Спосіб роботи шеститактного двигуна внутрішнього згоряння та шеститактний двигун внутрішнього згоряння
Формула / Реферат
1. Спосіб роботи шеститактного двигуна внутрішнього згоряння, при якому в робочому циліндрі (25) двигуна:
- у першому такті при відкритому впускному клапані (20) циліндра й переміщенні поршня до нижньої мертвої точки здійснюють впуск повітря - для дизельного двигуна або паливо-повітряної суміші - для двигуна з іскровим запалюванням;
- у другому такті при закритих клапанах здійснюють стиск вмісту циліндра, упорскування палива - для дизельного двигуна, або запалювання паливоповітряної суміші - для двигуна з іскровим запалюванням;
- у третьому такті при закритих клапанах здійснюють запалення палива і робочий хід поршня до нижньої мертвої точки під впливом розширення вмісту циліндра при нагріванні від згоряння палива, який відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння додатково обладнують сполученим з атмосферою джерелом повітря високого тиску (27), наприклад компресором (5), а робочий циліндр додатково обладнують клапаном повітря високого тиску (12), що сполучає циліндр із компресором, і клапаном нагнітання (13);
- у четвертому такті при відкритому випускному клапані (26) циліндра здійснюють випуск відпрацьованих газів шляхом витиснення їх в атмосферу переміщенням поршня до верхньої мертвої точки;
- п'ятий такт починають у момент проходження поршнем верхньої мертвої точки відкриванням клапана повітря високого тиску (12) циліндра, через який надпоршневий простір від компресора заповнюють повітрям високого тиску, величина якого становить
Рц = Ра х (N + n),
де Ра - величина атмосферного тиску,
N - відношення розрахункового тиску в камері згоряння наприкінці такту стиску до величини атмосферного тиску;
n - відношення величини максимального розрахункового тиску повітря живлення перед впускним клапаном циліндра до величини атмосферного тиску, приймають у межах від 2 до 5, залежно від потужності й призначення двигуна, а клапан повітря високого тиску (12) закривають у момент досягнення тиску в надпоршневому просторі циліндра величини Рц;
- у шостому такті відкривають клапан нагнітання (13) циліндра і, переміщенням поршня до верхньої мертвої точки, повітря з робочого циліндра під тиском (Pa x n) перекачують у впускний тракт повітря живлення (21);
- у першому такті при впуску в робочий циліндр використовують повітря із впускного тракту повітря живлення (21), що було подано у нього в шостому такті попереднього циклу.
2. Шеститактний двигун внутрішнього згоряння, що включає щонайменше один робочий циліндр (25), оснащений поршнем, і пов'язаний з розподільним механізмом клапанний механізм, що включає впускний клапан (20) для впуску повітря або паливоповітряної суміші і випускний клапан (26) для випуску відпрацьованих газів, який відрізняється тим, що додатково обладнаний джерелом повітря високого тиску (27), наприклад компресором (5), а щонайменше один робочий циліндр додатково обладнаний пов'язаними з розподільним механізмом клапаном нагнітання (13), вихід якого сполучений із впускним трактом повітря живлення (21), і клапаном повітря високого тиску (12) робочого циліндра, вхід якого сполучений з виходом компресора (5).
3. Двигун за п. 2, який відрізняється тим, що додатково обладнаний повітряною оболонкою охолодження (4), вхід у яку сполучений з атмосферою, а вихід підключений до входу компресора (5).
4. Двигун за п. 2, який відрізняється тим, що оснащений послідовно встановленими радіатором повітря високого тиску (8), накопичувачем повітря високого тиску (9), керованим редуктором тиску повітря високого тиску (11); послідовно встановленими приймачем-накопичувачем повітря живлення (15), радіатором повітря живлення (16), керованим редуктором тиску повітря живлення (18) та електронною системою керування, причому вхід радіатора повітря високого тиску (8) сполучений з виходом компресора (5), вихід редуктора тиску повітря високого тиску (11) сполучений із клапаном повітря високого тиску (12) робочого циліндра (25), вхід приймача-накопичувача повітря живлення (15) сполучений із клапаном нагнітання (13) робочого циліндра, вихід керованого редуктора повітря живлення (19) сполучений із впускним клапаном (20) робочого циліндра, на вхід електронної системи керування надходять сигнали від датчика температури (22) робочого циліндра й від датчика тиску й температури повітря (23) у впускному колекторі (19) робочого циліндра, а керуючі сигнали від електронної системи керування надходять на керований редуктор повітря високого тиску (11) й керований редуктор повітря живлення (18).
