Двигатель внутреннего сгорания типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением и способ его работы на тяжелом топливе
INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF THE WANKEL TYPE WITH EXTERNAL MIXTURE FORMATION AND FORCED IGNITION AND METHOD FOR ITS OPERATION ON HEAVY FUEL

Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям (РПД), а именно к усовершенствованиям двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением и способов его работы.
Известны технические решения, касающиеся усовершенствований РПД и способов их работы, например [пат. РФ №2333373, опубл. 10.09.2008; пат. РФ №2432480, опубл. 27.10.2011; пат. РФ №2485335, опубл. 20.06.2013; пат. РФ №2656072, опубл. 30.05.2018], которые тем не менее не работоспособны на тяжелых топливах.
Известен роторный двигатель типа двигателя Ванкеля, способный работать на тяжелом топливе, который запускается и работает на воспламенении от сжатия тяжелого топлива без вторичного источника воспламенения [пат. США №10907531, опубл. 02.02.2021]. Недостаток данного двигателя заключается в необходимости использования, например, чугуна для обеспечения его прочности.
Известен роторный двигатель с так называемыми пилотными подкамерами, в котором предусмотрен по меньшей мере один источник зажигания для воспламенения любого топлива, включая тяжелое, причем источник зажигания размещен в пилотной подкамере [пат. США №10801394, опубл. 13.10.2020]. Недостаток данного двигателя заключается в сложности его конструкции.
Известен способный работать на тяжелом топливе роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), включающий корпус, имеющий полость первого ротора, и второй ротор в полости первого ротора и, соответственно, по меньшей мере две камеры сгорания и механизм зажигания топлива или топливо-воздушной смеси, размещенный в пилотной подкамере [пат. США №10526961, опубл. 07.01.2020]. Недостаток данного двигателя заключается в сложности его конструкции.
Известен двигатель Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением и способ его работы [B.C. Бениович, Г.Д. Апазиди, A.M. Бойко. Ротопоршневые двигатели. Изд. «Машиностроение», Москва, 1968 - 151С]. Схема двигателя Ванкеля и способа его работы представлена на фиг. 1.
В позиции 1 (фиг. 1) впускное окно открыто, осуществляется такт впуска. Объем камеры сгорания увеличивается, как показано на позициях 2 и 3, и достигает максимального объема в позиции 4, что соответствует нижней мертвой точке (НМТ). Далее до позиции 5 впускное окно остается открытым. Начиная с позиции 5 происходит такт сжатия, как показано в позициях 6, 7 и 8. Далее происходит переход в такт рабочего хода и расширения после подачи искры около верхней мертвой точки (ВМТ) в позиции 9. Далее осуществляется такт рабочего хода, позиции 10, 11 и 12. В позиции 13 открывается выпускное окно и происходит такт выпуска 14, 15, 16 и 17, который заканчивается в позиции 18. Далее начинается повторение тактов с позиции 1.
Двигатель Ванкеля характеризуется низкой степенью сжатия. Параметр геометрической степени сжатия (ГСЖ) и параметр угла окончания такта впуска (угла закрытия впускного окна) определяются конструктивными параметрами (геометрией) конкретного двигателя. К настраиваемым эксплуатационным параметрам двигателя Ванкеля относятся: угол опережения зажигания и коэффициент избытка воздуха топливо-воздушной смеси. Все известные ДВС типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием работают только на легких топливах.
При этом конструктивные особенности РПД Ванкеля позволяют работать на топливах со значительно более низкой детонационной стойкостью по сравнению с поршневыми ДВС.РПД Ванкеля имеют пониженную склонность к детонации, так как такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска происходят в различных зонах корпуса двигателя; зона впуска значительно «холоднее», чем у поршневых ДВС, а также характеризуются меньшей флуктуацией процессов сгорания, что сказывается на низкой склонности к детонации. Кроме того, конструктивно РПД являются высокоскоростными ДВС и преимущественно имеют высокие показатели оборотов максимальной мощности, 6000 об/мин и более. В таких обстоятельствах для обеспечения высокого значения наполнения фаза окончания такта впуска всегда имеет достаточно позднее значение (более 50 градусов поворота вала после НМТ), что приводит к значительному уменьшению реального объема попавшей в камеру сгорания топливовоздушной смеси на малых оборотах. Таким образом значительно понижается степень сжатия, снижается давление в камере сгорания, что позволяет избежать возникновения локальных очагов самовоспламенения и детонационного сгорания топливовоздушной смеси на малых оборотах, при которых вероятность возникновения детонации наиболее вероятна. При этом на высоких оборотах проблем с детонацией не возникает в связи с малым количеством времени на образование гидроперекисей, а также с ростом интенсивности вихревых движений и как следствие отсутствием возникновения очагов самовоспламенения и детонации.
