Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий, по меньшей мере , один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через впускной клапан с трубопроводом подвода .обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан - с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньщего объема выполнена переменной по высоте,- и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнитьный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала - к одной из полостей камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью, повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, факельный канал подключен к полости большего объема со стороны наибольшей высоты полостк мень (Л шего объема, а его ось направлена тангенциально боковой стенке полости большего объема.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(1) F 02 В 19/!О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !" .,-".,,, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3394169/25-06 (22) 19.02.82 (46) 15.06.83. Бюл. № 22 (72),Л. И. Вахошин, С. В. Коробченко, В. И. Сонкин, Г. Г. Горлов, Н. Н. Цапов, В. Д. Муравьев, Ю. П. Романенко, E А. Баринов, Н. Ф. Суханов, А. А. Калашников и В. М. Синютин (71) Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, Заволжский моторный завод и автомобильный завод им. И. А.,Лихачева (53) 621.434-224.3 (088.8)(56) 1. Патент США № 4127089, кл. 123 — 75, опублик. 1978. (54) (57) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через

„„SU„„1023119 А впускной клапан с трубопроводом подвода обедненной топливовоздушной смеси и че-. рез выпускной клапан — с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньшего объема выполнена переменной по высоте; и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнитьный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала— к одной из полостей камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью. повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, факельный канал подключен к полости большего объема со стороны наибольшей высоты полости меньшего объема, а его ось направлена тангенциально боковой стенке полости большего объема.

1023119

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через впускной клапан с трубопроводом подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан — с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньшего объема выполнена переменной по высоте, и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнительный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала — к одной из полостей камеры сгорания (1).

Однако в полости большего объема камеры сгорания этого двигателя вращение заряда недостаточно интенсивно, что снижает топливную экономичность двигателя и увеличивает токсичность его отработавших газов.

Цель изобретения — повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через впускной клапан с трубопроводом подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан— с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньшего объема выполнена переменной по высоте, и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнительный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала — к одной из полостей камеры сгорания, факельный канал подключен к полости большего объема со стороны наибольшей высоты полости меньшего объема, а его ось направлена тангенциально боковой стенке полости большего объема.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого двигателя; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг,. 4 — разрез  — В на фиг. 1.

Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и головку 3 цилиндра 1 с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой 4. Основная камера сгорания

Зо

55 сообщена через впускной клапан 5 с трубопроводом б подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан 7 — с трубопроводом 8 отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей 9 и 10 разного объема. Полость 9 большего объема размещена под выпускным клапаном 7 вокруг его оси, а полость 10 меньшего объема выполнена переменной по высоте. Форкамера 4 снабжена свечой 11 зажигания и подключена через дополнительный впускной клапан 12 к трубопроводу 13 подвода обогащенной смеси и при помоаи факельного канала 14 — к полости 9 со стороны наибольшей высоты полости 10, а ось канала 14 направлена тангенциально боковой стенке 15 полости 9.

Трубопровод б выполнен тангенциальным или снабжен средством закрутки потока смеси вокруг оси цилиндра 1.

Двигатель работает следующим образом.

На такте впуска под действием разрежения, создаваемого движением поршня 2 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) по трубопроводу 6, через открытый впускной клапан 5 в полости 9 и 10 основной камеры сгорания и цилиндр 1 двигателя поступает обедненная топливовоздушная смесь или воздух. Одновременно с этим по трубопроводу 13 через клапан 12 в форкамеру 4 поступает обогащенная топливовоздушная смесь.

Трубопровод 6 сообщает потоку обедненной топливовоздушной смеси или воздуху вращательное движение вокруг оси цилиндра 1. Вследствие наклона впускного клапана 5 поток первоначально движется в направлении наибольшей высоты полости 10 (см. фиг. 1).

Часть оботащенной топливовоздушной смеси из форкамеры 4 поступает в полость

9 основной камеры сгорания. Благодаря тангенциальному расположению канала 14 относительно. стенки 15, ограничивающей полость 9 по мере заполнения полости 9 обогащенной топливовоздушной смесью, поток ее также приобретает вращательное движение (см. фиг. 1), совпадающее по направлению вращения с движением потока обедненной смеси или воздуха, создаваемым трубопроводом 6. Под действием центробежных сил жидкая фаза, содержащаяся в обогащенной смеси, удерживается на стенке

15 полости 9, обеспечивая к концу такта впуска в результате испарения локальное обогащение смеси.