Текст
1. Спосіб роботи шеститактного двигуна внутрішнього згоряння, при якому в робочому циліндрі (25) двигуна: - у першому такті при відкритому впускному клапані (20) циліндра й переміщенні поршня до нижньої мертвої точки здійснюють впуск повітря - для дизельного двигуна або паливо-повітряної суміші для двигуна з іскровим запалюванням; - у другому такті при закритих клапанах здійснюють стиск вмісту циліндра, упорскування палива для дизельного двигуна, або запалювання паливоповітряної суміші - для двигуна з іскровим запалюванням; - у третьому такті при закритих клапанах здійснюють запалення палива і робочий хід поршня до нижньої мертвої точки під впливом розширення вмісту циліндра при нагріванні від згоряння палива, який відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння додатково обладнують сполученим з атмосферою джерелом повітря високого тиску (27), наприклад компресором (5), а робочий циліндр додатково обладнують клапаном повітря високого тиску (12), що сполучає циліндр із компресором, і клапаном нагнітання (13); - у четвертому такті при відкритому випускному клапані (26) циліндра здійснюють випуск відпрацьованих газів шляхом витиснення їх в атмосферу переміщенням поршня до верхньої мертвої точки; - п'ятий такт починають у момент проходження поршнем верхньої мертвої точки відкриванням клапана повітря високого тиску (12) циліндра, через який надпоршневий простір від компресора 2 (19) 1 3 86711 4 високого тиску (9), керованим редуктором тиску повітря високого тиску (11); послідовно встановленими приймачем-накопичувачем повітря живлення (15), радіатором повітря живлення (16), керованим редуктором тиску повітря живлення (18) та електронною системою керування, причому вхід радіатора повітря високого тиску (8) сполучений з виходом компресора (5), вихід редуктора тиску повітря високого тиску (11) сполучений із клапаном повітря високого тиску (12) робочого циліндра (25), вхід приймача-накопичувача повітря живлення (15) сполучений із клапаном нагнітання (13) робочого циліндра, вихід керованого редуктора повітря живлення (19) сполучений із впускним клапаном (20) робочого циліндра, на вхід електронної системи керування надходять сигнали від датчика температури (22) робочого циліндра й від датчика тиску й температури повітря (23) у впускному колекторі (19) робочого циліндра, а керуючі сигнали від електронної системи керування надходять на керований редуктор повітря високого тиску (11) й керований редуктор повітря живлення (18). Група винаходів відноситься до машинобудування, а саме до способів роботи та конструкцій двигунів внутрішнього згоряння (далі по тексту ДВЗ). Відомий спосіб роботи ДВЗ, описаний в RU 2166652 С1, F02B 75/02, публ. 05.10.2001. Спосіб включає шість тактів, причому, після впуску повітря або паливо-повітряної суміші (далі по тексту ППС) у циліндр, у наступному такті здійснюють перекачування вмісту цього циліндра в інший циліндр, що перебуває в наступному такті, Після цього здійснюють остаточне наповнення циліндра повітрям або ППС, потім, у цьому ж такті, - впуск у цей циліндр додаткового об'єму повітря або ППС, шляхом перекачування його по пропускному трубопроводу з іншого циліндра, що перебуває в попередньому такті. Двигун включає блок циліндрів, кількість яких кратна шести. Клапанна система кожного циліндра споряджена додатковим клапаном повітря або ППС, що перекачується по пропускному трубопроводу з іншого циліндра, що перебуває в попередньому такті. Таким чином, наддування, або подача повітря живлення під підвищеним тиском здійснюється без використання спеціального пристрою для створення високого тиску. Однак цьому способу й ДВЗ, що його використовує, властиві недоліки: - всі циліндри ДВЗ працюють послідовно й зв'язані один з іншим пропускними трубопроводами. У випадку поломки клапанного механізму, втрати герметичності одного із циліндрів або ушкодження одного із пропускних трубопроводів, робота всього пристрою стає