Приспособление для получения взрывов в двигателях внутреннего горения

Приспособление для получения взрывов в двигателях внутреннего горения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 46с

Мо 2447

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ приспособления для получения взрывов в двигателях внутреннего горения.

К патенту ин-ца К. Штейнбеккера (К. Steinbecker), в г. Шарлоттенбурге, в Германии, заявленному 10 октября 1913 г. (ваяв. свил. Мя 60102).

0 выдаче патента опубликовано 31 марта 1927 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 15 сентября 1924 года.

С целью вызова более совершенного распыления и сжигания горючего в цилиндре двигателя внутреннего горения предлагается приспособление в -виде запальной камеры, в которую горючее вводится незадолго до окончания сжатия и в начале расширения смеси в цилиндре и которая находится в постоянном соединении с рабочим цилиндром, при чем трубы, проводящие топливо, по возможности равномерно охлаждаются и окружены не эластичными стенками.

На чертежах фиг. 1 — 6 изображено в разрезах несколько вариантов предлагаемого изобретения.

Согласно фиг. 1, рабочий цилиндр а находится в постоянном сообщении с запальной камерой о при помощи канала с. При движении поршня вверх, воздух сжимается до температуры, превосходящей температуру самовоспламенения, и входит отчасти, в зависимости от величины поперечного сечения канала, в запальную камеру.

Если в конце сжатия ввести в канал сопла с. горючее через канал д, то первые частицы горючего, попавшие в камеру, воспламенятся в горячем воздухе и возникающее вследствие этого повышенное давление вгонит, распыляя, остальную часть горючего в цилиндр, где она сгорает, благодаря самовоспламенению. Таким образом, сжигание, как в камере, так и в цилиндре вызывается самовоспламенением, При этом имеющие черезвычайно .высокую температуру продукты горе.ния в камере нагревают канал и стенки до такой температуры, которая во много раз превосходит температуру .самовоспламенения горючего.

Вследствие этого происходит то, что горючее не может войти- в достаточном количестве в запальную камеру, ибо первые частицы горючего, сгорающие в канале и у устья камеры,-вызывают тотчас повышение давления, так что газы слишком рано устремляются обратно в цилиндр, не давая проникнуть в камеру достатрчному количеству горючего, а между тем черезвычайно важно ввести горючее до наступления самовоспламенения в таком количестве в горячий воздух и смешать с ним, чтобы требуемая распылительная энергия в камере с уверенностью была достигнута.

В предлагаемом приспособлении это достигается тем, что горючее вбрызгивается по каналу е по направлению к камере (фиг. 1). Этим устройством достигается то, что скорость течения горючего, сообщаемая ему насосом, под влиянием скорости текущих из цилиндра а по каналу газов, достигает наибольшей величины, Если бы горючее вбрызгивалось навстречу газам или перпендикулярно к направлению их движения, то они должны были сначала уничтожить собственную энергию движения горючего, а затем сообщить ему ускорение в направлении движения газов. Благодаря этому, энергия газов значительно уменьшилась бы и горючее к моменту самовоспламенения было бы введено недостаточно глубоко в камеру.

Во второй части рабочего процесса, .т.-е. в процессе распыления горючего в цилиндре, горючее движется навстречу струе газов. Так как здесь горючее должно распределяться в большом об еме, находящемся в покое, то здесь необходимо хорошая энергия распыления.

Горючее может быть вбрызгиваемо непосредственно в направлении к камере или наклонно, или, наконец, по касательной к стенке камеры. Оно мо-жст быль введено, при этом, в самый канал.

Вместо одного канала е для введения горючего могут быть также устроены несколько таких каналов по окружности сечения главного .канала е. Всякая частица горючего, остающаяся в канале, нарушает рабочий процесс или даже делает его невозможным, так как горючее, оставшееся в канале от прежних периодов работы, дало бы в камере вспомогательный взрыв не в надлежащее время, и тогда горючее не получало бы в рабочий период достаточной распылительной энергии.

Настоящее изобретение и имеет в виду воспрепятствовать тому, чтобы в распылительном канале оставалось горючее. Для этого канал сконструирован в виде двухстороннего запального канала с одинаковым сечением.

Горловина (сопло) с (фиг. 1), соединяющая запальную камеру б с цилиндром а, имеет форму цилиндрической трубки, в средней части которой, примерно у е, впускается горючее.

Струю газов, идущую сначала из цилиндра в камеру, а после произведенного вспомогательного взрыва из камеры в цилиндр, можно представить себе разложенной на ряд отдельных параллельных струек с равными скоростями (фиг. 1). Если теперь в канал вводится капля горючего I" (фиг. 2), то последняя в этом месте суживает сечение канала. При этом давление в канале сзади капли падает с некоторой величины у, до р,. Если капля имеет поперечное сечение Р, то она под влиянием силы р, — р, приобретает ускорение по,направлению к камере, или к цилиндру. Но, чтобы капля могла приобрести скорость. текущих газов, необходимо, чтобы это ускорение действовало на нее в течение некоторого времени на протяжении некоторого определенного пути. Это достигается тем, что канал имеет определенную длину и равное по его длине поперечное сечение. Благодаря этому, горючее до устья канала все время остается под влиянием ускорения струи газа.

