RU2768129C1

RU2768129C1 - Method for operation of the internal combustion engine

Info

Publication number: RU2768129C1
Application number: RU2021101540A
Authority: RU
Inventors: Виолен Макарович Любченко
Original assignee: Виолен Макарович Любченко
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2022-03-23

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building. Schemes of devices for preparing the working mixture with the specified parameters have been developed and schemes for connecting these devices to four-stroke, two-stroke and rotary internal combustion engines have been developed. An electronic control unit, a compressor with adjustable outlet air pressure and a working mixture preparation device containing groups of pre-chambers, preferably with adjustable volumes of cavities, are introduced into the engine. Each group of pre-chambers contains a pre-chamber 10, 11 with a nozzle for a re-enriched fuel-air mixture and a pre-chamber 8, 9 for compressed air. Groups of pre-chambers with prepared components of the working mixture are alternately connected to the combustion chamber of the engine to realize the working stroke. The re-enriched fuel-air mixture is maintained before ignition in a hot pre-chamber 10, 11 and after mixing with hot air, ignition and subsequent time-controlled exposure of the burning mixture in closed pre-chambers, the working stroke is realized. A given amount of the working mixture and a given ratio of air and fuel are obtained by adjusting the volumes of the cavities of the pre-chambers, depending on the given dose of fuel. The specified compression ratio is obtained by adjusting the air pressure at the compressor outlet, followed by its compression and selection into the pre-chambers when the specified pressure norm is reached.

EFFECT: proposed method provides preliminary preparation of the working mixture with the specified parameters, followed by its complete combustion without delay.

3 cl, 10 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Предлагаемое изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым, роторно-лопастным и свободно-поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Заявленное изобретение направлено на решение задач, заключающихся в подготовке рабочей смеси с заданным количеством, с заданным соотношением воздуха и топлива и с заданной степенью сжатия, а также на разработку устройств подготовки рабочей смеси с заданными параметрами и на разработку схем подключения этих устройств к ДВС. Использование заявленного изобретения позволит улучшить скоростные, экономические и экологические показатели двигателей.The present invention relates to engine building, in particular to piston, rotary vane and free-piston internal combustion engines (ICE). The claimed invention is aimed at solving problems consisting in preparing a working mixture with a given amount, with a given ratio of air and fuel and with a given compression ratio, as well as developing devices for preparing a working mixture with given parameters and developing diagrams for connecting these devices to an internal combustion engine. The use of the claimed invention will improve the speed, economic and environmental performance of engines.

Уровень техники.The level of technology.

Работы по изменению степени сжатия и повышению эффективности горения рабочей смеси в процессе работы двигателя направлены на управляемое смещение цилиндра относительно оси коленвала, на изменение объема надпоршневого пространства за счет применения управляемого поршенька, на применение сложных конструкций поршня с подвижным днищем (л. 1, стр. 329.).Work on changing the compression ratio and increasing the combustion efficiency of the working mixture during engine operation is aimed at controlled displacement of the cylinder relative to the crankshaft axis, at changing the volume of the over-piston space due to the use of a controlled piston, at the use of complex piston designs with a movable bottom (l. 1, p. 329.).

Ведутся работы по ограничению максимального давления в цилиндрах двигателя, например, за счет использования телескопического шатуна, что усложняет конструкцию двигателя (л. 1, стр. 324.).Work is underway to limit the maximum pressure in the engine cylinders, for example, through the use of a telescopic connecting rod, which complicates the design of the engine (l. 1, p. 324.).

Из существующего уровня техники известен способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания и двухтактный двигатель внутреннего сгорания В.Н. Лаврентьева (Патент: RU 2135789 С1). Предлагаемый способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания путем продувки цилиндра воздушным зарядом, сжатия воздушного заряда в цилиндре, перепуска сжатого заряда во внешнюю камеру сгорания, впрыска в нее топлива, перемещения сжатого воздушного заряда от места впрыска топлива к месту воспламенения (зажигания) топливно-воздушной смеси, перепуска продуктов сгорания в цилиндр и выпуска из цилиндра отработанных газов, отличающийся тем, что отделяют часть сжатого воздушного заряда и подают в камеру сгорания, заполненную смесью паров топлива с малым количеством воздуха. Цель изобретения: улучшение характеристик и смесеобразования, начала горения и горения.From the existing prior art, a method of operating a two-stroke internal combustion engine and a two-stroke internal combustion engine V.N. Lavrentiev (Patent: RU 2135789 C1). The proposed method of operation of a two-stroke internal combustion engine by purging the cylinder with an air charge, compressing the air charge in the cylinder, bypassing the compressed charge into the external combustion chamber, injecting fuel into it, moving the compressed air charge from the place of fuel injection to the place of ignition (ignition) of the fuel-air mixture , bypassing the combustion products into the cylinder and releasing exhaust gases from the cylinder, characterized in that part of the compressed air charge is separated and fed into the combustion chamber filled with a mixture of fuel vapors with a small amount of air. The purpose of the invention: improving the characteristics and mixture formation, the start of combustion and combustion.

Однако, возможности известного двигателя ограничены следующими недостатками: Сжатая рабочая смесь хранится в подвижной камере, прилегающей к неподвижному корпусу, что ведет к потере тепла и утечке газа через скользящие поверхности. Скользящие поверхности диска регулятора работают в условиях высокого давления и температуры, что также способствует утечке газа, снижению температуры газа и надежности работы регулятора. Камеры сгорания (КС) непроточны и отсутствует возможность их продувки. Во время горения топливной смеси в непроточной КС образуется слой продуктов горения, который препятствует смешиванию топливной смеси и воздуха и засоряет камеру сгорания. Отсутствует возможность изменения степени сжатия различных объемов топливного заряда при заданном соотношении воздуха и топлива. Отмеченные недостатки не позволяют достигнуть высокой эффективности в работе двигателя.However, the capabilities of the known engine are limited by the following disadvantages: The compressed working mixture is stored in a movable chamber adjacent to the fixed housing, which leads to heat loss and gas leakage through the sliding surfaces. The sliding surfaces of the regulator disc work under high pressure and temperature conditions, which also contributes to gas leakage, lower gas temperature and reliable operation of the regulator. Combustion chambers (CC) are non-flowing and there is no possibility of their purge. During the combustion of the fuel mixture in a non-flowing combustion chamber, a layer of combustion products is formed, which prevents the mixing of the fuel mixture and air and clogs the combustion chamber. There is no possibility of changing the compression ratio of different volumes of the fuel charge at a given ratio of air and fuel. The noted shortcomings do not allow achieving high efficiency in the operation of the engine.

Из существующего уровня техники известен роторно-поршневой двигатель (Патент: RU 2 516 044 С2), содержащий корпус, ротор с цилиндрическим уступом, расположенный в торцевых крышках, камеру сгорания, топливную форсунку, воздушный компрессор высокого давления и рекуперативный теплообменник для нагрева воздуха после компрессора теплом отходящих газов, кроме того, двигатель снабжен двумя теплоизолированными камерами сгорания периодического действия, при этом в каждой камере установлены клапаны впуска и выпуска, снабженные электромагнитом и сервоприводом, топливная форсунка с пневмоприводом и поршень для изменения геометрического объема камеры. Целью изобретения является увеличение эффективности работы двигателя в широком диапазоне его работы, от номинального.From the existing prior art a rotary piston engine is known (Patent: RU 2 516 044 C2), containing a housing, a rotor with a cylindrical ledge located in the end caps, a combustion chamber, a fuel injector, a high-pressure air compressor and a recuperative heat exchanger for heating the air after the compressor exhaust gas heat, in addition, the engine is equipped with two thermally insulated intermittent combustion chambers, while in each chamber there are intake and exhaust valves equipped with an electromagnet and a servo drive, a fuel injector with a pneumatic drive and a piston for changing the geometric volume of the chamber. The aim of the invention is to increase the efficiency of the engine in a wide range of its operation, from the nominal.

