ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F02B19/18 F02B23/08 

Область техники

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, в котором искровое зажигание осуществляется в подкамере, расположенной в основной камере сгорания.

Уровень техники

Публикация не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 8-284665 (JP 8-284665 А) раскрывает двигатель внутреннего сгорания, имеющий основную камеру сгорания и подкамеру, расположенную в основной камере сгорания. Подкамера соединена с основной камерой сгорания через связывающее окно. В процессе сжатия часть топливо-воздушной смеси в основной камере сгорания поступает в подкамеру через связывающее окно. Свеча зажигания расположена в подкамере, и сгорание начинается с осуществления искрового зажигания в подкамере. Пламя, создаваемое в подкамере, выбрасывается в основную камеру сгорания через связывающее окно.

Сущность изобретения

В отношении двигателя внутреннего сгорания, в котором искровое зажигание выполняется в подкамере, предусмотренной в основной камере сгорания, изобретатель настоящей заявки сосредоточился на следующем обстоятельстве. В частности, когда много остаточного газа из предыдущего цикла остается в подкамере, воспламеняемость и горючесть в подкамере ухудшаются. Чтобы улучшить воспламеняемость и горючесть в подкамере, важно эффективно выполнять продувку в подкамере.

Изобретение обеспечивает техническую возможность эффективного осуществления продувки в подкамере в двигателе внутреннего сгорания, в котором искровое зажигание осуществляется в подкамере, расположенной в основной камере сгорания.

Один из аспектов изобретения относится к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя: основную камеру сгорания, расположенную между головкой цилиндра и поршнем, обращенным к головке цилиндра; впускной канал, расположенный в головке цилиндра и соединенный с основной камерой сгорания на участке впускного отверстия; выпускной канал, расположенный в головке цилиндра и соединенный с основной камерой сгорания на участке выпускного отверстия; подкамеру, расположенную на головке цилиндра между участком впускного отверстия и участком выпускного отверстия и соединенную с основной камерой сгорания через множество связывающих окон; и свечу зажигания, обеспечивающую зажигание в подкамере. Связывающие окна включают в себя: первое связывающее окно, расположенное со стороны участка впускного отверстия в боковой стенке подкамеры, и второе связывающее окно, расположенное со стороны участка выпускного отверстия в боковой стенке. Первое связывающее окно расположено ближе к поршню, чем второе связывающее окно. Первое связывающее окно наклонено так, чтобы быть ближе к поршню, поскольку первое связывающее окно расположено в направлении внутрь снаружи подкамеры.

В двигателе внутреннего сгорания, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, второе связывающее окно может быть наклонено таким образом, чтобы быть ближе к поршню, поскольку второе связывающее окно расположено в направлении наружу изнутри подкамеры.

В двигателе внутреннего сгорания, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, первое связывающее окно может сужаться в направлении внутрь снаружи подкамеры.

В двигателе внутреннего сгорания, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, второе связывающее окно может сужаться в направлении наружу изнутри подкамеры.

В двигателе внутреннего сгорания, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, связывающие окна могут дополнительно включать в себя третье связывающее окно, выполненное в нижней стенке подкамеры.

В двигателе внутреннего сгорания, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, направление к участку выпускного отверстия от участка впускного отверстия может быть первым направлением, а нижняя стенка может быть ближе к поршню, поскольку нижняя стенка позиционирована в первом направлении.

В двигателе внутреннего сгорания, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, третье связывающее окно может сужаться в направлении наружу изнутри подкамеры.

В дальнейшем, для целей описания, направление, приближающееся к поршню, если смотреть в основную камеру сгорания, названо «направлением D», а направление, противоположное направлению D, названо «направлением U». Направление впускаемого потока, который подается из впускного канала, представляет собой наклонное направление, которое включает в себя компонент направления D. В соответствии с аспектом изобретения, такой впускаемый поток используется для продувки в подкамере.