Если бы канал к концу суживался или расширялся, то горючее только в самом узком месте охватывалось бы струей воздуха полностью. Значительная часть горючего была бы оттеснена в сторону и попадала бы в струю воздуха с запозданием или даже совершенно не попадала бы в нее, так что рабочий процесс стал бы невозможным.

Действие струи в настоящем приспособлении достигается тем, что канал выполнен в виде двухстороннего запального канала с равным поперечным сечением такой длины, что горючее приобретает требуемую скорость у устья.

Форма поперечного сечения канала зависит от формы пространства, в котором происходит сгорание. Если, например, имеется для сжигания, диско» образное пространство, в которое топливо вбрызгивается сбоку, то канал по направлению к цилиндру делается более плоским, чтобы достигнуть широкой формы струи. Так как движению боковых струек трение о стенки оказывает замедляющее влияние, то мельчайшие частицы горючего могут пристать к стенкам, когда их сила сцепления будет больше силы ускорения.

Эти мельчайшие частички разлагаются и коксуются под действием горячих газов и постепенно закупоривают сопло.

Эти нежелательные явления устраняются тем, что стенки реторты имеют гладкую полированную поверхность, для чего их покрывают глазурью или эмалью, или же электролитическим металлическим слоем.

Благодаря горению в камере и в рабочем цилиндре, а также вследствие течения горячих газов по каналам, канал и камера нагреваются свыше допустимого предела. Поэтому, при вступлении горючего в канал, у устья камеры происходит сгорание, вызывающее повышение давления, и перемену направления движения газов, что препятствует проникновению достаточного количества топлива в реторту.

Это преждевременое воспламенение в предлагаемом приспособлении устраняется тем, что канал е (фиг. 1) охлаждается кольцевым пространством f и пустотой вокруг стенок реторты у д настолько сильно, что горючее вступает в канал и устье реторты в жидком виде. При этом до распыления rope его протекает столько времени, что оно может в достаточном количестве наполнить всю камеру и воспламениться в задней ее части. Задняя часть камеры остается неохлажденной, чтобы обеспечить самовоспламенение.

Для этой цели в задней части камеры вставляют какое-либо тело, которое горением поддерживатся при высокой температуре. например, калильная трубка Ь (фиг. 1, 3, 4).

Камера может находиться епосредственно в рабочем пространстве или же быть соединенной с ним одним или несколькими каналами.

Так как возможность осуществления настоящего процесса зависит от правильного наступления самовоспламенения, то при пуске в ход машины воздух должен войти во вспомогательное пространство настолько горячим, чтобы обеспечить самовоспламенение. Так как холодные металлические части реторты и канала поглощают значительное количество теплоты вводимого воздуха, то самовоспламенение будет весьма сомнительным, если при пуске в ход отдельные части еще будут охлаждаться. Поэтому охладите ли заменяются тепло-изолирующим веществом, например, воздухом.

Это выполняется таким образом, что при пуске в ход каналы для охладителей выключены, имея с другой стороны свободный сток, так что охлаждающие .пространства наполняются воздухом. Такой самодействующий выключатель охлаждения представлен на фиг. 1. Вода, входящая через отверстие i в крышке, попадает отчасти через вспомогательную трубку

k в охлаждающее пространство g камеры и запального канала f, откуда она может свободно вытекать по каналу 1. Как только охлаждение крышки выключено, вода из этих каналов вытекает, так как трубка m сообщается с атмосферой, и они наполняются воз.,духом. Когда после пуска в ход охлаждение снова включено, все эти каналы по трубке Й снова наполняются водой. Чтобы достичь хорошего охлаждения и соответственно изоляции, стенки сопла делаются по возможности тоньше, Чтобы устранить при сильном охлаждении сгущение горючего в капли, к вошедшей в камеру смеси горючего и воздуха Ь задней части канала и в передней части реторты подводится необходимая для парообразования теплота, доводя температуру этих частей до требуемой высоты, конечно, ниже точки самовоспламенения. В устройстве по фиг. 3 это достигается, например, тем, что охлаждаемые части п окружены воздушной прослойкой, в которой подвигается по длине камеры 6 охлаждающая рубашка g, устанавливаемая для более целесообразного распределения температуры (фиг. 3 и 4) в средней части камеры, при чем можно также подразделить охладительное кольцо или брать охладитель при более высокой или более :низкой температуре.

Таким образом, возможно, согласно температурам горения различных видов горючего, применить различные величины теплоты парообразования. У таких двигателей, где утечка теплоты больше, чем приток теплоты из камеры, эти части должны даже быть подогреваемы, как, например, у тихоходных 4-тактных двигателей. Это может быть выполнено примерно по фиг. 4 таким образом, что верхняя часть соединительного канала, прилегающего к камере 6, окружается кольцевым пространством в, сообщающимся при посредстве каналов Ч и г с рабочим цилиндром. Теплотой сжатия смеси в рабочем цилиндре эти части подогреваются прежде, чем начинается вбрызгивание горючего.

