Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием

Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить надежность воспламенения смеси и увеличить долговечность двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием . Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, го- .ловку 3 цилиндра 1, установленные

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО!4ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИН (5!)5 Р 02 В 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4203313/06 (22) 21, 09. 87 (31) P 3632579. 1 (32) 25,09.86 (33) DE (46) 07е06.92. Бюл. В 21 (76) Франц Хмела, Вальтер Херцог и

Рихард Майер (DK) (53) 621.43.056(088.8) (56) Патент ФРГ В 3245780, кл. F 02 В 23/08, опублик. 1983.

„„5Q„„1739860 АЗ

2 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА

И ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ (57) Изобретение позволяет повысить надежность воспламенения смеси и увеличить долговечность двигателя внут- реннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием. Двигатель содержит цилиндр

1 с размещенным в нем поршнем 2, го,ловку 3 цилиндра 1, установленные

1 739860

55 в последней форсунку 4 с распылительным отверстием 5 и устройство 6 зажигания с электродами„ камеру сгорания, выполненную в днище 7 поршня 2 по форме тела вращения в виде сопряженных межцу собой суженной головины 8 и выемки 9, образующая которой в поперечном сечении состоит из криволи" нейных участков 10, 11, 12 разных радиусов К, К ., R> и приспособление для создания вращательного движения воздуха в камере сгорания. При положении поршня 2 в верхней мертвой точке распылительное отверстие 5 форсунки 4 расположено вблизи края горловины 8, а электроды устройства 6 зажигания размещены в проточке 13, выполненной в боковой стенке 14 камеры сгорания противоположно форсунке 4. 2О

Первый криволинейный участок 10 расположен от образующей горловины 8 до пересечения с плоскостью максимальноИзобретение относится к машино-. строению, в частности к двигателестроению, а именно к дви|ателям .внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным, зажиганием.

Известен двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, установленные в последней форсунку с распылительным отверстием и устройство зажигания с;электродами, камеру:сгорания, выполненную в днище .поршня по форме те.ла вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины и выемки, . образующая которой в поперечном сечении состоит из криволинейных участков разных радиусов, и приспособление для создания вращательного движения воздуха в камере сгорания, причем при положении поршня в верхней мертвой точке распылительное отверстие форсунки расположено вблизи края горловины, а электроды устройства зажигания размещены в проточке, выполненной в. боковой стенке камеры сгорания противоположно форсунке, первый) криволинейный участок .расположен от. образующей горловины до пересечения с плоскостью максимального диаметра го диаметра D> камеры сгорания, второй участок ii от этой плоскости до сопряжения с образующей дна зыемки

9, максимальный диаметр Р камеры сгорания составляет 0,5 — 0,7 от диаметра Э поршня 2, высота с горловины 8 равна 0,1 - 0,15 от глубины Т камеры сгорания, а диаметр d горловины 8 составляет 0,85 - 0,95 от максимального диаметра D камеры сгорания. Образующая дна выемки 9 выполнена в виде третьего. криволинейного участка 12, расстояние с от плоскос-. ти максимального диаметра DS камеры сгорания до днища 7 поршня 2 равно

0,42 — 0,7 от глубины Т камеры сгорания, а радиусы R-„ Rz R> криволинейных участков 10, 11, 12 соответственно составляет К = 0,35 — 1,2, Rz = О,1 — 0,4 и R = 3,2 — 4 от глубины Т камеры сгорания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. камеры сгорания, второй участок — от этой плоскости до сопряжения с образующей дна выемки, максимальный диаметр. камеры сгорания составляет 0,5

0,7 диаметра поршня, высота горловины, равна О, 1 — О, 15 глубины камеры сгорания„ а диаметр горловины составляет 0,85 — 0,95 максимального диаметра камеры сгорания.

В известном двигателе главную проблему представляет собой обеспечение воспламенения смеси воздуха с горючим при всех возможных условиях эксплуатации, будь то пуск в холод,ном состоянии, холостой ход или пуск под номинальной нагрузкой. Это значит, что в пространстве размером в несколько кубических милиметров между электродами свечи зажигания, через которое проходит искра зажига: ния во время пробоя искры, состав смеси должен находиться достаточно долго в пределах времени воспламенее ния для того, чтобы образовать достаточно большое пламя для дальнейшего горения смеси, заполняющей ци-. линдр. Поскольку скорость движения воздуха в камере сгорания и количество впрыснутого горючего изменяются в широких пределах, эта проблема может быть, решена только путем тщательного согласования целого ряда параметров, как, например, форма и

1739860 6 взаимное расположение камеры сгорания, струи впрыска и электродов свечи, далее интенсивность закрученного потока, так же как положение фаз процессов впрыска и зажигания. При этом всякий раз следует следить за удельным расходом горючего, характеристикой выхлопных газов и нагрузкой конструктивных деталей.

