Способ работы двигателя внутреннего сгорания

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯд ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21 (22 (46 (71 едовательторцый Н.П. ченк (53) (56) кл, (54) НЕГО Г . Фом 9,98 ч.81 ГТР ЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение позволяет повыситьтопливную экономичность двигателя царежимах частичных нагрузок и улучшить антидетонационные качества наполных нагрузках путем интенсификации вихревого движения рабочей смеси,При движении поршцл 3 к нижней мертвой точке за счет создаваемого в цилиндре разрежения топливовоздушцуюсмесь 15 из впускного канала 7 подают в полость 6 цилиндра. По мерепоступления смесь 15 за счет движения по каналу 7 специальной формыприобретает вращение вокруг оси цилиндра. При подходе к нижней мертвой1379478 точке вращательное движение смеси 15по своей форме сохраняется, При перемещении поршня на расстояние 0,850,97 от полного хода через открытыевпускной клапан 12 и окно 1 О дополнительного впускного канала 11 в направлении основного потока смеси 15осуществляют дополнительную подачурабочего тела 16, приготовленноговне цилиндра. Тем самым в конце проИзобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, и может быть использовано в автомобильных двигателях.Цель изобретения - повышение топливной экономичности на режимах частичных нагрузок и улучшение антидетонационных качеств на полных нагрузках путем интенсификации вихревого движения рабочей смеси.На фиг,1 схематично показан двигатель внутреннего сгорания с изображением движения топливовоэдушной смеси и рабочего тела, дополнительно подаваемого в цилиндр; на фиг.2 - камера сгорания двигателя с изображением траектории движения топливовоздушной смеси и рабочего тела, вид со стороны поршня; на фиг.3 - схематичное изображение двигателя внутреннего сгорания и движения топливовоэдушной смеси и рабочего тела, приготовленного вне цилиндра; на фиг,4 - то же, для двигателя, имеющего поршень с плоской поверхностью днища, с частью камеры сгорания в нем с изображением движения топливовоэдушной смеси и рабочего тела, приготовленного вне цилиндра; на фиг.5 - схематичное изображение двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в в.м.т.Двигатель внутреннего сгорания, в котором реализуется предлагаемый способ работы, содержит цилиндр 1 с головкой 2 (фиг.5), в котором установлен поршень 3, впускной 4 и выцесса наполнения и в начале процесса сжатия рабочей смеси сообщают дополнительный импульс вращения рабочим телом. Ограничению детонационного сгорания способствует также охлаждение днища поршня рабочим телом,имеющим более низкую т-ру по отношению к т-ре смеси 15 в конце тактавпуска. 5 з,п. ф-лы, 5 ил. пускной 5 клапаны, сообщающие полость6 цилиндра 1 соответственно с впускным 7 и выпускным 8 каналами, и свечу 9 зажигания,5 В стенке цилиндра 1 выполнено окно 10, сообщающее полость 6 цилиндра1 с дополнительным впускным каналом11 и через установленный в нем обратный клапан 12 с полостью 13 и источ 10 ником 14 давления, выпоЛненным, например, в виде объемной машины.Через впускной клапан 4 из впускного канала 7 в полость б цилиндра1 поступает топливовоздушная смесь1515. Форма канала 7 обеспечивает ееосевую закрутку-вращение вокруг осицилиндра 1 (показано стрелкой).Через окно 10 в цилиндр 1 при положении поршня в н,м.т. поступает20рабочее тело 16 в зону 17 цилиндра1. В поршне 3 выполнена выемка 18,образующая камеру 19 сгорания. Приположении поршня 3 в в.м.т. (фиг.5)над периферийной частью поршня 3образуется зона 20. Способ работы двигателя осуществляется следующим образом.При движении поршня 3 (фиг.)вниз за счет создаваемого в цилиндре разрежения топливовоздушную смесь15 из впускного канала 7 через открытый впускной клапан 4 подают вполость 6 цилиндра 1. По мере пос тупления в цилиндр 1 топливовоэдушная смесь 15 эа счет движения повпускному каналу 7 специальной формыприобретает вращение вокруг оси цилиндра 1, При подходе поршня 3 кн,м.т., когда основная часть топливовоздушной смеси 15 уже поступилав цилиндр 1, вращательное движениетоплиноноздушной смеси 5 по своей5форме сохраняется. Вместе с тем интенсивность этого движения за счеттрения о стенки цилиндраначинаетснижаться.