RU2167316C2 - Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и многотопливный двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и многотопливный двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167316C2 RU2167316C2 RU99114069/06A RU99114069A RU2167316C2 RU 2167316 C2 RU2167316 C2 RU 2167316C2 RU 99114069/06 A RU99114069/06 A RU 99114069/06A RU 99114069 A RU99114069 A RU 99114069A RU 2167316 C2 RU2167316 C2 RU 2167316C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- chamber
- combustion
- nozzle
- vortex chamber
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 5
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению. Способ работы включает впуск в цилиндр воздуха, его сжатие с перепуском его части в вихрекамеру, впрыск топлива во время сжатия в соединительный канал с переносом его части в вихрекамеру и образованием в ней топливовоздушной смеси, воспламенение от свечи зажигания, выброс горящих газов из вихрекамеры в основную полость камеры сгорания, расширение продуктов сгорания и выброс отработавших газов, при этом топливо впрыскивается в расширенную полость соединительного канала навстречу перетекающему воздуху. В вихрекамере имеются утеплительная вставка и калильная свеча зажигания, соединительный канал, сопло и вихрекамера расположены под углом к поршню, в котором имеется клиновидная камера сгорания с турбулизатором. Изобретение обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, т.е. к классу многотопливных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) двухкамерного исполнения с электроискровым способом воспламенения форкамерного заряда.
Предлагаемое изобретение может быть реализовано как в ДВС автотракторного типа, так и больших размерностей, например тепловозной, морской в стационарном и транспортном исполнении, а также в поршневой авиации.
Широко известны способы смесеобразования, основанные на использовании энергии перетока при сжатии-смесеобразовании и расширении-сгорании.
Наиболее близким техническим решением является изобретение SU 1810593 A1, 23.04.1993, F 02 В 19/10. Сущность которого: топливо впрыскивается в уширительную полость соединительного канала, причем в форкамеру перепускаемым воздухом переносят мелкодисперсную часть струи топлива, а крупнодисперсную часть струи осаждают на стенках уширительной полости в виде пленки, которую испаряют выбрасываемыми из форкамеры горящими газами.
Недостаток прототипа заключается в том, что он не обеспечивает эффективную работу на различных скоростных режимах с одинаково высокими показателями по экономичности, мощностным и экологическим показателям.
Это объясняется тем, что отсутствует стабильность воспламенения в предкамере из-за различных условий распыливания топлива, в зависимости от скоростного режима двигателя.
Распыливание топлива при определенно-заданном значении давления впрыска форсунки регламентируется динамикой топливоподачи, т.е. законом подачи или профилем кулачка топливного насоса высокого давления, поэтому количество топлива, впрыскиваемого форсункой в начальный период топливоподачи 10 - 12o п.к.в., остается постоянным вне зависимости от скоростного режима двигателя. Вследствие преобладающего влияния пневматической составляющей в процессе распыливания топлива следует отметить, что при изменении скоростного режима двигателя с 800 до 2000 мин-1 произойдет изменение скорости перетекания смеси из основного объема в дополнительный с 98 до 247 м/с, что сопоставимо с изменением давления впрыска с 8 до 45 МН и вызовет резкое увеличение мелкости распыла.
Также следует отметить, что стенки уширительной полости (прогретого двигателя) имеет примерно ту же температуру, что и заряд, поэтому, когда фронт топливного факела достигает стенки, вся неиспарившаяся часть топлива действительно оседает и нагревается на ней. При оседании топлива на стенке образуется тонкая пленка, которая быстро прогревается от металлической стенки, так как коэффициент теплоотдачи от металла к топливной пленке очень велик и во много раз превосходит коэффициент теплоотдачи от воздуха к каплям топлива, на нагрев и испарение которых затрачивается не более 10 кал. Поэтому временем прогрева и испарения топлива на стенке практически можно пренебречь; это время неизмеримо меньше движения факела к стенке и не превосходит 0,1 мс.
Эти факторы подвергают сомнению возможность существования пленки топлива в условиях соединительного канала продолжительное время и проливают свет на причины неустойчивого воспламенения топлива в форкамере.
Различия в мелкости распыливания и отсутствие организованного движения топливовоздушной смеси в форкамере приводят к возникновению локальных очагов переобогащения ввиду неопределенности траектории движения капель топлива (независимо от их дисперсности), в том числе и возле электродов свечи зажигания.
