Двигатель внутреннего сгорания

(51) М, К 2198500/25 2 В 9 10 осударственный ком ите СССР но делам изобретений и открытий(72) Автори изобретения Иностранцы сами Кониси и ТНаг 71) Заявит благоприятно влияет на устойчивость воспламенения смеси.Цель изобретения - повышение устойчивости воспламенения смеси.Для этого в предлагаемом двигателе ось свечи зажигания ориентирована параллельно оси тела вращения, а ось Форсунки образует с нормалью к оси тела вращения угол 15 - 45 и с проекцией на ее плоскость оси Ф кельного канала тупой угол.ело вращения, образующее форкамеру, может быть выполнено цилиндрической формы, а его ось перпендикулярна оси цилиндра.На фиг. 1 изображен описываемый двигатель, разрез по оси цилиндрана фиг. 2 - сферическая Форкамера по фиг, 1, поперечное сечение по плоскостям проходящим через о1форсунки и ось Факельного канал на фиг, 3 - цилиндрическая Форк ось тела вращения перпендикулярна оси цилиндра, разрез; на Фиг. 4 - то же,поперечное сечение; на Фиг. 5 цилиндрическая Форкамера, ось тела, вращения параллельна оси цилиндра; на фиг. б - то же, поперечный раэре на фиг. 7 - график зависимости между степенью сжатия (ось абсцисс) и Изобрестроению,ению, а исгораниярания.Извесгоранимеру сгего крразованс основкасателк аналаи форсу ашиноелестрок амерего сгоние чаотносится к тности двиг к устройств елей внутре двиг стны двига я, содерж орания, об ышкой и порш ную телом ной камеро ьного к по и снабженн нкой 1. асьа;амера,1 олнительнын к патону 22) Заявлено 12.1275(21 23) Приоритет - (32 публиковаио 251 0.79. Бю а опубликования опис Иностранная фираойота Дэидося Когио Кабусики Кай (Япония 4) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ тели внутреннего ащие основную караэованную цилиндром нем,и форкамеру,обращения, соединеннуюсгорания с помощью следнему факельного ю свечой зажигания Разделение камеры сгорания на основную камеру и форкамеру позволяет снизить содержание токсичных ьеществ в отработавших газах. Однако при этом факельный канал дросселирует поток бедной смеси, вытесняемой в форкамеру, и оказывает неблагоприятное влияние на расслоение в ней топливо-воздушной смеси. Крсме того, в известных двигателях не предусмотрены дополнительные сред ства для интенсификации вихревого движения заряда во время всасывания и непосредственное попадание топлива в основную камеру сгорания. Это непи 69409335 теоретГГчеким терми Геским КПГ (ось ординат) при разных коэффициентах избытка воздуха; ца Фиг.8 - график зав:с:и - мости между степенью сжатич (Ось абс - цисс) и удс 3331 н Гм расходсм топли 3 а; на фиг. 9 - график зависимости между коэффициентом избытка воздуха и содержанием токсичных веществ в от= работавших газах: окиси углерода (СО), окислов азота (330) и угл 13 водородов (СН) . Г 0Осцовная камера сгорания 1 образована крыГГкой 2, цилиндрсГ" 3 й поршнем 4 четырехтактного двига - теля. Форкамера 5 образована телом вращения и расположена в крышке 2 над основной камерой сгорания и соединена с ней Факельным каналом 6. На Фиг. 1 показана сферическая Форкамера и Факельный канал б направлен по касательной к сфере. Ось Форсунки 7 в этом варианте не параллельна оси цилиндра и образует с нормалью к сси тела вращения угол ГГ:15 - 45 О как показано на Фиг. 2, а с проекцией Факельного канала на ее плоскость тупой угол (на Фиг, 2 ось Факельного канала совмещена с плоскостью, проходящей через ось Форсу 13 ки),т,е, струя впрыскиваемого топлива направлена навстречу струе воздуха,вытесняемой в форкамеру через Факельный канал. Свеча зажигания размсГщеца своими электродами в форкамере, г 3 бьем Форкамеры должен быть насколько можно большим с учетсм необходимого минимального расстояния между поршнем 5 4 и крышкой 2, но не должен составлять более 90 от суммарного объема основной камеры сгорания и Форкамеры.Форкамера может быть сферической (фиг . 1), цилиндрической (Фиг . 3,5) 40 эллиптической или любой овальной Формы, обеспечивающей вихревое движение, обозначенное стрелками с и возникающее под действием струи, вытесняемой в Форкамеру через Факель- . ный канал. Факельный канал направлен по касательной к телу вращения, К оси цилиндра Факельный канал также направлен под углом, Площадь поперечного сечения факельного канала5 должна составлять 1-10% от площади сечения цилиндра, что обеспечивает минимальные потери на дросселирование. Направление факельного канала следует выбирать так, чтобы исключить прямое попацание топлива в Основную .Камеру сгорания и попадание Аакела на поверхность поршня 4 и обеспечить распространение факела по всему объему основной камеры сгорания,Свеча 8 зажигания должна быть установлена так, чтобы искра приходилась бы примерно посредине расс ояния между Факельным каналом и Форсункой и была направлена перпендикулярно вихревому потоку, а электроды свечи 65 нР ока Кв:3 НГ 1313 е 13:ГггвГГ вКИГГ 3 мНОТ ОКУ.31 ця ".331 Нс 13 а вс 3:3 д, ка в крышке 2ц 3331 н и цра 13.