патент
№ RU 2806929
МПК F02B19/02

Способ детонационной работы и крейцкопфный двигатель

Авторы:
Миронов Александр Александрович
Номер заявки
2023100093
Дата подачи заявки
10.01.2023
Опубликовано
08.11.2023
Страна
RU
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Чертежи 
3
Реферат

[125]

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ работы крейцкопфного детонационного двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия топливовоздушной смеси заключается в том, что от полости рабочей камеры (40) сгорания с бедной топливовоздушной смесью из бензина марок от А66 до АИ95, при достижении давления 1,2 МПа, отделяются и изолируются четыре детонационные камеры. Производятся последовательные детонационные воспламенения. Первое детонационное воспламенение производится в камере (40) сгорания принудительным зажиганием при достижении поршнем (5) верхней мертвой точки (ВМТ) и давления 1,5-2,0 МПа. Второе, третье, четвертое и пятое детонационные воспламенения производятся в детонационных камерах под воздействием давления и температуры газов, поступивших из камеры сгорания, со следующими последовательностями. В первой детонационной камере (21) детонационное воспламенение производится после 20 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. Во второй детонационной камере детонационное воспламенение производится после 40 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. В третьей детонационной камере детонационное воспламенение производится после 60 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. В четвертой детонационной камере детонационное воспламенение производится после 80 градусов поворота коленчатого вала (2) и движения поршня (5) от ВМТ. Раскрыт крейцкопфный двигатель, реализующий способ детонационной работы. Технический результат заключается в повышении мощности работы двигателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Формула изобретения

1. Способ работы крейцкопфного детонационного двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия топливовоздушной смеси, отличающийся тем, что от полости рабочей камеры сгорания с бедной топливовоздушной смесью из бензина марок от А66 до АИ95, при достижении давления 1,2 МПа, отделяются и изолируются четыре детонационные камеры и производятся последовательные детонационные воспламенения - первое в камере сгорания принудительным зажиганием при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и давления 1,5-2,0 МПа, второе, третье, четвертое и пятое детонационные воспламенения производятся в детонационных камерах под воздействием давления и температуры газов, поступивших из камеры сгорания, со следующими последовательностями - в первой детонационной камере после 20 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ, во второй детонационной камере после 40 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ, в третьей детонационной камере после 60 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ и в четвертой детонационной камере после 80 градусов поворота коленчатого вала и движения поршня от ВМТ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при пуске и на режимах прогрева, а также при длительных холостых оборотах двигатель переводится с двухтактного на четырехтактный цикл с одновременным обеспечением соответствия фазы газораспределения к четырехтактному циклу и с отключением первой и третьей детонационных камер.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при переходе с одной марки бензина на другую, для каждой марки от А66 до АИ95, после отделения от камеры сгорания детонационных камер при достижении поршнем ВМТ обеспечивается соответствующая степень сжатия с давлением больше в 1,3 раза по сравнению с давлением, при котором детонационно сгорает при принудительном зажигании не более 3% топливовоздушной смеси.

4. Реализующий способ детонационной работы крейцкопфный двигатель с продувкой, многотопливный, с системой регулирования фаз впуска и степени сжатия, состоящий из блока цилиндров, коленчатого вала, шатуна, поршня, цилиндра и индивидуальной головки цилиндра, отличающийся тем, что содержит детонационное цилиндрическое кольцо, которое охватывает цилиндр с головкой цилиндра, детонационное цилиндрическое кольцо кинематически связано с механизмом управления вращения и имеет четыре внутренние детонационные камеры, размещенные на двух параллельных плоскостях попарно последовательно - первая и третья детонационные камеры с углом между осью их впускных детонационных отверстий в 60 градусов и на параллельной плоскости последовательно размещены вторая и четвертая детонационные камеры с углом между осями впускных детонационных отверстий в 60 градусов, причем угол между осями впускных детонационных отверстий первой и второй камер, размещенных на параллельных плоскостях, составляет 30 градусов, цилиндр имеет отверстия: впускное отверстие и детонационное отверстие с высотой, равной суммарной высоте отверстий детонационных камер, размещенных на параллельных плоскостях с учетом зазора между ними, а система принудительного воспламенения имеет размещенные в головке на одной окружности вокруг топливной форсунки три свечи искрового зажигания, соединенных соответственно с системой управления впрыска и с системой зажигания.