Плоское сопло не обеспечивает всережимного поддержания динамики тепловыделения в заданных пределах, т.е. повышения давления продуктов сгорания в форкамере и ее проточной части и является пассивным элементом, выполняющим свою функцию лишь на определенных, с точки зрения повышения давления продуктов сгорания в форкамере, режимах, что приводит к малоэффективности работы вытеснителя.
Задача изобретения - повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.
Решение поставленной задачи заключается в том, что топливо впрыскивается в расширенную полость соединительного канала навстречу перепускаемому воздуху с целью получения однородной дисперсности в процессе сгорания при обратном перетоке горячих газов из вихрекамеры, расширенная полость выполняет роль термоэнергетического аккумулятора, уменьшая тепловые потери и увеличивая скорость пламени в локальном участке поступления топлива конечной части впрыска, чем благоприятно влияет на поддержание динамики процесса сгорания.
На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель внутреннего сгорания (ДВС), поперечный разрез; на фиг. 2 - вид камеры сгорания (в поршне) с турбулизатором, а также проекция сопла дополнительной камеры на плоскость поршня.
Двигатель включает цилиндр 1, поршень 2 с кольцами, а также размещенную в нем основную полость камеры сгорания 3 с турбулизатором 4, цилиндровую головку 5 с размещенной в ней дополнительной вихрекамерой 6, которая сообщается с основной полостью камеры сгорания в поршне посредством составленного из ряда конструктивных элементов соединительного канала. Составной соединительный канал включает в себя размещенные на общей продольной оси, т.е. соосно последовательно, три участка канала разного поперечного сечения, т.е. двух меньших 7 и 8, первый сопряжен с выходным соплом 9, выполненным в форме сопла Лаваля, последний примыкает к вихрекамере. Между этими участками находится участок большего поперечного сечения 10. Распылитель 11 форсунки 12 расположен перпендикулярно участку большего поперечного сечения.
В вихрекамере 6 установлены электроискровая свеча зажигания 13, калильная свеча 14, нижняя и противоположная соединительному каналу часть вихрекамеры снабжена термоизоляционной (утеплительной) вставкой 15. В цилиндровой головке установлены впускной 16 и выпускной клапаны.
Работает двигатель следующим образом.
При перемещении поршня 2 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) на такте впуска в цилиндр двигателя через открытый впускной клапан 16 за счет образующегося разрежения поступает свежий заряд (атмосферный воздух), заполняя надпоршневое пространство, а также основную полость камеры сгорания 3. Окончание такта впуска регламентируется, как обычно, фазой наполнения. В конце этой фазы впускной клапан 16 закрывается. При дальнейшем перемещении поршня 2 от НМТ к ВМТ и закрытых клапанах в цилиндре 1 начинается такт сжатия. В основной полости камеры сгорания 3 возникает вытеснительное вихреобразование, как это показано на фиг. 1. Одновременно с этим последовательно через составной соединительный канал, включающий сопловой канал 9, каналы меньшего 7,8 и большего 10 поперечного сечение, под воздействием межкамерного перепада давлений происходит переток части цилиндрового заряда из основной 3 в вихрекамеру основной полости камеры сгорания.
Вблизи ВМТ, т. е. в фазе топливоподачи, посредством топливного насоса высокого давления (ТНВД) (на чертеже не указан) через форсунку 12 и распылитель 11 впрыскивается топливо в участок соединительного канала 10 большего сечения, навстречу перетекающему воздушному заряду.
В процессе топливоподачи происходит разделение цикловой дозы топлива в соответствии с наличием воздушного заряда в полостях камеры сгорания в момент подачи электроискрового разряда с учетом продолжающейся топливоподачи в период задержки воспламенения.
Это разделение осуществляется за счет того, что динамика топливоподачи регламентируется законом подачи, профилем кулачка ТНВД, к которому предъявляются требования обеспечения в первые 15o поворота коленчатого (п.к.в.) топливоподачи, состава смеси в вихрекамере в пределах воспламеняемости α = 0,5 - 2,5.
