Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем 2, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную головкой и расположенной в днище поршня цилиндрической полостью 1 с горловиной и дном, в котором выполнена выемка 5, и имеющую топлирную форсунку с распылителем. и устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, размещенное в полости 1 с возможностью вращения, и снабженное осью 7, расположенной в выемке 5. Устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре выполнено в виде крыльчатки 8, в периферийной части днища поршня 2 выполнена проточка 19 ось которой тангенциальна окружности полости 1, в которую помещается распылитель форсунки при положении поршня 2 в верхней мертвой точке (ВМТ). Кроме того, крыльчатка 8 выполнена из теплоизоляционного материала, например ситалла, а в теле крыльчатки 8 имеются два сквозных отверстия 14 для выравнивания давления на крыльчатку 8, а также для удобства сборки и разборки. Поршень 2 имеет ребра 17 с внутренними каналами 18. для охлаждения и смазки подшипника 4. 5 з.п. ф-лы, 4 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

В

О 4

К)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4745795/06 (22) 26,07.89 (46) 15.06.92. Бюл. ¹ 22 (71) Са ратов с к и и и нститут меха н и за ции сельского хозяйства им. М.И.Калинина (72) B.Â.Mèxàéëoâ и О.А.Белов (53) 621.436,056(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1560758, кл. F 02 F 3/12. 1988. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ (57) Сущность изобретения: двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем 2, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную головкой и расположенной в днище поршня цилиндрической полостью 1 с горловиной и дном, в <отором выполнена выемка 5, и имеющую топливную форсунку с распылителем.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к выполнению двигателей внутреннего сгорания с поршнями. имеющими устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре.

Известна конструкция двигателя внутреннего сгорания, выбранная в качестве прототипа, содержащая поршень. имеющий корпус и головку с размещенной в ней камерой сгорания, отличающаяся тем, что, с целью улучшения смесеобразования, в головке поршня выполнена цилиндрическая полость, камера сгорания образована стаканом с винтовыми пазами на его наружной поверхности, установленным в цилиндрической полости с кольцевым зазором и с возможностью поворота относительно оси. закрепленной в днище стакана и корпуса поршня, а в кольцевом зазоре. концентрич„, . Ж „„1740720 А1 и устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, размещенное в полости 1 с возможностью вращения, и снабженное осью 7, расположенной в выемке 5. Устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре выполнено в виде крыльчатки 8, в периферийной части днища поршня 2 выполнена проточка 19. ось которой тангенциальна окружности полости 1, в которую помещается распылитель форсунки при положении поршня 2 в верхней мертвойточке(ВМТ). Кроме того, крыльчатка 8 выполнена из теплоизоляционного материала, например ситалла, а в теле крыльчатки 8 имеются два сквозных отверстия 14 для выравнивания давления на крыльчатку 8, а также для удобства сборки и разборки. Поршень 2 имеет ребра 17 с внутренними каналами 18. для охлаждения и смазки подшипника 4, 5 з.п. ф-лы, 4 ил. но стакану размещен кольцевой груз с выступами, взаимодействующими пазами на наружной поверхности стакана.

Главным и существенным недостатком данного изобретения является слабое вихреобразование. создаваемое камерой сгорания, из-за того, что при движении поршня от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки (BMT) камера сгорания делает всего один оборот. так как ее движение ограничивают винтовыми пазами. Недостаточное вихреобразование ухудшает экономические и экологические показатели двигателя, Другим серьезным недостатком является то, что в камере сгорания создается дополнительная турбулизация рабочего тела. за счет ее периодического изменения направления вращения во время разных ходов поршня. но как показали исследования

1740720 многих авторов, лучшие результаты по экономичности и среднему арифметическому давлению достигаются лишь при впрыске топлива по направлению вращения заряда, Следовательно, для увеличения полноты сгорания топлива и улучшения экономических и экологических показателей двигателя, необходимо создать более интенсивное, постоянно действующее по направлению впрыска топлива вихреобразование.

Целью изобретения является снижение токсичности и дымности отработавших газов и повышение топливной экономичности путем уменьшения потерь тепла сгораемого топлива.

