Двигатель внутреннего сгорания

374 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) ЬЙО,и 17 2 В 69/00, 19/ ОБРЕТЕНИЯ ПИСАНИ АВТОРСКОМ ЛЬСТВУ(56) Жегалин О,И; и др. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985, с, 46,Орлик А.С. Системы поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машино-.строение, 1985, с, 113.Авторское свидетельство СССРМ 1638347, кл, Р 02 М 31/00, 1988.Патент США Ь 3765382,кл. Р 02 В 69/00, кл. 123-34 А, 1973. 9 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР.2 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Назначение; изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигате. лям с форкамерно-факельным зажиганием, работающим на жидком топливе. Сущность изобретения заклюяается в следующем: в двигателе выполнена форкамера 10 для каждого цилиндра 1, являющаяся отдельной составной частью, содержащей корпус с устройством механического крепления к двигателю, оребрением наружной поверхности 24 и каналом 22 в основную камеру 2 сгорания соответствующего цилйндра, электромагнитный дозирующий клапан 19, запальную свечу 23. Двигатель также содерЮ1751374 жит испаритель 13, корпус которого снаружи имеет оребрение 26, изнутри покрыт капиллярно-пористой структурой 14, частично помещен в выпускной коллектор. На всех режимах работы двигателя осуществляется бездроссельная подача воздуха через впускной коллектор 4 в цилиндры. Давление пара в испарителе 13 поддерживается топливным насосом 7 и редукционными клапанами в системе топливоподачи и испарителе, причем пар, перепускаемый из испарителя 13 в бак 5, охлаждается и конденсируется в охладителе ЗО, Подача испаренного топлива в камеру сгорания 21 Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с форкамерно-Факельным зажиганием, работающимна жидком топливе.Известны двигатели, работающие нажидком топливе, содержащие камеру сгорания с выполненной в теле двигателя форкамерой, имеющей выходной канал в камерусгорания, устройство подачи топлива, запальную свечу, а также дросселируемуювпускную систему.Недостатком названных двигателей является дросселируемая впускная система,обусловленная сложностью получения необходимого смесеобразования в форкамере, не позволяющая в полной мереосуществить качественное регулирование" мощности.Известен двигатель, работающий нажидком топливе, содержащий камеру сгорания,Недостатком названного двигателя,снабженного испарителем топлива с паропроводами, имеющего сообщенные междусобой пароотделитель и теплообменник,выполненный в виде тепловой трубы, нижняя часть которой размещена в выпускномколлекторе, а верхняя - теплоизолированаи сообщена с пароотделителем, соединенным с доэирующим устройством паропроводом, снабженным электронагревательнымэлементом, является громоздкость испарителя, разнесенного в пространстве вокругдвигателя, для создания необходимого полятемператур, внутри которого при запуске ипрогреве двигателя требуются значительные затраты энергии и топлива, как и дляпитания электронагревателя паропровода,а циркуляция топлива из испарителя в бак.способствует нагреву содержимого в нем,испарению и улетучиванию. осуществляется на такте впуска двигателя, смесеобразование - в основном на такте сжатия, воспламЕнение - в камере сгорания, При запуске двигателя переполнению испарителя 13 топливом препятствует паровая пробка над электронагревательным элементом 12, Конденсат топлива по паропроводу от дозирующего клапана стекает обратно в испаритель 13, После прогрева испарителя 13 отработавшими газами внем образуется необходимое температурное поле, после чего злектронагреватель 13 отключается термовыключателем 11, 1 ил,Наиболее близким к предлагаемому ре шению является двигатель, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем,головку цилиндра, впускной и выпускной5 коллекторы, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра,. топливный бак, топливный фильтр, испаритель с магистралью подвода топлива и паропроводом для отвода паров топлива,10 насос, всасывающий патрубок которогоподключен к топливному баку, а напорный -к каналу для подвода топлива, редукционный клапан с трубопроводом для подсоединения к топливному баку, устройство для15 дозирования топлива, пусковой нагревательный элемент, размещенный в испарителе,связанном парапроводом с устройством длядозирования топлива и частично размещенном в выпускном коллекторе двигателя, и20 блок управления,Иедостатком известного двигателя явймтся топливный насос высокого давлЕния,необходимый для преодоления противодавления при впрыске топлива в камеру сгора 25 ния при положении поршня в цилиндреблизком к "верхней мертвой точке" на тактесжатия в этом цилиндре, а также испаритель,выполненный в виде змеевика в выпускномколлекторе, не позволяющие осуществлять30 пофракционное испарение топлива в оптимальных условиях, что приводит к впрыскутоплива в цилиндр в виде парожидкостнойфазы, а зто, в свою очередь, влечет неполное выгорание топлива в камере сгорания35 из-за сложности осуществления в нейудовлетворительного смесеобразования идополнительные механические потери напривод топливного насоса,40 Цель изобретения - повышение экономичности и снижение токсичности двигателя эа счет повышения его КПД и стабилизации процессов горения.