Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигате лям внутреннего сгорания с форкамерным зажиганием горючей смеси. Цель изобретения - повышение экономичности двигателя путем интенсификации ультразвуковых колебаний в -канавке цилиндрического сопла. Основная каме ра 4 сгорания ограничена цилиндром 1,его головкой 3 и днищем 5 поршня 2.Форкамера 6 размещена в головке 3 и сообщена с камерой 4 посредством цилиндрического сопла 7, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой 8. Отношение диаметра канавки 8 к диаметру сопла 7 составляет 1,25 - 1,5. При прохождении воздуха, а затем обедненной смеси в форкамеру через сопло в последнем благодаря канавке 8 происходит облучение движзпцегося потока ультразвуковьши колебаниями , вызьшающими в форкамере улучшение смесеобразования. Ультразвуковые колебания генерируются высокочастотным вихрем, возникающим в полости канавки 8. Факельная система зажигания с облучателем высокочастотными колебаниями в сопле форкамеры позволяет обеспечить наименьшую продолжительность формирования начального очага пламени в объеме форкамеры и ускорить процесс воспламенения и горения основного заряда в рабочем пространстве двигателя, сокращая продолжительность загорания основно-- го заряда в процессе расширения и .-: увеличивая экономичность двигателя. 2 ил. (Л Ю 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я) 4 F 02 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4012230/25-06 (22) 28.01.86 (46) 23,06.88. Бюл. У 23 (» ) Институт проблем машиностроения AH УССР (72) А.П,Кудряш, В.В.Овечкин, FJ.Â.ÒèòàðåHêo и А.Г.Левит (53) 621.43.056 (088.8) (56) Патент США 11 2133478, кл. 123-33, опублик, 1936. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с форкамерным зажиганием горючей смеси; Цель изобретения — повышение экономичности двигателя путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке цилиндрического сопла. Основная камера 4 сгорания ограничена цилиндром

1, его головкой 3 и днищем 5 поршня

2, Форкамера 6 размещена в головке

3 и сообщена с камерой 4 посредством цилиндрического сопла 7, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой 8.

Отношение диаметра канавки 8 к диаметру сопла 7 составляет 1,25 — 1,5, При прохождении воздуха, а затем обедненной смеси в форкамеру через сопло в последнем благодаря канавке 8 происходит облучение движущегося потока ультразвуковыми колебаниями, вызывающими в форкамере улучшение смесеобразования. Ультразвуковые колебания генерируются высокочастотным вихрем, возникающим в полости канавки 8. Факельная система зажигания с облучателем высокочастотными . колебаниями в сопле форкамеры позволяет обеспечить наименьшую продолжительность формирования начального очага пламени в объеме форкамеры и ускорить процесс воспламенения и горения основного заряда в рабочем пространстве двигателя, сокращая продолжительность загорания основно-. го заряда в процессе расширения и увеличивая экономичность двигателя.

2 ил.

1404666

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к конструкциям двигателей внутреннего сгорания с форкамерным зажиганием горючей смеси, Целью изобретения является повышение экономичности двигателя путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке.

На фиг,1 представлен двигатель внутреннего сгорания через форкИмеру, продольный разрез; на фиг.2 — узел I на фиг,1, Двигатель внутреннего сгорания со- 15 держит по меньшей мере один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1 с установленными в ней.впускным и выпускным клапанами (не показаны).

Основная камера 4 сгорания ограничена цилиндром 1, его головкой 3 и днищем 5 поршня 2, Форкамера 6 размещена в головке 3 цилиндра, сообщена с основной камерой 4 сгорания посредством цилиндрического сопла 7, снабженного соосной с соплом 7, кольцевой канавкой 8, причем диаметр (O) кольцевой канавки 8 и диаметр (d) сопла 7 оптимизированы в соответствии с их соотношением равным 1,25-1,5. При этом оптимальная длина канавки (1) выполнена равной (1,2-1,6) д, В крьппке 9 форкамеры 6 установлен газоподающий клапан 10 и свеча 11 зажигания.

Двигатель работает следующим образом

На первой стадии рабочего процесса происходит наполнение форкамеры 6 газом через автоматический газоподающий клапан 10. При этом давление газа на форкамерный клапан 10 превышает давление отработавших газов в форкамере 6 и в основной камере 4 сгорания. Поступающий газ вытесняет продукты сгорания из сферической полости форкамеры 6 через сопло 7 в основную камеру 4 сгорания, продувая форкамеру. В этот период в камере 4 сгорания происходит. процесс расширения и поршень 2 начинает свое движение вниз °