Указанная цель достигается тем, что

ДВС с воспламенением от сжатия содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную головкой и расположенной в днище поршня цилиндрической полостью с горловиной и дном, s котором выполнена выемка, и имеющую топливную форсунку с распылителем, и устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, размещенное в полости с возможностью вращения и снабженное осью, которая запрессована в шариковый подшипник, установленный в выемке. Устройство для создания вращательного движения заряда выполнено в виде крыльчатки, в периферийной части днища поршня выполнена проточка, ось которой тангенциальна окружности полости, а распылитель форсунки расположен в проточке при положении поршня в верхней мертвой точке, Кроме того, цель достигается тем, что крыльчатка выполнена из теплоизоляционного материала, например ситалла.

С целью выравнивания давления на крыльчатку и облегчения сборки и разборки, подшипник закреплен при помощи гайки. расположенной в выемке и выполненной с двумя отверстиями со стороны крыльчатки, в которой выполнено два сквозных отверстия с возможностью совмещения их осей с осями отверстий гайки, а с целью охлаждения и смазки подшипника, поршень снабжен ребрами с внутренними каналами, по одному из них смазка подводится к подшипнику, а по другому отводится, Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый двигатель отличается тем, что в центре камеры сгорания поршня,.образованной цилиндрической полостью с горловиной и дном, имеется устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, размещенное в полости с возможностью

Кроме того, в центре цилиндрической поло40 сти 1 помещен шариковый подшипник 4, 10

55 вращения и снабженное осью, которая запрессована в шариковый подшипник, установленный в выемки дна полости поршня.

Причем. устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре выполнено в виде крыльчатки, изготовленной из теплоизоляционного материала (например, ситалла), в периферийной части днища поршня выполнена проточка, ось которой тангенциальна окружности полости, и распылитель форсунки расположен в проточке при положении поршня в верхней мертвой точке, Крыльчатка раскручивается за счет кинетической энергии впрыскиваемого топлива, набрав обороты, она своими лопастями создает активную, постоянно действующую турбулизацию в цилиндре, что способствует лучшему сгоранию топлива, улучшению экономических и экологических параметров двигателя, Кроме того, тело крыльчатки выполнено из теплоизоляционного материала и представляет собой тепловой концентратор, воспламенение вблизи которого происходит в результате прогрессивного самоускорения предпламенных реакций, что приводит к интенсификации процесса горения.

На фиг,1 показан в разрезе описываемый двигатель с устройством для создания вращательного движения заряда в цилиндре; на фиг.2 — поршень предлагаемого двигателя в изометрии; на фиг.3 — крепление крыльчатки в поршне; на фиг.4 — вид сверху на устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре.

Предлагаемое устройство содержит цилиндрическую полость 1, размещенную в днище поршня 2, топливную форсунку 3. утопленный в выемку 5, Внешняя обойма подшипника 4 фиксируется гайкой 6. В подшипник 4 запрессована ось 7, на которой с помощью резьбового соединения крепится крыльчатка 8 с изогнутыми лопастями 9, На оси 7 имеется ободок 10, тыльная сторона которого имеет проточку 11, а гайка 6 — выступ 12, входящий в проточку 11 и создающий лабиринтное уплотнение, Подшипник 4 снабжен обтюратором 13. Обтюратор 13 и лабиринтное уплотнение не допускают проникновения горячих газов. В теле крыльчатки 8 выполнено два сквозных отверстия 14, служащих для выравнивания давления на крыльчатку 8, а также,— при их совмещении с отверстиями 15 в гайке 6 можно производить сборку и разборку устройства. Такое же назначение и у шестигранного отверстия 16 в торце оси 7. Поршень 2 имеет ребра 17 с внутренними каналами 18 для подвода и

1740720 отвода смазки подшипника. В периферийной части днища поршня 2 выполнена проточка 19, в которую помещается распылитель 20 форсунки 3 при положении поршня 2 в верхней мертвой точке.

Устройство работает следующим образом.

