ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B19/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с форкамерно-факельным зажиганием.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой расположены основная камера сгорания, имеющая боковую стенку, форкамера, снабженная свечой зажигания, основной выпускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, и впускную магистраль, сообщенную с форкамерой через дополнительный впускной клапан. Форкамера посредством продувочного канала сообщена со щелевым объемом, образованным при положении поршня в верхней мертвой точке между днищем поршня и обращенной к нему торцовой поверхностью вытестителя.

В процессе впуска в цилиндр двигателя поступает бедная смесь, а в форкамеру богатая, часть которой через продувочный канал попадает в цилиндр и, перемешиваясь с бедной цилиндровой смесью, образует смесь промежуточного состава. Эта смесь по своему составу мало отличается от цилиндровой смеси. В процессе сжатия смесь промежуточного состава поступает в форкамеру и обедняет богатую смесь. Поскольку коэффициент избытка воздуха в форкамерной смеси к моменту зажигания зависит от угла опережения зажигания и фактической степени сжатия, то уменьшение этого угла и увеличение упомянутой степени сжатия, способствующие уменьшению расхода топлива и выделения вредных веществ в отработавших газах, как и обеднение цилиндровой смеси, приводят к переобеднению форкамерной смеси и неэффективному сгоранию в камере сгорания известного двигателя.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой расположены основная камера сгорания, имеющая боковую стенку, и форкамера, снабженная свечой зажигания, основной впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, и впускную магистраль, сообщенную с форкамерой через дополнительный впускной клапан. Форкамера открыта в щелевой объем, образуемый при положении поршня в верхней мертвой точке между днищем поршня и обращенной к нему торцовой поверхностью вытеснителя.

Как и в вышеприведенном аналоге, в рассматриваемом известном двигателе внутреннего сгорания при определенных условиях имеет место переобеднение форкамерной смеси к моменту зажигания в ней и неэффективное сгорание в камере сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой расположены основная камера сгорания, имеющая боковую стенку, форкамера, снабженная свечой зажигания, и дополнительная полость, соединенная посредством продувочного канала с форкамерой, основной впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, и впускную магистраль, сообщенную с форкамерой через дополнительный впускной клапан. Форкамера сообщена сопловым каналом с основной камерой сгорания.

Недостатком прототипа, как и вышеприведенных аналогов, является то, что в нем не удается использовать известные средства для улучшения экономичности и снижения токсичности отработавших газов по тем же самым причинам, что и в аналогах.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение расхода топлива двигателем и токсичности отработавших газов благодаря поступлению в форкамеру в процессе сжатия обогащенной топливовоздушной смеси в сочетании с эффективной продувкой форкамеры.

Поставленная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой расположены основная камера сгорания, имеющая боковую стенку, форкамера, снабженная свечой зажигания, и дополнительная полость, соединенная посредством продувочного канала с форкамерой, основной впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, и впускную магистраль, сообщенную с форкамерой через дополнительный впускной клапан, основная камера сгорания со стороны ее боковой стенки ограничена вытеснителем, в теле которого выполнена упомянутая дополнительная полость, которая открыта в щелевой объем, образуемый между днищем поршня и обращенной к нему торцовой поверхностью вытеснителя при положении поршня в верхней мертвой точке.

При таком выполнении двигателя обеспечивается эффективная продувка форкамеры, а в процессе сжатия в форкамеру поступает обогащенная топливовоздушная смесь, что, в свою очередь, позволяет обеднить смесь, поступающую в цилиндр, уменьшить угол опережения зажигания и увеличить тем самым фактическую степень сжатия. Следствием этого является уменьшение расхода топлива двигателем и выделения вредных веществ с отработавшими газами.