В соответствии с аспектом изобретения, связывающие окна подкамеры включают в себя первое связывающее окно со стороны впуска и второе связывающее окно со стороны выпуска. Первое связывающее окно находится ближе к поршню, чем второе связывающее окно, то есть расположено со стороны более удаленной в направлении D. Таким образом, достаточное количество впускаемого потока вводится в подкамеру через первое связывающее окно. Первое связывающее окно наклонено так, чтобы быть направленным дальше в направлении D, так как оно расположено по направлению внутрь снаружи подкамеры. Таким образом, впускаемому потоку в наклонном направлении, которое включает компонент направления D, становится легче проникать в подкамеру через первое связывающее окно. Как описано выше, достаточное количество впускаемого потока легче попадает в подкамеру. Газ, попавший в подкамеру, выпускается наружу подкамеры через второе связывающее окно, расположенное со стороны направления U. Таким образом, внутри подкамеры создается поток продувочного газа в направлении U. В результате, продувочный газ распространяется на большей части пространства в подкамере. Из вышеизложенного следует, что качество продувки в подкамере улучшается. Так как продувка в подкамере выполняется эффективно, остаточный газ уменьшается, и, следовательно, воспламеняемость и горючесть в подкамере дополнительно улучшаются.

В соответствии с аспектом изобретения, второе связывающее окно со стороны выпуска наклонено так, чтобы быть направленным дальше в направлении D, в то время как оно расположено наружу изнутри подкамеры. Направление наклона второго связывающего окна совпадает с направлением вихревого потока в основной камере сгорания. Таким образом, продувочный газ, который выпускается в основную камеру сгорания через второе связывающее окно, действует так, чтобы еще больше усилить вихревой поток. Это действие способствует улучшению горючести в основной камере сгорания.

В соответствии с аспектом изобретения, первое связывающее окно на стороне впуска сужается внутрь снаружи подкамеры. Таким образом, впускной поток легко поступает в подкамеру через первое связывающее окно, а продувочному газу в подкамере трудно вытекать из первого связывающего окна наружу подкамеры. Таким образом, качество продувки в подкамере дополнительно улучшается.

В соответствии с аспектом изобретения, второе связывающее окно на стороне выпуска сужается наружу изнутри подкамеры. Таким образом, продувочный газ в подкамере легко выводится из второго связывающего окна наружу, а газу в основной камере сгорания трудно попасть в подкамеру через второе связывающее окно. Таким образом, качество продувки в подкамере дополнительно улучшается. Кроме того, факел во время сгорания также легко выбрасывается из второго связывающего окна на стороне выпуска. Факел, который выбрасывается к стороне выпуска, дополнительно усиливает вихревой поток, который образуется в основной камере сгорания во время сгорания. Так как вихревой поток во время сгорания усиливается, горючесть в основной камере сгорания дополнительно улучшается.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, третье связывающее окно расположено в нижней стенке подкамеры. Впускной поток вдоль нижней стенки подкамеры создает отрицательное давление, и из-за отрицательного давления газ в подкамере всасывается через третье связывающее окно. То есть, оказывается содействие продувке в подкамере, и, таким образом, качество продувки дополнительно улучшается.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, нижняя стенка подкамеры наклонена таким образом, чтобы следовать в направлении впускного потока. В этом случае впускной газ легче протекает вдоль нижней стенки. Следовательно, отрицательное давление увеличивается, и, таким образом, оказывается дополнительное содействие продувке в подкамере за счет отрицательного давления.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, третье связывающее окно сужается наружу изнутри подкамеры. Таким образом, продувочный газ в подкамере легко выводится из третьего связывающего окна наружу, и газу в основной камере сгорания трудно попасть в подкамеру через третье связывающее окно. Соответственно, улучшается качество продувки в подкамере.

Краткое описание чертежей

Особенности, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:

фиг. 1 - вид в разрезе, схематично показывающий пример исполнения двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 2 - вид в плане, схематично показывающий пример исполнения двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 3 - принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 4 - принципиальная схема для описания продувки в подкамере двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 5 - принципиальная схема для описания продувки в подкамере двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 6 - схематическая диаграмма, показывающая сравнительный пример;

фиг. 7 - принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 8 - принципиальная схема, показывающая другой пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 9 - принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;

фиг. 10 - принципиальная схема, показывающая другой пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;

фиг. 11 - принципиальная схема для описания дополнительного эффекта в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;

фиг. 12 - принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 13 - принципиальная схема, показывающая другой пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 14 - принципиальная схема, показывающая еще один пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения; и

фиг. 15 - принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры двигателя внутреннего сгорания в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 представлен вид в разрезе, схематично показывающий пример исполнения двигателя 1 внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Двигатель 1 внутреннего сгорания выполнен так, чтобы, главным образом, включать в себя: основную камеру 10 сгорания, впускной канал 30, выпускной канал 40, подкамеру 50 и свечи зажигания 60.

