ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B17/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, преимущественно, к двигателям с впрыском топлива непосредственно в камеру сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, описанный в заявке ФРГ N 2445492, F 02 B 17/00, 1976 г. с посторонним зажиганием и непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания, в которой происходит расслоение топливовоздушного заряда так, что в зоне свечи зажигания образуется рабочая смесь, способная к воспламенению. Топливная струя впрыскивается форсункой на выпускной клапан так, что направление топливной струи пересекает направление воздушного потока, поступающего через впускной клапан, при этом потоком воздуха струя топлива отклоняется в сторону свечи зажигания и частично попадает на стенки цилиндра.

Так же известен двигатель по патенту ГДР N 228585, F 02 B 17/0о 1985 г. с камерой сгорания в головке цилиндра со свечой зажигания, установленной в камере сгорания, впрыскиванием топлива на стенку камеры сгорания форсункой, установленной в стенке цилиндра. В связи с тем, что форсунка установлена в нижней части цилиндра и впрыск осуществляется при положении поршня в нижней мертвой точке, потоки продувочного воздуха отклоняют факел в сторону стенки цилиндра и часть топлива уносится с продувочным воздухом через выпускные окна.

Недостаток описанных аналогов состоит в том, что при впрыскивании топлива в камеру сгорания часть топлива попадает на стенки цилиндра, что снижает топливную экономичность и увеличивает выбросы токсичных веществ с отработавшими газами.

За прототип взят двигатель внутреннего сгорания по а.с. N 1080754, F 02 B 17/00, 1984. Двигатель содержит цилиндр, установленный в нем поршень, головку цилиндра с камерой сгорания, смещенной относительно оси цилиндра, вытеснитель и форсунку, установленную в стенке цилиндра таким образом, что ее ось пересекает поверхность вытеснителя головки цилиндра в зоне оси последнего.

Недостаток прототипа при впрыске топлива возможно попадание части топлива на стенки цилиндра, что снижает топливную экономичность и увеличивает выбросы токсичных веществ с отработавшими газами.

Техническая задача изобретения улучшение топливной экономичности и снижение выбросов токсичных веществ с отработавшими газами двигателя с расслоением заряда путем предотвращения попадания части топлива на стенки цилиндра.

Задачей изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания с впрыскиванием топлива непосредственно в камеру сгорания и расслоением топливовоздушной смеси, который содержит цилиндр, установленный в нем поршень, головку цилиндра с камерой сгорания, например, клиновой, в стенке которой находятся выпускной и впускной клапаны, вытеснитель и форсунку, установленную в стенке цилиндра, например, со стороны свечи зажигания; согласно изобретению форсунка установлена так, что угол β между осью форсунки и образующей цилиндра больше половины угла g конуса клапана форсунки, причем расстояние от клапана форсунки до плоскости вытеснителя головки цилиндра составляет

где D диаметр цилиндра, γ угол конуса клапана форсунки, а соответственно и угол факела подаваемого топлива равный 20-60^o, причем ось форсунки пересекает, например, стенку камеры сгорания, в которой установлены выпускной и впускной клапаны.

Авторам неизвестна указанная совокупность признаков, характеризующая установку форсунки в стенке цилиндра, функциональное назначение которой - предотвратить попадание топлива на стенки цилиндра.

Выбранные соотношения положения форсунки, параметры угла клапана форсунки исключают попадание топлива на стенки цилиндра, выбросы несгоревшего топлива с отработавшими газами, обеспечивают расслоение топливовоздушного заряда, тем самым достигается эффективное его сгорание при повышенных степенях сжатия.

На чертеже показан общий вид двигателя.

Двигатель содержит цилиндр 1, установленный в нем поршень 2, головку 3 цилиндра 1 с камерой сгорания 4, например, клиновой, в стенке 5 которой установлены выпускной 6 и впускной 7 клапаны, вытеснитель 8, форсунку 9, установленную в стенке цилиндра 1, например, со стороны свечи зажигания 10, форсунка 9 с клапаном 10 установлена таким образом, что угол между ее осью а-а и образующей в-в цилиндра 1 больше половины угла конуса клапана 11 форсунки 9, причем расстояние от клапана 11 до плоскости вытеснителя 8 головки 3 цилиндра 1 составляет , причем угол γ конуса клапана 11 форсунки 9, а соответственно и угол факела подаваемого топлива равен 20-60^o, а ось а-а форсунки 9 пересекает, например, стенку 5 камеры сгорания 4, в которой установлен выпускной 6 и впускной 7 клапаны.

Двигатель работает следующим образом.

При движении поршня 2 на такте сжатия топливо поступает к форсунке 9, и когда давление топлива достигнет значений, соответствующих начальной затяжке пружины клапана 11, последний открывается и топливо поступает в цилиндр 1 в форме факела, угол раскрытия которого соответствует углу g конуса клапана 11. При значении угла b большем половины угла g между осью а-а форсунки 9 и образующей в-в цилиндра 1 топливо не попадает на стенку последнего со стороны установки форсунки 9. Так как ось а-а форсунки 9 пересекает плоскость стенки 5 камеры сгорания 4, большая часть топлива в факеле попадет на поверхность стенки 5, а часть топлива на поверхность вытеснителя 8. При значении расстояния от клапана 11 форсунки 9 до плоскости вытеснителя 8, равном , исключается попадание топлива и на противоположную от форсунки 9 стенку цилиндра 1. Потоки перемещаемого поршнем 2 воздуха также отклоняют факел к стенке 5. В конце хода сжатия воздух, вытекающий из под вытеснителя 8, перемещает пары испаряющегося со стенки 5 пленки топлива в направлении свечи зажигания 10, обеспечивая расслоение топливовоздушного заряда в камере сгорания 4, обогащение топливовоздушной смеси в зоне свечи зажигания, турбулизацию топливовоздушного заряда.

Воспламеняемая свечой зажигания 910 топливовоздушная смесь эффективно сгорает непосредственно в камере сгорания в окружении воздушного заряда. При этом на переферии камеры сгорания в зоне вытеснителя топливовоздушной смеси нет, что повышает антидетонационные качества двигателя, позволяет повысить степень сжатия, а соответственно улучшить экономичность двигателя и снизить выбросы токсичных веществ с отработавшими газами.

Использование: в автомобильных двигателях с искровым зажиганием. Сущность изобретения: форсунка установлена так, что угол β между осью форсунки и образующей цилиндра больше половины угла g конуса клапана форсунки, а расстояние последнего до плоскости вытеснителя головки цилиндра составляет , где D - диаметр цилиндра. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, установленный в нем поршень, головку цилиндра с камерой сгорания, например клиновой, в стенке которой размещены выпускной и впускной клапаны, вытеснитель и форсунку, установленную в стенке цилиндра, например со стороны свечи зажигания, отличающийся тем, что форсунка установлена таким образом, что угол β между осью форсунки и образующей цилиндра больше половины угла g конуса клапана форсунки, причем расстояние от клапана форсунки до плоскости вытеснителя головки цилиндра составляет H≅ D/tg (1/2 γ+β), где D диаметр цилиндра. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что угол γ конуса клапана форсунки, а соответственно и угол факела впрыскиваемого топлива равен 20 - 60^oC. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что ось форсунки пересекает, например, стенку камеры сгорания, в которой размещены выпускной и впускной клапаны.