Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, конкретно к поршневым многотопливным двигателям внутреннего сгорания с регулируемыми степенью сжатия и фазами газораспределения, а именно к многотопливным поршневым крейцкопфным двигателям с детонационным воспламенением топливовоздушной смеси.
Известно что,
1. сжатая рабочая топливовоздушная смесь может сгорать в двух режимах отличающихся интенсивностью горения и скоростью этого процесса:
А) нормальное горение - со скоростью горения 20-30 м/сек.;
Б) взрывное (детонационное) сгорание - со скоростью около 2000 м/сек.;
При этом температура газов горения резко повышается - до 3500 - 4000 градусов Цельсия, против 2500 при обычной медленной форме горения.
Экспериментами установлено, что при степени сжатия в 8,5, когда давление сжатой Рабочей Смеси достигает 18-20 атмосфер, при использовании 92 бензина, детонационно сгорает от 3 до 5% паров топлива - предельно приемлемый показатель, а при достижении давления сжатия в 34 атмосфер (степень сжатия 22-23), то Рабочая Смесь с парами 92 бензина будет на 100% сгорать в режиме детонации - объемного взрыва. [1].
Соколик А.С., Сгорание в поршневых двигателях. АН СССР, 1951, стр. 37. [1]
2. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) стремятся избегать детонационного сгорания путем применения высокооктановых бензинов причем при несоответствии степени сжатия к детонационной стойкости горючего двигатель может выйти из строя.
Артамонов М.Д. и др. "Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей", Москва, ГНТИ машиностроительной литературы, 1963, с. 10-61). [2]
К недостаткам вышеуказанных ДВС с изменяемой степенью сжатия следует отнести сложность конструкции, низкий КПД и неспособность работать на вышеуказанных топливах и конструктивно не рассчитаны на работу двигателя в детонационном режиме горения.
3. Детонационная стойкость или октановое число марок бензина и соответствующая им степень сжатия (далее СС) определены и используется при конструировании двигателей
внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси.
Октановое число и степень сжатия. AVTO – BLOGGER. RU YOUTUBE [3]
4. «…Если бы удалось использовать могучую энергию и высокий КПД детонационного режима сгорания топлива, то появился бы двигатель внутреннего сгорания, который бы значительно превысил нынешний уровень КПД современных поршневых двигателей, а удельная мощность (отношение веса двигателя к его мощности) в два раза бы превзошла современных лидеров этого показателя - газовые турбины с их 6 кВт на 1 кг веса. Если немного удариться в технологические фантазии, то можно было бы представить автомобильный или подвесной лодочный двигатель, который бы при весе в 12-15 килограммов имел мощность в 150 кВт/200 л.с. и расходовал 1,5 - 2 литра низкооктанового бензина на 100 км. Т.е расход топлива такого двигателя составлял бы 60-80 граммов топлива в час на одну лошадиную силу. При том, что сейчас в лучших по экономичности дизелях расход составляет 160-170 граммов.
Однако детонационное сгорание на нынешнем уровне развития техники в области двигателестроения не применяется ввиду несовершенства конструкции всех нынешних типов ДВС. ….».
«Возможен ли детонационный двигатель?» И. Исаев [4]
5. «.в бензиновых д.в.с. стремятся избегать детонационного сгорания путем применения высокооктановых бензинов с высокой стоимостью, причем при несоответствии степени сжатия детонационной стойкости горючего двигатель может выйти из строя.
К недостаткам вышеуказанных ДВС с изменяемой степенью сжатия следует отнести неспособность работать на вышеуказанных топливах»
Артамонов М.Д. и др. "Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей", Москва, ГНТИ машиностроительной литературы, 1963, с.10-61. [2]
6. Также известен двигатель внутреннего сгорания с регулируемыми: степенью сжатия перемещением головки; фазами газораспределения - перемещением относительно друг друга профилированных окон впуска вставленных в друг друга золотника, втулки и окон цилиндра и с винтовым нагнетателем воздуха на торце золотника и с центральной клапан - форсункой в головке.
