Система подачи и зажигания топлива двухтактного газового двигателя с противоположно движущимися поршнями

Полезная модель относится к устройствам для питания газообразным топливом двигателей внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями и может быть использована в машиностроении, а именно в газовых двигателях внутреннего сгорания стационарного и транспортного назначения. Полезная модель может быть использована как в наземном, так и в морском, речном, железнодорожном транспорте или в газовой промышленности.
Из уровня техники известны системы, способы и устройства для питания двигателей внутреннего сгорания газообразным топливом.
Авт. свид. СССР №22066 «Система подачи топлива», МПК F02M 21/02, опубл. 07,10.1971. Известны системы подачи топлива многоцилиндровых газовых двигателей с внутренним смесеобразованием, содержащие клапаны-форсунки с дозирующими устройствами и регуляторами числа оборотов. Описываемая система отличается от известных тем, что дозирующее устройство выполнено в виде уравновешенного цилиндрического золотника, связанного с приводом регулятора числа оборотов и взаимодействующего с дросселирующим окном золотниковой втулки, соединенным с клапаном-форсункой каналом, объем которого меньше объема цикловой подачи газа на холостом режиме. Недостатком указанного изобретения является раздельная подача газа в цилиндр и в форкамеру усложняющая систему подачи газа в целом.
ф
ф
1
Авт. свид. СССР №113940 «Способ форкамерно-факельного зажигания в двигателях внутреннего сгорания, работающих со сжатием готовой топливо-воздушной смеси». МПК F02B 19/10, опубл. 12.03.1969. Способ согласно изобретению заключается в том, что воспламенение рабочей смеси в цилиндре производят факелом активных продуктов, типа свободных радикалов, которые получаются в процессе неполного горения богатой форкамерной смеси. Состав этой смеси устанавливают к моменту искрового воспламенения в форкамере с коэффициентом избытка воздуха в среднем равным α=0,5. Для получения такого состава форкамерной смеси последняя подается в форкамеру раздельно от цилиндровой смеси и при подаче переобогащается, например, до α=0,2, а затем в ходе сжатия обедняется цилиндровой смесью, состав которой не выходит за пределы стехиометрического. Недостатком указанного способа является раздельная подача газа в цилиндр и в форкамеру усложняющая систему подачи газа в целом.
Авт. свид. СССР №861683 «Способ работы двухтактного газового двигателя внутреннего сгорания». МПК F02B 43/00, опубл. 07.09.1981. После открытия выпускных и продувочных органов производят продувку и наполнение цилиндра сжатым воздухом. Затем после закрытия выпускных органов весь топливный газ начинают подавать из топливного коллектора через форкамеру, очищая ее от остаточных газов, в цилиндр (точка НПГ), где происходит перемешивание его с продувочным сжатым воздухом. С целью повышения надежности двигателя путем стабилизации состава смеси в форкамере, одновременно с перетеканием смеси из цилиндра в форкамеру производят выпуск части топливного газа из форкамеры в топливный коллектор. Недостатком указанного способа является усложнение системы подачи газа в целом, заключающееся в выпуске части топливного газа из форкамеры в топливный коллектор.
Наиболее близким заявляемой полезной модели по технической сущности техническим решением (прототипом) является система подачи и зажигания (воспламенения) топлива в газовом двигателе типа 11ГД100 (Генкин К.И,, Аксенов Д.Т., Струнге Б.Н. Газовые двигатели Д100 и агрегаты на их базе. М., «Недра», 1970. 328 с. (рис. 49 и 114); Генкин К.И. Газовые двигатели. М., «Машиностроение», 1977. 196 с. (стр. 134, рис. 72)).
В известном двухтактном газовом двигателе с форкамерно-факельным воспламенением топливный газ подается раздельно: через клапан-форсунку, установленную на гильзе цилиндра между окнами подачи воздуха и камерой сгорания в центре гильзы цилиндра, и через форкамеру, установленную в резьбовое отверстие по центру гильзы цилиндра.
Недостатками указанного газового двигателя, являются раздельные системы питания газом цилиндра и форкамеры, усложняющие конструкцию и работу двигателя, приводящие к растянутому по времени процессу сгорания и, как следствие, значительному количеству несгоревшего газа.
Недостатками указанного газового двигателя, являются раздельные системы питания газом цилиндра и форкамеры, усложняющие конструкцию и работу двигателя, приводящие к растянутому по времени процессу сгорания и, как следствие, значительному количеству несгоревшего газа.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение эффективности двухтактного газового двигателя с противоположно движущимися поршнями путем обеспечения более рациональной подачи и более полного сгорания топлива.
Задача решается за счет того, что форкамера со свечой зажигания встроена в переходник клапана-форсунки, установленного в резьбовое отверстие гильзы цилиндра, и через сопловые отверстия соединена с полостью гильзы цилиндра.