5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что система принудительного воздушного охлаждения состоит из корпуса с тремя полостями, причем первая центральная полость ограждена внутренней винтовой лопастью детонационного кольца, поверхностями головки и ее осевой втулки с радиальными отверстиями и внутренней стенкой детонационного кольца с радиальными отверстиями, сообщающимися со второй нагнетательной полостью, огражденной корпусом и внешней поверхностью впускного золотника, а третья полость охлаждения форсунки сообщается через радиальные отверстия осевой втулки.

6. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что система регулирования фаз впуска и степени сжатия состоит из цилиндрического впускного золотника, кинематически связанного с механизмом управления вращением и осевым перемещением, причем цилиндрический впускной золотник размещен на цилиндре ниже детонационного кольца и имеет впускное окно в форме усеченного конуса.

7. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что механизм управления вращением и осевым перемещением впускного золотника и механизм вращения детонационного кольца кинематически связаны с ведущей шестерней коленчатого вала через редуктор.

Описание

[1]

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, конкретно к поршневым многотопливным двигателям внутреннего сгорания с регулируемыми степенью сжатия и фазами газораспределения, а именно к многотопливным поршневым крейцкопфным двигателям с детонационным воспламенением топливовоздушной смеси.

[2]

Известно что,

[3]

1. сжатая рабочая топливовоздушная смесь может сгорать в двух режимах отличающихся интенсивностью горения и скоростью этого процесса:

[4]

А) нормальное горение - со скоростью горения 20-30 м/сек.;

[5]

Б) взрывное (детонационное) сгорание - со скоростью около 2000 м/сек.;

[6]

При этом температура газов горения резко повышается - до 3500 - 4000 градусов Цельсия, против 2500 при обычной медленной форме горения.

[7]

Экспериментами установлено, что при степени сжатия в 8,5, когда давление сжатой Рабочей Смеси достигает 18-20 атмосфер, при использовании 92 бензина, детонационно сгорает от 3 до 5% паров топлива - предельно приемлемый показатель, а при достижении давления сжатия в 34 атмосфер (степень сжатия 22-23), то Рабочая Смесь с парами 92 бензина будет на 100% сгорать в режиме детонации - объемного взрыва. [1].

[8]

Соколик А.С., Сгорание в поршневых двигателях. АН СССР, 1951, стр. 37. [1]

[9]

2. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) стремятся избегать детонационного сгорания путем применения высокооктановых бензинов причем при несоответствии степени сжатия к детонационной стойкости горючего двигатель может выйти из строя.

[10]

Артамонов М.Д. и др. "Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей", Москва, ГНТИ машиностроительной литературы, 1963, с. 10-61). [2]

[11]

К недостаткам вышеуказанных ДВС с изменяемой степенью сжатия следует отнести сложность конструкции, низкий КПД и неспособность работать на вышеуказанных топливах и конструктивно не рассчитаны на работу двигателя в детонационном режиме горения.

[12]

3. Детонационная стойкость или октановое число марок бензина и соответствующая им степень сжатия (далее СС) определены и используется при конструировании двигателей

[13]

внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси.

