Способ работы дизельного двигателя внутреннего сгорания шевцова и. а.

(5)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 472203, кл. Р 02 0 7/00, 1968.Авторское свидетельство СССРМ 1747726, кл, Г 02 0 7/00, 1989.(54) СПОСОБ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ШЕВЦО.ВА И.А,(57) Сущность изобретения: топливо впрыскивают в перепускной канал 11 с направлением его струй в стороны цилиндров 1, 2,причем впрыск топлива начинают в потоквоздуха, а заканчивают - в факел пламенных газов, При этом струи топлива сразу повыходе из распылительных отверстий форсунки 12 из-за пульверизационного эффекта раздробляются на мелкие капли и переносятся вначале потоком воздуха в цилиндр 1, где смешиваются с завихренным воздухом, а затем,когда топливо в цилиндре 1 само- воспламенится, струи топлива из форсунки 12 раэдробляются на мелкие капли потоком топливных газов и переносятся ими в цилиндр 2, где они смешиваются с завихренным воздухом и воспламеняются факелом. Распыление топлива за счет кинетической энергии потока воздуха, а затем потока пламенных газов в перепускном канале 11, усиление турбулизации зарядов в обоих цилиндрах потоком воздуха и пламенных газов из перепускного канала 11 в минимальных объемах сжатия облегчает пуск и повышает объемную мощность двигателя, 4 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением ат сжатия и способам их работы,Известен способ работы дизельногодвигателя внутреннего сгорания со сдвоенными цилиндрами, содержащем по меньшей мере одну пару цилиндров, соединенных между собой каналом, путемвпрыска топлива отдельными форсунками в, камеру сгорания каждого цилиндра, пр ичем впрыск топлива в один цллиндр начинают с опережением на 3-25 относительно второго по углу поворота коленчатого вала при синхронном движении поршней, что вызывает при воспламенении топлива переток части пламенных газов из одного цилиндра в другой и обратно, интенсифицирующий смесеобразование. Недостатком известнога способа рабаты является растянутость процесса подачи топлива в цилиндры и не одинаковая степень турбупизации при этом в цилиндрах, из-за чего не удается в полной мере достигнуть поставленной цели повышения эффективных показателей в работе,Известен также способ работы четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания Шевцова, содержащего по меньшей мере одну пару цилиндров, соединенных между собой каналом в виде сопла, одинаково расширяющегося, в обе стороны ат сечения с наименьшей площадью, путем нагнетания воздуха в цилиндры в четыре этапа с получением при этом во втором цилиндре на время такта сжатия более высокого давления, чем в первом, перетока по пеоепускному каналу некоторого количест ва воздуха из второго цилиндра в первыйпри такте сжатия и создания в результате этого дополнительной турбулизации воздушного заряда в первом цилиндре, впрыска топлива в конце сжатия в первый цилиндр опережением относительно впрыска во второй цилиндр, самовоспламенения топлива в первом цилиндре с перетоком пламеннъх газов по каналу из первого цилиндра во второй, воспламенения факелом пламенных газов топлива во втором цилиндре с дополнлтельной турбулизацией в нем, обратным перетоком пламенных газов из второго цилиндра в первый, одновременного прекращения впрыска топлива в цилиндры, догорания топлива в расширващихся объемах газов и выпуска из цилиндров отработавших газов, причем соотношение количеств впрыскиваемого топлива в цилиндры на всех режимах выдержива 1 от равным,Известный способ работы дизельногодвигателя позволяет более полно интенсифицировать завихрение заряда в одном и вдругом цилиндрах, но, как известно, в двигателях с наддувом плотность воздушногозаряда возрастает и поэтому при впрыске5 топлива для достикения необходимой дальнобойности струй топлива из форсунок приходится увеличивать давление нагнетанлятоплива и диаметр распылительных отверстий, а последнее отрицательно сказьвает 10 ся на качестве смесеобразования, чтовлечет за собой некоторое снижение объемной мощности и пусковых качеств у двигателя,Цель изобретения - повышение объемной мощности и облегчение пуска,Указанная цель достигается тем, что согласно способу работы дизельного двигателя внутреннего сгорания путем подачивоздуха по меньшей мере в одну пару ци 20 линдрав, соединенных между собой при помощи перепускнога канала, выполненного ввиде сопла, одинаково расширяющегося вобе стороны от сечения минимальной площади, в несколько этапов: на первом этапе- при синхронном движении поршней кникней Мертвой точке путем нагнетаниявоздуха под давлением через впускнье клапаны обоих цилиндров при открытых выпускных клапанах; на втором этапе - приЗО закрытом выпускном клапане второго цилиндра; на третьем этапе - при закрытыхвыпускных клапанах обоих цилиндров и начетвертом этапе - при синхронном движении