RU2805468C1 - Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления содержит блок газовых цилиндров (1), поршни (2) и крышки цилиндров (3). Поршни (2) установлены в блоке цилиндров (1), которые герметично закрыты крышками (3) цилиндров, образуя камеру (4) сгорания для работы топлива. На крышках (3) цилиндров установлены газовпускные клапаны (5), связанные с газовпускными каналами, и газовыпускные клапаны (6), связанные с газовыпускными каналами. Двигатель дополнительно содержит систему (7) подачи топлива, выполненную с возможностью прохождения топлива, размещенного в топливном баке (70), через топливный канал и подачи после нагнетания давления насосным блоком (71) внутрь камеры (4) сгорания блока газовых цилиндров. Устройство впрыска топлива выполнено с возможностью впрыска топлива внутрь камеры сгорания (4). Система зажигания с компрессионным воспламенением (9) соединена с газовыпускным каналом или с внешним источником газа. Система зажигания выполнена с возможностью рекуперации части энергии выхлопных газов, выделяемой при рабочем такте камеры сгорания (4), или всасывания газа из внешнего источника газа, а также после сжатия газа при высоком давлении сохранения его в газосберегательном резервуаре (91) компрессионного воспламенения. На крышке (3) цилиндра установлен клапанный узел (92) компрессионного воспламенения, соединенный с газосберегательным резервуаром (91) компрессионного воспламенения посредством трубопровода (10). Клапанный узел (92) выполнен с возможностью впрыскивания предварительно сохраненного газа высокого давления в камеру (4) сгорания и используется для впрыскивания топлива в камеру сгорания компрессионного воспламенения во время рабочего такта. Технический результат заключается в снижении расхода топлива и уменьшении объём выброса загрязняющих веществ. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники

[0001] Настоящее изобретение, касается технологии двигателя внутреннего сгорания для газа высокого давления, в особенности, касается двигателя внутреннего сгорания для газа высокого давления.

Предыдущий уровень техники

[0002] В настоящее время двигатель внутреннего сгорания, монтажная установка которого в качестве, например, бензинового двигателя или дизельного двигателя, выполняется, например, в легковых автомобилях, грузовых фурах или в других соответствующих транспортных средствах, в большинстве случаев применяется как тип двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском или с цилиндровым внутренним впрыском. В этих видах двигателя внутреннего сгорания топливо напрямую впрыскивается в камеру сгорания (газовые цилиндры), а не впрыскивается в газовпускное отверстие. В упомянутом типе двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском при открытии газовпускного клапана воздух через соответствующее газовпускное отверстие всасывается в камеру сгорания, и к тому же в течение газовпускного тактового хода или в течение тактового хода сжатия при подъеме поршня для сжатия входящего газа клапан топливного впрыска (инжектор) напрямую впрыскивает топливо в камеру сгорания. Поэтому воздух высокого давления и топливо в туманообразном состоянии взаимно смешиваются, и к тому же полученный смешанный газ топлива ~ воздуха зажигается свечами зажигания для воспламенения и приложения силы в камере сгорания. Затем при открытии газовыпускного клапана отработанный газ выпускается через газовыпускное отверстие. В топливной системе типа двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском электроприводной топливный насос низкого давления извлекает топливо из топливного бака, а также повышает давление упомянутого топлива как раз до заданного низкого давления, и к тому же топливный насос высокого давления повышает давление упомянутого топлива низкого давления, чтобы подавать топливо высокого давления. Впоследствии топливо высокого давления сохраняется в подающем трубопроводе, и к тому же многочисленные клапаны топливного впрыска (инжекторы), монтажная установка которых проведена на упомянутом подающем трубопроводе, в гранулированной форме впрыскивают топливо в соответствующую камеру сгорания.

[0003] Существующие типы двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском или с цилиндровым внутренним впрыском посредством поршней сжимают смешанный газ в виде воздуха с топливом, а затем при помощи свечей зажигания производят зажигание для генерирования кинетической энергии движения, то есть существующие двигателя используют высокое отношение сжатия для осуществления зажигания, смешанный газ в виде воздуха с топливом может успешно зажигаться, когда отношение сжатия еще не достигло максимума, при выполнении работы по сжатию газ подвергается влиянию антидетонационных характеристик топлива. Обычное отношение сжатия удерживается в промежутке 8,5~9,5. Если отношение сжатия затем становится больше, то воспламеняемый смешанный газ в виде воздуха с топливом затем продолжает сжиматься. Во время работы газовых цилиндров легко создается детонация, и далее возникает раскалывание цилиндра и разрешение целостного двигателя. Вследствие этого двигатель при тактовом ходе сжатия подвергается влиянию антидетонационных характеристик топлива. Отношение сжатия не может проектироваться выше антидетонационных характеристик топлива, когда создание автомобильного двигателя находится на этапе проектирования, выполнение проектирования, исходя из марки используемого топлива, заданного для отношения сжатия, приводит к тому, что в двигателе будут иметься дефекты, связанные со слишком большими потерями кинетической энергии движения.

