Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

О П И С А Н И Е 285665ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ г.чиог-"н.; Зависимый от патентаЗаявлено 08,1.1969 ( 1300325 по пп. 1, 2, 4, 5, 6 0л. 46 а-, 32 тет599/68 Япония, п34924/68 Япония 02 Ь 25/04 Комитет по делам аобретений и открытий при Совете Министров СССРО иковано 29.Х,1970, Ьюл 21,43-144.4-43088.8) публикования описания Авторыизобретениизаявители Иностранць;еру Ониси и Сабуро У (Япония) ДВУХТАКТН ВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИ Изобретение относится к области машиностроенияв частности к двухтактным двигателям.Известны двухта 1 ктные двигатели внутреннего сгорания с 1 петлевой продувкой, содержащее цилиндр с поршнем, движущимся возвратно-поступательно и обеспечивающим вращение воздушного заряда, а также головку, в которой установлены форсунка с топлиьоапрыакивающими отверстиями и искровая зажигательная свеча и выполнена выемка, образующая частыкамеры сгорания.Предложенный двигатель отличается от известных тем, что форсунка размещена в,выемке, а топливовпрыокивающие отверстия направлены в ее полость тацгенциально,возду 1 шному заряду цилиндра, Выемка может быть выполнена сфе 1 рической или клиновой. Отверстия могут быть направлены против направ. ления,вращения воздушного,заряда, по на. правлецию его вращения или же часть отверстия против вращения заряда, а часть по нацравлению его вращения.Такое выполнение двухтактного двигателя обеспечивает расслоение смеси вдоль внутренней поверхности головки.На фиг. 1 схематически изображен предло. жениный двухтактный двигатель внутреннего Сгорания, разрез; на фиг. 2 - головка и ци. Линдр; на фиг. 3 - камера сгорания и,показана траектория движения частиц топлива; на фиг. 4 - траектория движения частиц по поверхности головки;,на фиг. 5 - взаимное,расположение потоков воздуха и частиц гопли ва; на фиг. 6 - факел распыгта топлива; нафиг. 7 - варианты разреза по А - А на фпг. 6; на фиг. 8 - один из вариантов предложенного двигателя, разрез; на фиг. 9 - камера сгорания двигателя, показанного на фиг. 8, и 10 траектория двпхкения частиц топлива, разрези вид сверху; на фиг. 10 - голодовка:с форсункой, разрез и траектория движения частиц тороплива; на фиг. 11 - разрез по Б - Б на фиг. 10; на фиг, 12 - дру 1 гой,вариант выпол нения двухтактного двигателя; на фиг. 13 -разрез,по В - В на фиг. 12 и траектории движения частиц топлива; на фиг. 14 - взаимное ,расположение потоков воздуха и частиц топлива,и факел раопыла топлива;,на фиг. 15 - .20,разрез 1 по у - 1 на фиг. 14 и факел распылатоплива.Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с петлевой продувкой содержит цилиндр 1 с поршнем 2, движущимся возвратно-посту.25 пательно и соединенным при,помощи шатуна3 с коленчатым,валом 4. Картер б двигателя соединен с цилиндром продувочным каналкхм б. Цилиндр имеет выхлопное отверстие /, Газораспределение двигателя осуществляется 0 поршнем, который вращает воздушный заряд60 65 цилиндра 1. Головка 8 цилиндра 1 имеет сферическую,вьгемку 9, радиус которой меньше радиуса внутренней поверхности головки. В стенке головки 8 в выемке 9 установлена форсунка 1 О с топлавовпрыскивающихги отверстиями, направленными в полость выемки 9 тагггенциально и против вращения воздушного заряда цилиндра. В результате происходит расслоение смеси, вдоль внутренней поверхности Гол,овечки 8.Выемка 9 ггхгеет форму полусферы или клина, поверхность ее в направлении впрьгска топлива форсункой 10 имеет кромку 11, ооразугощую границу,вьгеики 9 и остальной части головки 8 и разделяюгцую наклонную (или верти 1 кальную) поверхность камеры агорания и криволинейную (или плоскую) поверхность выемки 9. Кромка 11 (вид сверху),расположена кснцентрично цилиндру 1. В центре выемки 9 установлена также искровая запальная свеча 12, а форсунка 10 расположена под определеннымглом к головке.