При запуске двигателя начинается впрыск топлива из распылителя 20 топливной форсунки 3 при движении поршня 2 к

BMT (за 18 — 34 до ВМТ). Топливная струя попадает на лопасти 9 крыльчатки 8, которая начинает вращаться, смешивая топливо с воздухом, Крыльчатка 8 за несколько оборотов коленчатого вала двигателя набирает

18000 оборотов в минуту. Интенсивное завихрение заряда приводит к сокращению длительности горения, а также к увеличению полноты сгорания топлива, что улучшает экономические и экологические характеристики двигателя. Кроме того, интенсификация вихревого движения в камере сгорания способствует повышению давления в цилиндре, что приводит к увеличению мощности двигателя. По мере работы двигателя тело крыльчатки разогревается до высокой температуры, и топливо, попадая на лопасти 9, интенсивно испаряется и смешивается с воздухом, причем фронт пламени, возникающий от накаленной поверхности крыльчатки 8, распространяется по подготовленной к воспламенению смеси намного быстрее. Ускорение предпламенных реакций в объеме нагретой сжатием смеси в предлагаемом двигателе существенно облегчается нагретым телом крыльчатки 8 за счет снижения температур поджигания.

Во время вращения крыльчатки 8 по одному из каналов 18 подводится смазка, а по другому отводится, тем самым обеспечивается нормальная работа подшипника 4 и его охлаждение. Во время работы двигателя в цилиндре поддерживаются достагочно большие температуры и давления газов, Лабиринтное уплотнение, создаваемое проточкой 11 на ободке 10 и выступом 12 на гайке 6, а также обтюратор 13 практически не допускают попадания горючих газов на трущиеся детали подшипника 4, а отверстия

14 в теле крыльчатки 8 разгружают подшипник 4, так как давление газов на крыльчатку

8 как сверху,так и снизу становится одинаковым.

Вращение крыльчатки 8 поддерживается кинетической энергией впрыскиваемого топлива, а также энергией расширяющихся газов, движущихся по направлению впрыска топлива, способствуя увеличению угловой скорости крыл ьчатки 8. поэтому

55 вращение будет непрерывным и относительно постоянным.

Таким образом, высокая температура рабочего тела крыльчатки 8, стабилизирующая температурное поле в зоне активного горения, интенсивная турбулизация топливовоздушной смеси в период диффузионного догорания, а также впрыск топлива по направлению вихреобразования позволяют выполнить поставленную цель изобретения.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере один цилиндр с. размещенным в нем поршнем, гОловку цилиндра, камеру сгорания, образованную головкой и расположенной в днище поршня цилиндрической полостью с горловиной и дном, в котором выполнена выемка, и имеющая топливную форсунку с распылителем, и устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, размещенное в полости с возможностью вращения и снабженное осью, расположенной в выемке, о т л и ч аю шийся . тем, что, с целью снижения токсичности и дымности отработавших газов и повышения топливной экономичности путем уменьшения потерь тепла сгораемого топлива, устройство для создания вращательного движения заряда выполнено в виде крыльчатки, в периферийной части днища поршня выполнена проточка, ось которой тангенциальна окружности полости, и распылитель.форсунки расположен в проточке при положении поршня в верхней мертвой точке.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в выемке дна полости установлен шариковый подшипник, и ось запрессована в последний.

3. Двигатель по пп.1, 2, о т л и ч а ю— шийся тем, что крыльчатка выполнена из теплоизоляционного материала.

4. Двигатель по п.3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве теплоизоляционного материала использован ситалл.

5. Двигатель по пп.1 — 4, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью выравнивания давления на крыльчатку и облегчения сборки и разборки подшипник закреплен при помощи гайки, расположенной в выемке и выполненной с двумя отверстиями со стороны крыльчатки, в которой выполнено два сквозных отверстия с возможностью совмещения их осей с осями отверстий гайки.

6. Двигатель по пп.1 — 5. о т л и ч а юшийся тем, что, с целью охлаждения и смазки подшипника, поршень снабжен ребрами с внутренними каналами, 1740720

6 7 8

Рие. 4

Составитель О. Белов

Редактор М. Бокарева Техред М,Моргентал Корректор Н, Ревская

Заказ 2066 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П роизводственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101