На фиг. 1 приведен двигатель внутреннего сгорания, поперечный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и головку 3 цилиндра с расположенными в ней выемкой под основную камеру сгорания 4, форкамерой 5 со свечой зажигания 6, дополнительной полостью 7, сообщенной через продувочный канал 8 с форкамерой 5, основным впускным каналом 9, сообщенным через основной впускной клапан 10 с основной камерой сгорания 4, и впускную магистраль 11, сообщенную через дополнительный впускной клапан 12 с форкамерой. Камера сгорания 4 со стороны боковой стенки 13 (боковая стенка 13 расположена со стороны форкамеры 5) ограничена вытеснителем 14, а дополнительная полость 7 выполнена в теле вытеснителя 14. Эта полость открыта в щелевой объем 15, образуемый между днищем 16 поршня 2 и обращенной к нему торцовой поверхностью 17 вытеснителя 14 при положении поршня в верхней мертвой точке, т. е. через дополнительную полость 7, открытую со стороны днища поршня, продувочный канал 8 связан с щелевым объемом 15. Двигатель снабжен карбюратором или устройством для впрыска топлива (не показаны) для подачи топливовоздушной смеси или топлива через основной впускной клапан 10 в основную камеру сгорания 4 и через дополнительный клапан 12 в форкамеру 5. Камера сгорания 4 сообщена через выпускной клапан 18 с выпускным каналом (не показан).

При работе двигателя по впускному каналу 9 при открытом впускном клапане 10 в цилиндр 1 поступает бедная топливовоздушная смесь. По магистрали 11 через открытый дополнительный впускной клапан 12 в форкамеру 5 поступает богатая смесь, очищая форкамеру 5 от остаточных от предыдущего цикла газов. Часть богатой смеси при продувке форкамеры 5 заполняет дополнительную полость 7 и входит в щелевой объем 15 в зоне вытеснителя 14, расположенной под этой полостью, концентрируясь возле полости 7 и создавая зону обогащения. Повышенное разрежение, передаваемое из этой зоны в канал 8, способствует эффективной продувке форкамеры. В процессе сжатия смесь из полости 7 и упомянутой зоны обогащения через продувочный канал 8 вытесняется в форкамеру 5, образуя в последней легковоспламеняемую смесь оптимального состава с коэффициентом избытка воздуха α= 0,4-0,7, которая в конце сжатия поджигается свечой зажигания 6. Факел продуктов сгорания смеси оптимального состава выбрасывается в основную камеру сгорания 4 через щелевой объем 15, ограниченный днищем поршня 16 и торцовой поверхностью головки, воспламеняя бедную топливовоздушную смесь. После совершения работы отработавшие газы выпускают из цилиндра 1 через открытый выпускной клапан 18.

Таким образом, благодаря выполнению дополнительной полости 7, открытой в щелевой объем 15 в зоне вытеснителя 14, обеспечивается с одной стороны эффективная продувка форкамеры, а с другой стороны направленное поступление в форкамеру в процессе сжатия обогащенной топливовоздушной смеси. В результате этого обеспечивается возможность обеднить смесь, поступающую в цилиндр, уменьшить угол опережения зажигания и увеличить фактическую степень сжатия. Следствием этого является улучшение экономичности двигателя и снижение выделения вредных веществ с отработавшими газами.

Использование: в поршневых двигателях внутреннего сгорания с форкамерно-факельным зажиганием. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой расположены основная камера сгорания, форкамера, снабженная свечой зажигания, и дополнительная полость, соединенная посредством продувочного канала с форкамерой, основной впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, и впускную магистраль, сообщенную с форкамерой через дополнительный впускной клапан. Основная камера сгорания со второй ее боковой стенки органичена вытеснителем, в теле которого выполнена упомянутая дополнительная полость. Эта полость закрыта в щелевой объем, образуемый между днищем поршня и обращенной к нему торцевой поверхностью вытеснителя при положении поршня в верхней мертвой точке. При таком выполнении двигателя обеспечивается эффективная продувка форкамеры, а в процессе сжатия в форкамеру поступает обогощенная топливовоздушная смесь, а это в свою очередь, позволяет обеднить смесь, поступающую в цилиндр, уменьшить угол опережения зажигания и увеличить тем самым фактическую степень сжатия. Следствием этого является уменьшение расхода топлива двигателем и выделения вредных веществ с отработавшими газами. 2 ил.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой расположены основная камера сгорания, имеющая боковую стенку, форкамера, снабженная свечой зажигания, и дополнительная полость, соединенная посредством продувочного канала с форкамерой, основной впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, и впускную магистраль, сообщенную с форкамерой через дополнительный впускной клапан, отличающийся тем, что основная камера сгорания со стороны ее боковой стенки ограничена вытеснителем, в теле которого выполнена дополнительная полость, открытая в щелевой объем, образуемый днищем поршня и торцевой поверхностью вытеснителя при положении поршня в верхней мертвой точке.