Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания

Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: сферическая выемка 4 в головке 3 и сферическая центральная часть 5 цилиндрической выемки 8 в днище поршня 2 выполнены с равными радиусами и объемами и с образованием сферы при Положении поршня 2 в верхней мертвой точке, а источник воспламенения установлен под углом 0-45° коси цилиндра. 4 з.-п, ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 02 В 23/00

ПАТЕНТУ

; сц о 2

7 5 70

Г СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ОСПАТЕНТ СССР) (1) 4908148/06 (2) 05.02.91 (6) 30.01.93. Бал. М 4 (6) Э.Б. Ахметов, О,С. Рафиков, А.Д. Максиов, Г.П. Дерунов и У.А. Шарипов

6) Авторское свидетельство СССР

1280153, кл. F 02 В 23/00, 1985.

54) КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

НУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

„„5U 1792494 АЗ (57) Сущность изобретения: сферйческая выемка 4 в головке 3 и сферическая центральная часть 5 цилиндрической выемки 8 в днище поршня 2 выполнены с равными радиусами и объемами и с образованием сферы при положении поршня 2 в верхней мертвой точке, а источник воспламенения установлен под углом 0 — 45 коси цилиндра.

4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1792494

Составитель 3, Ахметов

Техред М,Моргентал ", Корректор Н. Лукач

Редактор

Заказ 173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, ужгород, ул,Гагарина, 101 лентную структуру, обеспечивая высокую скорость сгорания.

Технические преимущества заявленного устройства следующие.

Оптимальная высота выступов и суммарная площадь проходных сечений завихрителей обеспечивают термически оптимизированный цикл. Паровая форма камеры сгорания позволяет обеспечить минимальный отвод тепла от стенок камеры и уменьшит сгорание в холодной зоне близ стенок камеры сгорания. Обеспечение высокой скорости сгорания при больших степенях сжатия, уменьшение отвода тепла в стенки камеры позволяет повысить топливную экономичность ДВС.

Формула изобре ения

1. Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания, преимущественно двухтактного, снабженного коленчатым валом, ограниченная сферической выемкой в головке цилиндра, окруженной торцевыми выступами и выемками, образующими завихрители заряда, и днищем поршня; снабженным цилиндрической выемкой, центральная часть которой выполнена сферической и сопряженной со сферической выемкой в головке и к которой примыкают торцевые выступы при положении поршня в верхней мертвой точке, и имеющая источник воспламенения, отличающаяся тем, что, с целью повышения топливной экономичности путем уменьшения отвода теп5 ла через стенки камеры и повышения скорости сгорания, сферическая выемка в головке и сферическая центральная часть цилиндрической выемки в днище поршня выполнены с равными радиусами и объема10 ми и с образованием сферы при положении поршня в верхней мертвой точке, а источник воспламенения установлен под углом, равным 0-45О к оси цилиндра.

2. Камера по п.1, отличающаяся

15 тем. что торцевые выступы выполнены с высотой, равной перемещению поршня при повороте коленчатого вала на угол, равный

20 — 35О, до верхней мертвой точки.

3. Камера по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а я20 с я тем, что она снабжена форсункой.

4. Камера по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что в качестве источника воспламенения использована свеча-форсунка с электродамй и распылителем.

25 5. Камера по пп.1,2,4, отл ича ю щая с я тем, что распылитель свечи-форсунки расположен соосно с осью цилиндра, а ее электроды расположены симметрично относительно распылителя..

1792494

Изобретение относится к области машиностроения, а именно — к двигателестроению, и может быть использовано преимущественно для двухтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным зажиганием, с воспламенением от сжатия, со смешанным рабочим процессом.

Известна камера сгорания двигателя внутреннего сгорания, образованная сферической выемкойтоловки цилиндров и цилиндрической выемкой днища поршня, причем сферическая выемка головки цилиндров снабжена торцевыми выступами, образующими завихрители заряда, вблизи которых размещен источник воспламенения.

Недостатком известной камеры сгорания является то, что неизвестны соотношения объемов сферического углубления на головке цилиндра и днище поршня, высота торцевых выступов, влияющих на начало вихревого движения, йроходное сечение завихрителей заряда или суммарная площадь сечений каналов, влияющих на скорость истечения заряда и его турбулентность.

Цель изобретения — повышение топливной экономичности путем уменьшения отвода тепла через стенки камеры сгорания за. счет уменьшения ее поверхности и повышения скорости сгорания усилением и оптимальной организацией турбулизации заряда в камере сгорания.

Эта цель достигается тем, что камера сгорания двигателя внутреннего сгорания образована сферическими выемками на головке цилиндра и днище поршня равного радиуса, которые образуют шар при положении поршня в верхней мертвой точке, торцевые выступы выполнены на головке цилиндра, а на днище поршня выполнена сопрягаемая и соосно с выступами цйлиндрическая выемка, при положении поршня в верхней мертвой точке торцевые выСтупы и цилиндрическая выемка опоясывают шар и делят его на равные части на головке цилиндра и днище поршня, источник воспламенения — свеча-форсунка устанавливается под углом от 0 до 45 оси цилиндра.

Причем высота торцевых выступов выполняется равной перемещению поршня при повороте коленчатого вала на угол 20 35 до верхней мертвой точки без учета технологического зазора между днищем поршня и головкой цилиндра. .При этом суммарная площадь проходный сечений завихрителей заряда определяется зависимостью

S=-h à l=

Рг V1 л. и

К т1

Р1 V1

R Т1

50 а масса газа, проходящая через каналы эавихрителей со скоростью звука, равна

55 Р2 ° S

Gc =m

Т2 где Т2 — температура в камере сгорания в .конце сжатия в точке BMT.