В приведенном двигателе использованы поочередно работающие камеры сгорания с регулируемыми объемами полостей, в которых заранее готовят и сжигают рабочую смесь. В камере сгорания рабочая смесь горит после кратковременной ее подготовки и затем во время рабочего хода, практически непрерывно. Длительная выдержка горящей рабочей смеси в теплоизолированной камере сгорания ведет к термической перегрузке камеры сгорания и утечке тепла. Вынос камеры сгорания за пределы зоны расширения газов ведет к потере давления газов. В двигателе используют сложную систему сжатия и нагрева воздуха перед нагнетанием его в камеру сгорания, включающую компрессор высокого давления, ресиверы и электроподогрев.In the given engine, alternately operating combustion chambers with adjustable volumes of cavities are used, in which the working mixture is prepared and burned in advance. In the combustion chamber, the working mixture burns after a short preparation and then during the working stroke, almost continuously. Long exposure of the burning working mixture in a heat-insulated combustion chamber leads to thermal overload of the combustion chamber and heat leakage. The removal of the combustion chamber outside the gas expansion zone leads to a loss of gas pressure. The engine uses a complex system for compressing and heating air before forcing it into the combustion chamber, including a high-pressure compressor, receivers and electric heating.

Конструкция всей системы и отдельных узлов двигателя отличается сложностью и, следовательно, низкой, надежностью.The design of the entire system and individual engine components is complex and, consequently, low reliability.

Отмеченные недостатки не позволяют достигнуть высокой эффективности в работе известного двигателя.The noted shortcomings do not allow to achieve high efficiency in the operation of the known engine.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному изобретению является способ работы двигателя внутреннего сгорания (Патент: РФ 206 6773) путем впуска свежего заряда в надпоршневую полость цилиндра, наполнения камеры сгорания, сжатия свежего заряда с одновременным перепуском в камеру сгорания, отсоединения последней от надпоршневой полости, воспламенения топливовоздушной смеси, подсоединение камеры сгорания к надпоршневой полости, перепуска газов из камеры сгорания в надпоршневую полость, подсоединение камеры сгорания к надпоршневой полости осуществляют не ранее чем через 80о поворота коленчатого вала после ее отсоединения.The closest in terms of the set of features to the claimed invention is a method of operating an internal combustion engine (Patent: RF 206 6773) by introducing a fresh charge into the over-piston cavity of the cylinder, filling the combustion chamber, compressing the fresh charge with simultaneous bypass into the combustion chamber, disconnecting the latter from the over-piston cavity, ignition of the air-fuel mixture, connection of the combustion chamber to the above-piston cavity, bypass of gases from the combustion chamber into the above-piston cavity, connection of the combustion chamber to the above-piston cavity is carried out no earlier than 80° of rotation of the crankshaft after its disconnection.

Целью известного изобретения является создание способа работы двигателя, обеспечивающего наиболее полное сгорание различных видов топлива (бензин, дизельное топливо, газ).The purpose of the known invention is to create a method of engine operation that provides the most complete combustion of various types of fuel (gasoline, diesel fuel, gas).

В известном ДВС высокие показатели работы могут быть достигнуты, например, для номинального режима работы за счет предварительного сжигания рабочей смеси с заданными параметрами, которые определяются, в основном, размерами внешней камеры сгорания. Однако, например, при малых нагрузках требуется малая порция рабочей смеси с высокой степенью сжатия. В известном двигателе такая степень сжатия достигается за счет нагнетания дополнительной порции воздуха, на сжатие и на нагрев которого бесполезно тратится энергия. При сгорании рабочей смеси в непроточной камере образуется слой продуктов горения, который ухудшает горение и засоряет камеру сгорания. В двигателе отсутствует возможность продувки камер сгорания. Горение и длительное хранение сгоревших газов в камерах сгорания ведет к их перегреву и утечке тепла через стенки камер.In the known internal combustion engine, high performance can be achieved, for example, for the nominal mode of operation due to the preliminary combustion of the working mixture with the given parameters, which are determined mainly by the dimensions of the external combustion chamber. However, for example, at low loads, a small portion of the working mixture with a high compression ratio is required. In a known engine, such a degree of compression is achieved by forcing an additional portion of air, the compression and heating of which wastes energy. During the combustion of the working mixture in a stagnant chamber, a layer of combustion products is formed, which worsens combustion and clogs the combustion chamber. The engine does not have the ability to purge the combustion chambers. Combustion and long-term storage of burnt gases in combustion chambers leads to their overheating and heat leakage through the walls of the chambers.

Впрыск топлива производится в камеру сгорания с горящей смесью, поэтому требуется топливный насос высокого давления.Fuel is injected into the combustion chamber with a burning mixture, so a high pressure fuel pump is required.

При исследовании отличительных признаков аналогов изобретения не выявлены достаточно простые схемы ДВС позволяющие оперативно получать рабочую смесь в заданном количестве, с заданным соотношением топлива и воздуха и с заданной степенью сжатия для различных режимов работы двигателя на различных видах топлива.In the study of the distinguishing features of analogues of the invention, rather simple ICE schemes were not identified that make it possible to quickly obtain a working mixture in a given amount, with a given ratio of fuel and air and with a given compression ratio for various engine operating modes on various types of fuel.

Сущность.Essence.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа, позволяющего оперативно подготавливать рабочую смесь в заданном количестве, с заданным соотношением топлива и воздуха и с заданным давлением, а также разработка устройств для подготовки рабочей смеси по данному способу и разработка схем подключения этих устройств к ДВС, что позволит улучшить скоростные, экономические и экологические показатели ДВС, работающих в различных режимах и на различных видах топлива.The task to be solved by the claimed invention is to create a method that allows you to quickly prepare the working mixture in a given amount, with a given ratio of fuel and air and with a given pressure, as well as the development of devices for preparing the working mixture according to this method and the development of connection diagrams for these devices to internal combustion engines, which will improve the speed, economic and environmental performance of internal combustion engines operating in various modes and on various types of fuel.

