СПОСОБ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В КАМЕРУ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам распиливания топлива в камерах сгорания.

Прототипом является способ распиливания горючего, основанный на предварительном подогреве, переводе его в метастабильное состояние с помощью понижения давления при истечении через распыливающее устройство и взрывообразном вскипании и нагреве до приведенной температуры дисперсионной среды = Т₀/Т_кр=0,75-0,93, где Т₀ - температура нагрева на входе в распыливающее устройство, Т_кр - критическая температура дисперсионной среды, с последующим истечением и распыливанием на выходе из распыливающего устройства [Пат. РФ 2183286 МПК F02M 31/02, F23D 11/24, 2002].

Недостатками прототипа являются:

- сложность реализующей способ конструкции и недостаточная ее надежность, обусловленные необходимостью поддерживать топливо в метастабильном состоянии, что сделать в диапазоне рабочих температур, режимов и нагрузок двигателя внутреннего сгорания достаточно трудно, так как метастабильное состояние жидкости является неустойчивым;

- снижение качества распыла топлива в случае впрыска его в двигатель внутреннего сгорания, поскольку при сжатии горючей смеси (на такте сжатия) повышается давление, приводящее к конденсации части паров горючей смеси, т.е. к укрупнению распыленных частиц, что увеличивает время сгорания последних, снижает КПД двигателя и его эксплуатационные характеристики, а также повышает выброс вредных веществ с отработавшими газами.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, упрощение реализующей способ конструкции, повышение надежности и эксплуатационных характеристик двигателя.

Задача решается тем, что в способе подачи топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания, включающем перевод жидкого топлива в состояние перегрева, путем нагрева жидкого топлива в закрытом объеме повышают его температуру и давление до значений соответственно больших температуры и давления в камере сгорания в момент подачи.

Нагрев топлива в закрытом объеме осуществляют до температуры большей температуры самовоспламенения его паров. Перевод топлива в камеру сгорания двигателя осуществляют в конце такта сжатия.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Повышение температуры и давления топлива путем нагрева его в закрытом объеме до значений соответственно больших температуры и давления в камере сгорания в момент подачи и перевод топлива в состояние перегрева, позволяет осуществить взрывное вскипание топлива непосредственно в самой камере, за счет чего осуществляется его мелкий распыл и турбулизация горючей смеси, что улучшает процесс сгорания. Это, в свою очередь, повышает КПД и снижает выброс вредных веществ в атмосферу, повышая, в конечном счете, эксплуатационные характеристики.

Нагрев топлива в закрытом объеме до температуры большей температуры самовоспламенения его паров позволяет осуществить воспламенение топлива в момент впрыска его в камеру сгорания, содержащей окислитель (воздух), при этом в отличие от дизеля температура окислителя может быть меньше температуры самовоспламенения паров топлива. Это позволяет отказаться от технического зажигания и улучшить процесс горения, поскольку появляется множество очагов воспламенения по сравнению с искровым зажиганием. В результате этого упрощается конструкция двигателя, повышаются его КПД, надежность и эксплуатационные характеристики.

Перевод топлива в камеру сгорания двигателя в конце такта сжатия позволяет сохранить размер распыленных частиц топлива, так как давление окислителя в камере сгорания уже не будет повышаться, что предотвратит конденсацию паров и укрупнение частиц после впрыска.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. изображена схема устройства подачи топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и соединенную через впускной клапан 3 с воздушным каналом 4 камеру 5 сгорания, в которой установлено устройство 6 впрыска (форсунка), связанное посредством магистрали 7 высокого давления с резервуаром 8, имеющим топливо 9 с погруженным в него нагревателем 10 и соединенным магистралью 11 высокого давления с насосом 12, который топливопроводом 13 связан с баком 14.

Способ реализуют следующим образом.

Из бака 14 по топливопроводу 13 производят подвод топлива к насосу 12, который через магистраль 11 закачивает его в накопительный резервуар 8 закрытого объема. Посредством нагревателя 10 осуществляют нагрев топлива 9 до температуры и давления, значения которых выше, чем в камере 5 сгорания на момент его впрыска. При движении поршня 2 вниз открывается впускной клапан 3. В результате чего воздух из канала 4 поступает (засасывается) в цилиндр 1. При движении поршня вверх клапан 3 закрывается, и воздух начинает сжиматься в цилиндре, достигая к концу такта сжатия давления, обусловленного степенью сжатия, при этом также повышается и температура сжимаемого воздуха, но их значения остаются меньше, чем давление и температура топлива в резервуаре 8. При подходе поршня 2 к верхней мертвой точке осуществляют впрыск топлива 9 в камеру 5 сгорания посредством форсунки 6. Поскольку в камере сгорания давление и температура меньше, чем во впрыснутом (распыленном) топливе, то происходит взрывное вскипание последнего, благодаря чему оно измельчается на еще более мелкие частицы, которые разлетаются, хорошо перемешиваясь с воздухом, и дополнительно турбулизируют горючую смесь. Включают техническое зажигание (например искровую свечу) и осуществляют горение полученного топливного заряда. Заметим, что при подогреве топлива в резервуаре 8 выше температуры самовоспламенения его паров происходит возгорание последних после смешивание в камере 5 сгорания с воздухом, температура которого (в отличие от дизеля) может быть ниже указанной температуры самовоспламенения. В этом случае технического зажигания не требуется. Поскольку топливо впрыскивается к концу такта сжатия, то давление в камере 5 сгорания больше не растет, что исключает конденсацию паров топлива и связанное с этим укрупнение распыленных частиц топлива. По мере расхода топлива из резервуара 8, последний постоянно пополняется с помощью насоса 12.

Внедрение изобретения позволит улучшить процесс горения топливного заряда, упростить конструкцию двигателя, повысить его надежность, КПД и эксплуатационные характеристики.