5 где $ — суммарная площадь проходных сечений завихрителей заряда;

h — высота торцевых выступов без учета технологического зазора между днищем

10 поршня и головкой цилиндра; а — ширина канала завихрителей заряда; ! — количество завихрителей заряда (не менее трех);

15 Ьр — угол поворота коленчатого вала от момента достижения поверхности днища поршня поверхности выступов на головке цилиндра (момент начала отсечения объема в зоне вытеснителя от камеры сгорания) до

20 положения поршня .в верхней мертвой точке;

Р1 и Т1 — давление и температура в камере сгорания при положении поршня на . угол hp до ВерхНеА мертвой точки;

25 . и — частота вращения вала двигателя при номинальной мощности; .V1 — объем,. вытесняемый поршнем через.эавихрители заряда за ход поршня, равный h;

30 Р2 — давление в камере сгорания в конце сжатия; л - величина, равная 3,14;

R — универсальная газовая постоянная;

m — коэффициент, равный 0,0404 для

35 воздуха и 0,0396 для топливовоэдушной смеси;.

К вЂ” показатель политропы сжатия.

А для смешанного рабочего процесса распылитель свечи-форсунки расположен

40 соосно с осью цилиндра, а электроды свечифорсунки расположены симметрично относительно распылителя.

Суммарная площадь проходных сечений завихрителей заряда опеределяется на

45 основании следующих обоснований.

Учитывая, что масса газа в полости вытеснения равна

1792494 д р.30 к

Тг Т1. () к

20

Рг

Р1

Масса газа G должна перетечь в центальную полость камеры сгорания за угол поворота коленчатого вала (и.к.в), т.е. за ремя перемещения поршня на ВМТ (верхюю мертвую точку). 5

В этом случае

Для адиабатического процесса

Из приведенных выше зависимостей ледует, что

Р1 V< Рг Я 6 о 30

R Т1 Г, . п

ТС)ОДд

Р1 Vl Л к и

Vi сс п р 30 (— ) y, Р1 — 1

Рг Т1 и

Угол выбирается в пределах 20 -35 ,к.в для достижения термически оптимизиованного цИкла, в котором активное теплаыделение заканчивается при 5Π— 15 угла ,к,в, после ВМТ в ходе расширения при родолжительности. выгорания основной ассы топлива, составляющей приблиэиельно 30 п.к,в (см. Итоги науки и техники. вигатели внутреннего сгорания. TDM 4, с.

1).

При угле меньше 20 не достигается дотаточно интенсивная закрутка заряда s моент выгорания основной массы заряда.

При угле больше 35 получается слиш- 50 ом большая высота выступов, что приводит повышенным тепловым потерям в стенки к высокой теплонапряженности кольцеых выступов.

Установка источника воспламенения 55 вечи-форсунки, которая представляет коминацию свечи зажигания с дополнительно строенным в нее распылителем форсунки ополнительно к основному изобретению), ли комбинацию форсунки с дополнительно встроенными в нее электродами свечи зажигания (дополнительно к основному изобретению в варианте с дизелем) под углом от 0 до 45 к оси цилиндра объясняется наиболее оптимальным размещением в верхней четверти камеры сгорания шарообразной формы свечи-форсунки с точки зрения кэк конструктора, так и технолога, эксплуатационника и т.д. Ибо верхняя часть камеры сгорания в указанных пределах есть часть головки цилиндра ДВС.

Выполнение камеры сгорания шарообразной с равным расположением ее частей в головке цилиндра и на днище поршня с обязательным расположением завихрителей в средней части не известно в указанной совокупности, Такое расположение также является существенным, так как позволяет обеспечить минимальную поверхность камеры сгорания при максимальном ее объеме и с принудительной турбулизацией заряда.

На чертеже показана камера сгорания, продольное сечение.

Устройство содержит цилиндр 1, поршень 2, головку 3, сферическая выемка 4 в головке 3 цилиндра 1 и сферическая цен;ральная часть 5 в днище поршня 2, образующие обьем камеры сгорания при положении поршня в HMT. Сферическая выемка 4 головки 3 цилиндра 1 снабжена торцевыми тангенциально направленными выступами 6 и выемками 7, образующими эавихрители заряда. На днище поршня 2 выполнена цилиндрическая выемка 8, в которую входят выступы 6 при подходе поршня к ВМТ, В сферической выемке 4 головки 3 цилиндра 1 размещена свеча-форсунка 9 с распылителем 10 и электродами 11, Камера сгорания работает следующим образом.

В процессе сжатия при подходе поршня

2 к BMT торцевые выступы 6 отсекают рабо чий заряд или воздух, находящейся в зоне вытеснения,.от камеры сгорания. При дальнейшем движении поршня 2 рабочий заряд вытесняется с большой энергией в камеру сгорания через тангенциальные выемки 7 и кольцевой зазор между поршнем 2 и выступами 6 на головке 3 цилиндра 1. В конце движения поршня 2 к ВМТ перетекание заряда происходит по участку кольцевых выемок 7 в направлении к основному объему камеры сгорания в головке цилиндра 1, Свеча-форсунка 9, размещенная в зоне достаточной интенсивности движения заряда, воспламеняет заряд, имеющей турбу