PL168322B1 - Silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym - Google Patents

Abstract

Silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym, doładowanyprzezwirnikowy, gazodynamicznywymiennik ciśnienia, włączony między kolektorem dolotowym powietrza i kolektorem wylotowym gazów spalinowych, oraz posiadający wtryskiwacz wody zabudowany w kolektorze wylotowym, znamienny tym, że geometryczny stopień sprężania komory spalania (5) silnika ma wartość niższą od wymaganej dla zapłonu samoczynnego, na kolektorze dolotowym (4) zainstalowanema urządzenie do wytwarzaniamieszanki rozruchowej (6), wkomorze spalania (5) wbudowaną ma świecę zapłonową (10) a ponadto wirnik wymiennika ciśnienia (7) napędzany jest silnikiem elektrycznym (2) prądu stałego o regulowanej ilości obrotów, przy czym podzespoły sterujące : urządzenia do wytwarzania mieszanki rozruchowej (6), świecy zapłonowej (10), wtryskiwacza oleju napędowego (12), wtryskiwacza wody (11) i silnika elektrycznego (2) połączone są z wyściami mikroprocesorowego zespołu sterującego (13), do którego wejść doprowadzone są sygnały z czujników (Si, S2) parametrów pracy silnika.

Description

Przedmiotem wynalazku jest tłokowy silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym, wysoko doładowany przez wirnikowy, gazodynamiczny wymiennik ciśnienia, włączony między kolektorem dolotowym powietrza a kolektorem wylotowym gazów spalinowych.

W gazodymaaiuzncm wymienniku ciśnienia, przykładowo pazedstastawionym polskim opisem patentowym nr 146 834, przekazywanie ciśnienia między strumieniami gazów spalinowych i powietrza następuje przez bezpośrednie oddziaływanie strumieni na siebie w kanałach wirnika, usytuowanych wzdłuż pobocznicy walcowego wirnika. Wymagany przebieg gazodynamicznej wymiany ciśnienia uzyskuje się przy obrocie wirnika i odpowiednim usytuowaniu okien kanałów dolotowego i wylotowego - na czołowych powierzchniach obudowy.

Znane są również rozwiązania silników turbodoładowanych, w których przez zwiększenie energii gazów zaeilająucuh turbinę zostaje zwiększona masa powietrza dostarczanego przez sprężarkę do komory spalania silnika. W tym celu stosowana jest dodatkowa komora spalania z wtryskiem paliwa, zabudowana szeregowo z kolektorem wylotowym gazów spalinowych, przed turbiną. Przez dodatkową komorę spalania przepływają gazy spalinowe oraz powietrze doprowadzane odgałęzieniem od kolektora dolotowego za sprężarką.

Innym rozwiązaniem realizującym tą ideę jest silnik opisany w polskim zgłoszeniu wynalazku nr P-293574, który w kolektorze wylotowym między komorą roboczą silnika a turbiną ma zabudowany wtryskiwauz wody o wydatku sterowanym z zespołu regulacyjnego. Wtryśnięta woda odparowyw^e, co zwiększa masę mieszaniny pary wodnej i gazów spalinowych kierowanych na łopatki turbiny, jednocześnie obniżona zostaje temperatura spalin - z korzystnym skutkiem dla żywotności turbiny.

W silniku spalinowym według wynalazku geometryczny stopień sprężania komory spalania ma wartość niższą od wymaganej dla silnika z zapłonem samoczynnym, w kolektorze dolotowym zainstalowane ma urządzenie do wytwarzania mieszanki rozruchowej, zaś w komorze spalania silnika wbudowaną ma świecę zapłonową. Wirnik wymiennika ciśnienia napędzany jest silnikiem elektrycznym prądu stałego o regulowanej ilości obrotów. Podzespoły sterujące urządzenia do wytwarzania mieszanki rozruchowej, świecy zapłonowej, wtryskiwacza oleju napędowego, wtryekioauda wody i silnika elektrycznego wymiennika ciśnienia - połączone są z wyjściami mikroprocesorowego zespołu sterującego, do którego wejść doprowadzone są sygnały z czujników parametrów pracy silnika. Podstawowymi parametrami uwzględnianymi w sterowniu są: prędkość obrotowa wału silnika, temperatura spalin, obciążenie. W zależności

168 322 od rodzaju palowa urządzenie do wytwarzania mieszanki rozruchowej stanowić może gaźnik lub mieszalnik gazu.