Миронов А. А. ДВС с золотниковым ГРМ. № RU 2159857, 2000 г. [5]
Недостатком данного двигателя является конструктивная сложность газораспределительного механизма и то, что она предназначена не для использования преимуществ детонационного сгорания топливовоздушной смеси, а для устранения возникновения разрушительных воздействий давления поднимающегося выше расчетных значений по запасу прочности.
Известно также, что «…нужно будет иметь значительный объем камеры расширения, где будет совершать длинный рабочий ход главный рабочий орган двигателя. И заведомо, в таком двигателе объём камеры расширения должен заметно превышать объем камеры сжатия.
Следовательно - чтобы превратить в полезную работу главного рабочего органа … нужно такому двигателю иметь большой рабочий ход двигател» (Возможен ли детонационный двигатель? И. Исаев [3]),
характеризуемая соотношением хода поршня к диаметру поршня, которая из-за конструкции КШМ, точнее сопряжение «шатун - нижняя кромка цилиндра» не может превышать пропорции 1,3 т.к. превышение Хп/Дп свыше 1,3 не возможны из-за особенностей конструкций кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы, главным из которых являются диаметр юбки цилиндра и диаметр коленвала и ширина шатуна.
Наиболее близким техническим решением является многотопливный двигатель с регулируемой степенью сжатия, состоящий из основного и дополнительного топливных баков, смесителя топлива, блока цилиндров, коленвала, шатуна, поршня, цилиндра и индивидуальной головки, с помощью резьбы ввинченной в цилиндр. В головке размещен впускной клапан-форсунка с гидроприводом и автоматическим регулятором фаз газораспределения в цилиндре выполнены радиальные выпускные щели.
Изменение степени сжатия и обеспечение к нему октанового или цетанового числа топлива и фаз газораспределения производится без остановки двигателя регулятором изменения степени сжатия и фаз газораспределения.
Миронов А.А. А.С. СССР N 1437531, 1988. [7]
Недостатками данного двигателя являются то, что она сконструирована для предотвращения детонационного воспламенения топливовоздушной смеси без остановки двигателя приведением степени сжатия в соответствие к октановому или цетановому числу топлива, а также регулированием фаз газораспределения.
Цель предлагаемого изобретения - повышение мощности , экономичности, надежности и экологической чистоты.
Поставленная цель достигается тем, что:
1. от полости рабочей камеры сгорания с бедной топливовоздушной смесью из бензина марок от
А66 до АИ95, при достижении давления 1,2 Мпа, отделяются и изолируются четыре детонационные камеры и производится последовательные детонационные воспламенения - первое в камере сгорания принудительным зажиганием при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и давления 1,5 - 2,0 МПа, второе, третье, четвертое и пятое детонационные воспламенения производятся в детонационных камерах под воздействием давления и температуры газов поступивших из камеры сгорания, со следующими последовательностями - в первой детонационной камере после 20 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня (от ВМТ, во второй детонационной камере после 40 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня от ВМТ, в третьей детонационной камере после 60 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня от ВМТ, и в четвертой детонационной камере после 80 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня от ВМТ.
2. при пуске и на режимах прогрева, а также при длительных холостых оборотов, двигатель переводится с двухтактного на четырехтактный цикл с одновременным обеспечением соответствия фаза газораспределения к четырехтактному циклу и с отключением первой и третьей детонационных камер.
3. при переходе с одной марки бензина на другую, для каждой марки от А66 до АИ95, после отделения от камеры сгорания детонационных камер при достижении поршнем ВМТ, обеспечивается соответствующая степень сжатия с давлением больше в 1,3 раза, по сравнению с давлением, при котором детонационно сгорает при принудительном зажигании не более 3% топливовоздушной смеси.
4. крейцкопфный двигатель содержит детонационное цилиндрическое кольцо, которое охватывает цилиндр с головкой цилиндра, детонационное цилиндрическое кольцо кинематически связано с механизмом управления вращения и имеет четыре внутренние детонационные камеры размещенные на двух параллельных плоскостях попарно последовательно - первая и третья детонационные камеры с углом между осью их впускных детонационных отверстий в 60 градусов и на параллельной плоскости последовательно размещены вторая и четвертая детонационные камеры с углом между осями впускных детонационных отверстий в 60 градусов, причем угол между осями впускных детонационных отверстий первой и второй камер размещенных на параллельных плоскостях составляет 30 градусов, цилиндр имеет отверстия: впускное отверстие и
детонационное отверстие с высотой равной суммарной высоте отверстий детонационных камер размещенных на параллельных плоскостях с учетом зазора между ними, а система принудительного воспламенения имеет размещенные в головке (15) на одной окружности вокруг топливной форсунки три свечи искрового зажигания соединенных соответственно с системой управления впрыска и с системой зажигания.