Укаэанная цель достигается тем, что известный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, впускной и выпускной коллекторы, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра, топливный бак, топливный фильтр, испаритель с магистралью подвода топлива и паропроводом для отвода паров топлива, насос, всасывающий патрубок которого подключен к топливному баку, а напорный - к каналу для подвода топлива, редукционный клапан с трубопроводом для подсоедикения к топливному баку, устройство для дозирования топлива, пусковой нагревательный элемент, размещенный в испарителе, связанном паропроводом с устройством для дозирования топлива и частично размещенном в выпускном коллекторе двигателя, и ,блок управленияснабжен форкамерой с оребренной наружной поверхностью, сообщенной при помощи канала с камерой сгорания, устройством для крепления форкамеры к головке цилиндра и запальной свечой, установленной в форкамере, при-, чем устройство для дозирования топлива выполнено в виде электромагнитного клапана, испаритель выполнен снаружи соребренной поверхностью, а изнутри - с капилля рно-пористой структурой, паропровод расположен ниже уровня магистрали подвода топлива, блок управления связан с электромагнитным клапаном, и снабжен датчиками режима работы двигателя, причем пусковОй нагревательный элемент выполнен с перфорацией, расположен напротив магистрали для подвода топлива и отделен от нее посредствол.:.:апиллярно-пористой перегородки, а в трубопроводе редукционного клапана размещен охладитель - конденсатор.На чертеже показан двигатель, поперечный разрез и схема подключения его узлов,Двигатель содержит цилиндр 1, поршень 2, головку цилиндра 3, впускной коллектор 4, топливный бак 5, топливопровод 6, топливный насос 7, топливнь 1 й фильтр 8, топливопровод 9, источник 10 электропита-ния, термовыключатель 11, пусковой нагревательный элемент 12, испаритель 13, капиллярно-пористое покрытие 14, канал 15 подвода топлива, выходной канал 16, паро. провод 17 с теплоизолятором 18, дозирующий электромагн.итный клапан 19, форкамеру 20, камеру 21 сгорания, соединенный канал 22, запальную свечу 23, на ружное оребрение 24, выпускной коллектор25, наружное оребрение 26, редукционныйклапан 27 с регулировочным винтом 28, отводящий трубопровод 29 с охладителем - ,конденсатором 30, блок 31 управления, потенциометр 32, датчик-распределитель 33зажигания, датчик 34 температуры, выключатель 35 режима принудительного холостого хода. Двигатель работает следующим обра 10 зом.При запуске в цилиндре 1 поршень 2, движется вниз, увеличивая обьем между его днищем и головкой цилиндра 3, куда из впускного коллектора 4 поступает атмосферный воздух такт впуска, при этом топливо из топливного бака 5 по топливопроводу 6 топливным насосом 7 через топливный фильтр 8 закачивается в топливопровод 9. Одновременно с началом запуска двигателя 20 от источника 10 питания термовыключателем 11 подается напряжение на пусковой электронагревательный элемент 12, который создает в испарителе 13 топливный 25 пар, нагревая топливо в капиллярно-пористом покрытии 14, образуя местную паровую пробку между электронагревательным элементом и каналом 15 подвода топлива в испаритель, препятствующую избыточному 30 поступлению топлива в испаритель Из испарителя топливный пар через выходной канал 16, через паропровод 17, покрытый теплоизолятором 18, поступает в дозирующий электромагнитный клапан 19,35 соединяющий на такте впуска внутренние обьемы паропровода 17 и форкамеры 20. Ка такте сжатия в двигателе воздух из камеры. 21 сгорания, образованной днищем поршня и головкой цилиндра, через канал 22 попаходящимся в ней топливным паром за счет высокотемпературной диффузии и вихревых потоков, образуя горючую смесь, после чего она поджигается от свечи 23, и расши 45 ряющиеся продукты сгорания в виде факела через канал 22 впрыскиваются в разогретый сжатый воздух в камере 21 сгорания, где происходит интенсивное догорание топли.- ва с последующим совершением работы в 50 цилиндре 1 Перегрев форкамеры 20 предотвращает наружное ее оребрение 24. Резьбовое крепление форкамеры к головке цилиндра позволяет для ее изготовления использовать специальные, отличные от двигателя, материалы (например, жаропрочные, керамические материалы и покрытия), что способствует улучшению экономичности и токсичности двигателя,40 дает в форкамеру 20, перемешивается с наПосле такта расширения отработавшие ется, так как замыкается цепь через выклюгазы попадают в выпускной коллектор 25, чатель 35.