Поставленная задача решается за счет того, что способ работы реализуют в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), в состав которого входят топливные предкамеры, которые поочередно подключают к камере сгорания цилиндра для выполнения рабочего хода с последующим отключением от нее для подготовки и сжигания рабочей смеси, при этом топливные предкамеры имеют постоянный объем полостей или регулируемый объем полостей и тем, что в состав двигателя дополнительно введены электронный блок управления, определяющий в зависимости от режима работы двигателя и вида топлива параметры рабочей смеси и обеспечивающий регулировку и согласованную работу узлов двигателя, компрессор, предпочтительно, с регулируемым давлением воздуха на выходе, и устройство подготовки рабочей смеси, содержащее в зависимости от типа двигателя по крайней мере две группы предкамер, каждая из которых содержит, по крайней мере воздушную предкамеру с постоянным или регулируемым объемом полости и топливную предкамеру, предпочтительно с регулируемым объемом полости; во время работы двигателя топливную и воздушную предкамеры первой группы предкамер заполняют сжатым до определенного давления воздухом, в топливную предкамеру впрыскивают дозу топлива, полученную переобогащенную топливовоздушную смесь выдерживают в горячей топливной предкамере; перед началом рабочего хода воздух из воздушной предкамеры смешивают с парами переобогащенной топливовоздушной смеси топливной предкамеры, полученная рабочая смесь самовоспламеняется или ее поджигают, в зависимости от типа двигателя, и после ее выдержки в замкнутом объеме предкамер, к цилиндру двигателя вместо второй группы предкамер подключают первую группу предкамер; под действием возросшего давления горящая смесь вместе с дополнительным потоком воздуха из воздушной предкамеры нагнетается в цилиндр, где реализуют рабочий ход, по завершении которого осуществляют выхлоп и продувку, а затем заполнение воздухом из компрессора предкамер и цилиндра, с последующим нагнетанием в предкамеры воздуха из цилиндра; предкамеры запирают, если давление в каждой из них достигнет заданного для этой предкамеры уровня, в топливную предкамеру для испарения впрыскивают дозу топлива, и далее последовательность операций повторяют аналогично.The problem is solved due to the fact that the method of operation is implemented in an internal combustion engine (ICE), which includes fuel pre-chambers, which are connected in turn to the combustion chamber of the cylinder to perform a working stroke, followed by disconnection from it to prepare and burn the working mixture, with In this case, the fuel prechambers have a constant volume of cavities or an adjustable volume of cavities, and the fact that an electronic control unit is additionally introduced into the engine, which determines the parameters of the working mixture depending on the engine operating mode and type of fuel and ensures the adjustment and coordinated operation of engine components, the compressor, preferably, with adjustable air pressure at the outlet, and a mixture preparation device containing, depending on the type of engine, at least two groups of prechambers, each of which contains at least an air prechamber with a constant or adjustable cavity volume and a fuel prechamber, preferably with adjustable cavity volume; during engine operation, the fuel and air pre-chambers of the first group of pre-chambers are filled with air compressed to a certain pressure, a dose of fuel is injected into the fuel pre-chamber, the resulting re-enriched air-fuel mixture is kept in the hot fuel pre-chamber; before the start of the working stroke, air from the air prechamber is mixed with vapors of the re-enriched air-fuel mixture of the fuel prechamber, the resulting working mixture ignites spontaneously or is set on fire, depending on the type of engine, and after it has been kept in the closed volume of the prechambers, the first group is connected to the engine cylinder instead of the second group of prechambers prechambers; under the action of increased pressure, the burning mixture, together with an additional air flow from the air pre-chamber, is injected into the cylinder, where a working stroke is carried out, after which exhaust and purge are carried out, and then air is filled from the compressor of the pre-chambers and the cylinder, followed by injection of air from the cylinder into the pre-chambers; the pre-chambers are closed if the pressure in each of them reaches the level set for this pre-chamber, a dose of fuel is injected into the fuel pre-chamber for evaporation, and then the sequence of operations is repeated similarly.

Способ работы отличающийся тем, что УПРС содержит, группы предкамер, каждая из которых, предпочтительно, содержит соединенные последовательно первое запорное устройство, воздушную предкамеру, второе запорное устройство, топливную предкамеру с форсункой и, предпочтительно, третье запорное устройство с выходами в камеру сгорания двигателя, кроме того, в каждой группе предкамер может быть проведен дополнительный канал, соединяющий воздушную предкамеру с камерой сгорания двигателя.The method of operation is characterized in that the UPRS contains groups of pre-chambers, each of which preferably contains a first locking device connected in series, an air pre-chamber, a second locking device, a fuel pre-chamber with a nozzle and, preferably, a third locking device with outlets to the combustion chamber of the engine, in addition, in each group of prechambers, an additional channel can be drawn connecting the air prechamber with the combustion chamber of the engine.

Способ работы, отличающийся тем, что запорное устройство может быть, предпочтительно, изготовлено в виде вала с каналами для прохода газов, который поворачивается в подшипниках под воздействием управляемого привода.A method of operation, characterized in that the locking device can preferably be made in the form of a shaft with channels for the passage of gases, which rotates in bearings under the influence of a controlled drive.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, которые приведены в качестве примеров для пояснения заявленного способа работы ДВСThe essence of the invention is illustrated in the drawings, which are given as examples to explain the claimed method of operation of the internal combustion engine.

На фиг. 1, фиг. 4 и фиг. 7 представлены схемы двигателей, работающих совместно с УПРС.In FIG. 1, fig. 4 and FIG. 7 shows diagrams of engines operating in conjunction with UPRS.

На фиг. 1 приведена схема УПРС, подключенного к четырехтактному ДВС с возвратно - поступательным движением поршня.In FIG. 1 shows a diagram of an UPRS connected to a four-stroke internal combustion engine with a reciprocating piston.

- На фиг. 2 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 10 на схеме фиг. 1,- In FIG. 2 shows a time diagram of the dependence of pressure p on time t in the fuel prechamber 10 in the diagram of FIG. one,

- на фиг. 3 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 11 на схеме фиг. 1,- in Fig. 3 shows a time diagram of the dependence of pressure p on time t in the fuel prechamber 11 in the diagram of FIG. one,

- на фиг. 4 приведена схема УПРС, подключенного к двухтактному ДВС с возвратно - поступательным движением поршня,- in Fig. 4 shows a diagram of an UPRS connected to a two-stroke internal combustion engine with a reciprocating piston,

- на фиг. 5 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 7 на схеме фиг. 4,- in Fig. 5 shows a time diagram of the dependence of pressure p on time t in the fuel prechamber 7 in the diagram of FIG. 4,

- на фиг. 6 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 8 на схеме фиг. 4,- in Fig. 6 shows a time diagram of the dependence of pressure p on time t in the fuel prechamber 8 in the diagram of FIG. 4,

- на фи.7 приведена схема подключения УПРС к роторно-лопастному двигателю с вращающимся ротором,- figure 7 shows the connection diagram of the UPRS to a rotary vane motor with a rotating rotor,

- на фиг. 8 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 20 первой группы предкамер 14 двигателя на фиг. 7,- in Fig. 8 shows a time diagram of the dependence of pressure p on time t in the fuel prechamber 20 of the first group of prechambers 14 of the engine in FIG. 7,

- на фиг. 9 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 20 второй группы предкамер 15 двигателя на фиг. 7,- in Fig. 9 shows a time diagram of the dependence of pressure p on time t in the fuel prechamber 20 of the second group of prechambers 15 of the engine in FIG. 7,

- на фиг. 10 приведена временная диаграмма зависимости давления р от времени t в топливной предкамере 20 третьей группы предкамер 16 двигателя на фиг. 7.- in Fig. 10 shows a time diagram of pressure p versus time t in the fuel prechamber 20 of the third group of prechambers 16 of the engine in FIG. 7.

ДВС, работающие по предлагаемому способу, содержат электронный блок управления, определяющий в зависимости от режима работы двигателя и вида топлива параметры рабочей смеси и обеспечивающий регулировку и согласованную работу узлов двигателя, причем, корректировка может быть осуществлена в течение нескольких рабочих циклов двигателя, компрессор, предпочтительно с регулируемым давлением воздуха на выходе, и устройство подготовки рабочей смеси. В зависимости от типа и назначения двигателя УПРС могут отличаться количеством предкамер и способом подключения к двигателю.Internal combustion engines operating according to the proposed method contain an electronic control unit that determines the parameters of the working mixture depending on the operating mode of the engine and the type of fuel and ensures the adjustment and coordinated operation of engine components, moreover, the adjustment can be carried out within several engine operating cycles, the compressor, preferably with adjustable air pressure at the outlet, and a device for preparing the working mixture. Depending on the type and purpose of the engine, UPRS may differ in the number of prechambers and the method of connection to the engine.

