Двигатель внутреннего сгорания

/Ц САНИЕ ИЗОБРЕТЕН во СССР963. лапан. Ю 00 ьЬ Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательская иконструкторско-технологическая лаборатория токсичности двигателей и Волжское объединение по производству легковых автомобилей им.им.50-летия СССР(54)(57) 1 .ДВИГАТЕЛ 1 ВНУТРЕННЕГОСГОРАНИЯ, содержащий камеру сгорания, разделенную на. основную и форЯО 128014 камерную полости, сообщенные междусобой при помощи по меньшей мереодного сопла, карбюратор с камеройприготовления топливовоздушной смеси, впускной трубопровод, подключенный к основной полости при помощидвух каналов: канала подачи топливовоздушной смеси в зону, примыкающуюк соплу, и канала подачи воздуха в зону, удаленную от сопла, и свечузажигания, установленную в форкамерной полости, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов путем уменьшения возможности переобеднения смесив Аоркамерной полости на режимахчастичных нагрузок и холостого хода,впускной трубопровод дополнительноснабжен каналом питания Аоркамернойполости, подключенным к ней через1280149 рания. 2, Двигатель по п.1, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что канал питания форкамерной полости сообщен с каналом подачи тепловоздушной смеси в основную полость камеры сго. 3. Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что карбюратор вы-. полнен с дополнительной смесительной камерой и канал питания форкаР 1 зобретение относится к днигателестроентпо и может быть использовано в бензиновых двигателях внут.реннего сгорания с. форкамерно-факельным зажиганием. 5Известны двигатели внутреннегосгорания, содержащие камеру сгорания, разделенную на основную и снабженную свечей зажигания форкамернуюполости, сообщенные между собой припомощи по меньшей мере одного сопла,карбюратор, цилиндроная часть которого соединена с основной камерой сгорания через основной впускной клапан,а его форкамерная часть - с форкамерной полостью через вспомогательныйклапа.н 1 Д,При работе двигателя бедная топлиновоздушная смесь, поступающая из ци.линдроной части карбюратора, подается в осттонную полость камеры сгорания, а богатая тоттлиновоздушнаясмесь, постуттающая из форкамернойчасти карбюратора, подается н форкамерную полость.Б процессе впуска и сжатия в форкамерной полости должна быть образована смесь с коэффициентом избыткавоздуха 0,4-0,7, горение которой30сопровождается образованием продуктов неполного сгорания, обладающихнысокой химической активностью.Поступая из форкамерной полостив основную через сопло, химическиактивные частицы инициируют в ней 35многочисленные очаги воспламенениябедной смеси и способствуют повышению полноты сгорания. мерной полости подклктчен к этой камере,4. Двигатель по пп.1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каналывпускного трубопровода подключены восновной полости через общий впуск-.ной клапан.5. Двигатель по п.4, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, что общийвпускной клапан снабжен ширмовымэлементом,2Однако, для получения смеси оптимального состава в форкамерной по"лости на всех режимах работы двигателя необходимо подавать в нееочень богатую смесь, состав которойвыходит за пределы воспламенения,Смешение в форкамерной полости богатой смеси с бедной цилиндровойсмесью в процессе сжатия не всегдапозволяет получить к моменту воспламенения в форкамерной полостисмесь оптимального состава, т.е.состав смеси может быть либо паре"обогащен, либо переобеднен , чтоможет привести к пропускам зажиганияи повышенному выбросу углеводородовс отработавшими газами. Кроме того,сгорание н основной полости приработе двигателя на больших нагрузках сопровождается несколько ловы"шенным образованием окислов азота,поскольку сгорание смеси происходитпри относительно большой температуре,Известны также двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеру сгорания, разделенную на основную и форкамерную полости, сообщенные между собой при помощи по меньшей мере одного сопла карбюратор с камерой приготовления топливовоздущной смеси, впускной трубопровод, подключенный к основной полости при помощи двух каналов;, канала подачи топлиновоздущной смеси в зону, примыкающую к соплу, и канала подачи воздуха в зону, удаленную от сопла,1280 49 и свечу зажигания, установленную вфоркамерной полости 2 .