[0004] Поэтому отношение сжатия является чрезвычайно важным конструктивным параметром двигателя, оно означает отношение между объемом газа в поршне при начале сжатия в нижней предельной точке и объемом газа в поршне при завершении сжатия в верхней предельной точке. Если говорить, исходя из аспектов силовых характеристик движущей силы и характеристик экономичности, то чем больше будет отношение сжатия, тем должно быть лучше; при высоком отношении сжатия силовые характеристики движущей силы будут хорошими, тепловой коэффициент полезного действия будет высоким, характеристики ускорения транспортного средства, максимальная скорость движения транспортного средства и другие соответствующие характеристики будут соответствующим образом повышаться. Но подвергаясь сдерживанию со стороны характеристик материала газовых цилиндров и детонации при сгорании топлива, отношение сжатия двигателя все-таки не может быть слишком большим. Обобщая вышеуказанные обстоятельства, можно отметить, что силовые характеристики движущей силы в транспортном средстве с высоким отношением сжатия будут хорошими, а тепловой коэффициент полезного действия будет высоким, характеристики ускорения транспортного средства, максимальная скорость движения транспортного средства и другие соответствующие характеристики будут соответствующим образом повышаться; и наоборот, в транспортном средстве с низким отношением сжатия отношение сжатия двигателя будет сравнительно низким, расход топлива будет высоким, ускорение транспортного средства будет медленным и слабым.

Содержание изобретения

[0005] В настоящем изобретении акцентируется внимание на вопросе подверженности ограничению антидетонационными характеристиками топлива при тактовом ходе сжатия, когда отношение сжатия не может проектироваться выше показателя антидетонационных характеристик топлива. В изобретении предоставляется двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления с регенерацией энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы, без подверженности ограничению антидетонационными характеристиками топлива, в данном двигателе проводится нагнетание давления регенерируемого газа до газа высокого давления, чтобы использовать его для автоматического зажигания с компрессионным воспламенением, снижать расход топлива, уменьшать объем выброса загрязняющих веществ, эффективно повышать отношение сжатия, тепловой коэффициент полезного действия, силовые характеристики движущей силы и характеристики экономичности.

[0006] Техническое решение, применяемое в настоящем изобретении для решения его техническим проблем, следующее:

[0007] Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления включает в себя блок газовых цилиндров, поршни и крышки цилиндров. Монтажная установка упомянутых поршней выполнена в блоке газовых цилиндров, которые герметично закрыты крышками цилиндров, после чего сформирована камера сгорания, используемая для топливной работы. На крышках цилиндров соответственно установлены газовпускные клапаны, связанные с газовпускными каналами, и газовыпускные клапаны, связанные с газовыпускными каналами; еще включает в себя следующее:

[0008] систему подачи топлива, в которой имеющееся в топливном баке топливо проходит через топливный канал, а также после нагнетания давления насосным блоком подается внутрь камеры сгорания блока газовых цилиндров;

[0009] устройство топливного впрыска, которое оборудовано в упомянутой камере сгорания и используется для впрыска упомянутого топлива внутрь камеры сгорания;

[0010] систему зажигания с компрессионным воспламенением, которая подключается к газовыпускному каналу или к месту внешнего газового источника, а также выполняет регенерацию части энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы упомянутой камеры сгорания или поглощает газ из внешнего газового источника, кроме того после сжатия газа при высоком давлении сохраняет его в газосберегательном резервуаре компрессионного воспламенения, на соответствующих крышках цилиндров установлены клапанные узлы компрессионного воспламенения, используемые для компрессионного воспламенения топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания при такте с приложением силы, данные элементы посредством трубопроводов компрессионного воспламенения связаны с упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения, а также впрыскивают предварительно сохраненный газ высокого давления внутрь камеры сгорания; упомянутым внешним газовым источником является наружный воздух, кислород, углекислый газ, водород, азот и другие соответствующие горючие газы.