К концу такта сжатия при приближении поршня 2 к ВМТ из полости 10 переменной высоты вытесняется содержащаяся там обедненная топливовоздушная смесь или воздух в полость 9. Благодаря переменной высоте полости 10, увеличивающейся в направлении вращения потока обедненной смеси или воздуха, скорость вытеснения потока в по1023119 лость 9 к концу такта сжатия резко увеличивается, и .движение обедненной смеси из вращения вокруг оси цилиндра 1 трансформируется во вращение вокруг оси выпускного клапана 7.

В конце такта сжатия обогащенная топливовоздушная смесь в форкамере 4 воспламеняется искрой свечи 11 зажигания.

В результате сгорания смеси в форкамере

4 под действием повышенного давления продукты горения с большой скоростью выбрасываются из нее через канал 14 в полость 9.

Для создания оптимальной интенсивности выброса факела (истечения струи продуктов), необходимой для обеспечения заданной скорости вращения смеси в полости

9 и соответственно скорости сгорания, величина площади поперечного сечения канала 14 должна изменяться в относительно узких пределах. ,Установлено, что оптимальная скорость истечения продуктов достигается в том случае, когда величина отношения объема Vy форкамеры 4 к площади в форкамере 4, ограничивающей истечение, т.е. 1,р — Q<, где

F — площадь поперечного сечения форкамеры 4, а f „— площадь наименьшего поперечного сечения факельного канала 14, находится в пределах 1,5 — 3.

В конце такта расширения продукты сгорания, продолжая совершать вращательное движение вокруг оси выпускного клапана 7, под действием перепада давлений истекают в трубопровод 8. Затем цикл повторяется.

Наличие в двигателе дополнительного впускного клапана 12 с дополнительной самостоятельной впускной системой позволяет в зависимости от режима работы двигателя управлять процессами внутрицилиндрового смесеобразования и распределения топлива в заряде по полостям 9 и 10 основной камеры сгорания, обеспечивая тем управление в определенной мере выходными показателями двигателя.

При работе двигателя на режимах холостого хода, малых и средних нагрузках необходимо . сосредоточение располагаемой энергии топлива в локальной зоне основной камеры сгорания для исключения неэффективного горения в переохлаждаемых защемленных или удаленных от источников зажигания объемах камеры сгорания. Для этого при работе двигателя на холостом ходу и малых нагрузках топливо вводится через дополнительную впускную систему и клапан

12, а через впускной клапан 5 подается воздух. Это ограничивает попадание топлива

Размещение полости 9 большего объема основной камеры сгорания под выпускным клапаном ? вокруг его оси позволяет осу О ществлять процесс сгорания в компактном объеме, начиная от воспламенения до выпуска отработавших газов, сформировать ограничивающую стенку 15 полости 9 основной камеры симметрично относительно оси клапана 7 для сохранения организованного

35 вращения заряда, а также дает возможность дополнительно частично разобщить в пространстве основной камеры сгорания область обогащенной смеси, вытекающей из форкамеры 4 в зоне канала 14 и обедненную смесь, поступающую в цилиндр 1 из трубопровода б.

Благодаря подключению канала 14 со стороны наибольшей высоты полости 10 обеспечивается согласование направления вращательного движения смеси в полости 9

45 основной камеры сгорания с движением вытесненного потока из полости 10 и направлением выброса факела из форкамеры 4.

Таким образом, реализация изобретения позволит повысить эффективность процесса сгорания форкамерного двигателя и тем самым топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов.

5 !

О

25 в защемленную полость 10 основной камеры сгорания.

На нагрузочных режимах работы двигателя выше средних, когда из-за повышения температуры и давления процесс сгорания протекает более эффективно, топливо вводится через оба впускных клапана 5, 12 и на режимах полных нагрузок достигается равномерное распределение топлива по всему объему основной камеры сгорания.

Подключение полости 9 основной камеры сгорания к факельному каналу 14 позволяет повысить эффективность процесса сгорания за счет сосредоточения тепловой и химической энергии факела в относительно небольшом объеме камеры сгорания. В то же время направление канала 14 тангенциально боковой стенке 15 полости 9 позволяет использовать высокую кинетическую энергию струи продуктов для увеличения интенсивности вращательного движения заряда в период горения и значительно повысить тем скорость и полноту сгорания, а также антидетонационные качества двигателя, что дает возможность применения высоких степеней сжатия и дополнительно повышает экономичность двигателя.

10231!9

1023119

А-А

Фиг. Г

1023119

Со от а витель В. МоРозов

Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Редактор А. Долинич

550 Подписное

Заказ 4179/23 Тираж 5

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” »5, Раушская наб., д. /

4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4