После начала топливоподачи все распыленное топливо попадает в вихрекамеру 6 через канал 8, расположенный тангенциально, создает вращательное движение заряда в камере, что благотворно влияет на смесеобразование топливных паров с воздухом. При завихрении заметно меньше падает температура за счет дополнительного поступления воздуха, что и объясняет более полную испаряемость.
Наличие утеплительной вставки 15 и калильной свечи 14 стимулирует улучшение испарения и сокращение периода задержки воспламенения.
Через 5 - 10o п.к.в. топливоподачи при достижении состава смеси в вихрекамере 6 α = 1,5 - 2,0 в зависимости от скоростного режима ДВС на электроды свечи зажигания 13 подается высоковольтное напряжение. После чего в ней получают развитие предпламенные реакции.
Благодаря более высокой на 150 - 250oC температуре в вихрекамере, наличию организованного вихревого движения, утеплительной вставки и калильной свечи зажигания значительно сокращаются по отношению к однокамерным модификациям задержки воспламенения и составляют для дизтоплива 1 - 3o, для бензина А-76 3 - 5o.
За период задержки воспламенения состав вихрекамерного заряда несколько обогащается до α = 0,8 - 1,2 и наступает фаза видимого горения, сопровождающегося резким повышением давления в вихрекамере 6 и началом обратного перетока пламенных газов в основную полость 3 камеры сгорания.
Обратный переток факела пламенных газов сталкивается в сечении 10 с топливом продолжающегося процесса топливоподачи. Большой диаметр сечения 10 благотворно влияет на ускоренное испарение, протекание предпламенных реакций и воспламенения этого топлива посредством локального уменьшения тепловых потерь в стенки и увеличения скорости пламени [1], стимулируя в дальнейшем турбулентное горение конечной части впрыска.
Всережимное регулирование повышения давления продуктов сгорания, т.е. поддержание динамики тепловыделения в заданных пределах, осуществляется созданием определенных соотношений давлений на выходе из вихрекамеры, которые изменяются пропорционально нагрузке двигателя и обеспечивают в полости сгорания вихрекамеры постоянные, заданные условия для развития процесса сгорания, а также используют сопутствующее увеличение скорости истечения продуктов сгорания для улучшения смесеобразования в основном объеме. Это осуществляется благодаря тому, что пламенные газы, а также несгоревшая часть топлива в испаренном и мелкодисперсном состоянии поступает в основную камеру сгорания 3 через сообщающееся с ней сопло Лаваля 9.
Выгорание заряда вихрекамерной полости с ускорением обратного перетока, а следовательно, и турбулизации в основной полости камеры сгорания 3 обеспечивает наряду с интенсивным протеканием смесеобразовательных процессов также и быстрое догорание заряда в этой полости вблизи от ВМТ на такте расширения с соответствующим улучшением показателей эффективности рабочего цикла.
После окончания процесса сгорания и расширения открывается выпускной клапан и цилиндр двигателя 1 очищается при движении поршня от НМТ к ВМТ от отработавших газов. Рабочий цикл заканчивается и периодически повторяется.
Для обеспечения эффективности работы двигателя на различных топливах, скоростных и нагрузочных режимах с учетом других конструкционных и эксплуатационных факторов с помощью соответственных конструктивных элементов и автоматов угол опережения начала топливоподачи изменяется в интервале 24 - 18o п.к.в.. Внутри этого интервала изменяется угол опережения зажигания.
Для обеспечения наиболее эффективного протекания процессов смесеобразования и сгорания, бездымной работы на всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя и всех видах жидких топлив (бензин, керосин, дизтопливо, газоконденсат и т. д. ) относительный объем вихрекамерной полости а = Vк/Vс выбирается в пределах а = 0,3 - 0,6 предпочтительно сферической формы.
Расчет геометрических параметров сопла Лаваля производится на основе расчета процесса расширения и истечения продуктов сгорания в сопле [2].
Для определения скорости истечения продуктов сгорания из вихрекамеры необходимо знать температуру Tа, давление Pа и их состав в выходном сечении сопла. Эти параметры могут быть определены при тепловом расчете двигателя.
Площадь выходного сечения сопла определяется
Fа=Vа/ ωa, (1)
где Vа - действительный удельный объем продуктов сгорания в выходном сечении сопла при газовой постоянной Rа продуктов сгорания и действительной температуре Tа, а также расчетном давлении сжатия Pа на выходе из сопла;
ωa - скорость истечения продуктов сгорания из сопла.
