Двигатель внутреннего сгорания

/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Яьр1 Ь ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4012230/25-06 (22) 28.01.86 (46) 23,06.88. Бюл. У 23 (71) Институт проблем машиностроения АН УССР (72) А.П,Кудряш, В.В.Овечкин, Ю.В.Титаренко и А.Г,Левит (53) 621.43.056 (088.8) (56) Патент США Р 2133478, кл. 123-33, опублик, 1936. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с форкамерным зажиганием горючей смеси; Цель изобретения - повышение экономичности двигателя путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке цилиндрического сопла. Основная камера 4 сгорания ограничена цилиндром 1, его головкой 3 и днищем 5 поршня 2, Форкамера 6 размещена в головке 3 и сообщена с камерой 4 посредством цилиндрического сопла 7, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой 8. Отношение диаметра канавки 8 к диаметру сопла 7 составляет 1,25 - 1,5,При прохождении воздуха, а затемобедненной смеси в форкамеру черезсопло в последнем благодаря канавке 8 происходит облучение движущегося потока ультразвуковыми колебаниями, вызывающими в форкамере улучшение смесеобразования. Ультразвуковыеколебания генерируются высокочастотным вихрем, возникающим в полостиканавки 8. Факельная система зажигания с облучателем высокочастотными .колебаниями в сопле форкамеры позволяет обеспечить наименьшую продолжительность формирования начальногоочага пламени в объеме форкамеры иускорить процесс воспламененияи горения основного заряда в рабочемпространстве двигателя, сокращаяпродолжительность загорания основного заряда в процессе расширения иувеличивая экономичность двигателя.20 Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к конструкциям двигателей внутреннего сгорания с форкамерным зажиганием горючей смеси,Целью изобретения является повышение экономичности двигателя путеминтенсификации ультразвуковых колебаний в канавке.10На фиг,1 представлен двигательвнутреннего сгорания через форкймеру,продольный разрез; на фиг.2 - узел 1на фиг,1,Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр 1с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1 с установленными вней.впускным и выпускным клапанами(не показаны).Основная камера 4 сгорания ограничена цилиндром 1, его головкой 3и днищем 5 поршня 2,Форкамера 6 размещена в головке 3цилиндра, сообщена с основной камерой 4 сгорания посредством цилиндрического сопла 7, снабженного сооснойс соплом 7, кольцевой канавкой 8,причем диаметр (О) кольцевой канавки 8 и диаметр (д) сопла 7 оптимизированы в соответствии с их соотношением равным 1,25-1,5. При этом оптимальная длина канавки 11) выполненаравной (1,2-1,6) с 1, В крьппке 9 форкамеры 6 установлен газоподающий клапан 1 О и свеча 11 зажигания. 35Двигатель работает следующим образом,На первой стадии рабочего процесса происходит наполнение форкамеры 6газом через автоматический газоподающий клапан 10. При этом давление газа на форкамерный клапан 10 превышает давление отработавших газов вфоркамере 6 и в основной камере 4сгорания. Поступающий газ вытесняетпродукты сгорания из сферической полости форкамеры 6 через сопло 7 восновную камеру 4 сгорания, продуваяфоркамеру. В этот период в камере 4сгорания происходит. процесс расширения и поршень 2 начинает свое движение внизПервая стадия рабочего процессав форкамере 1 заканчивается в тотмомент, когда давление газа в форкамере 6 и основной камере 4 сгораниястанет равным давлению газа на входев сопло 7 форкамеры 6, На протяжении первой стадии форкамерного рабочего процесса в основной камере спорания заканчивается расширение ипродувка и начинается. сжатие,Вторая стадия рабочего процессав форкамере 6 - смесеобразование исжатие - протекает одновременно сосжатием и смесеобразованием в основной камере 4 сгорания, Форкамера 6к началу второй стадии заполненаполностью газом. В процессе сжатия вфоркамеру б сначала перетекает изосновной камеры 4 сгорания через сопло 7 воздух, а затем обедненнаясмесь газа с воздухом. При этом припрохождении воздуха, а затем обедненной смеси в форкамеру б через сопло7, в последнем благодаря кольцевойканавке 8 происходит облучение движущегося потока ультразвуковыми колебаниями, вызывающими в форкамере 6улучшение