Спосіб роботи двигуна внутрішнього згорання

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при создании поршневых бензиновых, дизельных, газовых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В двигателях вн утреннего сгорания процессы сжигания топлива, выделения теплоты и преобразования ее части в механическую работу происходят непосредственно внутри дви гателя, а процесс смесеобразования осуществляется в одних случаях вне цилиндра ДВС, в други х - вн утри цилиндра. Известен способ работы поршневого ДВС [Авт.св. СССР №1359447, кл. F02В19/12], включающий впуск в цилиндр вращающегося воздушного заряда, сжатия его и впрыска топлива одной струей через предкамеру в основную камеру сгорания, принудительное воспламенение периферийной части топливовоздушной смеси в предкамере, выброс факела пламени из предкамеры в основную камеру сгорания и воспламенение в ней топливовоздушной смеси с последующим ее сгоранием, расширением продуктов сгорания и их выпуском, при этом впрыск топлива производят за 25-45, а воспламенение периферийной части топливовоздушной смеси осуществляют за 20-30 до верхней мертвой точки (ВМТ), через 5-15 угла поворота коленчатого вала после начала впрыска топлива. Наличие такта сжатия воздушного заряда и топливовоздушной смеси в цилиндре ДВС при движении поршня вверх обуславливает четыре такта работы двигателя, а именно: впуска, сжатия, сгорания и расширения в течение рабочего хода, вып уска, т.е. на че тыре такта (два оборота двигателя) приходится лишь один рабочий такт, что значительно снижает мощность двигателя. Кроме того, имеется зависимость давления конца сжатия от атмосферного давления. Это особенно проявляется в местностях с пониженным атмосферным давлением, в частности, в горных районах, что резко снижает мощность двигателя. При этом из-за наличия такта сжатия увеличивается неравномерность хода, обусловленная периодическими тормозными нагрузками в самом двигателе. Это явление удается частично компенсировать увеличением массы маховика, однако это приводит к снижению динамических характеристик двигателя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ работы комбинированного двигателя внутреннего сгорания [Двигатели внутреннего сгорания/ Под общей ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова — М.: Машиностроение, 1990. — С.101], включающий впуск в цилиндр двигателя предварительно сжатого до определенного давления воздуха или горючей смеси и выпуск отработавших газов. При этом впуск осуществляется на протяжении всего такта впуска. Таким образом, благодаря тому, что в цилиндр ДВС подается предварительно сжатый воздух или предварительно сжатая смесь, появляется возможность подать больше воздуха и топлива или горючей смеси и тем самым повысить мощность ДВС по сравнению с четырехтактными и двухтактными двигателями внутреннего сгорания. Однако из-за того, что воздух или горючая смесь, подаваемые в цилиндр такого ДВС сжаты не до давления конца сжатия, то окончательное сжатие проводят в цилиндре ДВС, что, в свою очередь, обуславливает необходимость в такте сжатия и других вспомогательных тактах без увеличения числа рабочих ходов в единицу времени. Все это приводит к наличию недостатков, упомянутых вы ше. В основу изобретения положена задача усовершенствования способа работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, в котором необходимо изменить режимные условия процесса сжатия воздуха или горючей смеси, подаваемых в цилиндр двигателя, и порядок впуска воздуха или горючей смеси в цилиндр, за счет чего увеличить количество рабочих ходов в единицу времени, т.е. увеличить мощность ДВС, а также обеспечить независимость или малую зависимость мощности двигателя от атмосферного давления. Эта задача достигается тем, что в известном способе работы двигателя внутреннего сгорания, включающем впуск в камеру сгорания предварительно сжатого воздуха или горючей смеси, воспламенение и сжигание горючей смеси в течение рабочего хода и выпуск отработавших газов, согласно изобретению, впуск сжатого воздуха или горючей смеси осуществляют при нахождении поршня в зоне верхней мертвой точки в конце такта выпуска отработавших газов, причем воздух или горючая смесь сжаты до давления конца сжатия. Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Приготовление сжатого до давления конца сжатия воздуха (для дизелей и бензиновых двигателей с принудительным впрыском топлива) или сжатой до давления конца сжатия горючей смеси (для бензиновых с внешним смесеобразованием и газовых двигателей) осуществляют за пределами двигателя в ресивере вспомогательного компрессора, приводимого в движение за счет отбора мощности от вала двигателя. В ресивере поддерживают давление воздуха или горючей смеси, соответствующее значению давления конца сжатия. Распределительный механизм двигателя обеспечивает открытие спускного клапана на короткое время при нахождении поршня в зоне верхней мертвой точки в конце такта выпуска отработавших газов. При открытом впускном клапане камеру сгорания заполняют сжатым воздухом или сжатой горючей смесью из ресивера по принципу соединяющихся сосудов. При этом в дизелях непосредственно после впуска сжатого воздуха и закрытия от распределительного механизма впускного клапана впрыскивают топливо и производят воспламенение горючей смеси от сжатия. В бензиновых и газовых двигателях после заполнения камеры сгорания горючей смесью и закрытия впускного клапана производят воспламенение горючей смеси от постороннего источника, После этого производят сжигание рабочей смеси и осуществляют рабочий ход двигателя. После окончания рабочего хода, в соответствии с принятыми для данного типа двигателя фазами газораспределения, с помощью распределительного механизма открывают выпускной клапан и производят выпуск отработавших газов. Далее, с помощью распределительного механизма периодически повторяют описанный рабочий цикл, начинающийся открытием впускного клапана. При таком способе работы ДВС по сравнению с прототипом число рабочих ходов на один оборот двигателя удваивается. В то же время механическая напряженность двигателя остается прежней, так как максимальные значения сил и моментов в цилиндрах при рабочем ходе сохраняются. Следовательно, в одном цилиндре прежних размеров и массы получают практически удвоенную литровую мощность. Это позволяет при прочих равных условиях получить значительную экономию металла при изготовлении ДВС, поскольку расход металла на компрессор меньше, чем на двигатель в силу того, что механическая напряженность компрессора в несколько раз ниже, чем двигателя, при одинаковом рабочем объеме. Кроме перечисленных преимуществ предлагаемого способа, необходимо отметить улучшенную плавность работы двигателя, универсальность по топливу за счет изменения давления в ресивере простым переключением предохранительного клапана, отсутствие проблемы встречи поршня с клапаном в силу независимости давления конца сжатия в камере сгорания перед воспламенением рабочей смеси от объема и размеров камеры сгорания и др.