неможливою, що обмежує його експлуатацію при високих вимогах до надійності роботи ДВЗ; - перекачування вмісту одного циліндра в іншій дозволяє збільшити тиск у циліндрі не більш ніж у два рази, що буває недостатньо; - передбачається, що інші системи ДВЗ, у тому числі система охолодження, що має всі звичайні недоліки, залишаються в наявності. Найближчими за сукупністю ознак до запропонованого є спосіб роботи шеститактного ДВЗ та шеститактний ДВЗ, описані в RU 2119073 С1, F02Y 75/02, публ. 09.20.1998. Спосіб включає: впуск у циліндр повітря або ППС, при відкритому впускному клапані - у першому такті, стиск вмісту циліндра, упорскування палива або запалювання ППС, при закритих клапанах - у другому такті, запалення та запалювання палива, розширення продуктів згоряння та робочий хід поршня, при закритих клапанах - у третьому такті. У четвертому такті здійснюють додатковий стиск продуктів згоряння й часток незгорілого палива та упорскування рідини в надпоршневий простір. У п'ятому такті відбувається паротворення рідини й допалення часток палива, у шостому такті - витиснення в атмосферу продуктів згоряння із частками пари, у надпоршневий простір впорскують рідину або рідину в суміші з малотоксичним паливом. Двигун споряджений форсункою для упорскування нейтралізуючої рідини або рідини в суміші з малотоксичним паливом. Цим досягається підвищення ефективності ККД ДВЗ, зниження шуму при вихлопі продуктів згоряння. Стверджується про зниження токсичності вихлопних газів. Необхідно вказати на деякі недоліки, властиві цим способу й двигуну: - поряд з паливом, ДВЗ вимагає постачання рідиною, яка має високий ступінь очищення (якщо це дистильована вода, те не припустима наявність навіть невеликої кількості механічних домішок та хімічних сполук), у противному випадку деталі двигуна будуть вступати в хімічні реакції з розпеченими газоподібними з'єднаннями, на поверхнях деталей з'являться відкладення, що знизить ресурс роботи двигуна. Такі рідини мають значну вартість, висувають підвищені вимоги до зберігання, заправлення, транспортування; - при установці охарактеризованого ДВЗ на автомобілі або інші пересувні агрегати необхідно передбачати ємність для додаткової рідини, можливість дозаправлення в шляху. Це збільшує вагу й обмежує сферу застосування запропонованого ДВЗ; - потрібна гідравлічна апаратура високого тиску для здійснення упорскування води або нейтралізуючої рідини. Це ускладнює двигун та знижує його надійність. Задачею групи винаходів є підвищення ефективності, економічності й ресурсу роботи шеститактного ДВЗ і зменшення шкідливих речовин у відпрацьованих газах за рахунок більш раціонального використання повітря, як для спалювання палива, так і для охолодження двигуна. Для вирішення поставленої задачі пропонується спосіб роботи шеститактного ДВЗ, при якому в кожному з робочих циліндрів двигуна: у першому такті при відкритому впускному клапані й переміщенні поршня до нижньої мертвої точки (далі по 5 тексту -НМТ) здійснюють впуск повітря - для дизельного двигуна або ППС - для двигуна з іскровим запалюванням; у другому такті при закритих клапанах і переміщенні поршня до верхньої мертвої точки (далі по тексту - ВМТ) здійснюють стиск вмісту циліндра, упорскування палива - для дизельного двигуна або запалювання - для двигуна з іскровим запалюванням; у третьому такті при закритих клапанах здійснюють робочий хід за рахунок переміщення поршня до НМТ під впливом розширення вмісту циліндра при нагріванні від згоряння палива. Відповідно до винаходу двигун додатково обладнаний з'єднаним з атмосферою джерелом повітря високого тиску, наприклад, компресором, а робочий циліндр додатково обладнаний клапаном нагнітання й клапаном повітря високого тиску, що сполучує циліндр із компресором; у четвертому такті при відкритому випускному клапані циліндра здійснюють випуск відпрацьованих газів шляхом витиснення їх в атмосферу переміщенням поршня до ВМТ; п'ятий такт починають