5. система принудительного воздушного охлаждения состоит из корпуса с тремя полостями причем первая центральная полость ограждена внутренней винтовой лопастью детонационного кольца, поверхностями головки и ее осевой втулки с радиальными отверстиями (и внутренней стенкой детонационного кольца с радиальными отверстиями,сообщающимися со второй нагнетательной полостью, огражденной корпусом и внешней поверхностью впускного золотника, а третья полость охлаждения форсунки сообщается через радиальные отверстия осевой втулки.
6. система регулирования фаз впуска и степени сжатия состоит из цилиндрического впускного золотника, кинематически связанного с механизмом управления вращением и осевым перемещением, причем цилиндрический впускной золотник размещен на цилиндре (6) ниже детонационного кольца и имеет впускное окно в форме усеченного конуса,
7. Двигатель по п. 4. отличающийся тем, что механизм управления вращением и осевым перемещением впускного золотника и механизм вращения детонационного кольца кинематически связаны с ведущей шестерней коленчатого вала через редуктор.
Предлагаемое изобретение состоит:
Крейцкопфного механизма 1 соединения коленвала 2 с шатуном 3 и штока 4 с поршнем 5.
Цилиндро-поршневой группы с поршнем 5, цилиндром 6 с: радиальным окном 7 впуска; выпускными радиальными щелями 8 с выпускным коллектором 9, с впускно-детонационным отверстием 10.
Газораспределительного механизма с механизмом 11 вращательного и осевых перемещений кинематически 12 связанного с цилиндрическим впускным золотником 13 окном впуска 14 с формой с усеченного конуса.
Система питания и зажигания размещены в головка 15 цилиндра имеет центральную форсунку 16 и три свечи зажигания 17 расположенные вокруг форсунки 16, осевую полую цилиндрическую втулку18 с радиальными отверстиями 19.
Детонационная система состоит из цилиндрического детонационного кольца 20 с четырьмя внутренними детонационными камерами 21, 22 , 23 и 24 размещенные на параллельных двух плоскостях на верхней 21 и 23 детонационные камеры и на нижней 22 и 24 детонационные камеры.
Каждая детонационная камера 21, 22 , 23 и 24 имеет впускно-детонационное отверстие 25.
Механизм. управления 11 впускного золотника 13 кинематически 26 связан с шестерней 27 детонационного кольца 20 и кинематически 28 связана с ведущей шестерней 29 коленвала 2 через редуктор 30.
Система принудительного воздушного охлаждения состоит из корпуса 31 воздушного нагнетателя с внутренней винтовой лопастью 32 детонацонного кольца 20, в котором образованы три полости: первая 33 огражденная винтовой лопастью 32, головкой цилиндра 15 и ее осевой втулкой 18 с радиальными отверстиями 19 и внутренней стенкой детонационного кольца с радиальными отверстиями 34 сообщающейся: со второй нагнетательной полостью 35 огражденной корпусом 31 и внешней поверхностью впускного золотника 13 и с третьей полостью 36 охлаждения форсунки 26 огражденной внутренней поверхностью осевой цилиндрической втулки 18 головки с радиальными отверстиями 19.
Форсунка 26 топливопроводом соединена с системой питания 37.
Свечи зажигания 17 электропроводкой 38 подсоединены к распределителю зажигания 39 системы зажигания.
Камера сгорания 40 образована поверхностями головки 15, цилиндра 6 и поршня 5.
