Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5)) 4 Р 02 В 23/00

1 .-- —--ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР(. Д

) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО делАм изОБРетений и ОтнРыт1Ф

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, образованная поршнем и углублением в головке цилиндра, содержащая размещенные в гофиг. 1.(21) 3729071/25-06 (22) 25.04.84 (46) 15.01.86. Бюл. 1Р 2 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола . (72) М.Ф.Чеповский (53) 621.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Р 987132, кл. F 02 В 23/00, 1983. ловке цилиндра свечу зажигания, впускной и выпускной клапаны и pasделенная на уширенную и стесненную части, причем последняя образована цилиндрическим выступом поршня и поверхностью углубления в головке цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и интенсификации процесса сгорания, стесненная часть камеры сгорания размещена под выпускнЫм клапаном, уширенная — под впускным клапаном, а свеча зажигания установлена в стесненной части камеры на боковой стенке углубления.

1204358

Изобретение относится к двигателестроению, предназначено для реализации в четырехтактных и двухтактных малолитражных автомобильных и мотоциклетных бензиновых двигателях с электроискровым воспламенением заряда, и может быть использовано также в газовых модификациях тех же типов двигателей, а также двигателей среднего и большого литража.

Цель изобретения — упрощение конструкции и интенсификация процесса сгорания.

На фиг.l показан двигатель внутреннего сгорания, поперечный разрез; на фиг.2 — вид А на фиг.l; а фиг.3— цилиндр двигателя, продольный разрез; на фиг ° 4 — цилиндр другого варианта конструктивного исполнения, продольный разрез; на фиг.5 — вид Б на фиг.4, Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2, головку 3 цилиндра с размещенными в ней впускным 4 и выпускным 5 клапанами, камерой 6 сгорания и свечей 7 зажигания, вытеснителем

8, между выступами с двух сторон которого размещена камера 6 сгорания.

На днище 9 поршня сформирован цилиндрический выступ 10, который своей выступающей частью входит с зазором в углубление камеры 6 сгорания.

Уширенная часть камеры б сгорания образована пространством, заключенным между днищем 9 поршня, двумя стенками вытеснителя 8 в цилиндровой головке и ограничивающей стенкой выступа 10, С целью облегчения поршня 2 и технологии его изготовления (Фиг.4 и 5) днище 9 поршня выполнено плоским, а рабочая полость камеры сгорания образована ступенчатым углублением в цилиндровой головке 3,, ограниченным выступами вытеснителя 8 в этой головке, пространством под впускным 4 и выпускным 5 клапанами и плоским днищем 9, При этом уширениая часть, в которой сосредоточено

60-90Х цилиндрового заряда, размещена, как и в предыдущем конструктивном варианте, под впускным клапаном

4. Свеча 7 также размещена в непосредственной близости к очагу калильного зажигания, т,е. в зоне, ограниченной габаритными размерами выпускного клапана, однако в отличие от предыдущего конструктивного варианта, она может размещаться на противолежащей стенке вытеснителя

8, как это показано на фиг.5, со стороны появления вихрей. первичной вытеснительной турбулизации ° В этом случае электроды свечи 7 оказываются размещенными в более спокойной зоне, что благоприятствует развитию процесса сгорания в начальных его фазах и повышению стабильности протекания в последующих.

Величина зазора над выступом 10 фиг=2 и 3) или между днищем 9 IIopmня 2 и тарелкой выпускного клапана

15 5 (Фиг.4) выбирается из условия предотвращения его встречи с этим вытеснителем при выбранных оптимальных фазах газораспределения. Допускается выполнение расточки на торце

?О вытеснителя для размещения тарелки клапана в открытом его состоянии.

Таким образом, в обеих конструктивных модификациях оба источника калильного зажигания — выпускной

25 клапан и свеча зажигания — размещены в стесненной части камеры сгорания о

Двигатель с предлагаемой камерой

ЗО работает следующим образом.

На такте впуска при движении поршня 2 от верхней мертвой точки ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ)приготовленный свежий заряд поступает в цилиндр через впускной клапан 4.

При приближении поршня к ВМТ на электроды свечи 7 подается напряжение,, пилиндровый =-аряд воспламеняется. В чачальной фазе сгорания благо1 даря первичному, поперечному к про—

4О дольной оси симметрии камеры 6 сго— рания направлению первичной вытеснительной турбулизации (фиг.l, Фиг.2 и 5 -- пунктир), возникающей при вза45 имодействии конструктивных элементов голонки поршня и вытеснителя 8, цилиндровый заряд выгорает в вытеснительных зонах, ограниченных габаритами выпускного клапана. Таким образом, в этой фазе образуется ши5О ракий первичный фронт сгорания.