Все это возможно осуществить в известном безнаддувном двигателе со свободным впуском. При-переходе от двигателя со свободным впуском к бо.лее мощному двигателю с наддувом повышается степень трудности в создании описанных условий эксплуатации, поскольку здесь в широких пределах изменяются как впрыскиваемое количество горючего, так и количество поданного воздуха по сравнению с двигателем со свободным впуском (между нижним по холостым ходом и номинальной нагрузкой имеются большие интервалы в количествах впрыска и в скоростях воздуха). Прк этом особенно большое значение имеет .форма поршневой камеры сгорания.

Форма камеры сгорания и положение струи согласно уровню техники в двигателе внутреннего сгорания с наддувом при большом числе оборотов и ма-. лой нагрузке двигателя обуславливают слишком бедное качество смеси. Достичь улучшения работы такого двигателя возможно было бы приближением точки поступления струи к свече зажигания. Это устранило бы трудности при частичной загрузке двигателя, но зато еще больше увеличило бы труд-. ности и так уже большие в области более высоких нагрузок (богатая смесь) вследствие большей подачи горючего. Поэтому лучше преодолеть трудности частичных нагрузок тем, что при неизменном положении. струи повышается кривизна стенки камеры сгорания, и смесь вблизи от свечи зажигания таким образом обогащается.

Требуемая для этого очень большая кривизна стенки камеры сгорания привела бы к невыгодно большой и плоской камере сгорания с точки зрения техники образования смеси и ее сгорания, слишком сильно снизила бы требуемую интенсивность завихрения. Кроме того, при более высокой нагрузке двигателя получилась бы слишком большая толщина пленки, которая приводит к недостаткам вследствие неполного г сгорания (слишком богатая смесь в области более высоких нагрузок).

Цель изобретения — повышение надежности воспламенения смеси и увеличение долговечности.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием, содержащем по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, установленные в последней форсунку с распылительным отверстием и устройство зажигания с электродами, камеру сгорания, выполненную в днище поршня по форме тела вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины и выемки, образующая которой в поперечном сечении состоит из криволинейных участков разных радиусов, и приспособление для создания вращательного движения воздуха в камере сгорания, причем при.положении порш25 ня в верхней мертвой точке распы" лительное отверстие форсунки расположено вблизи края горловины, а электроды устройства зажигания размещены в проточке, выполненной в боковой стенке камеры сгорания противоположно

30 форсунке, первЫй криволинейный участок расположен от образующей горловины до пересечения с плоскостью максимального диаметра камеры сгорания, второй участок — от этой плоскости I

35 до сопряжения с образующей дна выемки максимальный диаметр камеры сгорания составляет 0,5 — .0,7 от диаметра поршня, высота горловины равна О, 1

0,15 от глубины камеры сгорания, а

gp диаметр горловины составляет 0 85—

0 95 от максимального диаметра камеры сгорания„ образующая дна выемки выполнена в виде третьего криволинейного участка, расстояние от плос4 кости максимального диаметра камеры сгорания до днища поршня равно 0,42—

0,7 от глубины камеры сгорания, а радиусы криволинейных .участков coot ветственно составляют R = 0,35 — 1,2, gp R = 0,1 — 0,4 и Rg = 3,2 — 4 от глубины камеры сгорания. Кроме того, устройство зажигания может быть расположено с наклоном наружу из камеры сгорания, и один из электродов устройства зажигания может быть выполнен в форме крючка.

На чертеже представлен предлагае мый двигатель, продольный разрез.

