PL210561B1 - Silnik spalinowy o dwóch obiegach termodynamicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest benzynowy silnik spalinowy o dwóch obiegach termodynamicznych z kombinacyjnym wtryskowym układem zasilania dla zapłonu iskrowego i samoczynnego.

Ze stanu techniki znane jest rozwiązanie silnika z wielopunktowym oraz bezpośrednim wtryskiem, ale o zapłonie iskrowym w całym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej. Rozwiązanie takie stosowane jest przez firmę Lexus w samochodzie Lexus 250 IS.

Znany jest również benzynowy silnik firmy Mercedes Benz o nazwie DiesOtto posiadający iskrowy i samoczynny zapłon ładunku homogenicznego. W tym rozwiązaniu zapłon samoczynny udaje się uzyskać tylko dla wąskiego zakresu prędkości obrotowej około 1-3 tys. obr/min. W pozostałych zakresach prędkości obrotowych zjawisko samozapłonu staje się niesterowalne. W przypadku tego silnika aparat zapłonowy inicjuje spalanie przy rozruchu silnika oraz przy prędkości obrotowej powyżej 3000 obr/min.

Z kolei w podobnym rozwiązaniu firmy Volkswagen w celu uzyskania samozapłonu homogenicznego ładunku wymagana jest specjalna syntetyczna benzyna.

Istota rozwiązania charakteryzuje się tym, że silnik posiada dwa układy bezpośredniego wtrysku, z których jeden stanowi zasadniczy układ wtryskowy, a drugi zapłonowy układ wtryskowy, oraz posiada sterownik zarządzający pracą obu układów. W zasadniczym układzie wtryskowym znajduje się chłodnica paliwa, a w zapłonowym układzie wtryskowym znajduje się wymiennik ciepła oraz termoregulator, który połączony jest ze sterownikiem. Korzystnie jest, gdy sterownik wyposażony jest w program komputerowy kierujący pracą iskrowego aparatu zapłonowego według zadanego algorytmu sterowania silnika.

Zaletą takiego rozwiązania jest stosowanie tylko jednego paliwa oraz możliwość zastosowania takiego sterowania, które powoduje że silnik startuje oraz pracuje przy małych obciążeniach i małych prędkościach obrotowych jako silnik o zapłonie iskrowym. W celu zastosowania zwiększonego stopnia sprężania silnika w zasadniczym układzie zasilania stosuje się chłodnicę paliwa. Natomiast w celu uzyskania korzystniejszych warunków samoczynnego zapłonu w układzie wtrysku zapłonowego stosuje się podgrzewanie paliwa, w celu zmniejszenia jego liczby oktanowej. Podgrzewanie paliwa odbywa się w wymienniku ciepła ze sterowaną temperaturą paliwa za pomocą termoregulatora.

Dla średnich i dużych obciążeń oraz dla wyższych prędkości obrotowych zasilanie nadal odbywa się zasadniczym układem wtryskowym, ale następuje tu zmiana rodzaju zapłonu ładunku.

W silniku wg zgłoszenia stosuje się zwiększony stopień sprężania, pośredni pomiędzy silnikiem iskrowym i samoczynnym. Silnik cechuje się zmniejszeniem zużycia paliwa, a zatem wzrostem sprawności ogólnej oraz zmniejszeniem składników toksycznych spalin.

P r z y k ł a d

Przedmiot wynalazku zobrazowano rysunkowo na schemacie blokowym.

Silnik 1 zawiera dwa układy bezpośredniego wtrysku, jeden układ 2 zasadniczego zasilania oraz drugi układ 3 zapłonowego wtrysku. Te dwa układy wtryskowe sterowane są wspólnym sterownikiem 5. Sterownik 5 steruje pracą iskrowego aparatu zapłonowego 4. Sterownik 5 zawiera program sterujący 6 pozwalający na złożoną pracę obydwóch układów wtryskowych, poprzez wyłączanie działania aparatu zapłonowego 4 i włączanie działania układu 3 zapłonowego wtrysku.

W ukł adzie 2 zasilania zasadniczego zastosowana jest chł odnica paliwa 7, natomiast w ukł adzie 3 wtrysku zapłonowego zastosowany jest wymiennik ciepła 8 z termoregulatorem 9 dla podgrzewanie paliwa.

Sterownik 5 silnika wyłącza zapłon iskrowy 4 i włącza bezpośredni wtrysk zapłonowy 3 o kącie wyprzedzenia wtrysku pozwalającym na korzystne osiągi silnika 1 i właściwy przebieg pochodnej dp/da oraz uniknięcie spalania detonacyjnego. Sterownik 5 zmniejsza jednocześnie ilość dostarczanego paliwa w układzie wtrysku zasadniczego 2, co powoduje tworzenie ubogiego ładunku. Jednocześnie przy zmianie rodzaju zapłonu występuje zubożenie ładunku dostarczanego do cylindrów przez zasadniczy układ zasilania 2. W tym przypadku występuje objętościowy zapłon od wtryskowej dawki, a następnie występuje propagacja płomienia spalania do ładunku homogenicznego wytworzonego w czasie zasadniczego zasilania. Samoczynny objętościowy zapłon powstaje tu na zasadzie powstawania ognisk samozapłonu detonacyjnego. Ubogi ładunek zasadniczy jest zapalany od zapłonowej dawki benzyny wtryskiwanej bezpośrednio do komory spalania silnika.

Claims (2)

1. Silnik spalinowy o dwóch obiegach termodynamicznych, znamienny tym, że posiada on dwa układy bezpośredniego wtrysku, z których jeden stanowi zasadniczy układ wtryskowy (2), a drugi zapłonowy układ wtryskowy (3), oraz posiada sterownik (5) zarządzający pracą obu układów, przy czym w zasadniczym uk ł adzie wtryskowym (2) znajduje się chł odnica paliwa (7), a w zapł onowym ukł adzie wtryskowym (3) znajduje się wymiennik ciepła (8) oraz termoregulator (9), który połączony jest ze sterownikiem (5).

2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik (5) wyposażony jest w program komputerowy (6) kierujący pracą iskrowego aparatu zapłonowego (4) według zadanego algorytmu sterowania silnika (1).