Спосіб сумішоутворення і займання у двигуні внутрішнього згоряння

Винахід належить до галузі автомобілебудування і може бути використаний для покращення робочого процесу у ДВЗ. Відомий спосіб роботи ДВЗ конструкції Кушу ля, який у карбюраторному 4-х тактному варіанті полягає у наступному. Розміщають поряд два вертикальних циліндра та з'єднують їх між собою по верху каналом, що розташований по дотичній до їхньої бічної поверхні. Поршень першого циліндра за допомогою причинного шатуна і поршень другого циліндра за допомогою головного шатуна з'єднують з кривошипом колінчастого валу, при цьому в першому циліндрі над поршнем розміщують камеру згорання, а поршень другого циліндра встановлюють так, що при досягненні своєї верхньої мертвої точки він підходить упритул до кришки. І такт - вп уск. Поршні йдуть донизу, при цьому крізь відкриті впускні клапани у 1-й циліндр заходить пере збагачена горюча суміш, а у другий циліндр - чисте повітря. Коли поршні приходять у нижню мертву точку, впускні клапани закриваються. II такт - стиск. Поршні йдуть доверху, стискуючи у першому циліндрі горючу суміш, а у др угому чисте повітря. За 10°-12° (за кутом повороту кривошипу) до приходу поршня у верхню мертву точку в першому циліндрі проскакує електрична іскра і суміш займається. Поршень другого циліндра ще не підійшов до своєї мертвої точки на 32°-40° по куту повороту кривошипу. Загальний об'єм в обох циліндрах в момент спалаху відповідає ступеню стиску, що дорівнює 6,5-7. Ill такт - робочий хід. Коли поршень 1 -го циліндра буде у верхній мертвій точці і тиск згоряння тут буде максимальним, поршень другого циліндра ще продовжує стискувати чисте повітря. По мірі наближення до своєї вер хньої мертвої точки тиск в обох циліндрах зрівнюється і утворюється можливість невеликого перетікання чистого повітря з повітряного циліндра в робочий. Перша фаза горіння закінчується. З підходом поршня до верхньої мертвої точки тиск повітря перебільшує тиск робочих газів і починається друга фаза горіння. Розжарене від стискування чисте повітря інтенсивно перетікає по косо спрямованому каналу в камеру згоряння і, створюючи в ній завихрення, сприяє швидкому і повному догоранню усіх горючих речовин, що знаходяться в робочій камері. Після проходження поршнем своєї верхньої мертвої точки, горіння повністю закінчується, і робочі гази починають розширятися в обох циліндрах, діючи відразу на обидва поршня. Хоча горюча суміш була піджарена при степені стискування 6,5-7, загальний ступінь стискування в двигуні по повному циклу стає більше 11. таке чиниться тому, що, по-перше, згорає перезбагачений заряд (тобто у камери згорання поступає більша за звичайну порція палива, і у підсумку максимальний тиск і температура робочих газів в циклі підвищується), та, по-друге, ці робочі гази розширюються до двічі більшого кінцевого об'єму відразу у дво х циліндрах. Кінцевий тиск у циліндрах до моменту відкриття випускних клапанів набагато нижчий, ніж у двигунах звичайних циклів. Це дуже важливо, тому що частина енергії вихлопних газів, що була б викинута -в атмосферу, тут перетворюється в корисну механічну енергію на валу двигуна. IV такт - випуск. Коли обидва поршні приходять в нижню мертву точку, відкриваються випускні клапани обох циліндрів, і вихлоп виконується як і в будь-якому ДВЗ. Суттєвим у цьому такті роботи ДВЗ є те, що двигун цієї конструкції дає чистий вихлоп, тобто вихлопні гази не містять шкідливих для здоров'я речовин, у двигуні відсутня схильність до детонації, що дозволяє використовувати більш важкі та дешеві сорти палива. [Див. Кн. Кушуль В.М. Новый тип двигателя внутреннего сгорания. Л-д: Судостроение, 1965.] Недоліком запропонованого способу роботи ДВЗ є наявність операції, яка включає електричне запалювання, суттєво знижуючи цим надійність роботи двигуна, а сам двигун ускладнюється конструктивно. Найбільш близьким за технічною суттю до способу сумішоутворення та займання у ДВЗ є спосіб з такою ж назвою, відповідно до якого у ДВЗ, що містять як мінімум два розташованих поряд та з'єднаних каналом циліндри, що включає в пуск у перший циліндр збагаченої паливо-повітряної суміші у першому циліндрі до ступеню 5-10, а повітря у другому циліндрі до ступеню 12-30, при цьому займання паливоповітряної суміші здійснюють шляхом подачі стиснутого повітря з другого циліндра у перший крізь з'єднуючий циліндри канал, що відкривається клапаном в момент оптимального випередження