Первая стадия рабочего процесса в форкамере 1 заканчивается в тот момент, когда давление газа в форкамере 6 и основной камере 4 сгорания станет равным давлению газа на входе в сопло 7 форкамеры 6, На протяжении первой стадии форкамерного рабочего процесса в основной камере спорания заканчивается расширение и продувка и начинается. сжатие, Вторая стадия рабочего процесса в форкамере 6 — смесеобразование и сжатие — протекает одновременно со сжатием и смесеобразованием в основной камере 4 сгорания, Форкамера 6 к началу второй стадии заполнена полностью газом. В процессе сжатия в форкамеру б сначала перетекает из основной камеры 4 сгорания через со пло 7 воздух, а затем обедненная смесь газа с воздухом. При этом при прохождении воздуха, а затем обедненной смеси в форкамеру б через сопло

7, в последнем благодаря кольцевой канавке 8 происходит облучение движущегося потока ультразвуковыми колебаниями, вызывающими в форкамере 6 улучшение смесеобразования, Ультразвуковые колебания генерируются высокочастотным вихрем, возникающим в полости кольцевой канавки 8, Канавка 8 рассчитана таким образом, что на на этой стадии происходит облучание Г рабочей смеси форкамеры б высокочастотными колебаниями с частотой 5 - 10 кГц.

При этом снижается турбулентность потока рабочей смеси в форкамере за счет подавления ее высокочастотными колебаниями, что сокращает продолжительность формирования начального ядра пламени способного к дальнейшему самопроизвольному распространению s период третьей стадии рабочего процесса в форкамере — воспламенения смеси в форкамере 6 от свечи 11 зажигания. На протяжении второй стадии рабочего процесса клапан 10 закрыт.

На третьей стадии происходит быстрое воспламенение и сгорание части обогащенной смеси в форкамере 6, что вызывает резкое повышение давления в ней и выброс в рабочее пространство — основную камеру 4 сгорания через сопло 7 факела, состоящего из несгоревших, горящих и сгоревших газов. На протяженйи этой стадии давление в форкамере 6 превьппает давление в основной камере 4 сгорания, где в этот период заканчивается сжатие, При этом факел из сопла 7 как бы модулируется частотой колебаний вихря в канавке 8 и при входе в основную камеру 4 сгорания факел колеблет3 140466 ся с частотой 15-20 кГц, что резко увеличивает пульсационные скорости турбулизированного потока и сокращает длину начального участка факела, увеличивает эжекционную способность в основном участке факела, т.е. происходит генерация турбулентности факела. При интенсивной турбулентности факела скорость распространения пламени в основной камере 4 сгорания определяется скоростью турбулентных пульсаций, скорость, с которой очаги, языки пламени забрасываются вперед, поэтому, проходя через рабочую смесь в основную камеру 4 сгорания, факел увеличивает турбулентность и возбуждает на своем пути множество очагов воспламенения, распространяющихся дальше по всему объему основной камеры 4 сгорания, что сокращает продолжительность процесса сгорания в основной камере 4 сгорания и позволяет более полно использовать теплоту сгорания топлива и увеличить 2Б экономичность двигателя на частичных нагрузках путем интенсификации воспламенения рабочей смеси в основной камере 4 сгорания.

Воспламенение основного заряда от развитой поверхности факела, вытекающего из сопла 7 с частотой колебаний

15-20 кГц, в основной камере 4 сгорания приводит к быстрому и полному сгоранию даже при очень глубоком обеднении смеси, что сокращает время догорания рабочей смеси в процессе расширения в основной камере 4 сгорания и практически исключает вероятность пропуска воспламенения в цилиндре — этого органического недостатка рабочего процесса на частичных режимах при работе на газе, На протяжении четвертой стадии ра бочего процесса в форкамере 6, сов45 падающей по времени со сгоранием и

4 расширением, в основной камере 4 сгорания происходит заполнение форкамеры отработавшими газами, при этом кольцевой вихрь в кольцевой канавке 8 сопла 7 генерирует колебания с частотой 0 5-3 кГц, вызывающих торможение потока отработавших газов, входящих в форкамеру, что снижает наполнение форкамеры отработавшими газами.и ускоряет наполнение газом на первой стадии из клапана 10 и улучшает качество продувки форкамеры 6.

Таким образом, факельная система зажигания с облучателем высокочастотными колебаниями в сопле форкамеры позволяет обеспечить наименьшую продолжительность формирования начального очага пламени в объеме форкамеры и ускорить процесс воспламенения и горения основного заряда в рабочем пространстве двигателя, сокращая продолжительность загорания основиого заряда в процессе расширения и увеличивая экономичность двигателя.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршня, и форкамеру, размещенную в головке и сообщенную с основной камерой посредством цилиндрического сопла, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения экономичности путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке отношение диаметра канавки к диаметру сопла составляет 1,25-1,5.

)404666

Составитель Т,Верновская

Техред N.Äèäûê Корректор 3.Лончакова

Редактор Г,Гербер

Заказ 3071/34 Тираж 505 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4