Работа двигателя по предлагаемому способу поясняется на примере работы четырехтактного ДВС с возвратно-поступательным движением поршней. Топливные предкамеры в УПРС выполнены с постоянными объемами полостей. В общем случае одно УПРС предназначено для обслуживания одного цилиндра. Однако, одно УПРС может обслуживать два цилиндра, если в одном из них реализуют такты всасывания и сжатия, а во втором - такты рабочего хода и выхлопа, фиг. 1.The operation of the engine according to the proposed method is illustrated by the example of the operation of a four-stroke internal combustion engine with reciprocating pistons. Fuel pre-chambers in UPRS are made with constant volumes of cavities. In the general case, one UPRS is designed to service one cylinder. However, one UPRS can serve two cylinders if one of them implements the suction and compression strokes, and the second - the stroke and exhaust strokes, Fig. one.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с противоположно двигающимися поршнями 2 и 4, соответственно, в цилиндрах 1 и 3, работающий по предлагаемому способу, содержит компрессор, электронный блок управления (на схемах не показаны) и устройство подготовки рабочей смеси 5, см. фиг. 1, содержащее две группы предкамер, в состав каждой из которых входят соединенные последовательно через запорные устройства 6 и 7, соответственно, воздушные предкамеры 8 и 9 и топливные предкамеры 10 и 11 с форсунками 12. На канале, приходящем из цилиндра 3, перед воздушными камерами 8 и 9 установлены соответственно запорные устройства ЗУ13 и ЗУ14. Выходы обеих групп предкамер заведены в камеру сгорания 16 цилиндра 1. Перед цилиндром 3 на канале, приходящем из компрессора, установлено ЗУ17. На выхлопном канале в первом цилиндре 1 установлено ЗУ18. Воздушные предкамеры 8 и 9 содержат полости 19 с рабочей жидкостью, поршни 20 и каналы 21 для нагнетания и слива жидкости. Воздушная предкамера 8 соединена с камерой сгорания 16 цилиндра 1 каналом 22, проходящим через ЗУ6 и ЗУ15. Воздушная предкамера 9 соединена с камерой сгорания 16 цилиндра 1 каналом 23, проходящим через ЗУ7 и ЗУ15. Воздушная предкамеры 8 соединена с топливной предкамерой 10 каналом 24, проходящим через ЗУ6. Воздушная предкамера 9 соединена с топливной предкамерой 11 каналом 25, проходящим через ЗУ7. Камера сгорания 16 соединена с топливными предкамерами 10 и 11 соответственно каналами 26 и 27, проходящими через ЗУ15. При необходимости искрового поджигания смеси в корпусе топливной предкамеры устанавливают свечу зажигания (на схеме не показана).A four-stroke internal combustion engine with oppositely moving pistons 2 and 4, respectively, in cylinders 1 and 3, operating according to the proposed method, contains a compressor, an electronic control unit (not shown in the diagrams) and a working mixture preparation device 5, see Fig. 1, containing two groups of prechambers, each of which includes air prechambers 8 and 9 connected in series through locking devices 6 and 7, respectively, and fuel prechambers 10 and 11 with injectors 12. On the channel coming from cylinder 3, in front of the air chambers 8 and 9, respectively, locking devices ZU13 and ZU14 are installed. The outlets of both groups of prechambers are brought into the combustion chamber 16 of cylinder 1. Before cylinder 3, on the channel coming from the compressor, ZU17 is installed. ZU18 is installed on the exhaust channel in the first cylinder 1. Air prechambers 8 and 9 contain cavities 19 with working fluid, pistons 20 and channels 21 for pumping and draining fluid. The air pre-chamber 8 is connected to the combustion chamber 16 of the cylinder 1 by a channel 22 passing through the ZU6 and ZU15. The air pre-chamber 9 is connected to the combustion chamber 16 of the cylinder 1 by a channel 23 passing through the ZU7 and ZU15. The air pre-chamber 8 is connected to the fuel pre-chamber 10 by a channel 24 passing through the ZU6. The air pre-chamber 9 is connected to the fuel pre-chamber 11 by a channel 25 passing through the ZU7. The combustion chamber 16 is connected to the fuel pre-chambers 10 and 11, respectively, by channels 26 and 27 passing through the ZU15. If it is necessary to spark ignition of the mixture, a spark plug is installed in the body of the fuel prechamber (not shown in the diagram).

Работа двигателя поясняется диаграммами зависимости давления р от времени t в топливных предкамерах 10 и 11. Давление в воздушных предкамерах на фиг. 2 и на фиг. 3 обозначено пунктирными линиями. Вертикальные линии на диаграммах - границы тактов.Engine operation is illustrated by diagrams of pressure p versus time t in the fuel prechambers 10 and 11. The pressure in the air prechambers in FIG. 2 and in FIG. 3 is indicated by dotted lines. The vertical lines on the diagrams are the boundaries of the measures.

В первом такте в цилиндре 1 и предкамерах 8 и 10 реализуют рабочий ход, фиг. 2 1 и 2. Во втором такте производят выхлоп через ЗУ18, перед завершением которого открывают ЗУ17 и ЗУ13 и воздухом из компрессора через ЗУ17, цилиндр 3 и ЗУ13 производят продувку предкамер 8, 10 и цилиндра 1 с выходом газов через ЗУ18, фиг. 2, 3 и 4. В конце второго такта поворотом ЗУ15 от цилиндра отключают предкамеры 8 и 10 и подключают к нему предкамеры 9 и 11 для выполнения рабочего хода с участием предкамер 9 и 11, фиг. 3, 6 и 7. С началом третьего такта предкамеры 8 и 10 заполняют воздухом из компрессора, фиг. 2, 4 и 5, затем запирают ЗУ17 и в предкамеры продолжают нагнетать воздух из цилиндра 3. При достижении заданного давления в топливной предкамере ее запирают поворотом ЗУ6, впрыскивают в нее топливо и выдерживают его, фиг. 2, 6 и 8. При достижении заданного давления в воздушной предкамере ее запирают с помощью ЗУ13. Перед завершением четвертого такта, при закрытых ЗУ13 и ЗУ15, с помощью ЗУ6 открывают канал 24 между воздушной предкамерой 8 и топливной предкамерой 10. Воздух из предкамеры 8 с более высоким давлением проникает через канал 24 в топливную предкамеру 10 и частично смешивается с переобогащенной топливовоздушной смесью. В зонах топливной предкамеры, где показатель альфа, возрастая, приближается к величине 0.8…0.9, [л.1, с. 111.], при высокой температуре происходит самовоспламенение смеси, фиг. 2, 8 и 9. Затем открывают ЗУ15. Под действием возросшего давления в предкамерах 8 и 10 горящая топливовоздушная смесь вытесняется в цилиндр 1 через канал 26 в ЗУ15. Кроме того, из воздушной предкамеры 8 через канал 22 в цилиндр 1 поступает дополнительный поток воздуха, необходимый для устойчивого горения смеси. По мере опустошения предкамер 8 и 10 доля воздуха в рабочей смеси увеличивается, что способствует полному ее сгоранию и очищению топливной предкамеры 10 от продуктов горения, фиг. 2, 9 и 10. Затем все операции рабочего цикла повторяют аналогично. В двигателе с искровым зажиганием в топливных предкамерах 10 и 11 подготавливают топливовоздушную смесь, состав которой наиболее предпочтителен для надежного возгорания. Воздушную предкамеру заполняют воздухом, необходимым для полного сгорания рабочей смеси. В результате, за один оборот коленвала реализуют один рабочий ход. Топливо выдерживают в течение, примерно, половины оборота коленвала, фиг. 2, 6 и 8.In the first stroke in cylinder 1 and prechambers 8 and 10, a working stroke is implemented, Fig. 2 1 and 2. In the second stroke, the exhaust is produced through the ZU18, before the completion of which the ZU17 and ZU13 are opened and the air from the compressor through the ZU17, cylinder 3 and ZU13 is used to purge the pre-chambers 8, 10 and cylinder 1 with the release of gases through the ZU18, Fig. 2, 3 and 4. At the end of the second stroke, by turning ZU15, prechambers 8 and 10 are disconnected from the cylinder and prechambers 9 and 11 are connected to it to perform a working stroke with the participation of prechambers 9 and 11, fig. 3, 6 and 7. With the beginning of the third stroke, the pre-chambers 8 and 10 are filled with air from the compressor, FIG. 2, 4 and 5, then ZU17 is locked and air from cylinder 3 continues to be injected into the pre-chambers. When the predetermined pressure in the fuel pre-chamber is reached, it is locked by turning ZU6, fuel is injected into it and maintained, fig. 2, 6 and 8. When the predetermined pressure in the air prechamber is reached, it is locked with the help of ZU13. Before the end of the fourth cycle, with ZU13 and ZU15 closed, the channel 24 between the air prechamber 8 and the fuel prechamber 10 is opened with the help of the ZU6. In the zones of the fuel pre-chamber, where the alpha index, increasing, approaches the value of 0.8 ... 0.9, [l.1, p. 111.], self-ignition of the mixture occurs at high temperature, fig. 2, 8 and 9. Then ZU15 is opened. Under the action of increased pressure in pre-chambers 8 and 10, the burning air-fuel mixture is forced into cylinder 1 through channel 26 in ZU15. In addition, from the air pre-chamber 8 through the channel 22 into the cylinder 1 comes an additional air flow necessary for stable combustion of the mixture. As the prechambers 8 and 10 are emptied, the proportion of air in the working mixture increases, which contributes to its complete combustion and purification of the fuel prechamber 10 from combustion products, Fig. 2, 9 and 10. Then all operations of the working cycle are repeated similarly. In an engine with spark ignition in the fuel prechambers 10 and 11, an air-fuel mixture is prepared, the composition of which is most preferable for reliable ignition. The air pre-chamber is filled with air necessary for the complete combustion of the working mixture. As a result, for one revolution of the crankshaft, one working stroke is realized. The fuel is held for about half a revolution of the crankshaft, FIG. 2, 6 and 8.

