СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ Советский патент 1995 года по МПК F01M3/00 F02B7/08 F02B3/12 F02B49/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к способам работы и смазки двигателей внутреннего сгорания, например, многотопливных.

Известен способ смазки цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания с наддувом путем подачи во впускной тракт потока воздуха с распыленным в нем маслом, причем подача масла прямо пропорционально зависит от скоростного режима двигателя.

Недостатком известного способа является необходимость специального нагнетателя, распылителя и другой специальной аппаратуры, усложняющей двигатель. Кроме этого, использование моторного масла для смазки ЦПГ приводит при его попадании на раскаленные поверхности к окислению масла с образованием различных твердых и смолистых веществ. Неизбежным также является расход масла на угар и зависимость нормальной работы двигателя от наличия или отсутствия масла.

Известен способ смазки двухтактного дизеля с прямоточной продувкой путем смешения масла со всасываемым воздухом и последующей подачей смеси в цилиндр, причем масло подают в количестве 0,06-0,5 от величины его расхода на угар.

Однако реализация этого способа также требует специальной смазочной аппаратуры, усложняющей и утяжеляющей двигатель, а наличие паров масла в рабочей камере приводит к закоксовыванию поверхностей.

Наиболее близким к предложенному является способ работы двухтактного дизеля путем испарения подготовительной части топлива теплом продуктов его сгорания, смешивания паров подготовительной части топлива с продувочным воздухом, продувки надпоршневой камеры цилиндра с подачей в него смеси паров топлива с воздухом, сжатия смеси в цилиндре, впрыска воспламеняющей части топлива в сжатую смесь, воспламенения топлива, его сгорания, расширения продуктов сгорания и выпуска отработавших газов.

Однако испарение части топлива в этом способе происходит в испарительной камере, расположенной в выхлопной трубе, удаленной от цилиндра, в результате чего значительная часть тепла продуктов сгорания теряется и не используется для испарения топлива. Кроме того, реализация известного способа требует применения обычной смазки моторным маслом цилиндропоршневых групп двигателя и компрессора, поскольку в этом способе использование топлива для смазки ЦПГ не возможно.

Цель изобретения упрощение смазки и экономия смазочного материала путем использования для смазки компонентов топлива.

Для достижения указанной цели используется тот факт, что в самом топливе дизелей содержатся пригодные для смазки компоненты тяжелые фракции, которые по сравнению с маслами лучше выгорают и меньше загрязняют поверхности ЦПГ. Указанная цель достигается тем, что в способе работы двухтактного дизеля путем испарения подготовительной части топлива теплом продуктов его сгорания, смешивания паров подготовительной части топлива с продувочным воздухом, продувки надпоршневой камеры цилиндра с подачей в него смеси паров топлива с воздухом, сжатия смеси в цилиндре, впрыска воспламеняющей части топлива в сжатую смесь, воспламенения топлива, его сгорания, расширения продуктов сгорания и выпуска отработавших газов, подготовительную часть топлива испаряют в полостях, окружающих надпоршневую камеру цилиндра, смесь паров подготовительной части топлива с продувочным воздухом перед подачей в цилиндр предварительно перепускают в подпоршневую компрессорную камеру цилиндра и принудительно охлаждают в последней.

Именно использование части топлива для смазки ЦПГ с предварительной тепловой обработкой и последующим полным выжиганием топлива позволяет получить положительный эффект экономию смазочного материала и упрощение системы смазки. При этом обеспечивается постоянная сменяемость смазочного материала в ЦПГ за счет того, что отработавшие тяжелые фракции топлива, попадая на горячие стенки цилиндра, дополнительно разлагаются и выжигаются, заменяясь новыми порциями, поступающими в охлаждаемую компрессорную камеру. Таким образом, использование части топлива для смазки ЦПГ не ухудшает топливную экономичность. Более того, за счет проведения полной предпламенной обработки топлива в испарительных полостях и использования его легких фракций для образования свежего заряда обедненной топливовоздушной смеси, повышена топливная экономичность двигателя.

На чертеже представлен двигатель внутреннего сгорания, работающий по предлагаемому способу.

