ФОРКАМЕРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B19/18 

Изобретение относится к двигателестроению, а более конкретно к конструкции двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Известна форкамера двигателя внутреннего сгорания, содержащая полость, переходный канал, сообщенный с полостью соединительным участком, и факельные каналы, выполненные в стенке переходного канала под углом к его продольной оси и тангенциально к поверхности его стенки. В полости установлена свеча зажигания [1]
Недостатком такой форкамеры являются недостаточные пределы эффективного обеднения смеси вследствие плохого смесеобразования внутри форкамеры, так как при перетекании топливовоздушной смеси из основной камеры сгорания в форкамеру по тангенциальным каналам более богатая смесь будет находиться вблизи стенок форкамеры, вдалеке от искрового разряда свечи зажигания. Поэтому невозможно воспламенение обедненных смесей, что увеличивает токсичность.

Этот недостаток частично устранен в форкамере, содержащей полость имеющую свечу зажигания и сообщенную с основной камерой сгорания двигателя при помощи перепускного канала с двумя коническими участками, первый из которых размещен между полостью и перепускным каналом и большим основанием обращен к полости, а второй размещен между перепускным каналом и основной камерой сгорания и большим основанием обращен к последней [2]
Недостатком такой форкамеры является повышенная токсичность.

Целью изобретения является снижение токсичности.

Указанная цель достигается тем, что в форкамере, содержащей полость, имеющую свечу зажигания и сообщенную с основной камерой сгорания при помощи перепускного канала, последний имеет со стороны полости конический участок с основанием у полости и вершиной, направленной в сторону перепускного канала, а ось перепускного канала смещена относительно оси конуса на величину, равную 0,3.0,6 диаметра перепускного канала. Диаметр основания конуса равен 3.5 диаметрам перепускного канала. Кроме того, перепускной канал может иметь конический участок со стороны основной камеры сгорания, причем основание конуса находится со стороны основной камеры сгорания.

Благодаря тому, что ось перепускного канала смещена относительно оси конуса, в форкамере возникает вихрь, ось вращения которого перпендикулярна оси форкамеры, направленный в сторону свечи зажигания. Экспериментальным путем было выявлено, что в перепускном канале заявляемой форкамеры профиль скоростей различен при перетекании газа в прямом и обратном направлениях, а вихрь в полости сохраняет направление вращения независимо от направления течения газа. Это создает благоприятные условия для возникновения и распространения фронта пламени в форкамере.

На фиг. 1 показана предлагаемая форкамера; на фиг.2 графики пределов устойчивого воспламенения смеси (кривые I и II) и детонации (кривые III и IV), в зависимости от степени сжатия, где ε степень сжатия; α коэффициент избытка воздуха; на фиг.3 форкамера с каналом, выполненным под углом к оси конуса; на фиг.4 форкамера с коническим участком со стороны основной камеры сгорания.

Форкамера 1 содержит полость 2, перепускной канал 3 с коническим участком 4, расположенным между полостью 2 и каналом 3 так, что вершина конуса направлена в сторону канала 3. Ось канала 3 смещена относительно оси конуса конического участка 4 на 0,3.0,6 диаметра канала 3, а диаметр большего основания конического участка 4 равен 3.5 диаметрам канала 3. В полости 2 установлена свеча 5 зажигания. Перепускной канал может иметь конический участок 6 со стороны основной камеры сгорания.

Форкамера работает следующим образом.

На такте сжатия топливовоздушная смесь из основной камеры сгорания через перепускной канал 3 и конический участок 4 поступает в полость 2. Из-за того, что ось перепускного канала 3 смещена относительно оси конического участка 4, образуется вихрь, ось вращения которого перпендикулярна оси форкамеры. Конический участок 4 выполняет роль стабилизатора вихреобразования. После воспламенения смеси в форкамере свечой 5 зажигания факел продуктов неполного сгорания выбрасывается через перепускной канал 3 в основную камеру сгорания. Малое гидравлическое сопротивление канала позволяет факелу достичь самого отдаленного участка камеры сгорания и обеспечивает надежное воспламенение обедненной смеси.

Использование предложенной форкамеры позволяет ДВС устойчиво работать на обедненной смеси с малой токсичностью отработавших газов, а также применять стандартную свечу зажигания. Соотношения между диаметром перепускного канала, величиной смещения оси канала от оси конуса и диаметром основания конуса были получены экспериментальным путем. Испытания форкамер разных типов проводились на установке УИТ-85.

Сущность изобретения: ось перепускного канала смещена относительно оси конических участков на величину, равную 0,3...0,6 диаметра перепускного канала, а отношение диаметра большего основания первого конического участка к диаметру перепускного канала составляет 3...5. 4 ил.

ФОРКАМЕРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая полость, имеющую свечу зажигания и сообщенную с основной камерой сгорания двигателя при помощи перепускного канала с двумя коническими участками, первый из которых размещен между полостью и перепускным каналом и большим основанием обращен к полости, а второй размещен между перепускным каналом и основной камерой сгорания и большим основанием обращен к последней, отличающаяся тем, что, с целью снижения токсичности, ось перепускного канала смещена относительно оси конических участков на величину 0,3-0,6 диаметра перепускного канала, а отношение диаметра большего основания первого конического участка к диаметру перепускного канала составляет 3 5.