На: Рис. 1 показана принципиальная схема; Рис. 2 - сечение А-А; Рис. 3 - сечение В-В;
Рис. 4 - Сечение С-С; Рис. 5 - сечение Д-Д; Рис. 6 - сечение Е-Е;
Рис. 7 - схема регулирования степени сжатия;
Рис. 8 - развертка детонационного кольца и цилиндра;
Рис. 9 - сравнительная индикаторная диаграмма.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
Регулирование степени сжатия производится перемещением вдоль оси цилиндра 6 выпускного золотника 13 и его конусное окно 14 под управлением механизма 11 занимает положение, при котором изменяется момент конца фазы впуска т.е. изменяется геометрическая величина длины перемещения поршня 5 до ВМТ соответственно - степень сжатия.
Регулирование фазы впуска производится перемещением механизмом 11 впускного золотника 13 по цилиндру 6, при котором положения конусного впускного окна 14 золотника 13 относительно окна впуска 7 цилиндра 6 верх или вниз изменяет размер ширины впускного окна 14 золотника 13 относительно постоянной ширины впускного окна7 цилиндра 6.
Регулирование фазы выпуска производится перемещением выпускного золотника 3
Нагнетание воздуха в камеру сгорания обеспечивается вращением винтовой лопасти 12 совместно с золотником 13 и воздух под давлением создаваемым в полостях 33, 35 и 36 корпуса 31.
Охлаждение одновременно обеспечивается: в полости 33 головки 6 свеч зажигания 17; в полости 36 форсунку 16 , а из полости 35 наддув в камеру сгорания 40 при совпадении впускного окна 14 золотника 13 и впускного окно 7 цилиндра 6.
Двухтактный цикл совершается за один оборот впускного золотника - за 360 град.
Фаза выпуска.
Угловые размеры Фазы выпуска по повороту коленвала 2 постоянна и симметрична НМТ поршня 5.
Начало фазы выпуска - с совмещения плоскости днища поршня 5 с верхним краем выпускных щелей 8 цилиндра 6 при движении поршня 5 к НМТ.
Конец фазы выпуска при перекрытии поршнем 5 щелей 8 цилиндра 6 при движении поршня 6 к ВМТ.
Выхлопные газы проходят в полость коллектора 22 и далее в атмосферу.
Фаза впуска
Начало фазы впуска - с совмещения полостей впускных окон 14 золотника 13 и 7 цилиндра 6. Окончание фазы впуска при прекращении сообщения полостей впускных окон 13 золотника 11 и 7 цилиндра 6.
В связи с тем, что впускное окно 14 золотника 13 имеет форму конуса изменение положения его относительно окна впуска 10 цилиндра 6 при его перемещении вдоль оси вращения механизмом 11 приводит к изменению величин фазы впуска и степени сжатия.
Фаза выпуска
Продолжительность фазы с момента открытия выпускных щелей 8 кромкой поршня 5 при перемещении к НМТ и закрытия поршнем 5 выпускных щелей 8 при движении поршня к ВМТ и симметрична относительна НМТ
Фаза продувки
Продувка воздухом нагнетаемым винтовой лопастью 32 при совпадении открытых окна 14 впуска золотника 13 и окна 7 цилиндра 6 и до момента до перекрытия поршнем 5 выпускных щелей 8 цилиндра 6.
Впрыск топлива форсункой 26 с опережением в зависимости от оборотов двигателя управляемой системой питания 41 производится в такте сжатия.
Объем впрыскиваемого топлива форсункой 26 равна объему соответствующему созданию бедной топливовоздушной смеси в камере сгорания 35 и детонационных камерах 21, 22, 23 и 24.
Фаза сжатия. Зависит от требуемой величины СС и регулируется перемещением золотника 13 его конусного окна 14 относительно впускного окна 7 цилиндра 6.
ФАЗА разделения топливовоздушной смеси
Производится после впрыска топлива форсункой 26 с углом опережения впрыска управляемой системой питания 37 додостижения поршнем 5 геометрического параметра степени сжатия обеспечивающего давление 1,0 до 1,5 МПа. В зависимости от используемой марки бензина т.е. октанового числа.
При этом прекращается сообщение полости камеры сгорания 40 с полостями детонационных камер 21, 22, 23 и 24 через впускно - детонационное окно 10 цилиндра в следствии вращения детонационного кольца 20.
