К&М
Меню сайта
Форма входа
Поиск
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 82
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • Сайты Поволжья
    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0





    Rambler's Top100




    Понедельник, 18.12.2017, 10:00
    Приветствую Вас Гость | RSS
    Главная | Регистрация | Вход
    часть 2
    Смесеобразование в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания с расслоением топливного заряда и принудительным зажиганием при непосредственном впрыскивании топлива реализуется следующим образом.
    При смесеобразовании на такте сжатия и движении поршня от 200 до 355 градусов поворота коленчатого вала (гр. ПКВ) после верхней мертвой точки (ВМТ) осуществляют впрыскивание топлива в заполненную воздушным зарядом симметричную камеру сгорания 4 с горловиной 46 и витискувачем 4а, которая размещена симметрично осы Z-Z цилиндра 1 в головке цилиндра 2, с помощью форсунки 8, установленной в стенке цилиндра 1 не в сечении продувочного окна (на фигурах не показано) двухтактного двигателя с гильзовым газораспределением (Фиг.1), при этом распылитель 9 форсунки 8 формирует топливный конусообразный факел 10, что состоит из тела 11 факела 10 в форме конуса и конусообразной пустоты 12 в теле 11 факела 10, с осью симметрии ( Е-Е), совпадающей с плоскостью симметрии цилиндра 1, что проходит через ось ( Z-Z) цилиндра (1) и ось ( Z-Z) зажигательной свечки 5, размещенной на вершине камеры сгорания 4, при этом ось (Е-Е) топливного факела 10 пересекает ось ( Z-Z) цилиндра 1 на торцевой поверхности центрального электрода 6 зажигательной свечки 5.
    Топливный факел 10 распиливают через горловину 46 камеры сгорания 4 так, чтобы міжелектродний промежуток 7 зажигательной свечки 5 находился в середине конусообразной пустоты 12 в теле 11 факела 10. При достижении внутренних поверхностей 2а и 2бы камеры сгорания 4 топливный факел 10 не взаимодействует с воздушными потоками, которые поступают из продувочних окон, так как топливная форсунка 8 установленная вне продувочним окном и траектория движения воздушных потоков не пересекается с направлением движения топливного факела 10, причем интенсивность воздушных потоков снижается к моменту начала впрыскивания, вследствие чего топливный факел 10 образует в проекции на эти поверхности 2а и 26 камеры сгорания 4, к момента зажигания (от 220 до 355 гр. ПКВ после ВМТ) вокруг электродов 6 зажигательной свечки 5 кольцо в виде: топливной пленки 13 (с коэффициентом излишка воздуха a =0), над которой при ее испарении образуются пары топлива 14 (a =0) (Фиг.2, 7). При перемешивании верхнего пласта паров топлива с воздухом образуется паливоповітряна смесь 15 ( a =0,01 ? 0,9), соответственно в центре кольца располагаются электроды 6 зажигательной свечки 5, какие не залитые редким топливом. При этом в конце такта сжатия (после 300 гр. ПКВ после ВМТ) из объема, который находится под витискувачем 4а головки цилиндра 2 и днища поршня С организованное интенсивное вытеснение через горловину 46 в объем камеры сгорания 4 потока воздушного заряда 16 и паливоповітряної смеси 15, что образовывается при змішенні воздуха и топлива.
    Вытесненный поток паливоповітряної смеси 15 при взаимодействии с осевым воздушным зарядом 16, направленным вдоль осы ( Z-Z) цилиндра 1 поршнем 3 движется над поверхностью 2а камеры сгорания 4, перемещая от внешнего периметру кольца паливоповітряну смесь 15 к вершине камеры сгорания 4, где размещенные электроды 6 зажигательной свечки 5. На момент зажигания (Фиг.3, 8) (от 40 до 5 гр. ПКВ к ВМТ) объем камеры сгорания 4 разделен на объем обогащенной паливоповітряної смеси 15 (a =0,8 ¸ 0,9), размещенной возле поверхности 2а камеры сгорания 4 и в міжелектродному промежутка 7 зажигательной свечки 5, и на объем воздушного заряда 16 с a = ¥ , размещенной в центре камеры сгорания 4. Такое не перемешанное расслоение паливоповітряної смеси 15 и воздушного заряда 16 (a = ¥ ) организованное за счет того, что камера сгорания 4 имеет симметричную форму и воздушный заряд 16 ( a = ¥ ) в конце такта сжатия прижимает паливоповітряну смесь 15 (a =0,8 ¸ 0,9), что образовалась, равномерно к поверхностям 2а камеры сгорания 4 в направлении электродов 6 зажигательной свечки 5. При этом в кольцевых объемах между поверхностью 26, горловиной 46 камеры сгорания 4, ограниченной началом поверхности 26 и поверхностью днища поршня 3 также остается практически чистый воздушный заряд 16 (a = ¥ ), не перемешанный с парами топлива (a =0) 14. Поскольку, во-первых, впрыскивание топлива на частичных режимах работы двигателя обеспечивается низким давлением (Рвпр=1, 5-5МПа) и скорость движения фронта топливного факела (Vmax<60м/с), температура газов в цилиндре (t » 80°C) обеспечивают формирование капель топлива большого размера в топливном факеле 10 (в среднему диаметр капель топлива составляет dcp=500мкм), что значительно снижает интенсивность выпарывания частиц топлива при движении топливного факела 10. В результате - в общем объеме цилиндра испаряется около 1% массы цикловой подачи вприснутого топлива. По- второе, при впрыскивании топлива от 220 до 355гр.