Fа=Vа/ ωa, (1)
где Vа - действительный удельный объем продуктов сгорания в выходном сечении сопла при газовой постоянной Rа продуктов сгорания и действительной температуре Tа, а также расчетном давлении сжатия Pа на выходе из сопла;
ωa - скорость истечения продуктов сгорания из сопла.
Площадь наименьшего сечения сопла
Fкр=Vк/ ωкр, (2)
где Vк - удельный объем продуктов сгорания при Tк температуре на выходе из вихрекамеры, Pк - давление в вихрекамере перед соплом и Rк - газовая постоянная продуктов сгорания в наименьшем сечении сопла;
ωкр - скорость истечения продуктов сгорания в наименьшем сечении сопла.
Fкр=Vк/ ωкр, (2)
где Vк - удельный объем продуктов сгорания при Tк температуре на выходе из вихрекамеры, Pк - давление в вихрекамере перед соплом и Rк - газовая постоянная продуктов сгорания в наименьшем сечении сопла;
ωкр - скорость истечения продуктов сгорания в наименьшем сечении сопла.
Фактором, влияющим на площадь соединительного канала Fк, участки 7,8, является относительная площадь
fк=Fк/Fкр (3)
Определение относительной площади обуславливается рядом причин:
1. Возможность использования энергии перетока в процессе сжатия-сгорания для придания форсунке лишь дозирующих функций;
2. Оптимальный с экономической точки зрения режим расхода продуктов сгорания и в то же время поддержание динамичности процесса сгорания;
3. Наименьшее дросселирование;
4. Ограниченность конструкционных размеров.
fк=Fк/Fкр (3)
Определение относительной площади обуславливается рядом причин:
1. Возможность использования энергии перетока в процессе сжатия-сгорания для придания форсунке лишь дозирующих функций;
2. Оптимальный с экономической точки зрения режим расхода продуктов сгорания и в то же время поддержание динамичности процесса сгорания;
3. Наименьшее дросселирование;
4. Ограниченность конструкционных размеров.
Нужно отметить, что использование в экспериментах камер с fк<2 не дало положительных результатов, устойчивая работа наблюдалась лишь на режимах холостого хода и частичных нагрузках. В камерах с fк = 1 вообще наблюдался эффект пламягашения.
Согласно проведенным расчетам для двигателя УД-15, конвертированного в многотопливный вариант и исходя из выбора оптимальной скорости перетока и критериев сочетания площади соединительного канала и наименьшего сечения сопла, имеем следующие значения: площадь соединительного канала Fк = 100 мм2, наименьшая площадь сечения сопла Fкр = 11,6 мм2, площадь выходного сечения сопла Fа = 30 мм2.
Учитывая общепринятое воззрение на то, что диаметр соединительного канала находится в прямой зависимости от объема дополнительной камеры, в пределах исследованных значений отношений объемов и диаметров соединительного канала, находим оптимальные соотношения для Fк из исследованного диапазона Vк/Fк=8,5 -17,5; Vк/Fк=10 и для Fкр из исследованного диапазона Vк/Fк= 40 - 20; Vк/Fкр=25.
Практически же меньшее сечение соединительных каналов 7; 8 диаметром 8 -12 мм выбрано из условия обеспечения оптимальной скорости перетока в процессе сжатия-смесеобразования для номинального скоростного режима 2000 мин-1.
Их длины определяются традиционным отношением l/d, для участка 7 l/d = 1 - 3, для участка 8 l/d = 0,5 - 2.
Диаметр D участка 10 большего диаметра выбирают в интервале D = d (1,1 - 1,4), длиной D (1 - 1,5).
В связи со скоротечностью протекания процесса сгорания и медлительностью процесса гомогенизации на диффузионной основе конструктивный вариант гомогенизации (равномерное распределение топлива в воздушном заряде) базируется на принципе организованного вихреобразования при взаимном согласовании форм и размеров соплового канала с соответственными конструктивными элементами турбулизатора 4 фиг.2.