Бедная топливовоздушная смесь разделенная по детонационным камерам 21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20, а также в камере сгорания 40 имеют давление не ниже 1,0 МПа.
Детонационное воспламенение последовательно производится в:
ПЕРВОЕ ДЕТОНАЦИОННОЕ воспламенение происходит в камере сгорания 40 с упреждением в зависимости от частоты вращения коленвала 2 до достижении поршня ВМТ и при давление 2,,0 и 2,5 МПа в зависимости от степени сжатия установленного по октановому числу бензина производится принудительное детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси одновременно в трех точках свечами зажигания 17 управляемыми системой зажигания 39 и давление в камере сгорания 40 достигает до 8,0 МПа, что по запасу прочности допустимо для дизельных двухтактных двигателей.
ВТОРОЕ в детонационной воспламенение камере 21 при дальнейшем повороте коленвала 2 на 20 град. и движении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 21 с впускно - детонационным отверстием 10 цилиндра 6 и камеры-сгорания 40. В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 21 свыше 5,0 МПа, происходит детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси.
Детонационная струя из детонационной камеры 21 через детонационное отверстие 25 и впускно -детонационное отверстие 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 достигает 8,0 МПА.
ТРЕТЬЕ в детонационной камере 22 при дальнейшем повороте коленвала 2 до 40 град. т.е. при перемещении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 22 с впускно - детонационным отверстием 10 цилиндра 6 и камеры сгорания 40.
В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 22 свыше 5,0 МПа происходит детонационное воспламенение топливовоздушной смеси.
Детонационная струя из детонационной камеры 22 через детонационное отверстия 25 и 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 снова достигает 8,0 МПА.
ЧЕТВЕРТОЕ в детонационной камере 23 при дальнейшем повороте коленвала 2 на 60 град.при движении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 23, впускно - детонационного отверстия 10 цилиндра 6 и камеры-сгорания 40.
В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 23 свыше 5,0 МПа, происходит детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси.
Детонационная струя из детонационной камеры камеры 23 через детонационное отверстие 25 и впускно -детонационное отверстие 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 достигает 8,0 МПА.
ПЯТОЕ в детонационной камере 24 при дальнейшем повороте коленвала 2 на 60 град.при движении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 24, впускно - детонационного отверстия 10 цилиндра 6 и камеры-сгорания 40.
В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 24 свыше 5,0 МПа, происходит детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси.
Детонационная струя из детонационной камеры 24 через детонационное отверстие 25 и впускно - детонационное отверстие 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 достигает 8,0 МПА.
В связи с тем, что объем детонационно сгораемого топлива разделена на пять независимых полостей камеры сгорания 35, детонационных камер 21, 22, 23 и 24 и моменты детонационного воспламенения бедной топливовоздушной смеси чередуется с интервалом 20 град., а также то, что давление не превышает допустимые для инициирования детонационного самовоспламенения в камере сгорания 40 и максимальная величина давления 8,0 МПа не превышает допустимые по запасу прочности давление для двухтактных двигателей.
Фаза детонационного сгорания прерывистая со снижением до 5,0 МПа при 20, 40, 60 и 80 град. оборота коленвала 2 от ВМТ и с подъемом до 8,0 МПа при 5, 25, 45, 65 и 85 град..
Общая продолжительность фазы горения с давлением свыше 5,0 ,МПа не менее 90 град. оборота двигателя.
Рабочий ход.
От ВМТ до открытия выпускных щелей 7 цилиндра 6.
После детонационного воспламенения топливовоздушной смеси в ПЯТОЙ детонационной камере 24 с 90 град. оборота от ВМТ термодинамические процессы одинаковы с дизельными двухтактными двигателями внутреннего сгорания с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия и соотношением хода поршня Хп к диаметру поршня 1,3.
При этом уменьшенный цикловой расход бензина А72 предлагаемого изобретения обеспечивает образование бедной топливовоздушной смеси в соотношении не ниже 1:15 в камере сгорания 40 и полостях детонационных камер 21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20 гарантирующее невозможность преждевременного детонационного воспламенения топливовоздушной смеси до требуемой степени сжатия в камере сгорания 40 и в детонационных камерах21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20.