При перемещении поршня 3 вниз нарасстояние 0,85-0,97 от полного ходаон своей верхней кромкой открываетокно 10 дополнительного впускногоканала 11. Дополнительный впускнойклапан 12 открывают. Через открытыеклапан 12 и окно 1 О канала 11 в цилиндр 1 в направлении движения основного потока топливоноздушной смеси15 (фиг. и 2) осуществляют дополнительную подачу рабочего тела 16, приготовленного вне цилиндра 1. Тем самым в конце процесса наполнения и вначале процесса сжатия рабочей смесисообщают дополнительный импульс вращения рабочим телом 16, приготовленном вне цилиндра 1, Рабочее тело 16подают в зону 17 (фиг.2), наиболееудаленную от источника воспламенениясвечи 9 зажигания.Ввод рабочего тела 16 в зону 17ускоряет вращательное движение рабочей смеси, состоящей из топлиновоздушной смеси 15 и рабочего тела 16,при этом сохраняется структура вихревого движения смеси 5. При вводе взону 17, наиболее удаленную от свечи359 зажигания, рабочего тела 16, отличающегося по своему составу от толливоноздушной смеси 15, образующаясяструктура движения заряда обеспечивает оптимальное распределение состава топлиновоздушной смеси относительно свечи 9 зажигания,Вход рабочего тела 16 через канал1 1 с Выходным ОкнОм 1 0 продолжается 45и после прохождения поршнем 3 н,м.т.до момента, когда выходное окно 10черекроется верхней кромкой днищапоршня 3. Общая продолжительностьввода рабочего тела 16 составляет70-100 поворота коленчатого вала0 50двигателя, что обеспечивает большуюдлительность действия дополнительного импульса, ускоряющего выро)дающееся к этому моменту нихревое дви)ение смеси 15, созданное впускным каналом 7,Рабочее тело 6, введенное в цилиндр 1 цад днищем поршня 3 н зону 17 по направлению вращения смеси 15, располагают преимущественно по периферии цилиндра 1 фиг,2и удерживают там силами, действующими во вращающемся потоке, и соответствующей геометрией камеры 19 сгорания (фцг,1 и 2). После прохождения верхней кромкой поршня Э выходного окна 10 канала 1 происходит сжатие рабочей смеси, поскольку клапан 4 закрывают. При сжатии топливовоздушцой смеси 15 часть рабочей смеси вытесняют из периферийной зоны 20 (фиг.5) при приближении поршня к н,м.т. по существу и центральную зону выемки 18.Вследствие высокой стабильности структуры вихревого дви)ецця заряда и формы камеры 19 сгорания рабочее тело 16, введенное в цилиндр 1, к концу такта сжатия в основном сохраняет свое расположение по периферии камеры, В результате этого образующаяся в периферийной зоне 20 (фиг.5) рабочая смесь по своему составу беднее, чем в центральной зоне выемки 18.В конце такта сжатия рабочую смесь, расположенную в центральной эоне камеры 19 сгорания, воспламеняют от искрового разряда свечи 9 зажигания. При обогащенном составе смеси у свечи 9 зажигания, обеспечеццом оптимальным распределением состава смеси по объему ныемки 18, достигается высокая цикловая стабильность воспламенения н целом более бедных составов смеси. Развитие начального очага горения и распространение пламени по объему камеры сгорания происходят с высокими скоростями, достигаемыми более высокой интенсивностью движения смеси и стабильными турбулентными характеристиками вращающегося заряда. Это позволяет зффектинцо сжигать более бедные смеси и улучшать этим топливную экономичность двигателя.За счет обеднения рабочей смеси в периферийных зонах 20 выемки 18, наиболее удаленных от свечи 9 зажигания, ограничено возникновение детонационного сгорания, что позволяет увеличить степень сжатия и улучшить тем самым топливную экономичность двигателя, Ограничению детонациоццого сгорания способствует также охлаждение днища поршня рабочим телом 16, имеющим более низкую температуру по отношению к температуре смеси 15 вконце такта впуска, В результате сгорания топлива происходит образование продуктов сгорания, объем которых резко увеличивается что вызыФ5 вает изменение направления движения поршня 3 и его движение вниз. Энергию расширения продуктов горения преобразуют в механическую работу эа счет воздействия продуктов сгорания на поршень Зкоторый кинематически связан с коленчатым валом двивает усиление интенсивности вращательного движения рабочей смеси и сохранение его структуры для оптимального распределения состава смеси по объему камеры сгорания относительно свечи зажигания до воспламенения и сгорания. Благодаря этому достигается эффективное воспламенение и горение бедных составов смеси на частичных нагрузках работы двигателя и ограничивается возникновение детонационного сгорания на полных нагрузках.