Способ работы двухтактного форкамерного двигателя внутреннего сгорания и двухтактный форкамерный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02M67/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателе- строению, и может быть использовано в двухтактных форкамерных двигателях

внутреннего сгорания (ДВС) легкого топлива.

Известен способ работы двухтактного форкамерного ДВС и двухтактный

форкамерный ДВС (.), работающий на легком топливе с принудительным воспламенением, в котором продувка и наполнение цилиндра воздухом осуществляется из кривошипно-шатунной каме - ры, а топливовоздушные смеси, подаваемые в цилиндр и форкамеру, образуются путем распыливания легкого топлива сжатым воздухом, подаваемым компрессором в начале такта сжатия воздуха в цилиндре. Двигатель содержит цилиндр с поршнем, связанным посредством кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом, кривошипную камеру, сообщенную с цилиндром, установленные в цилиндре и в фаркаме ре форсунки, подключенные посредство трубопроводов к топливной емкости и к пневмокомпрессору, кинематически связанному с валом.

Недостатком этого технического решения, которое принимается в качестве прототипа, является осуществление продувки форкамеры после продувки цилиндра, в связи с чем остаточные газы из форкамеры вытесняются продувочным воздухом в цилиндр после окончания в нем продувки, что снижает экономичность ЛВС,

Кроме того, продувка цилиндра срганизована с недостаточной интенсивностью.

Целью изобретения является повышение экономичности ЛВС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе работы двухтактного форкамерного ЛВС, включающем продувку цилиндра воздухом с продувкой форкамеры, сжатие воздуха г цилиндре, подачу в начале сжатия в цилиндр и форкамеру богатых смесей легкого топлива с дополнительна нагнетаемым воздухом под давлением, - большим давленияl продувки, - в цилиндр более богатой смеси, чем в форкамеру, принудительного воспламенения смеси в форкамере с последующим воспламенением смеси в цилиндре факелом газов из форкамеры, расширение продуктов сгорания и их выпуск, продувку форкамеры осуществляют одновременно с продувкой цилиндра, воздух для продувки подают в избыточном объеме по отношению к объему цилиндра, ускоряют его и подают в цилиндр тангенциально.

В устройстве для реализации способа работы двухтактного форкамерного

ЛВС, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, снабженным продувочными каналами, головку цилиндра

с форкамерой, установленные в цилиндре и в форкамере форсунки подачи смесей легкого топлива с воздухом, связанные с трубопроводами подвода топлива и через автоматический клапан,

снабженный приводом, с трубопроводами подвода воздуха от пневмокомпрес- сора, датчик момента подачи, связанный с приводом автоматического клапана трубопровода подачи воздуха, и регулятор режима работы, пневмокомпрес- сор выполнен двухступенчатым, причем его первая ступень сообщена с продувочными каналами цилиндра и выполнена с рабочим объемом, большим объема

цилиндра, продувочные каналы цилиндра выполнены сужающимися к выходу в цилиндр и направлены по касательной к его боковой поверхности, а регулятор режима работы связан с клапаном

форсунки цилиндра.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема ДВС, а на фиг.2 - схема подачи продувочного воздуха з цилиндр.

Двигатель 1 для реализации способа содержит (смофиг.1) цилиндр 2-е размещенным в кем поршнем 3, который связан шатуном с коленчатым валом Ц, В нижней части цилиндра 2 расположены выпускные окна 5. В цилиндр 2 окном 6 выходит продувочный канал 7, входом которого служит окно 8. В верхней части цилиндра 2 находится камера сгорания 9 с форкамерой 10.

В форкамере 10 установлена свеча зажигания 11 и форсунка 12. В камере сгорания 9 установлена форсунка 13. Картер 1 двигателя 1 переходит в его поддон 15, заполненный маслом 16. В

поддоне размещен маслозаборник масляного насоса 17, подключенный к масляной магистрали 18. Лвигатель 1 ч снабжен двухступенчатым пневмокомп- рессором 19 с воздушным фильтром 20,

с камерой 21 сжатия воздуха, объем которой больше объема цилиндра, и камерой 22 сжатия воздуха, Пневмо- компрессор 19 имеет привод от коленчатого вала 4. Камера сжатия 22 пневмокомпрессора 19 подключена воздухопроводом 23 к форсунке 13 через обратный клапан 25 и через авто- .матический клапан 2k и к форсунке через обратный клапан 25 воздузгопро

51

пневмокомпрессора

вода 23. Камера 21 19 через обратный клапан, сообщается с входным окном 8 продувочного канала 7 и подключена магистралью 26 через обратный клапан 27 к форсунке 12 форкамеры 10„ Кроме того, форсунки 12 и 13 подключены к нагнетающему бензопроводу 28. В топливных каналах форсунок 12 и 13 установлены автоматические клапаны, приводы которых и привод автоматического клапана 2k в воздухопроводе 23 подключены линией 29 их управления к датчику момента подачи топлива. Автоматический клапан топливого канала форсунки 13 связан дополнительно посредством тяг, входящих, в привод 30, с регулятором режима работы (не показан) двигателя 1.

