Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Саоз СоввтскизСоциалистмцескниРеспублик ОП ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК ПАТЕНТУ900819(51) М, Кл. Г 02 В 19/10 ртауларавеаЮ квппат СЕСР аа двлаи нзебуетввВ н открытей,056(088,8) Дата опубликования описания 23.01.82 ИностранцыСизуо Яги и Казуо Иною(72 Авторы изобретения Иностранная фирма"Хонда Гикен Когио Кабусики Кайся" (Япония)(54) ПОРШНЕВОР ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ а чф+ чц 0,05с О, 3; Чб+Чф+Чц1Изобретение относится к машиностроению,в частности к двигателе- строению, и может быть использовано в. форкамерных двигателях внутреннего сгорания. Известны поршневые двигатели внутреннего сгорания в искровым зажиганием и возвратно-поступательным движением поршня, содержащие камеру сгорания, образованную в цилиндре его головкой и поршнем и сообщенную с трубопроводом для подвода бедной топливовоздушной смеси и с выпускным патрубком, и форкамеру, сообщенную через запорный орган с трубопроводом для подвода богатой топливовоэдушной смеси и соединенную через факельный канал с камерой сгорания и через перепускное отверстие - с полостью воспламенения, в которой расположена свеча зажигания 1,При запуске известного двигателя выделяется малое количество углеводородов. Однако содержание окислов азота в выхлопных газах двигателя достаточно велико.Целью изобретения является снижение содержания окислов азота в выхлопных газах двигателя. Поставленная цель достигается тем, что объемы форкамеры, камеры сгорания, полости воспламенения и площади проходных сечений факельного канала и перепускного отверстия вы" полнены в соответствии со следующими соотношениями90081 Н,- объем камеры сгорания приположении поршня в верхнеймертвой очке;Н - объем полости аоспламенеЧния; ВГ - площадь проходного сеченияФакельного канала;Г, - площадь проходного сеченияперепускного отверстия,На фиг, показан двигатель, раэ рез по камере сгорания и форкамере; на фиг.2 - то же, свеча снабжена длинными электродами; на фиг.3 то же, с вкладышем внутри камеры воспламенения. 13Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает блок 1 с водяным охлаждением содержащий один или более цилиндров 2, в каждом из которых установлен поршень 3, Головка 4 с водяным охлаждением установлена на блоке 1 и снабжена куполообразной выемкой 5, которая вместе с поршнем 3 и цилиндром 2 образует камеру 6 сгорания. Камера 6 сгорания соединена через впускной клапан 7 с трубопровобом 8 для подвода бедной топли" вовоздушной смеси и с выпускным патрубком (не показан) через выпускной клапан (не показан), Форкамера 9 образована внутри тонкостенной цилиндрической чашки 10, выполненной из нержавеющей стали и установленной в емкости 11 головки 4. Один торец чашки 10 выполнен полусферическим, а другой - открытым и снабжен концевым Фланцем 12. Резьбоаая втулка 13 подсоединяется к головке 4 резьбой и осуществляет крепление чашки 1 О между изолирующими шайбами 15 и 16. форкамера 9 сообщена с камерой 6 сгорания через факельный канал 17.Между чашкой 10 и стенкой емкости 11 имеется небольшой зазор 18 для изоляции чашки 10 и уменьшения теплообмена между головкой 4 и чашкой 10.Конец втулки 19 входит в открытый торец чашки 10 и образует стационарное клапанное место 20. Запорный орган 21 содержит тарель 22, которая закрывает клапанное место 20. Через запорный орган 2 1 и внутренний канал 23 Ьо втулке 19 Форкамера 9 сообщена с трубопроводом 24 для подвода богатой топливовоэдушной смеси. Трубопровод 24 через дроссельную управля- ф емую магистраль 25 подвода богатой топливовоздушной смеси соединен с первым карбюратором (не показан). 9 4Трубопровод 8 для подвода бедной топливовоздушной смеси через дроссельную управляемую магистраль 26 подво. да бедной топлиаовоздушной смеси соединен со вторым карбюратором.Полость 27 воспламенения образована стенкой 28 головки 4 двигателя. Чашка 10 образует один торец полосги 27 воспламенения, а перепускное отверстие 29, выполненное в цилиндрической части чашки 10, сообщает полость 27 воспламенения с форкамерой 9, причем ось факельного канала 17 неооосна оси перепускного отверстия 29 . Свеча 30 зажигания подсоединяется резьбой 31 к стенке 28 головки 4 двигателя. Электроды 32 свечи 30 зажигания расположень 1 внутри полости 27 воспламенения, искровой зазор между электродами расположен вблизи перепускного отверстия 29 и в отдалении от торцовой стенки 33 полости 27 воспламенения.Двигатель, показанный на фиг.2, снабжен втулкой 34 для свечи 30 зажигания, имеющей длинные электроды 32, Этот вариант двигателя имеет преимущество, состоящее в том, что некоторые типы двигателей со слоис,той загрузкой, не имеющей полости воспламенения, могут быть прямо приспособлены для использования принципов настоящего изобретения.