Двигатель внутреннего сгорания
Изобретение позволяет повысить экономичность и улучшить экологические характеристики двигателя за счет выполнения вокруг выступа 10 поршня 9, входящего в перепускной канал 6 предкамеры, выемки 11, расширяющейся в сторону проекций 12 и 13 на поршень 9 впускных и выпускных клапанйв и имеющейсо-образную форму, а также за счет ориентации распиливающих отверстий 7 перепускного канала 6 предкамеры в сторону проекций 12 и 13 клапанов. 3 з.п. ф-лы. 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (2 1) 4810809/06 (22) 06.04.90 (46) 29;02.92. Бюл. hh 8. (71) Центральный научно-исследователь:-ский дизельный институт (72) Б.П.Байков. Н,К.Власова и Ю.А.Лукйн. (53) 621,436.056 (088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССРl4 1372076, кл. F 02 В 19/04„1986. 2.Заявка Японии М 63-25311, кл. F 02 В 19/04, опублик. 1988. 3.Авторское свидетельство СССР .. Ь 1288317, кл. F 02 В 19/04, 1986. „„,ЯХ„„1716182 А1 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить экономичность и.улучшить экологические характеристики двигателя за счет выполнения вокруг выступа 10 поршня 9, входящего в перепускной канал 6 предкамеры. выемки 11, расширяющейся в сторону проекций 12 и 13 на поршень 9 впускных и выпускных клапан0в и имеющейв-образную форму, а также за счет ориентации распыливающих отверстий 7 перепускнаго канала 6 предкамеры в сторону проекций 12 и 13 клапанов. 3 з.п. ф-.лы, 7 ил. 1716182 Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию предкамерных двигателей внутреннего сгорания. Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень с днищем, снабженным выступом, головку цилиндра, впускной и выпускной клапаны, основную камеру сгорания, предкамеру с зауженной горловиной (перепускным каналом), размещенную в головке цилиндра со смещением относительно оси цилиндра, топливную форсунку, продувочный канал с клапаном. При этом горловина предкамеры перекрывается выступом днища поршня при положении последнего в верхней мертвой точке, а впускной и выпускной клапаны размещены в головке цилиндра (1). Существенным недостатком указанного двигателя являются плохое смесеобразование и неполное сгорание топлива в основной камере сгорания, обусловленные тем, что поток газотопливной смеси из предкамеры в основную камеру направлен в ограниченную зону вокруг выступа на поршне, смещенного относительно оси цилиндра.. Это обстоятельство приводит к неравномерному распределению топлива в объеме основной камеры сгорания, нерациональному использованию воздушного заряда в цилиндре, повышенному расходу топлива и повышенной дымности выпускных газов. Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень с выступом на дн це, головку цилиндра, в которой размещены впускные и выпускные клапаны газораспределения и вихревая камера, смещенная относительно оси цилиндра, с топливной форсункой и перепускным каналом (горловиной), перекрываемым выступом на днище поршня при положении поршня в верхней мертвой точке. основную камеру сгорания. При этом выступ на поршне с торцовой стороны имеет наклонный канал, пересекающийся с поперечным каналом, выполненным у основания выступа (2). Существенным недостатком такого двигателя является некачественное смесеобразование и связанные с этим неравномерное распределение топлива, а также температурная неоднородность в основной камере, приводящие к повышенным расходу топлива и образованию окислов азота. Причиной этому является мощный направленный поток газотопливной смеси, поступающий из предкамеры через поперечный канал в ос5 2О ЗО 4О 5О 55 новании выступа, скользящий по поверхности днища поршня и создающий в основной камере мощный, долго не затухающий вих- ревой поток, иэ которого долго не может выйти и встретиться со свободным зарядом воздуха часть очагов концентрации топлива, К недостаткам двигателя следует отнести также большие тепловые потери, связанные с повышенной теплоотдачей от вихревого потока газа к стенкам основной камеры сгорания. Известен также двигатель внутреннего сгорания, принятый за прототип и содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и предкамеру, выполненную в головке, имеющую топливную форсунку и сообщенную при помощи перепускного канала и его распыливающих отверстий с основной камерой