Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателе внутреннего сгорания как с принудительным зажиганием, так и с воспламенением от сжатия. Тангенциально направленные каналы выполнены разной ширины, при этом один из каналов, расположенный вблизи стенки цилиндра, имеет ширину, превышающую ширину любого из остальных каналов, под клапаном, где отсутствует камера сгорания, выполнена дополнительная выемка глубиной, равной глубине канала, соединяющего с выемкой, образующей камеру сгорания в головке цилиндра. Изобретение обеспечивает повышение скорости сгорания, уменьшение потерь тепла в стенки завихрителей, повышение детанационной стойкости двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в ДВС как с воспламенением от сжатия, так и с принудительным зажиганием.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемок в головке цилиндра и днище поршня при положении поршня в верхней мертвой точке, торцевые выступы, впадины между которыми образуют тангенциально направленные каналы, и источник воспламенения, установленный в выемке со стороны головки цилиндра напротив одного из каналов.

(См. патент СССР 1379473, кл. F 02 В 23/00, 1988г.).

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности признаков является двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенными в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемки в головке цилиндра под одним из клапанов и сопрягаемой при положении поршня в верхней мертвой точке выемки в его днище, завихрители заряда, выполненные в виде торцевых выступов высотой, равной 0,1-0,15 радиуса кривошипа коленчатого вала, охватывающих одну из выемок камеры сгорания на части ее периметра до стенки цилиндра, примыкающих к другой выемке камеры сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке и образующих тангенциально направленные каналы, расположенные неравномерно с увеличением их числа вблизи оси цилиндра, и источник воспламенения, установленный в выемке в головке напротив одного из каналов и вблизи него, выемка в головке и сопрягаемая выемка в днище поршня выполнены в форме тела вращения.

(См. патент РФ 2051281, кл. F 02 B 23/00, 1935г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного результанта при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве стенки завихрителей имеют значительную площадь, что повышает отвод тепла от рабочего тела в завихрители, заряд не имеет организованного вращательного движения, что не способствует быстрому распространении пламени.

Технический результат - повышение скорости сгорания, уменьшение потерь тепла в стенки завихрителей, повышение детонационной стойкости двигателя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемки в головке цилиндра под одним из клапанов и сопрягаемой при положении в верхней мертвой точке в его днище, завихрители заряда, выполненные в виде торцевых выступов высотой, равной 0,1-0,15 радиуса кривошипа коленчатого вала, охватывающих одну из выемок камеры сгорания на части ее периметра до стенки цилиндра, примыкающих к другой выемке камеры сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке и образующих тангенциально направленные каналы, и источник воспламенения, установленный в выемке головки напротив одного из каналов и вблизи него.

Особенность заключается в том, что тангенциально направленные каналы выполнены неодинаковой ширины, при этом один из каналов, расположенный вблизи стенки цилиндра, имеет ширину, превышающую ширину любого из остальных каналов, под клапаном, где отсутствует выемка, образующая камеру сгорания, выполнена дополнительная выемка глубиной, равной глубине канала, соединяющего с выемкой, образующей камеру сгорания в головке цилиндра.

При исследовании отличительных признаков описываемого двигателя внутреннего сгорания не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся выполнения тангенциально направленных каналов неодинаковой ширины и дополнительной выемки под клапаном, где отсутствует выемка, образующая камеру сгорания, позволяющих увеличить скорость сгорания, уменьшить потери тепла в стенки завихрителей и повысить детонационную стойкость двигателя.

На чертежах изображен двигатель внутреннего сгорания, где фиг. 1 - разрез двигателя с расположением выемки, образующей камеру сгорания, под выпускным клапаном и с завихрителями на днище поршня; фиг.2 - вид на головку цилиндра со стороны поршня; фиг.3 - вид на поршень со стороны головки.

Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, кинематически связанным с коленчатым валом (не показан), головку 3 цилиндра 1 с установленными в ней впускным 4 и выпускным 5 клапанами, камеру сгорания 6, выполненную в виде выемки в головке 3 цилиндра 1 под одним из клапанов 4 или 5 и сопрягаемой при положении поршня, 2 в верхней мертвой точке выемки 7 в его днище 8, завихрители заряда, выполненные в виде торцевых выступов 9, охватывающих выемку 6 или выемку 7 (фиг. 3) на части ее периметра до стенок цилиндра 1, примыкающих соответственно к выемке 7 (фиг. 3) и к выемке 6 (фиг.1) при положении поршня 2 в верхней мертвой точке и образующих тангенциально направленные каналы 10 неодинаковой ширины, один из каналов 11, расположенный вблизи стенки цилиндра, имеет ширину, превышающую ширину любого из остальных каналов. Вблизи этого канала располагается свеча зажигания 12. Под одним из клапанов впускным 4 (фиг.1) или выпускным 5, где отсутствует камера сгорания, выполнена выемка 13, образующая дополнительную камеру сгорания, глубиной, равной глубине канала 14 (фиг. 2), соединяющего с выемкой 6, образующей камеру сгорания в головке цилиндра. Глубина канала 14 не превышает высоту торцевых выступов 9.

Двигатель работает следующим образом.

Во время такта сжатия при подходе поршня к верхней мертвой точке торцевые выступы 9 отсекают рабочий заряд или воздух, находящийся в зоне вытеснения, от камеры сгорания. Так как движение поршня продолжается, то рабочий заряд вытесняется в камеру сгорания через направляющие каналы 10 и 11. Поршень 2 плотно подходит к головке 3 цилиндра 1, зазор в вытеснителе должен быть минимальным.

За счет ширины канала 11, расположенного вблизи стенки цилиндра, в камере сгорания 6 под клапаном образуется вихревое движение заряда, истечение через каналы 10 создает в камере сгорания интенсивную мелкомасштабную турбулентность. Вихревое движение заряда в камере обеспечивает быстрое распространение очага воспламенения по всей камере сгорания, а мелкомасштабная турбулентность обеспечивает высокую скорость сгорания заряда. Обратное истечение сгорающего заряда в дополнительное углубление через каналы обеспечивает полное сгорание всего заряда в двигателе, что позволяет обеспечить низкое содержание CH, CO, NO в отработавших газах, устойчивое воспламенение и быстрое сгорание бедных смесей, уменьшить расход топлива.

Выполнение дополнительной выемки позволяет уменьшить глубину камеры сгорания и обеспечивает детонационную стойкость двигателя.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемки в головке цилиндра под одним из клапанов и сопрягаемой при положении поршня в верхней мертвой точке выемки в его днище, завихрителя заряда, выполненные в виде торцевых выступов, высотой равной 0,1-0,15 радиуса кривошипа коленчатого вала, охватывающих одну из выемок камеры сгорания на части ее периметра до стенки цилиндра, примыкающих к другой выемке камеры сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке и образующих тангенциально направленные каналы, и источник воспламенения, установленный в выемке головки напротив одного из каналов и вблизи него, отличающийся тем, что тангенциально направленные каналы выполнены неодинаковой ширины, при этом один из каналов, расположенный вблизи стенки цилиндра, имеет ширину, превышающую ширину любого из остальных каналов, под клапаном, где отсутствует выемка, образующая камеру сгорания, выполнена дополнительная выемка глубиной, равной глубине канала, соединяющего с выемкой, образующей камеру сгорания в головке цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3