя 10, работающего на отработавшем газе.

На фиг.7 схематично показан двухтактный дизельный двигатель 1¹ внутреннего сгорания, к которому также применим способ согласно изобретению. В головке цилиндра блока Z1' цилиндра двигателя распложены топливные форсунки (7а, 7b, 7с) и пусковые клапаны (V1a, V1b, V1c) по окружности вокруг центрального выхода А для отработавшего газа. Позицией SE обозначен один из нескольких боковых входов для свежего воздуха, соответственно впускных щелей для свежего воздуха.

На фиг.8 показана соответствующая фиг.2 последовательность во времени открытия клапанов VA и V1a, а также впускных щелей SE для свежего воздуха двухтактного дизельного двигателя 1¹ внутреннего сгорания, при этом на оси абсцисс нанесен угол ϕ поворота кривошипа в градусах, а на оси ординат - поверхность F_E открытия входа для свежего воздуха в произвольных единицах. Кривая 26 поверхности для выпускного воздушного клапана VA показывает, что он начинает открываться перед нижней мертвой точкой UT в первом положении угла ϕ₁ кривошипа и закрывается на равном угловом расстоянии за этой нижней мертвой точкой UT. Кривая 27 поверхности для впускных щелей SE для свежего воздуха показывает, что они начинают открываться перед нижней мертвой точкой UT во втором положении угла ϕ₁ кривошипа после положения угла ϕ₁ кривошипа и закрываются на равном угловом расстоянии за этой нижней мертвой точкой UT. После закрытия этих впускных щелей SE для свежего воздуха начинают открываться пусковые клапаны V1a, V1b, V1c в соответствии с кривой 28' поверхности, при этом для наглядности показан только пусковой клапан V1a. Эти пусковые клапаны V1a, V1b, V1c закрываются незадолго перед достижением следующей верхней мертвой точки ОТ и перед началом воспламенения в момент ϕ_z воспламенения, за счет чего заканчивается фаза сжатия. Открытие этих пусковых клапанов V1a, V1b, V1c предпочтительно начинается после закрытия воздушного выпускного клапана VA, как показывает кривая 28 поверхности. Изображенная штриховыми линиями кривая 28" поверхности показывает открытие пусковых клапанов V1a, V1b, V1c при запуске двухтактного дизельного двигателя 1' внутреннего сгорания.

Важным является то, что пусковой газ 19 и пусковые клапаны V1a, V1b, V1c используются не только для запуска дизельных двигателей 1, 1' внутреннего сгорания, но также с измененным временем управления, для подачи дополнительного воздуха после запуска во время обычной работы.

Изобретение можно применять также в дизельных двигателях 1, 1' внутреннего сгорания без запуска пусковым газом.

Дополнительный газ 19 предпочтительно подают в камеру 6 сгорания дизельного двигателя 1, 1' внутреннего сгорания во время переходных режимов изменения нагрузки с давлением в диапазоне 0,6-3 МПа.

Во время стационарной частичной нагрузки дизельного двигателя 1, 1' внутреннего сгорания дополнительный газ 19 подают в камеру 6 сгорания с давлением в диапазоне 100-800 кПа.

При эксплуатации дизельного двигателя 1, 1' внутреннего сгорания согласно так называемому способу Миллера этот дополнительный газ 19 может всасываться без избыточного давления через цилиндры Z1, Z1', Zn дизельного двигателя 1, 1' внутреннего сгорания. При этом регулировочный клапан 17 сжатого газа согласно фиг.1 закрыт, а клапан 17а свежего воздуха открыт для впуска свежего воздуха 14. Если дизельные двигатели 1, 1' внутреннего сгорания эксплуатируются только согласно способу Миллера без избыточного давления, то отпадает необходимость в клапанах 17 и 17а, а также в баллоне 16 для хранения газа. Дополнительный газ 19 может всасываться из окружающего пространства дизельного двигателя 1, 1' внутреннего сгорания или с выхода компрессора 13 турбонагнетателя 10, работающего на отработавшем газе, через цилиндры Z1, Z1', Zn дизельного двигателя 1, 1' внутреннего сгорания.

Перечень позиций:

1 Четырехтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания

1' Двухтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания

2 Поршень

3 Шатун

4 Кривошип

5 Приводной вал двигателя

6 Камера сгорания

7, 7а, 7b, 7с Топливные форсунки

8 Впускной трубопровод для свежего воздуха

9 Выпускной трубопровод

10 Турбонагнетатель, работающий на отработавшем газе

11 Турбина турбонагнетателя

12 Электрическая машина турбонагнетателя

13 Компрессор турбонагнетателя

14 Свежий воздух

15 Отработавший газ

16 Резервуар для хранения газа, баллон сжатого воздуха

17 Регулировочный клапан сжатого газа, редукционный клапан

17а Клапан свежего воздуха

18 Распределитель пускового газа, распределитель дополнительного воздуха, распределитель газа

19 Дополнительный газ, пусковой газ, сжатый воздух, кислородсодержащий газ

20-23 Кривые поверхности открытия клапанов четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

21' Линия закрытия поверхности для воздушного впускного клапана в соответствии со способом Миллера