Многотопливность использования всех видов бензина марок от А66 до АИ95 обеспечивается созданием бедной топливовоздушной смеси, а также обеспечением соответствия фаз газораспределения к степени сжатия и оборотам двигателя механизмами 11 управления впускным 13 золотником, установка геометрической степени сжатия не допускающей давление при искровом принудительной зажигании в камере сгорания 40 детонационное воспламенение не более 30% топливовоздушной смеси в камере сгорания 40 до достижения поршнем ВМТ и до поступления горячих газов с давлением свыше 5,0 МПа из камеры сгорания в детонационные камеры 21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20.
100% детонационное сгорание в камере сгорания обеспечивается созданием одновременно трех очагов горения тремя свечами зажигания 17.
Давление выше 5,0 МПа в камере сгорания держится в продолжении вращения коленвала 2 не менее чем 90 град..
Крейцкопф 1 обеспечивает снижение нагрузок и износа поршня 5 и цилиндра 6 и увеличивает ход поршня 5 относительно его диаметра не менее чем 1,5 раз .
Предлагаемое изобретение обеспечивает:
1. Не менее чем 3 кратное увеличение мощности т.к. в камере сгорания предлагаемый
способ работы детонационного двигателя и крейцкопфный поршневой двигатель ее реализующий обеспечивают давление газов не ниже 5,0МПа течении 90 град. оборота коленвала по сравнению с обычным двигателем с воспламенением от сжатия, у которых давление свыше 50 держится не более 10 град. оборот;
2. Не менее чем 3 кратное снижение удельного расхода топлива т.к. при равном расходе
топлива предлагаемое изобретение вырабатывает мощность более чем в 2 раза.
3. на основании приведенных ниже в Таблице 1 сравнительных технических параметров
теплового и динамического расчетов ПРОТОТИПА, в дизельном варианте, и предлагаемого изобретения преимущества и работоспособность предлагаемого изобретения очевидны и обеспечивают повышение мощности, экономических показателей, надежности и экологическую чистоту.
«Теплов динамический расчет ДВС». БНТУ, МО Республики Беларусь, 2014 г. [8]
Бензин.
1. Надежность обеспечивается не возможностью превышения давления детонационного
воспламенения бедной топливовоздушной смеси бензина марок А66 до АИ 95 свыше 10,0 МПа с объемом расхода при каждом детонационном воспламенении производимом раздельно в камере сгорания и детонационных камерах не превышающем 40% от расхода при стехиометрическом коэффициенте избытка воздух не менее 1,5..
2. На основании п. 4 экологическая чистота гарантирована полным сгоранием топлива.
3. Использование крейцкопфного механизма увеличивает рабочий ход не менее чем 1,5
раз что гарантирует использование преимуществ детонационного горения топливовоздушной в поршневых двигателях внутреннего сгорания.
4. Надежное гарантированное детонационное горение в кмере сгорания обеспечено созданием трех очагов горения одновременно.
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ работы крейцкопфного детонационного двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия топливовоздушной смеси заключается в том, что от полости рабочей камеры (40) сгорания с бедной топливовоздушной смесью из бензина марок от А66 до АИ95, при достижении давления 1,2 МПа, отделяются и изолируются четыре детонационные камеры. Производятся последовательные детонационные воспламенения. Первое детонационное воспламенение производится в камере (40) сгорания принудительным зажиганием при достижении поршнем (5) верхней мертвой точки (ВМТ) и давления 1,5-2,0 МПа. Второе, третье, четвертое и пятое детонационные воспламенения производятся в детонационных камерах под воздействием давления и температуры газов, поступивших из камеры сгорания, со следующими последовательностями. В первой детонационной камере (21) детонационное воспламенение производится после 20 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. Во второй детонационной камере детонационное воспламенение производится после 40 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. В третьей детонационной камере детонационное воспламенение производится после 60 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. В четвертой детонационной камере детонационное воспламенение производится после 80 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. Раскрыт крейцкопфный двигатель, реализующий способ детонационной работы. Технический результат заключается в повышении мощности работы двигателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.
