 |
Патент №7 4 страница
|
|
|
|
Меньший цилиндр обеспечен свечей зажигания 52, чтобы воспламенять смесь топлива и воздуха, втекающую в пространство сгорания 20. Пространство сгорания 20 показано сообщающимся с большей клинообразной камерой сгорания 220, которая сконструирована таким образом, чтобы она согласовывалась с требованиями, предъявляемыми к большему цилиндру 12. Газообразная топливная смесь в первом объеме 15a меньшего цилиндра может быть легко воспламенена искрой, при этом она может быть образована стехиометрической.
Вторая форсунка 82, работающая на низком давлении, подает топливо во впускной патрубок 25, подводящий воздух к большему цилиндру 12. Для управления выходной мощностью такого двигателя может оказаться необходимым дроссельный клапан 83. Количество топлива, подаваемое посредством форсунки 82, может быть меньше количества, необходимого для образования стехиометрической смеси в большем цилиндре 12 в течение ходов всасывания и сжатия. Следовательно, больший цилиндра 12 действует в качестве двигателя, работающего на обедненном топливе, при этом свеча зажигания 52 может оказаться неспособной создавать без постороннего содействия энергию, достаточную для воспламенения бедной смеси в конце хода сжатия. Однако смесь топлива и воздуха втекающая из первого объема 15a меньшего цилиндра может легче воспламеняться свечой зажигания 52, а после этого воспламенения созданное при этом пламя может воспламенять обедненную смесь, подаваемую к камере сгорания 220 посредством большего поршня 16. В случае такого устройства двигатель может работать на холостом ходу, используя лишь то топливо, которое подается форсункой 34, при этом форсунка 82 выключена. При пониженных частичных нагрузках может потребоваться дроссель 83, чтобы регулировать концентрацию обедненной смеси для ее воспламенения факельным пламенем из меньшего цилиндра. Как вариант, к меньшему цилиндру может подаваться дополнительное количество топлива посредством форсунки 34, пока не может быть задействована форсунка 82, с тем чтобы создать бедную смесь, имеющую концентрацию достаточную для зажигания факельным пламенем.
|
|
|
Зажигающее топливо может представлять собой нефтепродукт или газообразное топливо, например водород, либо самоиспаряющееся жидкое топливо, такое как пропан или бутан.
Устройство, показанное на фиг. 15, также пригодно для использования с почти гомогенными смесями топлива и воздуха, подаваемыми к большему цилиндру 12. Меньший цилиндр 14 выполняется по возможности наименьшим с небольшой свечой зажигания, чтобы вместо воспламенения обычной свечой зажигания прямого действия создавать плазму для воспламенения смести воздуха и топлива в пространстве сгорания 20. Вместо обычной свечи зажигания в головку цилиндра обычного бензинового двигателя с электрозажиганием может быть даже ввернут узел, состоящий из свечи зажигания, поршня и меньшего цилиндра. В случае такого устройства меньший поршень 18 может приводиться в действие электрически.
Устройство, показанное на фиг. 15, имеет также наклонную ось для движения меньшего поршня. Такое механическое устройство может обеспечить преимущество в отношении компоновки приводных механизмов для впускного и выпускного клапанов 24 и 26 и меньшего поршня 18.
