Двигатель внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ь (51) Г 02 В9/ 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙЩЩ"ф фадея взтЧ4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ".,-",Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(1) Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, Заволжский моторный завод и автомобильныйзавод им. И. А.,Лихачева(54) (57) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГОСГОРАНИЯ, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через ЯО 1023119 А впускной клапан с трубопроводом подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан - с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньшего объема выполнена переменной по высоте; и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнитьный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала - к одной из полостей камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью. повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, факельный канал подключен к полости большего объема со стороны наибольшей высоты полости меньшего объема, а его ось направлена тангенциально боковой стенке полости большего объема.Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через впускной клапан с трубопроводом подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан - с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньшего объема выполнена переменной по высоте, и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнительный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала - к одной из полостей камеры сгорания 1.Однако в полости большего объема камеры сгорания этого двигателя вращение заряда недостаточно интенсивно, что снижает топливную экономичность двигателя и увеличивает токсичность его отработавших газов. Цель изобретения - повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и головку цилиндра с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой, причем основная камера сгорания сообщена через впускной клапан с трубопроводом подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан - с трубопроводом отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей разного объема, полость большего объема размещена под выпускным клапаном вокруг его оси, а полость меньшего объема выполнена переменной по высоте, и форкамера снабжена свечой зажигания и подключена через дополнительный впускной клапан к трубопроводу подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала - к одной из полостей камеры сгорания, факельный канал подключен к полости большего объема со стороны наибольшей высоты полости меньшего объема, а его ось направлена тангенциально боковой стенке полости большего объема.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого двигателя; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1; на фиг 4 - разрез В - В на фиг, 1.Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и головку 3 цилиндра 1 с размещенными в ней основной камерой сгорания и форкамерой 4. Основная камера сгорания 5 10 15 20 2 30 35 40 45 50 55 сообщена через впускной клапан 5 с трубопроводом б подвода обедненной топливовоздушной смеси и через выпускной клапан 7 - с трубопроводом 8 отвода отработавших газов и выполнена в виде двух соединенных между собой полостей 9 и 10 разного объема, Полость 9 большего объема размещена под выпускным клапаном 7 вокруг его оси, а полость 10 меньшего объема выполнена переменной по высоте. Форкамера 4 снабжена свечой 11 зажигания и подключена через дополнительный впускной клапан 12 к трубопроводу 13 подвода обогащенной смеси и при помощи факельного канала 14 - к полости 9 со стороны наибольшей высоты полости 10, а ось канала 14 направлена тангенциально боковой стенке 15 полости 9.Трубопровод б выполнен тангенциальным или снабжен средством закрутки потока смеси вокруг оси цилиндра 1.Двигатель работает следующим образом.На такте впуска под действием разрежения,.создаваемого движением поршня 2 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) по трубопроводу 6, через открытый впускной клапан 5 в полости 9 и 10 основной камеры сгорания и цилиндр 1 двигателя поступает обедненная топливовоздушная смесь или воздух. Одновременно с этим по трубопроводу 13 через клапан 12 в форкамеру 4 поступает обогащенная топливовоздушная смесь.Трубопровод 6 сообщает потоку обедненной топливовоздушной смеси или воздуху вращательное движение вокруг оси цилиндра 1. Вследствие наклона впускного клапана 5 поток первоначально движется в направлении наибольшей высоты полости 10 (см. фиг. 1).Часть оботащенной топливовоздушной смеси из форкамеры 4 поступает в полость 9 основной камеры сгорания. Благодаря тангенциальному расположению канала 14 относительно. стенки 15, ограничивающей полость 9 по мере заполнения полости 9 обогащенной топливовоздушной смесью, поток ее также приобретает вращательное движение (см. фиг. 1), совпадающее по направлению вращения с движением потока обедненной смеси или воздуха, создаваемым трубопроводом 6. Под действием центробежных сил жидкая фаза, содержащаяся в обогащенной смеси, удерживается на стенке 15 полости 9, обеспечивая к концу такта впуска в результате испарения локальное обогащение смеси.