Основная камера 10 сгорания представляет собой пространство, окруженное блоком цилиндра 20, поршнем 22 и головкой 23 цилиндров. В частности, блок 20 цилиндров имеет цилиндрическую гильзу 21 цилиндра (диаметр цилиндра), образующую боковую стенку основной камеры 10 сгорания. На чертежах центральная ось цилиндрической гильзы 21 цилиндра представлена символом «С». Поршень 22 расположен так, чтобы он мог совершать возвратно-поступательное движение вдоль осевого направления гильзы 21 цилиндра. Верхняя поверхность поршня 22 образует нижнюю поверхность основной камеры 10 сгорания. Головка 23 цилиндра установлена на блоке цилиндров 20 так, чтобы быть обращенной к поршню 22. Нижняя поверхность 24 головки, которая является нижней поверхностью головки 23 цилиндра, образует верхнюю поверхность основной камеры 10 сгорания. Как описано выше, поршень 22 и головка 23 цилиндра (нижняя поверхность 24 головки) обращены друг к другу, и основная камера 10 сгорания расположена между поршнем 22 и головкой 23 цилиндра.

Теперь определим систему координат, которая используется в последующем описании. «Направление U» и «направление D» соответственно представляют собой направление движения вверх и направление движения вниз поршня 22. «Направление U» и «направление D» параллельны центральной оси C и противоположны друг другу. В случае, если смотреть изнутри основной камеры 10 сгорания, направление U уходит от поршня 22 и приближается к нижней поверхности 24 головки. С другой стороны, направление D представляет собой направление, приближающееся к поршню 22, и уходящее от нижней поверхности 24 головки. Плоскость, ортогональная направлению U и направлению D - «плоскость XY».

Впускной канал 30 подает впускной газ в основную камеру 10 сгорания. В частности, впускной канал 30 сформирован в головке 23 цилиндра, и соединен с основной камерой 10 сгорания. Участок отверстия впускного канала 30 относительно основной камеры 10 сгорания представляет собой участок 31 впускного отверстия. То есть, впускной канал 30 соединен с основной камерой 10 сгорания на участке 31 впускного отверстия. Впускной клапан 32 выполнен на участке 31 впускного отверстия, так чтобы иметь возможность открывать и закрывать участок 31 впускного отверстия.

Кроме того, клапан впрыска топлива 33 выполнен во впускном канале 30. Клапан 33 впрыска топлива подает топливо внутрь впускного канала 30. Топливо-воздушная смесь подается в основную камеру 10 сгорания в качестве впускного газа. В качестве системы подачи топлива вместо системы впрыска в канал можно использовать систему впрыска в цилиндр. В случае системы впрыска в цилиндр, воздух подается из впускного канала 30 в основную камеру 10 сгорания, и топливо непосредственно впрыскивается в основную камеру 10 сгорания с помощью впрыскивающего клапана цилиндра.

Выпускной канал 40 выпускает отработавшие газы из основной камеры 10 сгорания. В частности, выпускной канал 40 образован в головке 23 цилиндра и соединен с основной камерой 10 сгорания. Участок отверстия выпускного канала 40 относительно основной камеры 10 сгорания является участком 41 выпускного отверстия. То есть, выпускной канал 40 соединен с основной камерой 10 сгорания на участке 41 выпускного отверстия. Выпускной клапан 42 выполнен на участке 41 выпускного отверстия, чтобы иметь возможность открывать и закрывать участок 41 выпускного отверстия.