Наиболее близким к заявляемым двигателю и способу его работы являются роторно-поршневой двигатель типа двигателя Ванкеля Mazda 13B-MSP и способ его работы («Mazda RX-8. Модели с 2003 года выпуска с двигателем 13 В (1,3 л). Устройство, техническое обслуживание и ремонт». - Москва, Легион-Автодата, 2009. - 424 с., стр. 4 - прототип). Двигатель-прототип имеет следующие параметры: ГСЖ - 10 единиц; угол окончания такта впуска - 65 градусов поворота эксцентрикового вала после НМТ. Двигатель-прототип оснащен электронным блоком управления (ЭБУ) для настройки параметров угла опережения зажигания (УОЗ) от 5 до 45 градусов поворота эксцентрикового вала до верхней мертвой точки (ВМТ) и коэффициента избытка воздуха топливо-воздушной смеси α от 0,85 до 1,1. Двигатель-прототип работает на бензинах с высоким октановым числом; рекомендованный производителем бензин - с октановым числом не ниже 98.
Двигатель-прототип типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением и способ его работы недостаточно эффективны из-за отсутствия возможности применения тяжелых видов топлива. Данный двигатель не может работать без сильной детонации на тяжелых топливах.
Решаемые задачи и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности двигателя внутреннего сгорания типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением и способа его работы за счет обеспечения работоспособности на тяжелых видах топлива при соблюдении эмпирически найденных автором-заявителем геометрических параметров двигателя и эксплуатационных параметров его работы.
Поставленная задача решается тем, что предлагается способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением, включающий настройку параметров угла опережения зажигания (УОЗ) и коэффициента избытка воздуха α с помощью электронного блока управления, отличающийся тем, что осуществляют работу ДВС на тяжелом топливе при соблюдении параметра геометрической степени сжатия (ГСЖ) - от 6 до 10 единиц и параметров УОЗ-от 0 до 40 градусов поворота эксцентрикового вала до верхней мертвой точки (ВМТ), α - от 0,8 до 1,1; причем при ГСЖ более 9 единиц дополнительно соблюдают параметр угла окончания такта впуска от 66 до 90 градусов поворота эксцентрикового вала после нижней мертвой точки (НМТ).
Поставленная задача решается также тем, что предлагается двигатель внутреннего сгорания (ДВС) типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением, оснащенный электронным блоком управления (ЭБУ) для настройки параметров угла опережения зажигания (УОЗ) и коэффициента избытка воздуха α, отличающийся тем, что ДВС имеет параметр геометрической степени сжатия (ГСЖ) - от 6 до 10 единиц, а ЭБУ настроен на соблюдение параметров УОЗ-от 0 до 40 градусов поворота эксцентрикового вала до верхней мертвой точки (ВМТ), α - от 0,8 до 1,1; причем ДВС с ГСЖ более 9 единиц дополнительно имеет параметр угла окончания такта впуска - от 66 до 90 градусов поворота эксцентрикового вала после нижней мертвой точки (НМТ).
Автором-заявителем в процессе экспериментальных исследований установлено, что двигатель должен иметь значения ГСЖ в пределах 6-10 единиц, при значениях менее 6 единиц показатели удельной мощности ДВС будут очень низкими, при значениях более 10 единиц не удастся избежать возникновения детонации при работе на тяжелых топливах. При выборе необходимых эксплуатационных параметров УОЗ и α и при соответствующей настройке ЭБУ учитывались конструктивные особенности данного ДВС, значение ГСЖ, диапазон рабочих оборотов ДВС, марка применяемого топлива. В результате большого количества настроечных экспериментов на испытательных стендах удалось подобрать необходимые параметры и убедиться в работоспособности ДВС конкретной геометрии на тяжелых топливах. Что касается ДВС с ГСЖ более 9, когда дополнительно требуется соблюдать определенный параметр угла окончания такта впуска, предварительно проводилось 3d-моделирование формы окна (перекрываемого ротором) для последующих испытаний на испытательном стенде.
Ниже приводятся примеры реализации заявляемого способа работы заявляемого ДВС типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением, оснащенного ЭБУ, на тяжелых видах топлива, подтверждающие необходимость и достаточность заявляемых совокупностей признаков способа и устройства.