Rozruch silnika następuje przy zasilaniu ciekłym paliwem lekkim lub gazowym, przy wyłączonym układzie wtryskowym oleju napędowego. Ze wzrostem obciążenia silnika rośnie ciśnienie powietrza ładowanego przez wymiennik ciśnienia, co umożliwia przejście na normalną pracę silnika, z zapłonem samoczynnym oleju napędowego wtryskiwanego do komory spalania. Przy odpowiednio wysokim obciążeniu, gdy gazy spalinowe mają wysoką temperaturę - pracować zaczyna wtryskiwacz wody. Wzrasta ciśnienie i natężenie przepływu masowego mieszaniny gazów spalinowych i pary wodnej przez wymiennik ciśnienia, a tym samym rośnie ciśnienie powietrza w kolektorze dolotowym - silnik pracuje jako wysokodoładowany.

Rozwiązanie stwarza warunki do pracy silnika z optymalną sprawnością. Maksymalne ciśnienie spalania nie przekracza dopuszczalnej wartości, mimo że ciśnienie efektywne znaczenie rośnie. Tak więc bez wzmocnienia konstrukcji silnika można znacznie zwiększyć jego moc.

Silnik według wynalazku przedstawiony jest opisem przykładowego rozwiązania pokazanego na rysunku w ujęciu schematycznym.

W komorze spalania 5 silnika, o stopniu sprężania niższym od wymaganego dla zapłonu samoczynnego, zabudowane są: wtryskiwacz 12 oleju napędowego oraz świeca zapłonowa 10. Kolektor dolotowy 4 wyposażony jest w gaźnik 6 zasilany paliwem przez przewód z zainstalowanym zaworem elektromagnetycznym. W kolektorze wylotowym 8 znajduje się przelotowa komora odparowywania 7 - z osadzonym w niej wtryskiwaczem wody 11. Silnik doładowany jest za pomocą gazodynamicznego wymiennika ciśnienia, włączonego między gałęzią powietrza przepływającego przewodem dolotowym 3 i kolektorem dolotowym 4 oraz gałęzią gazów wylotowych płynących przez kolektor wylotowy 8 i przewód wylotowy 9 do atmosfery. Wirnik wymiennika ciśnienia 1 napędzany jest silnikiem elektrycznym 2 prądu stałego, o regulowanej ilości obrotów. Silnik posiada czujniki: prędkości obrotowej S1 i temperatury spalin S2, których sygnały przekazywane są do elektronicznego zespołu sterującego 13. Sygnały parametrów pracy silnika przetwarzane są - według ustalonego programu - w mikroprocesorze zespołu sterującego 13 na sygnały sterujące : pracą gźźnika 6 , wtryskiwacza oleju napędowego 12, wtryskiwacaa wody 11, układu świecy zapłonowej 10 oraz silnika elektrycznego 2.

Rozruch silnika następuje na ciekłym paliwie lekkim przy włączonym układzie świecy zapłonowej 10 oraz wyłączonych wtryskiwaczach oleju napędowego 12 i wody 11. Po osiągnięciu - ustalonego programem - ciśnienia powietrza w kolektorze dolotowym 4, umożliwiającego samozapłon wtryskiwanego oleju napędowego, zostaje odcięty dopływ paliwa do gaźnika 6 i wyłączona świeca zapłonowa 10 - natomiast zaczyna pracować układ wtryskowy oleju napędowego. Dalszy wzrost obciążenia, identyfikowany głównie sygnałem czujnika temperatury spalin S3, powoduje włączenie przez zespół sterujący 13 wtryskiwacza wody 11. W wyniku odparowania wody następuje zwiększenie ciśnienia i natężenia przepływu masowego czynnika przez wymiennik ciśnienia 1 - a tym samym silnik pracuje jako wysokodoładowany.

168 322

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,.50 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym, doładowany przez wirnikowy, gazodynamiczny wymiennik ciśnienia, włączony między kolektorem dolotowym powietrza i kolektorem wylotowym gazów spalinowych, oraz posiadający wtryskiwacz wody zabudowany w kolektorze wylotowym, znamienny tym, że geometryczny stopień sprężania komory spalania (5) silnika ma wartość niższą od wymaganej dla zapłonu samoczynnego, na kolektorze dolotowym (4) zainstalowane ma urządzenie do wytwarzania mieszanki rozruchowej (6), w komorze spalania (5) wbudowaną ma świecę zapłonową (10) a ponadto wirnik wymiennika ciśnienia (7) napędzany jest silnikiem elektrycznym (2) prądu stałego o regulowanej ilości obrotów, przy czym podzespoły sterujące : urąądzenia do wytwaraania miesaanki rozruhhowej (6) , świccy zapłonowej (10), wtryeniwauza oleju napędowego (12), wtrcsniwacda wody (11) i silnika elektrycznego (2) połączone są z wyjściami mikroprocesorowego zespołu sterującego (13), do którego wejść doprowadzone są sygnały z czujników (Sj, S2) parametrów pracy silnika.