Технический результат от использования полезной модели заключается в улучшении процесса смесеобразования газа с воздухом и, как следствие, в упрощении его зажигания и более полном сгорании, и в упрощении конструкции двигателя за счет того, что переходники газовыпускных клапанов-форсунок со встроенными форкамерами со свечами зажигания установлены в отверстия по центру гильзы цилиндра.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что система подачи и зажигания топлива двухтактного газового двигателя с противоположно движущимися поршнями с внутренним смесеобразованием, содержит: гильзу цилиндра с окнами для впуска воздуха и выпуска отработавших газов с двумя диаметрально противоположно размещенными в средней ее части резьбовыми отверстиями; два газовпускных клапана-форсунки, установленных в резьбовые отверстия гильзы цилиндра, каждый содержащий переходник с размещенной в нем форкамерой со свечой зажигания, резьбовую нарезку, сопловые отверстия, соединяющие полость форкамеры и полость гильзы цилиндра.
Система зажигания топлива характеризуется тем, что в форкамере зажигание происходит от свечи зажигания, а в камере сгорания гильзы цилиндра - от факела, выбрасываемого из полости форкамеры. Газовпускные клапаны-форсунки со встроенными форкамерами установлены в резьбовые отверстия гильзы цилиндра на место дизельных форсунок. Установка двух газовпускных клапанов-форсунок в одной гильзе цилиндра улучшает процесс смесеобразования газа с воздухом и, как следствие, обеспечивает более полное сгорание газа. Преимущество заявляемой системы подачи и зажигания топлива газового двигателя в сравнении с известным решением состоит в упрощенном порядке подачи топлива, лучших условиях смесеобразования, зажигания и, как следствие, более полном сгорании топлива.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 показана схема подачи топлива в гильзу цилиндра двухтактного газового двигателя с противоположно движущимися поршнями, через форкамеру, встроенную в газовпускной клапан-форсунку.
На фиг. 2 показан, установленный в гильзу цилиндра газового двигателя, газовпускной клапан-форсунка с размещенной в переходнике форкамерой со свечой зажигания.
Предлагаемая система подачи и зажигания топлива двухтактного газового двигателя, с противоположно движущимися поршнями с внутренним смесеобразованием, содержит: гильзу цилиндра 1 с полостью для заполнения воздухом и топливом (горючим газом) и двумя диаметрально противоположно расположенными в средней ее части резьбовыми отверстиями 2; два противоположно движущихся поршня 3 и 4; расположенные по окружности гильзы цилиндра 1 окна для впуска воздуха 5 и выпуска отработавших газов 6; газовпускные клапаны-форсунки 7, установленные в резьбовые отверстия 2 гильзы цилиндра 1 (фиг. 1); форкамеру (камеру зажигания) 8 со свечой зажигания 9 в газовыпускном клапане-форсунке 7, содержащем переходник 10 с резьбовой нарезкой 11 и сопловыми отверстиями 12, соединяющими полость форкамеры 8 с полостью гильзы цилиндра 1, газовыпускной клапан 13; полость 14 охлаждения форкамеры (фиг. 2). Таким образом, переходник 10 клапана-форсунки 7 выполняет функцию форкамеры 8.
Система подачи и зажигания топлива работает следующим образом.
После продувки гильзы цилиндра 1 воздухом, поступившим через окна впуска воздуха 5, и закрытия поршнем 4 окон выпуска отработавших газов 6 открывается подача (впуск) газа в полость гильзы цилиндра 1 через газовпускные клапаны-форсунки 7 (фиг. 1) со встроенными в них форкамерами 8 и свечами зажигания 9 (фиг. 2). Поступающий из форкамеры 8 в полость гильзы цилиндра 1 газ смешивается с поступившим через окна 5 воздухом, создавая газовоздушную смесь. Подача газа прекращается при выравнивании давления газа и газовоздушной смеси в форкамерах и гильзе цилиндра. После сжатия газовоздушной смеси поршнями 3 и 4 в полости гильзы цилиндра 1 часть обедненной смеси поступает в форкамеру в газовпускном клапане-форсунке 7, образуя в ней обогащенную смесь газа с воздухом, которая воспламеняется свечой зажигания 9 с выбросом через отверстие 2 в камеру сгорания гильзы цилиндра 1 факела, поджигающего находящуюся в нем газовоздушную смесь. Зажигание газового топлива в форкамере 8 от свечи зажигания 9 происходит перед завершением сжатия газовоздушной смеси в полости гильзы цилиндра 1.
Преимущество заявляемой системы подачи и зажигания топлива двухтактного газового двигателя по сравнению с известным решением состоит в упрощении системы подачи и зажигания топлива и, как следствие, в повышении экономичности работы газового двигателя.
Таким образом, стоящая перед полезной моделью задача решена.