Примеры, в свою очередь, предваряются ниже следующей информацией о факторах, влияющих на возникновение детонации в ДВС, параметры которых, соответственно, приведены в примерах. К таким факторам относятся:
коэффициент избытка воздуха в гомогенной топливо-воздушной смеси ТВС (приготовляемой аналогично ТВС на основе легких бензинов) α;
диапазон рабочих оборотов ДВС;
угол опережения зажигания УОЗ;
дросселирование;
топливо.
При уменьшении оборотов вала двигателя увеличивается время на образование гидроперекисей. Значит, при прочих равных условиях возможность возникновения детонации повышается. Повышение оборотов приводит к росту интенсивности вихревых движений, увеличивается скорость сгорания. Это снижает вероятность возникновения детонации.
При увеличении УОЗ повышается вероятность детонации, при уменьшении - снижается.
При α ≈ 0,9 достигается наибольшая скорость сгорания ТВС. Следовательно, и склонность к детонации также будет наибольшей. Обедняя или обогащая ее, можно влиять на склонность двигателя к детонации. На практике стремятся понизить α, так как при его увеличении «растягивается» процесс сгорания, и повышается вероятность перегрева двигателя, что может явиться причиной возникновения детонации.
Чем больше открытие дроссельной заслонки, тем больше вероятность появления детонации, с прикрытием заслонки уменьшается плотность эффективных центров из-за уменьшения количества поступающего свежего заряда. Снижается скорость сгорания топливовоздушной смеси - снижается вероятность появления детонации.
При наличии ЭБУ возможно управление УОЗ и α, а именно уменьшение УОЗ и понижение α во избежание появления детонации при дросселировании.
Различные марки топлива имеют различные показатели детонационной стойкости (ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ: ТЕОРИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ. - Б.А. Шароглазов, Μ.Ф. Фарафонтов, В.В. Клементьев. - Челябинск, Издательство ЮУрГУ, 2005, глава 5.3).
Таким образом, наибольшая вероятность возникновения детонации проявляется на режимах минимальных рабочих оборотов двигателя, при максимальной нагрузке и при максимальных значениях открытия дроссельной заслонки. На данных режимах работы ДВС параметры УОЗ будут иметь минимальные значения, значения α также будут минимальными.
С ростом оборотов склонность к детонации снижается в связи с малым количеством времени на образование гидроперекисей, а также ростом интенсивности вихревых движений и как следствие - отсутствием возникновения очагов самовоспламенения и детонации; следовательно, УОЗ может быть увеличен, что и необходимо делать для получения максимальных значений удельной мощности. Коэффициент α также может быть увеличен для получения лучших показателей удельного расхода топлива.
При снижении нагрузки вероятность появления детонации также снижается, что позволяет увеличивать УОЗ и увеличивать α.
Таким образом, наименьшая склонность к детонации проявляется при работе ДВС на максимальных оборотах, при минимальной нагрузке и при минимальных открытиях дроссельной заслонки; следовательно, в данном режиме работы ДВС УОЗ и α могут принимать максимальные значения.
Настройки УОЗ и α подбираются максимально допустимыми для получения максимальных удельных характеристик, удельной мощности и удельного расхода топлива (ROTARY ENGINE by Kenichi Yamamoto. Published by TOYO KOGYO Co., Ltd., 1971. -147C; ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ: ТЕОРИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ. - Б.А. Шароглазов, Μ.Ф. Фарафонтов, В.В. Клементьев. - Челябинск, Издательство ЮУрГУ, 2005).
В зависимости от нагрузки, скорости вращения вала, дросселирования, ЭБУ имеет возможность изменять подачу топлива (α), а также УОЗ, чтобы обеспечить необходимые для бездетонационного сгорания значения α и УОЗ.
Конструктивные особенности РПД позволяют исключить преждевременное самовоспламенение при сжатии смеси тяжелого топлива с воздухом в роторно-поршневом ДВС с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением при применении РПД, имеющего невысокие значения геометрической степени сжатия (6-10 единиц), а при наличии блока управления ЭБУ, управляющего УОЗ и α, становится возможным осуществить работу на тяжелых топливах во всем диапазоне нагрузок и оборотов РПД, выполнив подходящие настройки ЭБУ.
При значениях геометрической степени сжатия менее 6 единиц показатели удельной мощности ДВС будут очень низкими, при значениях более 10 единиц не удастся избежать возникновения детонации.
Условия экспериментов и результаты по примерам сведены в таблице 1.
