Спосіб сумішоутворення у двигунах внутрішнього згоряння

Винахід відноситься до машинобудування, а саме, до двигунобудування і може бути використаний при організації робочих процесів у двигунах вн утрішнього згоряння. Відомий спосіб сумішоутворення й запалювання у дизелі [1] шляхом подавання повітря у надпоршневий простір, виділення частини повітря й розміщення його у додатковій камері постійного об'єму, стиснення повітря поршнем і витіснення стисненого повітря у додаткову камеру, вприскування палива у додаткову камеру для запалювання, згоряння і наступного витікання продуктів неповного згоряння у надпоршневий простір. Для підвищення стабільності початку процесу запалювання стиснене повітря у процесі витіснення поділяють на два потоки, один з яких перемішують із паливом у процесі його надходження у додаткову камеру, а другим запалюють суміш, що утворилася. Як і в запропонованому винаході, у відомому аналогу здійснюють подачу повітря у надпоршневий простір, стиснення його, подачу палива запалення суміші з наступним витіканням продуктів згоряння. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є неможливість регулювати кількістю повітря, що приймає участь у процесі сумішоутворення, при всіх режимах роботи. Відомий спосіб сумішоутворення і запалювання у дизелі [2] шля хом подачі повітря у надпоршневий простір, відділення частини повітря й розташування його у додатковій камері, стиснення повітря у надпоршневому просторі з частковим витісненням стисненого повітря у додаткову камеру й подачу палива у додаткову камеру для запалювання і наступного витікання продуктів неповного згоряння у надпоршневий простір. Як і в запропонованому винаході, у відомому аналогу здійснюють подачу повітря у надпоршневий простір, стиснення кого, подачу палива, запалення суміші з наступним виходом продуктів неповного згоряння. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є подача компонентів сумішоутворення через канал постійного поперекового перерізу. Це порушує стабільність сумішоутворення і стабільність початку горіння, робить недостатньо надійним регулювання початку процесу сумішоутворення й горіння при різних режимах роботи двигуна. Відомий спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння [3] шляхом попереднього стиснення повітря у компресорі, подачі повітря у надпоршневий простір (камеру згоряння), стиснення повітря у надпоршневому просторі з одночасним переміщенням його у додаткову камеру, подачу палива у надпоршневий простір з наступним його спаленням, переміщення запаленої суміші з надпоршневого простору до додаткової камери і назад, витікання відпрацьованих газів із надпоршневого простору на турбіну. Для зменшення теплової напруги двигуна одночасно з подачею повітря у надпоршневий простір відпрацьовані гази з додаткової камери спрямовують в атмосферу, при цьому повітря з надпоршневого простору спрямовує у додаткову камеру. Це рішення вибрано прототипом. Як і в запропонованому винаході, сумішо утворення у прототипі здійснюють шляхом стиснення повітря у компресорі, подачі його в камеру згоряння, подачі туди ж палива, запалювання суміші з подальшим витіканням відпрацьованих газів в атмосферу. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є подача повітря, кількість якого не регулюється, безпосередньо в камеру згорання і наступне стиснення його поршнем. В цьому випадку неможливо подавати таку кількість повітря, яка необхідна для сумішоутворення, при будь-яких режимах роботи. Оптимальне співвідношення компонентів має місце в одному режимі, в інших - маємо надмір чи недостатню кількість повітря, що призводить до економічно невигідних витрат стисненого повітря чи до неповного згоряння палива. Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є створення способу сумішоутворення у двигуні внутрішнього згоряння. Технічний результат, який може бути одержаний при використанні винаходу, полягає у підвищенні точності регулювання кількості повітря, що надходить для сумішоутворення з паливом. Це дозволяє створити енергозберігаючий режим роботи двигуна внутрішнього згоряння при будь-якому режимі роботи і зменшити забруднення навколишнього середовища продуктами неповного згоряння палива. Суть винаходу полягає в тому, що в способі сумішоутворення у двигуні внутрішнього згоряння шляхом стиснення повітря в компресорі, подачі його в камеру згоряння, подачі туди ж палива, запалювання суміші з подальшим витіканням відпрацьованих газів в атмосферу, повітря стискають у багатоступінчастому компресорі, стиснене повітря заданої кількості подають у камеру згоряння через сопло одночасно з подачею заданої кількості палива, при цьому сумішоутворення здійснюють при зустрічному р усі повітря і палива. Запропонований винахід відрізняється від прототипу тим, що повітря стискають у багатоступінчастому компресорі, стиснене повітря заданої кількості подають у камеру згоряння через сопло одночасно з подачею заданої кількості палива, при цьому сумішоутворення здійснюють при зустрічному русі повітря й палива. Досягнення технічного результату засноване на тому, що струмінь повітря і струмінь палива рухаються назустріч один одному, при цьому кількість повітря і палива підібрані відповідно режиму роботи двигуна, кількість повітря регулюється за допомогою багатоступінчастого компресора, ресивера й редуктора, кількість палива системою подачі палива. Використання багатоступінчастого компресора дозволяє виконувати цикл стиснення повітря безпосередньо в компресорі, вирівнювати тиск повітря - в ресивері, а регулювати тиск повітря, що надходить у камеру згоряння, редуктором. Подача повітря в камеру згоряння через сопло дозволяє збільшити швидкість струменя повітря, що сприяє регулюванню тиску і, таким чином, оптимальному сумішоутворенню. Регулювання кількості повітря і палива дають можливість забезпечити оптимальні умови роботи двигуна за будь-яких режимах роботи. На відміну від прототипу, де кількість повітря, що бере участь у сумішо утворенні і за будь-яких умов не змінюється, бо залежить від розмірів камер і потужності компресора, у запропонованому винаході кількість повітря можна змінювати відповідно кількості палива, що надходить у камеру згоряння. На кресленнях зображена принципова схема двигуна внутрішнього згоряння для здійснення запропонованого способу, на фіг.1 - цикл стиснення, на фіг.2 - робочий цикл. Відповідно фіг.1 і 2 двигун містить колінчастий вал 1, кінетично зв'язаний з багатоступінчастим компресором 2. Компресор 2 через ресивер 3 підключений до редуктора 4, оснащеного манометрами 5. Вихід редуктора 4 через впускний клапан 6 з'єднаний з додатковою камерою 7, сполученою за допомогою сопла 8 із камерою згоряння 9. Камера згоряння 9 сполучена з внутрішньою порожниною циліндра 10, в якому встановлений з можливістю переміщення поршень 11, кінетично зв'язаний з колінчастим валом 1. Камера згоряння 9 оснащена випускним клапаном 12 з випускним отвором 13 і форсункою 14 для подачі палива, підключеною за допомогою трубопроводу з ємністю для палива (на кресленні не показано). Сумішоутворення у двигуні здійснюється таким чином. При оберті колінчастого валу 1, що відповідає стану кривошипної шийки колінчастого валу 1 за кутом повороту 20-30 градусів (фіг.1), при якому поршень 11 не досягає верхньої “мертвої” точки при закритому випускному клапані 12 одночасно: відкривають впускний клапан 6, через який з ресивера 3 через редуктор 4, що регулює кількість повітря, яке подається на сумішоутворення, через сопло 8 у камеру згорання 9 надходить стиснене повітрям; крізь форсунку 14 до камери згоряння 9 подають паливо. При зустрічному русі повітря й палива здійснюється повне сумішоутворення. При подальшому русі поршня 11 до верхньої “мертвої” точки здійснюється запалення суміші, її горіння й розширення, за рахунок чого поршень 11 починає рухатися вниз, здійснюючи робочий хід (фіг.2). Коли поршень 11 досягає нижньої “мертвої” точки, відкривається випускний клапан 12, через отвір 13 якого здійснюють вихід відпрацьованих газів. За рахунок енергії робочого ходу, накопиченої маховиком (на кресленнях не показаний) колінчастий вал 1, обертаючись, повертає поршень 11 у вихідне положення (фіг.1), випускний клапан 12 закривається. Цикл повторюється. Джерела інформації: 1. А.с. СРСР 812949, кл. F02B23/04, від 1981. 2. Пат. ФРГ 1215438 кл. 46а, від 1966. 3. А.с. СРСР 1224422, кл. F02B21/00 від 1986 (прототип).