В. А. Корогодский к.т.н.

Аннотация. Для создания экономичного двигателя с низким содержанием вредных веществ (ВВ) в отработавших газах (ОГ) разработан новый способ организации рабочих процессов. В двигателе с искровым зажиганием при непосредственном впрыскивании топлива (НВТ) в камеру сгорания организовано расслоение топливо-воздушного заряда. Организация рабочих процессов с внутренним смесеобразованием и расслоением заряда в двигателе с искровым зажиганием позволяет снизить требования к октановому числу топлив при повышенных степенях сжатия (e>10). Двигатель практически не чувствителен ни к октановому, ни к цетановому числам топлива. Проведены экспериментальные исследования работы двигателя на бензине АИ-93, А-76, дизельном топливе, керосине, газовом конденсате и их смесях. Достигнут минимальный удельный эффективный расход топлива gemin=224 г/кВт×ч.

Ключевые слова: двигатель с искровым зажиганием, непосредственный впрыск топлива, степень сжатия, частичные нагрузки, детонация.

Новый способ организации рабочих процессов. Для создания экономичного двигателя с низким содержанием вредных веществ (ВВ) в отработавших газах (ОГ) разработан новый способ организации рабочих процессов. В двигателе с искровым зажиганием при непосредственном впрыскивании топлива (НВТ) в камеру сгорания организовано расслоение топливо-воздушного заряда. При этом в зоне электродов свечи зажигания на режимах холостого хода, частичных или максимальных нагрузках, независимо от величины цикловой подачи и частоты вращения коленчатого вала обеспечивается состав смеси в пределах воспламеняемости. Глубокое расслоение заряда, интенсивная его турбулизация обеспечивают снижение расхода топлива как на режимах холостого хода с достаточно низким содержанием ВВ в ОГ, так и на частичных нагрузках. Снижение расхода топлива, ВВ в ОГ на мощностных режимах, при гомогенном составе топливо-воздушной смеси, обеспечено исключением потерь топлива при продувке (для двухтактного двигателя) и более стабильным составом топливо-воздушной смеси у электродов свечи зажигания в последовательных циклах.

Организация рабочих процессов с внутренним смесеобразованием и расслоением заряда в двигателе с искровым зажиганием позволяет снизить требования к октановому числу топлив при повышенных степенях сжатия (e>10). Двигатель практически не чувствителен ни к октановому, ни к цетановому числам топлива. Экспериментальные исследования были проведены с использованием топлив широкого фракционного состава на бензине АИ-93, А-76, дизельном топливе, керосине, газовом конденсате и их смесях.

Организацию рабочих процессов с внутренним смесеобразованием и расслоением топливо-воздушного заряда экспериментально доведено на одноцилиндровых двигателях с рабочим объемом до 500 см3. Для подачи топлива использован модернизированный механический топливный насос с манжетным уплотнением плунжера, для впрыскивания топлива применена топливная форсунка оригинальной конструкции, а для раздельной смазки двигателя разработан масляный насос.

Основные разработки защищены патентами РФ: №2038493 (Бюл. №18, 1995), №2068110 (Бюл. №18, 1995), №2068111 (Бюл. №.29, 1996), №2079695 (Бюл. №14, 1997), №2079696 (Бюл. №14, 1997) и получены положительные решения на выдачу патентов.

Технические характеристики многотопливного двигателя. Организация внутреннего смесеобразования при НВТ в камеру сгорания с качественным (комбинированным) регулированием мощности в двухтактном двигателе с искровым зажиганием позволила по отношению к внешнему смесеобразованию с карбюраторной системой питания исключить потери топлива при продувке, обеспечить эффективное расслоение заряда со снижением расхода топлива как на режимах холостого хода (в среднем в 4 раза) (рис.1), так и на частичных нагрузках (в зоне основных эксплуатационных режимов работы при n=3000мин-1 на 40-45% (рис.2) и во время движения автомобиля со скоростью свыше 90 км/ч при n=4500мин-1 на 30-35% (рис. 3)). На мощностных режимах повышена максимальная мощность (на 3-5%), расход топлива снижен на 30-35% (рис.4) во всем диапазоне изменения частот вращения коленчатого вала. Снижение на 70-90% ВВ (СО и CnHm) в ОГ на всех режимах работы двигателя достигнуто за счет исключения потерь топлива при продувке и более стабильным составом топливо-воздушной смеси у электродов свечи зажигания в последовательных циклах. Двигатель работает на различных сортах топлива (бензин, керосин, дизельное топливо, газовый конденсат и их смеси). Применение раздельной системы смазки обеспечило снижение расхода моторного масла в 4 раза по сравнению с традиционным способом смазки в двухтактном двигателе.

Разработанный двигатель с искровым зажиганием и непосредственным впрыскиванием топлива обеспечивает экономичность при прочих равных условиях на уровне дизеля,  максимальную мощность – на уровне двигателей с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием. Позволяет снизить требования к октановому числу топлива.