Работа двигателя по предлагаемому способу поясняется на примере работы двухтактного ДВС, содержащего воздушную и две топливные предкамеры с переменными объемами полостей. В УПРС может быть смонтирована вместо двух одна воздушная предкамера 6.The operation of the engine according to the proposed method is illustrated by the example of the operation of a two-stroke internal combustion engine containing air and two fuel pre-chambers with variable volumes of cavities. Instead of two, one air pre-chamber 6 can be mounted in the UPRS.

Двухтактный ДВС, работающий по предлагаемому способу, содержит компрессор, электронный блок управления (на схемах не показаны), цилиндр 1, поршень 2, камеру сгорания 3, выхлопной канал 4 и УПРС 5, которое содержит воздушную предкамеру 6, топливные предкамеры 7 и 8, запорные устройства ЗУ9, ЗУ10, и ЗУ11, каналы 12, 13, 14 и 15, форсунки 16, кулачек 17, поршни 18, полость с жидкостью 19, поршень 20 и канал 21 для нагнетания и слива жидкости.A two-stroke internal combustion engine operating according to the proposed method contains a compressor, an electronic control unit (not shown in the diagrams), a cylinder 1, a piston 2, a combustion chamber 3, an exhaust channel 4 and an UPRS 5, which contains an air prechamber 6, fuel prechambers 7 and 8, locking devices ZU9, ZU10, and ZU11, channels 12, 13, 14 and 15, nozzles 16, cam 17, pistons 18, cavity with liquid 19, piston 20 and channel 21 for pumping and draining liquid.

Во время работы двигателя в зависимости от вида топлива и режима работы устанавливают требуемый объем воздушной предкамеры 6 за счет смещения поршня 20 при нагнетании или сливе жидкости через канал 21 в полости 19. Требуемые объемы топливных предкамер устанавливают смещением поршней 18 при повороте кулачка 17 с приводом, предпочтительно, от шагового электродвигателя (на схеме не показан).During engine operation, depending on the type of fuel and operating mode, the required volume of the air prechamber 6 is set by displacement of the piston 20 when the liquid is pumped or drained through the channel 21 in the cavity 19. The required volumes of the fuel prechambers are set by the displacement of the pistons 18 when the cam 17 is turned with the drive, preferably from a stepper motor (not shown in the diagram).

Работа двигателя поясняется диаграммами зависимости давления от времени в топливных предкамерах 7 и 8 на фиг. 5. Вертикальные линии на диаграммах соответствуют границам тактов.Engine operation is illustrated by diagrams of pressure versus time in fuel prechambers 7 and 8 in FIG. 5. The vertical lines on the diagrams correspond to bar boundaries.

В первом такте в цилиндре 1 и предкамерах 6 и 7 реализуют рабочий ход, фиг. 5, 1 и 2, с последующим выхлопом через канал 4, а затем и продувкой воздухом из компрессора через ЗУ 11 предкамер 6 и 7 и цилиндра 1, фиг. 5, 2 и 4. Во втором такте, такте сжатия, после перекрытия поршнем канала 4, предкамеры 6, 7 и цилиндр 1 заполняют воздухом из компрессора, фиг. 5, 4 и 5, затем закрывают ЗУ11 и в предкамеры нагнетают воздух из цилиндра 1, фиг. 5, 5 и 6. При достижении заданного давления в воздушной предкамере 6 поворотом ЗУ9 закрывают каналы 12 и 13, ведущие, соответственно, в топливную предкамеру 7 и в цилиндр 1 и открывают канал 14 из предкамеры 6 в топливную предкамеру 8. При этом в топливные предкамеры 6 и 7 продолжают нагнетать воздух из цилиндра 1. В предкамерах 6 и 8 переобогащенная топливовоздушная смесь частично смешивается с воздухом из предкамеры 6, самовоспламеняется и ее выдерживают до начала третьего такта, фиг. 6, 3 и 4. С началом третьего такта поворотом ЗУ10 запирают предкамеру 7, впрыскивают в нее топливо и выдерживают его в течение третьего и частично четвертого тактов. В предкамерах 6, 8 и в цилиндре 1 реализуют рабочий ход, фиг. 6, 4 и 5, во время которого горящая рабочая смесь через канал 14, в ЗУ10, нагнетается в цилиндр. Кроме того, из воздушной предкамеры 6 через канал 15, проходящий через ЗУ9 и ЗУ10, в цилиндр 1 поступает дополнительный поток воздуха, необходимый для устойчивого горения смеси. По мере опустошения предкамер 6 и 8 доля воздуха в рабочей смеси увеличивается, что способствует полному ее сгоранию и очищению топливной предкамеры 8 от продуктов горения. Затем все операции рабочего цикла повторяют. В результате, за один оборот коленвала реализуют один рабочий ход. Топливо выдерживают в течение неполного оборота коленвала, фиг. 5, 6 и 9.In the first stroke in cylinder 1 and pre-chambers 6 and 7, a working stroke is implemented, Fig. 5, 1 and 2, followed by exhaust through channel 4, and then blowing air from the compressor through the memory 11 of pre-chambers 6 and 7 and cylinder 1, fig. 5, 2 and 4. In the second stroke, the compression stroke, after the channel 4 is blocked by the piston, the pre-chambers 6, 7 and cylinder 1 are filled with air from the compressor, FIG. 5, 4 and 5, then ZU11 is closed and air is injected into the pre-chambers from cylinder 1, fig. 5, 5 and 6. When the predetermined pressure in the air prechamber 6 is reached, turning the ZU9 closes the channels 12 and 13 leading to the fuel prechamber 7 and cylinder 1, respectively, and opens the channel 14 from the prechamber 6 to the fuel prechamber 8. pre-chambers 6 and 7 continue to pump air from cylinder 1. In pre-chambers 6 and 8, the over-enriched air-fuel mixture is partially mixed with air from pre-chamber 6, ignites spontaneously, and is maintained until the start of the third stroke, fig. 6, 3 and 4. With the beginning of the third stroke, by turning ZU10, the pre-chamber 7 is locked, fuel is injected into it and kept for the third and partially fourth strokes. In the pre-chambers 6, 8 and in the cylinder 1, a working stroke is realized, Fig. 6, 4 and 5, during which the burning working mixture through channel 14, in ZU10, is injected into the cylinder. In addition, from the air pre-chamber 6 through the channel 15, passing through the ZU9 and ZU10, an additional air flow enters the cylinder 1, which is necessary for the stable combustion of the mixture. As the prechambers 6 and 8 are emptied, the proportion of air in the working mixture increases, which contributes to its complete combustion and purification of the fuel prechamber 8 from combustion products. Then all operations of the working cycle are repeated. As a result, for one revolution of the crankshaft, one working stroke is realized. The fuel is held for an incomplete revolution of the crankshaft, FIG. 5, 6 and 9.