На фиг. 16 представлено другое устройство для двигателя Меритта, используемое при гибридном способе факельного зажигания. Показанное устройство пригодно для использования с топливами, которые обычно могут воспламеняться посредством воспламенения от сжатия, например такими, как дизельное топливо. Сферическая камера сгорания 220, образованная частично в головке цилиндра и частично в головке большого поршня 16, отвечает требованиям, предъявляемым к большему цилиндру 12, и показана в качестве примера одного из возможных разнообразных устройств камеры сгорания. Первый объем меньшего цилиндра запитывается топливом, подаваемым форсункой 34, которая может представлять собой форсунку, работающую при низком давлении. Это топливо используется для факельного воспламенения дополнительного топлива, подаваемого к пространству сгорания посредством второй форсунки 60, работающей на высоком давлении. Такое устройство представляет собой типичное дизельное гибридное устройство для двигателя Мерритта, где форсунка 60 представляет собой типичную дизельную форсунку высокого давления, в то время как форсунка 34 может быть форсункой, работающей при низком давлении, подающей небольшое количество дизельного топлива или иного, более летучего топлива, либо газообразного топлива к цилиндру. В таком устройстве изолированное топливо, подаваемое форсункой 34, показано, как воспламеняемое посредством воспламенения от сжатия без использования свечи зажигания. Однако представляется возможным создавать факельное зажигание в дизельных двигателях посредством летучего топлива, например бензина, который подается форсункой 34 и воспламеняется искрой, используя процесс воспламенения от сжатия, инициируемого искрой, описанный применительно к фиг. 15. Однако из преимуществ такого гибрида двигателя Мерритта и дизельного двигателя заключается в уменьшении или даже исключении периода задержки зажигания, типичного для дизельного двигателя, до того момента, когда может исчезнуть стук, хорошо известный в отношении шумящих дизелей. Другое преимущество заключается в том уменьшении дыма или характерного выхлопа дизельного двигателя, а также в ускорении процесса сгорания и в увеличении при этом удельной мощности дизельного двигателя.
|
|
|
Двигатель Мерритта в его чистом виде и в гибридных формах
1. Режим работы двигателя Мерритта в его чистом виде.
При работе в режиме чистого двигателя Мерритта, например, при диапазоне топливного отношения F примерно от 10% (для холостого хода) до 80% при максимуме средней эффективной тормозной мощности, подвод для входа воздуха в больший цилиндр 12 может быть незадросселирован и не содержать какого-либо топлива. Маловероятно, что при работе в режиме чистого двигателя Меррита будет происходить полное сжигание при топливном отношении F = 100%, поскольку некоторое количество воздуха, имеющееся в большем цилиндре, не может смешиваться с топливом в течение процесса сгорания. Кроме того, сжигание топлива при отношении F от 80% до 90% может, например, создать нежелаемые окислы азота в выхлопных газах, хотя в этих газах также имеется некоторое количество кислорода. Это приведет к неэффективности обычного трехходового каталитического конвертера, используемого для обработки выхлопных газов. В случае меньшего топливного отношения, например, порядка 80%, наличие примерно 20% избыточного воздуха может оказаться достаточным для понижения температуры газообразных продуктов сгорания, с тем чтобы избежать образования окислов азота.
|
|
|
В чистом режиме двигателя Мерритта отношение E рабочего объема меньшего цилиндра доводится до максимума, с тем чтобы справляться с наибольшим количеством топлива. В варианте конструкции с непосредственным втеканием, показанным на фиг. 5, диаметр головки меньшего поршня 18 ограничивается необходимостью создания достаточной площади на огневой пластине для впускного и выпускного клапанов 24 и 26, хотя головка 35 может и не иметь круглую форму, которая показана на фиг. 13c. Первый рабочий объем 15a в меньшем цилиндре также может быть увеличен путем увеличения хода меньшего поршня 18, который контролируется приводным механизмом. Простой и оказывающий непосредственное воздействие кулачок верхнего расположения, показанный на фиг. 5, может обеспечивать величины хода, например, порядка 20 мм. Обычный, приводимый в действие кулачком качающийся механизм (не показан) может увеличить длину хода, например, до 30 мм. Двойной кулачок - стержневое устройство, показанное на фиг. 26, может значительно увеличить подъем кулачка, например, на коэффициент порядка пяти, причем при компактной схеме. На фиг. 26 два кулачка 500, соединенные друг с другом, например, посредством зубчатой передачи, создают качение стержня 519, который удерживается в соприкосновении с кулачками посредством пружин 501. Конец стержня 519 прикреплен к штоку 234 меньшего поршня 18 пальцем 236, а боковое усилие воспринимается манжетой 235.
|
|
|
На фиг. 7 представлен продленный период хода всасывания, выполняемый меньшим поршнем 18, длина которого может доходить до 360 градусов угла поворота кривошипа или 180 градусов угла поворота кулачка. Такая большая протяженность кулачкового подъема обеспечивается профилем кулачка 500, к которому предъявляются меньшие требования в отношении напряжения между кулачком и его направляющими для заданной длины хода по сравнению с кулачковым профилем 506, показанным на фиг. 25.