у момент проходження поршнем ВМТ відкриванням клапана повітря високого тиску циліндра, через який надпоршневий простір від компресора заповнюють повітрям високого тиску, величина якого становить Рц = Pa x (N+ n), де N - відношення розрахункового тиску в камері згоряння наприкінці такту стиску до величини атмосферного тиску; n відношення величини максимального розрахункового тиску повітря живлення перед впускним клапаном робочого циліндра до величини атмосферного тиску, приймають у межах від 2 до 5, залежно від потужності й призначення двигуна, а клапан повітря високого тиску циліндра закривають у момент досягнення тиску в надпоршневому просторі циліндра величини Рц; у шостому такті відкривають клапан нагнітання циліндра, і, переміщенням поршня до ВМТ, повітря з робочого циліндра під тиском (Pa x n) перекачують у впускний тракт повітря живлення; у першому такті при впуску в робочий циліндр використовують повітря із впускного тракту повітря живлення, що було подано у нього в шостому такті попереднього циклу. Для вирішення поставленої задачі пропонується також шеститактний ДВЗ, що включає, щонайменше, один робочий циліндр, оснащений поршнем і пов'язаний з розподільним механізмом клапанний механізм, що включає впускний клапан для впуску повітря - для дизельного двигуна або ППС - для двигуна з іскровим запалюванням, і випускний клапан для випуску відпрацьованих газів. Відповідно до винаходу двигун додатково обладнаний джерелом повітря високого тиску, наприклад, компресором, а робочий циліндр додатково обладнаний пов'язаними з розподільним механізмом клапаном нагнітання, вихід якого сполучений із впускним трактом повітря живлення, і клапаном повітря високого тиску, вхід якого сполучений з виходом компресора. При такому способі й конструкції ДВЗ наддування повітря живлення - у першому такті, за рахунок перекачування з робочого циліндра в шостому такті попереднього циклу, і подача з компресора в робочий циліндр повітря високого тиску - у п'ятому такті дозволяють підвищити ефективність спалювання палива в ро 86711 6 бочому циліндрі двигуна, підвищити його потужність, у дизельному двигуні знизити ступінь стиску, використовувану для досягнення температури повітря наприкінці другого такту, необхідної для запалення палива, що підвищує в цілому ККД двигуна. Використання повітря високого тиску, що розширюється в п'ятому такті у середині робочого циліндра, сприяє також його охолодженню. Крім того, двигун додатково обладнаний повітряною оболонкою охолодження, вхід у яку сполучений з атмосферою, а вихід підключений до входу компресора. Використання атмосферного повітря, усмоктуваного компресором через повітряну оболонку охолодження, а також використання повітря високого тиску, що розширюється в п'ятому такті усередині робочого циліндра, дозволяють здійснювати охолодження ДВЗ тільки повітрям, без застосування рідинної системи охолодження з усіма властивими їй недоліками, що також дозволяє підвищити робочу температуру двигуна. Доцільно, також, двигун оснастити послідовно встановленими радіатором повітря високого тиску, накопичувачем повітря високого тиску, керованим редуктором тиску повітря високого тиску; послідовно встановленими приймачем-накопичувачем повітря живлення, радіатором повітря живлення, керованим редуктором тиску повітря живлення та електронною системою керування (далі по тексту ЕСК), причому, вхід радіатора повітря високого тиску сполучений з виходом компресора, вихід редуктора тиску повітря високого тиску сполучений із клапаном повітря високого тиску робочого циліндра; вхід приймача-накопичувача повітря живлення сполучений із клапаном нагнітання робочого циліндра, вихід керованого редуктора повітря живлення сполучений із впускним клапаном робочого циліндра; на вхід електронної системи керування надходять сигнали від датчика температури робочого циліндра та від датчика тиску й температури повітря у впускному колекторі робочого циліндра, а