[0011] Далее, упомянутая система зажигания с компрессионным воспламенением включает в себя, по меньшей мере, одну турбину отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанные узлы компрессионного воспламенения, упомянутые турбина отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанные узлы компрессионного воспламенения по порядку последовательно соединяются посредством трубопроводов; упомянутая турбина отработанного газа посредством трубопровода соединяется с газовыпускным каналом газовыпускного клапана на крышке цилиндра; после выполнения регенерации части энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы упомянутой камеры сгорания или после поглощения газа из внешнего газового источника, а также в процессе его выброса в газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения после нагнетания давления турбиной упомянутая турбина отработанного газа в отношении упомянутого газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения посредством трубопроводов и клапанных узлов компрессионного воспламенения при такте приложения силы камеры сгорания и с верхней предельной точки поршней на блоке газовых цилиндров начинает открывать клапанные узлы компрессионного воспламенения при их направленности вниз, а также подает газ из газового источника высокого давления для компрессионного воспламенения горючего смешанного газа внутри камеры сгорания.

[0012] Далее, упомянутая система зажигания с компрессионным воспламенением включает в себя две турбины отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанные узлы компрессионного воспламенения; две турбины отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанные узлы компрессионного воспламенения по порядку последовательно соединяются посредством трубопроводов; турбина отработанного газа на стороне крышки цилиндра посредством трубопровода подключается к газовыпускному каналу газовыпускного клапана на крышке цилиндра; после выполнения регенерации части энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы упомянутой камеры сгорания или поглощения газа из внешнего газового источника, а также после проведения турбиной нагнетания давления турбина отработанного газа на стороне крышки цилиндра затем через вторую турбину отработанного газа проводит турбинное нагнетание давления, затем выбрасывает его в газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения; упомянутый газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения посредством трубопроводов и клапанных узлов компрессионного воспламенения при такте приложения силы камеры сгорания и с верхней предельной точки поршней на блоке газовых цилиндров начинает открывать клапанные узлы компрессионного воспламенения при их направленности вниз, а также подает газ из газового источника высокого давления для компрессионного воспламенения горючего смешанного газа внутри камеры сгорания с компрессионным воспламенением.

[0013] Далее, упомянутые клапанные узлы компрессионного воспламенения включают в себя клапаны для предварительного сохранения газа, цилиндры импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа, используемые для выполнения в камере сгорания компрессионного воспламенения предварительно сохраненного определенного объема газа высокого давления разделенных потоков из газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения, и газовые клапаны зажигания с компрессионным воспламенением; упомянутые газовые клапаны для предварительного сохранения газа связаны с упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения посредством трубопроводов; рабочее давление внутри упомянутого цилиндра импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа - больше рабочего давления камеры сгорания внутри блока газовых цилиндров; давление газа высокого давления, сохраненного внутри упомянутого газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения - больше рабочего давления газа внутри цилиндра импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа; упомянутые газовые клапаны зажигания с компрессионным воспламенением оборудованы внутри упомянутых цилиндров импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа и к тому же они проводят открытие цилиндров импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа и проводят впрыск предварительно сохраненного газа высокого давления внутрь камеры сгорания, а также выполняют такт приложения силы, используемый для компрессионного воспламенения топлива, впрыскиваемого внутрь камеры сгорания; газ высокого давления, который распределяется упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения в упомянутых цилиндрах импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа, поддерживает двигатель в состоянии холостого хода на нейтральной скорости, а упомянутые цилиндры импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа также могут непрерывно выполнять зажигание с компрессионным воспламенением в отношении упомянутой камеры сгорания.

[0014] Далее, отношение сжатия газа для упомянутых клапанных узлов компрессионного воспламенения по сравнению с газом высокого давления, подаваемым в камеру сгорания, составляет не меньше 9,5; в том числе, исходя из величины рабочей полости камеры сгорания, а также исходя из разного сгораемого топлива, подходящим образом настраивается отношение сжатия газа в клапанных узлах компрессионного воспламенения по отношению к газу высокого давления, подаваемого в камеру сгорания, чтобы предоставить максимальное энергоэффективное отношение.

[0015] Далее, упомянутые турбины отработанного газа еще посредством трубопроводов параллельно соединяются с механическим нагнетателем или / и с электромоторным нагнетателем, которые в качестве резервного устройства осуществляют вспомогательное нагнетание давления для газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения до заданного значения в момент, когда недостаточно давления газа, создаваемого турбинами отработанного газа.

[0016] Далее, на трубопроводе между упомянутой турбиной отработанного газа и упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения еще оборудуется первый обратный клапан, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения до места выходного отверстия турбины отработанного газа.