Форсунка 10 имеет топливовлрыскиваюгцее отверстие или отверстия 13 с определенньгм углом факела,расцыла или расхождения струй. Хотя факел распыла направлен за свечу 12, он проходит, вдоль внутренией поверхности выемки 9 в непосредственной близости к ней (в выемке образуется локализованный поток воздуха),Двигатель (см. фиг, 2) немеет факел распыла, не доходящий до свечи 12, однако в результате вращения воздушного заряда факел доходит до зоны, расположенной непосредственно у свечи.Форсунка (см. фиг, 6, 7) размещена в центре выемки и имеет несколько топливовггрьгскиваюших отверстий 13, часть из которых направлена,по,напр авлениго вращения, а часть - против направления вращения воздушного заряда цилиндра. Для получения однородной гемеси,в вьгемке 9 струи топлива должньг,расходиться под определенными углами с учетом вращения воздушного цилиндра и требуемого расслоения схгеси, Поверхность выемки отражает частицы топлива и ооеспечивает гнеобходисаьгй распьгл и однородность смеси, а в полости ее с локализованным гпотоком воздуха временно удерживает 1 ся и перехгешивается с воздухом впрыскиваемое в двигатель топлггво,При движении поршня 2 в 1 чиз от в.м.т. открьгвает 1 ся вьгхлопное отверстие 7, и часть отработавших газов удаляется из цилиндра. Цри отирытии продувочного канала б,сжатый в картере 5 воздух вьгталкивает оставшиеся отработавшие газы из цилиндра и движется по траекторгии, показанной пунктирной лвнией. Открытие отверстия 7 и. канала б споообствует образованию потока .воздуха, который при переирытии поршнем 2 отверстия 7 и ка. нала б вращаепся с вектором, перпендикуляр. ным оси цилиндра (в связи с чем остаточиые газы находятся в центре цилиндра). Топливо впрьгскивается в выемку 9 головки 8, поэтом 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в облюсти с плохой сгпособностью к горениго ие происходит,распьгления топлива, что повышает экономичность двигателя. Впрыск топлива в выемку обеспечивает также обогащение и повышение однородности смеси в периферийньгх областях воздушного потока цилиндра. В обедненной же кислородом центральной части заряда или,не происходит распыления тороплива, или же раопыляется его минихгальное,количество. При такте сжатия неиопарившееся топливо постепенно 1 перемешивается с воздухохг, а смесь имеет неоднородную структуру по объему цилиндра, что обеспечивает полноту сгорания топлива,В точке 14 (см. фиг. 3), расположенной вблизи топливовирьгскивающего отверстия 13, скорость частицьг топлива значительно боль.1 ше скорости воздуха, и поэтому его влияние мало, а отклонение линии 15 незнач 1 ительно. Вследсгпвие малого размера частица при достижении точки 1 б теряет окорость. Скорость воздуха остается постоянной, поэтому уменьшается отклонение частицы от прямолинейной траектории и опа движется по криволинейной траектории 17, Частицы немеют,различные размерьг и движутся по различным траекториям 18 - 21. Чем меньше частица, тем ,меньший путь она проходит. Достигнув поверхности вьгемии 9, частицы оседают на ней, однако основная часть топлива увлекается воз 1 душ,ным зарядом.При изменении высоты устанонки форсунки 10 и угла наклона впрьгакивагощих отверстий 13 изменяются траектории движения частиц и факел раапьгла топлива. Частицы движутся по траекториям 22 и 23, а воздушные потоки стремятся удалить их друг от друга, увеличи. вая угол расхождения струй и образуя факел раопыла 24 (см. фиг. 4). Частицы, попадающие в область 25 факела 24, отбрасываюпся воздухом, При сжатии заряда уско 1 ряется испарение топлиева, осевшие на поверхггости выемки 9 и головки 8 частицьг также испаряются, и тогпливо перемешивается с воздухом, Торопливо испаряется в периферийной части воздушного заряда, поэтому смесь,расслаиваетсяоколо свечи 12 образуется наиболее обогащенная смесь с повьгшенной надежностью,воспламенения.