24, 25 Кривые давления для холостого хода соответственно полной нагрузки

26-28 Кривые поверхности открытия клапанов двухтактного двигателя внутреннего сгорания

29-34 Кривые зависимости от времени приведенной к номинальному значению мощности двигателя, соответственно потребляемой мощности для четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

35-37 Кривые приведенной к номинальному значению частоты вращения для четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

38-40 Кривые зависимости от времени приведенного к номинальному значению среднего давления в камере сгорания цилиндра в четырехтактном дизельном двигателе внутреннего сгорания

41-43 Кривые зависимости от времени коэффициента λ_v сгорания

А Выход для отработавшего газа

Е Вход для свежего воздуха, вход для газа

Е1а, Е1b Газовые входы для пускового/дополнительного газа, входы для пускового газа

F_E Площадь открытия входа для свежего воздуха

К Охладитель воздуха

L, L1a, L1b, Ln Трубопроводы для сжатого газа, трубопроводы для дополнительного газа

n₅ Частота вращения кривошипа, частота вращения двигателя

n_N Номинальная частота вращения

ОТ Верхняя мертвая точка

р Мощность четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

P_N Номинальная мощность четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

р₆ Давление в камере сгорания

SE Впускные щели для свежего воздуха

t Время

UТ Нижняя мертвая точка

VА Воздушный выпускной клапан

VЕ Воздушный впускной клапан

V1a, V1b, V1c Пусковые клапаны, клапаны для дополнительного газа, обратные клапаны

Z1-Zn Блоки цилиндров четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

Z1' Блок цилиндра двухтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания

ϕ Угол поворота кривошипа

ϕ₁, ϕ₂ Углы положения поворота кривошипа

ϕ_z Момент воспламенения, угол положения воспламенения

λ_v Коэффициент сгорания

Изобретение относится к дизельным двигателям внутреннего сгорания. Для того чтобы как при частичной нагрузке, так и в переходных рабочих режимах во все цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания подводилось достаточно воздуха, необходимого для сгорания, в камеру сгорания также после запуска дизельного двигателя внутреннего сгорания дополнительно подают кислородсодержащий газ, соответственно дополнительный газ, соответственно сжатый воздух из распределителя газа под давлением через, по меньшей мере, один отдельный вход для дополнительного газа с помощью, по меньшей мере, одного отдельного клапана дополнительного газа. Подача этого дополнительного газа может начинаться после закрытия воздушного впускного клапана или воздушного выпускного клапана дизельного двигателя внутреннего сгорания. Изобретение обеспечивает экономичный способ эксплуатации дизельного двигателя, который при частичной нагрузке и при переходных режимах обеспечивает во всех цилиндрах достаточное количество необходимого для сгорания воздуха. 1 с. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ эксплуатации дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания, в котором свежий воздух (14) для сгорания топливовоздушной смеси нагнетают с помощью турбонагнетателя (10), работающего на отработавшем газе, и через, по меньшей мере, один вход (Е, SE) для свежего воздуха подают в камеру (6) сгорания его цилиндров (Zl, Z1′, Zn), а при запуске дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания предусмотрена возможность подачи в камеру (6) сгорания дополнительного газа (19) в качестве пускового газа через, по меньшей мере, один отдельный вход (Ela, Elb) для дополнительного газа с помощью, по меньшей мере, одного отдельного клапана (V1a, V1b, V1с) для дополнительного газа, причем во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания перед воспламенением топливовоздушной смеси в камеру (6) сгорания дополнительно подают кислородсодержащий дополнительный газ (19) через, по меньшей мере, один из этих отдельных входов (Ela, Elb) для дополнительного газа, отличающийся тем, что во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания кислородсодержащий дополнительный газ (19) подают в камеру (6) сгорания после закрытия входа (VE, SE) для свежего воздуха.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислородсодержащий дополнительный газ (19) во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания подают в камеру (6) сгорания после закрытия воздушного выпускного клапана (VA).3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислородсодержащий дополнительный газ (19) в эту камеру (6) сгорания во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания подают перед впрыском дизельного топлива в эту камеру (6) сгорания.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что этот дополнительный газ (19) во время эксплуатации при частичной нагрузке и/или переходной нагрузке дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания подают в эту камеру (6) сгорания до момента (ϕz) воспламенения.5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что этот дополнительный газ (19) подают в эту камеру (6) сгорания одновременно через несколько входов (Ela, Elb) для дополнительного газа.6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что этот дополнительный газ (19) в эту камеру (6) сгорания во время переходных процессов изменения нагрузки дизельного двигателя (1,1′) внутреннего сгорания подают с давлением в диапазоне 0,6 - 3 МПа.7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что этот дополнительный газ (19) в эту камеру (6) сгорания во время стационарной частичной нагрузки дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания подают под давлением в диапазоне 100 - 800 кПа.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот дополнительный газ (19) всасывается из окружающего пространства дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания или с выхода компрессора (13) турбонагнетателя (10), работающего на отработанном газе, через цилиндры (Zl, Z1′, Zn) дизельного двигателя (1, 1′) внутреннего сгорания.