С учетом этого ось симметрии соединительного канала относительно плоскости поршня расположена под углом 25o с возможными вариациями 20 - 40o. Основная полость камеры сгорания в поршне клиновидной формы ограничена со стороны, противоположной соплу, большим турбулизатором 4 фиг. 2 указанной формы.
Благодаря отсутствию клапанов в основной плоскости камеры сгорания турбулизатор можно сделать выступающим за центральную ось симметрии поршня, а также использовать более плавные сопряжения с поверхностью поршня. Важно, чтобы передняя часть камеры сгорания, примыкающая к соплу, была поверхностью, имеющей угол наклона, равный углу раствора сопла, линией его продолжения до пересечения с осью симметрии поршня, с плавным сопряжением, как на фиг. 1. Угол раствора сопла в вертикальной плоскости выбирается 5o от оси симметрии. В данном случае угол наклона плоскости передней части камеры сгорания 30o.
Угол конуса камеры сгорания в горизонтальной плоскости поршня фиг.2 выбирается в интервале 50 - 70o, в данном случае 60o.
Выходное отверстие сопла выполняется в форме эллипса с большей (горизонтальной) осью (2 - 4) dкр, меньшей (вертикальной) (1 - 2) dкр, длина сопла выбирается 10 - 30 мм.
Такое устройство конструкционных элементов камеры сгорания обеспечивает не только высокий уровень гомогенизации заряда в ее основной полости 3, но также и более полное выжигание этого заряда как по отношению к аналогам, так и прототипу.
При правильном выборе вышеописанных определяющих характеристик конструктивных элементов двигателя обеспечивается бездымная работа двигателя при затяжке пружины форсунки Pф = 0,1 - 0,5 МН. При этом рекомендуется применять однодырчатые или открытые форсунки с отверстием, направленным навстречу перетекающей смеси на такте сжатия.
При столь низком уровне давления топливоподачи насос высокого давления, форсунки работают в очень облегченном режиме, и это гарантирует резкое увеличение моторесурса топливоподающей аппаратуры. Однако в этом конструктивном варианте требуется оптимальное моделирование закона подачи (профиля кулачка ТНВД), что осуществимо на основе расчета динамики изменения состава смеси в вихрекамере.
α =Gв/15Gт, (4)
где Gв определяется как
где a - объем вихрекамеры;
В - коэффициент дросселирования наименьшего сечения соединительного канала;
f(б) - функция поворота коленчатого вала.
где Gв определяется как
где a - объем вихрекамеры;
В - коэффициент дросселирования наименьшего сечения соединительного канала;
f(б) - функция поворота коленчатого вала.
Использование калильной свечи мощностью 50 - 100 Вт [3], расположенной на оси симметрии соединительного канала, а также утеплительной вставки совместно с электроискровой свечой зажигания при использовании степени сжатия 12 - 14 создает эквивалент эффекта повышения показателя политропы сжатия, что позволяет уменьшить влияние октановых и цетановых чисел используемых топлив, а также состава смеси на процесс воспламенения.
Вследствие преобладающего влияния пневматической составляющей в процессе распыливания топлива достигается более высокий уровень дисперсности и гомогенизации в полостях камеры сгорания по отношению к традиционным схемам смесеобразования. Оба эти смесеобразующие фактора стимулируют резкое снижение выбросов токсичных компонентов CO и CH с отработавшими газами двигателя.
Смещение сгорания основной массы заряда основной полости 3 к заключительным его фазам в сочетании с кратковременностью высокотемпературного воздействия обеспечивают соответственно снижение выбросор наиболее токсичного компонента Nox с отработавшими газами двигателя.
Благодаря высокой эффективности подготовительных процессов в смесеобразующей системе вихрекамера-составной соединительный канал, обеспечивающий газификацию топливного заряда перед поступлением в основную полость камеры сгорания 3 в сочетании с управляемым высокотурбулентным процессом гомогенизации, обеспечивается приближение на мощностном номинале составов заряда в основных полостях камеры сгорания, близких к α ≈ 0,95, полностью исключая дымный выхлоп, что стимулирует вместе с повышением частоты вращения ДВС уровня литровой мощности.
Интенсивное протекание испарительных и воспламенительных процессов, устранение эффекта накопления топлива в основной полости камеры сгорания 3 за период задержки воспламенения повышает меру управляемости процессом тепловыделения и величиной нарастания давления ΔP/Δγ законом топливоподачи, регламентируемым профилем кулачка ТНВД, на всех видах жидкого топлива, что стимулирует также повышение моторесурса двигателя.