[14]

Таблица 1 Октановое число топлива и степень сжатия двигателя
Октановое числоСтепень сжатия
АИ-768,0 – 8,5
АИ-808,5 – 9,0
АИ-9210 – 10,5

[15]

Октановое число и степень сжатия. AVTO – BLOGGER. RU YOUTUBE [3]

[16]

4. «…Если бы удалось использовать могучую энергию и высокий КПД детонационного режима сгорания топлива, то появился бы двигатель внутреннего сгорания, который бы значительно превысил нынешний уровень КПД современных поршневых двигателей, а удельная мощность (отношение веса двигателя к его мощности) в два раза бы превзошла современных лидеров этого показателя - газовые турбины с их 6 кВт на 1 кг веса. Если немного удариться в технологические фантазии, то можно было бы представить автомобильный или подвесной лодочный двигатель, который бы при весе в 12-15 килограммов имел мощность в 150 кВт/200 л.с. и расходовал 1,5 - 2 литра низкооктанового бензина на 100 км. Т.е расход топлива такого двигателя составлял бы 60-80 граммов топлива в час на одну лошадиную силу. При том, что сейчас в лучших по экономичности дизелях расход составляет 160-170 граммов.

[17]

Однако детонационное сгорание на нынешнем уровне развития техники в области двигателестроения не применяется ввиду несовершенства конструкции всех нынешних типов ДВС. ….».

[18]

«Возможен ли детонационный двигатель?» И. Исаев [4]

[19]

5. «.в бензиновых д.в.с. стремятся избегать детонационного сгорания путем применения высокооктановых бензинов с высокой стоимостью, причем при несоответствии степени сжатия детонационной стойкости горючего двигатель может выйти из строя.

[20]

К недостаткам вышеуказанных ДВС с изменяемой степенью сжатия следует отнести неспособность работать на вышеуказанных топливах»

[21]

Артамонов М.Д. и др. "Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей", Москва, ГНТИ машиностроительной литературы, 1963, с.10-61. [2]

[22]

6. Также известен двигатель внутреннего сгорания с регулируемыми: степенью сжатия перемещением головки; фазами газораспределения - перемещением относительно друг друга профилированных окон впуска вставленных в друг друга золотника, втулки и окон цилиндра и с винтовым нагнетателем воздуха на торце золотника и с центральной клапан - форсункой в головке.

[23]

Миронов А. А. ДВС с золотниковым ГРМ. № RU 2159857, 2000 г. [5]

[24]

Недостатком данного двигателя является конструктивная сложность газораспределительного механизма и то, что она предназначена не для использования преимуществ детонационного сгорания топливовоздушной смеси, а для устранения возникновения разрушительных воздействий давления поднимающегося выше расчетных значений по запасу прочности.

[25]

Известно также, что «…нужно будет иметь значительный объем камеры расширения, где будет совершать длинный рабочий ход главный рабочий орган двигателя. И заведомо, в таком двигателе объём камеры расширения должен заметно превышать объем камеры сжатия.

[26]

Следовательно - чтобы превратить в полезную работу главногорабочего органа … нужно такому двигателю иметь большой рабочий ход двигател» (Возможен ли детонационный двигатель? И. Исаев [3]),

[27]

характеризуемая соотношением хода поршня к диаметру поршня, которая из-за конструкции КШМ, точнее сопряжение «шатун - нижняя кромка цилиндра» не может превышать пропорции 1,3 т.к. превышение Хп/Дп свыше 1,3 не возможны из-за особенностей конструкций кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы, главным из которых являются диаметр юбки цилиндра и диаметр коленвала и ширина шатуна.

[28]

Наиболее близким техническим решением является многотопливный двигатель с регулируемой степенью сжатия, состоящий из основного и дополнительного топливных баков, смесителя топлива, блока цилиндров, коленвала, шатуна, поршня, цилиндра и индивидуальной головки, с помощью резьбы ввинченной в цилиндр. В головке размещен впускной клапан-форсунка с гидроприводом и автоматическим регулятором фаз газораспределения в цилиндре выполнены радиальные выпускные щели.

[29]

Изменение степени сжатия и обеспечение к нему октанового или цетанового числа топлива и фаз газораспределения производится без остановки двигателя регулятором изменения степени сжатия и фаз газораспределения.

