ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02B21/02 F02B23/04 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, центральную форсунку, установленную в головке, и камеру сгорания, образованную центральной и периферийной полостями при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) при помощи перекрывающих кольцевых выступов на головке и днище поршня.

Недостатком указанного двигателя является то, что при разобщении центральной и периферийной полостей находящийся в периферийной полости воздух вовлекается в процесс сгорания мгновенно, что не обеспечивает качественного смесеобразования и соответственно высокой экономичности.

Целью предложенного изобретения является улучшение экономичности двигателя путем совершенствования процесса сгорания.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, центральную форсунку, установленную в головке, и камеру сгорания, образованную центральной и периферийной полостями при положении поршня в верхней мертвой точке при помощи кольцевых перекрывающих выступов на головке и днище поршня, центральная и периферийная полости при положении поршня в верхней мертвой точке разобщены при помощи кольцевых выступов, а камера сгорания снабжена аккумулирующей полостью, выполненной в днище поршня в форме тороидальной полости с кольцевой горловиной, размещенной под кольцевым выступом на головке и перекрываемой им при положении поршня в верхней мертвой точке.

Периферийная полость при положении поршня в верхней мертвой точке может быть соизмерима с надпоршневым зазором.

На кольцевом выступе головки может быть выполнена кольцевая канавка, совпадающая с кольцевым выступом днища поршня.

На фиг. 1 представлена камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ); на фиг. 2 - камера сгорания в момент движения поршня к нижней мертвой точке (НМТ) (стрелками указано направление движения свежего заряда из аккумуляторной камеры); на фиг. 3 - вариант камеры сгорания с профилированной внутренней поверхностью выступа головки; на фиг. 4 - вариант камеры сгорания с выступом на головке, выполненным с кольцевой канавкой, совпадающей с кольцевым выступом днища поршня.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 с днищем 3, головку 4 цилиндра 1, центральную форсунку 5, размещенную в головке 4, и камеру сгорания, образованную центральной 6 и периферийной 7 полостями. Центральная полость 6 образована выемкой 8 в головке 4, ограниченной кольцевым выступом 9 на головке 4, и выемкой 10 в днище 3 поршня 2, ограниченной выступом 11 на днище 3. Периферийная полость 7 образована при подходе поршня 2 к ВМТ плоскими поверхностями 12 головки 4 и 13 днища 3, внутренней поверхностью 14 цилиндра 1 и внешней боковой поверхностью 15 выступа 9 на головке 4. Внешняя поверхность 15 кольцевого выступа 9 головки 4 может быть выполнена по меньшей мере частично конической. Периферийная полость 7 при положении поршня 2 в ВМТ может быть соизмерима с величиной надпоршневого зазора. В днище 3 поршня 2 выполнена аккумулирующая полость 16 тороидальной формы с кольцевой горловиной 17. В варианте камеры сгорания (фиг. 4) кольцевой выступ 9 головки 4 выполнен с кольцевой канавкой 18, совпадающей с кольцевым выступом 11 днища 3.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

На такте сжатия при перекрытии выступов 9 и 11 соответственно на головке 4 и днище 3 центральная 6 и периферийная 7 полости разобщаются и с этого момента сжатие воздуха в указанных полостях осуществляется раздельно. При этом воздух из периферийной полости 7 перетекает в аккумулирующую 16. Геометрические параметры полостей 6, 7, 16 таковы, что воздух при подходе поршня 2 к ВМТ может быть сжат в аккумулирующей полости 16 в большей степени, чем в центральной полости 6. При подходе поршня 2 к ВМТ в центральную полость 6 форсункой 5 производится впрыск топлива. Осуществляется его воспламенение от сжатия. Центральная полость 6 и аккумулирующая полость 16 надежно разделены, что не дает возможности смешиваться газам горящего ядра в центральной полости 6 с воздухом в аккумулирующей полости 16.

Давление газов в центральной полости 6 возрастает. После прохождения поршнем 2 ВМТ давление в центральной полости 6 продолжает расти. При дальнейшем движении поршня 2 к НМТ сначала аккумулирующая полость 16 сообщается с периферийной полостью 6, давление в аккумулирующей полости 16 несколько падает. Благодаря конической поверхности 15 выступа 9 создаются условия переменности сечения горловины 17, перетекание воздуха из периферийной полости 7 в аккумулирующую полость 16 и обратно осуществляется желательным образом и с минимальными гидравлическими потерями. В момент сообщения центральной полости 6 с периферийной полостью 7 воздух через кольцевую горловину 17 начнет поступать в периферийную полость 7, окружая горящее ядро, транспортируя кислород в периферийные зоны горения и турбулизируя заряд на всей протяженности движения поршня, что создает благоприятные условия для ускорения смесеобразования, интенсификации горения, завершения догорания, повышения полноты сгорания и соответственно улучшения экономичности.

Сущность изобретения: в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, поршень, головку и камеру сгорания, образованную центральной и периферийной полостями, отделенными одна от другой при положении поршня в верхней мертвой точке при помощи перекрывающих кольцевых выступов, камера сгорания снабжена аккумулирующей полостью, выполненной в днище поршня в форме тороидальной полости с кольцевой горловиной, перекрываемой выступом на головке. Подпитка горящего ядра воздухом, поступающим из аккумулирующей полости, позволяет улучшить смесеобразование, сгорание и повысить экономичность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, центральную форсунку, установленную в головке, и камеру сгорания, образованную центральной и периферийной полостями при положении поршня в верхней мертвой точке при помощи кольцевых перекрывающих выступов на головке и днище поршня, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономичности путем совершенствования процесса сгорания, центральная и периферийная полости при положении поршня в верхней мертвой точке разобщены при помощи кольцевых выступов, а камера сгорания снабжена аккумулирующей полостью, выполненной в днище поршня в форме тороидальной полости с кольцевой горловиной, размещенной под кольцевым выступом на головке и перекрываемой им при положении поршня в верхней мертвой точке. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что периферийная полость при положении поршня в верхней мертвой точке соизмерима с величиной надпоршневого зазора. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кольцевой выступ на головке выполнен с кольцевой канавкой, совпадающей с кольцевым выступом днища поршня.