В двигателе с искровым зажиганием в топливной предкамере подготавливают топливовоздушную смесь, состав которой наиболее предпочтителен для надежного возгорания. Воздушную предкамеру заполняют воздухом, необходимым для полного сгорания рабочей смеси. Рабочую смесь поджигают от свечей, которые устанавливают в топливных предкамерах 7 и 8 (на схеме не показаны).In a spark-ignition engine, an air-fuel mixture is prepared in the fuel prechamber, the composition of which is most preferable for reliable ignition. The air prechamber is filled with air necessary for complete combustion of the working mixture. The working mixture is ignited from candles, which are installed in the fuel pre-chambers 7 and 8 (not shown in the diagram).

Работа двигателя с возвратно-поступательным движением поршня, роторно-лопастного двигателя с качающимся ротором и свободно - поршневого двигателя по принципу работы идентичны, поэтому схемы подключения УПРС к этим двигателям, см. фиг. 1 и фиг. 4, и операции по реализации работы этих двигателей совместно с УПРС также, в основном, идентичны.The operation of an engine with a reciprocating piston, a rotary vane engine with an oscillating rotor and a free-piston engine are identical in principle of operation, therefore, the connection diagrams of the UPRS to these engines, see Fig. 1 and FIG. 4, and the operations for implementing the operation of these engines in conjunction with the UPRS are also basically identical.

Работа двигателя по предлагаемому способу поясняется на одном из возможных примеров работы роторно-лопастного ДВС с вращающимся ротором. Топливные предкамеры в приведенном двигателе имеют постоянные объемы полостей.The operation of the engine according to the proposed method is illustrated by one of the possible examples of the operation of a rotary-vane internal combustion engine with a rotating rotor. The fuel pre-chambers in the given engine have constant volumes of cavities.

Двигатель 1, фиг. 7, содержит ротор 3 с двумя лопастями 4, два перепускных клапана 5 и четыре рабочие камеры 6, 7, 8, 9, в которых выполняют такты, соответственно, рабочий ход, выхлоп, всасывание и сжатие. УПРС2 содержит три однотипные группы предкамер 14, 15 и 16, каждая из которых содержит по одной воздушной предкамере 18 и одной топливной предкамере 20 с форсункой 22, соединенные через ЗУ19, а также - входные ЗУ17 и выходные ЗУ21. Воздушные предкамеры 18 через ЗУ17 подключены каналом 13 к выходу камеры сжатия 9 двигателя. Топливные предкамеры 20 через ЗУ21 подключены каналом 12 к входу камеры сгорания 6.Engine 1, Fig. 7, contains a rotor 3 with two blades 4, two bypass valves 5 and four working chambers 6, 7, 8, 9, in which strokes are performed, respectively, stroke, exhaust, suction and compression. UPRS2 contains three groups of the same type of pre-chambers 14, 15 and 16, each of which contains one air pre-chamber 18 and one fuel pre-chamber 20 with a nozzle 22, connected through ZU19, as well as input ZU17 and output ZU21. The air pre-chambers 18 are connected by channel 13 to the outlet of the compression chamber 9 of the engine through the ZU17. Fuel pre-chambers 20 are connected via channel 12 to the inlet of combustion chamber 6 via ZU21.

На фиг. 8, фиг. 9 и фиг. 10 представлены временные диаграммы зависимости давления от времени в топливных предкамерах 20, установленных, соответственно, группах предкамер 14, 15 и 16.In FIG. 8, fig. 9 and FIG. 10 is a time plot of pressure versus time in fuel prechambers 20 installed respectively in groups of prechambers 14, 15 and 16.

Пунктирные линии соответствуют давлениям в воздушных предкамерах. На диаграммах попарные вертикальные линии 1, 3 и 4, 7 и 8 и т.д. отмечают интервалы времени прохода лопастей ротора через перепускные клапаны.The dotted lines correspond to the pressures in the air prechambers. On the diagrams, paired vertical lines 1, 3 and 4, 7 and 8, etc. note the time intervals for the passage of the rotor blades through the bypass valves.

В первом такте рабочий ход выполняют с участием первой группы предкамер 14, фиг. 8, 1и2, при этом, ЗУ17 закрыто, ЗУ19 и ЗУ21 открыты. В конце такта лопасть 4 ротора проходит за канал 10 и через него происходит выхлоп отработанных газов с последующей продувкой воздухом из компрессора через канал 11 двигателя, предкамер группы 14 и камеры сгорания 6 двигателя с выходом газов в канал 10 двигателя, фиг. 8, 2 и 4. После продувки закрывают ЗУ21 и в предкамеры группы 14 нагнетают воздух из камеры 9 двигателя. При достижении заданного давления в топливной предкамере 20 ее запирают поворотом ЗУ19. В воздушную предкамеру 18 продолжают нагнетать воздух до требуемого давления, после чего поворотом ЗУ17 запирают предкамеру 18. В топливную предкамеру 20 впрыскивают дозу топлива и выдерживают его. В конце третьего такта открывают ЗУ19. Воздух из воздушной предкамеры 18 частично смешивается с переобогащенной топливовоздушной смесью топливной предкамеры 20. Полученная рабочая смесь самовоспламеняется или ее поджигают, в зависимости от вида топлива. Горящую смесь выдерживают в замкнутом объеме предкамер 20 и 18, фиг. 8, 9и11, и затем после открытия ЗУ21 реализуют рабочий ход в камере сгорания 6 двигателя, фиг. 8, 11 и 12. Со сдвигом вправо на один такт аналогично осуществляют работу во второй, а затем и в третьей группе предкамер.In the first stroke, the working stroke is performed with the participation of the first group of prechambers 14, FIG. 8, 1 and 2, at the same time, ZU17 is closed, ZU19 and ZU21 are open. At the end of the cycle, the blade 4 of the rotor passes beyond the channel 10 and exhaust gases are exhausted through it, followed by air blowing from the compressor through the engine channel 11, the pre-chambers of the group 14 and the engine combustion chamber 6 with the release of gases into the engine channel 10, Fig. 8, 2, and 4. After purging, ZU21 is closed and air is injected into the prechambers of group 14 from chamber 9 of the engine. When the predetermined pressure in the fuel pre-chamber 20 is reached, it is locked by turning ZU19. The air prechamber 18 continues to be injected with air to the required pressure, after which the prechamber 18 is locked by turning ZU17. A dose of fuel is injected into the fuel prechamber 20 and kept. At the end of the third cycle, ZU19 is opened. The air from the air prechamber 18 partially mixes with the re-enriched air-fuel mixture of the fuel prechamber 20. The resulting working mixture ignites spontaneously or is ignited, depending on the type of fuel. The burning mixture is kept in a closed volume of pre-chambers 20 and 18, fig. 8, 9 and 11, and then, after the opening of the ZU21, a working stroke is carried out in the combustion chamber 6 of the engine, FIG. 8, 11 and 12. With a shift to the right by one cycle, work is carried out similarly in the second, and then in the third group of prechambers.

