Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1985 года по МПК F02D21/08 

2 Способ по п. 1, отличающийся тем, что отработавшие газы после сжигания в камере сгорания дополнительно окисляют в реакторе.

3.Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием,, содержащий цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, впускной и выпускной трубопроводы, сообщенные между собой рециркуляционным каналом, свечу зажигания для воспламенения заряда, электроды которой размещены в камере сгорания, н средство подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания путем перемещивания топлива со всасываемым воздухом, о т л и чающийся тем, что, с целью снижения содержания вредных веществ в отработавших газах1без ухудшения эксплуатационных характеристик дви;гателя, камера сгорания снабжена по меньшей мере одной дополнительной свечой зажигания, электроды которой размещены противоположно электродам основной свечи на равном расстоянии от оси симметрии цилиндра и подключены к источнику тока с возможностью обеспечения одновременного разряда на обеих свечах, а в рециркуляционном канале размещено средство управления количеством рециркулируемого газа в диапазоне от 10 до 50% по объему от подаваемого воздуха .

4.Двигатель по п. 3, о т л и Ч а ю щ и и с я тем, что расстояние

8049

электродов свечей от оси симметрии цилиндра составляет 0,3-1,0 радиуса цилиндра.

5.Двигатель по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что линия, проходящая через электроды основной свечи и ось симметрии цилиндра, составляет с линией, проходящей через электроды дополнительной свечи

и ось симметрии цилиндра, угол 140180°.

6.Двигатель по пп. 3 и 5, отличающийся тем, что выпускные каналы покрыты изоляцией и образуют выпускной коллектор.

7.Двигатель по пп. 3-6, отличающийся тем, что центры впускного и выпускного трубопроводов размещены по обе стороны вертикальной плоскости, проходящей через центр симметрии цилиндра и перпендикулярной продольной оси головки двигателя.

8.Двигатель по пп. 3-7, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен реактором, размещенным в выпускном трубопроводе.

9.Двигатель по пп. 3-8, отличающийся тем, что .реактор выполнен в виде термического реактора.

10.Двигатель по пп. 3-8, отличающийся тем, что реак. тор выполнен в виде каталитического реактора.

1.Способ работы двигателя вну реннего сгорания с йскровык зажига .10 ем,содержащего цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, путем всасьгоания топливовоздушной смеси с соотношением воздух:топливо, равным 13:1 16:1, в цилиндр, добавления к ней рециркулированных отработавших га зов, сжатия, последующего воспламенения полученного заряда и сжигания его в камере сгорания, о т л и чающийся тем, что, с целью снижения содержания вредных веществ в отработавших газах без ухудшения эксплуатационных характеристик двигателя, рециркулиррванные отработавшие газы добавляют в количестве 10-50% по объему от подаваемого воздуха и воспламенение заряда произ- : водят по меньшей мере в двух различных точках одновременно.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием и рециркуляцией отработавших газов,

Известны способы работы двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие цилиндр с камерой сгорания, ограниченной голов- кой цилиндра и головкой порганя, пу-. тем всасывания топлйвовоздушной сме- си с соотнощением воздух -- топливо, равным 13:1 - 16:1, в цилиядр, добавления к ней редиркулироваиных отработавших газов, сжатия, последующего воспламенения полученного заряда и сжигания его в камере сгорания Q ,

