ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ
DIESEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF ITS OPERATION

Изобретение относится к области двигателестроения, точнее к дизельным двигателям внутреннего сгорания и их системам топливопитания.
Известен дизельный двигатель по патенту РФ на изобретение №2452866, МПК F02M 25/10, опубл. 10/06/2012 г., топливная система которого содержит топливный бак, фильтр, предпусковой подогреватель двигателя, активаторы дизельного топлива, форсунку, закрепленную на головке блока цилиндров и снабженную иглой, расположенной по центральной оси форсунки, насос высокого давления, связанный с рабочей камерой форсунки посредством топливопровода подачи дизельного топлива, снабженного клапаном, согласно предлагаемому решению содержит устройство подачи водорода, соединенное через топливопровод подачи водорода с рабочей камерой форсунки, сильфон с уплотнительной вставкой, установленный в верхней части форсунки и заполненный рабочей жидкостью, электроды, расположенные в полости сильфона, при этом сильфон снабжен поршнем, шток которого является продолжением иглы форсунки, а топливопровод подачи водорода снабжен дозирующим клапаном, при этом электроды сильфона и дозирующий клапан электрически связаны с датчиком угла поворота коленчатого вала двигателя.
Недостатки: узкоспециализированное назначение.
Известен многотопливный дизельный двигатель повышенной мощности по патенту РФ №2285814, МПК F02B 47/04, опубл 20.10.2006 г.
Этот двигатель содержит блок цилиндров с картером, газораспределительный механизм, кинематически связанный с кривошипно-шатунным механизмом, систему воздухоподготовки с регенератором, воздушный циклон, связанный с системой выпуска, системы питания, охлаждения, смазки, запуска и управления.
Недостаток: применим только для двигателей большой мощности.
Известен дизельный двигатель по патенту РФ на изобретение №2413854, МПК F02B 69/04, опубл. 10.03.2011 г.
Этот двигатель включает системы питания дизельным топливом, газом с регуляторами их количества и систему питания воздухом. Система питания воздухом состоит из воздушного фильтра, воздухопроводов и впускного тракта. После воздушного фильтра в воздухопровод установлена смесительная камера с тремя входами и одним выходом. Один из входов смесительной камеры содержит скруббер Вентури и сообщен с воздушным фильтром. Два других входа соединены с источниками газообразного топлива с низким цетановым числом и с высоким цетановым числом соответственно и содержат устройства для регулировки количества газообразных топлив, подаваемых в смесительную камеру.
Недостатки: сложность топливной системы и не приспособленность двигателя для работы при недостатке атмосферного воздуха.
Известен дизельный двигатель и способ его работы по патенту РФ на изобретение №2388916, МПК F02B 19/18, опубл. 10.05.2010 г., прототип.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания включает введение части топлива во всасывающий коллектор. Внешнее смесеобразование осуществляют путем введения части топлива в объеме 20% от полной цикловой подачи топлива во всасывающий коллектор. Внутреннее смесеобразование осуществляют путем впрыскивания в цилиндр оставшейся части топлива в объеме 80% от полной цикловой подачи с воспламенением смеси от сжатия.
Полная цикловая подача топлива соответствует коэффициенту избытка воздуха α=1,0÷1,05. Устройство для осуществления комбинированного смесеобразования включает всасывающий коллектор, который снабжен смесительной камерой, выполненной в виде эллипсоида вращения. На смесительной камере установлена дополнительная форсунка и ультразвуковые магнитострикционные вибраторы, расположенные соосно с двух сторон под углом 30° к большой оси смесительной камеры.
Недостатки: невозможность работы двигателя в высокогорных условиях, в замкнутых помещениях и под водой при отсутствии воздуха и перегрев.
Задачами создания изобретения является обеспечение его работоспособности при отсутствии воздуха, повышение мощности и КПД на всех режимах.
Решение указанных задач достигнуто в дизельном двигателе внутреннего сгорания, содержащем коленчатый вал с ведущей звездочкой, систему газораспределения, выполненную в головке цилиндров, в свою очередь, содержащую систему впуска с впускным патрубком, систему выхлопа продуктов сгорания, по меньшей мере один цилиндр с установленным в нем поршнем и форсункой горючего, тем, что на входе системы впуска установлена герметичная дроссельная заслонка, а внутри впускного патрубка размещены форсунка окислителя, к которой подсоединен трубопровод подачи окислителя, и форсунка балластного продукта, к которой присоединен трубопровод подачи балластного продукта, а к каждой форсунке горючего через распределитель присоединен трубопровод подачи горючего. Дизельный двигатель внутреннего сгорания может содержать блок управления. Трубопроводы подачи окислителя, балластного продукта и горючего соединены с выходами из насосного агрегата, имеющего насосы окислителя, балластного продукта и горючего с общим валом, который, в свою очередь, соединен с приводом.
