Способ смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и устройство для его осуществления

(ФРГ) ймер и ЙолЬ. фрам ЭммерлрмаНюрнберг АГ" зобретения Иностранная фи Н Машиненфабрик Аугсбург(54) СПОСОБ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГ СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ И УСТРОЙСТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может бытьиспользовано в двигателях, у которых камера сгорания расположена в поршне.Известны способы смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания своспламенением от сжатия путем подачи воздушного разряда в цилиндр двигателя, его завихривания вокруг продольной оси камеры сгорания, впрыска струи тонко распыленного топлива наклонно к продольной оси камеры сгорания в направлении вращающегося воздуха и распределения топлива в камере сгорания в соответствии с ее геометрией (1).Устройства для осуществления спо-. соба смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия содержат камеру сгорания, размещенную в днище поршня и выпол-. ненную в виде тела вращения с наклонной стенкой, образующая которой сопряжена с плоским дном по радиусу ,и составляет суженную горловину с поверхностью днища поршня, и снабженную по меньшей мере одним сопловым отверстием топливную форсункус установленную в головке цилиндра у кромки горловины под углом к продольной оси цилиндра и камеры сгорания, причем диаметр камеры сгорания увеличивается по направлению к ее дну(1).Известные способы смесеобразования и устройства для их осуществления позволяют получить удовлетворительные характерные смесиОднако при работе двигателя при малых нагрузках с малой частотой вращения коленчатого, вала процесс смесеобразования ухудшается.Цель изобретения - улучшение процессов смесеобразования.Поставленная цель достигается тем, что топливо впрыскивают в зоне от стенки камеры сгорания до 1/3 радиуса ее горловины и распределяют в этой зоне от дна камеры сгорания до кромки ее горловины,.Лри впрыске топлива ось топливной струи можно расположить по касательной к кругу с диаметром, равным 0,6" 0,7 диаметра горловины.Кроме того, отношение диаметра горповины камеры сгорания к диаметру поршня выполнено равным 0,44-0,51 отношение высоты камеры сгорания к ди 990085аметру горловины - 0,55-0,63, и уголнаклона образующей камеры сгоранияк продольной оси камеры составляет4-70Отношение радиуса, сопрягающегообразующую камеры сгорания с ее дном 5к диаметру горловины, может быть выполнено равным 0,2-0,25.Отношение поперечного сечения соплового отверстия топливной форсункик длине сопла в форсунке с одним соп лом может быть выполнено равным0,55-0,75.Отношение поперечного сечения соплового отверстия к соответствующемусечению по меньшей мере одного до 15полнительного соплового отверстияможет быть выполнено равным 4-2.Углы наклона осей сопловых отверстий форсунки к продольной оси камеры сгорания могут быть выполненыравными 40-50 О.На фиг. 1 показано устройство дляосуществления способа смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания,общий вид; на фиг. 2 - зависимостьскорости Ч вихревого движения воздушного заряда от радиуса камеры сгорания г; на фиг. 3 - камера сгорания,на которой показано распределениеплотности топлива, впрыснутого в воздух через форсунку с одним распыливающим отверстием, продольный разрез;на фиг. 4 - то же, с двумя распыливающими отверстиями; на фиг. 5верхняя часть поршня с камерой сгорания и впрыском топлива через фор- З 5сунку с одним распыливающим отверстием, продольный разрез; на Фиг. бто же, вид сверху; на фиг. 7 - то же,с двумя распыливающими отверстиями,продольный разрез; на Фиг. 8 - то же,40вид сверху.Устройство для осуществления способа смесеобраэования в двигателевнутреннего сгорания с воспламенениемот сжатия содержит камеру сгорания 1, 45размещенную в днище 2 поршня 3. Камера сгорания 1 выполнена в виде телавращения с наклонной стенкой 4, образующая которой сопряжена с плоским дном 5 камеры сгорания 1 и составляет суженную горловину б с поверхностью днища 2 поршня 3, В головке цилиндра (не показана) у кромки 7 горловины б установлена топливная Форсунка (не показана) под углом к продольной оси 8 цилиндра и камеры сгорания 1. Форсунка снабжена по меньшей мере одним сопловым отверстием 9.Диаметр камеры сгорания 1 выполнен увеличивающимся по направлению к ее дну 5.Отношение диаметра горловины б ОО камеры сгорания 1 к диаметру поршня 3 выполнено равным 0,44-0,5, отношение высоты камеры сгорания к диамет ру горловины - 0,55-0,63. Образующая стенки 4 камеры сгорания накло нена к продольной оси 8 камеры сгорания под углом 4-7 О . Отношение радиуса В, сопрягающего образующую стенки 4 камеры. сгорания сее дном 5, к диаметру горловчны б выполнено равным 0,2-0,25. Отношение поперечного сечения соплового отверстия 9 к длине сопла, если применена Форсунка с одним соплом, выполнено равным. 0,55- 0,75,В форсунке с двумя или более сопловыми отверстиями отношение поперечного сечения соплового отверстия 9 к соответствующему сечению дополнительного соплового отверстия 10 выбрано равным 4-2, Углы наклона осей (не показаны) сопловых отверстий форсунки к профильной оси 8 камеры сгорания выполнены равными 40-50 Способ осуществляется следующимобразом,В цилиндр двигателя подают воздушный разряд 11, завихривают его вокруг продольной оси 8 камеры сгорания 1. В направлении вращающегОсявоздуха впрыскивают струю тонко рас"пыленного топлива наклонно к продольной оси 8 камеры сгорания 1 в зонеот стенки камеры сгорания 4 до 1/3радиуса ее горловины (Г ) и раздеЬляют топливо в этой зоне от дна 5камеры сгорания 1 до кромки 7 ее гор.ловины б в соответствии с геометрией камеры сгорания. При впрыске топлива ось струи 12 располагают по касательной к кругу 13 с диаметром,равным 0,6-0,7 диаметра горловины б.Максимальная окружная скоростьЧ,воздушного заряда возникает нарасстоянии г от оси 8 камеры сгорания, равном 0,6-0,7 радиуса горловины б камеры сгорания, а наибольшая плотность воздуха достигаетсямежду стенкой камеры сгорания и расстоянием от оси камеры сгорания,равным 0,6-0,7 радиуса горловины,Частота вращения воздушного заряда, отнесенная к 0,7 диаметра порш.ня, при полностью открытом впускномклапане и средней осевой скоростипоршня 10 м/ссоставляет 130-150 Гц,При реализации данного способатопливо в результате тонкого распыливания не прижимается к стенке 4камеры сгорания, Это обеспечиваетсяразмерами сопловых отверстиИ и давлением впрыска, которое должно бытьпостоянно и достаточно высоким навсех режимах работы двигателя. Уголе конусности струи топлива составляет35-45 . В том случае, если настоящийспособ применяется в двигателе сплоской камерой сгорания или с камерой сгорания относительно большогоразмера, целесообразно впрыскиватьтопливо несколькими струями 12 и 14,Струя 14 является дополнительной.990085 торой сопряжена с плоским дном каме.ры сгорания по радиусу и составляетсуженную горловину с поверхностьюднища поршня, и снабженную по меньшей мере одним сопловым отверстием 5 топливную форсунку, установленнуюв головке цилиндра у кромки горловины под углом к продольной оси цилиндра и камеры сгорания, причем диаметркамеры сгорания увеличивается по на правлению к ее дну, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения процессов смесеобразования, отношение диаметра горловины камерысгорания к диаметру поршня выполнено 5 равным 0,44-0,5, отношение высотыкамеры сгорания к диаметру горловины - 0,55-0,63, а угол наклона образующей камеры сгорания к продольнойоси камеры сгорания составляет 4-7 .4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношениерадиуса, сопрягающего образующую камеры сгорания с ее дном, к диаметругорловины выполнено равным 0,2-0,25.5. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношениепоперечного сечения соплового отверстия топливной форсунки к длине сопла в форсунке с одним соплом выполне"но равным 0,55-0,75.6. Устройство по и, 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношениепоперечного сечения соплового отверстия к соответствующему сечению поменьшей мере одного дополнительного 35 соплового отверстия выполнено равным 4-2,7. Устройство по пп. 3-6 о т л ич а ю щ е е с я тем, что углы накло"на осей сопловых отверстий форсунки 40к продольной оси камеры сгорания выполнены равными 40-50 ф .. Формула изобретения 1. Способ смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания своспла" менением от сжатия путем подачи воздущуого заряда в цилиндр двигателя, его завихривания вокруг продольной оси камеры сгорания, впрыска струитонко распыленного топлива наклонно к продольной оси камеры сгорания в направлении вращающегося воздуха и распределения топлива в камере сгорания в соответсвий с ее геометрией,". о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения процессов смесесбраэованиятопливо впрыскивают в зоне от стенки камеры сгорания до одной трети радиуса ее горловины и распыливают в этой зоне от дна камеры сго" ракия до кромки ее горловины.2. Способ по п. 1,о т л и ч а ющ и й с я тем, что при впрыске топлива ось топливной струи располагают по касательной к кругу с диаметром, равным 0,6-0,7 диаметра горловины.3. Устройство для осуществления способа смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащее камеру сгорания, размещенную в днище поршня и выполненную в виде тела вращения с наклонной стенкой, образующая коУгол Ы конусностипри применении форсунки с двумя сопловыми отверстиями остается равным 35-45 ф, причем угол в пределах 5-10 образуется дополнительной струей 14.Описанный способ смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и устройство для его осуществления в результате удачно подобранных соотношений размеров и параметров топливоподачи позволяет улучшить процессы смесеобразования в двигателе внутреннего сгорания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 45 1. Патент СССР Р 691103,кл. Р 02 В 23/06, 1975.А. Байкйду ставительхред И.Г орректор Е, Рош Заказ 11162/79 11 Филиал ППП фПатент, г. Ужгород,Проектная,Редактор Н. Швыдка Тираж 547 ВНИИПИ Государственног по делам изоСретений 35, Москва, Ж, РаушПодписное комитета СССР открытий ая наб., д. 4/5