займання суміші. Суттєвим недоліком такого способу є те, що він не дозволяє керувати процесом згорання палива, та реалізація способу. вимагає конструктивні ускладнення двигуна та знижує його надійність. Завданням, на вирішення якого спрямований винахід, що заявляється, є вдосконалення способу сумішоутворення і займання у ДВЗ з утворенням нового технічного результату, що полягає у збільшенні можливостей управління процесом згорання. Поставлене завдання вирішується наступним чином. У відомому способі сумішоутворення і займання у ДВЗ, що включає впуск повітря у циліндр, його стиск до ступеню 12-30, займання паливо-повітряної суміші та випуск газів, згідно із запропонованим винаходом, паливо інжектують у вмонтовану в робочу камеру циліндра ємність з подвійними стінками, а початок займання паливо-повітряної суміші, а також період, інтенсивність та швидкість згорання регулюють шляхом пересування внутрішньої стінки ємності відносно робочої камери циліндра ДВЗ та відносно зовнішньої стінки ємності. Усі суттєві відмінні ознаки способу, що заявляється, спрямовані на отримання нового технічного результату, що полягає у збільшенні можливостей керування процесом згорання. Спосіб сумішоутворення і займання у ДВЗ апаратурне може бути реалізований шляхом внесення конструктивної зміни у циліндр ДВЗ, що пояснюється кресленням. На кресленні, що додається до матеріалів заявки, схематично представлений робочий циліндр ДВЗ у повздовжньому перерізі. Такий циліндр містить корпус 1 з поршнем 2 та впускним 3 і випускним 4 клапанами. Над поршнем 2 утворюється камера згорання 5. в цій камері розміщена ємкість 6 з подвійними стінками, яка виконана, наприклад, у формі коаксіальних циліндриків 7, 8 з перфорованими стінками. Зверху над ємкістю 6 крізь отвір(однин з ячейок перфорації) встановлено інжектор 9. Осі робочого циліндра ДВЗ 2 та коаксіальних циліндриків 7, 8 перпендикулярні, при цьому зовнішній з коаксіальних циліндриків 7 на торці, що розміщений ззовні корпусу циліндра двигуна, споряджений кільцем 10, а внутрішній циліндрик 8 споряджений кільцем 11, між кільцями 10 і 11 змонтована пружинка 12, крім того, кільце 11 контактує безпосередньо з кулачком 13. наскрізні отвори перфорації циліндриків 7, 8 виконані похило відносно повздовжньої осі циліндриків, а на торці поршня 2 робочого циліндра 1 виконане заглиблення у формі відповідної формі ємкості б для забезпечення можливості зайняти крайнє верхнє положення поршню 2 при його русі ввер х. Операції за способом, що заявляється, виконуються наступним чином. І такт - впуск. Поршень 2 йде донизу, засмоктуючи повітря крізь відкритий впускний клапан 3 у середину корпуса 1 циліндра ДВЗ. (Впускний клапан 4 при цьому закритий.) У той же час кулачок 13 встановлюється у таке положення, що внутрішній циліндрик 8 перфорованої ємкості 6 відведений у крайнє можливе положення ззовні корпуса 1, забезпечуючи вільний прохід повітрю всередину ємкості 6 крізь наскрізні отвори циліндрика 7. II такт - стиск. Поршень 2 йде уверх, стискаючи при цьому чисте повітря у корпусі 1 циліндра ДВЗ. За 10°-20° (по куту повороту кривошипа) до підходу поршня 2 у крайню верхню мертву точку вприскується паливо між стінками ємкості б та інжектором 9. Розжарене від швидкого стиску чисте повітря з температурою біля 800°С інтенсивно змішується з паливом у ємкості 6. При цьому положення кулачка 13, а відповідно й циліндрика 8, утворюють таким, що циліндрик 8 рухається в середину ємкості 6, створюючи мікрооб'єми, у яких швидко займається паливо-повітряна суміш. Завдяки похилим отворам перфорації у стінках циліндриків 7, 8 паливо-повітряна суміш турбулізується, що сприяє її швидкому та повному згоранню. III такт - робочий хід. Після проходження поршнем 2 верхньої мертвої точки горіння закінчується і робочі гази розширюються, відповідно відштовхуючи робочий поршень 2 донизу. IV такт - випуск. При підході робочого поршня 2 в крайнє нижнє положення відкривається випускний клапан 4 і утворюється вихлоп. При цьому кулачок 13 та взаємодіюче з ним кільце 11 циліндрика 8 завдяки пружині 12 та кільцю 10 створюють зворотний хід циліндрика 8 у його вихідне положення. Далі усі процеси повторюються. Наявність ємкості 6 "змінного" об'єму завдяки пересуванню внутрішнього циліндрика 8 надає змогу керувати швидкістю та інтенсивністю процесу займання, а у сукупності з кількістю палива та часом його інжектування регулюють (оптимізують) початок процесу займання.