Способ работы поршневого двигателя

(53) УДК 621.434. ,056(088.8) СССР. Опубликовано 30.10.81, Бюллетень 40 оо делан наобретеннй и открытийДата опубликования описания 05.11.81 72) Авто 1зобретеник И, Сорокин(54) СПОСОБ РАБОТЫ ПОР(ЦНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям с принудительным зажиганием.Известен способ работы поршневого двигателя путем впуска рабочей смеси, созда. ния ее, вихревого движения в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, разделения смеси на основную н дополнительную порции заряда, сжатия смеси, воспламенения дополнительной порции заряда и после довательного выжигания обеих порций с.истечением продуктов сгорания дополнитель- ной порции в основную и турбулизации ее 111,Однако данный способ не в достаточной степени реализует газодинамические воз-. можности воспламененной дополнительной порции заряда, вследствие чего не обеспечи. вает достаточно. высокой степени мелкомасштабной турбулентности в основном заряде и, тем самым, не исчерпывает имеющихся возможностей получения еще более высо. ких экономических и токсических показателей двигателя.Цель изобретения - повышение эконо. мичности и снижения токсичности отработавших газов. Указанная цель достигается тем, что до.полннтельную порцию заряда перед воспла менением тормозят, а продукты . сгорания этой порцииускоряют в процессе их исте цен ия.При этом направление движения допол.нительной порции .и продуктов ее сгорания совмещают с направлением движения основной порции заряда,Направление движения основной и дополнительной порций заряда задают в прото цессе впуска.Целесообразно дополнительную порциюзаряда обогащать и, по меньшей мере, часть этой порции турбулизировать.На фиг. 1 изображена камера сгораниядля осуществления способа, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, со стороны поршня.Камера 1 сгорания образована углуб.лением 2 в. головке 3 цилиндра 4 и днищем 5 поршня 6. Камера 1 сгорания выступающей частью 7 в головке 3 разделена на ос.новную 8 и вспомогательную 9 зоны сгора.ния. В выступающей части 7 размещены ка.нал 10 для подводарабочей смеси во вспо.продуктов сгорания дополнительной порции заряда из вспомогательной эоны 9 вОсновную 8. Во вспомогательной зоне 9 размещен источник 12 воспламенения. Каналы 1 О н 11 сориентированы по направлению движения рабочей смеси, канал 10 расширяется, а канал 11 суживается по ходу движения рабочей смеси в основной зоне 8 камеры сгорания, В головке 3 размещен впускной канал 13.Способ осуществляется следующим образом,Рабочей смеси, поступающей в камеру 1 сгорания поршневого двигателя, придают направленное вихревое движение, создавае. мое на такте впуска при помощи специально спрофилированного впускного канала 13, Это достигается прн помощи известных впускнцх устройств, например, с помощью винтового или тангенциального каналов или с помощью клапана с установленной на нем ширмой, или с помощью лопаточного или другого завихрителя, установленного во впускном канале.Используя направленное движение смеси в основной зоне 8 камерысгорания, направляют часть этой смеси во вспомогательную зону 9 по подводящему каналу 10, разделяя при этом смесь на основную и дополнительную порции заряда. Подводящий канал 1 О с этой целью ориентируют по направлению движения рабочей смеси в основной зоне 8 камерысгорания, Расши. ряющийся канал 1 О обеспечивает снижение скорости дополнительной порции заряда во вспомбгательной зоне 9 по сравнению с ос. иовной зоной 8 камеры сгорания, что поз. воляет повысить давление во вспомогательной зоне 9 по отношению к основной 8. На такте сжатия, до прихода поршня в верхнюв мертвую точку, дополнительную порцию заряда воспламеняют источником 12 воспламенения во вспомогательной зоне 9 камеры сгорания и обеспечивают там ее горение по мере поступлении в эту зону свежей рабочей смеси из основной зоны 8 камеры сгорания, Затем отводят продукты сгорания из вспомогательной зоны 9 камеры сгорания в основнув 8 и обеспечивают с их помощьв турбулизацию, воспламенение и распространение фронта пламени в основной зоне 8 камеры сгорания, В этом случае во вспомогательной зоне 9 камеры сгорания и каналах 10 и 11, сообщающих ее с. основной зоной 8 камеры сгорания, реализуется известный термодинанический цикл со сжатием, подводом тепла и расширением, что позволяет усилить турбулизирувщий эффект газов, вцходящих из вспомогательной эоны 9 и повысить скорость сгорания снеси в двигателе. Продукты сгорания, об разующиеся во спомогательной зоне 9, от. водят в основнув 8 через канал для подвода рабочей снеси во вспомогательную зону зоне 8 смеси и через зазоры между плос, костями днища поршня 5 и головки цилиндров 3, которые неизбежно сообщают упомянутые эоны. Вместе с тем этот отвод целе сообразнее осуществлять так, чтобы направление движения выходящих продуктов сгорания совпадало с первоначальным направ.