Двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском топлива

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к образованию горючей смеси. Задача изобретения: повышение коэффициента полезного действия двигателя за счет увеличения степени сжатия и оптимизации процесса горения топлива. Двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском топлива содержит цилиндр с головкой, поршень, свечу зажигания и форсунку. Впрыск топлива осуществляется дважды. Первый впрыск топлива в цилиндр осуществляется с образованием бедной топливной смеси, после чего бедная топливная смесь сжимается и происходит второй впрыск топлива форсункой. Впрыск топлива осуществляется дважды на всех режимах работы двигателя форсункой непосредственного впрыска высокого давления. Первый впрыск происходит при всасывании с образованием бедной или очень бедной смеси. Второй впрыск осуществляется с одновременным зажиганием рабочей горючей смеси. 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к формированию рабочей горючей смеси в камере сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию топлива в механическую. Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания [1], содержащий цилиндр, герметизированный с одной стороны головкой цилиндра с впускными и выпускными клапанами. В цилиндре размещен поршень, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом. Горючая смесь или воздух подается (засасывается) в герметизируемую часть цилиндра и сжимается поршнем до некоторого значения, после чего горючая смесь воспламеняется искрой свечи зажигания - карбюраторный двигатель, если всасываемый воздух, то он при сжатии нагревается до необходимой для воспламенения температуры и в него впрыскивается необходимое количество топлива - дизельный двигатель. Сгорание топлива вызывает значительное повышение температуры и, следовательно, давления над поршнем, что заставляет поршень двигаться в обратном направлении с большим усилием и выполнять полезную работу, а также работу по осуществлению вспомогательных циклов: выхлопа, всасывания и сжатия за счет энергии, накопленной в маховике во время рабочего хода.

Недостатком известной конструкции ДВС является низкий коэффициент полезного действия 35-45%, который можно повысить за счет повышения степени сжатия и скорости сгорания горючей смеси.

Известен карбюраторный двигатель внутреннего сгорания с предкамерой [2], в котором в цилиндр подается бедная горючая смесь, позволяющая повысить степень сжатия до 12-16, в предкамеру подается богатая смесь, в сумме дающая оптимальную рабочую, которая воспламеняется свечой зажигания и под значительным давлением через сопла предкамеры воспламеняет бедную в камере сгорания, ускоряя процесс горения и его качество, что повысило КПД двигателя на 15-16%.

Недостатком прототипа является сложность устройства карбюратора, как и самого принципа получения рабочей смеси, и закоксовываемость сопел предкамеры, а следовательно, низкая надежность.

Известен ДВС с двумя форсунками [3], в котором топливо впрыскивается двумя форсунками обычного и непосредственного впрыска в зависимости от режима работы. При запуске двигателя в цилиндр впрыскивает форсунка низкого давления, образуя бедную горючую смесь, которая сжимается, и в нее впрыскивается дополнительное необходимое количество топлива.

При переходе от малых к средним нагрузкам обе форсунки впрыскивают топливо одновременно на такте всасывания. На устоявшемся режиме работы впрыски осуществляет форсунка высокого давления в такте всасывания (впуска).

Недостатком прототипа является неиспользование возможности повышения степени сжатия бедной горючей смеси при всех режимах работы и как следствие неполная возможность повышения КПД ДВС.

Задачей изобретения является создание ДВС с двойным вводом топлива, обеспечивающего формирование бедной или очень бедной горючей смеси в цилиндре, сжатие ее до максимальной величины с впрыском дополнительного, соответствующего требуемому режиму работы, топлива в камеру сгорания в момент зажигания.

Задача заявленного изобретения достигается за счет того, что в известном двигателе внутреннего сгорания с двойным впрыском топлива, содержащем цилиндр с головкой, поршень, свечу зажигания и форсунку, причем впрыск топлива осуществляется дважды, первый впрыск топлива в цилиндр осуществляется с образованием бедной топливной смеси, после чего бедная топливная смесь сжимается и происходит второй впрыск топлива форсункой, согласно заявленному изобретению впрыск топлива осуществляется дважды на всех режимах работы двигателя форсункой непосредственного впрыска высокого давления, причем первый впрыск происходит при всасывании с образованием бедной или очень бедной смеси, второй впрыск осуществляется с одновременным зажиганием рабочей горючей смеси.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, сходные с существенными отличительными признаками в заявляемом двигателе внутреннего сгорания, а значит позволяет признать заявляемое решение соответствующим критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен поперечный разрез двигателя внутреннего сгорания с двойным вводом топлива в цилиндр. Фиг.1 - классический поршневой ДВС, Фиг.2 - маятниковый ДВС.

Двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском топлива состоит из цилиндра с головкой 1, поршня 2, форсунки высокого давления 3, свечи зажигания 4.

Двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском топлива работает следующим образом: поршень движется вниз - происходит всасывание воздуха. При его положении, близком к нижней мертвой точке, происходит первый впрыск топлива, обеспечивающий образование бедной или очень бедной горючей смеси, которая сжимается до максимально допустимой степени сжатия. При подходе поршня к верхней мертвой точке происходит второй впрыск топлива, суммарно с первым обеспечивающий требуемый режим работы. Впрыск производится одновременно с зажиганием смеси, происходит рабочий ход поршня, поршень движется к нижней мертвой точке, открывается выпускной клапан, после чего поршень движется к верхней мертвой точке, происходит выталкивание отработавших газов. Затем поршень движется к нижней мертвой точке, происходит всасывание воздуха в цилиндр - процесс повторяется.

Использование заявляемых изобретений позволит за счет конструктивных особенностей улучшить качество образования горючей смеси, значительно повысить степень сжатия, повысить скорость сгорания, что повысит коэффициент полезного действия на 10-16%.

Источники информации

1. В.М.Семенов, В.Н.Власенко. Трактор. М.: ВО Агропромиздат, 1989.

2. С.М.Давидович. Устройство тракторов и автомобилей. Л.: Сельхозиздат, 1960, с.14.

3. Журнал за рулем, 2006, № 10, с.288.

Двигатель внутреннего сгорания с двойным впрыском топлива, содержащий цилиндр с головкой, поршень, свечу зажигания и форсунку, причем впрыск топлива осуществляется дважды, первый впрыск топлива в цилиндр осуществляется с образованием бедной топливной смеси, после чего бедная топливная смесь сжимается и происходит второй впрыск топлива форсункой, отличающийся тем, что впрыск топлива осуществляется дважды на всех режимах работы двигателя форсункой непосредственного впрыска высокого давления, причем первый впрыск происходит при всасывании с образованием бедной или очень бедной смеси, второй впрыск осуществляется с одновременным зажиганием рабочей горючей смеси.