керуючі сигнали від ЕСК надходять на керований редуктор тиску повітря високого тиску й керований редуктор тиску повітря живлення. Постійне регулювання тиску повітря живлення й повітря високого тиску залежно від температури робочих циліндрів і тиску й температури повітря живлення у впускному колекторі дозволяють ще більше підвищити ефективність і економічність двигуна. Група винаходів пояснюється на прикладі опису роботи восьмициліндрового двигуна внутрішнього згоряння, шість циліндрів якого є робочими, а у двох циліндрах реалізований повітряний компресор. На Фіг. 1 наведена функціональна схема шеститактного ДВЗ з повітряною системою охолодження й трактом наддування повітря високого тиску. Умовно показаний один із циліндрів компресора й один з робочих циліндрів двигуна. Для спрощення далі циліндри компресора називаються "компресор", а робочі циліндри двигуна - "циліндр". Поршні, елементи паливної системи, системи запалювання, розподільного механізму не показані. На Фіг. 3 показана діаграма роботи клапанів робочих циліндрів, на Фіг. 4 - діаграма роботи циліндрів шестициліндрового шеститактного ДВЗ, де прийн 7 яті такі позначення тактів: 1 - впуск; 2 - стиск; 3 робочий хід; 4 - випуск; 5 - охолодження; 6 - нагнітання. На Фіг. 5 наведена діаграма роботи циліндрів двоциліндрового двотактного компресора, де прийняті такі позначення тактів: 1 - усмоктування; 2 - нагнітання. Така схема є найбільш наочною для пояснення принципу роботи повітряної системи охолодження й наддування повітря живлення ДВЗ. Компресор також може підключатися до колінчатого вала двигуна у вигляді навісного устаткування (додаткового агрегату двигуна), при цьому з'являється можливість відключати компресор від решти ДВЗ у процесі роботи останнього. Запропонований двигун улаштований таким чином. Повітря з атмосфери потрапляє у двигун через повітрязабірник 1, далі через фільтр 2, що служить для очищення повітря від механічних домішок, і зворотний клапан 3-у повітряну оболонку охолодження 4, охолоджує циліндри робочі та компресора, всмоктується в циліндр компресора 5 через впускний клапан 6 компресора в такті усмоктування компресора. Згадані елементи утворюють тракт повітря атмосферного тиску Ра. У циліндрі компресора 5 у другому такті відбувається стиск повітря до величини тиску Рц. Стиснене повітря високого тиску, нагріте при охолодженні повітряної оболонки охолодження 4 та у процесі стиску, через випускний клапан 7 компресора надходить у розташований у напрямку руху повітря радіатор повітря високого тиску 8. Тут воно віддає тепло атмосферному повітрю, охолоджуючись до температури, приблизно рівної атмосферної, і надходить у накопичувач повітря високого тиску 9. Останній уявляє собою ємність для зберігання стисненого повітря, що використовується для охолодження робочого циліндра в п'ятому такті роботи. Запобіжний клапан 10 служить для скидання зайвого тиску повітря високого тиску після досягнення максимально припустимого тиску в тракті. Керований редуктор тиску 11 служить для зміни тиску повітря, що подається в циліндр у п'ятому такті через клапан повітря високого тиску 12 робочого циліндра, здійснюючи тим самим регулювання температури циліндра. Згадані елементи утворюють тракт повітря високого тиску. Клапан нагнітання 13 робочого циліндра, зворотний клапан 14, приймач-накопичувач повітря живлення 15, радіатор повітря живлення 16, запобіжний клапан 17, керований редуктор тиску повітря живлення 18 та впускний колектор 19 двигуна зі сполученими з ним впускними клапанами 20 складають впускний тракт повітря живлення 21 (див. Фіг. 2). Зворотний клапан 14 тракту запобігає скидання тиску в приймачі-накопичувачі повітря живлення при ушкодженнях повітропроводів або клапанів нагнітання циліндрів. Приймач - накопичувач повітря живлення 15 служить для зберігання повітря живлення під тиском (n х Ра), для подальшого постачання повітрям системи живлення двигуна. У радіаторі повітря живлення 16 