Ввод рабочего тела в направлении касательной к окружности с диаметром 0,5-0,9 диаметра цилиндра обеспечивает наибольшее усилие враща 30 35 40 тельного движения и сохранение его 45 структуры до конца такта сжатия, Вводимое на частичных нагрузках рабочее тело, приготовленное вне цилиндра, содержит воздух и углеводородное топливо в концентрациях, от 50 личных от концентрации топлива, содержащегося в топливовоздушной смеси 15.На полных нагрузках вводят предпочтительно воздух и отработавшие газы. Это позволяет обеспечить оптимальное распределение состава смесипо объему камеры сгорания относительно свечи зажигания, в результате чегателя,В конце такта расширения продукты горения через открываемый выпускной клапан 5 (фиг,1) поступают в выпускной канал 8. Затем цикл повторяется, Осуществление описанного способа работы двигателя позволяет снизить удельный расход топлива, преиму щественно на режимах частичных нагрузок, при улучшении антидетонационных качеств на полных нагрузках.Рабочее тело 16 (фиг,2) вводят в цилиндр 1 тангенциально его образую щей в зону 17, наиболее удаленную от свечи 9 зажигания, Это обеспечиго достигается эффективное сгорание рабочей смеси на часто используемых нагрузочных режимах и улучшается топливная экономичность двигателя. Рабочее тело 16 перед вводом в цилиндр принудительно сжимают, Это позволяет увеличить энергию рабочего тела при вводе его в цилиндр для усиления дополнительного импульса ускорения вращения топливовоздушной смеси 15. Кроме того, при сжатии рабочего тела расширяется диапазон регулирования относительного расхода его при различных нагрузочных режимах. Для сжатия рабочего тела с целью уменьшения затрат мощности двигателя используют энергию отработавших газов или энергию дросселирования.формула изобретения1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания путем подачи в цилиндр топливовоздушной смеси, дополнительной подачи в цилиндр рабочего тела над поршнем при положении его вблизи нижней мертвой точки, сжатия рабочей смеси, ее воспламенения от свечи зажигания и сгорания, расширения продуктов сгорания и их выпуска, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности на режимах частичных нагрузок и улучшения антидетонационных качеств на полных нагрузках путем интенсификации вихревого движения рабочей смеси, при подаче в цилиндр топливовоздушной смеси обеспечивают ее осевую закрутку, а дополнительную подачу в цилиндр рабочего тела осуществляют в направлении закрутки топливовоздушной смеси.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительную подачу рабочего тела в цилиндр осуществляют тангенциально его образующей.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что дополнительную подачу рабочего тела осуществляют в направлении касательной к окружности с диаметром 0,5-0,9 диаметра цилиндра.4, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что дополнительную подачу рабочего тела осуществляют касательно к окружности цилиндра в направлении свечи зажигания.5. Способ по пп.1-4, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что на частич1379478 1 г О П и Фиг Я Риг ных нагрузках в качестве рабочего тела используют воздух и углеводородное топливо, а на полных нагрузкахвоздух и отработавшие газы. 6. Способ по пп.1-5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что рабочеетело перед подачей его в цилиндрсжимают.379478 Фиг. Ф фи.5Составитель Л.ПавловичТехред М.Дидык Корректор С Черни Редактор П.Гереши Тираж 505 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5 Заказ 959/35 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4