ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B23/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, в частности к конструкции камер сгорания специальной формы для улучшения рабочего процесса.

Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий головку цилиндра с центрально расположенной форсункой и поршень с камерой сгорания, выполненной с цилиндрической боковой стенкой, причем распылитель форсунки жестко зафиксирован относительно ее корпуса, оси его отверстий направлены на боковую стенку камеры сгорания, в которой в местах ее пересечения с осями отверстий распылителя выполнены выемки, в виде части прямого кругового цилиндра с осью, параллельной оси поршня [1]
Наиболее близким к предлагаемому является ДВС [2] содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с асимметрично расположенной в ней форсункой с распыливающими отверстиями, цилиндрическую камеру сгорания (КС), расположенную в днище поршня и имеющую турбулизаторы, выполненные в ее боковой стенке в виде цилиндрических выемок с осями, параллельными оси камеры сгорания, и плоскими основаниями параллельными дну КС, и устройство для создания вращательного заряда в цилиндре, причем оси распыливающих отверстий форсунки направлены в стороны соответствующих цилиндрических выемок при положении поршня в верхней мертвой точке.

Недостатком известного двигателя является то, что при изменении скоростного режима ухудшается топливная экономичность.

Задача изобретения повышение топливной экономичности.

Поставленная задача достигается тем, что в ДВС, содержащем по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с асимметрично расположенной в ней форсункой с распыливающими отверстиями, цилиндрическую КС, расположенную в днище поршня и имеющую турбулизаторы, выполненные в ее боковой стенке в виде цилиндрических выемок с осями, параллельными оси камеры сгорания, и плоскими основаниями, параллельными дну КС, и устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, причем оси распыливающих отверстий направлены в стороны соответствующих цилиндрических выемок, при этом на боковой стенке КС выполнено не менее двух цилиндрических выемок с одинаковой шириной и разной радиальной глубиной с вертикальными осями, пересекающимися с осями отверстий распылителя, причем вертикальная ось нижней выемки совпадает с боковой поверхностью КС, вертикальная ось верхней выемки совпадает с серединой радиуса нижней выемки, а грань пересечения двух выемок соответствует месту пересечения образующей нижней выемки с осью отверстия распылителя в момент впрыскивания топлива при числе оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующем границе между двумя диапазонами рабочих режимов.

Один из диапазонов рабочих режимов соответствует не менее 60% от общей продолжительности эксплуатации двигателя.

Выполнение поршня с двумя выемками, в котором верхняя выемка в радиальном направлении глубже, чем нижняя, позволяет при изменении скоростного режима воздействовать на струю топлива с разной интенсивностью турбулентности заряда.

При малых оборотах вала двигателя струя топлива взаимодействует с воздушным потоком, генерируемым в основном верхней выемкой (более высокий уровень интенсивности турбулентности), а при больших оборотах воздушным потоком, генерируемым нижней выемкой. Наличие двух выемок с разными геометрическими размера в КС при изменении частоты вращения коленчатого вала позволяет поддерживать оптимальные условия сгорания. Выемками генерируются разные уровни турбулентности воздушного заряда, которые, воздействуя на струи топлива, позволяют интенсифицировать тепло-массообмен в горящей смеси в соответствии со скоростным режимом, что приводит к улучшению топливной экономичности.

На фиг. 1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Двигатель содержит головку 1 с асимметрично расположенной форсункой 2 и поршень 3 с цилиндрической камерой 4 сгорания, имеющей боковую стенку 5, причем распылитель 6 форсунки 2 жестко зафиксирован в головке 1, а оси распыливающих отверстий направлены на боковую стенку 5. В точках пересечения осей распыливающих отверстий с боковой стенкой 5 камеры сгорания 4 расположены вертикальные оси выемок 7, а на середине радиусов выемок 7 расположены вертикальные оси выемок 8. Высота грани 9, разделяющей выемки 7 и 8, соответствует пересечению образующей выемки 7 с осями отверстий распылителя 6 в момент впрыскивания топлива при числе оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующем границе между двумя диапазонами рабочих режимов.

Двигатель работает следующим образом.

Форсунка 2, установленная в головке цилиндра, впрыскивает топливо через распылитель 6 в камеру 4 сгорания поршня 3 в направлении осей выемок 7 и 8, выполненных на боковой стенке 5. При высоких оборотах коленчатого вала двигателя топливо в основном попадает в выемки 7, где взаимодействует с высокотурбулизированным воздушным зарядом и обеспечивается эффективное сгорание топлива. При уменьшении числа оборотов коленчатого вала двигателя действительный угол опережения впрыскивания топлива увеличивается и топливо в основном попадает в выемки 8, которые, благодаря большей радиальной глубине, компенсируют снижение интенсивности турбулентности, вызванное за счет уменьшения оборотов. Грань 9 разделяет попадание топлива в выемки 7 и 8 в зависимости от скоростного режима двигателя.

Данная конструкция камеры сгорания обеспечивает улучшение условия смесеобразования и получение высокой топливной экономичности при изменении скоростного режима.

Использование: изобретение может быть использовано в двигателестроении. Сущность изобретения: на боковой стенке 5 камеры сгорания 4 двигателя выполнены выемки 7 и 8 с одинаковой шириной и разной радиальной глубиной. Вертикальная ось нижней выемки 7 совпадает с боковой поверхностью камеры сгорания, а вертикальная ось верхней выемки совпадает с серединой радиуса нижней выемки 7. При оборотах коленчатого вала двигателя, соответствующих границе между двумя диапазонами рабочих режимов оси, отверстий распылителя направлены на грани 9, разделяющие выемки. В зависимости от частоты вращения вала двигателя, топливо попадает в выемки благоприятные для эффективного сгорания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с асимметрично расположенной в ней форсункой с распыливающими отверстиями, цилиндрическую камеру сгорания, расположенную в днище поршня и имеющую турбулизаторы, выполненные в ее боковой стенке в виде цилиндрических выемок с осями, параллельными оси камеры сгорания, и плоскими основаниями, параллельными дну камеры сгорания, и устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, причем оси распыливающих отверстий форсунки направлены в стороны соответствующих цилиндрических выемок, отличающийся тем, что на боковой стенке камеры сгорания выполнено не менее двух цилиндрических выемок с одинаковой шириной и разной радиальной глубиной с вертикальными осями, пересекающимися с осями отверстий распылителя, причем вертикальная ось нижней выемки совпадает с боковой поверхностью камеры сгорания, вертикальная ось верхней выемки совпадает с серединой радиуса нижней выемки, а грань пересечения двух выемок соостветствует месту пересечения образующей нижней выемки с осью отверстия распылителя в момент впрыскивания топлива при числе оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующем границе между двумя диапазонами рабочих режимов. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что один из диапазонов рабочих режимов соответствует не менее 60% от общей продолжительности эксплуатации двигателя.