[0017] Далее, на трубопроводе между упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения и упомянутыми клапанными узлами компрессионного воспламенения еще оборудуется второй обратный клапан, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения.

[0018] Далее, на трубопроводе между упомянутым механическим нагнетателем или / и электромоторным нагнетателем и упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения еще оборудуется третий обратный клапан, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения до места выходного отверстия механического нагнетателя или / и электромоторного нагнетателя.

[0019] Далее, упомянутая система зажигания с компрессионным воспламенением еще включает в себя, по меньшей мере, одно устройство уменьшения пульсации; данное устройство уменьшения пульсации не позволяет, чтобы на упомянутый газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения передавалась пульсация газа газового источника, возникающего при функционировании упомянутой турбины отработанного газа для заданной длины от выходного отверстия упомянутой турбины отработанного газа до трубопровода упомянутого газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения.

[0020] Полезный эффект, достигаемый настоящим изобретением, следующий:

[0021] По сравнению с существующими технологиями применяемые турбина отработанного газа, механический нагнетатель или электроприводной нагнетатель, насколько это возможно, максимальным образом выполняют регенерацию энергии выхлопа такта приложения силы при тактовом ходе выпускаемого газа, кроме того посредством газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения и клапанных узлов компрессионного воспламенения сохраненный газ высокого давления впрыскивается внутрь камеры сгорания при такте приложения силы для компрессионного воспламенения горючего смешанного газа внутри камеры сгорания; то есть при условии, которое ниже показателя детонации, после выполнения такового хода сжатия и до достижения такта приложения силы посредством газа высокого давления проводится компрессионное воспламенение смешанного газа, чтобы выполнялось компрессионное воспламенение смешанного газа при такте приложения силы и активизировалось приложение силы поршней; таким образом, в случае сжатия предварительно сохраненного газа, имеющегося в цилиндрах импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа в клапанных узлах компрессионного воспламенения, это будет отработанный газ со сравнительно высоким содержанием воздуха, не будет возникать детонация, что не приведет к разрушению двигателя, благодаря этому двигатель при тактовом ходе сжатия не будет подвергаться ограничению антидетонационными характеристиками топлива, будет эффективно повышаться отношение сжатия двигателя, тепловой коэффициент полезного действия, силовые характеристики движущей силы и характеристики экономичности, одновременно с этим будет снижаться расход топлива, будет уменьшаться объем выброса загрязняющих веществ, таким образом, реализация энергосбережения и сокращения выбросов будет эффективной; в том числе, при сравнении с существующими возвратно-поступательными поршневыми двигателями применяется способ компрессионного воспламенения, результаты намного превышают коэффициент использования топлива примерно для 40% из существующих двигателей, что эффективно повышает коэффициент полезного действия сгорания в двигателе.

[0022] Вследствие этого, в отношении существующих возвратно-поступательных поршневых двигателей для настоящего изобретения применяется замена имеющихся отсталых свечей зажигания, для зажигания применяется способ компрессионного воспламенения с импульсным продавливанием, посредством высокого отношения сжатия повышается тепловой коэффициент полезного действия. При любых рабочих условиях, если имеется большая нагрузка, маленькая нагрузка или другие соответствующие условия, то можно при помощи высокого отношения сжатия выполнить зажигание. Способом зажигания всегда является компрессионное воспламенение с импульсным продавливанием, при котором не возникает раскалывание цилиндров, что не приводит к разрушению двигателя. Это применяется для совместного использования бензина и дизельного топлива многочисленных марок, и к тому же в отношении способа впрыска смешанного газа можно применять и электронный впрыск, и прямой впрыск. Это обеспечивает широкую применимость, стабильную безопасность, длительный ресурс эксплуатационной долговечности, высокий рабочий коэффициент полезного действия, еще большую экономию топлива и снижение эксплуатационной себестоимости.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

[0023] Фиг.1 является схематическим изображением принципа работы согласно примеру реализации I для настоящего изобретения;

[0024] Фиг.2 является схематическим изображением принципа работы согласно примеру реализации II для настоящего изобретения.

Конкретные примеры реализации изобретения

[0025] Ниже будет приведены привязка с приложенными изображениями, имеющимися в примерах реализации настоящего изобретения. Описание технических решений, имеющихся в примерах реализации настоящего изобретения, выполнено понятно и целостно. Конечно, описанные примеры реализации лишь являются одной частью примеров реализации для настоящего изобретения, а не всеми примерами реализации. Основываясь на примерах реализации, имеющихся в настоящем изобретении, обычные технические специалисты, занятые в данной сфере, относят все прочие примеры реализации, полученные без наличия предварительного условия по выполнению творческого труда, к защищаемому диапазону для настоящего изобретения.