Слабая зависимость от температурного режима заряда в процессе сжатия и начальных стадиях воспламенения топлива в сочетании с высоким уровнем управляемости процессом сгорания, обеспечивающим мягкую бездетонационную работу двигателя, позволяет с наибольшей эффективностью сжигать все виды жидких топлив при оптимальных с термодинамической точки зрения степенях сжатия ε = 12 - 14.
Литература
1. Свиридов Ю. Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. - Л.: Машиностроение, 1972, с. 126, 151, 164 - 168, 180 - 185, 209 - 218.
1. Свиридов Ю. Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. - Л.: Машиностроение, 1972, с. 126, 151, 164 - 168, 180 - 185, 209 - 218.
2. Кулагин И.И. Теория жидкостных реактивных двигателей. - Министерство обороны СССР, 1972. - 518 с.
3. Вохмин Д. М. Применение калильной свечи зажигания в многотопливном двигателе //Тюмень, ТюмГНГУ// Труды конференции "Эксплуатация технологического транспорта и специальной техники в отраслях топливно-энергетического комплекса", 1997.
Claims (2)
1. Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр воздуха, сжатия воздуха в цилиндре с перепуском его части в вихрекамеру, впрыска топлива во время сжатия в соединительный канал с переносом его части перепускаемым воздухом в вихрекамеру и образованием в последней топливовоздушной смеси, воспламенении смеси в вихрекамере от свечи зажигания, выброса горящих газов из вихрекамеры с переносом остальной части топлива в основную полость камеры сгорания, сгорания топлива, расширения продуктов сгорания и выброса отработавших газов, отличающийся тем, что топливо впрыскивается в расширенную полость соединительного канала навстречу перетекающему воздуху с целью получения однородной дисперсности, в процессе сгорания при обратном перетоке горящих газов из вихрекамеры расширенная полость выполняет роль термоэнергетического аккумулятора, уменьшая тепловые потери и увеличивая скорость пламени.
2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем с камерой сгорания в нем, головку цилиндра, вихрекамеру, имеющую свечу зажигания, размещенную в головке и сообщенную с основной полостью камеры сгорания при помощи соединительного канала, выполненного из соосных последовательно соединенных между собой участков меньшего сечения, примыкающих к вихрекамере и выходному соплу, а также участка большего сечения между ними, а также расширяющегося сопла, примыкающего к основной полости камеры сгорания, и топливную форсунку с распылителем, размещенным в соединительном канале, отличающийся тем, что в вихрекамере имеются утеплительная вставка и калильная свеча зажигания, соединительный канал, сопло и вихрекамера расположены под углом к поршню, в котором имеется клиновидная камера сгорания с турбулизатором, а расширяющееся сопло выполнено в форме сопла Лаваля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114069/06A RU2167316C2 (ru) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и многотопливный двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114069/06A RU2167316C2 (ru) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и многотопливный двигатель внутреннего сгорания |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99114069A RU99114069A (ru) | 2001-04-10 |
| RU2167316C2 true RU2167316C2 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20221973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99114069/06A RU2167316C2 (ru) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и многотопливный двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167316C2 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2210677C2 (ru) * | 2001-05-31 | 2003-08-20 | Барышников Виктор Сергеевич | Форкамера двигателя внутреннего сгорания |
| RU2269657C2 (ru) * | 2003-12-18 | 2006-02-10 | Виктор Сергеевич Барышников | Двигатель внутреннего сгорания (варианты) |
| RU2610081C1 (ru) * | 2015-12-25 | 2017-02-07 | Николай Николаевич Горбачев | Двигатель |
| US10125676B2 (en) | 2011-07-28 | 2018-11-13 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US10557407B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-02-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US10578012B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-03-03 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| CN116428047A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-14 | 佛山仙湖实验室 | 一种高效起燃的预燃室结构、燃烧系统 |
