Способ работы поршневого двигателя

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистмческих

Респубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву,— (22) Заявлено 14.05.79 (21) 2767896/25-06 с присоединением заявки ¹вЂ” (51) М. Кл.а

F 02 В 23/08

Гоеударстеенный комхтет (23) Приоритет— (53) УДК 621.434..056(088.8) Опубликовано 30.10.81. Бюллетень № 40 по делан наобретеннй и открытий

Дата опубликования описания 05.11.81

I (72) Автор

1 и:и>бретеник.А. И. Сорокин (71) эаннитель (54) СПОСОБ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относятся к двигателестроенню, а именно к поршневым двигателям с принудительным зажиганием.

Известен способ работы поршневого двигателя путем впуска рабочей смеси, создания ее, вихревого движения в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, разделения смеси на основную и дополнительную порции заряда, с катин смеси, воспламенения дополнительной порции заряда и последовательного выжигания обеих порций с.истечением продуктов сгорания дополнитель- ной порции в основную и турбулизации ее 111.

Однако данный способ не в достаточной степени реализует газодинамические воз-. можности воспламененной дополнительной порции заряда, вследствие чего не обеспечивает достаточно. высокой степени мелкомасштабной турбулентности в основном заряде и, тем самым, не исчерпывает имеющихся возможностей получения еще более высоких экономических и токсических показателей двигателя.

Цель изобретения — повышение экономичности и снижения токсичности отработавших газов.

Указанная цель достигается тем, что дополнительную порцию заряда перед воспламенением тормозят, а продукты . сгорания этой порции ускоряют в процессе их исте. чения.

При этом направление движения дополнительной порции.и продуктов ее сгорания совмещают с направлением движения основной порции заряда, Направление движения основной н дополнительной порций заряда задают в про10 цессе впуска.

Целесообразно дополнительную порцию заряда обогащать и, по меньшей мере, часть этой порции турбулизировать.

На фиг. 1 изображена камера сгорания для осуществления способа, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, со стороны поршня.

Камера 1 сгорания образована углублением 2 в. головке 3 цилиндра 4 и днищем

5 поршня 6. Камера 1 сгорания выступающей частью 7 в головке 3 разделена на основную 8 и вспомогательную 9 зоны сгорания. В выступающей части 7 размещены канал 10 для подвода рабочей смеси во вспо87?09? могательную зону 9 н канал !! для отвода

9, т. е. навстречу движущейся в основной продуктов сгорания дополнительной порции заряда из вспомогательной эоны 9 в

Основную 8. Во вспомогательной зоне 9 раз мещен источник 12 воспламенения. Каналы

l0 í l1 сориентированы по направлению движения рабочей смеси, канал 10 расширяется, а канал ll суживается по ходу движения рабочей смеси в основной зоне 8 ка.меры сгорания, В головке 3 размещен впускной канал 13.

Способ осуществляется следующим образом.

Рабочей смеси, поступающей в камеру

l сгорания поршневого двигателя, придают направленное вихревое движение, создавае. мое на такте впуска при помощи специально спрофилированного впускного канала 13.

Это достигается прн помощи известных впускных устройств, например, с помощью винтового или тангенциального каналов или с помощью клапана с установленной на нем ширмой, или с помощью лопаточного или другого завихрителя, установленного во впускном канале.

Используя направленное движение смеси в основной зоне 8 камеры 1 сгорания, направляют часть этой смеси во вспомогательную зону 9 по подводящему каналу 10, разделяя при этом смесь на основную и дополнительную порции заряда. Подводящий канал 10 с этой целью ориентируют по направлению движения рабочей смеси в основной зоне 8 камеры сгорания, Расширяюшийся канал 10 обеспечивает снижение скорости дополнительной порции заряда во вспомогательной зоне 9 по сравнению с основной зоной 8 камеры сгорания, что позволяет повысить давление во вспомогатель ной зоне 9 по отношению к основной 8. На такте сжатия, до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, дополнительную порцию заряда воспламеняют источником 12 воспламенения во вспомогательной зоне 9 камеры сгорания и обеспечивают там ее горение по мере поступлении в эту зону свежей рабочей смеси из основной зоны 8 камеры сгорания. Затем отводят продукты сгорания из вспомогательной зоны 9 камеры сгорания в основную 8 и обеспечивают с их помощью турбулизацию, воспламенение и распространение фронта пламени в основной зоне 8 камеры сгорания. В этом случае во вспомогательной зоне 9 камеры сгорания и каналах 10 и ll, сообщающих ее с основной зоной 8 камеры сгорания, реализуется известный термодинамический цикл со сжатием, подводом тепла и расширением, что позволяет усилить турбулизирующий эффект газов, выходящих из вспомогательной эоны 9,,и повысить скорость сгорания смеси в двигателе. Продукты сгорания, об разующиеся во спомогательной зоне 9, отводят в основную 8 через канал для подвода рабочей смеси во вспомогательную зону зоне 8 смеси и через зазоры между плос. костями днища поршня 5 и головки цилиндров 3, которые неизбежно сообщают упомянутые эоны. Вместе с тем этот отвод целе5 сообразнее осуществлять так, чтобы направление движения выходящих продуктов сгорания совпадало с первоначальным направлением движения рабочей смеси в основной зоне 8 камеры сгорания. В этом случае ра-! о бочая смесь в основной зоне камеры сго- рания ускоряется, что позволяет повысить скорость сгорания.