Двигатель, показанный на фиг,3, снабжен тонкостенным вкладышем 35, выполненным из нержавеющей стали и образующим, полость 27 воспламенения, Вкладцш 35 быстро нагревается и остается нагретым в течение всей работы двигателя, Это очень выгодно влияет на эксплуатационные характеристики двигателя. Двигатель работает следующим образом,Выпускной клапан, впускной клапан 7 и эапорный орган 21 открываются и закрываются во временной последовател ьности, определяемой обычными кулачковцми механизмами (не показаны), В конце такта выпуска остаточные газы остаются в камере 6 сгорания, в Форкамере 9 и в полости 27 воспламенения. Во время последующего впускного такта впускной клапан 7 открывается для подачи бедной топливовоздушной смеси в камеру 6 сгорания, а запорный орган 2 1 откры- вается для подачи богатой топливо5 .9006 воздушной смеси в форкамеру 9. Выпускной клапан закрывается,Во время впускного такта в полости 27 воспламенения происходят очень малые изменения, но богатая топливо- воздушная смесь заполняет форкамеру 9 и втягивается через Факельный канал 17 в камеру 6 сгорания, Из-за формы камеры 6 сгорания образуется минимальная турбулентность, и бога в тая топливовоздушная Смесь из форкамеры 9 образует область относительно богатой топливовоздушной смеси внутри большой области относительно бедной топливовоэдушной смеси, т,е. 15 в камере 6 сгорания происходит расслоение заряда. Некоторое количество остаточных газов остается рассеянным в камере 6 сгорания.Во время такта сжатия выпускной 20 клапан, впускной клапан 7 и запорный орган 21 закрываются, и увеличение давления в камере 6 сгорания вызывает обратный поток через факельный канал 17 В результате этого топли вовоздушная смесь в форкамере 9 становится беднее, чем первоначально введенная, а в полости 27 воспламенения, содержащей электроды 32 свечи 30 зажигания, образуется сжатая 30 смесь воздуха, топлива и остаточных газов.В соответствии с этим в момент зажигания смеси в полости 27 воспламенения имеется больший процент остаточных газов, чем в Форкамере 9 или в камере б сгорания. В момент образования искры в зазоре между электродами 32 свечи зажигания максимальная температура горящей смеси получа в ется ниже, чем могла быть, если бы в полости 27 воспламенения не присутствовали остаточные газы. Первые порции струи пламени, несущей и горящие и остаточные газы, выходят через 45 перепускное отверсти 29 и поджигают относительно небольшое количество богатой смеси в форкамере 9, вызывая высокую турбулентностьОстальные порции струи пламени проходят через Факельный канал 17 для воспламенения расслоенного заряда и для поджога тем самым большого объема относительно бедной топливовоэдушной смеси внутри камеры 6 сгорания.Так как оси перепускного отверстия 29 и факельного канала 17 смещены относительно друг друга, то в начальной фазе струя пламени, проходя . через перепускное отверстие 29, непроходит прямо через факельный камал17 электроды 32 свечи 30 зажигания не засоряются во время такта сжатияпрямым ударом струи богатой смеси,уменьшается турбулентность в полости 27 воспламенения во время такта сжатия, благодаря чему основная масса остаточного газа находится при сжатыми около торцовой стенки 33,После завершения рабочего хода выпускной клапан открывается, отра"ботанные газы покидают двигатель,продолжая сгорать в выпускной системе, следующей за выпускным клапаном, Из-за того, что полный воздушно-топливный состав меньше стехиометрического, избыток воздуха присутствует в выпускной системе для сгорания любых несгоревших углеводородови для окисления окиси углерода перед выпускном в атмосферу.Иаксимальная температура горящейсмеси в полости 27 воспламененияв форкамере 9 и в камере 6 сгоранияполучается ниже, чем должна была быть,если бы полость 27 воспламенения несодержала бы остаточных газов.С уменьшением максимальной темпе"ратуры горящей смеси уменьшается содержание окислов азота в.выхлопныхгазах. При этом концентрация остаточных газов в камере 6 сгорания,Форкамере 9 и полости 27 воспламенения, следовательно, максимальнаятемпература горящей смеси и содержание окислов азота в выхлопных газахзависит от соотношений размеров камеры 6 сгорания, при нахождении поршня 3 в верхней мертвой точке, форкамеры 9, полости 27 воспламенения,проходных сечений факельного канала17 и перепускного отверстия 29,фСоотношение этих размеров в настоящем двигателе позволяет получить минимальную концентрацию окислов азотав выхлопных газах двигателя без.снижения его эффективных показателей.Формула изобретенияПоршневой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием и возвратно-поступательным движением поршня, содержащий камеру сгорания, образованную в цилиндре его головкой и поршнем и сообщенную с трубо" проводом для подвода бедной топливо"7 900819 воздушной смеси и с выпускным патрубком, и форкамеру, сообщенную через запорный орган с трубопроводом дпя подвода богатой топливоаоздувной смеси и соединенную через Факельный ка +Чф на чм ц ал с камерои сгорания и через переВч0,2 с (0 9 пускное отверстие - с полостью вос- У 4 Ч пламенения, в которой расположена свеча зажигания о т л и ч а ю и 19 с я тем что с целью снижения со- О ф держания окислов азота в выхлопныхположении поршня в верхней газах, объемы форкамеры, камеры сго" рания, полости в аменения и пл -"Ч - объем полости воспламенения аФ ди проходных сечений Факельного кат - площадь проходного сечениянала и перепускного отверстия вы л Факельного канала; иены в соответствии со следующими . ГЧ - площадь проходного сечения соотношениямиперепускного отверстия,Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизеПатент СССР У 609483,кл. Г 02 В 19/10, 23,04,73,Заказ сное нт", г,ужгород, ул,Проектна илиал ППП фГ 24/77ВНИИПИ Гпо дел113035) Тираж 54 Подпсударственного комитета СССРм изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д.