    ПКВ после ВМТ с повышением нагрузки двигателя, когда внешний угол раскрытия j топливного факела 10 увеличивается от j =5° к значению j , при котором образующая топливного факела 10 достигает горловины 46 камеры сгорания 4 и в теле 11 факела 10 увеличивается коэффициент излишка воздуха ат факела от 0,01 до 0,4, а в конусообразной пустоте 12 факела 10 коэффициент излишка воздуха a п факела изменяется от 1,5 к ¥ , топливный факел 10 целиком проецируется на поверхность 2а камеры сгорания 4 двигателя и не взаимодействует с воздушными потоками, которые поступают из продувочних окон. При этом топливный факел может иметь как постоянное значение внутреннего угла раскрытия b , так и изменяться в диапазоне от 3° до 45°, а топливная форсунка может иметь клапанный, много сопловой и штифтовой распылитель. В результате в общем объеме цилиндра при впрыскивании испаряется около 1% массы цикловой подачи топлива. В-третьих, после достижения окончательных частиц топлива, которые находятся в шлейфе топливного факела 10, поверхности 2а камеры сгорания 4 (Фиг.1) движение воздушного заряда 16 в камере сгорания 4 прижимает паливоповітряну смесь 15, которая сформировалась после выпарывания топливной пленки 13 и смешивание паров топлива 14 с воздушным зарядом 16 на их границе (Фиг.2), к поверхности 2а камеры сгорания 4 и не разрешает перемешиваться с воздушным зарядом 16 расположенным в центре камеры сгорания 4 (Фиг.3).
    Такое неперемешанное расслоение паливоповітряної смеси 15 и воздушного заряда 16 на момент зажигания организовано за счет того, что камера сгорания 4 имеет симметричную форму, и при взаимодействии осевого и радиального движения воздушный заряд 16 (a ® ¥ ) в конце такта сжатия прижимает паливоповітряну смесь 15 ( a =0,8 ¸ 0,9), что образовалась, равномерно к поверхности 2а камеры сгорания 4 в направлении электродов 6 зажигательной свечки 5 (Фиг.3). Это происходит вследствие того, что поверхность днища поршня 3, которая расположена под витискувачем 4а параллельная ей и образовывает в перерезе площади симметрии, которая проходит сквозь ось ( Z-Z) цилиндра 1 острый угол с площадью, которая совпадает с привалочною поверхностью головки цилиндра 2, а также вследствие того, что угол между поверхностью 26 витискувача 4а и поверхностью 2а камеры сгорания 4 превышает 90°. При этом конструктивном выполнении камеры сгорания 4 вытесненный радиальный поток воздуха с под витискувача 4а при взаимодействии с осевым воздушным потоком, который направлено вдоль осы ( Z-Z) цилиндра 1 поршнем 3 движется свыше поверхностью 2а камеры сгорания 4.
    Суммарный коэффициент излишка воздуха в объеме камеры сгорания 4 при частичных нагрузках двигателя от минимальной до 60% максимальной мощности может достигать a =6.
    На момент зажигания (Фиг.8) (от 40 до 25гр. ПКВ к ВМТ) на режимах повышенной нагрузки двигателя от 60% до 100% максимальной мощности объем камеры сгорания 4 заполнен хорошо перемешанной обогащенной паливоповітряною смесью 15 (a =0,8 ? 0,9). В объеме между поверхностью витискувача 4а и днищем поршня 3 также размещается паливоповітряна смесь 15 (a =0,8 ? 0,9), но возле стенок цилиндру 1 расположенный воздушный заряд 16 с a ® ? . Суммарный коэффициент излишка воздуха в объеме камеры сгорания 4 с повышением нагрузки уменьшается, и на режиме максимальной мощности равняется стехіометричному состава (a =1).
    Формирование такого способа организации процессов смесеобразования с распределением паливоповітряного заряда пластами организованно за счет того, что при повышении нагрузки двигателя топливо впрыскивает под давлением Рвпр= 5-15 МПа от 220 до 335 гр. ПКВ после ВМТ и топливный факел 10 частично проецируется на поверхность 2а камеры сгорания 4 и частично на поверхность 26 витискувача 4а, площадь которого представляет от 30% до 60% площади днища поршня 3. При этом для формирования гомогенного состава качественной перемешанной паливоповітряної смеси 15 большинство части топлива направляют на поверхность 26 витискувача 4а за счет повышения раскрытия внешнего угла j топливного факела 10 к j =80°, когда его образующая пересекает поверхность 26 витискувача 4а камеры сгорания 4 и в теле 11 факела 10 увеличивается коэффициент излишка воздуха ат факела от 0,01 до 0,4, и повышение раскрытия внутреннего угла раскрытия b топливного факела 10 от 3° до 45°, при этом в конусообразной пустоте 12 факела 10 коэффициент излишка воздуха a п факела снижается от ¥ до 1,5.