В приведенном примере за один оборот ротора реализуют два рабочих хода, фиг. 8, 1 и 2, и фиг. 9, 4 и 5. Выдержку топлива производят в течение, примерно, полуоборота ротора, фиг. 8, 6 и 9.In the given example, two working strokes are realized for one revolution of the rotor, fig. 8, 1 and 2, and FIG. 9, 4 and 5. The fuel is held for about half a turn of the rotor, FIG. 8, 6 and 9.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного результата по способу подготовки рабочей смеси, следующие:Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the indicated result according to the method of preparing the working mixture is as follows:

Количество воздуха в воздушной предкамере должно обеспечить получение рабочей смеси с коэффициентом альфа примерно равным 1.1, (л. 1, с. 101, рис. 43.). В этом случае наблюдается высокая скорость горения смеси при минимальном количестве вредных выбросов в атмосферу. Объем полости топливной предкамеры устанавливают таким, чтобы после испарения дозы топлива образовалась переобогащенная топливовоздушная смесь с коэффициентом альфа менее 0.4, (л. 1, с. 110, рис. 5.), не способная к самовозгоранию. При нагнетании сжатого воздуха в топливную предкамеру через воздушную предкамеру объем топливной предкамеры может быть постоянным, поскольку имеется возможность запереть топливную предкамеру раньше воздушной предкамеры. В двухтактном ДВС наполнение воздухом воздушной предкамеры производят через топливную предкамеру, поэтому топливная предкамера может иметь переменный объем.The amount of air in the air prechamber should provide a working mixture with an alpha coefficient of approximately 1.1, (l. 1, p. 101, fig. 43.). In this case, a high burning rate of the mixture is observed with a minimum amount of harmful emissions into the atmosphere. The volume of the cavity of the fuel pre-chamber is set so that after the evaporation of a dose of fuel, an over-enriched air-fuel mixture with an alpha coefficient of less than 0.4 is formed (l. 1, p. 110, Fig. 5.), which is not capable of spontaneous combustion. When pressurized air is forced into the fuel prechamber through the air prechamber, the volume of the fuel prechamber can be kept constant, since it is possible to close the fuel prechamber before the air prechamber. In a two-stroke internal combustion engine, the air prechamber is filled with air through the fuel prechamber, so the fuel prechamber can have a variable volume.

Топливную предкамеру заполняют воздухом, количество которого недостаточно для самовоспламенения топлива, даже при впрыске малой его дозы во время холостого хода двигателя. Топливо в топливной предкамере нагревают за счет сжатого горячего воздуха и за счет горячих стенок предкамеры и выдерживают примерно в течение одного такта. В результате этого, при минимальном количестве воздуха и длительной выдержке происходит распад молекул топлива с образованием активных радикалов, что способствует сокращению задержки самовоспламенения. Перед началом рабочего хода после дополнительного смешивания топливовоздушной смеси в топливной предкамере с заданной порцией воздуха из воздушной предкамеры, воспламенения полученной рабочей смеси и управляемой по времени выдержки горящей смеси в замкнутом объеме реализуют рабочий ход в камере сгорания двигателя. Все это способствует полному сгоранию топлива и, соответственно позволяет осуществлять работу двигателя на расширенном ассортименте топлив. Возможность перегрева топливной и воздушной предкамер уменьшается из-за кратковременной выдержки в них горящей смеси. Температура в предкамерах в результате непродолжительной выдержки горящей смеси не превышает допустимых пределов. Кроме того, предкамеры частично охлаждают продувочным воздухом. Горящая смесь поступает в цилиндр не сразу, а в течение короткого времени, поэтому давление в цилиндре оказывается меньше максимально возможного пика давления, при этом уменьшаются силовые напряжения в конструкции двигателя, но несколько затягивается процесс горения топлива. В топливную предкамеру впрыскивают дозу топлива до начала его возгорания, поэтому давление впрыска может не превышать уровня средних значений давления, примерно равных 7 МПа. После заполнения предкамер сжатым воздухом количество оставшегося избыточного воздуха в камере сжатия минимизируют для следующих циклов работы двигателя регулировкой давления на выходе компрессора. Оставшийся в КС воздух может быть использован в начале рабочего хода.The fuel pre-chamber is filled with air, the amount of which is insufficient for self-ignition of the fuel, even when a small dose of it is injected during engine idling. The fuel in the fuel pre-chamber is heated by compressed hot air and by the hot walls of the pre-chamber and kept for approximately one cycle. As a result, with a minimum amount of air and a long exposure, the fuel molecules decompose with the formation of active radicals, which helps to reduce the ignition delay. Before the start of the power stroke, after additional mixing of the air-fuel mixture in the fuel prechamber with a given portion of air from the air prechamber, ignition of the resulting working mixture and time-controlled holding of the burning mixture in a closed volume, a power stroke is implemented in the engine combustion chamber. All this contributes to the complete combustion of fuel and, accordingly, allows the engine to operate on an extended range of fuels. The possibility of overheating of the fuel and air pre-chambers is reduced due to the short-term holding of the burning mixture in them. The temperature in the pre-chambers as a result of a short holding of the burning mixture does not exceed the permissible limits. In addition, the pre-chambers are partially cooled with scavenging air. The burning mixture enters the cylinder not immediately, but within a short time, so the pressure in the cylinder is less than the maximum possible pressure peak, while the power stresses in the engine structure decrease, but the fuel combustion process is somewhat delayed. A dose of fuel is injected into the fuel pre-chamber before it starts to ignite, so the injection pressure may not exceed the level of average pressure values approximately equal to 7 MPa. After filling the pre-chambers with compressed air, the amount of remaining excess air in the compression chamber is minimized for the next cycles of engine operation by adjusting the pressure at the compressor outlet. The air remaining in the CS can be used at the beginning of the working stroke.

В качестве компрессора с регулируемым давлением на выходе может быть использован роторно-лопастной компрессор с управляемым перепуском сжатого воздуха на его вход.As a compressor with adjustable pressure at the outlet, a rotary vane compressor with a controlled bypass of compressed air to its inlet can be used.

УПРС для работы по способу предварительной подготовки рабочей смеси может иметь следующие конструктивные особенности, см. фиг. 1.UPRS for work according to the method of preliminary preparation of the working mixture may have the following design features, see Fig. one.

Приводы для перемещения поршней в цилиндрической полости предкамер могут быть механическими или, предпочтительно, гидравлическими. При этом полости 19 заполняют жидкостью, при нагнетании которой через входные каналы 21 поршни 20 смещаются в сторону уменьшения объема воздушной предкамеры. Увеличение объема полостей 19 осуществляют за счет управляемого слива лишней жидкости через входные каналы 21 и при наличии давления в предкамерах. Поршни 20 на фиг. 1 в предкамерах могут быть пустотелыми с целью уменьшения температуры на внутренней поверхности.The drives for moving the pistons in the cylindrical cavity of the prechambers can be mechanical or, preferably, hydraulic. In this case, the cavities 19 are filled with liquid, when injected through the inlet channels 21, the pistons 20 are displaced in the direction of decreasing the volume of the air prechamber. The increase in the volume of the cavities 19 is carried out by controlled draining of excess fluid through the inlet channels 21 and in the presence of pressure in the pre-chambers. Pistons 20 in FIG. 1 in the prechambers can be hollow in order to reduce the temperature on the inner surface.