Двигатель содержит цилиндр 1 и поршень 2, разделяющий внутрицилиндровый объем на надпоршневую рабочую камеру 3 и подпоршневую компрессорную камеру 4. Стенки компрессорной камеры 4 окружены холодильником 5 и содержат впускные отверстия с клапанами 6. Вокруг рабочей камеры 3 в стенках и головке цилиндра организована система испарительных полостей 7, соединенных через клапаны 6 с подпоршневой камерой 4. В головке цилиндра расположены главная 8 и дополнительные 9 форсунки. Поршень 2 снабжен перепускным клапаном 10, жестко соединен со штоком 11, проходящим через компрессорную камеру, и при расположении вблизи нижней мертвой точки открывает выпускные окна 12, выполненные в стенке цилиндра.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Цикловую подачу топлива разделяют на две части. Причем соотношение этих частей выбирают в зависимости от вида топлива и скоростного режима работы двигателя. Одну часть топлива: подготовительную впрыскивают дополнительными форсунками 9 в систему испарительных полостей 7 цилиндра 1 и головки цилиндра, а вторую часть впрыскивают главной форсункой 8 в рабочую камеру 3, воспламеняют от сжатия и сжигают в рабочей камере 3, используя ушедшее в стенки тепло для выпаривания подготовительной части топлива. В полостях 7 происходит разложение, накопление и предпламенная подготовка паров топлива, часть которых на каждом цикле подают в подпоршневую камеру 4 вместе со свежим зарядом воздуха через впускные клапаны 6, которые открываются перепадом давления, возникающим при движении поршня 2 к верхней мертвой точке в такте сжатия.

При впуске в компрессорную камеру 4, а также при последующем сжатии в ней свежий заряд с парами топлива непрерывно охлаждается холодильником 5, имеющим более низкую, чем у заряда, температуру. При взаимодействии паров топлива с охлажденным воздухом и холодными стенками начинается конденсация тяжелых фракций, которые оседают на холодные поверхности зеркала цилиндра в подпоршневой его части. Легкие фракции, смешиваясь с воздухом, образуют обедненную топливовоздушную смесь (ТВС).

При движении поршня 2 к нижней мертвой точке под действием расширяющихся продуктов сгорания впускные клапаны 6 закрываются и осуществляется сжатие при продолжающемся охлаждении обедненной ТВС в компрессорной камере 4. В конце рабочего хода поршня 2 открываются выпускные окна 12, происходит выпуск отработавших газов. По достижении заданного перепада давления в камерах 3 и 4 открывается перепускной клапан 10 в поршне 2 и рабочая камера 3 заполняется охлажденным зарядом обедненной ТВС из компрессорной камеры 4.

Затем при движении поршня 2 к верхней мертвой точке поршневой клапан 10 закрывается, происходит сжатие свежего заряда, впрыск в рабочую камеру 3 воспламеняющей части цикловой подачи (подготовительная часть одновременно впрыскивается в полости 7) и сгорание всего топлива, попавшего в рабочую камеру. При этом продолжается выпаривание топлива в полостях 7. Осевшие на стенках цилиндра тяжелые фракции испаренной части топлива используются для смазки цилиндpопоршневой группы и разносятся работающим поршнем по всему цилиндру. Часть тяжелых фракций оседает на штоке (или на деталях кривошипно-шатунного механизма, если он размещен в подпоршневом пространстве), осуществляя смазку трущихся поверхностей. Этот смазочный материал непрерывно обновляется, так как, с одной стороны, постоянно осаждаются новые порции тяжелых фракций, а во-вторых, часть их, отработавшая в качестве смазки, попадает в горячую область рабочей камеры 3 и выгорает там вместе с впрыскиваемым топливом и топливовоздушной смесью.

Содержание тяжелых фракций, идущих на смазку, может регулироваться величиной подготовительной части топлива, подаваемой форсунками 9 и может изменяться как по абсолютной величине, так и по относительной в зависимости от режима работы двигателя и состава топлива.

Сущность изобретения: способ осуществляют следующим образом: разделяют каждую цикловую подачу топлива на две части, испаряют одну подготовительную часть, используя тепло от сгорания другой, а после подачи в подпоршневую часть цилиндра смеси испаренного топлива с воздухом принудительно охлаждают ее. При этом тяжелые фракции топлива осаждаются на холодных стенках цилиндра. Оставшиеся пары легких фракций образуют топливовоздушную смесь. Смазочный материал в виде тяжелых фракций топлива разносится поршнем по зеркалу цилиндра и, попадая в рабочую камеру, постепенно выжигается. 1 ил.

СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ путем испарения подготовительной части топлива теплом продуктов его сгорания, смешивания паров подготовительной части топлива с продувочным воздухом, продувки надпоршневой полости цилиндра с подачей в него смеси паров топлива с воздухом, сжатия смеси в цилиндре, впрыска воспламеняющей части топлива в сжатую смесь, воспламенения топлива, его сгорания, расширения продуктов сгорания и выпуска отработавших газов, отличающийся тем, что, с целью упрощения смазки и экономии смазочного материала, подготовительную часть топлива испаряют в полостях, окружающих надпоршневую полость цилиндра, смесь паров подготовительной части топлива с продувочным воздухом перед подачей в цилиндр предварительно перепускают в подпоршневую компрессорную полость цилиндра и принудительно охлаждают в последней.