7 1

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1, установленные в последней форсунку 4 с распылительным отверстием 5 и устройство 6 зажигания с электродами, камеру сгорания посредине или приблизительно посредине в днище 7 поршня 2 по форме тела вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины 8 и выемки 9, образующая которой в поперечном сечении состоит иэ криволинейных участков

10 — 12 разных радиусов R,— R>, и приспособление для создания вращательного движения воздуха в камере сгорания. Распылительное отверстие

5 форсунки 4 при положении поршня

2 в верхней мертвой точке расположено вблизи края горловины 8, а электроды устройства 6 зажигания разме.щены в проточке 13, выполненной в днище 7 поршня 2 и боковой стенке

14 камеры сгорания противоположно форсунке 4. Первый криволинейный участок 10 расположен от образующей горловины 8 до пересечения с плоскостью максимального диаметра 0 в камеры сгорания, второй участок 11 от этой плоскости до сопряжения с образующей дна выемки 9, максимальный диаметр Рэ камеры сгорания составляет 0,5 — 0,7 от диаметра DK поршня, 2, высота t н горловины 8 равна О, 1 — О, 15 от глубины Т камеры сгорания, а диаметр d H горловины 8 составляет 0,85 — 0,95 от максимального диаметра D> камеры сгорания. Образующая дна выемки 9 выполнена в виде третьего криволинейного участка

12, расстояние С от плоскости максимального диаметра 08 камеры сгорания до днища 7 поршня 2 равно 0,42 — 0,7 от глубины Т камеры сгорания, а радиусы R - R> криволинейных участков

10 — 1 2 соответственно составляет

R = 0,35 — 1,2, R = 0,1 — 0,4 и

R = 3,2 — 4 (центр радиуса R находится на продольной оси Х камеры сгорания), от глубины Т> камеры сгорания. Устройство 6 зажигания состоит из нескольких стержневых электродов, Может быть применено также устройство

6 зажигания, один иэ электродов которого выполнен в форме крючка.. Устройство 6 зажигания проходит от камеры сгорания косо наружу (относи,тельно положеиия поршня 2 в верхней . мертвой точке), Этим удается избе- °

739860

25

55 жать прохождения отверстия для в"траивания устройства 6 (свечи) через крышку клапанов головки 3 цилиндра 1 (что необходимо при устройстве зажигания, установленном перпендикулярно днищу 7 поршня 2). 1 осая установка устройства 6 зажигания сделалась возможной благодаря достигнутому улучшению образования смеси.

Также может быть применено устройство зажигания без выступающих электродов в виде стержня или крючка.

Посредством такого устройства зажигания еще более снижается скорость обгорания электродов.

Двигатель работает следующим образом.

Жидкое горючее из форсунки 4, которая смещена относительно центра головки 3 цилиндра 1, в подходящий момент времени с точки зрения условий, работы и рода горючего (точка кипения и воспламеняемость) впрыскивается только одной струей 15 в камеру сгорания в направлении вращанкщегося воздуха. Точка 16 попадания струи

15 горючего на стенку 14 камеры сгорания находится в области максимального диаметра D камеры сгорания (в положении верхней мертвой точки поршня 2).

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топпива и принудительным зажиганием, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, установленные в последней форсунку с распыпительным отверстием и устройство зажигания с электродами, камеру сгорания, выполи иную в днище поршня по форме тела вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины и выемки, образующая которой в поперечном сечении состоит иэ криволинейных участков разных радиусов, и приспособление для создания вра" щательного движения воздуха в камере сгорания, причем при положении поршня в верхней мертвой точке распылительное отверстие форсунки расположено вблизи края горловины, а элек-: троды устройства зажигания размещены в проточке, выполненной в боковой стенке камеры сгорания противоположно форсунке, первый криволинейный участок расположен от образующей гор1339860

3. Двигатель по пп.1 и 2, о т ". л и ч .а ю шийся тем, что один иэ электродов устройства зажигания выполнен в форме крючка.

Составитель В.Морозов

Техред М,дидык.Корректор М,Патай

Редактор О. Головач

Заказ 2913 Тираж Подписное

РчИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ловины до пересечения с плоскостью максимального диаметра камеры сгорания, второй участок — от этой плоскости до сопряжения с образующей дна.выемки, максимальный диаметр камеры сгорания составляет 0 5 — О, 7 диаметра поршня, высота горловины равна О, 1 — 0,15 глубины камеры сгорания, а диаметр горловины составляет 0,85 — 0,95 максимального диа,метра камеры сгорания, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения надежности воспламенения смеси и увеличения долговечности, образующая дна выемки выполнена в виде третьего криволинейного участка, расстояние

\ от плоскости максимального диаметра камеры сгорания до днища поршня равно 0,42 - О, 7 глубины камеры сгорания, а радиусы криволинейных участков соответственно составляет К

- 0,35-1,2. Ка- 0,1-0,4 и КЗ3,2 — 4 глубины камеры сгорания.

2. Двигатель по п.1, о т л и—

О ч а ю шийся тем, что устройство зажигания расположено с наклоном наружу из камеры сгорания.