[0026] Пример реализации I

[0027] Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления, как показано на изображении 1, включает в себя блок газового цилиндра 1, поршень 2 и крышку цилиндра 3. Монтажная установка данного поршня 2 выполнена в блоке газового цилиндра 1, который герметично закрыт крышкой цилиндра 3, после чего сформирована камера сгорания 4, используемая для топливной работы, отношение сжатия внутри камеры сгорания 4 составляет 10~25; на крышке цилиндра 3 соответственно установлена газовпускной клапан 5, связанная с газовпускным каналом, и газовыпускной клапан 6, связанная с газовыпускным каналом; данный двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления еще включает в себя систему подачи топлива 7, устройство топливного впрыска 8 и систему зажигания с компрессионным воспламенением 9. В системе подачи топлива 7 топливо, имеющееся в топливном баке 70, проходит через топливные каналы, а также после нагнетания давления насосным блоком 71 подается внутрь камеры сгорания 4 блока газовых цилиндров 1. Данное устройство топливного впрыска 8 оборудовано на камере сгорания 4 и используется для впрыска топлива, имеющегося в топливном баке 4, внутрь камеры сгорания 4. Данная система зажигания с компрессионным воспламенением 9 подключается к газовыпускному каналу, а также выполняет регенерацию части энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы камеры сгорания 4, кроме того после сжатия до высокого давления газ сохраняется в газосберегательном резервуаре компрессионного воспламенения. На соответствующей крышке цилиндра 3 установлены клапанные узлы компрессионного воспламенения 92, используемые для компрессионного воспламенения топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания 4, они связаны с газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения посредством трубопровода компрессионного воспламенения 10, а также впрыскивают аз высокого давления внутрь камеры сгорания 4 при выполнении такта.

[0028] В продолжение того, что показано на изображении 1, данная система зажигания с компрессионным воспламенением 9 включает в себя турбину отработанного газа 90, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 и клапанные узлы компрессионного воспламенения 92. Турбина отработанного газа 90, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 и клапанные узлы компрессионного воспламенения 92 по порядку последовательно соединяются посредством трубопроводов. Турбина отработанного газа посредством трубопроводов соединяется с газовыпускным каналом газовыпускного клапана 6 на крышке цилиндра. После выполнения регенерации части энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы камеры сгорания 4 и выброса газа в газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 после нагнетания его давления турбиной, во время работы турбины отработанного газа 90 газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 посредством трубопроводов и клапанных узлов компрессионного воспламенения 92 при такте приложения силы камеры сгорания 4 и с верхней предельной точки поршня 2 на блоке газовых цилиндров 1 начинает открывать клапанные узлы компрессионного воспламенения 92 при их направленности вниз, а также подает газ из газового источника высокого давления для компрессионного воспламенения горючего смешанного газа внутри камеры сгорания 4. В том числе, из-за подверженности влиянию антидетонационных характеристик топлива отношение сжатия для газовых цилиндров двигателя при существующих технологиях удерживается в промежутке 8,5~9,5. В настоящем изобретении из-за применения способа зажигания с компрессионным воспламенением отношение сжатия для клапанных узлов компрессионного воспламенения 92 по сравнению с отношением сжатия газа высокого давления, подаваемого в камеру сгорания, будет намного больше 9,5. Конечно, при реальной обстановке, исходя из величины рабочей полоски камеры сгорания и разного сгораемого топлива, необходимо подходящим образом настраивать отношение сжатия клапанных узлов компрессионного воспламенения по сравнению с отношением сжатия газа высокого давления, подаваемого в камеру сгорания, чтобы предоставлять максимальное отношение энергоэффективности.