обтекают помещенную в него часть испари- Предлагаемый двигатель позволяет уветеля 13, нагрев которой интенсифицируется личить его КПД за счет увеличения степени оребрением 26 наружной его части, при 5 сжатия (до 12-16 ед,) беэ повышения октаэтом начинает испаряться топливо с повер- нового числа топлива и не применения топхности капиллярно-пористого покрытия 14, ливной аппаратуры высокого давления, вступает в работу капиллярный насос, пере- из-за уменьшения механических потерь на мещающий топливо от канала 15 к нагретым привод топливного насоса, применения частям испарителя. Оребрение свободной 10 недросселируемой неподогреваемой впуот выпускного коллектора наружной части скной трубы и качественного регулироваиспарителя интенсифицирует ее охлажде- ния мощности; стабилизировать процессы ние, где в наиболее удаленной от выпускно- горения в форкамере за счетулучшения смего коллектора точке, т,е, наиболее холодной, сеобраэования, применения при изготовнаходится подводящий топливо канал 15, 15 лении ее корпуса специальных материалов т,е, от места ввода топлива до наиболее и покрытий, индивидуального устройства нагретой части испарителя создается доста- для охлаждения в виде оребрения наружной точное температурное поле, позволяющее поверхности; использовать для запуска легэффективно испарять многофракционное кие фракции топлива при незначительном топливо без ущерба качествам последнего, 20 рассеивании теплоты нагревателя и не пеПосле прогрева испарителя 13 до опреде- реполнении испарителя избыточным коли- ленной температуры термовыключатель 11 чествомтоплива; повысить экономичность за отключает электронагревательный элемент счет повышения КПД; уменьшить токсичность 12 от источника 10 питания, и дальнейшее отработавших газов за счет стабилизации испарение происходит за счеттеплоты отра процессов горения; повысить надежность и ботавших газов, Чтобы компенсировать из- экономичность запуска за счет использова"вестную инерционность системы, в ния на этих режимах легких фракций топли" двигателе осуществлена циркуляция топли- ва и сокращения затрат энергии на разогрев ва через испаритель таким образом, что не топлива.использованйый в двигателе топливный 30пар из испарителя отводитсячерез редукционный клапан 27, поддерживающий оп- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ределенное давление относительно 1. Двигатель внутреннего сгорания, соатмосферного, имеющий для настройки ре- держащий по меньшей мере один цилиндр ;гулировочный винт 28, через трубопровод 35 с размещенным в нем поршнем, головкуци, проходящий через охладитель 30, кон- линдра, впускной и выпускной коллекторы,денсирующий и охлаждающий пар до нор- камеру сгорания, образованную днищем мальной температуры известным способом поршня и головкой цилиндра, топливный (например, в радиаторесвоздушнымохлаж- бак, топливный фильтр; испаритель с магидением), что предотвращает излишний на стралью подводатоплива и паропровод для грев топлива в баке, его испарение и отвода паров топлива, насос, всасывающий улетучивание, На режимах максимальной патрубок которого подключен к топливному мощности в двигателе используется весь баку, а напорный - к каналу для подвода полученный в испарителе пар, топлива, редукционный клапан с трубопроНа всех режимах работы двигателя до водом для подсоединения к топливному базирование топлива осуществляется блоком ку, устройство для дозирования топлива, 31 управления путем изменения продолжи- пусковой нагревательный элемент, разметельности открытия клапана 19, так же, как щенный в испарителе, связанном паропровизвестныхсистемахвпрыскажидкоготоп- водам с устройством для дозирования лива в патрубки впускного трубопровода, 50 топлива и частично размещенном в выпусМ- причем исходные сигналы управления фор- ном коллекторе двигателя, и блок управлв.мируются в потенциометре 32, связанном, ния, о т л и ч а, ю щ и й с я тем, что, с целью например сакселераторомавтомобиля, ра- повышенйя эффективности и снижению ботающим аналогично потенциометру пла- токсичности, он снабжен форкамерой с стинчатого измерителя воздуха в известных 55 оребренной наружной поверхностью, соосистемах впрыска, датчике-распределителе щенной при помощи канала с камерой сго игания и датчике 34 температуры. На рания; устройством для крепления режимах принудительного холостого хода форкамеры к головке цилиндра и запа нольн й электромагнитный кгнитный клапан 19 не открывает- свечой, установленной в форкамере, причемся и подача топлива в двигатель прекраща- устройство для дозирования топлива выполЗаказ 2673Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 неко в виде электромагнитного клапана, испаритель выполнен снаружи с оребренной поверхностью,а изнутри-с капиллярно-пористой структурой, паропровод расположен ниже уровня магистрали подвода топлива, блок управления связан с электромагнитным клапаном и снабжен датчиками режима работы двигателя. 2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что пусковой нагревательный элемент выполнен сперфорацией, расположен напротив магистрали для подвода топлива 5 и отделен от нее посредством капиллярно-пористой перегородки, а в трубопроводе редукционного клапана размещен охладитель-конденсатор;