Двигатель внутреннего сгорания

(54) ДВИГАТЕНИЯ НУТРЕННЕГО СГОР гателестроение, и но в конструкции горания различно- изобретения; двиамеру сгорания 4, 1 цилиндра 2 над нижнеклапан ного(57) Использов может быть и двигателей вн го назначения гатель имеет размещенную тарелями 5 и 6 механизма га ание; дви спользова утреннего с Сущность боковую к в головке клапанов аспределения. ИзобретеЮ-ЮР 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ ние выполнено с целью упрощения конструкции и улучшения мощностных и экономических показателей путем внутренней регенерации тепла отработавших газов. Для этого головка 1 цилиндра 2 выполнена за одно целое с цилиндром 2 и имеет в стенке камеры 4 сгорания люк 3, размещеннь 1 й над тарелями 5 и 6 клапанов, смежный люк 8 имеется в стенке выпускного патрубка 7, Люки 3 и 8 закрыты общей крышкой 9, выполненной из жаростойкого материала и образующей своды камеры 4 сгорания и проточной части выпускного патрубка 7, а на поверхностях сводов имеются ребра 11 и 12 теплообменников регенератора. Свеча 14 накаливания, предназначенная для облегчения запуска холодного двигателя, установлена в наружном глухом отверстии крышки люка 3 в стенке, ограничивающей камеру 4 сгорания, 4 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в конструкции двигателей внутреннего сгорания различного назначения,Известны двигатели внутреннего сгорания с внутренней регенерацией тепла отработавших газов, обеспечивающей значительное повышение КПД,К недостаткам их относится сложность конструкции и малая надежность. Это обусловлено использованием дополнительного свободно-движущегося поршня-регенератора в цилиндре, выполненного из жаростойкого материала,Известны и имеют широкое применение двигатели наиболее простой конструкции, имеющие боковую камеру сгорания, размещенную над тарелями клапанов нижнеклапаннаго механизма газораспределения. Эти двигатели имеют низкий КПД вследствие пониженной степени сжатия, органиченной плохими антидетонационными свойствами камеры сгорания, и повышенных тепловых потерь в стенки камеры вследствие растянутости последней,Таков принятый за прототип двигатель внутреннего сгорания марки УД - 2 - М 1, имеющий боковую камеру сгорания, размещенную в головке цилиндра над тарелями клапанов нижнеклапанного механизма газораспределения, При степени сжатия 5 двигатель имеет значение удельного расхода топлива (минимальное) более 500 г/(квт,ч),Изобретение выполнено с целью упрощения конструкции и повышения мощности и топливной экономичности ДВС путем внутренней регенерации тепла отработавших газов,Поставленная цельдостигаетсятем, что головка цилиндра выполнена за одно целое с цилиндром и имеет люк, размещенный над тарелями клапанов газораспределения, другой смежный люк выполнен в стенке выпускного патрубка, люки закрыты общей крышкой, образующей своды камеры сгорания и проточной части выпускного патрубка, а на поверхностях сводов имеются ребра теплообменников регенератора.Поставленная цель достигается такжетем, что крышка люков выполнена из жаростойкого материала, на наружной поверхности крышки установлена свеча накаливания, нагревательный элемент которой установлен в глухом отверстии и взаимодействует со стенкой, ограничивающей камеру сгорания.Моноблок головки с цилиндром обеспечивает работоспособность ДВС вследствие гарантированной плоскостности привалоч 5 10 15 20 25 30 35 40 ной поверхности на стыке моноблока с крышкой люков, Общая для люков крышка обеспечивает теплопередачу теплопроводностьюот нагреваемой поверхности к нагревающей. Ребра теплообменников интенсифицируют регенерацию тепла и повышают ее эффективность, Повышение температуры рабочего тела служит ускореНию химических реакций и уменьшению возможности детонационного сгорания. Возможность повышения степени сжатия, а также сокращение отвода тепла с отработавшими газами, обеспечивают повышение мощности и топливной экономичности двигателя, Специфика предпускового разогрева крышки обеспечивается взаимодействием свечи накаливания с рабочим телом через крышку люков и служит повышению топливной экономичности при запуске холодного двигателя, Использование для крышки жаростойкого материала исключает потребность охлаждения крышки и повышение эффективности регенератора, Моноблок упрощает конструкцию.Дополнительные преимущества: повышение жесткости, надежности и мотресурса, уменьшение шумности конструкции.На фиг.1 приведена конструктивная схема двигателя, в разрезе; на фиг,2-тоже, поперечный разрез,Головка 1 выполнена за одно целое с цилиндром 2 и имеет люк 3, размещенный в стенке камеры сгорания 4 над тарелями 5 и 6 выпускного и впускного клапанов нижнеклапанного механизма газораспределения. Люк 3 выполнен .зк. что его проекция на плоскость тарелей перекрывает площадь тарелей, чем обеспечивается монтаж клапанов. Выпускной патрубок 7 имеет в стенке смежный люк 8. Оба люка закрыты крышкой 9, выполненной из жаростойкого материала, например из металлокерамики, и закрепленной по периметру и в центре шпильками, В плоскости разъема имеется уплотнительная прокладка 10, На поверхностях крышки, образующих свод камеры сгорания и свод проточной части выпускного патрубка, имеются ребра 11 и 12 регенератора, В примерах эти ребра имеют сечениев виде усеченного конуса, ребра 12 параллельны оси патрубка, а оси ребер 11 пересекаются в одной точке примерно на оси цилиндра 2, Впускной патрубок 13 соединен с карбюратором и воздухоочистителем (не55 показаны). Свеча 14 накаливания установлена в стенке камер. л сгорания так, что ее нагревательный элемент упирается торцом в стенку камеры сгорания. Свеча накаливания соединена с источником питания через коммутатор принудительного управления40 45 двигателя, То, что нагреватель свечи прижат. 