лением движения рабочей смеси в основной зоне 8 камеры сгорания. В этом случае ра 3 обочая смесь в основной зоне камеры сго- рания ускоряется, что позволяет повысить скорость сгорания.Дополнительную порцию заряда обогащают по сравнению с основнойпорцией. Этотакже достигается с помощью известныхвпускных устройств.Предлагаемый способ можно реализоватьне только в камере сгорания, разделенной на основную и вспомогательную зоны, сое.диненные каналами, поскольку для реализации этого способа принципиальное значение имеют следующие признаки: торможение смеси с целью создания в зоне воспламене.ния повышенного давления по сравнению с остальными зонами камеры; ускорение смеси н продуктов сгорания, выходящих из 5 зоны воспламенения. Его можно реализовать н в неразделенной камере сгорания, имеющей специальнцй профиль по ходу движения рабочей смеси. Эффективность предлагаемого способа прямо зависит от скорости н количества продуктов сгорания, зо поступающих из вспомогательной зоны ка.меры сгорания в основную и, .следователь.но, от скорости и количества рабочеи смеси, поступающей во вспомогательную зону, от степени повышения давления во вспомогательной зоне. Расчеты проходных сечеинн н процесса во вспомогательной зоне ка.меры сгорания можно выполнить по известным методикам и формулам газодинамики, например по методикам, применяемым для расчета газового тракта прямоточных воз.4 о душно-реактивных двигателей. При этомследует иметь в виду, что интенсификация процессов сгорания, йоложнтельно влияющая на экономичность и токсичность дви.гателей, отрицательно влияет на показатели по шуму и долговечности, Поэтому выбор расчетного режима целесообразно проводить при помощи экспериментов с учетом требований по экономичности, токсичности и шуму двигателя. При работе вспомогательной зоны в нерасчетных режимах работа двигателя не ухудшится, поскольку вспомогательная зона камеры сгорания будет выполнять роль турбулизатора смеси на любом скоростном режиме работы двигателя. В случае работы двигателя при более низких скорост" иых движениях смеси в камере сгорания 55 (ниже минимально расчетных) вспомогательная зона может работать таким образом, что продукты сгорания будут поступать в основную зону камеры сгорания в обе сто877097 формула изобретения е 5роны, т. е. по движению смеси,в основной зоне н в противоположную сторону. Такая работа вспомогательной эоны также не ухудшит работу двигателя. С целью улучшения условий для воспламенения рабочей смеси во вспомогательной зоне камеры сгорания в этой зоне может быть организована область, предпочтительно непосредственно прилегающая к источнику воспламенения, с мелкомасштабным турбулентным движением рабочей смеси. Такое движение может быть создано, например, с помощью плохо обтекаемых выступов или впадин, размещенных на пути движения рабочей смеси , во вспомогательной зоне камеры сгорания.Осуществление предлагаемого способа работы поршневого. двигателя обеспечит более качественное протекание процесса сгорания, что, в свою очередь, позволит улучшить экономические н токсические показате. ли двигателя.. Способ работы поршневого двигателя путем впуска рабочей смеси, создания ее вихревого движения в плоскости, перпендикулярной осн цилиндра, разделения смеси на осноВную и дополнительную порции заряда, сжатия смеси, воспламенения дополни.тельной порции заряда и последовательноговыжигания обеих порций с истечением продуктов сгорания дополнительной порции восновную н ее турбулизации, Отличающийсятем, что, с целью повышения экономичностии снижения токсичности отработавших га.зов, дополнительную порцию заряда передвоспламенением .тормозят, а йродукты сгорания этой порции ускоряют в процессеих истечения,10 2, Способ по п, 1, отличающийся тем,что направление движения дополнительноййорции и продуктов ее сгорания совмещаютс направлением движения основной порциизаряда.3, Способ по пп.н 2, отличающийсятем, что направление движения основной идополнительной порций заряда задают впроцессе впуска,4. Способ по пп,- 3, отличающийсятем, что дополнительную порцию заряда20 обогащают5. Способ по пп.- 4, отличающийся.тем, что, по меньшей мере, часть дополиительной порции заряда турбулизуют.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Ж 49064,кл. 23 - 30,опубли к. 1978.едактор М. Яновичаввз 9554/51ВНИИПпо3035. МФилиал ППП Составитель Л. ПавловичТелред А. БойкасКорректор Н. СтенТираж 584 ПодписноеИ Государственного конитета СССРделам иэобретениА и открытийосквв, Ж - 35, Раушска наб., д. 4/5еПатент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4ППП,Патентф Зак, 3 ЙЦ