При наличии калильного зажигания, связанного с перегретыми поверхностями выпускного клапана и запальной свечи, процесс выгорания заряда в стесненной зоне может ускоряться, ке приводя, однако, к заметным отрицательным последствиям в связи с

1204758 относительно малым количеством заряда над выступом 10.

В процессе приближения поршня 2 к ВМТ, точнее с момента, когда выступ 10 начнет входить в углубление камеры сгорания, тогда под воздействием этого подвижного вытеснителя на заряд камеры сгорания накладывается вторичная дополнительная турбулизация фиг.3, фиг,2 и 5 — пунктир в направлении, перпендикулярном к вихрям первичной турбулизации).

Организованная таким способом вытеснительная турбулизация в процессах сжатия — расширения обеспечивает достаточно интенсивное вихревое движение рабочего тела на такте расширения, что в значительной мере стимулирует сокращение периода догорания.

В заключительных фазах сгорания сформировавшийся фронт пламени над выступом 10 последним выталкивается в направлении уширенной части камеры 6 сгорания, размещенной под впускным клапаном 4. Благодаря поджиганию основного заряда на всем поперечном сечении камеры сгорания в сочетании с наложенной вторичной турбулиэацией сгорание этого заряда приобретает прогрессивно ускоряющийся объемный характер и заканчивается вблизи ВМТ. Рабочий цикл замыкается процессами расширения и выхлопа.

В конструктивном варианте, изображенном на фиг.4-5, рабочий цикл осуществляется аналогичным образом.

В предлагаемой камере вместе с выжиганием пероксидов в зоне выпускного клапана попутно нейтрализуется дестабилизирующее влияние калильного зажигания на процесс сгорания также и от установленной в этой зоне свечи зажигания, Деформация первичного фронта пламени при воздействии на него выступа 10 в направлениях как к заряду уширенной части так и к стесненной части камеры позволяет более эффекTHBHq выжигать заряд в узком пространстве между подвижным вытеснителем и стенкой камеры, ликвидируя застойные эоны на периферии камеры сгорания, предотвращая тем самым накопление в этих зонах пероксидов, являющихся очагами детонационного сгора1О !

55 ния и поставщиком непрореагировавших углеводородов.

Таким образом, уменьшение до оптимального допустимого значения доли .заряда, подверженного калильному зажиганию, первоочередное его выжигание в стесненной части камеры сгорания и образования таким способом широкого фронта пламени в надпоршневом пространстве, воспламенение основной доли заряда широким фронтом, наложение на поджигаемый заряд вихрей первичной и вторичной турбулизации — все это в комплексе обеспечивает непрерывно ускоряющийся объемный характер сгорания основного заряда. Вместе с предотвращением детонационного сгорания в двигателе создаются также благоприятные предпосылки для снижения вредных выбросов по всем токсическим компонентам.

Как показывают результаты экспериментальных исследдваний, интенсифицирующее воздействие широкого фронта пламени, вытеснительной турбулизации большой интенсивности на основную долю заряда благоприятствует сокращению периода догорания, т.е. более быстрому и эффективному его сгоранию вблизи ВМТ также и при введении рециркуляционных отработавших газоВ, требует меньших углов опережения зажигания °

Сокращение времени высокотемпературного воздействия на цилиндровый заряд и продукты сгорания за счет меньших углов опережения зажигания позволяет снизить образование наиболее токсичного компонента NO .

Воспламенение цилиндрового заряда в относительно более спокойной зоне, т.е. турбулизацией заряда малой интенсивности и дополиительным подогревом заряда от нагретой поверхности выпускного клапана, позволяет сжигать бедные составы горючей смеси, что в комплексе с дожиганием компонента СН благоприятствует снижению токсических выбросов СО и СН.

Одновременно с этим размещение электродов свечи 7 в слаботурбулизованной зоне на боковой стенке углубления, как показано на фиг.5, благодаря пониженной скорости распространения пламени в боковых направлениях по отношению к первичному потоку вытеснительной турбулиэации в большой мере блокирует стесS ненную часть камеры от воздействия калильного зажигания °

Выбор оптимального соотношения между объемными долями заряда в стесненной части камеры сгорания к общему его количеству может также характеризоваться условным вытесниt204758 тельным энергетическим параметром, увеличением которого представляется возможным повышать уровень форсировки двигателя по скорости вращения.

Наэванная величина для различных по типоразмерам двигателей лежит в пределах 0,1-0,4 °

1204758 фирф

Составитель С.Березин

Редактор М,Товтин Техред А.Бабинец Корректор М.Пожо

Заказ 8503/32 . Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

-1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4