[0029] В продолжение того, что показано на изображении 1, данные клапанные узлы компрессионного воспламенения 92 включают в себя клапаны для предварительного сохранения газа 920, цилиндры импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921, используемые для выполнения в камере сгорания 4 компрессионного воспламенения предварительно сохраненного определенного объема газа высокого давления разделенных потоков из газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения 91, и газовые клапаны зажигания с компрессионным воспламенением 922; газовые клапаны для предварительного сохранения газа 920 связаны с упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения 91 посредством трубопроводов; рабочее давление внутри цилиндра импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921 - больше рабочего давления камеры внутреннего сгорания 4 внутри блока газовых цилиндров 1; давление газа высокого давления, сохраненного внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения 91 - больше рабочего давления газа внутри цилиндра импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921; газовые клапаны зажигания с компрессионным воспламенением 922 оборудованы внутри цилиндров импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921 и к тому же они проводят открытие цилиндров импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921 и проводят впрыск предварительно сохраненного газа высокого давления внутрь камеры сгорания 4, а также выполняют такт приложения силы, используемый для компрессионного воспламенения топлива, впрыскиваемого внутрь камеры сгорания 4; и к тому же в процессе работы газ высокого давления, который распределяется данным газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения 91 в цилиндрах импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921, поддерживает двигатель в состоянии холостого хода на нейтральной скорости, а цилиндры импульсного продавливания давления для предварительного сохранения газа 921 также могут непрерывно выполнять зажигание с компрессионным воспламенением в отношении камеры сгорания 4.

[0030] Одновременно с этим, как показано она изображении 1, данная турбина отработанного газа 90 еще посредством трубопроводов параллельно соединяется с механическим нагнетателем 93, который в качестве резервного устройства осуществляют вспомогательное нагнетание давления для газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения 91 до заданного значения в момент, когда недостаточно давления газа, создаваемого турбиной отработанного газа 90. Конечно, в отношении механического нагнетателя 93 также может применяться замена на электромоторный нагнетатель. На трубопроводе между турбиной отработанного газа 90 и газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения 91 еще оборудуется первый обратный клапан 94, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения 91 до турбины отработанного газа 90. На трубопроводе между газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения 91 и клапанными узлами компрессионного воспламенения 92 еще оборудуется второй обратный клапан 95, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения 91. На трубопроводе между механическим нагнетателем 93 и газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения 91 еще оборудуется третий обратный клапан 96, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения 91 до механического нагнетателя 93.

[0031] Пример реализации II

[0032] Как показано на изображении 2, отличия данного примера реализации с примером реализации I заключается в следующем: данная система зажигания с компрессионным воспламенением включает в себя две турбины отработанного газа 90, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 и клапанные узлы компрессионного воспламенения 92. Две турбины отработанного газа 90, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 и клапанные узлы компрессионного воспламенения 92 по порядку последовательно соединяются посредством трубопроводов. Турбина отработанного газа 90 на стороне крышки цилиндра 3 посредством трубопровода подключается к газовыпускному каналу газовыпускного клапана 6 на крышке цилиндра; после выполнения регенерации части энергии выхлопных газов при тактовом выбросе с приложением силы камеры сгорания, а также после проведения турбиной нагнетания давления турбина отработанного газа 90 на стороне крышки цилиндра 3 затем через вторую турбину отработанного газа 90’ проводит турбинное нагнетание давления, затем выбрасывает его в газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91; газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения 91 посредством трубопроводов и клапанных узлов компрессионного воспламенения 92 при такте приложения силы камеры сгорания и с верхней предельной точки поршней на блоке газовых цилиндров 1 начинает открывать клапанные узлы компрессионного воспламенения 92 при их направленности вниз, а также подает газ из газового источника высокого давления для компрессионного воспламенения горючего смешанного газа внутри камеры сгорания 4. Одновременно с этим, на трубопроводе выходного отверстия турбины отработанного газа 90 на стороне крышки цилиндра 3 еще оборудуется первый обратный клапан 94’, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления. На трубопроводе между двумя турбинами отработанного газа еще оборудуется четвертый обратный клапан 97, используемый для предотвращения реверсного потока газа второй турбины отработанного газа 90’.

[0033] Помимо этого, в вышеуказанных двух примерах реализации система зажигания с компрессионным воспламенением еще включает в себя, по меньшей мере, одно устройство уменьшения пульсации (не указано на изображении). Данное устройство уменьшения пульсации не позволяет, чтобы на газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения передавалась пульсация газа газового источника, возникающего при функционировании турбины отработанного газа для заданной длины от выходного отверстия турбины отработанного газа до трубопровода газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения. Конечно, данное устройство уменьшения пульсации еще может оборудоваться на трубопроводе от выходного отверстия турбины отработанного газа до газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения. Данное устройство используется в качестве ограничителя потока, уменьшающего площадь трубопровода (не указано на изображении).