Дополнительную порцию заряда обогащают по сравнению с основной порцией. Это также достигается с помощью известных впускных устройств.

Предлагаемый способ можно реализовать не только в камере сгорания, разделенной на основную и вспомогательную зоны, соединенные каналами, поскольку для реализации этого способа принципиальное значе2о ние имеют следующие признаки: торможение смеси с целью создания в зоне воспламенения повышенного давления по сравнению с остальными зонами камеры; ускорение смеси н продуктов сгорания, выходящих из зоны воспламенения. Его можно реализовать н в неразделенной камере сгорания, имеющей специальный профиль по ходу движения рабочей смеси. Эффективность предлагаемого способа прямо зависит от скорости н количества продуктов сгорания, эо поступающих из вспомогательной зоны камеры сгорания в основную и, .следовательно, от скорости и количества рабочеи смеси, поступающей во вспомогательную зону, от степени повышения давления во вспомогательной зоне. Расчеты проходных сечении н процесса во вспомогательной зоне камеры сгорания можно выполнить по известным методикам и формулам газодинамики, например по методикам, применяемым для расчета газового тракта прямоточных воз4о душно-реактивных двигателей. При этом следует иметь в виду, что интенсификация процессов сгорания, йоложнтельно влияющая на экономичность и токсичность двигателей, отрицательно влияет на показатели по шуму и долговечности. Поэтому выбор расчетного режима целесообразно проводить при помощи экспериментов с учетом требований по.экономичности, токсичности и шуму двигателя. При работе вспомогательной зоны в нерасчетных режимах работа двигателя не ухудшится, поскольку вспомогательная зона камеры сгорания будет выполнять роль турбулизатора смеси на любом скоростном режиме работы двигателя. В случае работы двигателя при более низких скорост" иых движениях смеси в камере сгорания эЭ (ниже минимально расчетных) вспомогательная зона может работать таким образом, что продукты сгорания будут поступать в Основную зону камеры сгорания в обе сто-.

877097

Формула изобретения

®5 роны, т. е . по движению смеси,в основной зоне н в противоположную сторону. Такая работа вспомогательной эоны также не ухудшит работу двигателя. С целью улучшения условий для воспламенения рабочей смеси во вспомогательной зоне камеры сгорания в этой зоне может быть организована область, предпочтительно непосредственно прилегающая к источнику воспламенения, с мелкомасштабным турбулентным движением рабочей смеси. Такое движение может быть создано, например, с помощью плохо обтекаемых выступов или впадин, размещенных на пути движения рабочей смеси . во вспомогательной зоне камеры сгорания.

Осуществление предлагаемого способа работы поршневого. двигателя обеспечит более качественное протекание процесса сгорания, что, в свою очередь, позволит улуч- . шить экономические н токсические показатели двигателя.

I. Способ работы поршневого двигателя путем впуска рабочей смеси, создания ее вихревого движения в плоскости, перпендикулярной осн цилиндра, разделения смеси на основную и дополнительную порции заряда, сжатия смеси, воспламенения дополнительной порции заряда и последовательного выжигания обеих порций с истечением продуктов сгорания дополнительной порции в основную н ее турбулизацни, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов, дополнительную порцию заряда перед воспламенением .тормозят, а йродукты -сгорания этой порции ускоряю г в процессе их истечения.

10 2, Способ по п, I, отличающийся тем, что направление движения дополнительной порции и продуктов ее сгорания совмещают с направлением движения основной порции заряда.

3. Способ по пп. I н 2, отличающийся тем, что направление движения основной и дополнительной порций заряда задают в процессе впуска, 4. Способ по пп. — 3, отличающийся тем, что дополнительную порцию заряда

20 обогащают.

5. Способ по пп. — 4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть дополиитель ной порции заряда турбулизуют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I, Патент США Ж 4!!9064,кл. !23 — ЗО, опублик. !978.

877097 ./3. !

0

Составитель Л. Павлович едактор М. Янович Телред А. Бойкас Корректор Н. Стен ннвз 9554/51 Тираж 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

I!3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушска» наб., д. 4/5

Филиал ППП еПатентэ, r, Ужгород ул. Проектная, 4

ППП .Патент Зак, 3504