Объемное отношение E меньшего цилиндра, как вариант, может быть увеличено путем увеличения диаметра расточенного отверстия при использовании варианта конструкции с непрямым втеканием, показанного на фиг. 11. В этом варианте конструкции значительно меньше взаимное влияние впускного и выпускного клапанов и отверстия 2161, которое может быть расположено вблизи от круговой кромки огневой пластины, смежной с расточкой большего цилиндра. Поэтому диаметр меньшего поршня может быть увеличен, а для заданного рабочего объема ход меньшего поршня может быть уменьшен.
В таблице 1 посредством примера кратко охарактеризован режим работы по Мерритту в его чистом виде применительно к четырехтактному двигателю. Величины E и топливных отношений F приведены только в иллюстративных целях.
Чистый режим Мерритта - в варианте конструкции с непрямым втеканием, который представлен на фиг. 21, типичен для использования в пассажирском транспортном средстве для высокой экономии топлива при городском движении.
отношение E рабочих объемов - 12% - 5%
топливо - бензин (летучий);
степень сжатия - 10: 1, короткий процесс втекания;
воспламенение от сжатия, инициируемое искрой.
Для типичного двигателя с отношением рабочих объемов E = 12% могут быть применены следующие значения:
рабочий объем (больший цилиндр) - 500 см3,
рабочий объем (меньший цилиндр) - 60 см3,
требуемый объем камеры сгорания - 60 см3.
2. Гибридные формы двигателя Мерритта и дизеля
На фиг. 17 показан двигатель Мерритта в виде гибрида с дизельным двигателем, а на фиг. 18 представлена четырехтактная последовательность операций такого двигателя. В случае такого устройства используются две топливных форсунки. Форсунка 34 представляет собой работающее на низком давлении устройство, осуществляющее подачу топлива в режиме двигателя Мерритта, а форсунка 69 является форсункой высокого давления, предназначенной для работы в режиме дизеля. Форсунка 34 подает топливо к первому объему 15a меньшего цилиндра в течение хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем. Он начинается в течение выпускного хода, выполняемого большим поршнем. При работе в режиме Мерритта осуществляется подача лишь небольшого количества топлива, например, при топливном отношении F = 10%, причем его количество может оставаться постоянным или изменяться с нагрузкой или скоростью двигателя в зависимости от характеристик сгорания, присущих конкретной конструкции камеры сгорания. Вторая форсунка 60 (типичная дизельная топливная форсунка) располагается таким образом, чтобы подавать остальное количество топлива низкооктановое или высокоцетановое топливо, такое как дизельное, для его равномерного распределения внутри камеры сгорания 20. На фиг. 22 представлены надлежащие положения двух форсунок 34 и 60.
|
|
|
Двигатель, показанный на фиг. 17, представляет собой двигатель с воспламенением от сжатия.
Последовательность операции в этом двигателе, осуществляемая по четырехтактному циклу, описана с помощью фиг. 18a - 18d.
На фиг. 18d представлен ход выпуска, выполняемый большим поршнем 16, и начало хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем 18. Меньшее количество дизельного топлива впрыскивается в первый объем 15a в меньшем цилиндре 14 посредством работающей на низком давлении форсунки 34. Небольшое количество выхлопных газов также поступает в меньший цилиндр через зазор 128 в течение ранней части всасывания.
В течение хода всасывания, выполняемого большим поршнем, (фиг. 18a), меньший поршень продолжает свой ход всасывания. Вблизи от конца ходов сжатия обоих поршней (фиг. 18b) испаренное топливо в меньшем цилиндре втекает в пространство сгорания 20, где оно воспламеняется посредством контакта с горячим воздухом в процессе, известном как воспламенение от сжатия. В этот момент вторая форсунка 60, которая представляет собой типичную дизельную форсунку, подает топливо так, как показано на фиг. 18b. Под действием факельного пламени или повышения температуры, создаваемого сгоранием топлива в режиме работы по Мерритту, топливо воспламеняется весьма быстро. В течение рабочего хода, показанного на фиг. 18c, меньший поршень 18 остается во внутренней мертвой точке и не нарушает процесс сгорания внутри пространства сгорания 20.