    После зажигания, во время хода процессу сгорание в конце такта сжатия (от 40 до 0 гр. ПКВ к ВМТ) и в начале такта расширения (от 0 до 10 гр. ПКВ после ВМТ) (Фиг.4, 9) фронт пламени 17 распространяется от электродов 6 зажигательной свечки 5 по объему паливоповітряної смеси 15 (a =0,8 ? 0,9), что движется ему навстречу, в результате ее подпора потоком воздушного заряда 16 ( a = ? ), направленного из объема камеры сгорания, которое находится под поверхностью 26 и над днищем поршня 3, при этом оставляя после фронта пламени 17 продукта сгорания 18. На такте расширения, при движении поршня 3 от ВМТ до НМТ (от 10 до 60 гр. ПКВ после ВМТ) (Фиг.5, 10) остатки паливоповітряної смеси 15 и фронт пламени 17, что распространяется по ней, направляются через горловину 46 в кольцевой объем между поверхностью 26 и днищем поршня 3, вследствие резкого увеличения объема и снижение давления в этом объеме, где происходит интенсивное подведение воздуха в зону турбулентного горения.
    После чего догорание продуктов сгорания 18 происходит в надпоршневому объеме (Фиг.6): в объеме цилиндра 1 и в объеме камеры сгорания 4, к открытию выпускных органов газораспределения (от 60 до 80-180гр. ПКВ после ВМТ). По указанному выше способу (Фиг.1) согласно полезной модели через распылитель 9 форсунки 8 топливо впрыскивает в виде топливного факела 10 в форме полого конуса, который имеет в симметричном сечении по образующей внешний угол раскрытия ф и внутренний угол b , что отделяет паливоповітряний объем в шлейфе топливного факела 10 от внутренней конусообразной пустоты 12, при этом в зависимости от режима работы двигателя и цикловой подачи топлива внешний угол j изменяется от минимального угла ( j 1), когда топливный факел движется через горловину 46 и целиком проецируется на поверхность 2а камеры сгорания 4 двигателя, к максимальному углу ( j 2), когда топливный факел 10 частично проецируется на поверхность 2а и частично на поверхность витискувача 4а камеры сгорания 4 двигателя.
    Внутренний угол раскрытия b, что на всех режимах работы двигателя и при разной цикловой подаче топлива может оставаться постоянным или изменяться от минимального до максимального значения, при этом топливный факел 10 достигает поверхностей камеры сгорания 4, образовывая топливную пленку 13, что в проекции на эти поверхности (2а и 26) имеет сплошное кольцо, внешний периметр которого ограничен образующей топливного факела 10 с внешним углом a , а внутренний периметр ограничен образующей конусообразной пустоты 12 топливного факела 10 с внутренним углом b , где в центре кольца располагаются электроды 6 свечки зажигания 5. При повышении нагрузки и цикловой подачи топлива на такте сжатия (Фиг.2, 7) для увеличения объема паливоповітряної смеси 15 с a =0, 8-0,9 топливо впрыскивает (от 200 до 320 гр. ПКВ после ВМТ) в камеру сгорания 4 под давлением (Рвпр=1, 5-15Мпа), при этом вследствие повышения давления впрыскивания, увеличение концентрации частиц топлива и вытеснении количества топлива, которое увеличивается, на периферию к образующей топливному факелу 10, объем топливного факела 10 и внешний угол раскрытия j 1 топливного факела 10 увеличиваются, что приводит к увеличению площади топливной пленки 13 на поверхностях 2а и 26.
    Максимальный внешний угол j 2 (Фиг.1) раскрытие топливного факела 10 к моменту зажигания (от 40 до 10 гр. ПКВ к ВМТ) ограниченный поверхностью цилиндра 1, а внутренний угол b раскрытие может увеличиваться с повышением нагрузки и цикловой подачи топлива к максимальным значениям, и максимальное значение угла b ограниченно значением около 45°.
    Таким образом, полезная модель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с расслоением паливоповітряного заряда с принудительным зажиганием при непосредственном впрыскивании топлива, которое за счет своего конструктивного выполнения разрешает обеспечить эффективную реализацию способа смесеобразования в камере сгорания как двухтактного, так и чотирьохтактного двигателя внутреннего сгорания с обеспечением повышения характеристик мощности и экономических характеристики двигателя и снизить уровень выбросов вредных веществ в отработанных газах.


    ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


    ЧАСТЬ 1        РИСУНКИ
    Кирилюк © 2017