Патент на изобретение №2169850

(54) СПОСОБ РАБОТЫ ШЕСТИТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателем внутреннего сгорания. Способ заключается в том, что устанавливают передаточное отношение распределительного и коленчатого вала 1 : 3, подают в цилиндр заряд воздуха, топливо впрыскивают в цилиндр в начале такта сжатия, затем преобразуют смесь топлива и воздуха в гомогенную газовую смесь при холостом ходе поршня и повторном сжатии, после чего воспламеняют газовую смесь в начале такта расширения. Изобретение обеспечивает повышение экономичности двигателя, многотопливности, уменьшение токсичности отработавших газов. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, передаточное отношение распределительного и коленчатого вала которого 1:1, способ работы которого включает подачу воздуха в цилиндр, сжатие его до высокой степени, впрыск топлива, детонационное горение, впрыск воды, расширение и выпуск отработавших газов (а.с. СССР N 1822465 от 16.01.91 г., опубл. 15.03.96 г., МКИ: F 02 В 1/00).

Однако указанный способ недостаточно полно реализует получение высокой экономичности, т.к., несмотря на высокую степень сжатия, выжигание топливного заряда занимает по углу поворота коленчатого вала значительную часть времени, что требует большого количества топлива.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ работы двигателя внутреннего сгорания, передаточное отношение распределительного и коленчатого вала которого составляет 1:2, включающий подачу в цилиндр заряда, его сжатие, воспламенение электрической искрой, сгорание, расширение и выпуск отработавших газов (см. С.В. Демиховский и др. Устройство и эксплуатация автомобилей “Жигули” и “Москвич”, М., изд. ДОСААФ, 1985 г., стр. 12-15).

Недостатком указанного способа является то, что степень сжатия заряда топлива и воздуха небольшая и его невозможно преобразовать в однородную газовую смесь горючего и окислителя, капли топлива получаются разной фракции, и если мелкие испаряются и окисляются в процессе горения, то крупные не успевают и отдают свою энергию частично, а часть их в виде испарения и полусгоревшего топлива (СО) уходит в атмосферу, засоряя окружающую среду. По этой же причине в указанном способе невозможно использовать различные виды топлива. Кроме того, опережение зажигания в конце такта сжатия создает встречное сопротивление, на что уходит 10-20% мощности сгорания.

Задачей, решаемой предлагаемым способом, является повышение экономичности двигателя, обеспечение многотопливности, уменьшение токсичности отработавших газов.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы двигателя внутреннего сгорания с установленным передаточным отношением распределительного и коленчатого вала, включающем подачу заряда в цилиндр, его сжатие, воспламенение электрической искрой, сгорание, расширение и выпуск отработавших газов, устанавливают передаточное отношение распределительного и коленчатого вала 1: 3, подают в цилиндр заряд воздуха, топливо впрыскивают в цилиндр в начале такта сжатия, затем преобразуют смесь топлива и воздуха в гомогенную газовую смесь при холостом ходе поршня и повторном сжатии, после чего воспламеняют газовую смесь в начале такта расширения.

На чертеже изображен схематично двигатель внутреннего сгорания для осуществления предлагаемого способа.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с поршнем 2, механически связанным с коленчатым валом 3, который в свою очередь через механизм связан с распределительным валом 4. Для того, чтобы увеличить количество тактов двигателя, устанавливают передаточное отношение распределительного и коленчатого вала 1: 3. На распределительном вале 4 расположены кулачки 5, взаимодействующие с впускным 6 и выпускным 7 клапанами, открывающими и закрывающими их в нужный момент. В головке цилиндра установлена форсунка 8 для впрыска топлива и свеча зажигания 9.

Способ работы двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

Такт 1. Через открытый впускной клапан 6 в цилиндр поступает заряд воздуха при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) – впуск.

Такт 2. При движении поршня от НМТ к ВМТ впускной клапан 6 закрывается и форсункой 8 впрыскивается топливо, начинается сжатие горючей смеси, которое в конце такта достигает степени сжатия 10-12, и смесь нагревается до 350-450^oC.

Такт 3. Поршень от ВМТ идет к НМТ, совершая холостой ход, при этом происходит испарение горючего и переход горючей смеси в газовую топливную смесь.

Такт 4. Поршень от НМТ идет к ВМТ и вновь сжимает уже газовую топливную смесь, нагревая ее до температуры 500-550^oC, при которой происходит температурное разложение топливной газовой смеси на углерод и водород, реакция окисления с преобразованием ее в гомогенную газовую смесь горючего и окислителя. При этом самовоспламенения не происходит, т.к. температура самовоспламенения водорода 580-590^oC, а углерода 645-660^oC.

Такт 5. При движении поршня от ВМТ к НМТ и угле поворота коленчатого вала двигателя на 1-2^o после ВМТ газовая смесь поджигается электрической искрой от свечи зажигания 9. Происходит детонационное сгорание газовой топливной смеси со скоростью 1500-3500 м/сек и температурой до 3000^oC – поршень совершает рабочий ход, открывается выпускной клапан 7 и отработавшие газы уходят в атмосферу.

Такт 6. Поршень от НМТ идет к ВМТ, выталкивая оставшиеся в цилиндре газы в атмосферу, выпускной клапан 7 закрывается в начале первого такта.

Цикл работы двигателя совершается за 3 оборота коленчатого вала и один оборот распределительного вала и включает шесть тактов. Поршень, по сравнению с прототипом, совершает два дополнительных хода, один из которых холостой, а другой осуществляет повторное сжатие топливной смеси с преобразованием ее в гомогенную газовую смесь.

Двойное сжатие топливной смеси и ее преобразование в газообразную смесь позволяют применять несколько сортов топлива, например бензин, керосин, дизельное топливо. Повышается экономичность двигателя за счет высокого индикаторного сгорания. Т.к. топливная смесь разлагается на водород и углерод и окисляется в процессе повторного сжатия, она сгорает качественно, уменьшается токсичность выхлопных газов.

Формула изобретения

Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания с установленным передаточным отношением распределительного и коленчатого вала, включающий подачу заряда в цилиндр, его сжатие, воспламенение электрической искрой, сгорание, расширение и выпуск отработавших газов, отличающийся тем, что устанавливают передаточное отношение распределительного и коленчатого вала 1 : 3, подают в цилиндр заряд воздуха, топливо впрыскивают в цилиндр в начале такта сжатия, затем преобразуют смесь топлива и воздуха в гомогенную газовую смесь при холостом ходе поршня и повторном сжатии, после чего воспламеняют газовую смесь в начале такта расширения.

РИСУНКИ