Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания и газовый двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02B19/14 F02B21/02 F02B43/00 

Јрэдух

vi ю

СП

СА) 00

Сущность изобретения: способ заключается в возбуждении колебаний давления О камере двигателя и концентрации их энергии в форкамере. Преимущественным является возбуждение колебаний компонентами топлива при подаче их в камеру сгорания. Для реализации способа в форкамерном двигателе внутреннего сгорания между цилиндром и головкой образована кольцевая щель, выход которой направлен в кольцевую резонансную полость, выполненную на головке цилиндра. Топливная смесь, истекая через кольцевую щель 6 в резонансную полость 7, генерирует колебания давления, которые, отражаясь от стенок цилиндра 1, фокусируются в форкамере 5. Здесь за счет поглощения энергии колебаний топливной смесью происходит его нагрев. При движении поршня к верхней мертвой точке, за счет сжатия смесь дополнительно нагревается до температуры воспламенения. Применение способа воспламенения и газового двигателя позволяет реализовать дизельный цикл на газообразном топливе при низких степенях сжатия без применения дизельного топлива. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ел С

t

1 & SSSSS$8$fSSS$8i

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к газовым двигателям и способам работы этих двигателей.

Известны способы работы газовых дви- гателей,в которых воспламенение готовой смеси осуществляется за счет сжатия. Основным затруднением при осуществлении цикла с воспламенением от сжатия на газовом топливе является высокая температура воспламенения, которая значительно превышает температурЦ реально достигаемые rip i/i сжатии топливной смеси в цилиндре двигателя. Поэтому на практике нашел применение дизельный цикл, с подачей в ци- линдр двигателя газового топлива и небольшого количесттза дизельного топлива , которое является инициатором воспламенения. .

Недостатком таких двигателей является потребность в дизельном топливе и системе подачи его в цилиндр.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является изобретение, в котором предложен способ работы ДВС, заключающийся в подаче в цилиндр топли- вовоздушной смеси, ее сжатии с перепуском в форкамеру, воспламенением смеси в форкамере от искры свечи зажигания, выбросе факела горящих газов в цилиндр из форкамеры, воспламенении и сгорании смеси в цилиндре, расширении продуктов сгорания и..их выпуске, причем в объёме цилиндра возбуждают акустические колебания во время подачи газовоздушной смеси одним мз компонентов смеси, колебания возбуждаются и в начале фазы сжатия.

Двигатель внутреннего сгорания, на ко- торс 1 реализуется этот способ, содержит по юньшей мере один цилиндр с разме- щемным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускные клапанами, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и поршня, и форкамеру, размещен- tt.io в головке и сообщенную с основной камерой посредством цилиндрического сопла, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой, причем отношение диаметра канавки к диаметру сопла составляет 1,25-1,5.

Недостатком данного технического ре- ыения является наличие сложной электрической системы воспламенения, что снижает надежность двигателя.

Целью изобретения является повыше- ние надежности воспламенения топлива в газовых двигателях без использования дополнительных источников энергии или дизельного, топлива и упрощение конструкции,

Указанная цель, достигается тем, что в известном способе работы двигателя, заключающимся в подаче в цилиндр компонентов газовоздушной смеси, сжатии смеси с перепуском части ее в форкамеру, воспламенении смеси в форкамере с выбросом факельных газов в объем камеры сгорания, сгорании смеси, расширении продуктов сгорания, выпуске отработанных газов и возбуждении акустических колебаний в кольцевой резонансной полости указанные колебания возбуждают на этапе подачи газовоздушной смеси в начале фазы сжати я и концентрируют на входе в форкамеру.

Газовый двигатель внутреннего сгорания, содержит, по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненной в ней фор- камерой, сообщенной с камерой сгорания и соосной цилиндру, систему подачи компонентов газовоздушной смеси и кольцевую резонансную полость, причем межд цилиндром и головкой образована кольцевая щель, вход которой соединен с системой подачи компонентов газсво.здушной смеси, а выход - направлен в кольцевую резонансную полость, выполненную на головке соос- но форкамере.

На чертеже изображена схема двигателя, реализующего предложенный способ.

Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с поршнем 2, камеру сгорания 3, головку двигателя 4, выполненной в ней форкамерой 5. Между цилиндром 1 и головкой двигателя 3 образована кольцевая щель 6, вход которой соединен с системой подачи газовоздушной смеси и выход направлен в резонансную полость 7. Кольцевая щель б, резонансная полость 7 и форкамеоа 5 выполнены коаксиально с цилиндром 1.

Осуществляется предложенный способ следующим образом: при фокусировании возбуждаемых акустических колебаний на входе в форкамеру происходит их поглощение газовой смесью в объеме форкамеры за счет чего происходит ее разогрев на стадии впуска газовоздушной смеси, т.е. перед этапом сжатия. Данный эффект был проверен на специальных модельных конструкциях, на которых в зависимости от конструктивных параметров кольцевой щели резонансной полости и условий подачи газа температура в полости может достигать значение до 1000 К. Таким образом при правильном сочетании параметров генерации колебаний и их концентрирования перед этапом сжатия в форкамере можно получить температуру, которая в сочетании с температурой от последующего сжатия .позволит

получить конечную температуру, достаточную для надежного воспламенения газовоздушной смеси.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

Газовоздушная смесь подается через кольцевую щель 6 и, натекая на резонансную полость 7, генерирует акустические ко- , которые распространяются от крЬмки резонансной полости 7 в форме тора. Сходящаяся часть тора фокусируется на осИ проходящей через центр кольцевой щели и резонансной полости. Расходящаяся часть, отражаясь от стенок цилиндра 1 днища поршня 2, фокусируется на оси цилиндра в рЬйоне головки 4. Таким образом при ко- акс}иальном расположении цилиндра 1, кольцевой щели 6, резонансной полости 7 и форкамеры 5 акустические колебания будут фокусироваться на входе в форкамеры. Здесь они будут поглощаться газовоздушной смесью и разогревать ее. далее смесь

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

1, Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр компонентов газовоздушной смеси, сжа}гия смеси с перепуском ее части в фор- камеру, воспламенения смеси в форкзмере с выбросом факельных газов в камеру сгорания, сгорания смеси, расширения продуктов ргорания и выпуска отработавших газов, причем в кольцевой резонансной полости генерируют колебания давления, о т л и ч а- ю.ш) и и с я тем, что, с целью повышения надежности воспламенения, колебания давления генерируют во время впуска и фокусируют в форкамере.

сжимается, при этом в форкамере температура смеси с учетом разогрева акустическими колебаниями достигает величины достаточной для воспламенения, продукты

сгорания из форкамеры 5 поступают в камеру сгорания 3 и воспламеняют основную смесь, далее идет цикл расширения продуктов сгорания их выпуск и цикл повторяется. Таким образом, предложенный способ

исключает электрическую систему воспламенения, упрощает конструкцию двигателя и повышает надежность его работы. А предложенная конструкция двигателя позволяет выполнить основные условия реализации

способа работы газового ДВС.

В целом в таком двигателе полностью исключены электроцепи, а следовательно, опасность искрообразования во внешних целях и как следствие расширяются области

их применения,включая условия эксплуатации в взрывоопасной атмосфере.

2. Газовый двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр е размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненной в ней фор- камерой, сообщенной с камерой сгорания и соосной с цилиндром, систему подачи компонентов газовоздушной смеси и кольцевую резонансную полость, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности воспламенения, между цилинд- ром и головкой образована кольцевая щель, вход которой соединен с системой подачи компонентов газовоздушной смеси, а выход направлен в кольцевую резонансную полость,- выполненную на головке соосно с форкамерой.