Способ работы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02M25/06 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к способам работы двигателей с термохимической конверсией части топлива.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, при котором порция топлива в цилиндр передается ступенчато или за два раза при сжатии (или при сжатии и на впуске) 1.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет использовать для совершения полезной работы ту часть теплоты, которая уносится с отработавшими газами.

Известен также способ работы двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр заряда, его сжатия, впрыска в цилиндр то плива двумя порциями, сгорания топлива, расширения продуктов сгорания с преобразованием их энергии в возвратно- поступательные движения поршня между верхней и нижней мертвыми точками и выпуска отработавших газов, первую порцию топлива подают на такте расширения, а вторую - в конце такта сжатия, причем первую часть в продукты сгорания, которые отделяют от надпоршневой части камеры сгорания в испарительной камере 2.

Однако реализация указанного способа не позволяет добиться использования тепла отработавших газов для улучшения топливной экономичности двигателя. По этому способу испарительная камера соединяется с цилиндром на период времени от конца такта сжатия до середины такта расширения, поэтому и в испарительную камеру для термической обработки первой части топлива из рабочего цикла отбирается наиболее ценное рабочее тело, совершающее полезную работу. Отбор даже малой части работающего тела вместе с увеличенными тепловыми потерями через развитые поверхности двух камер и гидравлическими потерями при перетекании через узкий канал приведут к потери эффективности работы и, следовательно, к увеличению расхода топлива.

Целью изобретения является повышение экономичности двигателя внутреннего сгорания.

Цель достигается тем, что при способе работы двигателя внутреннего сгорания путём спуска в цилиндр заряда, его сжатия, впрыска в цилиндр топлива двумя порциями, сгорания топлива, расширения продуктов сгорания с преобразованием их энергии в возвратно-поступательное движение поршня между верхней и нижней мертвыми точками и выпуска отработавших газов, причем первую порцию топлива перед сгоранием

впрыскивают в продукты сгорания в конце их расширения, а впрыск второй порции топлива производят в конце сжатия заряда, выпуск газов из цилиндра осуществляют

двумя раздельными фазами, первую из которых начинают после достижения поршнем нижней мертвой точки, производят в ресивер и завершают при превышении давления в ресивере над давлением в цилинд0 ре. впуская газы в цилиндр, а вторую фазу начинают после завершения первой.

На чертеже изображена схема двигателя внутреннего сгорания, реализующего предлагаемый способ.

5 Двигатель содержит цилиндр 1, в котором размещен поршень 2, совершающий возвратно-поступательное движение между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой. Цилиндр снабжен крышкой 3, в

0 которой установлены впускной клапан 4, выпускные клапаны 5 и 6 и форсунка 7. Последняя подключена к топливному насосу 8, обеспечивающему впрыск топлива двумя порциями. Выпускное отверстие, закрывае5 мое клапаном 5, связано патрубком 9 с ресивером 10, который через патрубок 11 связан с впускной системой двигателя.

При движении поршня к нижней мертвой точке не такте расширения в конце

0 такта в цилиндр 1 топливным насосом 8 через форсунку 7 подают первую порцию топлива, которая в условиях высоких температур вступает в эндотермические реакции с двуокисью углерода и парами воды, содер5 жащимися в продуктах сгорания топлива. В процессе этой реакции поглощается тепло, равное тепловому эффекту реакции, и образуется новое топливо, основными горючими компонентами которого являются СО и На.

0 Теплотворная способность конвертированного топлива выше теплотворной способности исходного топлива на величину теплового эффекта реакции. Так как тепловой эффект реакции обеспечивается за счет

5 низкопотенциального тепла продуктов сгорания, поскольку топливо впрыскивается в конце такта расширения, когда энергия расширяющихся газов преобразована в поступательное движение поршня (в тра0 диционном способе работы в конце такта расширения открывают выпускной клапан для удаления из цилиндра отработавших газов), то осуществляется регенерация тепла путем поглощения его в процессе термо5 химических реакций и превращения во внутреннюю энергию конвертированного топлива.

