Спосіб роботи двигуна з запаленням від стиснення

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к способам, улучшающим рабочий процесс транспортных двигателей. Известен способ работы двигателя с воспламенением от сжатия (Aunemma M., Corcione F.E., Valentine G. Evaluation of fluid-mechanic behavior of toroidal and sguare fourlobe combustion chamber by LDA // SAE Techn. Pap. Ser. - 1989. №890840. - P.1 - 7), принятый за прототип. Он обеспечивает улучшение топливной экономичности двигателя путем подбора оптимального закона подачи топлива и интенсивности вихревого движения заряда. Этого добиваются подачей струй топлива в направлении турбулизаторов воздушного заряда, которые выполнены в камере сгорания в форме выемок до ее донышка. Это повышает уровень турбулентности в пристеночной зоне на 25 - 35%, что благоприятно сказывается на экономичность двигателя. Недостатком данного способа является то, что во всей пристеночной зоне по высоте камеры сгорания создается однородная по интенсивности турбулентность заряда, приемлемая только для данного скоростного режима работы двигателя. При изменении оборотов коленчатого вала происходит ухудшение экономических показателей двигателя, поскольку в камере сгорания при этом заряд будет недостаточно турбулизирован или чрезмерно турбулизирован. В основу изобретения поставлена задача снижения среднеэксплуатационного расхода топлива путем усовершенствования рабочего процесса созданием в камере сгорания условий, оптимальных для воспламенения и сгорания в широком диапазоне скоростных режимов работы двигателя. Поставленная задача решается тем, что в способе работы двигателя с воспламенением от сжатия подают в цилиндр завихренный поток воздуха, дополнительно турбулизируют заряд при сжатии в камере сгорания в поршне, осуществляют впрыскивание топлива, сгорание и расширение продуктов сгорания. Согласно изобретению вращающийся в камере воздушный заряд по высоте разделяют не менее чем на два потока с разными характеристиками турбулентности и подают впрыскиваемое топливо через границы раздела этих потоков. Каждую струю подают в направлении отдельного генератора турбулентности стр уи топлива. Каждый отдельный генератор турбулентности струи топлива выполняют с учетом индивидуальных параметров струи топлива. Струю топлива подают в зоны раздела этих потоков на боковой стенке камеры сгорания. Известно (Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. - М.: Машиностроение, 1977. - С.213 - 214), что если поток будет недостаточно турбулизирован или чрезмерно турбулизирован, то это приведет к ухудшению экономичности. По заявляемому способу предлагается в камере сгорания создать по высоте несколько зон с разными характеристиками турбулентности воздушного заряда, при этом впрыскиваемое топливо подается через эти зоны. В известных способах параметры воздушного потока в камере сгорания двигателя оптимизируются на определенном режиме работы, например, на номинальном. Однако при изменении скоростного режима работы двигателя происходит изменение параметров смесеобразования в сторону ухудшения. В предлагаемом же способе наличие зон с разными характеристиками турбулентности позволяет создавать совокупность разносторонних условий смесеобразования и струя топлива, проходящая через зоны, гарантированно попадает в области надежного стабильного воспламенения и эффективного сгорания. Это позволяет реализовать в одной камере разные условия смесеобразования в зависимости от скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя. Существенной особенностью смесеобразования-сгорания в дизелях является то, что главное воздействие на рабочий процесс двигателя оказывает турбулизация впрыскиваемых струй топлива. При этом энергетически нерационально турбулизировать зоны, в которые топливо не попадает или поступает в них в незначительных количествах. Поэтому предлагается под струи топлива выполнять специальные турбулизаторы струй топлива поскольку в этих зонах выявляется наибольшее влияние их турбулизации на эффективность смесеобразования-сгорания. В камерах сгорания могут использоваться распылители с различными параметрами впрыска топлива (разные длины струй до стенок камер сгорания, разные диаметры сопловых отверстий). В случае использования турбулизаторов одинаковой формы это приводит к нерациональному взаимодействию со струями топлива из-за несоответствия параметров воздушного заряда и структуры струй топлива. Поэтому, предлагается выполнять под каждую струю топлива турбулизатор с учетом индивидуальных параметров струй топлива. Для гарантированного попадания распыленного топлива в зоны смесеобразования с различной турбулентностью предлагается направлять топливо на границы раздела потоков у боковой стенки камеры сгорания, что обеспечит совокупность разносторонних условий воспламенения, смесеобразования-сгорания. На рисунках схематически изображено устройство двигателя, обеспечивающее реализацию предлагаемого способа. На фиг.1 изображен двигатель, в котором завихренный поток разделен на три зоны с разными характеристиками турбулентности воздушного заряда; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг.3 - стр уи топлива направлены на границу раздела зон с разными характеристиками турбулентности; на фиг.4 - вариант камеры сгорания с разными параметрами струй топлива и генераторами турбулентности струй топлива с различными характеристиками турбулентности. В головке 1 расположен распылитель 2, впрыскивающий струи топлива 3 в камеру 4 сгорания поршня 5, в котором существуют зоны 6, 7, 8 с разными характеристиками турбулентности, генерируемой генераторами турбулентности стр уй топлива 9, 10. Струи топлива 12, 13 с разными параметрами и под каждую струю выполняют отдельные генераторы струй топлива 14 и 15. Двигатель работает следующим образом. На такте сжатия завихренного в цилиндре заряда в камеру 4 сгорания поршня 5 распылитель 2, расположенный в головке 1 впрыскивает струю топлива 3, которая проходит через зоны 6, 7, 8 с разными характеристиками турбулентности, образуемыми генераторами турбулентности стр уй топлива 9, 10. Струи топлива 3, пересекая зоны 6, 7, 8, встречают зону с совокупностью благоприятных условий для воспламенения и сгорания. В целях гарантированного перераспределения топлива между зонами 8 и 7, 6 струи топлива 11 направляются на границу раздела зон 7 и 8. При использовании струй топлива 12 и 13 с разными параметрами впрыскивания под каждую отдельную струю используется отдельный генератор турбулентности струй топлив 14 и 15. Это обеспечивает эффективное сгорание на всех эксплуатируемых режимах. Пример 1. В камере сгорания транспортного дизеля ЧН 14/14 выполнены турбулизаторы струй топлива в виде цилиндрических выемок диаметром 25мм и относительная высота от высоты камеры сгорания составляет 0,75. При испытаниях наблюдается снижение расхода топлива по сравнению с базовым вариантом на 8г/кВт × ч. Пример 2. В камере сгорания дизеля Ч 12/12 (КамАЗ-740) используется смещенный распылитель. В нем под короткие струи топлива выполнены генераторы турбулентности стр уй топлива с диаметром 20мм, а под длинные диаметром 14мм. При испытаниях по 13ступенчатому ездовому циклу средний расход топлива снижен на 11%. Данное предложение позволяет повысить технико-экономические показатели дизельных двигателей.