МНОГОТОПЛИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F02P21/00 F02B75/18 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к многотопливным двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания [1], включающий цилиндры с размещенными в них поршнями, днища которых совместно со стенками и крышкой цилиндра образуют камеру сгорания. В крышке цилиндра установлен регулятор давления, представляющий собой дополнительную камеру значительного объема, соединенную с камерой сгорания каналом с клапаном. Работа клапана осуществляется от сжатого воздуха, получаемого от аккумулятора, компрессора или другого источника.

Недостатком известного двигателя внутреннего сгорания является необходимость иметь источник сжатого воздуха, а также то, что газы, перепущенные из камеры сгорания в дополнительную камеру, расширяются в ней без совершения полезной работы и не воспламеняют топливо.

Известен многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания [2], содержащий цилиндры с размещенными в них поршнями, днища которых совместно со стенками и крышкой цилиндра образуют камеру сгорания. Камеры сгорания цилиндров соединены попарно каналами в порядке, обратном очередности рабочих ходов поршней, а регулятор давления установлен в канале между цилиндрами.

Недостатком известного многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания является то, что он не является многотопливным.

Наиболее близкими техническими решением, выбранным в качестве прототипа, является двигатель внутреннего сгорания [3], содержащий основной и дополнительный цилиндры, расположенные рядом, с размещенными в них поршнями, и головки цилиндров, образующие камеры сгорания и расширения. Дополнительный цилиндр соединен с основным каналом с установленным в нем регулятором давления.

Недостатком описанного технического решения, принятого за прототип, является невозможность работы основного цилиндра на различных сортах топлива из-за высокой степени сжатия и значительные потери энергии из-за большой площади поверхности охлаждения рабочего тела.

Цель изобретения - обеспечение работы двигателя внутреннего сгорания на различных сортах топлива.

Поставленная цель достигается в двигателе внутреннего сгорания с низкой степенью сжатия и воспламенением топлива перепускаемыми газами. Двигатель содержит цилиндры с размещенными в них поршнями, головки цилиндров, образующие со стенками цилиндровых втулок и днищами поршней камеры сгорания, форсунки для подачи топлива и газораспределительные клапаны в головках цилиндров. Камеры сгорания соединены между собой в порядке очередности рабочих ходов их поршней. Форсунки установлены в нижней части цилиндровой втулки и расположены у верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке.

Новым в двигателе внутреннего сгорания является соединение камер сгорания между собой в порядке очередности рабочих ходов их поршней и установка форсунок в нижней части цилиндровой втулки у верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке.

На фиг.1 изображены два цилиндра многотопливного двигателя внутреннего сгорания, камеры сгорания которых соединены каналом с установленным в нем управляемым клапаном; на фиг.2 - схема соединений камер сгорания цилиндров двухтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания.

Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с низкой степенью сжатия и воспламенением топлива перепускаемыми газами (фиг.1) содержит цилиндры 1 и 2 с размещенными в них поршнями 3 и 4 и головки цилиндров 5 и 6 с установленными в них впускными 7 и 8 и выпускными 9 и 10 клапанами. Головки цилиндров 5 и 6 со стенками цилиндровых втулок 11 и 12 и днищами поршней 3 и 4 образуют камеры сгорания 13 и 14, соединенные между собой при помощи канала 15 с размещенным в нем управляемым клапаном 16. Для подачи топлива в двигатель в цилиндровых втулках 11 и 12 установлены форсунки 17 и 18 у верхней кромки поршней 3 и 4 при их положении в нижней мертвой точке. Камеры сгорания 13 и 14 цилиндров 1 и 2 соединены в порядке очередности рабочих ходов их поршней.

Так, в шестицилиндровом двухтактном двигателе внутреннего сгорания с порядком рабочих ходов 1-5-3-4-2-6 такое соединение выполнено следующим образом (фиг.2): камера сгорания первого цилиндра соединена с камерой сгорания пятого; камера сгорания пятого - с камерой сгорания третьего цилиндра; камера сгорания третьего - с камерой сгорания четвертого; камера сгорания четвертого - с камерой сгорания второго; камера сгорания второго - с камерой сгорания шестого; камера сгорания шестого - с камерой сгорания первого цилиндра.