В качестве ЗУ могут быть использованы тарельчатые клапаны или ЗУ в виде вала. ЗУ, исполненные в виде вала, в связи с большими перепадами давления на противоположных его сторонах, могут устанавливаться в подшипниках, предпочтительно игольчатых. Круглый вал ЗУ пронизан перпендикулярно проходящими в две группы предкамер каналами, поэтому не происходит перекрытия газовых каналов. На торце запорного устройства смонтирован электропривод с временем срабатывания, примерно, равным 2.5 мс. (л. 4, с. 18, рис. 18.).Poppet valves or a shaft-shaped charger can be used as a charger. Gearboxes made in the form of a shaft, due to large pressure drops on its opposite sides, can be installed in bearings, preferably needle bearings. The round shaft of the charger is pierced by channels perpendicular to the two groups of prechambers, so there is no overlap of the gas channels. At the end of the locking device, an electric drive is mounted with a response time of approximately 2.5 ms. (L. 4, p. 18, fig. 18.).

Исходя из сказанного в ДВС могут быть созданы необходимые условия для реализации заявленного способа работы двигателя.Based on the foregoing, the necessary conditions for the implementation of the claimed method of engine operation can be created in the internal combustion engine.

Источники информации:Sources of information:

1. Б.А. Шароглазов, М.Ф. Фарофонтов, В.В. Клементьев. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет процессов. Челябинск. Издательство ЮУрГУ, 2005 г. 403 с.1. B.A. Sharoglazov, M.F. Farofontov, V.V. Klementiev. Internal combustion engines: theory, modeling and calculation of processes. Chelyabinsk. Publishing house of SUSU, 2005. 403 p.

2. Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания и двухтактный двигатель внутреннего сгорания В. Н. Лаврентьева. Патент RU 2 135 789 С1 от 27.08 1999.2. The method of operation of a two-stroke internal combustion engine and a two-stroke internal combustion engine VN Lavrentiev. Patent RU 2 135 789 C1 dated August 27, 1999.

3. Роторно-поршневой двигатель. Патент RU2 516 044 С2, от 20. 05 2014.3. Rotary piston engine. Patent RU2 516 044 C2, dated 20.05.2014.

4. Способ работы двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ 206 6773 от 20.09 1996.4. The way the internal combustion engine works. RF patent 206 6773 dated September 20, 1996.

5. Большенко И.А. Электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма ДВС. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к. т.н., Новочеркасск, 2015.5. Bolshenko I.A. Electromagnetic drive of the valve of the gas distribution mechanism of the internal combustion engine. Abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences, Novocherkassk, 2015.

Claims

1. Способ работы реализуют в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), в состав которого входят топливные предкамеры, которые поочередно подключают к камере сгорания цилиндра для выполнения рабочего хода с последующим отключением от нее для подготовки и сжигания рабочей смеси, отличающийся тем, что топливные предкамеры имеют постоянный объем полостей или регулируемый объем полостей, и тем, что в состав двигателя дополнительно введены электронный блок управления, определяющий в зависимости от режима работы двигателя и вида топлива параметры рабочей смеси и обеспечивающий регулировку и согласованную работу узлов двигателя, компрессор, предпочтительно, с регулируемым давлением воздуха на выходе, и устройство подготовки рабочей смеси, содержащее в зависимости от типа двигателя по крайней мере две группы предкамер, каждая из которых содержит, по крайней мере, воздушную предкамеру с постоянным или регулируемым объемом полости и топливную предкамеру, предпочтительно, с регулируемым объемом полости; во время работы двигателя топливную и воздушную предкамеры первой группы предкамер заполняют сжатым до определенного давления воздухом, в топливную предкамеру впрыскивают дозу топлива, полученную переобогащенную топливовоздушную смесь выдерживают в горячей топливной предкамере; перед началом рабочего хода воздух из воздушной предкамеры смешивают с парами переобогащенной топливовоздушной смеси топливной предкамеры, полученная рабочая смесь самовоспламеняется или ее поджигают, в зависимости от типа двигателя, и после ее выдержки в замкнутом объеме предкамер к цилиндру двигателя вместо второй группы предкамер подключают первую группу предкамер; под действием возросшего давления горящая смесь вместе с дополнительным потоком воздуха из воздушной предкамеры нагнетается в цилиндр, где реализуют рабочий ход, по завершении которого осуществляют выхлоп и продувку, а затем заполнение воздухом из компрессора предкамер и цилиндра, с последующим нагнетанием в предкамеры воздуха из цилиндра; предкамеры запирают, если давление в каждой из них достигнет заданного для этой предкамеры уровня, в топливную предкамеру для испарения впрыскивают дозу топлива, и далее последовательность операций повторяют аналогично.1. The method of operation is implemented in an internal combustion engine (ICE), which includes fuel pre-chambers, which are connected in turn to the combustion chamber of the cylinder to perform a power stroke, followed by disconnection from it to prepare and burn the working mixture, characterized in that the fuel pre-chambers have a constant volume of cavities or an adjustable volume of cavities, and the fact that an electronic control unit is additionally introduced into the engine, which determines the parameters of the working mixture depending on the engine operating mode and type of fuel and ensures the adjustment and coordinated operation of engine components, a compressor, preferably with adjustable pressure air at the outlet, and a device for preparing the working mixture, containing, depending on the type of engine, at least two groups of pre-chambers, each of which contains at least an air pre-chamber with a constant or adjustable volume of the cavity and a fuel pre-chamber, preferably with an adjustable volume of cavities And; during engine operation, the fuel and air pre-chambers of the first group of pre-chambers are filled with air compressed to a certain pressure, a dose of fuel is injected into the fuel pre-chamber, the resulting re-enriched air-fuel mixture is kept in the hot fuel pre-chamber; before the start of the working stroke, air from the air prechamber is mixed with vapors of the re-enriched air-fuel mixture of the fuel prechamber, the resulting working mixture ignites spontaneously or is set on fire, depending on the type of engine, and after it is kept in the closed volume of the prechambers, the first group of prechambers is connected to the engine cylinder instead of the second group of prechambers ; under the action of increased pressure, the burning mixture, together with an additional air flow from the air pre-chamber, is injected into the cylinder, where a working stroke is carried out, after which exhaust and purge are carried out, and then air is filled from the compressor of the pre-chambers and the cylinder, followed by injection of air from the cylinder into the pre-chambers; the pre-chambers are closed if the pressure in each of them reaches the level set for this pre-chamber, a dose of fuel is injected into the fuel pre-chamber for evaporation, and then the sequence of operations is repeated similarly.

2. Способ работы ДВС по п. 1, отличающийся тем, что устройство подготовки рабочей смеси содержит группы предкамер, каждая из которых, предпочтительно, содержит соединенные последовательно первое запорное устройство, воздушную предкамеру, второе запорное устройство, топливную предкамеру с форсункой и, предпочтительно, третье запорное устройство с выходами в камеру сгорания двигателя, кроме того, в каждой группе предкамер может быть проведен дополнительный канал, соединяющий воздушную предкамеру с камерой сгорания двигателя.2. The method of operation of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the device for preparing the working mixture contains groups of pre-chambers, each of which preferably contains a first locking device connected in series, an air pre-chamber, a second locking device, a fuel pre-chamber with an injector and, preferably, the third locking device with exits to the combustion chamber of the engine, in addition, in each group of pre-chambers, an additional channel can be drawn connecting the air pre-chamber with the combustion chamber of the engine.

3. Способ работы ДВС по п. 2, отличающийся тем, что запорное устройство может быть, предпочтительно, изготовлено в виде вала с каналами для прохода газов, который поворачивается в подшипниках под воздействием управляемого привода.3. The method of operation of the internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the locking device can preferably be made in the form of a shaft with channels for the passage of gases, which rotates in bearings under the influence of a controlled drive.