Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания

(57) Сущность изоб выемка 4 в головке ральная часть 5 циликси- днище поршня 2 вып диусами и объемами ры при положении мертвой точке, а исЕЛЯ установлен подуглом 4 з.п. ф-лы, 1 ил.%4О,С, Рафиков, А.Д, Маи У.А. Шариповдетельство СССР2 В 23/00, 1985.ОРАНИЯ ДВИГАТГОРАН ИЯ Ф б 0 2 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) 1) 4908148/06 2) 05.02.91 6) 30.01.93, Бал.6) Э. Б, Ахметов, ов, Г,П. Дерунов 6) Авторское сви 1280153, кл. Р 0 4) КАМЕРА СГ НУТРЕННЕГО С 1)5 Р 02 В 23/О 792494 А ферическэя ческая центй выемки 8 в равными раванием сфев верхней пламенения и цилиндра. ретения: с 3 и сфери ндрическо олнены с и с образо поршня 2 точник вос 0 - 45 косИзобретение относится к области машиностроения, а именно - к двигателестроению, и может быть использованопреимущественно для двухтактного двигателя внутреннего сгорания(ДВС) с принудительным зажиганием, с воспламенением отсжатия, со смешанным рабочим процессом.Известна камерасгорания двигателявнутреннего сгорания, образованная сферической выемкойтоловки цилиндров и цилиндрической выемкой днища поршня,причем сферическая выемка головки цилиндров снабжена торцевыми выступами, образующими завихрители заряда, вблизикоторых размещен источник воспламенения,Недостатком известной камеры сгорания является то, что неизвестны соотношения объемов сферическогоуглубления наголовке цилиндраи днище поршня, высотаторцевых выступов, влияющих на началовихревого движения, йроходное сечение завихрителей заряда или суммарная площадьсечений 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 турбулизациизаряда в камере сгорания,Эта цель достигается тем, что камерасгорания двигателя внутреннего сгоранияобразована сферическими выемками на головке цилиндра и днище поршня равногорадиуса, которые образуют шар при положении поршня в верхней мертвой точке,торцевые выступы выполнены на головкецилиндра, а на днище поршня выполненасопрягаемая и соосно с выступами цйлиндрическая выемка, при положении поршня вверхней мертвой точке торцевые выСтупы ицилиндрическая выемка опоясывают шар иделят его на равй ые части на головке цилиндра и днище поршня, источник воспламенения - свеча-форсунка устанавливается подуглом от 0 до 45 оси цилиндра.Причем высота торцевых выступов выполняется равной перемещению поршняпри повороте коленчатого вала на угол 2035 до верхней мертвой точки без учета технологического зазора между днищемпоршня и головкой цилиндра,.При этом суммарная площадь проходный сечений завихрителей заряда определяется зависимостью 3=-Ь а 1=К Т 1 Р 1 /1Я Т 1 50 а масса газа, проходящая через каналы эавихрителей со скоростью звука, равна 55 Р,Я Ос =е Т 2где Т 2 - температура в камере сгорания вконце сжатия в точке ВМТ. 5где Я - суммарная площадь проходных сечений завихрителей заряда;и - высота торцевых выступов без учетатехнологического зазора между днищем 10 поршня и головкой цилиндра;а - ширина канала завихрителей заряда;- количество завихрителей заряда (неменее трех);15 Ьр - угол поворота коленчатого вала отмомента достижения поверхности днищапоршня поверхности выступов на головкецилиндра (момент начала отсечения объемав зоне вытеснителя от камеры сгорания) до 20 положения поршня в верхней мертвой точке;Р 1 и Т 1 - давление и температура в камере сгорания при пОложении поршня на. угол ЬР до верхней мертвой точки;25 . и - частота вращения вала двигателяпри номинальной мощности;.Ч 1 - объем,. вытесняемый поршнем через.эавихрители заряда за ход поршня, равный Ь;30 Р 2 - давление в камере сгорания в концесжатия;т- величина, равная 3,14;Я - универсальная газовая постоянная;в - коэффициент, равный 0,0404 для 35 воздуха и 0,0396 для топливовоэдушнойсмеси;К - показатель политропы сжатия.А для смешанного рабочего процессараспылитель 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 равнаМасса газа О должна перетечь в центальную полость камеры сгорания за уголповорота коленчатого вала (п.к.в), т,е. за ремя перемещения поршня на ВМТ(верхюю мертвую точку). 5В этом случае фр 30 кТгТ 1. ( ) к 15 20 Устройство содержит цилиндр 1, поршень 2, головку 3, сферическая выемка 4 вголовке 3 цилиндра 1 и сферическая цен;- ральная часть 5 в днище поршня 2, образующие обьем камеры сгорания приположении поршня в ВМТ, Сферическая выемка 4 головки 3 цилиндра 1 снабжена торцевыми тангенциально направленнымивыступами 6 и выемками 7, образующими5 эавихрители заряда. На днище поршня 2выполнена цилиндрическая выемка 8, в которую входят выступы б 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 следующимобразом,В процессе сжатия при подходе поршня2 к ВМТ торцевые выступы б отсекают рабочий заряд или воздух, находящейся в зоневытеснения,.от камеры сгорания. При дальнейшем движении поршня 2 рабочий зарядвытесняется с большой энергией в камерусгорания через тангенциальные выемки 7 икольцевой зазор между поршнем 2 и выступами б на головке 3 цилиндра 1. В концедвижения поршня 2 к ВМТ перетекание заряда происходит по участку кольцевых выемок 7 в направлении к основному объемукамеры сгорания в головке цилиндра 1,Свеча-форсунка 9, размещенная в зонедостаточной интенсивности движения заряда, воспламеняет заряд, имеющей турбу 30 Рг Ч 1 л пР 1 о- р - , - =-р =1 ( - 1) к Рг Т 1 Угол выбирается в пределах 20-35 ,к.в для достижения термически оптимизиованного цИкла, в котором активное теплоыделение заканчивается при 5 О - 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. Том 4, с.1).При угле меньше 20 не достигается дотаточно интенсивная закрутка заряда в моент выгорания основной массы заряда.При угле больше 35 получается слиш 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 Для адиабатического процесса Из приведенных выше зависимостейледует, что Р 1 Ч 1 Рг Я Во 30Т .Т.и тсюдд Р 1 Ч 1 Тг к и встроенными в нее электродами свечи зажигания (дополнительно к основному изобретению в варианте с дизелем) под углом от 0 до 45 к оси цилиндра обьясняется 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.1792494 Составитель Э, АхметовТехред М,Моргентал ", Корректор Н. Лукач Редактор Заказ 173 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета пО изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, 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,Формул а 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, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения топливной экономичности путем уменьшения отвода теп ла через стенки камеры и повышенияскорости сгорания, сферическая выемка в головке и сферическая центральная часть цилиндрической выемки в днище поршня выполнены с равными радиусами и объема ми и с образованием сферы при положениипоршня в верхней мертвой точке, а источник воспламенения установлен под углом, равным 0-45 О к оси цилиндра,2. Камера по п 1, от л ич а ю ща я с я 15 тем, что торцевые выступы выполнены с высотой, равной перемещению поршня при повороте коленчатого вала на угол, равный 20 - 35 О, до верхней мертвой точки.3. Камера по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а я 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 попп.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 распылителя30