К концу такта сжатия при приближении поршня 2 к ВМТ из полости 10 переменной высоты вытесняется содержащаяся там обедненная топливовоздушная смесь или воздух в полость 9.1 Благодаря переменной высоте полости 10, увеличивающейся в направлении вращения потока обедненной смеси или воздуха, скорость вытеснения потока в полость 9 к концу такта сжатия резко увеличивается, и .движение обедненной смеси из вращения вокруг оси цилиндра 1 трансформируется во вращение вокруг оси выпускного клапана 7.В конце такта сжатия обогащенная топливовоздушная смесь в .форкамере 4 воспламеняется искрой свечи 11 зажигания. В результате сгорания смеси в форкамере 4 под действием повышенного давления продукты горения с большой скоростью выбрасываются из нее через канал 14 в полость 9,Для создания оптимальной интенсивности выброса факела (истечения струи продуктов), необходимой для обеспечения заданной скорости вращения смеси в полости 9 и соответственно скорости сгорания, величина площади поперечного сечения канала 14 должна изменяться в относительно узких пределах.,Установлено, что оптимальная скорость истечения продуктов достигается в том случае, когда величина отношения объема Чф форкамеры 4 к площади в форкамере 4, ограничивающей истечение, т.е.- Цгде Е, - площадь поперечного сечения форкамеры 4, а- площадь наименьшего поперечного сечения факельного канала 14, находится в пределах 1,5 - 3.В конце такта расширения продукты сгорания, продолжая совершать вращательное движение вокруг оси выпускного клапана 7, под действием перепада давлений истекают в трубопровод 8, Затем цикл повторяется,Наличие в двигателе дополнительного впускного клапана 12 с дополнительной самостоятельной впускной системой позволяет в зависимости от режима работы двигателя управлять процессами внутрицилиндрового смесеобразования и распределения топлива в заряде по полостям 9 и 10 основной камеры сгорания, обеспечивая тем управление в определенной мере выходными показателями двигателя,При работе двигателя на режимах холостого хода, малых и средних нагрузках необходимо . сосредоточение располагаемой энергии топлива в локальной зоне основной камеры сгорания для исключения неэффективного горения в переохлаждаемых защемленных или удаленных от источников зажигания объемах камеры сгорания. Для этого при работе двигателя на холостом ходу и малых нагрузках топливо вводится через дополнительную впускную систему и клапан 12, а через впускной клапан 5 подается воздух. Это ограничивает попадание топливаРазмещение полости 9 большего объемаосновной камеры сгорания под выпускнымклапаном 7 вокруг его оси позволяет осуществлять процесс сгорания в компактномобъеме, начиная от воспламенения до выпуска отработавших газов, сформировать ограничивающую стенку 15 полости 9 основной камеры симметрично относительно осиклапана 7 для сохранения организованногоЗ вращения заряда, а также дает возможностьдополнительно частично разобщить в пространстве основной камеры сгорания областьобогащенной смеси, вытекающей из форкамеры 4 в зоне канала 14 и обедненную смесь,поступающую в цилиндр 1 из трубопровода б,Благодаря подключению канала 14 состороны наибольшей высоты полости 10 обеспечивается согласование направления вращательного движения смеси в полости 94 основной камеры сгорания с движением вытесненного потока из полости 10 и направлением выброса факела из форкамеры 4.Таким образом, реализация изобретенияпозволит повысить эффективность процессасгорания форкамерного двигателя и тем са 5 О мым топливную экономичность и снизитьтоксичность отработавших газов. 5 О 15 20 25 в защемленную полость 10 основной камерысгорания. На нагрузочных режимах работы двигателя выше средних, когда из-за повышения температуры и давления процесс сгорания протекает более эффективно, топливо вводится через оба впускных клапана 5, 12 и на режимах полных нагрузок достигается равномерное распределение топлива по всему объему основной камеры сгорания,Подключение полости 9 основной камеры сгорания к факельному каналу 14 позволяет повысить эффективность процесса сгорания за счет сосредоточения тепловой и химической энергии факела в относительно небольшом объеме камеры сгорания. В то же время направление канала 14 тангенциально боковой стенке 15 поЛости 9 позволяет использовать высокую кинетическую энергию струи продуктов для увеличения интенсивности вращательного движения заряда в период горения и значительно повысить тем скорость и полноту сгорания, а также антидетонационные качества двигателя, что дает возможность применения высоких степеней сжатия и дополнительно повышает экономичность двигателя.1130 лиал Редактор А. ДолинЗаказ 4179/23 СоставительТехред И. ВерТираж 550дарственного кИзобретений нЖ - 35, Рву шснт, г. Ужгоро ИПИ Госупо деламМосква,ППП ПатВ. Морес ор Г.Оое озовКорректПоди исномитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5д, ул. Проектная, 4