| RU2804794C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2023-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ работы дизельного двигателя в пусковой и послепусковой периоды |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2883602B1 (fr) * | 2005-03-22 | 2010-04-16 | Alain Lunati | Procede d'optimisation des parametres de fonctionnement d'un moteur a combustion |
| JP4539991B2 (ja) * | 2006-06-02 | 2010-09-08 | ヤンマー株式会社 | セタン価検出手段及び該セタン価検出手段を設けるエンジン |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557230A (en) * | 1982-10-28 | 1985-12-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Swirl chamber for internal combustion engine |
| FR2592431A1 (fr) * | 1985-12-30 | 1987-07-03 | Inst Francais Du Petrole | Prechambre de combustion a isolation thermique variable |
| GB2215400A (en) * | 1988-02-03 | 1989-09-20 | Nissan Motor | Swirl pre-combustion chamber engine with piston flame dispersing recess |
-
1999
- 1999-06-29 RU RU99114069/06A patent/RU2167316C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557230A (en) * | 1982-10-28 | 1985-12-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Swirl chamber for internal combustion engine |
| FR2592431A1 (fr) * | 1985-12-30 | 1987-07-03 | Inst Francais Du Petrole | Prechambre de combustion a isolation thermique variable |
| GB2215400A (en) * | 1988-02-03 | 1989-09-20 | Nissan Motor | Swirl pre-combustion chamber engine with piston flame dispersing recess |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2210677C2 (ru) * | 2001-05-31 | 2003-08-20 | Барышников Виктор Сергеевич | Форкамера двигателя внутреннего сгорания |
| RU2269657C2 (ru) * | 2003-12-18 | 2006-02-10 | Виктор Сергеевич Барышников | Двигатель внутреннего сгорания (варианты) |
| US10125676B2 (en) | 2011-07-28 | 2018-11-13 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US10557407B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-02-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US10578012B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-03-03 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| US10697365B2 (en) | 2011-07-28 | 2020-06-30 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| RU2610081C1 (ru) * | 2015-12-25 | 2017-02-07 | Николай Николаевич Горбачев | Двигатель |
| RU2804794C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2023-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ работы дизельного двигателя в пусковой и послепусковой периоды |
| CN116428047A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-14 | 佛山仙湖实验室 | 一种高效起燃的预燃室结构、燃烧系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4424780A (en) | Internal combustion engine for diverse fuels | |
| US3508530A (en) | Internal combustion engine | |
| US4124000A (en) | Mixed cycle stratified charge engine with ignition antechamber | |
| US5119780A (en) | Staged direct injection diesel engine | |
| US3315650A (en) | Internal combustion engine combustion process | |
| US3154058A (en) | Internal combustion engine operating on stratified combustion principle with explosive fuel injection | |
| US3270722A (en) | Method of conditioning liquid fuels | |
| CN110486142A (zh) | 用于内燃机的可变容积预燃室 | |
| US12480435B2 (en) | Systems, apparatus, and methods for inducing enhanced radical ignition in internal combustion engines using a radical chemicals generator | |
| JP2704901B2 (ja) | 内燃機関 | |
| CN212408731U (zh) | 带有平顺爆震燃气能量分布结构的脉冲爆震燃烧室 | |
| CN111226032A (zh) | 用于燃气发动机的进料及点火装置和用于燃气发动机的进料及点火装置的运行方法 | |
| RU2167316C2 (ru) | Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и многотопливный двигатель внутреннего сгорания | |
| US20240426238A1 (en) | Pre-combustion chamber igniter, methanol engine and cold start control method thereof | |
| US4641617A (en) | Direct injection type internal combustion engine | |
| CN211666804U (zh) | 一种具有夹气喷嘴的预燃系统及其内燃机 | |
| CN110953059A (zh) | 一种具有夹气喷嘴的预燃系统、内燃机及预燃控制方法 | |
| GB2186913A (en) | Internal combustion engine | |
| CN113417733B (zh) | 一种燃料空气分离主动控制式点火室系统 | |
| US3809027A (en) | Internal combustion engine | |
| GB2108581A (en) | Fuel injection stratified charge internal combustion engine | |
| US6263860B1 (en) | Intake stratifier apparatus | |
| WO1984002744A1 (en) | Method of operating an engine with a high heat of vaporization fuel | |
| RU99114069A (ru) | Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания, многотопливный двигатель внутреннего сгорания | |
| US2431857A (en) | Method of operating internalcombustion engines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030630 |