ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использована в транспортных комбинированных двигателях внутреннего сгорания (КДВС).
Уровень техники.
Известен КДВС, работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты [Автомобильный справочник Бош. Перевод с англ. Первое русское издание. - М.: Издательство «За рулем», 1999. - 896 с.] и содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной коллектор и выпускной коллектор, турбокомпрессор. Воздух поступает в цилиндр, пройдя через компрессор турбокомпрессора, впускной коллектор с давлением, большим атмосферного, а продукты сгорания, пройдя через выпускной коллектор и отработав на турбине турбокомпрессора избыточное давление, выбрасываются в атмосферу.
Недостатком такого КДВС является сложность работы на обедненных топливных смесях.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение полноты сгорания топлива при работе КДВС на обедненных топливных смесях.
Раскрытие сущности полезной модели.
Достигаемым техническим результатом является обеспечение интенсивного образования топливовоздушной смеси в условиях быстрого и качественного смесеобразования, тем самым обеспечивая более полное сгорание топлива, в том числе и при работе двигателя на обедненных смесях.
Для достижения технического результата предлагается двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы, поршни, головку блока цилиндров с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной коллектор и выпускной коллектор, рабочие цилиндры, а также турбокомпрессор, имеющий компрессор и турбину. При этом в отличие от известного КДВС каждый рабочий цилиндр снабжен равномерно распределенными по его окружности отверстиями, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, а впускной канал отверстий образован в стенке блока цилиндров, сообщен с впускным коллектором после компрессора и снабжен форсункой впрыска перегретого топлива.
Впрыск топлива, находящегося в перегретом состоянии, в дополнительно подаваемый в рабочий цилиндр воздух через образованный в стенке блока цилиндров впускной канал и равномерно распределенные по окружности цилиндра отверстия, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра обеспечивает интенсивное образование топливовоздушной смеси и способствует быстрому и качественному смесеобразованию, тем самым обеспечивая более полное сгорание топлива, в том числе и при работе двигателя на обедненных смесях.
Краткое описание чертежа.
На фиг. схематично показан в разрезе предложенный КДВС.
На фиг. показан разрез одного цилиндра КДВС, но в зависимости от поставленных задач число цилиндров может находиться в диапазоне от 3 до 12, с различными вариантами расположения цилиндров (рядное, V-образное, оппозитное, W-образное), образуя блок цилиндров двигателя.
КДВС содержит коленчатый вал 1, шатуны 2, поршневые пальцы 3, поршни 4, головку блока цилиндров с установленными в ней газораспределительными клапанами 5, впускной коллектор 6 и выпускной коллектор 7, компрессор 8 турбокомпрессора, турбину 9 турбокомпрессора, рабочие цилиндры 10 (на фиг. показан только один цилиндр) с равномерно распределенными по окружности отверстиями 11, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, а также впускной канал 12, образованный в стенке блока цилиндров, сообщенный с полостью впускного коллектора 6 и снабженный форсункой 13 закрепленной на стенке блока цилиндров для впрыска топлива  и нагревателем топлива 14, например, электрическим нагревателем или любым другим источником тепла для нагрева топлива.
Осуществление полезной модели.
Работает предлагаемый двигатель внутреннего сгорания следующим образом:
Воздух поступает в компрессор 8 турбокомпрессора, а затем при повышенном давлении во впускной коллектор 6 и в рабочий цилиндр 10 при движении поршня 4 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При нахождении поршня 4 вблизи НМТ воздух из впускного коллектора 6 при давлении выше атмосферного попадает во впускной канал 12, далее в воздух через форсунку 13 впрыскивается перегретое топливо, образуется топливовоздушная смесь, которая через равномерно распределенные по окружности цилиндра отверстия 11, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, попадает в надпоршневое пространство рабочего цилиндра 10. Топливо в форсунке 13 находится под высоким давлением и нагревается электрическим нагревателем топлива 14 до перегретого состояния.
В этой части следует отметить, что эффективность перемешивания топлива с воздухом определяется степенью диспергирования топлива на выходе из форсунки. При этом механизм «пленочного» срыва топлива с форсунки не в полной мере решает задачу эффективного смесеобразования, так как основное тело топливной струи остается более или менее сплошным. Для эффективного перемешивания топлива с воздухом необходимо топливо в подводящей магистрали разогреть до состояния перегретой жидкости, что позволяет при выходе из форсунки обеспечить объемное расширение топлива и его интенсивное деление на мельчайшие капли, которые в отличие от струй более эффективно смешиваются с воздухом. Таким образом, при подаче перегретого топлива через форсунку 13 его давление резко снижается, и оно в среде поступающего от турбокомпрессора воздуха мгновенно переходит в газообразное состояние с образованием топливовоздушной смеси.
Образовавшаяся топливовоздушная смесь через равномерно распределенные по окружности цилиндра отверстия 11, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, попадает в надпоршневое пространство, где за счет обеспечиваемого геометрией отверстий равномерного циклонообразного движения, эффективно перемешивается с уже имеющимся в рабочем цилиндре 10 воздухом. Как следствие, еще более повышая равномерность распределения топлива в воздухе, имеющемся в цилиндре двигателя.
Таким образом, подача образовавшейся ранее топливовоздушной смеси через впускной канал в стенке блока цилиндров и указанные отверстия способствует быстрому и качественному смесеобразованию в цилиндре двигателя. В результате в рабочем цилиндре 10 находится равномерно распределенная, за счет впрыска перегретого топлива и подвода его через впускной канал с расположенными определенным образом в стенке цилиндра отверстиями, топливовоздушная смесь, что в совокупности обеспечивает достижение более полного сгорания топлива при работе двигателя на обедненной топливовоздушной смеси.
Далее следуют процессы сжатия, воспламенения, сгорания, расширения и выпуска продуктов сгорания топлива традиционного КДВС.