При работе таких двигателей затруднена продувка форкамерной полости от газов, оставшихся от предьщущего цикла, что не позволяет создатьв ней смесь оптимального состава кмоменту воспламенения особенно приработе двигателя на режимах частичных нагрузок и холостом ходу и может Опривести к пропускам зажигания. Дляулучшения продувки форкамерной полости обычно увеличивают проходноесечение сопл и устанавливают направ, ляющие элементы, что приводит к снижению эффективности сгорания в основной полости камеры сгорания, увеличению выброса токсичных веществ сотработавшими газами и ухудшениюэкономичности. 20Цель изобретения - создание дви.гателя, в котором, наряду с хорошейпродувкой форкамерной полости и образования в ней к моменту воснламенения смеси оптимального состава навсех режимах работы двигателя, можнополучить в основной полости камерысгорания смесь расслоенного состава,т.е.обогащенную смесь вблизи соплфоркамерной полости и обедненную: ЗОвплоть до чистого воздуха в противоположной от сопл зоне основной поюсти, а также снижение токсичности отработавших газов путемуменьшения возможности переобеднения смеси в форкамерной полостина режимах частичных нагрузок и хо-лостого хода,В головке цилиндра 5 выполнены впускной патрубок 21 для подачи топливовоздушной смеси в зону, примыкающую к соплам 3, и впускной патрубок 22 для подачи воздуха в зону, удалегную от сопл 3 основной полости 1 камеры сгорания. Патрубки 21 и 22 разделены перегородкой 23 и подсоединены к основной полости 1 через общий впускной клапан 24, но можно использовать и два впускных клапана для каждого иэ патрубков 21 и 22. Клапан Цель достигается тем, что впуск ной трубопровод дополнительно снаб-: жен каналом питания форкамерной полости, подключенным к ней через клапан, канал питания форкамерной полос ти может быть сообщен либо с каналом 45 подачи топливовоздушной смеси в основную полость камеры сгорания, либо подключен к дополнительной смесительной камере, которая выполнена в карбюраторе, каналы впускного трубопровода могут быть подключены к основной полости через общий впускной клапан, который может быть снабжен ширмовым элементом.На фиг.1 показан один из вариантов двигателя, разрез по, общему впускному клапану, соплу, форкамерной полости и ее впускному клапану; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - другой вариант выполнения двигателя.Двигатель внутреннего сгорания содержит камеру сгорания, разделенную на основную полость 1 и форкамер. ную полость 2, сообщенные между собой при помощи сопл 3. Основная полость 1 образована головкой 4 цилиндра 5 и поршнем 6 при положении последнего в верхней мертвой точке. Форкамерная полость 2 выполнена в головке 4. Двигатель имеет карбюратор 7, соединенный с воздухоочистителем 8 и снабженный камерой 9 для приготовлейия топливовоздушной смеси и камерой 10 для дозирования воздуха.Камеры 9 и 1 О снабжены дроссельными заслонками 11 и 12 соответственно для регулирования соотношения воздух/топливо в двигателе. Заслонки11 и 12 могут быть сблокированы между собой и подсоединены к педалиакселератора(не показано). Камера 9через отверстие 13 (фиг.) соединена с вспомогательной камерой 14.На фиг.З показан двигатель с дополнительной смесительной.