Гибридная форма двигателя Мерритта и дизельного двигателя представляет собой воспламеняющее устройство, в котором второй цилиндр используется для создания быстродействующего источника для воспламенения основного подаваемого дизельного топлива, что ранее описано применительно к фиг. 16.
Вторая схема гибрида двигателя Мерритта и дизельного двигателя представлена на фиг. 19, а последовательность его работы в качестве четырехтактного двигателя показана на фиг. 20. В этом случае одна топливная форсунка 6034, которая представляет собой форсунку высокого давления, выполняет двойное назначение - подает небольшое количество топлива, например, F = 10%, в течение хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем 18 (фиг. 20d), и оставляет большее количество дизельного топлива вблизи от внутренней мертвой точки большего поршня 16 в течение втекания, как показано на фиг. 20b. Расположение этой форсунки 6034 таково, что она может подавать первое количество топлива в первый объем 15a в меньшем цилиндре 14 в течение хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем, в то время как второе количество топлива позднее примерно на 500 градусов угла поворота кривошипа подается непосредственно в пространство сгорания 20 вблизи от конца хода сжатия большего поршня 16. Две подачи топлива за цикл, причем управление подачей может осуществляться автоматически. Такая система подачи дизельного топлива с электронным управлением введена недавно для использования с дизельным двигателем. Надлежащее положение форсунки 6034 дополнительно представлено на фиг. 22. Общее количество топлива может быть подано за две или более пульсаций, либо по существу непрерывно с постоянной или переменной скоростью потока.
На фиг. 20c представлен рабочий ход большего поршня 16, когда меньший поршень 18 остается во внутренней мертвой точке.
В случае устройства в виде гибрида двигателя Мерритта и дизельного двигателя, выполненного согласно фиг. 18 и 20, как очевидно, происходит одновременная работа двух систем сгорания.
В таблицах 2 и 3 посредством примера кратко охарактеризованы режимы работы гибрида двигателя Мерритта и дизельного двигателя. Приведенные в таблице топливные отношения F выбраны только в иллюстративных целях.
В случае устройства в виде гибрида двигателя Мерритта и дизельного двигателя в варианте конструкции с непосредственным втеканием используется одна двухимпульсная топливная форсунка высокого давления, которая показана на фиг. 19 и 20 и представляет собой типичную форсунку, использующуюся в пассажирском транспортном средстве:
отношение E рабочих объемов - 5%;
топливо - дизельное топливо;
степень сжатия - 16: 1,
воспламенение от сжатия без постороннего воздействия
Для отношения рабочих объемов E = 5% применены следующие значения:
рабочий объем (больший цилиндр) = 500 см3;
рабочий объем (меньший цилиндр) = 25 см3;
дополнительный объем камеры сгорания (внутри меньшего цилиндра) = 8 см3.
Гибрид двигателя Мерритта и дизельного двигателя с двойной подачей топлива - форсункой 60 высокого давления для дизельного режима и форсункой 34 низкого давления для режима Мерритта, как показано на фиг. 17, типичен для использования в транспортном средстве, предназначенном для перевозки тяжелых грузов:
отношение E рабочих объемов - 3%;
топливо - дизельное топливо для большего цилиндра;
топливо - бензин (или газ пропан) для меньшего цилиндра;
степень сжатия - 14: 1;
воспламенение от сжатия, инициируемое искрой (на фиг. 17 не показано).
Для отношения рабочих объемов E=3% применены следующие значения:
рабочий объем (больший цилиндр) = 2000 см2;
рабочий объем (меньший цилиндр) = 60 см3;
дополнительный объем камеры сгорания (в головке большего поршня - не показана) = 94 см3.