температура повітря живлення доводиться до необхідної величини шляхом теплообміну з іншими частинами двигуна й атмосферним повітрям. Для здійснення терморегулювання двигуна й керування тиском повітря живлення у впускному 86711 8 колекторі 19, залежно від режиму роботи, двигун обладнаний ЕСК, елементами якої є: датчик температури 22 робочих циліндрів, що встановлений у блоці робочих циліндрів і служить для формування сигналу температури блоку циліндрів для ЕСК; датчик тиску й температури повітря живлення 23, що розташований у впускному колекторі двигуна й служить для формування сигналу температури й тиску повітря живлення у впускному колекторі, та електронний блок 24, у який надходить інформація від датчиків 22 і 23 і який, на підставі цієї інформації, формує виконавчі сигнали на керовані редуктори повітря високого тиску 11 і повітря живлення 18. Відпрацьовані гази виводяться з робочого циліндра 25 через випускний клапан 26. У принципі, для створення тракту повітря високого тиску 27 може бути використаний не компресор 5, а інший відомий пристрій (див. Фіг. 2). Робота двигуна описана далі для такого стану двигуна, коли він працює якийсь час на постійних оборотах, прогрітий, перехідні процеси відсутні. Перші чотири такти (два обороти колінчатого вала) відповідають тактам роботи традиційного чотиритактного ДВЗ: у першому такті при відкритому впускному клапані 20 відбувається впуск повітря (для дизельного ДВЗ) або ППС (для ДВЗ із іскровим запалюванням) у робочий циліндр; у другому такті при закритих клапанах вміст циліндра стискується й здійснюється упорскування палива або запалювання (для ДВЗ з іскровим запалюванням); у третьому такті при закритих клапанах згоряє паливо, робоче тіло розширюється під впливом температури й переміщає поршень до нижньої мертвої точки (далі по тексту - НМТ). здійснюється робочий хід; у четвертому такті при відкритому випускному клапані 26 відпрацьовані гази витісняються в атмосферу поршнем, що рухається до верхньої мертвої точки (далі по тексту - ВМТ). П'ятий такт (охолодження) починається в момент проходу поршнем ВМТ відкриванням клапана повітря високого тиску 12. Стиснене повітря з накопичувача повітря високого тиску 9 через редуктор тиску 11 заповнює надпоршневий простір і, через випускний клапан 26, що закривається, вентилює камеру згоряння, обдуває сідло й тіло випускного клапана, охолоджуючи їх і камеру згоряння. Після закривання випускного клапана 26 закривається клапан повітря високого тиску 12, з утворенням у надпоршневому просторі тиску Рц, що перевищує атмосферний тиск Ра в кількість разів, рівну (N + n), де N дорівнює відношенню розрахункового тиску повітря в циліндрі наприкінці такту стиску до атмосферного тиску; п - відношення максимального розрахункового тиску повітря живлення у впускному колекторі ДВЗ до атмосферного тиску: Рц = Pa x (N + n). Перевищення над розрахунковим тиском, створюваним у циліндрі наприкінці такту стиску, необхідно для подальшого наддування у впускному тракті й компенсації втрат тиску в повітропроводах і вузлах повітряної системи охолодження й наддування повітря живлення. 9 Редуктор 11 виконує роль терморегулятора, тиск повітря на виході якого прямо пропорційний температурі блоку циліндрів. Зміна тиску на виході редуктора 11 відбувається за сигналом блоку 24 ЕСК, що формує керуючий сигнал на редуктор на підставі даних датчика температури 22. При переміщенні поршня до НМТ відбувається охолодження головки блоку циліндрів, внутрішньої поверхні циліндра й поршня, по-перше, за рахунок повітря високого тиску, що заповнює циліндр і мало температуру, близьку до температури навколишнього середовища, по-друге, за рахунок зниження температури повітря в циліндрі при зниженні тиску до величини (Ра х n). Стиснене повітря, розширюючись у циліндрі 25, виконує корисну роботу, сприяючи руху поршня до НМТ. При досягненні поршнем НМТ тиск у циліндрі становить приблизно (Pa x n). Після проходження