[0034] Во время эксплуатации двигатель функционирует в четырех тактах согласно всасыванию воздуха, сжатию, приложению силы и выпуску газа. Во время достижения такта приложения силы, когда поршень 2 начинает направляться вниз от верхней предельной точки блока газовых цилиндров 1, тогда открываются клапанные узлы компрессионного воспламенения 92 между газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения 91 и газовыми цилиндрами двигателя. Газ из газового источника высокого давления входит внутрь блока газовых цилиндров двигателя 1, а также происходит компрессионное воспламенение горючего смешанного газа внутри камеры сгорания 4. При сгорании смешанного газа выпускается большой объем теплоты, благодаря чему резко увеличивается давление внутри камеры сгорания 4 блока газовых цилиндров 1, что стимулирует движение поршня 2 вниз. Газ высокого давления способствует тому, чтобы поршень 2 смещался до нижней предельной точки, благодаря чему происходит приложение силы при вращении коленчатого вала. При последнем такте выпуска газа после сгорания горючего смешанного газа будет выпускаться сгенерированный отработанный газ, таким образом, выполнится целостный цикл.

[0035] При сравнении с существующими возвратно-поступательными поршневыми двигателями в настоящем изобретении применяется замена существующих отсталых свечей зажигания, для зажигания применяется способ компрессионного воспламенения с импульсным продавливанием, посредством высокого отношения сжатия повышается тепловой коэффициент полезного действия. При любых рабочих условиях, если имеется большая нагрузка или маленькая нагрузка, то можно при помощи высокого отношения сжатия выполнить зажигание. Способом зажигания всегда является компрессионное воспламенение с импульсным продавливанием, при котором не возникает раскалывание цилиндров, что не приводит к разрушению двигателя. Это применяется для совместного использования бензина и дизельного топлива многочисленных марок, и к тому же в отношении способа впрыска смешанного газа можно применять и электронный впрыск, и прямой впрыск. Это обеспечивает широкую применимость, стабильную безопасность, длительный ресурс эксплуатационной долговечности, высокий рабочий коэффициент полезного действия, еще большую экономию топлива и снижение эксплуатационной себестоимости.

[0036] Вышеуказанные упомянутые примеры реализации являются лишь сравнительно оптимальными примерами реализации для настоящего изобретения, диапазон реализации для настоящего изобретения вовсе не ограничивается этим. В случае эквивалентного изменения формы, структуры и применяемых принципов на основании настоящего изобретения это должно покрываться защитным диапазоном для настоящего изобретения.

Claims (13)

1. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления, содержащий блок газовых цилиндров, поршни и крышки цилиндров, при этом поршни установлены в блоке газовых цилиндров, которые герметично закрыты крышками цилиндров, образуя камеру сгорания для работы топлива, на крышках цилиндров соответственно установлены газовпускные клапаны, связанные с газовпускными каналами, и газовыпускные клапаны, связанные с газовыпускными каналами, отличающийся тем, что дополнительно содержит

систему подачи топлива, выполненную с возможностью прохождения топлива, размещенного в топливном баке, через топливный канал и подачи после нагнетания давления насосным блоком внутрь камеры сгорания блока газовых цилиндров;

устройство впрыска топлива, выполненное в упомянутой камере сгорания и выполненное с возможностью впрыска упомянутого топлива внутрь камеры сгорания;

систему зажигания с компрессионным воспламенением, соединенную с газовыпускным каналом или внешним источником газа, и выполненную с возможностью рекуперации части энергии выхлопных газов, выделяемой при рабочем такте упомянутой камеры сгорания, или всасывания газа из внешнего источника газа, а также после сжатия газа при высоком давлении сохранения его в газосберегательном резервуаре компрессионного воспламенения, на соответствующей крышке цилиндра установлен клапанный узел компрессионного воспламенения, соединенный с газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения посредством трубопровода компрессионного воспламенения, выполненный с возможностью впрыскивания предварительно сохраненного газа высокого давления в камеру сгорания и используемый для впрыскивания топлива в камеру сгорания компрессионного воспламенения во время рабочего такта.

2. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая система зажигания с компрессионным воспламенением включает в себя по меньшей мере одну турбину отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанный узел компрессионного воспламенения; упомянутые турбина отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанный узел компрессионного воспламенения последовательно соединены посредством трубопроводов; упомянутая турбина отработанного газа посредством трубопровода соединена с газовыпускным каналом газовыпускного клапана на крышке цилиндра; упомянутая турбина отработанного газа выполнена с возможностью регенерации части энергии выхлопных газов, выделяемой при рабочем такте упомянутой камеры сгорания, или всасывания газа из внешнего газового источника, и далее после нагнетания газа турбиной подачи его в газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения, который выполнен с возможностью открытия клапанного узла компрессионного воспламенения и подачи газа высокого давления через трубопровод и клапанный узел компрессионного воспламенения для сжатия топлива в камере сгорания, когда поршень начинает опускаться из верхней предельной точки блока газовых цилиндров во время рабочего такта камеры сгорания.

3. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая система зажигания с компрессионным воспламенением включает в себя две турбины отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанный узел компрессионного воспламенения; где две турбины отработанного газа, газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения и клапанный узел компрессионного воспламенения последовательно соединены посредством трубопроводов; турбина отработанного газа на стороне крышки цилиндра посредством трубопровода соединена с газовыпускным каналом газовыпускного клапана на крышке цилиндра; турбина отработанного газа выполнена с возможностью регенерации части энергии выхлопных газов, выделяемой при рабочем такте упомянутой камеры сгорания, или всасывания газа из внешнего газового источника и далее после нагнетания газа турбиной нагнетания отработанных газов на стороне крышки цилиндра второй турбиной отработанных газов и далее подачи его в газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения, который выполнен с возможностью открытия клапанного узла компрессионного воспламенения и обеспечения подачи газа высокого давления через трубопровод и клапанный узел для сжатия горючей смеси в камере сгорания, когда поршень начинает движение вниз из верхней предельной точки корпуса цилиндра во время рабочего такта камеры сгорания.

4. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что упомянутый клапанный узел компрессионного воспламенения включает в себя клапан для предварительного сохранения газа, поршневые цилиндры для предварительного сохранения газа, и клапан компрессионного воспламенения газа для предварительного сохранения газа высокого давления, отводимого из газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения для сжатия газа в камере сгорания, клапан для предварительного сохранения газа соединен с газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения через трубопровод, а рабочее давление в поршневом цилиндре для предварительно сохраненного газа превышает давление в камере сгорания в корпусе цилиндра, давление газа высокого давления, хранящегося в газосберегательном резервуаре компрессионного воспламенения, превышает рабочее давление в поршневом цилиндре для предварительно сохраненного газа, клапан компрессионного воспламенения расположен в поршневом цилиндре для предварительно сохраненного газа и выполнен с возможностью впрыскивания предварительно сохраненного газа в камеру сгорания путем открытия поршневого цилиндра для предварительно сохранения газа, который используется для компрессионного воспламенения топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания в рабочем такте, при этом газ высокого давления, поступающий из газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения в поршневой цилиндр для предварительно сохраненного газа, будет удерживать двигатель в состоянии холостого хода, а поршневой цилиндр для предварительного сохранения газа может непрерывно выполнять компрессионное воспламенение в камере сгорания.

5. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что отношение степени сжатия газа для упомянутого клапанного узла компрессионного воспламенения по сравнению со степенью сжатия газа высокого давления, подаваемого в камеру сгорания, составляет не меньше 9,5.

6. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 2, отличающийся тем, что упомянутые турбины отработанного газа посредством трубопроводов параллельно соединены с механическим нагнетателем и/или с электромоторным нагнетателем, которые выполнены в качестве резервного устройства с возможностью вспомогательного нагнетания давления для газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения до заданного значения в момент, когда недостаточно давления газа, создаваемого турбинами отработанного газа.

7. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 2, отличающийся тем, что на трубопроводе между упомянутой турбиной отработанного газа и упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения размещен первый обратный клапан, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения до места выходного отверстия турбины отработанного газа.

8. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на трубном канале между упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения и клапанным узлом компрессионного воспламенения размещен второй обратный клапан, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения.

9. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 6, отличающийся тем, что на трубном канале между упомянутым механическим нагнетателем и/или электромоторным нагнетателем и упомянутым газосберегательным резервуаром компрессионного воспламенения размещен третий обратный клапан, используемый для предотвращения реверсного потока газа из газового источника высокого давления внутри газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения до места выходного отверстия механического нагнетателя и/или электромоторного нагнетателя.

10. Двигатель внутреннего сгорания для газа высокого давления по п. 2, отличающийся тем, что упомянутая система зажигания с компрессионным воспламенением дополнительно включает в себя по меньшей мере одно устройство уменьшения пульсации; данное устройство уменьшения пульсации выполнено с возможностью предотвращения передачи пульсаций газа газового источника на упомянутый газосберегательный резервуар компрессионного воспламенения, возникающих при функционировании упомянутой турбины отработанного газа для заданной длины от выходного отверстия упомянутой турбины отработанного газа до трубного канала упомянутого газосберегательного резервуара компрессионного воспламенения.