[30]

Миронов А.А. А.С. СССР N 1437531, 1988. [7]

[31]

Недостатками данного двигателя являются то, что она сконструирована для предотвращения детонационного воспламенения топливовоздушной смеси без остановки двигателя приведением степени сжатия в соответствие к октановому или цетановому числу топлива, а также регулированием фаз газораспределения.

[32]

Цель предлагаемого изобретения - повышение мощности , экономичности, надежности и экологической чистоты.

[33]

Поставленная цель достигается тем, что:

[34]

1. от полости рабочей камеры сгорания с бедной топливовоздушной смесью из бензина марок от

[35]

А66 до АИ95, при достижении давления 1,2 Мпа, отделяются и изолируются четыре детонационные камеры и производится последовательные детонационные воспламенения - первое в камере сгорания принудительным зажиганием при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и давления 1,5 - 2,0 МПа, второе, третье, четвертое и пятое детонационные воспламенения производятся в детонационных камерах под воздействием давления и температуры газов поступивших из камеры сгорания, со следующими последовательностями - в первой детонационной камере после 20 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня (от ВМТ, во второй детонационной камере после 40 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня от ВМТ, в третьей детонационной камере после 60 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня от ВМТ, и в четвертой детонационной камере после 80 градусов поворота коленчатого вала и движении поршня от ВМТ.

[36]

2. при пуске и на режимах прогрева, а также при длительных холостых оборотов, двигатель переводится с двухтактного на четырехтактный цикл с одновременным обеспечением соответствия фаза газораспределения к четырехтактному циклу и с отключением первой и третьей детонационных камер.

[37]

3. при переходе с одной марки бензина на другую, для каждой марки от А66 до АИ95, после отделения от камеры сгорания детонационных камер при достижении поршнем ВМТ, обеспечивается соответствующая степень сжатия с давлением больше в 1,3 раза, по сравнению с давлением, при котором детонационно сгорает при принудительном зажигании не более 3% топливовоздушной смеси.

[38]

4. крейцкопфный двигатель содержит детонационное цилиндрическое кольцо, которое охватывает цилиндр с головкой цилиндра, детонационное цилиндрическое кольцо кинематически связано с механизмом управления вращения и имеет четыре внутренние детонационные камеры размещенные на двух параллельных плоскостях попарно последовательно - первая и третья детонационные камеры с углом между осью их впускных детонационных отверстий в 60 градусов и на параллельной плоскости последовательно размещены вторая и четвертая детонационные камеры с углом между осями впускных детонационных отверстий в 60 градусов, причем угол между осями впускных детонационных отверстий первой и второй камер размещенных на параллельных плоскостях составляет 30 градусов, цилиндр имеет отверстия: впускное отверстие и

[39]

детонационное отверстие с высотой равной суммарной высоте отверстий детонационных камер размещенных на параллельных плоскостях с учетом зазора между ними, а система принудительного воспламенения имеет размещенные в головке (15) на одной окружности вокруг топливной форсунки три свечи искрового зажигания соединенных соответственно с системой управления впрыска и с системой зажигания.

[40]

5. система принудительного воздушного охлаждения состоит из корпуса с тремя полостями причем первая центральная полость ограждена внутренней винтовой лопастью детонационного кольца, поверхностями головки и ее осевой втулки с радиальными отверстиями (и внутренней стенкой детонационного кольца с радиальными отверстиями,сообщающимися со второй нагнетательной полостью, огражденной корпусом и внешней поверхностью впускного золотника, а третья полость охлаждения форсунки сообщается через радиальные отверстия осевой втулки.

[41]

6. система регулирования фаз впуска и степени сжатия состоит из цилиндрического впускного золотника, кинематически связанного с механизмом управления вращением и осевым перемещением, причем цилиндрический впускной золотник размещен на цилиндре (6) ниже детонационного кольца и имеет впускное окно в форме усеченного конуса,

[42]

7. Двигатель по п. 4. отличающийся тем, что механизм управления вращением и осевым перемещением впускного золотника и механизм вращения детонационного кольца кинематически связаны с ведущей шестерней коленчатого вала через редуктор.