Способ работы ДВС осуществляется следующим образом.

i,

Коленчатым валом ч двигателя 1-,

приводится в действие двухступенчатый пневмокомпрессор 19. Воздух из атмосферы поступает,через фильтр 20 в камеру 21 сжатия воздуха. Из камеры 21 воздух нагнетается в продувочный канал 7 через окно 8, а также в магистраль камеры сжатия 21 сжатия 22, где дополнительно сжимается и под повышенным давлением нагнетается в воздухопровод 23.

При движении поршня 3 вниз, к нижней мертвой точке (НМТ), его верхняя кромка открывает выпускные окна 5. Начинается выпуск продуктов сгорания из цилиндра 2. Давление в цилиндре 2 падает и становится ниже давления воздуха, нагнетаемого пнев- мокомпрессором 19 из его камеры сжатия 21. Воздух начинает поступать из камеры 21 по магистрали 26 через установленный в ней обратный клапан 27 своим давлением закрывает обратный клапан 25 проходит по воздушному каналу форсунки 12 и открывает ее выходной клапан. Осуществляется продувка воздухом форкамеры 10. Продукты сгорания вытесняются из форкамеры 10 через ее сопла в цилиндр 2, а из него в выпускные окна 5. Крличест во продувочного воздуха, ограниченное пропускной способностью воздушного канала форсунки 12, достаточно, для избыточной продувки объема форка меры 10.

26. Часть воздуха из поступает в камеру

0

5

0

5

При дальнейшем движении поршня 3 вниз его верхняя кромка открывает окна 6 продувочного канала 7 цилиндра 2, Воздух под давлением из камеры 21 пневмокомпрессора 19 поступает по продувочному каналу 7 в цилиндр 2„ Осуществляется одновременная продувка воздухом форкамеры 10 и цилиндра 2 при открытых выпускных окнах 5. Так как окна 6 продувочного канала 7 сужены, скорость продувочных потоков увеличивается на выходе в цилиндр 2„ Кроме того, окнами 6 продувочные потоки направляются пол острым углом к оси цилиндра 2 и одновременно по касательной к его боковой поверхности (смофиг.2). Под действием продувочных потоков газовая среда вращается, свежий заряд, перемещаясь вдоль периферии цилиндра, достигает его верхней части, вытесняя оттуда отработавшие газы че-: рез центральную часть цилиндра к выпускным окнам 5. Одновременная и избыточная продувка воздухом форкамеры и цилиндра повышает степень очистки цилиндра от отработавших газов и, как следствие, - экономичность двигателя.

Подача продувочных потоков в цилиндр тангенциально и с высокой скоростью также способствует повышению эффективности очистки цилиндра.

При движении поршня от НМТ к ВИТ его верхняя кромка перекрывает окна 6 продувочного канала 7. Продувка цилиндра 2 прекращается. Воздух про- 0 должает поступать в форкамеру ТО по магистрали 26 до момента полного перекрытия поршнем 3 выпускных окон 5 цилиндра 2. С момента перекрытия выпускных окон 5 начинается сжатие поршнем 3 воздуха ё цилиндре 2, а к автоматическому клапану воздухопровода 23 и к клапанам момента подачи топлива топливных каналов форсунок 12 и 13 ло линии 29 их управления начинает поступать сигнал от датчика момента подачи топлива, связанного с коленчатым валом k. Приводы клапанов могут быть пневматического, механического или электромагнитного типа, а датчик момента . подачи топлива - кулачкового, контактного, индукционного золотникового типа и т.п. По поступлении сигнала автоматический клапан 2 и клапа0

5

0

5

7

мы момента подачи топливных каналов форсунок 12 и 13 открываются. Начинают поступать воздух в воздушные каналы форсунок 12 и 13 по воздухопроводу 23 и через открытый автоматический клапан 24. При этом открывется обратный клапан 25 и закрывается обратный клапан 27 магистрали 2G. Одновременно по топливным каналам форсунок 12 и 13 поступает лекое топливо, нагнетаемое по бензопроводу 28. На выходе форсунок образуются топливные смеси, давлением которых открываются клапаны выходов форсунок 12 и 13. Смесь форсунки 13 более богатого состава поступает в цилиндр 2, а смесь форсунки 12 менее богатого состава - в форкамеру 10. Рабочая смесь в цилиндре 2 образуется путем смешивания находящегося в нем завихренногчз воздуха с богатой смесью. Автоматический клапан 2k и клапаны момента подачи в топливных каналах форсунок 12 и 13 остаются открытыми до подхода поршня 3 двигателя 1 к ВМТ„ Количество смеси, подаваемой через форсунку 13 регулируется установленным в ней автоматическим клапаном, связанным приводом 30 с регулятором режима работы двигателя,,

В ходе сжатия давление в цилиндре 2 нарастает ив некоторый момент начина превышать давление подаваемых смесей. Вследствие этого клапаны форсунок 12 и 13 закрываются и подача смсей прекращается,

В конце сжатия смесь в форкамере 10 воспламеняется от свечи 11. Под давлением продукты сгорания выбрасываются через сопла форкамеры 1C в кмеру сгорания цилиндра 2 и воспламе няют основную рабочую смесь.

