Двигатель внутреннего сгорания

(51)5 ) 02 В 1 ГОСУДАРСТВЕЙЮЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ:;,фе К 2(71) Центральный нский дизельный инст(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ8. (57) Изобретение позволяет повысить экоаучно-исследователь номичность и.улучшить экологические хаитут : рактеристики двигателя за счет выполнениявокруг выступа 10 поршня 9, входящего в Власова и Ю.А.Лукйн. перепускной канал 6 предкамеры. выемки8) 11, расширяющейся в сторону проекций 12 детельство СССР : и 13 на поршеньвпускных и выпускных В 19/041986 клапанОв и имеющейв-образную форму, а и М 63-25311, также за счет ориентации распыливающих блик, 1988отверстий 7 перепускнаго канала 6 предкадетельство СССР меры в сторону проекций 12 и 13 клапанов, В 19/04, 1986.: .3 з.п, ф-.лы,7 ил.Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию предкамернцх двигателей внутреннего сгорания.Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень с днищем, снабженным выступом, головку цилиндра, впускной и выпускной клапаны, основную камеру сгорания, предкамеру с зауженной горловиной (перепускным каналом), размещенную в головке цилиндра со смещением относительно оси цилиндра, топливную форсунку, продувочный канал с клапаном, При этом горловина предкамеры перекрывается выступом днища поршня при положении последнего в верхней мертвой точке, а впускной и выпускной клапаны размещены в головке цилиндра 1).Существенным недостатком указанного двигателя являются плохое смесеобразование и неполное сгорание топлива в основной камере сгорания, обусловленные тем, что поток газотопливной смеси из предкамеры в основную камеру направлен в ограниченную зону вокруг выступа на поршне, смещенного относительно оси цилиндра Это обстоятельство приводит к неравномерному распределению топлива в объеме основной камеры сгорания, нерациональному использованию воздушного заряда в цилиндре, повышенномурасходу топлива и повышенной дымности выпускных газов.Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень с выступом на дн це, головку цилиндра, в которой размещены впускные и выпускные клапаны газораспределения и вихревая камера, смещенная относительно оси цилиндра, с топливной форсункой и перепускным каналом (горловиной), перекрываемым выступом на днище поршня при положении поршня в верхней мертвой точке, основную камеру сгорания. При этом выступ на поршне с торцовой стороны имеет наклонный канал, пересекающийся с поперечным каналом, выполненным у основания выступа 21.Существенным недостатком такого двигателя является некачественное смесеобразование и связанные с этим неравномерное распределение топлива, а также температурная неоднородность в основной камере, приводящие к повышенным расходу топлива и образованию окислов азота. Причиной этому является мощный направленный поток газотопливной смеси, поступающий из предкамеры через поперечнцй канал в ос 5 10 15 2 О 25 ЗО 35 4 О 45 5 О 55 новании выступа, скользящий по поверхности днища поршня и создающий в основной камере мощный, долго не затухающий вих- ревой поток, иэ которого долго не может выйти и встретиться со свободным зарядом воздуха часть очагов концентрации топлива, К недостаткам двигателя следует отнести также большие тепловые потери, связанные с повышенной теплоотдачей от вихревого потока газа к стенкам основной камеры сгорания.Известен также двигатель внутреннего сгорания, принятый за прототип и содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и предкамеру, выполненную в головке, имеющую топливную форсунку и сообщенную при помощи перепускного канала и его распыливающих отверстий с основной камерой сгорания, ограниченной головкой и днищем поршня с выемкой, выполненной вокруг выступа, перекрывающего перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке с образованием кольцевого зазора между стенками канала и выступа 3.Существенным недостатком указанного двигателя является неполное использование воздушйого заряда основной камеры для сгорания поступающего в нее из пред- камеры топлива, связанное с неравномерным по объему распределением топлива, а также температурная неоднородность в основной камере, вызванные недостаточным вихреобразованием и приводящие к повышенным расходу топлива и образованию окислов азота.Целью изобретения является улучшение экономичности и экологических характеристик,Поставленная цель достигается тем, что в известном двигателе, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и предкамеру, выполненную в головке, имеющую топливную форсунку и сообщенную при помощи перепускного канала и его распыливающих отверстий с основной камерой сгорания, ограниченной головкой и днищем поршня с выемкой, выполненной вокруг выступа, перекрывающего перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке с образованием кольцевого зазора между стенками канала и выступа, выемка выполнена расширя,ощейся в сторону проекций впускных и выпускных клапанов на днище поршня и в-образной, распыливающие отверстия на перепускном канале расположены со стороны, обращенной кпроекциям клапанов, оси отверстий ориентированы в сторону проекций клапанов, а суммарная площадь проходного сечения распыливающих отверстий превышает площадь минимального кольцевого зазора между стенками перепускного канала и выступа при положении поршня в верхней мертвой точке. 0 си распыливающих отверстий могут быть ориентированы вдоль бокоможет быть смещена относительно оси цилиндра. Кроме того, предкамера и часть перепускного канала, не перекрываемая выступом на поршне, могут быть установлены в головке цилиндра с наклоном относительно оси выступа.Иа фиг, 1 представлена конструктивная схема описываемого двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - то же,20 вариант; на фиг. 4 - вариант исполнения двигателя с предкамерой и частью передускного канала, установленными с наклоном относительно оси выступа; на фиг. 5 - раз-. рез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - возможный 25 вариант исполнения двигателя с предкамерой и частью перепускного канала, наклоненными относительно оси цилиндра, и двумя парами клапанов газораспределе-.ния; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг, 6. 30 Описываемый двигатель содержит размещенную в головке 1 цилиндра 2 предка- меру 3, смещенную относительно оси 4 цилиндра 2, снабженную топливной форсункой 5 и сообщенную с помощью перепу 35 скного канала 6 и его распыливающих отверстий 7 с основной камерой 8 сгорания, ограниченной головкой 1, цилиндром 2 и днищем поршня 9, снабженным выступом 10, перекрывающим перепускной канал 6 при положении поршня 9 в верхней мертвой точке. В днище поршня 9 вокруг выступа 10 имеется заглубленная выемка 11, расширяющаяся в сторону проекций 12 и 13 соответственно впускного и выпускного клапанов(не показаны) на днище поршня 9 и имею-. 45 щая в.образную в плане форму. При этом распыливающие отверстия 7 наперепускном канале 6 расположены на стороне, обращенной к проекциям 12 и 13 впускного и выпускного клапанов газораспределения. 50(фиг. 2, 3, 5 и 7), оси распыливающих отвер-. стий 7 направлены в объем над центральной частью проекций 12 и 13(фиг. 2 и 3) либо вдоль боковых стенок Ю-образной выемки 11 (фиг,5 и 7), а суммарная площадь проходного сечения распыливающих отверстий 7 больше площади минимального кольцевого зазора 14 между стенками перепускного канала 6 и выступом 10 в момент нахождевыхстенокв-образной выемки, предкамера 10 ния поршня 9 в верхней мертвой точке. Для случая расположения предкамеры, наклоненной относительно оси цилиндрас двумя парами клапанов газораспределения, заглубленная в днище выемка охватывает проекции всех четырех клапанов, а распыливающие отверстия 7 на перепускном канале 6 размещены симметрично по окружности перепускного канала (фиг,6 и фиг,7).Двигатель работает следующим образом,При движении поршня 9 вверх - к верхней мертвой точке, на такте сжатия, воздушный заряд в цилиндре 2 сжимается. 1 ри этом часть воздушного заряда через перепускной канал 6 перетекает в предкамеру 3. При подходе поршня 9 к верхней мертвой точке выступ 10 начинает входить в перепускной канал 6, перекрывая его. Однако, продолжая движение вверх, поршень продолжает сжимать воздух в цилиндре (в основной камере 8 сгорания), который за счет разности давлений продолжает поступать в предкамеру 3 через кольцевой зазор 14 между стенками перепускного канала 6 и выступа 10 и через распыливающие отверстия 7 на перепускном канале. При этом в связи с резким уменьшением площади проходного сечения перепускного канала 6 скорость воздуха, поступающего в предкамеру через кольцевой зазор 14 и распыливающие отверстия 7, существенно возрастает. В предкамере 3 создается турбулизация и завихрение воздушного заряда, в который начинается впрыск топлива форсункой 5 и перемешивание его с турбулентным потоком воздуха, За счет высокой температуры сжатого воздуха топливо в предкамере самовоспламеняется, давление резко возрастает и газы вместе с топливом, впрыск которого в предкамеру продолжается, через распыливающие отверстия 7 и кольцевой зазор 14 устремляются в основную камеру 8 сгорания в направлении к проекциям 12 и 13 впускного и выпускного клапанов и соответственно в область вокруг выступа 10 (через кольцевой зазор 14), где в турбулентном движении частицы топлива перемешиваются со свежим зарядом воздуха, сгорают, повышая давление в основной камере 8 сгорания. Давление газов в камере 8, воздействуя наднище поршня 9, заставляет его двигаться вниз, совершая рабочий ход.При этом за счет заглубленной выемки 11 на днище поршня 9 и определенной ориентации распыливающих отверстий 7 на перепускном канале 6 достигается разделение втекающего в предкамеру воздуха, создающего отдельные турбулентные потоки впредкамере, а также разделение истекающей иэ предкамеры газотопливной смеси на отдельные турбулентные потоки (струи), направленные в эоны наибольшей концентрации воздуха, обеспечивающее улучшение смесеобраэования в предкамере и основной камере, интенсивность и полноту сгорания топлива в основной камере. При этом. исключается непосредственное соприкосновение истекающих из распыливающих отверстий потоков (струй) горячей газотопливной смеси с днищем поршня, что в целом приводит к повышению экономичности и снижению токсичности и дымности выхлопа, т.е. к улучшению экологических показателей двигателя.Формула изобретения 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и предкамеру, выполненную в головке, имеющую топливную орсунку и сообщенную при помощи перепускного канала и его распыливающих отверстий с основной камерой сгорания, ограниченной головкой и днищем поршня с выемкой, выполненной вокруг выступа, перекрывающего перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке с образованием кольцевого зазора между стенками канала и выступа, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью улучшения экономичности и экологических характеристик, выем ка выполнена расширяющейся в сторонупроекций впускных и выпускных клапанов на днище поршня и а-образной, распыливающие отверстия на перепускном канале расположены со стороны, обращенной к 10 проекциям клапанов, оси отверстий ориентированы в сторону проекций клапанов, а суммарная площадь проходного сечения распыливающих отверстий превышает площадь минимального кольцевого зазора 15 между стенками перепускного канала и выступа при положении поршня в верхней мертвой точке. 2, Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й 20 ся тем, что оси распыливающих отверстийориентированы вдоль боковых стенок ш-образной выемки,3. Двигатель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ющи й с я тем, что предкамера смещена отно 25 сительно оси цилиндра,4, Двигатель по пп, 1-3, о т л и ч а ющи й с я тем, что предкамера и часть перепускного канала, не перекрываемая выступом, расположены с наклоном30 относительно оси выступа,Составитель 8. МорозовТехред М.Моргентал Цалихин Редак рректор Н.Ревск Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина, 10 Заказ 597 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5