[43]

Предлагаемое изобретение состоит:

[44]

Крейцкопфного механизма 1 соединения коленвала 2 с шатуном 3 и штока 4 с поршнем 5.

[45]

Цилиндро-поршневой группы с поршнем 5, цилиндром 6 с: радиальным окном 7 впуска; выпускными радиальными щелями 8 с выпускным коллектором 9, с впускно-детонационным отверстием 10.

[46]

Газораспределительного механизма с механизмом 11 вращательного и осевых перемещений кинематически 12 связанного с цилиндрическим впускным золотником 13 окном впуска 14 с формой с усеченного конуса.

[47]

Система питания и зажигания размещены в головка 15 цилиндра имеет центральную форсунку 16 и три свечи зажигания 17 расположенные вокруг форсунки 16, осевую полую цилиндрическую втулку18 с радиальными отверстиями 19.

[48]

Детонационная система состоит из цилиндрического детонационного кольца 20 с четырьмя внутренними детонационными камерами 21, 22 , 23 и 24 размещенные на параллельных двух плоскостях на верхней 21 и 23 детонационные камеры и на нижней 22 и 24 детонационные камеры.

[49]

Каждая детонационная камера 21, 22 , 23 и 24 имеет впускно-детонационное отверстие 25.

[50]

Механизм. управления 11 впускного золотника 13 кинематически 26 связан с шестерней 27 детонационного кольца 20 и кинематически 28 связана с ведущей шестерней 29 коленвала 2 через редуктор 30.

[51]

Система принудительного воздушного охлаждения состоит из корпуса 31 воздушного нагнетателя с внутренней винтовой лопастью 32 детонацонного кольца 20, в котором образованы три полости: первая 33 огражденная винтовой лопастью 32, головкой цилиндра 15 и ее осевой втулкой 18 с радиальными отверстиями 19 и внутренней стенкой детонационного кольца с радиальными отверстиями 34 сообщающейся: со второй нагнетательной полостью 35 огражденной корпусом 31 и внешней поверхностью впускного золотника 13 и с третьей полостью 36 охлаждения форсунки 26 огражденной внутренней поверхностью осевой цилиндрической втулки 18 головки с радиальными отверстиями 19.

[52]

Форсунка 26 топливопроводом соединена с системой питания 37.

[53]

Свечи зажигания 17 электропроводкой 38 подсоединены к распределителю зажигания 39 системы зажигания.

[54]

Камера сгорания 40 образована поверхностями головки 15, цилиндра 6 и поршня 5.

[55]

На: Рис. 1 показана принципиальная схема; Рис. 2 - сечение А-А; Рис. 3 - сечение В-В;

[56]

Рис. 4 - Сечение С-С; Рис. 5 - сечение Д-Д; Рис. 6 - сечение Е-Е;

[57]

Рис. 7 - схема регулирования степени сжатия;

[58]

Рис. 8 - развертка детонационного кольца и цилиндра;

[59]

Рис. 9 - сравнительная индикаторная диаграмма.

[60]

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

[61]

Регулирование степени сжатия производится перемещением вдоль оси цилиндра 6 выпускного золотника 13 и его конусное окно 14 под управлением механизма 11 занимает положение, при котором изменяется момент конца фазы впуска т.е. изменяется геометрическая величина длины перемещения поршня 5 до ВМТ соответственно - степень сжатия.

[62]

Регулирование фазы впуска производится перемещением механизмом 11 впускного золотника 13 по цилиндру 6, при котором положения конусного впускного окна 14 золотника 13 относительно окна впуска 7 цилиндра 6 верх или вниз изменяет размер ширины впускного окна 14 золотника 13 относительно постоянной ширины впускного окна7 цилиндра 6.