Очевидно, что двигатель Мерритта в его чистом виде, когда в нем используется дизельное топливо, не представляет собой дизельный двигатель. В таком двигателе Мерритта (показанном на фиг. 11 в виде варианта с непрямым втеканием, а на фиг. 12 - в виде варианта с промежуточным втеканием) используется лишь один подвод топлива, который сообщается с первым объемом 15a в меньшем цилиндре и который подает топливо под низким давлением в течение хода всасывания, выполненного меньшим поршнем 18. Двигатель Мерритта в его чистом виде может работать на дизельном топливе как двигатель с воспламенением от сжатия и, тем не менее, не является гибридным дизельным двигателем, когда он работает в чистом режиме двигателя Мерритта. Например, двигатель Мерритта с непрямым втеканием, меньший цилиндр которого показан на фиг. 14, может использовать дизельное топливо, возможно, в сочетании с зажиганием, которому содействует искра, либо с воспламенением от сжатия, инициируемым искрой. Однако, поскольку все топливо подается к этому двигателю посредством форсунки 34 в течение хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем, двигатель остается чистым двигателем Мерритта и не представляет собой гибридную форму дизеля.
3. Устройства в виде гибрида двигателя Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием.
Эти устройства позволяют двигателю Мерритта в его чистом виде работать последовательно с бензиновым двигателем с электрозажиганием или с бензиновым двигателем с зажиганием от искры в одной и той же конструкции двигателя. Такое устройство показано на фиг. 23.
На фиг. 23 показаны дополнительная форсунка 82 низкого давления и дроссельный клапан 83, расположенные во впускном патрубке большего цилиндра 12 в типичной схеме бензинового двигателя с электрозажиганием. Свеча зажигания 52 расположена в пространстве сгорания 20 и имеет двойное назначение. Она воспламеняет втекающее топливо в режиме Мерритта посредством воспламенения от сжатия, инициируемого искрой, или, как вариант, воспламеняет предварительно перемешанную стехиометрическую смесь в режиме чистого бензинового двигателя с электрозажиганием.
Гибридное устройство с бензиновым двигателем имеет преимущество, заключающееся в возможности использования стехиометрической смеси топлива и воздуха при более высоком диапазоне значений топливных отношений F, например, от 80% до 100%. При этом весь кислород удаляется из выхлопных газов с тем, чтобы обеспечить возможность использования трехходового каталитического преобразования. Значения F в диапазоне от 80% до 100% вызывают образование в выхлопных газах двигателя наибольшего количества окислов азота.
Гибрид двигателя Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием может быть описан как двигатель Мерритта, сконструированный таким образом, чтобы он также мог работать как бензиновый двигатель с электрозажиганием. В таком двигателе меньший цилиндр 14 выполнен достаточно большим, чтобы получать значительное количество топлива, например, до 80% максимального количества топлива, поступающего в двигатель при полной нагрузке. (F до 80%). Вообще говоря, чем больше меньший цилиндр 14, тем больше часть топлива, которая может быть допущена в него и в значительной степени испаряется перед втеканием. Меньший цилиндр 14 может иметь отношение E рабочих объемов, например, составляющее порядка 10% рабочего объема большего цилиндра 12, хотя относительные размеры двух цилиндров - это вопрос их выбора конструктором двигателя. Меньший цилиндр может содержать все пространство сгорания 20 и может быть сконструирован в виде вариантов конструкции с непосредственным втеканием, непрямым втеканием или промежуточным втеканием. Искровое содействие (воспламенение от сжатия, инициируемое искрой) с использованием свечи зажигания 52 применяется для воспламенения такого топлива, как бензин, в двигателях, работающих в режиме Мерритта с использованием умеренных степеней сжатия, находящихся в диапазоне от 8: 1 до 12: 1. Свеча воспламеняет небольшое количество топлива, когда оно втекает из первого объема 15a в меньшем цилиндре 14 в пространство сгорания 20. Первоначально возникающее пламя повышает температуру и давление в пространстве сгорания 20 для возможности воспламенения от сжатия остального топлива при продолжении процесса втекания, когда топливо перемешивается с воздухом, необходимым для сгорания. Важно отметить, что в случае такого устройства на точную установку времени процесса зажигания может влиять время процесса втекания, а также момент создания искры.