В качестве привода может быть применен электродвигатель.
Дизельный двигатель внутреннего сгорания может быть оборудован датчиком углового положения дроссельной заслонки.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…9, где:
на фиг. 1 приведен вид с торца,
на фиг. 2 приведен разрез А-А,
на фиг. 3 приведен продольный разрез двигателя внутреннего сгорания по В-В,
на фиг. 4 приведен продольный разрез двигателя по Б-Б,
на фиг. 5 приведена система охлаждения двигателя,
на фиг. 6 приведен разрез D-D,
на фиг. 7 приведен насосный агрегат,
на фиг. 8 приведен график изменения расхода окислителя и горючего,
на фиг. 9 приведен график изменения расхода окислителя, горючего и балласта.
Дизельный двигатель внутреннего сгорания (в дальнейшем - двигатель) содержит (фиг. 1…9) по меньшей мере один цилиндр 1 и установленный в нем поршень 2.
В дальнейшем описание изобретении приведено на примере двухцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя. Тем не менее изобретение распространяет свои права и на одноцилиндровый двигатель, а также на двигатели с любым числом цилиндров и с любым их расположением, например с V - образным расположением цилиндров. Также изобретение может быть применено в двухтактных двигателях, имеющих жидкостное охлаждение. Каждый поршень 2 имеет компрессионные и маслосъемные кольца 3 и 4 соответственно. Цилиндры 1 выполнены заодно с корпусом 5, имеющим поддон 6 для масла 7. Над цилиндрами 1 установлена головка цилиндров 8, между ними установлена прокладка 9.
Двигатель имеет коленчатый вал 10, систему газораспределения, выполненную в головке цилиндров 8.
Система газораспределения содержит систему впуска 11 с впускным патрубком 12, дроссельной заслонкой 13 и ее приводом 14 и систему выпуска выхлопных газов 15 с глушителем 16 и распределительный вал 17 с кулачками 18.
Распределительный вал 17 установлен параллельно оси коленчатого вала 10. В головке цилиндров 8 выполнены впускные отверстия 19 с впускными клапанами 20 и выпускные отверстия 21 с выпускными клапанами 22. В цилиндрах 1 при работе образуются камеры сгорания 23.
Поршни 2 связаны с коленчатым валом 10 шатунами 24, в которых установлены пальцы 25. Шатуны 24 имеют шатунные подшипники 26. Коленчатый вал 10 установлен на коренных подшипниках 27 и уплотнен уплотнениями 28. Внутри коленчатого вала 10 выполнены маслоканалы 29.
В систему газораспределения входят ведущая звездочка 30 и ведомая звездочка 31, соединенные цепью (или ремнем) 32. Диаметр ведомой звездочки 30 в 2 раза больше диаметра ведущей звездочки 31. За два оборота коленчатого вала 10 распределительный вал 17 совершает всего один оборот (это относится только к четырехтактным двигателям).
Около бокового участка цепи 31 установлен натяжитель цепи 33.
Кроме того, двигатель имеет установленные в каждом цилиндре 1 топливные форсунки 34, соединенные трубопроводами высокого давления 35 с распределителем 36. К распределителю 36 присоединен трубопровод подачи топлива 37, другой конец которого соединен с насосным агрегатом 38. Трубопровод подачи топлива 37 содержит регулятор расхода горючего 39 с приводом 40 и отсечной клапан горючего 41.
Во впускном патрубке 12 установлена форсунка окислителя 42, соединенная трубопроводом подачи окислителя 43 с насосным агрегатом 38. Трубопровод подачи окислителя 43 содержит регулятор расхода окислителя 44 с приводом 45 и отсечной клапан окислителя 46.
Во впускном патрубке 12 установлена также форсунка балластного продукта 47, соединенная трубопроводом подачи балласта 48 с насосным агрегатом 38. Трубопровод подачи балласта 48 содержит регулятор расхода балласта 49 с приводом 50 и отсечной клапан балластного продукта 51.
Насосный агрегат 38 (фиг. 7) содержит установленные на валу 52 насос окислителя 53, насос горючего 54, насос балласта 55 и привод 56. В качестве привода 56 использован электродвигатель.
К приводу 56 электрическими проводами 57, содержащими выключатель 58, присоединен аккумулятор 59.
Система подачи горючего содержит бак горючего 60, который трубопроводом горючего 61, содержащим клапан 62, соединен с входом в насос горючего 54. В качестве горючего может использоваться улеводородное топливо или спирт.