RU2500904C2 - Способ подачи топлива в поршневом двс - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что при подаче топлива в камеру сгорания поршневого ДВС используют эффект Ранка. Для этого топливо в потоке воздуха подают по касательной к внутренней цилиндрической стенке камеры сгорания, в результате чего температура заряда на периферии цилиндра увеличивается, и улучшаются условия для смесеобразования. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения и, в частности, к рабочему процессу поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ подачи топлива в камеру сгорания поршневого ДВС посредством использования карбюратора, предполагающий подачу топлива в поток воздуха за счет создания разрежения в определенных зонах, где располагаются жиклеры. Из последних, за счет разности давлений в воздушной магистрали карбюратора и в системе подачи топлива, в поток воздуха вбрызгивается определенное количество топлива в виде капель, которое уносится в камеру сгорания [1].

Описанный способ малоэффективен из-за низкого КПД процесса горения. Часть топлива выбрасывается в атмосферу с продуктами сгорания. Причина такого явления в том, что капли топлива имеют относительно значительные размеры, а значит обладают малой площадью горения (окисления), что и приводит к их неполному сгоранию за время рабочего цикла.

Известен способ принудительного инжектирования топлива в поток воздуха, вводимого в камеру сгорания. Этот способ значительно экономичнее вышеописанного. Топливо в этом случае подается в поток воздуха под большим давлением через специальное устройство - инжектор (форсунка), обеспечивающий мелкодисперсное структурирование топлива [2].

Несмотря на повсеместное использование инжекторной подачи топлива в камеру сгорания ДВС, этот способ обладает и значительным недостатком - он реализуется посредством аппаратуры намного сложнее, дороже и капризнее в эксплуатации, чем для карбюраторных систем приготовления топливно-воздушной смеси. Кроме того, несмотря на относительную экономичность инжекторного способа подачи топлива, расход последнего остается значительным, что вызывает постоянные поиски и исследования технических средств и технологий, уменьшающих расход топлива.

Таким образом задачей изобретения является повышение эффективности инжекторного способа подачи топлива в камеру сгорания поршневого ДВС.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе подачи топлива в поршневом ДВС путем инжектирования его в поток воздуха, вводимого в камеру сгорания, используют эффект Ранка, для чего топливо вводят в потоке воздуха тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности камеры сгорания.

Техническая сущность изобретения состоит в том, что согласно эффекту Ранка вихревое введение любой текучей среды, в том числе и воздуха, в цилиндрическую полость дает температурный градиент по поперечному сечению полости. Так, пристеночные вихревые потоки, в частности воздуха, разогреваются до температур более 100°C, что определяется в значительной мере давлением подаваемого потока воздуха. Применительно к предлагаемому способу введения топлива в камеру сгорания, использование эффекта Ранка позволяет испарить капли топлива и получить в результате однородную топливно-воздушную смесь, так как воздух лучше смешивается с парами, чем с капельными топливными структурами.

На прилагаемых к описанию изобретения чертежах (фиг.1 и фиг.2) даны схематические изображения двух проекций камеры сгорания поршневого ДВС.

Для пояснения предлагаемого способа на фиг.1 изображена камера сгорания поршневого ДВС, включающая цилиндр 1, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень 2, образующие совместно рабочее пространство камеры сгорания 3. Тангенциально (по касательной) к внутренней цилиндрической поверхности (стенке) последней выполнен канал 4, сообщенный с источником 5 воздуха и инжектором 6 подачи топлива. Цилиндр 1 в своей верхней части снабжен выпускным клапаном 7 и запальной свечой 8. Позицией 9 на чертежах обозначено вихревое перемещение топливно-воздушной смеси в камере сгорания 3.

Реализуется предлагаемый способ подачи топлива в поршневом ДВС следующим образом.

В поток, предпочтительно сжатого, воздуха, идущего по каналу 4 от источника 5, впрыскивают топливо инжектором 6. Поступая в цилиндр по касательной к его внутренней поверхности топливно-воздушная смесь в камере сгорания 3 образует вихревую структуру, в которой, согласно эффекту Ранка, на периферии поднимается температура более 100°С. Топливо в виде капель, отброшенных на периферию вихревой структуры под действием центробежных сил, в условиях повышенной температуры начнет интенсивно испаряться, образуя пары, которые, перемешиваясь с воздухом, образуют гомогенную (однородную) топливно-воздушную смесь. Сгорание такой смеси от действия запальной свечи 8 будет полным, что повысит КПД использования топлива и улучшит экологические характеристики продуктов сгорания. Возможно, также, уменьшение количества необходимого топлива за счет оптимизации соотношения количества пара и воздуха, что может быть достигнуто в процессе регулирования ДВС. После завершения рабочего цикла продукты сгорания выводятся из цилиндра 1 через клапан 7.

Источники информации

1. В.И. Ерохов, Карбюраторы легковых автомобилей, Москва, Транспорт, 1996, 96 с.

2. Росс Твег, Системы впрыска бензина, Москва, КЖИ «За рулем», 2003, 144 с.

Claims (1)

1. Способ подачи топлива в поршневом ДВС путем его инжектирования в поток воздуха, вводимого в камеру сгорания, отличающийся тем, что при подаче топлива используют эффект Ранка, для чего топливо вводят в потоке воздуха тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности камеры сгорания.

Images