50 55(не показаны), Свеча 15 зажигания установлена в стенке канала 16 между полостью 17 цилиндра и камерой сгорания 4.Работает двигатель следующим образом.В процессах выпуска отработавшие газы в выпускном патрубке 7 нагревают ребра 12, на своде люка 8 вследствие чего температура крышки 9 повышается. Росту температуры крышки способствуют прокладка 10, на оловке 1 являющаяся тепловым барьером, и отсутствие организованного охлаждения крышки. В следующем процессе впуска тарель 6 открытого впускного клапана Отделяет от нагретых ребер 11 поток горючей смеси, поступающей из впускного патрубка 13, направляя его без дополнительного подогрева в канал 16 И в полость 17 цилиндра 2. Это служит снижению температуры в конце впуска и росту наполнения цилиндра свежим зарядом, В процессах сжатия тареля 5 и 6 клапанов опущены на седла и не препятствуют направлению к ребрам 11 потока рабочей смеси, поступающей через канал 16. Вследствие контакта с ребрами температура рабочего тела повышается дополнительно к тому, что происходит от сжатия. Связанные с этим прирост давления и прирост температуры вызывают ускорение химических процессов воспламенения, происходящих в межэлектродном промежутке свечи 15 зажигания и сгорания смеси и продолжительность этих процессов сокращается, Благодаря этому бездетонационное сгорание обеспечивается даже при повышенной степени сжатия, Повышение коэффициента использования тепла в процессе сгорания и повышение степени расширения продуктов сгорания в ДВС с повышенной степенью сжатия обеспечивают прирост работы цикла и повышение мощностных показателей и топливной экономичности.Свеча 14 накаливания, подключенная в предпусковой период к источнику питания, обеспечивает нагрев крышки 9 в люке 3 и зоне ребер 11, что обеспечивает нагрев рабочей смеси и лучшее смесеобразование и сокращение периода запуска холодного к донышку глухого отверстия в крышке, а не взаимодействует с рабочим телом, как в аналогов, повышает эффективность этого средства облегчения запуска.В варианте двигатель имеет крышку 7, выполненную из жаростойкого материала, металлокерамики, Это служит повышению эффективности регекерации тепла за счет повышения допустимой температуры крышки. 5 10 15 20 25 30 35 В варианте карбюраторный двигательможет быть двухтактным с клапанно-щелевой продувкой. Наиболее целесообразенвариант ДВС с двумя выпускными клапанами и продувочными окнами, взаимодействующими с поршнем двигателя, Такомудвигателю соответствуют схемы, приведенные на фиг,1 и 2 при условии, что тарель 6относится к выпускному клапану, а патрубок13 - выпускной. Кроме того, возможны дополнительные люк и ребра теплообменникав этом патрубке.В варианте двигатель может быть дизелем. Схема его изменяется в том, что каместе свечи 15 зажигания установлена топливная форсунка системы тапливоподачи,соединенная трубопроводом с насосом высокого давления (не показаны), Дизель может быть четырех- и двухтактным.Двигатели могут быть жидкостного и воздушного охлаждения,Работа двигателей указанных вариан-тов происходит по приведенной схеме с особенностями, обусловленными типомрабочего процесса, В двухтактных двигателях свежий заряд поступает через продувочные окка, а регенерация теплаотработавших газов происходит в процессах выпуска и сжатия, по описанию. В дизелях аналогичная регенерация теплаобеспечивает сокоащение периода воспламенения и жесткости процесса сгорания,что полезно для уменьшения шума и нагрузок в кривошипно-шатукном механизме.Известные результаты исследованийаналогичных двигателей показывают, что врезультате регенерации дизель и ДВС спринудительным воспламенением работоспособны при степени сжатия 12,5, не достижимой по ограничительным условиям уаналогов. При этом увеличение КПД происходит соответственно в 1,65 и 1,33 раза.Ожидаемое снижение эксплуатационкого расхода топлива около 20 О, На одномДВС автомобиля КАМАЗ (базовый обьект)обеспечивается годовой экономически эф-фект около 250 руб.Формула изобретения1. Двигатель внутреннего сгорания,преимущественно с нижним расположением клапанного механизма газораспределения, содержащий цилиндр, головкуцилиндра с боковой камерой сгорания, выполненной над тарелями клапанов, и выпускной патрубок,отличающийся тем,что, с целью упрощения конструкции и повышения мощности и топливной экономичности путем внутренней регенерации теплаотработавших газов, головка цилиндров выполнена зацело с цилиндром, причем в стен1774044 Составитель А. Гладких едактор Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревскаяаказ 3913 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СС венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор-.д, ул.Гагарина,ке камеры сгорания над тэрелями клапанов механизма газораспределения и в стенке выпускного патрубка выполнены люки, закрьтые с внешней стороны крышкой головки цилиндра, образующей своды камеры сгорания и выпускного патрубка.;2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я, тем, что крышка головки цилиндра выполнена из жаростойкого материала, например металлокерамики.3. Двигатель по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что на внутренней поверхностикрышки головки цилиндра, образующей своды камеры сгорания, в люке над тарелями клапанов механизма газораспределения выполнены ребра,4.Двигатель по пп.1 - З,отл ич а ю щийс я тем, что на внутренней поверхности 5 крышки головки цилиндра, образующейсводы выпускного патрубка, в люке стенки выпускного патрубка выполнены ребра.5.Двигатель по пп,1-4, отл ича ю щи йс я тем, что на внешней поверхности крыш ки головки цилиндра установлена свеча накаливания, причем нагревательный элемент последней упирается торцом во внешнюю поверхность стенки крышки головки цилиндра в зоне образования свода камеры сго рания.