ПРИМЕРЫ
БЛОК 1 примеров - для ДВС с ГСЖ от 6 до 9 единиц.
Пример 1
- Рабочий объем ДВС: 1 секция 700 см
- ГСЖ: 6
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 1500-8000 об/мин
- Топливо: керосин ТС-1.
Здесь и в остальных примерах при выборе параметров настройки ЭБУ учитывали: конструктивные особенности данного ДВС, значение ГСЖ, диапазон рабочих оборотов ДВС, применяемое топливо.
Односекционный РПД при геометрической степени сжатия 6 единиц на топливе керосин марки ТС-1, имеющем стабильно высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 1500 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Соответственно требуется уменьшение УОЗ до минимальных значений, а именно до 5 градусов поворота эксцентрикового вала (пэв) до ВМТ и применение минимальных значений α 0,8 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 8000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно до 40 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α 1,1 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Пример 2
3
- Рабочий объем ДВС: 2 секции общим объемом 1400 см
- ГСЖ: 7
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 2000-6000 об/мин
- Топливо: керосин РТ.
Двухсекционный РПД при геометрической степени сжатия 7 единиц при использовании топлива керосин марки РТ, имеющего крайне высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 2000 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Соответственно потребуется уменьшение УОЗ до минимальных значений, а именно до 7 градусов пэв до ВМТ, и применение минимальных значений α 0,85 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 6000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение
УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 35 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α 1,1 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Пример 3
3
- Рабочий объем ДВС: 2 секции общим объемом 1350 см
- ГСЖ: 8
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 1500-7000 об/мин
- Топливо: керосин РТ.
Двухсекционный РПД при геометрической степени сжатия 8 единиц при использовании топлива керосин марки РТ, имеющего крайне высокое качество, при минимальных рабочих оборотах данного двигателя, 1500 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке двигатель наиболее подвержен возникновению детонации, что потребует уменьшения УОЗ до минимально низких значений, а именно до 5 градусов пэв до ВМТ, и минимальных значений α 0,8 (меньшие значения приведут к большому значению несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 7000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 30 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α=1,0 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Пример 4
- Рабочий объем ДВС: 1 секция 650 см
- ГСЖ: 9
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 2500-6000 об/мин
- Топливо: керосин ТС-1.
Односекционный РПД при геометрической степени сжатия 9 единиц при использовании топлива керосин марки ТС-1, имеющего стабильно высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 2500 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Это потребует уменьшения УОЗ до минимальных значений, а именно до 0 градусов пэв до ВМТ и минимальных значений α 0,8 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 6000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 30 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α 1,0 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
БЛОК 2 примеров - для ДВС с ГСЖ более 9 единиц.
В процессе экспериментальных исследований автором-заявителем установлено, что для ДВС с ГСЖ более 9 единиц дополнительно (относительно ГСЖ от 6 до 9 единиц) необходимо увеличивать параметр угла закрытия впускного окна (угол окончания такта впуска).
В РПД типа двигателя Ванкеля при больших значениях угла окончания такта впуска показатель фактической степени сжатия на одну-две единицы меньше геометрической степени сжатия (геометрическая степень сжатия это отношение максимального объема камеры сгорания при положении ротора в НМТ к минимальному объему камеры сгорания при положении ротора в ВМТ, а фактическая - это отношение объема камеры сгорания при положении ротора в момент закрытия впускного окна к минимальному объему камеры сгорания в положении ротора в ВМТ). Эта разница позволила применить топлива с меньшей детонационной стойкостью, соответственно, при увеличении угла окончания такта впуска.
факт
геом
Автором-заявителем для расчетов и сравнения фактической степени сжатия ε и геометрической степени сжатия ε применена формула, выведенная им с учетом положений книги (ROTARY ENGINE by Kenichi Yamamoto. Published by TOYO KOGYO Co., Ltd., 1971 - 147C.-c.25):
где γ - угол закрытия впускного окна (угол окончания такта впуска), градусы поворота эксцентрикового вала после НМТ.
Адекватность данной формулы подтверждена применимостью на тяжелых топливах заявляемых способа и устройства при ГСЖ более 9 единиц, когда угол γ окончания такта впуска оказалось необходимым увеличивать до 66-90 градусов поворота эксцентрикового вала после НМТ (примеры 5-8 ниже).
Пример 5
3
- Рабочий объем ДВС: 1 секция 650 см
геом
- ГСЖ ε: 9,1
факт
- ε: 7,96
- Угол окончания такта впуска γ: 66 градусов поворота вала после НМТ
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 1500-6500 об/мин
- Топливо: керосин ТС-1.