[63]

Регулирование фазы выпуска производится перемещением выпускного золотника 3

[64]

Нагнетание воздуха в камеру сгорания обеспечивается вращением винтовой лопасти 12 совместно с золотником 13 и воздух под давлением создаваемым в полостях 33, 35 и 36 корпуса 31.

[65]

Охлаждение одновременно обеспечивается: в полости 33 головки 6 свеч зажигания 17; в полости 36 форсунку 16 , а из полости 35 наддув в камеру сгорания 40 при совпадении впускного окна 14 золотника 13 и впускного окно 7 цилиндра 6.

[66]

Двухтактный цикл совершается за один оборот впускного золотника - за 360 град.

[67]

Фаза выпуска.

[68]

Угловые размеры Фазы выпуска по повороту коленвала 2 постоянна и симметрична НМТ поршня 5.

[69]

Начало фазы выпуска - с совмещения плоскости днища поршня 5 с верхним краем выпускных щелей 8 цилиндра 6 при движении поршня 5 к НМТ.

[70]

Конец фазы выпуска при перекрытии поршнем 5 щелей 8 цилиндра 6 при движении поршня 6 к ВМТ.

[71]

Выхлопные газы проходят в полость коллектора 22 и далее в атмосферу.

[72]

Фаза впуска

[73]

Начало фазы впуска - с совмещения полостей впускных окон 14 золотника 13 и 7 цилиндра 6. Окончание фазы впуска при прекращении сообщения полостей впускных окон 13 золотника 11 и 7 цилиндра 6.

[74]

В связи с тем, что впускное окно 14 золотника 13 имеет форму конуса изменение положения его относительно окна впуска 10 цилиндра 6 при его перемещении вдоль оси вращения механизмом 11 приводит к изменению величин фазы впуска и степени сжатия.

[75]

Фаза выпуска

[76]

Продолжительность фазы с момента открытия выпускных щелей 8 кромкой поршня 5 при перемещении к НМТ и закрытия поршнем 5 выпускных щелей 8 при движении поршня к ВМТ и симметрична относительна НМТ

[77]

Фаза продувки

[78]

Продувка воздухом нагнетаемым винтовой лопастью 32 при совпадении открытых окна 14 впуска золотника 13 и окна 7 цилиндра 6 и до момента до перекрытия поршнем 5 выпускных щелей 8 цилиндра 6.

[79]

Впрыск топлива форсункой 26 с опережением в зависимости от оборотов двигателя управляемой системой питания 41 производится в такте сжатия.

[80]

Объем впрыскиваемого топлива форсункой 26 равна объему соответствующему созданию бедной топливовоздушной смеси в камере сгорания 35 и детонационных камерах 21, 22, 23 и 24.

[81]

Фаза сжатия. Зависит от требуемой величины СС и регулируется перемещением золотника 13 его конусного окна 14 относительно впускного окна 7 цилиндра 6.

[82]

ФАЗА разделения топливовоздушной смеси

[83]

Производится после впрыска топлива форсункой 26 с углом опережения впрыска управляемой системой питания 37 додостижения поршнем 5 геометрического параметра степени сжатия обеспечивающего давление 1,0 до 1,5 МПа. В зависимости от используемой марки бензина т.е. октанового числа.

[84]

При этом прекращается сообщение полости камеры сгорания 40 с полостями детонационных камер 21, 22, 23 и 24 через впускно - детонационное окно 10 цилиндра в следствии вращения детонационного кольца 20.

[85]

Бедная топливовоздушная смесь разделенная по детонационным камерам 21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20, а также в камере сгорания 40 имеют давление не ниже 1,0 МПа.

[86]

Детонационное воспламенение последовательно производится в:

[87]

ПЕРВОЕ ДЕТОНАЦИОННОЕ воспламенение происходит в камере сгорания 40 с упреждением в зависимости от частоты вращения коленвала 2 до достижении поршня ВМТ и при давление 2,,0 и 2,5 МПа в зависимости от степени сжатия установленного по октановому числу бензина производится принудительное детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси одновременно в трех точках свечами зажигания 17 управляемыми системой зажигания 39 и давление в камере сгорания 40 достигает до 8,0 МПа, что по запасу прочности допустимо для дизельных двухтактных двигателей.