Обогащенная смесь находится около головгки 8, поэтому теплонапряженность ее повышается и одновременно снижается теплона.пряженность поршня, что опособствует улучшению смазки и охлаждению двигателя. Снигжается также токсичность отработавших,газов, так как продувочньгй,воздух,направляется,в первую очередь в область неполного огорания (к головке). При впрьгске топлива по,направлению вра. щения,потомака (см. фиг. 2) относительно боль. шие частицы топлива достигаит поверхности выемки, постепенно иопаряются, мелкие ча. стицы увлекаются потоком, и смесь также расслаивается,10 Смесь, расслаивается по гповерхности головки 8, поэтому впгрыак можно осуществлять как при,полезностью закрытом выхлопноз отверстии 7, так и при НОполностью закрытое,Топливно (см. фиг, 8, 9) впрыскивагог в ооласть, близкую к области завихрения воздушного заряда цилиндра, Все процессы происходят аналогигчно списанным,выше, только траектории движения частиц еще более,исгк;ривлены. В этосом случае также обеспечивается надежное воспламенение смеси, так как свеча 12,находится в ее обогащенном слое.Газообразное топлгиво пОдается через форсунку, сопло которой удлинено и изогнуто (см.,фиг. 10 и 11).Форсунка имеет электромагнитный клапан для подачи газа,под давлением. Смесеобразование в,двигателе .происходит как описано выше, но с отклонением струй газа, который на выходе из сопла имеет большую скорость. Перемешивание газа с воздухом происходит в основном в зоне головки 8 цилиндра 1, причегм чем позже будет подан таз, тем выше концентрация у голов;ки,Если двигатель регулируется без дросселя, то давление воздуха в цилиндре на частичных нагрузгках остается, почти постоянным, вследствие чего сопло форсунки 10 не перегревается, Изменением форхгы сопла,регулируется степень расслоения смеси. Газ не осаждается на поверхности головки 8, что повышает технико-экономические показателги двигателя.Форсунка 10 размещена в нагболее глуоокой части выемки 9 двухтактного двигателя (см, фиг, 12 и 13), работает двигатель так же, как описано выше. На номинальных нагрузках впрыск жидкого тороплива или подача таза 15 20 25 30 35 пггоисходят прои больших углах поворота колснчатого вала двитателя, чтобы не было переобогащения смеси у свечи. Возможна установка двух свечей зажигания для повышения надежности воспламенения.Выемка 9 головки 8 также выполнена (см. фиг. 14,и 15):клиновой, но форсунка 10 разгещена в неглубокой ее части, а в головке установлены две свечи 12,Предмет изобретения1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с петлевой продувкойсодержащий цилиндр с возвратно-,поступательно движуццвгся поршнем, обеспечивающим врагцательное двикение воздушного заряда, и головку, в которой установлены форсунка с топливовпрыскивающиеги отверстиягги и искровая зажигательная свеча и выполнена выемка, образугсщая часть камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целпо расслоения,схгеси вдоль внутренней поверхности головки, форсунка гразмещена в выемке, а топливовпрыскивающие отверстия направлены в ее полость тангенциально воздушному заряду цилиндра,2, Двигатель по п. 1, отличагощийся тем, что выемка выполнена сферической,3. Двигательпо п. 1, отличающийся тем, что выемка,вьгполнена клипсвой.4. Двигатель по пп. 1 - 3, отличагощийся тем, что отверстия направлены против вра,щения воздушного заряда,5. Двигатель гпо пп, 1 - 3, отличающийся тем, что отверстия направлены по вращению воздушного заряда.6. Двигатель по пп, 1 - 3, отличагощийся тем, что часть отверстий направлена протиг ,вращения заряда, а часть - по вращению.аказ 3790/14 Тираж 48 С Подппсно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раун ская наб., д. 4/5 ипография, пр, Сапунова, 2