ГГнси в 3 духВ ГГуск н;3 йка ц а. 9 ц р 3 эсГГН 33 Г уск н ой кЯНГ ан0 В цилицдр 33 ческой Форкамере, оськоторой перпендикулярца оси цилиндРа (Фцг. 3,.4) , св 3 эча 8 зажигания расположена н торце. цилиндра, т.е, ори -ентироваца гГараллеГГьно оси вращенияи не грепятствует вихревому движению,Ось Форсунки образует уОл 15-45 ф снорм 13 лью о:и цилинцра и туГГОй уголс проекцией на ее :лоскость оси Факельного канала.На Фиг, 5 и б с;Зеча "акже расположеца в торце цилГГндрической Форкамеры, а Форсунка направлена по касательной, но ось Форкамерь расположена вертикально, параллельно осицилиндра.Из приве;1 енных иллюстраций видно,что указанное выше взаимное расположение Форсуцки, оси тела вращения,образующего Форкамеру, и оси Факельного канала обеспечивает интенсивное нихреВОР двиу(Рние и В зтсм случае.Во время работы двигателя в процессе такта всасывания через впускнойклапан 10 в основную камеру сгоранияпоступает только воздух, Топливовпрыскивается в Форкамеру черезФорсунку 7 во врГмя такта сжатия,когда впускной клаг:ан закрыт, Вэтот период воздух через Факельныйканал вытесняется из основной камерысгоранич в Форкамеру вызывач таминтенсиьное вихревое движецие,Направление оси Форсунки обеспечиваетвпрыск топлива против направлениявихревого движения, обозначенногострелкой сГ, вследствие чего частицы топлива вначале тормозятся, затем на.гинают перемешаться в противоположном направлении . В результатеобразуются устойчивые вихревые потокис равнсгмерньм распределением топливо-воздушной смеси, На условия образования вихревых потоков оказываетвлияние интенсивность воздушноговихря н размер частиц топлива, поэтому состав топливо - воздушной смесипо мере удаления от центра изменяетсяи пгоисходит расслоение смеси,Как видно из зависимостей, приведенных на Фиг, 7 и 8, чем больше коэффициент избытка воздуха Ф. (от - ношение количества воздуха к топливу А/Р) в смеси, тем больше термический КПД и том меньше расход топпива.На этих графиках ГГ("со соответствует ЧИСТО ВОЗДУГГГНОМУ ЦИ 13 У1 ЕГО НР МО- жет быть, поэтсму значения К 11Д и расхода топлиВа ДГ 1 я этг)го Оуча я вьГ" числены теоретически .), гс удди.атья на частичныхнаруз(Вх д 1 нГ)ьЗскивании тсдпдивавблизи нижн сдй мертвой точ ки поршнябедная смесь опадает в основную камеру сгорания, Однако вследствсиеРасслоения заряда в форкамере смесь 5в районе свечи получается богатой,что существенно улучшает восламея-емость, Кривые, приведенные на фиг.9,иллюстрируют зависимость содержаниятоксичных веществ в отработавших Сгазах для обычных двигателей внутреннего сгорания (слева) и для описываемого двигателя. Сравнение кривыхпоказывает существенное уменьшениесодержания как окиси углерода СО,так и окислов азота Н О и углехводородов СН при работе на бедныхсмесях (с большими о- ), Вообще нсистеме с впрыском топлива в форкамеру скорость распространения пламени очень велика и поэтому выбор20момента воспламенения ограничен пределами + 5 от в ерхн ей мерт вой т очоки . Если требуется ув еличить отдаваемую мощность, следует увеличитьколичество топлива, впрыскиваемогов нижней мертвой точке поршня, тогдав центральной части форкамеры будетпреобладать переобогащенная смесь,чтозатрудняет ее воспламенение. Дляустранения этого недостатка увеличивают опережение впрыска и частьтоплива попадает в основную камерусгорания, предотвращая переобогащение в районе свечи.В описываемом днигателе в результа те расслоения заряда в форкамереперебои зажигания наблюдаются режедаже при работе на бедной смеси,Поскольку при обеднении смеси термический КПД повышается (фиг. 7 и 8),40днигатель может быть более экономичен. Кроме того, вследствие работы набедных смесях уменьшается содержаниеОх и СО, а несгоревшие НС могутдогореть н основной камере сгорания,Снижается также и температура отработавших газов. Однако основная камерасгорания н этом случае выполняет рольтермического реактора и поэтсму зарядбедной смеси может сжигаться илиобра батыватьс я в то время, когда продукты горения имеют наиболее высокуютемпературу,Формула изобретения1, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий основную камеру сгорания, образованную цилиндром, его крышкой и поршнем, и форкамеру, образованную телом вращения, соединенную с основной камерой сгорания с помощью касательного к последнему факельного канала и снабженную свечой зажигания и форсункой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости воспламенения смеси, ось свечи зажигания ориентирована параллельно оси вращения, а ось форсунки образует с нормалью к оси тела вращения угол 15 - 45 и с проеКцией на ее плоскость оси факельного канала тупой -ол.2. Двигатель по п.1, о т л и ч ающи й с я тем, что теловра - щения, образующее форкамеру, выполнено цилиндрической формы, а его ось перпендикулярна оси цилиндра .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Мормог Тесдп 1 зсЬе Ее 1(;ддпу, МТЕ, 1975, 36, У 4, р. 116-122, ФРГ (прототип) .,Р /.2Фиг У ЦНИИПИ Заказ 6442/54Тираж 62 В Подписное Филиал ППППатент ,г, Ужгород, ул, Проектна