геом
факт
Здесь и далее при выборе параметров настройки ЭБУ необходимо учитывать: конструктивные особенности данного ДВС, значение ГСЖ ε, значение угла у окончания такта впуска, значение фактической степени сжатия ФСЖ ε, диапазон рабочих оборотов ДВС, марку применяемого топлива.
Односекционный РПД при геометрической степени сжатия 9,1 единиц, фактической степени сжатия 7,96 единиц, при значении угла окончания такта впуска 66 градусов поворота вала после НМТ при использовании топлива керосин марки ТС-1, имеющего стабильно высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 1500 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Это потребует уменьшения УОЗ до минимальных значений, а именно до 0 градусов поворота эксцентрикового вала (пэв) до ВМТ и минимальных значений α 0,80 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 6500 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 30 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α 1,1 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Пример 6
3
- Рабочий объем ДВС: 1 секция 670 см
геом
- ГСЖ ε: 9,4
факт
- ε:·7,3
- Угол окончания такта впуска γ: 90 градусов поворота вала после НМТ
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 2000-12000 об/мин
- Топливо: керосин ТС-1.
Односекционный высоко оборотистый РПД при геометрической степени сжатия 9,4 единиц, фактической степени сжатия 7,3 единиц, при значении угла окончания такта впуска γ 90 градусов поворота вала после НМТ при использовании топлива керосин марки ТС-1, имеющего стабильно высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 2000 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Это потребует уменьшения УОЗ до минимальных значений, а именно до 0 градусов пэв до ВМТ, и минимальных значений α 0,85 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 12000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 40 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α=1,05 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Пример 7
3
- Рабочий объем ДВС: 2 секции общим объемом 1300 см
геом
- ГСЖ ε: 9,7
факт
- ε: 7,94
- Угол окончания такта впуска γ: 80 градусов поворота вала после НМТ
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 2500-10000 об/мин
- Топливо: керосин РТ.
Двухсекционный высоко оборотистый РПД при геометрической степени сжатия 9,7 единиц, фактической степени сжатия 7,94 единиц, при значении угла окончания такта впуска у 80 градусов поворота вала после НМТ при использовании топлива керосин марки РТ, имеющего крайне высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 2500 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Это потребует уменьшения УОЗ до минимальных значений, а именно до 0 градусов пэв до ВМТ, и минимальных значений α 0,8 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 10000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 40 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α 1,0 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и α с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Пример 8
3
- Рабочий объем ДВС: 1 секция 650 см
геом
- ГСЖ ε: 10
факт
- ε:·8,4
- Угол окончания такта впуска γ: 75 градусов поворота вала после НМТ
- Диапазон рабочих оборотов двигателя: 3000-10000 об/мин
- Топливо: керосин ТС-1.
Односекционный высоко оборотистый РПД при геометрической степени сжатия 10 единиц, фактической степени сжатия 8,4 единиц, при значении угла окончания такта впуска γ 75 градусов поворота вала после НМТ при использовании топлива керосин марки ТС-1, имеющего стабильно высокое качество, наиболее подвержен возникновению детонации при минимальных рабочих оборотах данного двигателя 3000 об/мин, при 100% открытия дроссельной заслонки и на 100% нагрузке. Это потребует уменьшения УОЗ до минимальных значений, а именно до 0 градусов пэв до ВМТ, и минимальных значений α 0,85 (меньшие значения приведут к большому количеству несгоревшего топлива и как следствие к заливу свечей и закоксовке двигателя).
При увеличении частоты вращения до максимальных для данного двигателя 10000 об/мин, при нагрузке 20% и менее, при открытии дроссельной заслонки 10% и менее двигатель наименее подвержен возникновению детонации; поэтому возможно увеличение УОЗ до максимальных значений для данного двигателя, а именно 35 градусов (большие значения могут вызвать появление очагов детонации), также допустимо обеднение смеси до α 1,0 (большие значения повлекут за собой рост температуры горения, а также вероятность появления очагов детонации).
Указанная настройка УОЗ и 01 с помощью электронного блока управления обеспечивает работу указанного ДВС на указанном топливе.
Таким образом, заявляемыми совокупностями признаков решены задачи повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания типа двигателя Ванкеля с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением и способа его работы за счет обеспечения работоспособности на тяжелых видах топлива при соблюдении эмпирически найденных автором-заявителем геометрических параметров двигателя и эксплуатационных параметров его работы.