НМТ починається шостий такт (нагнітання). При закритих інших клапанах відкривається клапан нагнітання 13 робочого циліндра, через який поршнем, що рухається до ВМТ, повітря із циліндра через зворотний клапан 14 нагнітається в приймач - накопичувач повітря живлення 15, де створюється тиск (Ра x п). При досягненні поршнем ВМТ клапан нагнітання закривається, шостий такт закінчений, починається перший такт. У першому такті живлення циліндра повітрям здійснюється з приймача-накопичувача повітря живлення 9 через керований редуктор тиску 11, тиск повітря живлення на виході якого регулюється сигналом ЕСК 24 залежно від режиму роботи двигуна (у найпростішому варіанті - редуктор відсутній, тиск перед впускними клапанами в п разів перевищує атмосферний, постійний, дорівнює заданому (Ра x n)) та впускний клапан 20 відповідного циліндра. Цим досягається наступне: повітря з приймача-накопичувача повітря живлення 15 має тиск, що перевищує атмосферний в п разів. У такий спосіб реалізується наддування при першому такті (впуску). Величина наддування може регулюватися залежно від режиму роботи двигуна. Датчик тиску повітря 23, установлений у впускному колекторі 19, видає сигнал, пропорційний тиску повітря у впускному колекторі, на ЕСК 24, яка, на підставі цієї інформації, а також інформації про стан і режим роботи двигуна внутрішнього згоряння, видає керуючий сигнал на керований редуктор повітря живлення 18, підтримуючи, таким чином, необхідний у цей момент тиск повітря у впускному колекторі ДВЗ величиною від Ра до (Ра х n); повітря живлення має підвищені тиск і температуру, що дозволяє підвищити робочу температуру й тиск у циліндрі ДВЗ, а в дизельному ДВЗ, для створення тиску й температури, необхідних у камері згоряння наприкінці другого такту (стиску) для запалення палива, використовувати менший ступінь стиску. Якщо для роботи ДВЗ повітря живлення має температуру, що відрізняється від заданої, він охолоджується або підігрівається в радіаторі повітря живлення 16. Організація теплообміну між радіатором повітря живлення 16, атмосферним пові 86711 10 трям і системою випуску відпрацьованих газів дозволяє змінювати температуру повітря живлення в значних межах і підтримувати її рівною заданому значенню. Обертання колінчатого вала (не показаний) двигуна приводить в обертання колінчатий вал (не показаний) двотактного компресора 5 повітря високого тиску, що у розглянутому випадку є продовженням колінчатого вала двигуна. Продуктивність компресора забезпечує в накопичувачі повітря високого тиску наявність повітря під тиском Рц = Ра х (N + n), що використовується в п'ятому такті роботи ДВЗ. Як вже згадувалося вище, живлення компресора повітрям здійснюється через повітряний фільтр 2, зворотний клапан 3, повітряну оболонку охолодження блоку й головки циліндрів 4 та впускний клапан 6 компресора. При цьому відбувається охолодження головки блоку циліндрів,блоку циліндрів і зовнішньої поверхні циліндрів атмосферним повітрям. Стиснене повітря, нагріте при проходженні оболонки блоку циліндрів і в процесі стиску в компресорі, через випускний клапан 7 компресора надходить у радіатор повітря високого тиску 8, де відбувається його охолодження атмосферним повітрям. Охолоджене повітря надходить у накопичувач повітря високого тиску 9 для зберігання, подальшого охолодження й живлення в п'ятому такті циліндра двигуна. Після досягнення в накопичувані граничного припустимого тиску, повітря, що поставляється компресором, випускається через запобіжний клапан 10 у повітряну оболонку охолодження 4. Стиснене повітря, що надходить у повітряну оболонку охолодження 4, розширюється, охолоджується, охолоджує ДВЗ і знову надходить у компресор. Зворотний клапан 3 не дозволяє стисненому повітрю виходити через повітрязабірник 1. Можлива реалізація двигуна, що містить тільки один циліндр. У такому випадку повітря через клапан нагнітання 13 надходить у впускний клапан 20 того ж робочого циліндра. При