Гибридный двигатель будет работать по способу Мерритта в диапазоне топливного отношения F, составляющего, например, от 0% до 80%.
В случае работы с топливными отношениями F, большими, например, 80%, двигатель Мерритта в его чистом виде изменяется на обычный бензиновый двигатель с зажиганием от искры. Это может быть достигнуто посредством прерывания подачи топлива к меньшему цилиндру 14 через форсунку 34 и вместо этого началом подачи топлива к форсунке 82 впускного коллектора, показанной на фиг. 23. Эта форсунка подает топливо для по существу фактически стехиометрической горючей смеси во впускной патрубок 25 большего цилиндра 12. Теперь управление топливным отношением F в диапазоне от 80% до 100% осуществляется для того, чтобы оно оставалось стехиометрическим посредством использования дроссельной заслонки 83, которая была полностью открыта при работе в режиме Мерритта, но теперь она частично закрывается при топливном отношении F = 80% и полностью открывается при топливном отношении F=100%.
В чистом режиме бензинового двигателя с электрозажиганием форсунка 82 и дроссельная заслонка 83 создают в двигателе стехиометрическую смесь топлива и воздуха, в то время как в чистом режиме Мерритта форсунка 82 не задействована, а форсунка 34 находится в рабочем состоянии. Также практически возможно смешение необходимого стехиометрического количества топлива посредством одновременной работы форсунок 34 и 82.
На фиг. 24 показана четырехтактная последовательность работы гибрида двигателя Мерритта и бензинового двигателя в чистом режиме бензинового двигателя с электрозажиганием. Топливо подается во впускной коллектор посредством форсунки 82 в течение впускного хода, выполняемого большим поршнем 16 (фиг. 24a). Свеча зажигания 52 воспламеняет стехиометрическую смесь в конце хода сжатия (фиг. 24b). В течение рабочего хода (фиг. 24c) меньший поршень 18 остается во временно остановленном состоянии и не оказывает влияния на процесс сгорания. В течение выпускного хода (фиг. 24d) форсунка 34 может не быть задействована или, как вариант, она может подавать небольшое количество топлива, как это показано, если форсунка 82 предназначена для подачи несколько уменьшенного количества топлива. Подача некоторого количества топлива к меньшему цилиндру 14 может способствовать охлаждению головки меньшего поршня для того, чтобы избежать проблем предварительного зажигания.
В Таблице 4 посредством примера кратко охарактеризован режим работы гибрида двигателя Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием. Величины топливных отношений F, приведенные в Таблице, выбраны лишь в иллюстративных целях.
Типичное использование для пассажирского транспортного средства, обладающего высокой мощностью:
отношение рабочих объемов E = 10%;
топливо - бензин;
степень сжатия - 8: 1;
режим Мерритта - воспламенение от сжатия, иницируемое искрой;
режим бензилового двигателя - обычное искровое зажигание, как показано на фиг. 23 и 24.
Для отношения рабочих объемов E = 10% могут быть использованы следующие величины:
рабочий объем (больший цилиндр) = 400 см3;
рабочий объем (меньший цилиндр) = 40 см3;
дополнительный объем камеры сгорания (внутри меньшего цилиндра) = 17 см3.
Очевидно, что двигатель Мерритта в его чистом виде, использующий бензиновое топливо с зажиганием, инициируемым искрой, не является бензиновым двигателем с электрозажиганием. Такой двигатель Мерритта в его чистом виде, показанный на фиг. 5 в варианте с непосредственными втеканием и на фиг. 21 в варианте с непрямым втеканием, использует только один топливный подвод 34, сообщающийся с первым объемом 15a в меньшем цилиндре, который подает топливо в течение хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем. Двигатель Мерритта в его виде может работать с бензиновым топливом и использовать зажигание от искры и, тем не менее, не является гибридным бензиновым двигателем, когда он работает в чистом режиме Мерритта.
В случае гибридной схемы двигателя Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием, выполненной согласно фиг. 24 и 25, две системы сгорания работают последовательно.
4. Тип двигателя в виде гибрида двигателя Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием для сжигания обедненной смеси.