камерой 15 карбюратора 7, которая подсоединена квспомогательной камере 14. В дополнительной смесительной камере 15размещена дроссельная заслонка 6для регулирования подвода в неесмеси. Карбюраторподсоединен кдвигателю через впускной трубопровод 17, в котором выполнены канал18 для подвода топливовоздушной смеси, канал 19 для подвода воздуха иканал 20 для питания форкамернойполости 2. Канал 18 впускного трубопровода 17 подсоединен к камере 9,а канал 19 - к камере 10 соответственно. Канал 20 подсоединен к вспомо"гательной камере 14, которая можетбыть сообщена либо с камерой 9, либос дополнительной смесительной камерой 15 карбюратора 7.24 может быть снабжен ширмовым элементом 25 для улучшения ориентирования топливовоздушной смеси в основной полости 1, Патрубок 26, выполненный в головке 4, соединен с форкамерной полостью 2 через вспомогательный впускной клапан 27,Для выпуска отработавших газов иэ цилиндра 5 головка 4 снабжена выпускным клапаном 28. Для воспламенения смеси форкамерные полости 2 целесообразно выбирать из следующих соотношенийЧэ 80,02-0,08;=- 003-0,1,%+ 7 кО где Ч - объем форкамерной полости;объем основной полости;б - площадь суммарного поперечного сечения сопл.При работе двигателя воздух, поступающий из воздухоочистителя 8, подают в карбюратор 7, где происходит его смешение с топливом в камере 9. Через канал 18 топливовоздушная смесь поступает во впускной патрубок, 21 двигателя на такте впуска при открытом общем впускном клапане 24. Подача воздуха во впускной патрубок 22 происходит через камеру 10 и канал 19. В смесительной камере 9 происходит приготовление обогащенной топливовоздушной смеси с 05 =: 0,4-0,7. В камере 10 может происходить приготовление обедненной смеси при работе двигателя на повышенных нагрузках, Как показано на фиг,1, обогащенная топливовоэдушная смесь иэ камеры 9 через отверстие 13 может поступать во вспомогательную камеру 14. Из камеры 14 по патрубку 26 через. открытый вспомогательный впускной клапан 27 обогащенная топливо- воздушная смесь поступает в форка - мерную полость 2, вытесняя через сопла 3 газы, оставшиеся от предыдущего цикла, в основную полость 1.В варианте двигателя, показанном на фиг.3, обогащенная смесь готовится в дополнительной смесительной камере 15 карбюратора 7 и поступа мически активных частиц, вытекающие35 из форкамерной полости 2, образуют в щ Воспламенение и горение обогащенной смеси будет происходить при пониженных температурах и при недостаткевоздуха, что позволит снизить образование окислов азота при горении.45 Последующее сгорание и расширение1будет проходить в обедненной смесивплоть до чистого воздуха при температурах, достаточных дпя сгорания углеводородов и окиси углерода,но не доста 50 5 (О 15 20 25 ет во вспомогательную камеру 4, Преимуществом такого выполнения двигателя является воэможность широкого регулирования составами смесей, подаваемых как в основную полость 1, так и в форкамерную полость 2.При сжатии происходит перетекание заряда из цилиндра 6 в форкамерную полость 2. Однако, поскольку составы смесей, находящихся в форкамерной полости 2 и в зоне, примыкающей к соплам 3, равны, в форкамерной полости 2 на любом режиме работы двигателя будет смесь оптимального состава с с = 0,4-0,7, В то же время в основной полости 1 к концу сжатия, благодаря турбулизации происходит расслоение заряда цилинд- ра 6. Обогащенная смесь с О = 0,4- 0,7 будет сосредоточена вблизи сопл 3 и постепенно обедняться (вплоть до чистого воздуха) в противоположной от сопл 3 зоне основной полости 1 камеры сгорания. В конце сжатия происходит зажигание обогащенной смеси в форкамерной полости 2 от свечи 29.Горение обогащенной смеси в форкамерной полости 2 будет сопровождаться образованием продуктов неполного сгорания, обладающих высокой химической активностью. Факелы хизоне обогащенной смеси основной полости 1 многочисленные завихренные очаги воспламенения,точных для образования окислов азота. Для выпуска отработавших газов открывают выпускной клапан 28.Составитель Т.ВерновскаяРедактор М.Товтии Техред А.Кравчук Корректор А. Ильи 935/31 Тираж 523ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. Подписное Зака 5 Производственно-полиграФическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4