При достижении поршнем 2 нижней мертвой точки осуществляют первую фазу выпуска,, для чего открывают выпускной к л апан 5, из цилиндра 1 начинает выходить конвертированное топливо в смеси с отработавшими газами через патрубок 9 в ресивер 10 и далее на такте впуска через патрубок 11 в цилиндр двигателя. Выпускной клапан 5 закрывают при превышении давления в ресивере над давлением в цилиндре. Поскольку топливо впрыскивается в объем продуктов сгорания, примыкающий к крышке 3, то в первую очередь этот объем отработавших газов и будет удаляться из цилиндра 1. Поэтому за период времени, в течение которого будет открыт клапан 5, из цилиндра выйдет конвертированное топливо в смеси.с продуктами сгорания.

После завершения первой фазы выпуска осуществляют вторую фазу, для чего открывают выпускной клапан б и из цилиндра 1 удаляют отработавшие газы в атмосферу на такте выпуска при движении поршня 2 к верхней мертвой точке.

На такте впуска через открытый впускной клапан 4 в цилиндр поступают свежий воздух и конвертированное топливо, В последующем такте производят сжатие смеси свежего воздуха и конвертированного топлива, а в конце этого такта подают топливным насосом 8 через форсунку 7 вторую порцию топлива, которая при своем воспламенении приводит к сгоранию конвертированного топлива.

При сгорании конвертированного топлива выделяется и превращается в полезную работу тепло, регенерированное в предыдущих тактах при термохимических реакциях конверсии исходного углеводородного топлива в продуктах сгорания. Следовательно, осуществляется термодинамическое усовершенствование цикла за счет регенерации тепла с последующим превращением его в полезную работу. На следующем такте осуществляют рабочий ход, и далее цикл повторяют снова.

При проведении термохимических 5 реакций топлива с продуктами сгорания в цилиндре в конце такта расширения обеспечиваются температурные условия для наибольшего количества топлива, которое сможет прореагировать с отработавшими

0 газами, что увеличивает количество тепла, возвращаемого в рабочий цикл. Кроме того, замена части жидкого топлива продуктами его конверсии улучшает процесс выгорания жидкого топлива из-за наличия в конверти5 рованном топливе активных газообразных горючих На, СО и др., что также способствует повышению топливной экономичности. Формула изобретения Способ работы двигателя внутреннего

0 сгорания путем впуска в цилиндр заряда, его сжатия, впрыска в цилиндр топлива двумя порциями, сгорания топлива, расширения продуктов сгорания с преобразованием их энергии в возвратно-поступательное

5 движение поршня между верхней и нижней мертвыми точками и выпуска отработавших газов, причем первую порцию топлива перед сгоранием впрыскивают в продукты сгорания в конце их расширения, а впрыск

0 второй порции топлива производят в конце сжатия заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, выпуск газов из цилиндра осуществляют двумя раздельными фазами, первую из которых

5 начинают после достижения поршнем нижней мертвой точки, производят в ресивер и завершают при превышении давления в ресивере над давлением в цилиндре, впуская газы в цилиндр, а вторую фазу начинают

0 после завершения первой.

Использование: изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к способам работы двигателей с термохимической конверсией части топлива. Сущность изобретения: согласно способу первую порцию топлива перед сгоранием впрыскивают в цилиндр 1 в конце расширения, а впрыск второй порции топлива производят в конце сжатия заряда. Выпуск газов из цилиндра осуществляют двумя раздельными фазами. Первую начинают после достижения поршнем 2 нижней мертвой точки, через клапан 5 эту часть газов направляют в ресивер 10, которая затем на такте впуска из ресивера подается в цилиндр. Заканчивают первую фазу при превышении давления в ресивере над давлением в цилиндре. Вторую фазу начинают после завершения первой, через клапан 6 отработавшие газы из цилиндра 1 удаляются в атмосферу. 1 ил. 736 w е а О о ND СП