Подкамера 50 размещена в основной камере 10 сгорания. В частности, как показано на фиг. 1, подкамера 50 выполнена на головке 23 цилиндра (нижней поверхности 24 головки) между участком 31 впускного отверстия и участком 41 выпускного отверстия. Подкамера 50 выступает из головки 23 цилиндра в основную камеру 10 сгорания. Однако, подкамера 50 не мешает поршню 22 в верхней мертвой точке. Кроме того, подкамера 50 имеет множество связывающих окон 51, которые соединены с основной камерой 10 сгорания. То есть, подкамера 50 соединена с основной камерой 10 сгорания через связывающие окна 51.

Свеча зажигания 60 выполнена в верхней части (со стороны направления U) подкамеры 50 таким образом, что искровое зажигание может быть выполнено в подкамере 50. То есть, двигатель 1 внутреннего сгорания, согласно этому варианту осуществления, может использовать систему, в которой сгорание запускается путем выполнения искрового зажигания в подкамере 50.

На фиг. 2 показан пример расположения участка 31 впускного отверстия, участка 41 выпускного отверстия и подкамеры 50, если смотреть от направления U, то есть в плоскости XY.

В примере компоновки, показанном на фиг. 2, множество участков 31-1, 31-2 впускного отверстия и множество участков 41-1, 41-2 выпускного отверстия выполнены по отношению к одной основной камере 10 сгорания. Участки 31-1, 31-2 впускного отверстия и участки 41-1, 41-2 выпускного отверстия расположены так, что окружают центральную ось C основной камеры 10 сгорания. Подкамера 50 расположена вблизи центральной оси С основной камеры 10 сгорания. То есть подкамера 50 окружена участками 31-1, 31-2 впускных отверстий и участками 41-1, 41-2 выпускных отверстий.

Фиг. 1, описанная выше, соответствует разрезу по линии I-I на фиг. 2. Кроме того, линия B-B на фиг. 2 - это линия, которая разделяет впускную сторону и выпускную сторону. Линия B-B параллельна направлению Y и проходит через местоположение подкамеры 50. Сторона, на которой присутствуют участки 31-1, 31-2 впускных отверстий, если смотреть от линии B-B (подкамера 50), - является «стороной впуска». С другой стороны, сторона, на которой присутствуют участки 41-1, 41-2 выпускного отверстия, если смотреть от линии B-B (подкамера 50), - является «стороной выпуска».

На фиг. 3 более подробно показано исполнение подкамеры 50 в этом варианте осуществления. Боковая стенка 50s подкамеры 50 параллельна направлению U и направлению D и ортогональна плоскости XY. Связывающие окна 51 выполнены в боковой стенке 50s. В частности, связывающие окна 51 включают в себя «первое связывающее окно 51i со стороны впуска» и «второе связывающее окно 51е со стороны выпуска». Первое связывающее окно 51i выполнено в боковой стенке 50s со стороны впуска. С другой стороны, второе связывающее окно 51е выполнено в боковой стенке 50s со стороны выпуска. Число каждых из: первых связывающих окон 51i и вторых связывающих окон 51е - является произвольным.

Процесс сгорания в двигателе внутреннего сгорания 1 согласно этому варианту осуществления, описанному выше, заключается в следующем.

В процессе впуска топливо-воздушная смесь поступает из впускного канала 30 в основную камеру 10 сгорания. В случае системы впрыска в цилиндр, топливо-воздушная смесь образуется в основной камере 10 сгорания. В процессе сжатия часть топливо-воздушной смеси в основной камере 10 сгорания поступает в подкамеру 50 через связывающее окно 51. В предустановленное время зажигания свеча зажигания 60 выполняет искровое зажигание в подкамере 50. Таким образом, сгорание начинается в подкамере 50. Пламя, создаваемое в подкамере 50, интенсивно выбрасывается в основную камеру 10 сгорания через связывающее окно 51 (см. фиг. 2). Пламя, которое выбрасывается из подкамеры 50 в основную камеру 10 сгорания через связывающее окно 51, также называется факелом 70. Факел 70 растет в основной камере сгорания 10, в результате чего сгорание прогрессирует в основной камере 10 сгорания. Связывающее окно 51 подкамеры 50 служит в качестве входного отверстия для введения топливо-воздушной смеси из основной камеры 10 сгорания в подкамеру 50, а также служит в качестве эжекционного отверстия для выброса факела 70 из подкамеры 50 к основной камере 10 сгорания.