При указанном устройстве получаются две охлажденных части, именно: устье канала и средняя часть запальной камеры, и две горячих части, именно: задняя часть камеры, поддерживаемая при температуре выше точки самовоспламенения, и задняя часть канала и устье камеры, поддерживаемые при температуре ниже точки самовоспламенения. Охлаждением достигается то, что наступление самовоспламенения задерживается до тех пор, пока воздух запальной камеры не насытится парами горючего; подогреванием отдельных частей между охладителями достигается то, что введенное горючее тотчас превращается без остатка в парообразное состояние, а подогреванием задней части камеры,— то, что самовоспламенение наступает без замедления, are To bKo закопчег о смешение в. реторте.

Для получения возможно си:ейного вспомогательного взрыва, существенным условием является то, чтобы горючее вбрызгивалась в точно определенное время, но в виду того, что roрючее в промежутки между подачами задерживается в канале или у рабочего цилиндра и что затем оно под действием горячих газов и их всасывающей силы несвоевременно вытекает из трубок, это условие нарушается даже при условии, если канал тщательно охлаждается и доведен до наименьшего об ема.

Настоящее изобретение устраняет. и этот недостаток тем, что после каждого вбрызгивания горючее из передних частей трубок удаляется так, что даже под влиянием сильного нагревания или колебаний давления горючее не может капать из трубок.

Это достигается, например, по фиг. 1 тем, что у передней части трубки d имеется ответвление s, по которому остатки горючего выталкиваются обратно в резервуар, а в устройстве по фиг. 5 это достигается автоматически действием сливного клапана и, приводимого в действие рычагом v u кулачком to тотчас после окончания: вбрызгивания.

Этому обратному выбрасыванию горючего способствует то, что в этот момент сильное давление газов в реторте передается целиком на столб горючего. Положение поршня насоса при этом совершенно независимо от положения клапана. Открывание и закрывание последнего происходит под влиянием столба горючего и, притом, независимо от нагрузки и пр., отсасывается всегда одинаковое количество горюч его.

Указанные до сих пор средства служат для того, чтобы при нормальной работе двигателя получить сильный вспомогательный взрыв в реторте для достижения хорошего распыления в рабочем цилиндре. Вызвать такой же вспомогательный взрыв при начальном пуске в ход холодного двигателя, требующего высокой степени сжатия для достижения надлежащей теплоты зажигания, невозможно вращением машины от руки. При двигателях с запальной трубкой этот недостаток устраняется тем, что запальную трубку накаливают снаружи настолько, что при пуске в ход достигается температура самовоспламенения. Однако, подогревание таких крупных частей машины черезвычайно хлопотливо и неудобно.

Предлагаемое приспособление устраняет этот недостаток тем, что непосредственно в цилиндре или соответс1венн.о в камере зажигается запальное пламя, которое нагревает сжатый воздух до тйкой степени, чтопривступлении горючего происходи.г самовоспламенение и машина начинает работать. Соответствующее приспособление изображено на фиг. 1 и в большем масштабе на фиг. 6.

В горловину Ь камеры б вставляется запальный патрон Ю, снабженный взрывчатым капсюлем8, воспламеняющимся при ударе острия е, производимом от руки или автоматически снаружи при помощи рычага D.

Так как при этом способе получается местное нагревание запальным пламенем, то целесообразно окружить патрон теплоизолятором соответственной формы, который воспринимает и удерживает теплоту; для этого вставляют патрон в запальную трубку.

ПРЕДМЕТ ПЛТЕНТЛ.

1. Приспособление для получения взрывов в двигателях внутреннего горения с запальной камерой, соединенной с цилиндром двигателя узким каналом, характеризующееся тем, что отверстие е для подведения горючей

/ жидкости открывается в соединительном канале с на средине его длины между запальной камерой и цилиндром под прямым углом (фиг. 2) или наклонно в сторону к камере (фиг. 1), каковая камера в средней части своей окружена охлаждающей рубашкой д, равно как и соединительный канал окружен рубашкой f, из которых вода при пуске в ход может быть выпускаема.

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 приспособления, отличающееся тем, что стенки канала с и камеры b покрыты внутри глазурью, эмалью и т. п.

3. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 приспособления, отли- чающееся тем, что охлаждающая рубашка g может перестанавливаться по длине камеры b (фиг. 3), а часть соединительного канала, прилегающая к камере б, снабжается кольцевым каналом о, соединяющимся через каналы

Я и r с цилиндром двигателя (фиг. 4).

4. Видоизменение охарактеризованного в п.. 1 приспособления, отличающееся тем, что насос, подающий горючую жидкость в двигатель, снабжен сливным клапаном и (фиг. 5), открывающимся кулачком 7в.

5. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 приспособления, отличающееся тем, что для получения первого взрыва при пуске в ход двигателя в горловину Й запальной камеры (фиг. 6) вставляется патрон Е, воспламеняемый ударом иглы е по капсюлю В.

Типо-иигографин «Красный Печатнике, Ленинград, Международный, 75.