смесеобразования, Ультразвуковые колебания генерируются высокочастотным вихрем, возникающимв полости кольцевой канавки 8, Канавка 8 рассчитана таким образом, что нана этой стадии происходит облучаниеГрабочей смеси форкамеры б высокочастотными колебаниями с частотой 5 - 10 кГц,При этом снижается турбулентность потока рабочей смеси в форкамере засчет подавления ее высокочастотнымиколебаниями, что сокращает продолжительность формирования начальногоядра пламени способного к дальнейшему самопроизвольному распространению в период третьей стадии рабочего процесса в форкамере - воспламенения смеси в Форкамере 6 от свечи 11зажигания. На протяжении второй стадии рабочего процесса клапан 10 закрыт.На третьей стадии происходит быстрое воспламенение и сгорание частиобогащенной смеси в форкамере 6, чтовызывает резкое повышение давленияв ней и выброс в рабочее пространство - основную камеру 4 сгорания через сопло 7 факела, состоящего изнесгоревших, горящих и сгоревших газов. На протяженйи этой стадии давление в форкамере 6 превьппает давлениев основной камере 4 сгорания, гдев этот период заканчивается сжатие,При этом факел из сопла 7 как бымодулируется частотой колебаний вихря в канавке 8 и при входе в основную камеру 4 сгорания факел колеблет 3 140466ся с частотой 15-20 кГц, что резкоувеличивает пульсационные скороститурбулизированного потока и сокращает длину начального участка факела,увеличивает эжекционную способностьв основном участке факела, т.е. происходит генерация турбулентности факела. При интенсивной турбулентности факела скорость распространенияпламени в основной камере 4 сгоранияопределяется скоростью турбулентныхпульсаций, скорость, с которой очаги, языки пламени забрасываются вперед, поэтому, проходя через рабочуюсмесь в основную камеру 4 сгорания,факел увеличивает турбулентность ивозбуждает на своем пути множествоочагов воспламенения, распространяющихся дальше по всему объему основной камеры 4 сгорания, что сокращает продолжительность процесса сгорания в основной камере 4 сгорания ипозволяет более полно использоватьтеплоту сгорания топлива и увеличить 2 Бэкономичность двигателя на частичныхнагрузках путем интенсификации воспламенения рабочей смеси в основнойкамере 4 сгорания.Воспламенение основного заряда отразвитой поверхности факела, вытекающего из сопла 7 с частотой колебаний15-20 кГц, в основной камере 4 сгорания приводит к быстрому и полномусгоранию даже при очень глубокомобеднении смеси, что сокращает времядогорания рабочей смеси в процессерасширения в основной камере 4 сгорания и практически исключает вероятность пропуска воспламенения в цилиндре - этого органического недостаткарабочего процесса на частичных режимах при работе на газе,На протяжении четвертой стадии рабочего процесса в форкамере 6, сов 45падающей по времени со сгоранием и 64расширением, в основной камере 4 сгорания происходит заполнение форкамеры отработавшими газами, при этом кольцевой вихрь в кольцевой канавке 8 сопла 7 генерирует колебания с частотой 0,5-3 кГц, вызывающих торможение потока отработавших газов, входящих в форкамеру, что снижает наполнение форкамеры отработавшими газами,и ускоряет наполнение газом на первой стадии из клапана 10 и улучшает качество продувки форкамеры 6.Таким образом, факельная система зажигания с облучателем высокочастот" ными колебаниями в сопле форкамеры позволяет обеспечить наименьшую продолжительность формирования начального очага пламени в объеме форкамеры и ускорить процесс воспламенения и горения основного заряда в рабочем пространстве двигателя, сокращая продолжительность загорания основного заряда в процессе расширения и увеличивая экономичность двигателя,Формула изобретенияФДвигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршня, и форкамеру, размещенную в головке и сообщенную с основной камерой посредством цилиндрического сопла, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке отношение диаметра канавки к диаметру сопла составляет 1,25-1,5,1404666 Составитель Т,ВерновскаяТехред М.Дидык Коррект Редактор Г,Гербер Лончако Заказ 3071/34 Тираж 505 ВПИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, РаувП сно комитета СССР и открытиикая наб,зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,