поршней к верхней мертвой точке через35 впускной клапан первого цилиндра при закрытом впускном клапане второго цилиндра, сжатия воздуха горшнями с перетокомвоздуха из второго цилиндра в первый поперепускному каналу и турбулизацией воз 40 душного заряда в первом цилиндре, впрыска в конце сжатия воздуха топлива и егасамовоспламенения в первом цилиндре сперетоком пламенных газов по каналу изпервого цилиндра во второй, воспламенения факелом пламенных газов топлива во втором цилиндре с дополнительной турбулизацией в нем и обратным перетоком пламенных газов из второго цилиндра в первый, сгорания топлива, расширения продуктов сгорания и выпуска из цилиндров отработавших газов, топливо впрыскиваот в перепускной канал с направлением его струй в стороны цилиндров, причем впрыск топлива начинают в поток:воздуха, и заканчивают в факел пламенных газовНа фиг,1 изображен продольный разрезчетырехтактного дизельного двигателя, реализующего описываемый способ работы; на фиг.2 - вид А на фиг,1; на фиг.З - то же, вариант устройства; на фиг,4 - график ха10 15 20 25 11 начинают впрыск топлива форсункой 12, распылительные отверстия которой направ ляют струи топлива вдоль канала как в сторону цилиндра 1 так и в сторону цилиндра 2. Топливо первой части. впрыска; т.е, до 35 40 50, на мелкие капли, которые переносятся и55 воспламеняются факелом, а образующимся рактеристики ввода топлива (о), впрыскиваемого на сгорание к определенному моменту в долях цикловой подачи (р ), где 1 - начало впрыска, 2 - момент вспышки топли.ва, 3 - окончание впрыска.Двигатель, реализующий описываемый способ содержит по меньшей мере одну пару цилиндров 1 и 2 одинакового объема, снабженных крышками 3 и 4, В последних размещены впускные клапаны 5, 6 и выпускные клапаны 7, 8. Камеры 9 и 10 сгорания цилиндров 1 и 2 соединены между собой при помощи перепускного канала 11, выполненного, например, по кратчайшему расстоянию между цилиндрами 1 и 2 в виде сопла, одинаково расширяющегося в обе стороны от сечения минимальной площади, которое устраивают такой небольшой величины, цтобы сохранять переток воздуха через канал 11 из цилиндра 2 в цилиндр 1 возрастающим потоком во все время такта Сжатия вплоть до момента подачи топлива и его самовоспламенения в цилиндре 1, происходящего незадолго до в.м,т. Впрыск производят форсункой 12 с распылительны- ми отверстиями внутри перепускного канала 11, которые направляют струи топлива в стороны цилиндра 1 и 2, Поршни 13 и 14 размещены в цилиндрах 1 и 2 с возможностью синхронного движения. В варианте двигатель может быть снабжен дополни.тельной форсункой 15,Способ реализуется следующим образом. Свежий воздух подают в цилиндры через клапаны 5 и 6, а удаление отработавших газов производят через клапаны 7 и 8. Воздух подается в цилиндры при помощи нагнетателя (не показан). При работе используют такой сортдизельного топлива (например, с метановым числом 40 О 50 ед) и впрыск его производят по характеристике, чтобы самовоспламенение его происходило в момент незадолго до в,м,т. и при этом объем топлива, поданного до момента самовоспламенения, в один цилиндр, был ориен тировочно одинаков объему топлива, поданному после момента вспышки, в другой цилиндр на всех режимах работы, для чего используют регулирование подачи способом одновременного изменения начала и конца подачи. При работе двигателя в период перекрытия клапанов через открытые впускные клапаны 5 и 6 и выпускные клапаны 7 и 8 цилиндры 1 и 2 продуваются воздухом, Затем при движении поршней 13 и 14 к нижней мертвой точке вначале закрывают выпускной клапан 8 в цилиндре 2, давление в нем возрастает; в то время как в цилиндре 1 еще производится продувка, При этом воздух из цилиндра 2 частично перетекает в цилиндр 1 через канал 11, охлаждая его и очищая от отработавших газов, с удалением их наружу через открытый выпускной клапан 7 в цилиндре 1. Затем выпускной клапан 7 в цилиндре 1 также закрывается и в цилиндры 1 и 2 происходит ьгекание свежего воздуха за счет избыточного давления воздуха, а переток его через канал 11 прекращается,При движении поршней 13 и 14 к верхней мертвой точке во время, когда в цилиндрах 1 и 2 произойдет наддув, вначале закрывается впускной клапан 6 в цилиндре 2 и воздух в нем.