[88]

ВТОРОЕ в детонационной воспламенение камере 21 при дальнейшем повороте коленвала 2 на 20 град. и движении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 21 с впускно - детонационным отверстием 10 цилиндра 6 и камеры-сгорания 40. В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 21 свыше 5,0 МПа, происходит детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси.

[89]

Детонационная струя из детонационной камеры 21 через детонационное отверстие 25 и впускно -детонационное отверстие 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 достигает 8,0 МПА.

[90]

ТРЕТЬЕ в детонационной камере 22 при дальнейшем повороте коленвала 2 до 40 град. т.е. при перемещении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 22 с впускно - детонационным отверстием 10 цилиндра 6 и камеры сгорания 40.

[91]

В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 22 свыше 5,0 МПа происходит детонационное воспламенение топливовоздушной смеси.

[92]

Детонационная струя из детонационной камеры 22 через детонационное отверстия 25 и 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 снова достигает 8,0 МПА.

[93]

ЧЕТВЕРТОЕ в детонационной камере 23 при дальнейшем повороте коленвала 2 на 60 град.при движении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 23, впускно - детонационного отверстия 10 цилиндра 6 и камеры-сгорания 40.

[94]

В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 23 свыше 5,0 МПа, происходит детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси.

[95]

Детонационная струя из детонационной камеры камеры 23 через детонационное отверстие 25 и впускно -детонационное отверстие 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 достигает 8,0 МПА.

[96]

ПЯТОЕ в детонационной камере 24 при дальнейшем повороте коленвала 2 на 60 град.при движении поршня 5 от ВМТ происходит совмещение детонационного отверстия 25 детонационной камеры 24, впускно - детонационного отверстия 10 цилиндра 6 и камеры-сгорания 40.

[97]

В результате мгновенного повышения давления в полости детонационной камеры 24 свыше 5,0 МПа, происходит детонационное воспламенение бедной топливовоздушной смеси.

[98]

Детонационная струя из детонационной камеры 24 через детонационное отверстие 25 и впускно - детонационное отверстие 10 цилиндра 6 проходит в камеру сгорания 40 и давление в камере сгорания 40 достигает 8,0 МПА.

[99]

В связи с тем, что объем детонационно сгораемого топлива разделена на пять независимых полостей камеры сгорания 35, детонационных камер 21, 22, 23 и 24 и моменты детонационного воспламенения бедной топливовоздушной смеси чередуется с интервалом 20 град., а также то, что давление не превышает допустимые для инициирования детонационного самовоспламенения в камере сгорания 40 и максимальная величина давления 8,0 МПа не превышает допустимые по запасу прочности давление для двухтактных двигателей.

[100]

Фаза детонационного сгорания прерывистая со снижением до 5,0 МПа при 20, 40, 60 и 80 град. оборота коленвала 2 от ВМТ и с подъемом до 8,0 МПа при 5, 25, 45, 65 и 85 град..

[101]

Общая продолжительность фазы горения с давлением свыше 5,0 ,МПа не менее 90 град. оборота двигателя.

[102]

Рабочий ход.

[103]

От ВМТ до открытия выпускных щелей 7 цилиндра 6.

[104]

После детонационного воспламенения топливовоздушной смеси в ПЯТОЙ детонационной камере 24 с 90 град. оборота от ВМТ термодинамические процессы одинаковы с дизельными двухтактными двигателями внутреннего сгорания с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия и соотношением хода поршня Хп к диаметру поршня 1,3.

[105]

При этом уменьшенный цикловой расход бензина А72 предлагаемого изобретения обеспечивает образование бедной топливовоздушной смеси в соотношении не ниже 1:15 в камере сгорания 40 и полостях детонационных камер 21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20 гарантирующее невозможность преждевременного детонационного воспламенения топливовоздушной смеси до требуемой степени сжатия в камере сгорания 40 и в детонационных камерах21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20.