сгорания, ограниченной головкой и днищем поршня с выемкой, выполненной вокруг выступа, перекрывающего перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке с образованием кольцевого зазора между стенками канала и выступа (3). Существенным недостатком указанного двигателя является неполное использование воздушйого заряда основной камеры для сгорания поступающего в нее из предкамеры топлива, связанное с неравномерным по объему распределением топлива, а также температурная неоднородность s основной камере, вызванные недостаточным вихреобразованием и приводящие к повышенным расходу топлива и образованию окислов азота. Целью изобретения является улучшение экономичности и экологических характеристик, Поставленная цель достигается тем, что в известном двигателе, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и предкамеру, выполненную в головке, имеющую топливную форсунку и сообщенную при помощи перепускного канала и его распыливающих отверстий с основной камерой сгорания, ограниченной головкой и днищем поршня с выемкой,.выполненной вокруг выступа, перекрывающего перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке с образованием кольцевого зазора между стенками канала и выступа, выемка выполнена расширя.ощейся в сторону проекций впускных и выпускных клапанов на днище поршня и со-образной, распыливающие отверстия на перепускном канале расположены со стороны, обращенной к 1716182 проекциям клапанов, оси отверстий ориентированы в сторону проекций клапанов, а суммарная площадь проходного сечения распыливающих отверстий превышает площадь минимального кольцевого зазора между стенками перепускного канала и выступа при положении поршня в верхней мертвой точке. Оси распыливающих отверстий могут быть ориентированы вдоль бокоможет быть смещена относительно оси цилиндра. Кроме того, предкамера и часть перепускного канала. не перекрываемая выступом на поршне, могут быть установлены в головке цилиндра с наклоном относительно оси выступа. На фиг. 1 представлена конструктивная схема описываемого двигателя; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1: на фиг. 3 — то же, 20 вариант; на фиг. 4 — вариант исполнения двигателя с предкамерой и частью перепускного канала, установленными с наклоном относительно оси выступа; на фиг. 5 — раз-. рез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 — возможный 25 вариант исполнения двигателя с предкамерой и частью перепускного канала, наклоненными относительно оси цилиндра, и двумя парами клапанов газораспределе-. ния; на фиг. 7 — разрез В-В на фиг, 6. Описываемый двигатель содержит размещенную в головке 1 цилиндра 2 предкамеру 3. смещенную относительно оси 4 цилиндра 2, снабженную топливной форсункой 5 и сообщенную с помощью перепу35 скного канала 6 и его распыливающих отверстий 7 с основной камерой 8 сгорания, ограниченной головкой 1, цилиндром 2 и днищем поршня 9, снабженным выступом 10, перекрывающим перепускной канал 6 при положении поршня 9 в верхней мертвой точке. B днище поршня 9 вокруг выступа 10 имеется заглубленная выемка 11, расширяющаяся в сторону проекций 12 и 13 соответственно впускного и выпускного клапанов (не показаны) на днище поршня 9 и имею-. 45 щая го-образную в плане форму. При этом распыливающие отверстия 7 на перепускном канале 6 расположены на стороне. обращенной к проекциям 12 и 13 впускного и выпускного клапанов газораспределения. 58 (фиг. 2, 3, 5 и 7), оси распыливающих отвер-. стий 7 направлены в объем над центральной частью проекций 12 и 13(фиг. 2 и 3) либо вдоль боковых стенок Ю-образной выемки 11 (фиг, 55 5 и 7), а суммарная площадь проходного сечения распыливающих отверстий 7 больше площади минимального кольцевого зазора 14 между стенками перепускного канала 6 и выступом 10 в момент нахождевыхстенокв-образной выемки, предкамера 10 ния поршня 9 в верхней мертвой точке. Для случая расположения предкамеры, наклоненной относительно оси цилиндра„с двумя парами клапанов газораспределения, заглубленная в днище выемка охватывает проекции всех четырех клапанов, а распыливающие отверстия 7 на перепускном канале 6 размещены симметрично по окружности перепускного канала (фиг.6 и фиг.7). Двигатель работает следующим образом. При движении поршня 9 вверх — к верхней мертвой точке, на такте сжатия, воздушный заряд в цилиндре 2 сжимается. 1ри этом часть воздушного заряда через перепускной канал 6 перетекает в предкамеру 3. При подходе поршня 9 к верхней мертвой точке выступ 10 начинает входить в перепускной канал 6, перекрывая его. Однако, продолжая движение вверх, поршень продолжает сжимать воздух в цилиндре (в основной камере 8 сгорания), который за счет разности давлений продолжает поступать в.предкамеру 3 через кольцевой зазор 14 между стенками перепускного канала 6 и выступа 10 и через распыливающие отверстия 7 на перепускном канале. При этом в связи с резким уменьшением площади проходного сечения перепускного канала 6 скорость воздуха, поступающего в предкамеру через кольцевой зазор 14 и распыливающие отверстия 7, существенно возрастает. В предкамере 3 создается турбулизация и завихрение воздушного заряда, в который начинается впрыск топлива форсункой 5 и перемешивание его с турбулентным потоком воздуха, За счет высокой температуры сжатого воздуха топливо в предкамере самовоспламеняется, давление резко возрастает и газы вместе с топливом, впрыск которого в предкамеру продолжается, через распыливающие отверстия 7 и кольцевой зазор 14 устремляются в основную камеру 8 сгорания в направлении к проекциям 12 и 13 впускного и выпускного клапанов и соответственно в область вокруг выступа 10 (через кольцевой зазор 14), где в турбулентном движении частицы топлива перемешиваются со свежим зарядом воздуха, сгорают, повышая давление в основной камере 8 сгорания. Давление газов в камере 8, воздействуя наднище поршня 9, заставляет его двигаться вниз, совершая рабочий ход. При этом за счет заглубленной выемки 11 на днище поршня 9 и определенной ориентации распыливающих отверстий 7 на перепускном канале 6 достигается разделение втекающего в предкамеру воздуха, создающего отдельные турбулентные потоки в 1716182 предкамере, а также разделение истекающей иэ предкамеры газотопливной смеси на отдельные турбулентные потоки (струи), направленные в эоны наибольшей концентрации воздуха, обеспечивающее улучшение смесеобраэования в предкамере и основной камере, интенсивность и полноту сгорания топлива в основной камере. При этом. исключается непосредственное соприкосновение истекающих из распыливающих отверстий потоков (струй) горячей газотопливной смеси с днищем поршня, что в целом приводит к повышению экономичности и снижению токсичности и дымности выхлопа, т.е. к улучшению экологических показателей двигателя. Формула изобретения 1 ° Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и предкамеру, выполненную в головке, имеющую топливную форсунку и сообщенную при помощи перепускного канала и его распыливающих отверстий с основной камерой сгорания, ограниченной головкой и днищем поршня с выемкой, выполненной вокруг выступа, перекрывающего перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке с образованием кольцевого зазора между стенками канала и выступа, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью улучшения экономичности и экологических характеристик, выем5 ка выполнена расширяющейся в сторону проекций впускных и выпускных клапанов на днище поршня и м-образной, распыливающие отверстия на перепускном канале расположены со стороны, обращенной к 10 проекциям клапанов, оси отверстий ориентированы в сторону проекций клапанов, а суммарная площадь проходного сечения распыливающих отверстий превышает площадь минимального кольцевого зазора 15 между стенками перепускного канала и выступа при положении поршня в верхней мертвой точке. 2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й20 ся тем, что оси распыливающих отверстий ориентированы вдоль боковых стенок ш-образной выемки, 3. Двигатель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющи и с я тем, что предкамера смещена отно25 сительно оси цилиндра, 4, Двигатель по пп, 1-3, о т л и ч а ющи и с я тем, что предкамера и часть перепускного канала, не перекрываемая выступом, расположены с наклоном 30 относительно оси выступа, 1716182 171 б182 Составитеж B.Морозов Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор H.Öàëèxèíà Производственно-издательский комбинат "Патент", t . Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 597 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