При работе двигателя в камеру сгорания 14 цилиндра 2 на такте сжатия при положении поршня в нижней мертвой точке после закрытия газораспределительных органов (впускного клапана 8 и выпускного клапана 10) подается топливо форсунками 18. По мере перемещения поршня 4 к верхней мертвой точке давление и температура в цилиндре 2 повышаются, а топливо испаряется и хорошо перемешивается с воздухом. Вследствие низкой степени сжатия температура топливовоздушной смеси в цилиндре 2 при подходе поршня 4 к верхней мертвой точке не достигает величины, достаточной для самовоспламенения топлива, и оно не самовоспламеняется. Одновременно за счет горения топлива в камере сгорания 13 цилиндра 1 давление в начале рабочего хода поршня 3 возрастает. В соответствии с порядком работы цилиндров положение поршня 4 в цилиндре 2 отстает по фазе от положения поршня 3 в цилиндре 1 на угол заклинки коленчатого вала. Поэтому в момент подхода поршня 4 в цилиндре 2 к верхней мертвой точке, в цилиндре 1 происходит догорание топлива на такте расширения и давление в цилиндре 1 выше, чем давление сжатия в цилиндре 2.

При достижении поршнем 4 цилиндра 2 верхней мертвой точки кратковременно открывается управляемый клапан 16 (например, от импульса распределительного вала, на чертеже не показан) и часть раскаленных газов в виде факела пламени из камеры сгорания 13 цилиндра 1 по каналу 15 перетекает в камеру сгорания 14 цилиндра 2, воспламеняя в ней топливо.

В процессе пуска двигателя первоначальное воспламенение рабочей смеси производится известными вспомогательными средствами: свечой накаливания, увеличением степени сжатия в период пуска, пуском двигателя на этиловом эфире с последующим переводом на рабочее топливо и др.

Воспламенение топлива раскаленными газами, перепускаемыми из цилиндров в порядке рабочих ходов поршней, обеспечивает работу двигателя на всех сортах жидкого и газообразного топлива.

Установка форсунок в нижней части цилиндровой втулки у верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке предъявляет пониженные требования к топливной аппаратуре двигателя по дисперсности распыла, углу и продолжительности подачи топлива, а также давлению впрыскивания. Топливо может подаваться в цилиндр в виде струй без распыливания, а в период сжатия оно разносится воздухом по всему объему цилиндра, хорошо перемешивается с воздухом, испаряется, и топливовоздушная смесь оказывается близкой к гомогенной. Низкое давление впрыска значительно упрощает конструкцию топливного насоса и форсунки и снижает нагрузки на их детали. При работе на газообразном топливе не требуется подача запальной порции жидкого топлива, что упрощает конструкцию двигателя. При сгорании топливо - воздушной смеси с меньшим коэффициентом избытка воздуха снижается расход топлива, а низкая степень сжатия уменьшает потери энергии на сжатие рабочего тела, что повышает КПД двигателя.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции двигателя внутреннего сгорания обеспечивает работу многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания на различных сортах топлива.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заявка Франции №2315002, F02B 41/00, опубл. 1977 г.

2. А.С. СССР №1728514, опубл. 23.04.92, бюл. №15.

3. Патент США №4307687, F02B 75/20, опубл. 1981 г.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. Технический результат заключается в обеспечении работы двигателя внутреннего сгорания на различных сортах топлива. Согласно изобретению камеры сгорания отдельных цилиндров поршневого двигателя соединены между собой в порядке очередности рабочих ходов каналами с размещенными в них управляемыми клапанами. Перепускаемые по каналам раскаленные газы обеспечивают воспламенение рабочей смеси в цилиндрах, что дает возможность применения в двигателе различных сортов топлива. Топливо подается непосредственно в цилиндры двигателя через форсунки, установленные на уровне остановки верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке, что обуславливает пониженные требования к топливной аппаратуре двигателя и ведет к упрощению конструкции топливного насоса и форсунок. 2 ил.

Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с низкой степенью сжатия и воспламенением топлива перепускаемыми газами, содержащий цилиндры с размещенными в них поршнями и головки цилиндров, образующие со стенками цилиндровых втулок и днищами поршней камеры сгорания, соединенные между собой каналами с размещенными в них управляемыми клапанами, и форсунки для подачи топлива, отличающийся тем, что камеры сгорания цилиндров соединены в порядке очередности рабочих ходов их поршней, а форсунки установлены в цилиндровой втулке на уровне остановки верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке.