Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, и может быть использовано в конструкции двигателей внутреннего сгорания различного назначения. Сущность изобретения: двигатель имеет боковую камеру сгорания 4, размещенную в головке 1 цилиндра 2 над тарелями 5 и 6 клапанов нижнеклапанного механизма газораспределения. Изобретеs-s ние выполнено с целью упрощения конструкции и улучшения мощностных и экономических показателей путем внутренней регенерации тепла1 отработавших газов. Для этого головка 1 цилиндра 2 выполнена за одно целое с цилиндром 2 и имеет в стенке камеры 4 сгорания люк 3, размещенный над тарелями 5 и 6 клапанов, смежный люк 8 имеется в стенке выпускного патрубка 7, Люки 3 и 8 закрыты общей крышкой 9, выполненной из жаростойкого материала и образующей своды камеры 4 сгорания и проточной части выпускного патрубка 7, а на поверхностях сводов имеются ребра 11 и 12 теплообменников регенератора. Свеча 14 накаливания, предназначенная для облегчения запуска холодного двигателя, установлена в наружном глухом отверстии крышки люка 3 в стенке, ограничивающей камеру 4 сгорания, 4 з.п.ф-лы, 2 ил. Ъ Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 F 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815441/06 (22) 17.04.90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Ставропольский политехнический институт (72) Н.И. Бородастов (56) Беликов В.В., Кожевников E.Ï, Стационарные карбюраторные двигатели.М.: Машиностроение, 1979, с.19, рис.4. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Использование: двигателестроение, и может быть использовано в конструкции двигателей внутреннего сгорания различного назначения. Сущность изобретения: двигатель имеет боковую камеру сгорания 4, размещенную в головке 1 цилиндра 2 над тарелями 5 и 6 клапанов нижнеклапанного механизма газораспределения. Изобрете8-8

„„« Ы„„1774044 А1 ние выполнено с целью упрощения конструкции и улучшения мощностных и экономических показателей путем внутренней регенерации тепла отработавших газов.

Для этого головка 1 цилиндра 2 выполнена за одно целое с цилиндром 2 и-имеет в стенке камеры 4 сгорания люк 3, размещенный над тарелями 5 и 6 клапанов, смежный люк 8 имеется в стенке выпускного патрубка

7. Люки 3 и 8 закрыты общей крышкой 9, выполненной из жаростойкого материала и образующей своды камеры 4 сгорания и проточной части выпускного патрубка 7, а на поверхностях сводов имеются ребра 11 и

12 теплообменников регенератора. Свеча

14 накаливания, предназначенная для об О легчения запуска холодного двигателя. установлена в наружном глухом отверстии крышки люка 3 в стенке, ограничивающей камеру 4 сгорания, 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1774044

Изобретение относится к двигателестроеник> и может быть использовано в конструкции двигателей внутреннего сгорания различного назначения, Известны двигатели внутреннего сгорания с внутренней регенерацией тепла отработавших газов, обеспечивающей значительное повышение КПД, К недостаткам их относится сложность конструкции и малая надежность. Это обусловлено использованием дополнительного свободно-движущегося поршня-регенератора в цилиндре, выполненного из жаростойкого материала, Известны и имеют широкое применение двигатели наиболее простой конструкции, имеющие боковую камеру сгорания, размещенную над тарелями клапанов ни>кнеклапаннаго механизма газораспределения. 3ТМ двигатели имеют HNSKNA КПД вследствие пониженной степени сжатия, органиченной плохими антидетонационными свойствами камеры сгорания, и повышенных тепловых потерь в стенки камеры вследствие растянутости последней.

Таков принятый за прототип двигатель внутреннего сгорания марки УД вЂ” 2 — М1, имеющий боковую камеру сгорания, размещенную в головке цилиндра над тарелями клапанов нижнеклапанного механизма газораспределения, При степени сжатия 5 двигатель имеет значение удельного расхода топлива (минимальное) более

500 г/(квт,ч), Изобретение выполнено с целью упрощения конструкции и повышения мощности и топливной экономичности ДВС путем внутренней регенерации тепла отработавших газов, Поставленная цельдостигаетсятем, что головка цилиндра выполнена за одно целое с цилиндром и имеет люк, размещенный над тарелями клапанов газораспределения, другой смежный люк выполнен в стенке выпускного патрубка, люки закрыты общей крышкой, образующей своды камеры сгорания и проточной части выпускного патрубка, а на поверхностях сводов имеются ребра теплообменников регенератора.

Поставленная цель достигается также

° тем, что крышка люков выполнена из жаростойкого материала, на наружной поверхности крышки установлена свеча накаливания, нагревательный элемент которой установлен в глухом отверстии и взаимодействует со стенкой, ограничивающей камеру сгорания.

Моноблок головки с цилиндром обеспечивает работоспособность ДВС вследствие гарантированной плоскостности привалоч5

40 ной поверхности на стыке моноблока с крышкой люков. Общая для люков крышка обеспечивает теплопередачу теплопроводностью от нагреваемой поверхности к нагревающей. Ребра теплообменников интенсифицируют регенерацию тепла и повышают ее эффективность, Повышение температуры рабочего тела служит ускореНию химических реакций и уменьшению возможности детонационного сгорания. Возможность повышения степени сжатия, а также сокращение отвода тепла с отработавшими газами, обеспечивают повышение мощности и топливной экономичности двигателя, Специфика предпускового разогрева крышки обеспечивается взаимодействием свечи накаливания с рабочим телом через крышку люков и служит повышению топливной экономичности при запуске холодного двигателя, Использование для крышки жаростойкого материала исключает потребность охлаждения крышки и повышение эффективности регенератора, Моноблок упрощает конструкцию.

Дополнительные преимущества: повышение жесткости, надежности и мотресурса, уменьшение шумности конструкции.

На фиг.1 приведена конструктивная схема двигателя, в разрезе; на фиг.2-тоже, поперечный разрез, Головка 1 выполнена за одно целое с цилиндром 2 и имеет люк 3, размещенный в стенке камеры сгорания 4 над тарелями 5 и

6 выпускного и впускного клапанов нижнеклапанного механизма газораспределения.

Люк 3 выполнен .ак. что его проекция на плоскость тарелей перекрывает площадь тарелей, чем обеспечивается монтаж клапанов. Выпускной патрубок 7 имеет в стенке смежный люк 8. Оба люка закрыты крышкой

9, выполненной из жаростойкого материала, например из металлокерамики, и закрепленной по периметру и в центре шпильками, В плоскости разъема имеется уплотнительная прокладка 10, На поверхностях крышки, образующих свод камеры croрания и свод проточной части выпускного патрубка, имеются ребра 11 и 12 регенератора. В примерах эти ребра имеют сечение в виде усеченного конуса, ребра 12 параллельны оси патрубка, а оси ребер 11 пересекаются в одной точке примерно на оси цилиндра 2, Впускной патрубок 13 соединен с карбюратором и воздухоочистителем (не

55 показаны). Свеча 14 накаливания установлена в стенке камер. сгорания так, что ее нагревательный элемент упирается торцом в стенку камеры сгорания. Свеча накаливания соединена с источником питания через коммутатор принудительного управления

1774044

45 двигателя. То, что нагреватель свечи прижат 50

55 (не показаны), Свеча 15 зажигания установлена в стенке канала 16 между полостью 17 цилиндра и камерой сгорания 4.

Работает двигатель следующим образом.

В процессах выпуска отработавшие газы в выпускном патрубке 7 нагревают ребра

12, на своде люка 8 вследствие чего температура крышки 9 повышается. Росту температуры крышки способствуют прокладка 10. на оловке 1 являющаяся тепловым барьером, и отсутствие организованного охлаждения крышки. В следующем процессе впуска тарель 6 открытого впускного клапана Ьтделяет от нагретых ребер 11 поток горючей смеси, поступающей из впускного патрубка 13, направляя его без дополнительного подогрева в канал 16 И в полость

17 цилиндра 2. Это служит снижению температуры в конце впуска и росту наполнения цилиндра свежим зарядом. В процессах сжатия тареля 5 и 6 клапанов опущены на седла и не препятствуют направлению к ребрам 11 потока рабочей смеси, поступающей через канал 16. Вследствие контакта с ребрами температура рабочего тела повышается дополнительно к тому, что происходит от сжатия. Связанные с этим прирост давления и прирост температуры вызывают ускорение химических процессов воспламенения, происходящих в межэлектродном промежутке свечи 15 зажигания и сгорания смеси и продолжительность этих процессов сокращается, Благодаря этому бездетонационное сгорание обеспечивается даже при повышенной степени сжатия. Повышение коэффициента использования тепла в процессе сгорания и повышение степени расширения продуктов сгорания в ДВС с повышенной степенью сжатия обеспечивают прирост работы цикла и повышение мощностных показателей и топливной экономичности.

Свеча 14 накаливания, подключенная в предпусковой период к источнику питания, обеспечивает нагрев крышки 9 в люке 3 и зоне ребер 11, что обеспечивает нагрев рабочей смеси и лучшее смесеобразование и сокращение периода запуска холодного к донышку глухого отверстия в крышке, а не взаимодействует с рабочим телом, как в аналогов, повышает эффективность этого средства облегчения запуска. В варианте двигатель имеет крышку 7, выполненную из жаростойкого материала, металлокерамики. Это служит повышению эффективности регекерации тепла за счет повышения допустимой температуры крышки..

В варианте карбюраторный двигатель может быть двухтактным с клапанно-щелевой продувкой. Наиболее целесообразен вариант ДВС с двумя выпускными клапанами и продувочными окнами, взаимодействующими с поршнем двигателя, Такому двигателю соответствуют схемы, приведенные на фиг,1 и 2 при условии, что тарель 6 относится к выпускному клапану, а патрубок

13 — выпускк.ой. Кроме того, возможны дополнительные люк и ребра теплообменника в этом патрубке.

В варианте двигатель может быть дизелем. Схема его изменяется в том, что ка месте свечи 15 зажигания установлена топливная форсунка системы тапливоподачи, соединенная трубопроводом с насосом высокого давления (не показаны). Дизель может быть четырех- и двухтактным.

Двигатели могут быть жидкостного и воздушного охлаждения, Работа двигателей указанных вариан- тов происходит по приведенной схеме с особенностями, обусловленными типом рабочего процесса. В двухтактных двигателях свежий заряд поступает через продувочные окка, а регенерация тепла отработавших газов происходит в процессах выпуска и сжатия, по описанию. В дизелях аналогичная регенерация тепла обеспечивает сокращение периода воспламенения и жесткости процесса сгорания, что полезно для уменьшения шума и нагрузок в кривошипно-шатукном механизме.

Известные результаты исследований аналогичных двигателей показывают, что в результате регенерации дизель и ДВС с принудите ьным воспламенением работоспособны при степени сжатия 12,5, не достижимой по ограничительным условиям у аналогов. При этом увеличение КПД происходит соответственно в 1,65 и 1,33 раза.

Ожидаемое снижение эксплуатационкого расхода топлива около 20%. На одном

ДВС автомобиля КАМАЗ (базовый обьект) обеспечивается годовой экономически. эф- фект около 250 руб.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, преимущественно с нижним расположением клапанного механизма газораспределения, содержащий цилиндр, головку цилиндра с боков >й камерой сгорания, выполненной над тарелями клапанов, и выпускной патрубок, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения мощности и топливной экономичности путем внутренней регенерации тепла отработавших газов, головка цилиндров выполнена зацело с цилиндром, причем в стен1774044

Составитель А. Гладких

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор H. Ревская

Редактор

Заказ 3913 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комйенат "Патент", r. Ужгор-.д, ул.Гагарина, 101 ке камеры сгорания над тарелями клапанов механизма газораспределения и в стенке выпускного патрубка выполнены люки, закрь|тые с внешней стороны крышкой головки цилиндра, образующей своды камеры сгорания и выпускного патрубка.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я, -тем, что крышка головки цилиндра выполнена из жаростойкого материала, например металлокерамики.

3. Двигатель по пп,1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что на внутренней поверхности крышки головки цилиндра, образующей своды камеры сгорания, в люке над тарелями клапанов механизма газораспределения выполнены ребра.

4.Двигатель по пп.1 — З,отл ич а ю щийс я тем, что на внутренней поверхности

5 крышки головки цилиндра, образующей своды выпускного патрубка, в люке стенки выпускного патрубка выполнены ребра.

5.Двигатель по пп.1-4, отл ича ю щи йс я тем, что на внешней поверхности крыш10 ки головки цилиндра установлена свеча накаливания, причем нагревательный элемент последней упирается торцом во внешнюю поверхность стенки крышки головки цилиндра в зоне образования свода камеры сго15 рания.