[106]

Многотопливность использования всех видов бензина марок от А66 до АИ95 обеспечивается созданием бедной топливовоздушной смеси, а также обеспечением соответствия фаз газораспределения к степени сжатия и оборотам двигателя механизмами 11 управления впускным 13 золотником, установка геометрической степени сжатия не допускающей давление при искровом принудительной зажигании в камере сгорания 40 детонационное воспламенение не более 30% топливовоздушной смеси в камере сгорания 40 до достижения поршнем ВМТ и до поступления горячих газов с давлением свыше 5,0 МПа из камеры сгорания в детонационные камеры 21, 22, 23 и 24 детонационного кольца 20.

[107]

100% детонационное сгорание в камере сгорания обеспечивается созданием одновременно трех очагов горения тремя свечами зажигания 17.

[108]

Давление выше 5,0 МПа в камере сгорания держится в продолжении вращения коленвала 2 не менее чем 90 град..

[109]

Крейцкопф 1 обеспечивает снижение нагрузок и износа поршня 5 и цилиндра 6 и увеличивает ход поршня 5 относительно его диаметра не менее чем 1,5 раз .

[110]

Предлагаемое изобретение обеспечивает:

[111]

1. Не менее чем 3 кратное увеличение мощности т.к. в камере сгорания предлагаемый

[112]

способ работы детонационного двигателя и крейцкопфный поршневой двигатель ее реализующий обеспечивают давление газов не ниже 5,0МПа течении 90 град. оборота коленвала по сравнению с обычным двигателем с воспламенением от сжатия, у которых давление свыше 50 держится не более 10 град. оборот;

[113]

2. Не менее чем 3 кратное снижение удельного расхода топлива т.к. при равном расходе

[114]

топлива предлагаемое изобретение вырабатывает мощность более чем в 2 раза.

[115]

3. на основании приведенных ниже в Таблице 1 сравнительных технических параметров

[116]

теплового и динамического расчетов ПРОТОТИПА, в дизельном варианте, и предлагаемого изобретения преимущества и работоспособность предлагаемого изобретения очевидны и обеспечивают повышение мощности, экономических показателей, надежности и экологическую чистоту.

[117]

«Теплов динамический расчет ДВС». БНТУ, МО Республики Беларусь, 2014 г. [8]

[118]

Таблица 2 Сравнительные параметры
№№ПАРАМЕТРЫПРОТОТИП
Бензин.
Предлагаемое изобретение
1Диаметр поршня, Дп в мм5050
2Ход поршня, Хп в мм65100
3Хп/Дп1,32,0
4Степень сжатия, СС 920
5ТопливоАИ 92АИ 92
6 Ринд. макс., МПа49
7Индикаторная Мощность, N, кВт1030
8Удельный расход топлива g, грамм/квт 280 гр/кВт 120 гр/кВт
9Продолжительность в град об. Двигателя воздействия Р и выше 5 мПа0 град.1 ад.

[119]

1. Надежность обеспечивается не возможностью превышения давления детонационного

[120]

воспламенения бедной топливовоздушной смеси бензина марок А66 до АИ 95 свыше 10,0 МПа с объемом расхода при каждом детонационном воспламенении производимом раздельно в камере сгорания и детонационных камерах не превышающем 40% от расхода при стехиометрическом коэффициенте избытка воздух не менее 1,5..

[121]

2. На основании п. 4 экологическая чистота гарантирована полным сгоранием топлива.

[122]

3. Использование крейцкопфного механизма увеличивает рабочий ход не менее чем 1,5

[123]

раз что гарантирует использование преимуществ детонационного горения топливовоздушной в поршневых двигателях внутреннего сгорания.

[124]

4. Надежное гарантированное детонационное горение в кмере сгорания обеспечено созданием трех очагов горения одновременно.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты