Двигатель внутреннего сгорания

СОКН СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРГСПУВЛИК 79758 А5)5 Р 02 В 23/ОИЯМ 60 в 57, кл. В б ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Сущность изобретения заключается в следующем: основной объем камеры сгорания простой формы расположен в головке цилиндров 1. а дополнительный обьем - выемка выполнен в днище поршня 9 и представляет собой по форме часть сплющенного эллипсоида. Выемка в днище поршня находится в пределах проекции основной камеры сгорания на днище поршня.8 ил.Изобретение относится к камере сгорания поршневого двигателя с принудительным воспламенением смеси и предназначено для улучшения экономичности двигателя, снижения токсичности отработанных газов двигателя, уменьшения расходов природных ресурсое топлива и уменьшения загрязнения окружающей среды.Известны двухобъемные камеры сгорания поршневых двигателей с принудительным воспламенением, имеющие основную камеру сгорания, расположенную в головке цилиндров и дополнительную, расположенную в днище поршня (1 и 2),Недостатком этой камеры сгорания является разрушение осевого вихревого движения потока смеси, образованного на впуске, при сжатии и образование мелко- масштабной турбулентности, ведущей к уменьшению скорости турбулентного сгорания и использования теплоты топлива, Следствием чего является ухудшение экономичности и повышение выброса токсичных компонентов.Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой камере сгорания является выбранная в качестве прототипа двухобъемная камера сгорания, содержащая основную камеру полусферической, клиновидной или иной простой формы, ограниченную со стороны поршня дополнительной камеры сгорания сферической выемкой в днище поршня. Расположенная в днище поршня сферическая выемка в меньшей степени разрушает организованное вихревое движение топливовоздушной смеси на впуске при сжатии 31.Недостатком известной камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением смеси является следующее,Свеча в этой камере сгорания должна быть расположена в центре сферы, что не всегда возможно при компоновке двигателя. Сферическая выемка не позволяет организовать устойчивое вихревое движение топливовоздушной смеси вокруг оси параллельной оси цилиндра на всех режимах работы двигателя. На некоторых режимах работы двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением смеси поток вращается в камере сгорания вокруг оси, расположенной под углом к оси цилиндра, В результате уменьшается скорость турбулентного распространения пламени по объему камеры сгорания, что приводит к ухудшению экономичности, детонационных свойств и ухудшению токсичности. Эти ухудшения усугубляются при наличии в ка 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мере сгорания вытеснителей из-за худшего сгорания в вытеснителях.Целью настоящего изобретения является улучшение экономичности двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением смеси путем улучшения рабочего процесса и увеличения степени сжатия при бездетонационном сгорании топливовоздушной смеси с сохранением или снижением уровня выбросов токсичных компонентов, имевшихся при более низких степенях сжатия двигателя, Способствовать экономии топливоэнергетических ресурсов и уменьшению загрязнения окружающей среды.Указанная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой выполнены впускной и выпускной каналы, камеру сгорания с периферийной зоной переменной ширины, ограниченную выемкой в головке цилиндра, лунками под клапаны и углублением, выполненным в днище поршня, и свечу зажигания, расположенную в камере сгорания над частью периферийной зоны меньшей ширины, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов, по меньшей мере часть углубления в днище поршня образована в виде части сплющенного эллипсоида вращения, одна из малых осей которого перпендикулярна поверхности днища поршня и охвачена проекцией выемки в головке цилиндра на поверхность днища поршня,Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается формой выемки в днище поршня и наличием вытеснителей, которые позволяют на всех режимах работы двигателя образовать организованное вихревое движение смеси вокруг оси, параллельной оси цилиндра за счет истечения потока из щелей вытеснителя и формы выемки, близкой к цилиндрической. Организованный вихрь вращается параллельно поверхности днища поршня и это позволяет сократить время достижения наиболее удаленных точек камеры сгорания турбулентным пламенем. Это позволяет уменьшить тепловые потери в стенки, улучшить детонационные свойства двигателя. Площадь поверхности выемки в поршне эллипсоида близка к сферической, что также уменьшает потери теплоты в стенки, Следствием всего этого является уменьшение тепловых потерь за счет более быстрого сгорания смеси и уменьшения несгоревших объемов топливовоздуш ной сме 1779758си в камере сгорания, что улучшает экономичность, уменьшает токсичность и повышает детонационную стойкость двигателя.Дополнительное улучшение детонационной стойкости связано с резким расширением, образованным выемкой в головкецилиндра и выемкой в поршне - эллипсоидом вращения. Это расширение гасит детонационную волну, возникающую в щеливытеснителя. 10Лучшие детонационные качества двигателя позволяют дополнительно улучшитьэкономичность путем повышения степенисжатия,На фиг.1 изображена двухобъемная камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенениемсмеси, состоящая из основного объема вголовке цилиндров и дополнительного объема - выемки в днище поршня, представляющей собой часть сплющенногоэллипсоида вращения,Ка фиг,2 показана дополнительная камера сгорания - выемка в днище поршня ссопряженными лунками под полный ход 25клапана при положении поршня в верхнеймертвой точке,На фиг,З показан сплющенный эллипсоид вращения, по форме которого выполняется выемка в днище поршн,. и описывается 30формулой2 2- +-У - +. - , = 12 2 2где а = Ь, с - полуоси.35На фиг.4 изображена выемка в днищепоршня, часть эллипсоида вращения, расположенная под выпускным клапаном, гделунка под впускной клапан соединяетсятангенциальным углублением с выемкой 40На фиг.5 изображена выемка в днищепоршня, состоящая из сопряженных цилиндрической части и дна, выполненного поповерхности эллипсоида вращения.На фиг,6 - 8 показаны примеры выполнения вытеснителей, образующих с выемкой в днище поршня дополнительный объемкамеры сгорания двигателя внутреннегосгорания с принудительным воспламенением смеси.50Двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением смеси спредварительным сжатием топливовоздушной смеси (фиг,1) содержит головку цилиндра 1, где расположены впускной канал 2,основной объем камеры 3 сгорания, седло 4под клапан 5, направляющая втулка 6 подклапан 5 и свеча 7 в боковой стенке камерысгорания напротив большего вытеснителя12. Дополнительный объем 8 камеры сгорания расположен в днище поршня 9 и состоит из выемки 10 - части сплющенного эллипсоида вращения и лунок 11 под клапаны 5, При расположении поршня 9 в верхней мертвой точке вытеснители 12 образованы между поверхностями головки цилиндров 1 и поршня 9, максимально приближенных друг к другуПоршень 9 расположен в цилиндре 13 двигателя. При расположении выемки 10 (часть эллипсоида вращения) в днище поршня 9 под выпускным клапаном 5 лунка под впускной клапан соединена тангенциальным углублением 14 с выемкой 10 (фиг.4).Двигатель внутреннего сгорания с принудительным воспламенением и предварительным сжатием смеси, имеющим двухобъемную камеру сгорания, работает следующим образом. Топливовоздушная смесь по впускному каналу в головке цилиндров 1 через клапанную щель, образованную клапаном 5, перемещающемся в направляющей втулке 6, и седлом клапана 4, поступает через основной объем 3 камеры сгорания в цилиндре 13 двигателя при движении поршня 9 к нижней мертвой точке.Поступающая смесь закручивается в клапанной щели естественным образом и при встрече с днищем п: р цня 9," "мнительно завихряется при помощи выемк., 3, имеюгцей форму части сплюгче -ного эл ипсоида вращения 10 фиг.З) и ооъым,оторсй составляет от 8 до 40;4 от всего объема камеры сгорания, и которая сопрягается с лунками 11 под клапан 5, Для более интенсивного завихрения потока выемка 8, расположенная в пределах проекции основной камеры сгорания на днище поршня, может быть выполнена из цилиндрической части 15, части сплющенного эллипсоида вращения и лунок 11 (фиг,5), либо при расположении выемки под выпускным клапаном (фиг.4) она может соединяться тангенциальным каналом 14 с лункой 11 под впускным клапаном 5. При сжатии происходит частичное разрушение сформированного вихревого потока, которое восстанавливается за счет дополнительной энергии вытесняемой смеси в верхней мертвой точке из вытеснителей 12 с плоскими и параллельными поверхностями(фиг.1), либо с целью снижения выбросов несгоревших углеводородов выполнены с плоскими расходящимися поверхностями в сторону объема камеры сгорания до бо (фиг.6) при плоском днищеопоршня 9, При криволинейной поверхности днища поршня 9 вытеснители 12 выполняются с параллельными криволинейными поверхностями (фиг.7), либо с целью снижения выбросов несгоревших углеводородов скриволинейными поверхностями расходящимися до б в сторону камеры сгорания (фиг,8). В результате воспламенение смеси осуществляется свечой 7 в организованном вихревом потоке, перемещающемся парал дельно поверхностиднища поршня 9, что обеспечивает увеличение скорости сгорания и сжигание смеси в узких щелях вытеснителей 12 за счет их продувки вихревым потоком, 10 Формула изобретения1, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку 15 цилиндра, в которой выполнены впускной и выпускной каналы с наклонно расположенными соответственно впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания с периферийной зоной. переменной ширины, 20 ограниченную выемкой в головке цилиндра, лунками под клапаны и углублением, выполненным в днище поршня, свечу зажигания, расположенную в камере сгорания над частью периферийной зоны меньшей ширины, 25 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов,по меньшей мере часть углубления в днище поршня образована частью сплющенного эллипсоида 30 вращения, одна из малых осей которого перпендикулярна поверхности днища поршня и охвачена проекцией выемки в головке цилиндра на поверхность днища поршня,2.Двигатель поп.1, отл ича ющ и йс я тем, что углубление. в днище поршня смещено в зону выпускного клапана и соединено тангенциальным каналом с лункой под впускной клапан.3. Двигатель по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что большая ось сплющенного эллипсоида вращения расположена ниже поверхности днища поршня из сопряженных частей сплющенного эллипсоида вращения и цилиндра.4. Двигатель по пп,1-3, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что вытеснительная зона камеры сгорания образована поверхностями головки цилиндров и днища поршня, расходящимися в направлении камеры сгорания.5.Двигатель попп.1 - З.отл ича ю щий с я тем, что вытеснительная зона камеры сгорания образована параллельными поверхностями головки цилиндра днища поршня.6, Двигатель по пп,4 и 5, о т л и ч а ющ и й с я тем. что вытеснительная зона камеры сгорания образована криволинейными поверхностями головки цилиндров, и днища поршня,1779758ХФиГ.З Праыыао камеры сгоракия в головке 1КНЫМ клапан1779758 фиг с 2 едактор В,Трубченко Корректор Л.Фил и ГКНТ ССС ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 изводственно аказ 4420 ВНИИП оставитель В.Стобмеехред М.Моргентал Тиражарственного комитета по иэоб 113035, Москва, Ж, Рау Подписноениям и открытияая наб 4/5