На фиг. 15 описана работа двигателя этого типа. В этом случае меньший цилиндр 14 может представлять собой цилиндр с небольшим объемным отношением E. Назначение этого гибрида двигателя Мерритта состоит в содействии воспламенению обедненных смесей, подаваемых в больший цилиндр через впускной клапан 24. В такой гибридной форме режиме Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием выполняются одновременно.
Отношение E рабочих объемов может, например, находиться в диапазоне Мерритта может составлять, например, порядка 10%. Поэтому в случае холостого хода двигатель может работать в чистом режиме Мерритта, но когда требование в отношении создаваемой мощности повышается, посредством форсунки 82 осуществляется подача некоторого количества бензина в основной подвод 25 воздуха к большему цилиндру.
При низких значениях среднего тормозного эффективного давления в случае частичных нагрузок весьма бедная смесь, создаваемая форсункой 82, не может быть воспламенена даже с помощью режима Мерритта. В таком случае может быть использована дроссельная заслонка 83 с тем, чтобы обогатить смесь, которая подводится к впускному клапану 24, пока не станет возможным такое воспламенение. Это состояние представлено посредством примера в приведенной ниже Таблице 5 при величине F от 20% до 60%.
Бензиновый двигатель со сжиганием обедненной смеси, с факельным воспламенением в режиме Мерритта:
отношение E рабочих объемом - 4%;
топливо - бензин;
степень сжатия - 9: 1;
режим Мерритта - воспламенение от сжатия, инициируемое искрой, как показано на фиг. 15. Для отношения рабочих объемов E = 4% могут быть применены следующие величины:
рабочий объем (больший цилиндр) - 500 см3;
рабочий объем (меньший цилиндр) - 20 см3;
дополнительный объем камеры сгорания (в головке большего поршня) - 40 см3.
Плазменное зажигание
Если вновь обратиться к фиг. 15, то такое устройство пригодно еще для одного применения этого изобретения. Меньший цилиндр может быть использован в качестве мощного источника плазменного воспламенения, инициируемого искрой, как в случае бензинового двигателя с электрозажиганием, действующего стехиометрически, так и в случае дизельного двигателя, работающего на пониженных степенях сжатия. В случае такого устройства меньший цилиндр может иметь даже меньшее объемное отношение E, достаточное для испарения приемлемого минимального количества топлива. Топливная форсунка 34 может подавать либо весьма незначительное количество летучего топлива, либо, как вариант, газообразного топлива. Газообразное топливо может подаваться в течение хода всасывания, выполняемого меньшим поршнем, посредством небольшого клапана, приводимого в действие электрическими или пневматическими средствами. Такие газы, как, например, водород, пропан или бутан могут быть приемлемы при малом отношении рабочего объема меньшего цилиндра, составляющем 1% или менее. Работа двигателя в виде гибрида двигателя Мерритта и бензинового двигателя с электрозажиганием и сгоранием обедненной смеси, который показан на фиг. 15, или гибрида двигателя Мерритта и дизеля, который показан на фиг. 16, остается подобной процессам, описанным выше, однако, цель уменьшения размера цилиндра 14 состоит в обеспечении простейшего пути повышения энергии зажигания по сравнению с зажиганием от свечи без постороннего содействия. Системы, в которых, например, используются свечи зажигания с подачей водорода, известны как плазменные струйные воспламенители. Процесс разделения согласно Мерритту обеспечивает возможность введения, например, жидкого бутана в меньший цилиндр при низком давлении в течение хода всасывания, который остается изолированным здесь до тех пор, пока не воспламенится свечой зажигания после втекания. Полученная в результате плазменная струя воспламенит предварительно перемешанную смесь топлива и воздуха бензинового двигателя с электрозажиганием или, как вариант, будет в значительной степени содействовать процессу воспламенения и сгорания в дизельном двигателе. Для создания плазмы может быть использован бензин, а также другие приемлемые топлива. В случае миниатюрного меньшего цилиндра 14 потребуется меньший приводной механизм поршня 18, причем этот механизм может приводиться в действие электрически или пневматически.
|
|
|