Известны также двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой порщня, впускной и выпускной трубопроводы, сообщенные между собой р«щиркуляционным каналом, свечу зажигания для воспламенения заряда, электроды которой размеи1ены в камере сгорания и средство попачи топливовоздушной смеси в камеру сго рания путем перемешивания топлива с всасьгоаемым воздухом П. Однако в известных двигателях -дл сохранения стабильного воспламенени смеси топливо - воздух - редиркулированные отработавшие газы процент рециркулированных тазов устанавлива низким, что ограничивает степень уменьшения выделения N0) . Цель изобретения - снижение соде жания вредных веществ в отработавших газах без ухудшения эксплуатационных характеристик двигателя. Для достижения поставленной цели согласно способу работы двигател внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащего цилиндр с кам рой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, путем всасывания топливовоздушной смеси с соотношением воздух топливо, равным 13:1 - 16:1, в цилиндр, добавле ния к ней рециркулированных отработавших газов, сжатия, последующего воспламенения ползгченного заряда и сжигания его в камере сгорания, рециркулированные отработавшие газы добавляют в количестве 10-50% по объему от подаваемого воздуха и воспламенение заряда производят по меньшей мере в двух различных точка одновременно.. Кроме того, отработавшие газы после сжигания в камере сгорания до полнительно окисляют в реакторе. В дви гателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащем цилиндр с камерой сгорания, ограниченной головкой цилиндра и головкой поршня, впускной и выпускной трубапроводы, сообщенные между собой рециркуляционным каналом, свечу зажигайия для воспламенения заряда, электроды которой размещены в камере сгорания, и средство подачи топл вЪвоздушной смеси и камеру сгорания путем перемешивания топлива со всасываемым воздухом, камера сгорания снабжена по меньшей мере одной дополнительной свечой зажигания, элек роды которой размещены противополож но электродам основной свечи на рав ном расстоянии от оси -симметрии цилиндра и подключены к источнику тока с возможностью обеспечения одновременного разряда на обеих свечах, а в рециркуляционном канале размеще но средство управления количеством рециркулируемого газа в диапазоне от 10 до 50% по объему от подаваемого воздуха. Кроме того, расстояние электродов свечей от оси симметрии цилиндра составляет 0,3-1,0 радиуса цилиндра. Линия проходящая через электроды основной свечи и ось симметрии цилиндра, составляет с линией, проходящей через электроды дополнительной свечи и ОСЬ симметрии цилиндра, угол 140-180°. Вьтускные каналы пркрыты изоляцией и образуют вьтускной коллектор. Центры впускного и выпускного трубопроводов размещены по обе стороны вертикальной плоскости, проходящей через центр симметрии цилиндра и перпендикулярной продольной оси головки двигателя. Двигатель дополнительно снабжен реактором, размещенным в выпускном трубопроводе. Реактор может быть вьшолнен в виде термического реактора,, или в виде каталитического реактора. На фиг.1 показана схема многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - сечение головки одного из цилиндров двигателя{ на фиг.3 - цилиндр двигателя вид сверхуi на фиг.4 - цилиндр, поперечное сечениеJ на фиг.5 - вариант исполнения цилиндра двигателя согласно фиг,3; на фиг.6 - то же,поперечное сечение; на фиг.7 - поршень, вертикальное сечение на фиг.8 - вариант поршня согласно фиг.7, вертикальрое сечение| на фиг.9 -. гог ловка цилиндров двигателя, вид сверг ху; на фиг.10 - график, показываюшр й зависимость выделений NQj( от времени сгорания и температуры; на фиг.11- график изменения давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала в градусах; на фиг.12- график потребления топлива в зависимости от процента рециркулированных отработавших газов; на фиг.13 - график зависимости уровня вьщеления N0 от процента рециркулированных отработавших газов и потребления топлива. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит цилиндр 1 с камерой 2 сгорания. Каме5pa 2 сгврания ограничена головкой 3 цилиндра и головкой А поршня и содержит основную свечу 5 зажигания для воспламенения заряда, электроды которой размещены в камере сгорания и дополнительную свечу 6 зажигания, электроды которой размещены противоположно электродам основной свечи на равном расстоянии от оси симметрии и подключены к источнику тока с возможностью обеспечения одновременного разряда на обеих свечах. При этом расстояние электродов свечей от оси симметрии цилиндра составляет 0,3-1,0 радиуса цилиндра Линия, проходящая через электрод основной свечи и ось симметрии цилиндра, составляет с линией, проходящей через электроды дополнительной свечи и ось симметрии цилиндра, угол 140-180 (фиг.З). Двигатель внутреннего сгорания содержит впускной 7 и выпускной 8 трубопроводы, сообщенные между собой рециркуляционным каналом 9, в котором размеще.но средство 10 управления количеством рециркулируёмо газа в диапазоне от 10 до 50% по объему, выполненное например в виде сопла Вентури. Вьтускные каналы покрыты изоляцией 11 и образуют выпускной коллек тор 12. Центры впускного 7 и ввтускного трубопроводов размещены по обе стороны вертикальной плоскости, проходящей через центр симметрии цилиндра и перпендикулярной продольной оси головки двигателя (фиг.9). В вьтускном трубопроводе 8 разме щек реактор, который может быть выполнен как термическим, так и каталитическил. Двигатель содержит также средство 13 подачи топливовоздушной смеси в камеру 2 сгорания путем перемешивания топлива с,всасываемым воздухо например карбюратор. Двигатель работает следующим образом. . В цилиндр двигателя подается топ ливовоздушная смесь с соотношением воздух:топливо 13:1 - 16:1. Через 49 рециркуляционный канал в цилиндр двигателя поступают также отработавшие газы, которые добавляются к то- пливовоздушной смеси в количестве 10-50% по объему отподаваемого воздуха, после чего смесь сжимают и воспламеняют заряд по меньшей мере в двух различных точках одновременно, После сжигания в камере сгорания отработавшие газы дополнительно О2 исляют в Термическом или каталитическом реакторе. Таким образом, с помощью изобретения обеспечивается эффективное и надежное зажигание топливовоздушной смеси, содержащей значительное количество невоспламеняющихся рециркулированных отработавших газов. Сгорание, осуществляемое при помощи нескольких свечей, происходит более полно и быстро и при более высокой температуре в центральной части камеры сгорания, вследствие чего оно осуществляется более стабильно и плавно. При этом двигатель может стабильно работать и при подаче значительного количества рециркулированных отработавших газов, равного 10-50%. В обычных двигателях, имеющих одну свечу зажигания, количество рециркулированных отработавших газов не превышает 6-7%. Уменьшение вьщеле.ния N0 при увеличении процента рециркулированных отработавших газов делает возможной работу двигателя с составом топливовоздушной смеси, близким к стехиометрическому, при котором потребление топлива является оптимальным. При этом можно использовать низко.октановое топливо без появления детонаций. Вследствие этого, степень сжатия в двигателе может быть увеличена до 8,0 или 10,0, что приводит к увеличению выходной мощности дви- гателя. Установка реакторов в выпускном трубопроводе двигателя позволяет дополнительно к снижению токсичности за счет уменьшения выбросов N0)( снизить выбросы с отработавшими гвзами продуктов неполного сгорания топлива.

. fi

zzy////y///////////y//

т

Фиг. 7

Фиг.8

NOx

t««

. Ю

X

Фи&. /

NO,

Фиг, 15