використанні компресора повітря високого тиску у вигляді конструктивно відособленого агрегату, легко реалізується функція відключення компресора при досягненні в накопичувані повітря високого тиску необхідної величини, чим підвищується загальна економічність двигуна внутрішнього згоряння. Додаткове охолодження, при необхідності, можна реалізувати обдуванням ДВЗ за допомогою вентилятора. Також можна із оболонки повітряного охолодження в блоці й головці двигуна додатково видаляти повітря за допомогою вентилятора, що включається за сигналом датчика перевищення робочої температури (не показано), збільшуючи, таким чином, об'єм повітря, що проходить через оболонку повітряного охолодження. З вищевикладеного видно, що запропонована група винаходів дозволяє підтримувати стабільними температуру шеститактного ДВЗ і підвищений тиск у впускному колекторі двигуна, що у рази перевищує атмосферний тиск. Стає можливою зміна тиску повітря живлення в широких межах у 11 впускному колекторі двигуна залежно від режиму його роботи, забезпечення постійної, оптимальної температури цього повітря. При реалізації запропонованого рішення ДВЗ буде швидко прогріватися, може бути легко обладнаним пристроєм передпускового прогріву (наприклад, із продувом оболонки охолодження гарячим повітрям від переносного або вбудованого тепловентилятора), що особливо важливо для роботи в умовах низьких температур. Знижений атмосферний тиск не справить помітного впливу на характеристики двигуна, що дозволить його експлуатацію в умовах високогір'я. У дизельному ДВЗ можливе заповнення в першому такті робочого циліндра повітрям, що має підвищену температуру й тиск. Це дозволяє використовувати менший ступінь стиску в робочому циліндрі для досягнення температури запалення дизельного палива, що забезпечує надійне запалювання палива і його більш повне згоряння. Цифрові позначення в опису й на кресленнях 1 - повітрязабірник 2 - повітряний фільтр 3 - зворотний клапан тракту атмосферного повітря 4 - повітряна оболонка охолодження 5 - компресор 86711 12 6 - впускний клапан компресора 7 - випускний клапан компресора 8 - радіатор повітря високого тиску 9 - накопичувач повітря високого тиску 10 - запобіжний клапан 11 - керований редуктор тиску повітря високого тиску 12 - клапан повітря високого тиску робочого циліндра 13 - клапан нагнітання робочого циліндра 14 - зворотний клапан впускного тракту повітря живлення 15 - приймач-накопичувач повітря живлення 16 - радіатор повітря живлення 17 - запобіжний клапан 18 - керований редуктор тиску повітря живлення 19 - впускний колектор робочих циліндрів 20 - впускний клапан робочого циліндра 21 - впускний тракт повітря живлення 22 - датчик температури робочих циліндрів 23 - датчик тиску й температури повітря живлення 24 - блок ЕСК 25 - робочий циліндр ДВЗ 26 - випускний клапан робочого циліндра 27 - джерело повітря високого тиску 13 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 86711 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for operation of six-stroke combustion engine and six-stroke combustion engine
Автори англійськоюKirievskyi Serhii Heorhiiovych
Назва патенту російськоюСпособ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и шеститактный двигатель внутреннего сгорания
Автори російськоюКириевский Сергей Георгиевич
МПК / Мітки
МПК: F02B 75/02
Мітки: двигун, спосіб, шеститактний, внутрішнього, згоряння, двигуна, роботи, шеститактного
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-86711-sposib-roboti-shestitaktnogo-dviguna-vnutrishnogo-zgoryannya-ta-shestitaktnijj-dvigun-vnutrishnogo-zgoryannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб роботи шеститактного двигуна внутрішнього згоряння та шеститактний двигун внутрішнього згоряння</a>
Попередній патент: Спосіб одержання деревного вугілля
Наступний патент: Жатка для збирання насіння соняшнику
Випадковий патент: Спосіб спектроскопічного визначення стануму у цинкових сплавах