Двигатель внутреннего сгорания

(51) Г 02 В 19 0 ГОСУДПО ДЕЛ ЕТЕ ИЕ ИЗ У 1974. камере. АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(75) Роберт Дуглас Лампард (Австралия) (53) 621.43.056(088.8)(56) Акцептованная заявка ФРГ ,.Р 2230234,кл.Р 02 В 19/02,опублик. (54)(57) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр, поршень с плоским днищем, размещенный в цилиндре с возможностью возвратно- поступательного движения и циклического изменения надпоршневого объема цилиндра, головку цилиндра с плоским днищем и выполненными в ней основной камерой сгорания, примыкающей к надпоршневому объему цилиндра, вспомогательной камерой сгорания и устройства для введения основного топливовоздушного заряда в основную камеру сгорания и вспомогательного топливовоздушного заряда во вспомогательную камеру сгорания, причем последняя подключена к основной камере сгорания при помощи факельного канала, снабженного клапаном, управляемым от распределительного вала и перекрывающимфакельный канал на такте сжатия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьаания эффективности, основная камера сгорания выполнена цилиндрической формы, сообщена с надпоршневым объемом цилиндра при помощи перепускного канала, и ее ось расположена перпендикулярно к оси цилиндра, а устройство для введения основного топливо-воздушного заряда в основную камеру сгорания выполнено в виде топливной фбрсунхи, установленной в основнойИзобретение относится к машино=строению, в частности к двигателестроению, .а именно к двигателямвнутреннего сгорания.Известен двигатель внутреннегосгорания, содержащий цилиндр, поршень с плоским днищем, размещенныйв цилиндре с возможностью возвратно.поступательного движения и циклического изменения надпоршневогообъема цилиндра, головку цилиндра Ос плоским днищем и выполненными вней основной камерой сгорания, примыкающей к нацпоршневому объемуцилиндра, и вспомогательной камеройсгорания и устройства для введения 15основного топливовоэдушного зарядав основную камеру сгорания и вспомогательного топливовоздушного заряда во вспомогательную камерусгорания, причем последняя подключена к основной камере сгорания припомощи факельного канала, снабженного клапаном, управляемым от распределительного вала и перекрывающимфакельный канал на такте сжатия 1Однако известный двигатель характеризуется недостаточной эффективностьюЦель изобретения - повышение эффективности.ЗОУказанная цель достигается тем,что в двигателе внутреннего сгорания, содерхашем цилиндр, поршеньс плоским днищем, размещенный вцилиндре с воэможностью возвратнопоступательного движения и циклического изменения надпоршневого объема цилиндра, головку цилиндра сплоским днищем и выполненными вней основной камерой сгорания примыкающей к надпоршневому объему ци Олиндра, вспомогательной камеройсгорания и устройства для введенияосновного топливовоэдушного зарядав основную камеру сгорания и вспомогательного топливовоздушного заряда во вспомогательную камеру сгорания, причем последняя подключена косновной камере сгорания при помощифакельного канала, снабженного клапаном, управляемым от распределительного вала и перекрывающим Факельный канал на такте сжатия, основная камера сгорания выполнена, цилиндрической Формы, сообщена с надпоршневым объемом цилиндра при помощи.перепускного канала, и ее осьрасположена перпендикулярно к осицилиндра, а устройство для введенияосновного топливовоздушного зарядав основную камеру сгорания выполнено в виде топливной форсунки, установленной в основной камере,На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. 65,Двигатель содержит блок 1, в котором установлен по меньшей мере один цилиндр 2. В цилиндре 2 р:,эмещен поршень 3 с плоским днищем с вазможностью возвратно-поступательного движения и циклического изменения надпоршневого объема 4 цилиндра 2. Ход поршня 3 в цилиндре 2 отрегулирован так, что при нахождении поршня 3 в верхней мертвой точке между последним и головкой 5 цилиндра 2 остается лишь небольшое пространство. В головке 5 цилиндравыполнены впускной и .выпускной каналы б и 7, в которых установлены впускной и выпускной клапаны 8 и 9Клапаны 8 и 9 приводятся в действие расположенным сверху распределительным налом 10, снабженным кулачками 11, воздействующими на стаканы 12, сидящие на верхних концах клапанов, которые пружинами 13, расположенными между головкой 5 и опорными тарелками 14, откимаются в закрытое положение . Клапаны 8 и 9 работают согласно четырехтактному циклу, Головка 5 цилиндра 2 выполнена с плоским днищем, исключая небольшое углубление 15, которое имеет три выступа, один иэ которых расположен вокруг отверстия выпускного клапана 9, другой - вокруг отверстия впускного клапана 8 и третий направлен к перепускному каналу 1 б, выполненному в головке 5 и сообщающему надпоршневый объем 4 цилиндра 2 с основной камерой 17 сгорания. Камера 17 ныполнена в головке 5 цилиндрической формы, и ее ось расположена перпендикулярно к оси цилиндра 2, а периферийная поверхность имеет спиральную форму. В головке 5 выполнена также вспомогательная камера 18 сгорания, которая подключена к основной камере 17 при помощи факельного канала 19 и имеет цилиндрическую форму, и ее ось перпендикулярна к оси цилиндра 2. Канал 19 снабжен клапаном 20, ось которого параллельна оси цилиндра 2, а нижний конец - входит в цилиндрическую втулку 21, установленную в сверлении, выполненном в нижней части головки 5. Втулка 21 пересекает канал 19 и имеет расположенные напротив друг друга отверстия 22 и 23, которые сообщают канал 19 с внутренней полостью втулки 21Втулка 21 своей верхней частьюудерживается в головке 5 при помощицилиндрической оребренной обоймы24, которая своим нижним концомввинчена в реэьбовое отверстие 25в головке 5 и опирается на верхнюючасть втулки 21, фиксируя положениепоследней, Между контактирующимиповерхностями обоймы 24 и отверстиями 25 установлено тефлоновое уплотнительное кольцо 26. Для правильной установки втулки 21 в сверлении между верхней поверхностью блока 1 и нижней поверхностью втулки 21 установлена шайба 27. Верхний конец обоймы 24 уплотнен О-образным кольцом 28. Кроме того, в сверлении верхнего конца обоймы 24 размещено уплотнение 29, которое Фиксируется вставкой 30, выполненной в виде резьбового кольцевого элемента. Клапан 20 снабжен опорной тарелкой . 31 и цилиндрической витой пружиной 32, размещенной между тарелкой 31 и частью головки 5Клапан 20 приводится в движение коромыслом 33, установленным на валу 34, расположенном параллельно валу 10, с.воз.можностью совершения колебательных движений, Коромысло 33 своей левой частью опирается на кулачок 11 вала 10, а правой частью при помощи ввинченного в нее и направленного вниз толкателя 35 воздействует на верхний конец клапана 20. Нижний конец клапана 20 имеет посадку свсбодного скольжения во втулке 21, а верхний его конец имеет посадку свободного скольжения в обойме 24. Межцу верхним и нижним концами клапана 20 имеется суженный участок. Клапан 20 может перемещаться между верхним крайним положением (фиг.1) и нижним крайним положением (не показано), При нахождении клапана 20 вверхнем крайнем положении его нижний конец располагается выше отверстий 22 и 23, открывая тем самым канал 19. При нахождении клапана 20 в промежуточном положении его нижний конец закрывает отверстия 22 и 23 и канал 19. За каждый оборот распределительного вала 10 канал 19 перекрывается дважды, т,е. дважды за каждый рабочий цикл. Но для работы двигателя имеет значение только одно такое перекрытие канала 19, которое происходит при перемещении клапана 20 вверх от нижнего крайнего положения и согласовано с осуществлением такта сжатия, Другое перекрытие канала 19 выполняет вспомогательную роль.1Двигатель содержит также устройство для введения основного топливовоэдушного заряда в основную камеру 17 сгорайия и вспомогательного топливовоэдушного заряда во вспомогательную камеру 18 сгорания, которые выполнены в виде топливных Фор-. сунок 36 и 37, первая иэ которых установлена в основной камере 17, а вторая - в вспомогательной камере 18. Кроме того, камера 18 снабжена запальной свечой 38, Для удаления несгоревших углеродных частиц из нижней части втулки 21 вшайбе 27 выполнено небольшое отверстие. Шайба 27 своей нижней частью сообщена через канал (не показан) .в головке 5 с камерой 18.При опускании нижнего конца клапана20 ниже отверстий 22 и 23 некоторыйобъем газа, заключенный в шайбе 1027 через ее отверстие, выжимаетсяв камеру 18. При воспламенении заряда в камере 18 поток газа меняетнаправление, что исключает возможность скопления частиц в отверстиишайбы 27. Для уменьшения прямых 15 тепловых потерь камер 17 и 18 путемподдержания высокой поверхностнойтемпературы в головку 5 запрессована деталь 39, выполняемая из нимоника или соответствующего сплава свысоким содержанием никеля, обладающего высокой коррозийной стойкостью.Двигатель работает следующим образомм.На такте впуска открывается клапан 8, и поршень 3 при своем движении вниз засасывает в цилиндр 2 воздух. При движении поршня 3 вверхклапаны 8 и 9 закрываются, воздухсжимается, а клапан 20 открываетканал 19. В зто время через форсунку 37 подается топливо в камеру 18.Топливо, впрыснутое в камеру 18,почти не поступает в камеру 17. Таким образом, в камере 18 происходит 35сжатие топливоаоздушной смеси а вФкамере 17 - сжатие воздуха. При движении поршня 3 к верхней мертвойточке в момент, когда в камере 18создаются благоприятные условия дляобеспечения воспламенения смеси 40 от искры, клапан 20 под воздействиемкоромысла 33 закрывает канал 19,т;е. нижняя часть, клапана 20 закрывает отверстия 22 и 23. После этогов камере 18 процесс сжатия больше 45 не происходит, а в камере 17, он продолжается до тех пор, пока поршень3 не достигнет верхней мертвой точ-ки. При этом большая часть воздухаиз надпоршневого объемацилиндра2 поступает по каналу 16. в камеру17 Когда поршень 3 находится вблизи верхней мертвой точки в камеру17, через форсунку 36 впрыскиваетсядополнительное количество топлива.55Находящаяся в камере 18 топлйвовоздушная смесь воспламеняетсяот запальной свечи 38, после чегоклапан 20 открывается перемещениемвверх и открытием отверстий 22 и 23,Горящие газы, расширяясь, из камеры18 по каналу 19 поступают в камеру17 и воспламеняют в ней топливовоздушную смесь. Сгорание смеси в камере .17 вызывает перемещение внизпоршня 3, происходит такт расширенияс перемещением поршня 3 в нижнюю1 О мертвую точку и затем такт выпускапри перемещении поршня 3 вверх иоткрытом клапане 9.Впрыск топлива в камеру 17 можетбыть отрегулирован так, что он начинается одновременно с открытием клапана 20 и продолжается после его открытия (при работе на малых оборотах) или начинается непосредственноперед открытием клапана 20 (при работе на больших оборотах),Форсунка 37 может быть отрегулирована для согласованного действия,откалибрована и установлена для распыления топлива в направлении канала19, причем впрыск топлива происходит в тот момент, когда поток воздуха, поступающий в камеру 18, не сильный, или даже раньше этого моментадо начала сжатияКамера 18 работает как правило на 2богатой смеси. Однако в широко практикуемых и нагрузочных режимах возможно варьировать впрыскиваемую дозутоплива, выбирая ее в пределах диапазона составов топливовоэдушной смеси,2воспламеняемых от искры, и процесспарообразования должен протекать втечение всего периода сжатия, в результате чего будет получена гомогенная топливовоздушная смесь, Смесь сбогатым содержанием топлива можетбыть легко воспламенена от запальнойсвечи даже тогда, когда двигательнаходится в холодном состоянии.Кроме того, богатая смесь горит сменьшей температурой, воспламенения,что уменьшает возможность образования окиси азота, Также предполагается, что некоторая часть продуктовсгорания должна оставаться для учас-тия в последующем цикле, что уменьшает температуру горения и количество образующейся окиси азота.Степень сжатия, при которой закрывается клапан 20, выбирается такой,которая позволяет достичь идеального сгорания без детонации или непредусмотренного повышения давленияпри использовании бензина стандартного сорта со средним октановым числом, лишенного добавок тетраэтил= свинца,Объем топлива и воздуха, подаваемый в камеру 18, выбирают из расчета того количества топлива, которое необходимо для поддержания оборотов холостого хода двигателя и выделения достаточного количества тепла для основной камеры 17. Этот объем должен составлять от 10 и 20 всего заряда на цикл.1Закрытие клапана 20 дает вспомогательному заряду в камере 18 воз"можность продолжать повышать давление от сгорания воспламененногоот искры заряда, тогда как в камере17, свободной пока от топлива, может продолжаться сжатие до степенизначительно более высокой, чем та,которая возможна при использованиибензина с октановым чиСлом 100.Степень сжатия в камере 17 определжот исходя из того, что получениеэффективного коэффициента расширения не должно сопровождаться слишком большим увеличением давленияцикла и (сравнивая с автомобильнымдизелем) с целью уменьшения прямыхтепловых потерь плотность отработавших газов необходимо поддержи-вать на сравнительно низком уровне.Механическое изолирование камер.17 и 18 друг от друга дает возможность со значительной гибкостьюпроводить весь процесс сгорания,Период задержки и начальное повышение давления не зависят от объемоперемещающих элементов и функцииугла поворота кривошипа.Степень сжатия, до которой какправило, сжимают основной заряд,колеблется. в пределах 12-15, авспомогательный заряд - в преде- .лах 6-8,Предлагаемый двигатель можетбыть как четырехтактным, так и двухтактным,Таким образом, применение изобретения позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания.писно де 11303 Пат г. Ужгород, У илиал ектная,Тираж ИГосударственног делам иэобретений Москва, Ж, Рау 24 Покомитета ССС и открытий окая наб,