Поршень 3 движется вниз, осуществляя рабочий ход.

При открытии верхней кромкой поршня выпускных окон 5 происходит выпуск отработавших газов. Далее пр цессы повторяются.

Формула изобретения

1. Способ работы двухтактного форкамерного двигателя внутреннего сгорания (ЛВС) путем продувки цилиндра, воздухом с продувкой форкамеры, j сжатия воздуха в цилиндре, подачи в начале сжатия в цилиндр и форкамеру богатых смесей легкого топлива с

8

o

S

5

дополнительно нагнетаемым воздухом под давлением, большим давления продувки, - в цилиндр более богатой смеси, чем в форкамеру, принудительного воспламенения смеси в форкамере с последующим воспламенением смеси в цилиндре факелом газов из форкамеры, расширения продуктов сгорания и их выпуска, отличающийся ьм, что, с целью повышения экономичности ЛВС, продувку форкамеры осуществляют воздухом одновременно с продувкой цилиндра, 1 2. Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что воздух для продувки подают в избыточном объеме по отношению к объему цилиндра,

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю- 0 щ и и с я тем, что воздух для про-, дувки ускоряют и подают в цилиндр тангенциально.

k. Двухтактный форкамерный двигатель внутреннего сгорания, содер™ жащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, снабженный продувочными ка- налами, головку цилиндра с форкаме- рой„ ус;гановтнные в цилиндре и в форкамере форсунки подачи смесей легкого топлива с воздухом, связай- ные с трубопроводами подвода топлива и через автоматический клапан, снабженный приводом, с трубопроводами подвода воздуха от пневмокомп- рессора, датчик момента подачи, связанный с приводом автоматического клапана трубопровода подачи воздуха и регулятор режима работы, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения экономичности, пневмо- компрессор выполнен двухступенчатым причем его первая ступень сообщена с продувочными, каналами цилиндра. 5 о Двухтактный форкамерный ЛВС по п.4, отличающийся тем,, что первая ступень пневмокомп- рессора выполнена с рабочим объемом, большим объема цилиндра.

6 Двухтактный форкамерный ДВС по п. k, отличающийся тем, что продувочные каналы цилиндра выполнены сужающимися к выходу в цилиндр и направлены по касательной к его боковой поверхности.

7. Двухтактный форкамерный ДВС по п. 4, отличающий ся |тем, что регулятор режима работы связан с клапаном форсунки цилиндра.

0

5

5

/2 /Я /25 Z

Редактор Н. Федорова

Составитель Л. Лебедева

Техред М.МоргенталКорректор Н, Максимишинец

Z7/8 26

Изобретение относится к двига- телестроению и может быть использовано в двухтактных форкамерных двигателях внутреннего сгорания (ДВС), работающих на легком топливе с искровым зажиганием. Цель изобретения - повышение экономичности ДВС. ДВС содержит цилиндр 2 с выпускными 5 и продувочными 6 окнами, в головке которого установлены свеча зажигания 11 и форсунки 12 и 13, размещенные в форкамере 10 и камере сгорания 9 цилиндра, и размещенный в цилиндре поршень 3. Вал ДВС связан с двухступенчатым пневмокомпрессором 19, первая ступень которого (камера сжатия 21) сообщена через продувочные каналы с цилиндром, а вторая ступень (камера сжатия 22) через воздухопровод 23 - с Лорсунками 12 и 13, к которым подведены также топливопроводы. Клапан Форсунки 13 связан с органом управления. Рабочий объем первой ступени компрессора превышает объем цилиндра. Способ работы ДВС включает продувку цилиндра через продувочные окна с ускорением и завихрением потоков воздуха, одновременно через Лорсунку продувают Аоркамеру. После перекрытия поршнем выпускных окон начинаются сжатие воздуха в цилиндре и подача через форсунки богатой смеси топлива со сжатым воздухом, при этом в Лоркамеру подают менее богатую смесь, а в цилиндр более богатую, которая смешивается с сжимаемым воздухом. Количество богатой смеси, подаваемой в цилиндр, регулируют органом управления. В конце сжатия искрой от свечи воспламеняют « смесь в форкамере, а образовавшимся факелом смесь в камере сгорания. Происходит рабочий ход поршня. При движении к НМТ поршень открывает сначала выпускные окна, через которые осуществляется выпуск отработавших газов, а затем продувочные окна и процесс повторяется. 2 с. и 5 з.п„ ф-лы, 2 ил. ё Х4 О х| 0 ГО