Когда много остаточного газа от предыдущего цикла остается в подкамере 50, воспламеняемость и горючесть в подкамере 50 ухудшаются. Для улучшения воспламеняемости и горючести в подкамере 50 важно эффективно выполнять «продувку» в подкамере 50.

На фиг. 4 показана принципиальная схема для описания продувки в подкамере 50 в соответствии с данным вариантом осуществления. Формат фиг. 4 - такой же, как фиг. 1, описанной выше. Однако впускной клапан 32 и выпускной клапан 42 на иллюстрации опущены.

В процессе впуска впускной газ всасывается в основную камеру 10 сгорания из впускного канала 30, и вихревой поток FT образуется в основной камере 10 сгорания. На фиг. 4 впускной поток (поток всасываемого газа) вблизи участка 31 впускного отверстия отдельно представлен символом «FI». Так как впускной канал 30 наклонен относительно плоскости XY, направление впускного потока FI рядом с участком 31 впускного отверстия является наклонным направлением, которое включает в себя компонент направления D.

В соответствии с этим вариантом осуществления, впускной поток FI используется для продувки в подкамере 50. То есть, часть впускного потока FI идет в подкамеру 50, посредством чего производится продувка в подкамере 50. В частности, часть впускного потока FI вводится в подкамеру 50 через первое связывающее окно 51i со стороны впуска. Затем продувочный газ в подкамере 50 выпускается наружу подкамеры 50 через второе связывающее окно 51е со стороны выпуска. Таким образом реализуется продувка в подкамере 50.

Кроме того, подкамера 50 согласно данному варианту осуществления имеет конструктивные особенности для дальнейшего повышения эффективности продувки. В частности, как показано на фиг. 3 и 4, в случае, когда первое связывающее окно 51i сравнивается со вторым связывающим окном 51е, первое связывающее окно 51i относительно расположено со стороны направления D, а второе связывающее окно 51е относительно расположено со стороны направления U. Другими словами, первое связывающее окно 51i расположено так, чтобы быть относительно близко к поршню 22, а второе связывающее окно 51е расположено так, чтобы быть относительно близко к головке 23 цилиндра (нижней поверхности 24 головки).

Продувка в подкамере 50 согласно этому варианту осуществления будет описана более подробно со ссылкой на фиг. 5. Как описано выше, направление впускного потока FI является наклонным направлением, которое включает компонент направления D. Впускной поток FI вводится в подкамеру 50 через первое связывающее окно 51i, расположенное со стороны направления D. Продувочный газ в подкамере 50 выпускается наружу подкамеры 50 через второе связывающее окно 51е, расположенное со стороны направления U. Следовательно, как показано на фиг. 5, в подкамере 50 образуется поток продувочного газа в направлении U. Другими словами, внутри подкамеры 50 продувочный газ распространяется целиком из области, расположенной вблизи нижней стенки 50b подкамеры 50, к области, расположенной вблизи свечи зажигания 60. То есть, в подкамере 50 продувка выполняется эффективно. Таким образом, остаточный газ уменьшается, и в результате воспламеняемость и горючесть в подкамере 50 дополнительно улучшаются.

На фиг. 6 показан сравнительный пример. В сравнительном примере взаимное расположение между первым связывающим окном 51i и вторым связывающим окном 51е - противоположно взаимному расположению в случае этого варианта осуществления. То есть, первое связывающее окно 51i относительно расположено со стороны направления U, а второе связывающее окно 51е относительно расположено со стороны направления D. Другими словами, первое связывающее окно 51i близко к нижней поверхности 24 головки, а второе связывающее окно 51е близко к нижней стенке 50b подкамеры 50. Даже в этом случае, когда впускной поток FI входит в подкамеру 50, ожидается, что продувочный газ распространяется в подкамере 50.

Однако, как описано выше, направление впускного потока FI представляет собой наклонное направление, которое включает в себя компонент направления D. Другими словами, направление впускного потока FI является направлением от нижней поверхности 24 головки. Следовательно, количество впускного потока FI мало вблизи нижней поверхности 24 головки, и, таким образом, достаточное количество впускного потока FI не может быть получено из первого связывающего окна 51i вблизи нижней поверхности 24 головки.