1. Способ работы крейцкопфного детонационного двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия топливовоздушной смеси, отличающийся тем, что от полости рабочей камеры сгорания с бедной топливовоздушной смесью из бензина марок от А66 до АИ95, при достижении давления 1,2 МПа, отделяются и изолируются четыре детонационные камеры и производятся последовательные детонационные воспламенения - первое в камере сгорания принудительным зажиганием при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и давления 1,5-2,0 МПа, второе, третье, четвертое и пятое детонационные воспламенения производятся в детонационных камерах под воздействием давления и температуры газов, поступивших из камеры сгорания, со следующими последовательностями - в первой детонационной камере после 20 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ, во второй детонационной камере после 40 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ, в третьей детонационной камере после 60 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ и в четвертой детонационной камере после 80 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при пуске и на режимах прогрева, а также при длительных холостых оборотах двигатель переводится с двухтактного на четырехтактный цикл с одновременным обеспечением соответствия фазы газораспределения к четырехтактному циклу и с отключением первой и третьей детонационных камер.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при переходе с одной марки бензина на другую, для каждой марки от А66 до АИ95, после отделения от камеры сгорания детонационных камер при достижении поршнем ВМТ обеспечивается соответствующая степень сжатия с давлением больше в 1,3 раза по сравнению с давлением, при котором детонационно сгорает при принудительном зажигании не более 3% топливовоздушной смеси.
4. Реализующий способ детонационной работы крейцкопфный двигатель с продувкой, многотопливный, с системой регулирования фаз впуска и степени сжатия, состоящий из блока цилиндров, коленчатого вала, шатуна, поршня, цилиндра и индивидуальной головки цилиндра, отличающийся тем, что содержит детонационное цилиндрическое кольцо, которое охватывает цилиндр с головкой цилиндра, детонационное цилиндрическое кольцо кинематически связано с механизмом управления вращения и имеет четыре внутренние детонационные камеры, размещенные на двух параллельных плоскостях попарно последовательно - первая и третья детонационные камеры с углом между осью их впускных детонационных отверстий в 60 градусов и на параллельной плоскости последовательно размещены вторая и четвертая детонационные камеры с углом между осями впускных детонационных отверстий в 60 градусов, причем угол между осями впускных детонационных отверстий первой и второй камер, размещенных на параллельных плоскостях, составляет 30 градусов, цилиндр имеет отверстия: впускное отверстие и детонационное отверстие с высотой, равной суммарной высоте отверстий детонационных камер, размещенных на параллельных плоскостях с учетом зазора между ними, а система принудительного воспламенения имеет размещенные в головке на одной окружности вокруг топливной форсунки три свечи искрового зажигания, соединенных соответственно с системой управления впрыска и с системой зажигания.
5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что система принудительного воздушного охлаждения состоит из корпуса с тремя полостями, причем первая центральная полость ограждена внутренней винтовой лопастью детонационного кольца, поверхностями головки и ее осевой втулки с радиальными отверстиями и внутренней стенкой детонационного кольца с радиальными отверстиями, сообщающимися со второй нагнетательной полостью, огражденной корпусом и внешней поверхностью впускного золотника, а третья полость охлаждения форсунки сообщается через радиальные отверстия осевой втулки.
6. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что система регулирования фаз впуска и степени сжатия состоит из цилиндрического впускного золотника, кинематически связанного с механизмом управления вращением и осевым перемещением, причем цилиндрический впускной золотник размещен на цилиндре ниже детонационного кольца и имеет впускное окно в форме усеченного конуса.
7. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что механизм управления вращением и осевым перемещением впускного золотника и механизм вращения детонационного кольца кинематически связаны с ведущей шестерней коленчатого вала через редуктор.
| Двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия | 1986 |
|
SU1416722A2 |
| Бесшатунный поршневой ДВС, работающий на энергии детонации топливно-воздушной смеси | 2018 |
|
RU2711853C1 |
| Поршневой двигатель внутреннего сгорания | 2017 |
|
RU2698383C2 |
| US 9739193 B2, 22.08.2017 | |||
| US 5239959 A, 31.08.1993 | |||
| СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЖНОГО ПОКРОВА У ТЯЖЕЛООБОЖЖЕННЫХ | 1991 |
|
RU2010028C1 |