начинает сжиматься, а в цилиндре 1 впускной клапан 5 закрывается несколько позднее, За счет этого давление в цилиндре 2 становится выше, чем в цилиндре 1. После того, как впускной клапан 5 в цилиндре 1 также будет закрыт, сжатие воздуха в обоих цилиндрах будет происходить при все более усиливающемся перетоке воздуха по каналу 11 из цилиндра 2 в цилиндр 1, струя которого при этом будет охлаждать канал 11 и создавать в цилиндре 1 все усиливающееся завихрение воздуха в камере 9 сгорания по двум полуокружностям. При достижении заданного опережения в перепускной канал момента его вспышки незадолго до достижения поршнями в,м,т., сразу по выходе из форсунки распыляется и переносится струей воздуха в камеру 9 цилиндра 1 и турбулизирует воздух в ней, смешивая его с распыленным топливом, При этом, поскольку струя толлива в канале 11 из форсунки 12 в направлении цилиндра 2 имеет интенсивный теплообмен со встречной. струей нагретого воздуха; процесс воспламенения капель этого топлива в камере 9 цилиндра 1 будет ускоряться, поэтому двигатель будет иметь хорошие пусковые качества. После самовоспламенения топлива в цилиндре 1 давление рабочей смеси в нем возрастает итопливные газы устремляются по перепускному каналу 11 в камеру 10 цилиндра 2, а т,к., подача топлива форсункой 12 еще продолжается, то за счет пульверизационного эффекта уже потока топливных газов струи топлива из форсунки сразу раздробляются вихрем распределяются по обьему камеры 10, смешиваясь с чистым воздухом, благодаря чему происходит, как и в цилиндре 1. полное и бездымное сгорание всего топлива при сокращении избытка воздуха, т.е, дви1795131 гатель имеет высокую обьемную мощность, До окончании подачи топлива форсункой 12 начинается обратное перетекание пламенных газов же из цилиндра 2 в цилиндр 1, струя которых раздробляет остатки топлива еще подаваемого форсункой 12 и переносит их в камеру 9 цилиндра 1, усиливая в нем турбулизацию, что способствует лучшему догоранию остатков топлива в этом цилиндре. После окончания подачи топлива форсункой 12 происходит догорание топлива в обоих цилиндрах в расширяющихся объемах газов.Функциональность способа может быть расширена, т.к. регулирование подачи топлива возможно осуществлять и способом изменения конца подачи при неизменном начале подачи, При максимальной мощности и в этом случае объем топлива, подаваемого до момента самовоспламенения в один цилиндр, одинаков обьему топлива, подаваемого после. момента вспышки, в другой цилиндр, а на других режимах работы обьем топлива, поданного после момента вспышки, будет меньше, чем объем Формула изобретения Способ работы дизельного двигателя внутреннего сгорания путем подачи воздуха по меньшей мере в одну пару цилиндров, соединенных между собой при помощи перепускного канала, выполненного в виде сопла, одинаково расширяющегося в обе стороны от сечения минимальной площади, в несколько этапов; на первом этапе - при синхронном движении поршней к нижней мертвой точке путем нагнетания воздуха под давлением через впускные клапаны обоих цилиндров при открытых выпускных клапанах, на втором этапе - при закрытом выпускном клапане второго цилиндра, на третьем этапе - при закрытых выпускных клапанах обоих цилиндров, на четвертом этапе - при синхронном движении поршней к верхней мертвой точке через впускной клапан первого цилиндра при закрытом впускном клапане второго цилиндра, сжатия подачи до момента вспышки, т.е, в данномслучае по крайней мере до половины нагрузки от максимальной в один цилиндр подачасохраняется одна и та же (половина макси 5 мальной), а в другой цилиндр она в этой илииной мере в зависимости от нагрузки уменьшается вплоть до "0", а чже пои дальнейшемуменьшении мощности топливо будет поступать только в один цилиндр в уменьшаю 10 щемся количестве вплоть до количествахолостого хода,Если дизельный двигатель устроен сдвумя форсунками 12 и 15 для работы надвух видах топлива, то они начинают и окан 15 чивают впрыск одинаковых объемов топливодновременно, причем форсунка 12 работает на более самовоспламеняемом топливе,с характеристикой на фиг,4, а форсунка 15работает на другом топливе, процесс же20 смесеобразования идет вышеуказанным порядком,Способ может быть осуществлен и вдвухтактных спаренных дизельных двигателях, если они устроены для наполнения их25 цилиндров в четыре этапа,воздуха поршнями с перетоком воздуха йз второго цилиндра в первый по перепускному каналу и турбулизацией воздушного заряда в первом цилиндре, впрыска в конце сжатия воздуха топлива и его самовоспламенения в первом цилиндре с перетоком. пламенных газов по каналу из первого цилиндра во второй, воспламенения факелом пламенных газов топлива во втором цилиндре с даполнительчой турбулизацией в нем и обратным перетоком пламенных газов из второго цилиндра в первый, сгорания топлива, расширения продуктов сгорания и выпуска из цилиндров отработавших газов, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения объемной мощности и облегчения пуска, топливо впрыскивают в перепускной канал с направлением его струй в стороны цилиндров, причем впрыск топлива начинают в поток воздуха, а заканчивают - в факел пламенных газов,1795131 75 ЮЛ ХРиг.Р Составитель И, ШевцовТрубченко Техред М,Моргентал Корректор Е. Па едак аказ Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагар 415Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5