Для того чтобы получить достаточное количество впускного потока FI в подкамеру 50, предпочтительно расположить первое связывающее окно 51i со стороны направления D, как в этом варианте осуществления. Располагая второе связывающее окно 51е ближе к стороне направления U, чем первое связывающее окно 51i, становится возможным распространять продувочный газ в подкамере 50. Исходя из вышеизложенного, согласно этому варианту осуществления качество продувки в подкамере 50 дополнительно улучшается. Так как продувка в подкамере 50 выполняется эффективно, остаточный газ уменьшается, и, следовательно, воспламеняемость и горючесть в подкамере 50 дополнительно улучшаются.

На фиг. 7 представлена принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры 50 согласно второму варианту осуществления изобретения. Перекрытие описаний, имеющее место в описанных выше вариантах осуществления, будет опущено, если это необходимо. В соответствии с этим вариантом осуществления, наклон первого связывающего окна 51i со стороны впуска выполнен с учетом направления впускного потока FI. То есть, первое связывающее окно 51i сформировано таким образом, что впускной поток FI легче входит в подкамеру 50 через первое связывающее окно 51i.

В частности, первое связывающее окно 51i имеет наружное отверстие 52i, которое является частью отверстия, обращенной наружу подкамеры 50, и внутреннее отверстие 53i, которое является частью отверстия, обращенной внутрь подкамеры 50. В случае, когда внешнее отверстие 52i сравнивается с внутренним отверстием 53i, наружное отверстие 52i относительно расположено со стороны направления U, а внутреннее отверстие 53i относительно расположено со стороны направления D. То есть, первое связывающее окно 51i наклонено так, чтобы быть направленным дальше в направлении D, поскольку оно расположено в направлении внутрь снаружи подкамеры 50.

Направление наклона первого связывающего окна 51i, как описано выше, совпадает с направлением впускного потока FI, который включает компонент направления D. Следовательно, впускному потоку FI становится легче проникать в подкамеру 50 через первое связывающее окно 51i. Другими словами, становится легко принимать впускной поток FI в подкамеру 50. Следовательно, качество продувки в подкамере 50 дополнительно улучшается.

На фиг. 8 представлена принципиальная схема, показывающая другой пример исполнения подкамеры 50 согласно второму варианту осуществления. В примере, показанном на фиг. 8, второе связывающее окно 51е со стороны выпуска также выполнено так, чтобы быть наклонным.

В частности, второе связывающее окно 51e имеет наружное отверстие 52e, которое является участком отверстия, обращенным наружу подкамеры 50, и внутреннее отверстие 53e, которое является участком отверстия, обращенным внутрь подкамеры 50. В случае, когда наружное отверстие 52е сравнивается с внутренним отверстием 53е, наружное отверстие 52е относительно расположено со стороны направления D, а внутреннее отверстие 53е относительно расположено со стороны направления U. То есть, второе связывающее окно 51е наклонено так, чтобы быть направленным дальше в направлении D, поскольку оно расположено наружу изнутри подкамеры 50.

Направление наклона второго связывающего окна 51e, как описано выше, совпадает с направлением вихревого потока FT (см. фиг. 4) в непосредственной близости от второго связывающего окна 51e. Следовательно, продувочный газ, который выпускается в основную камеру 10 сгорания через второе связывающее окно 51е, действует так, чтобы усилить вихревой поток FT. Это действие способствует улучшению горючести в основной камере 10 сгорания.

На фиг. 9 представлена принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры 50 согласно третьему варианту осуществления изобретения. Перекрытие описаний, имеющее место в описанных выше вариантах осуществления, будет опущено, если это необходимо. В этом варианте осуществления диаметр (площадь сечения) первого связывающего окна 51i на впускной стороне неравномерен. В частности, диаметр внутреннего отверстия 53i первого связывающего окна 51i меньше, чем диаметр наружного отверстия 52i. То есть, первое связывающее окно 51i выполнено так, что оно становится более узким внутрь снаружи подкамеры 50.

В случае, когда форма первого связывающего окна 51i такая, как описано выше, газ легко проникает внутрь снаружи подкамеры 50, в то время как газу трудно вытекать изнутри наружу подкамеры 50. То есть, впускной поток FI легко поступает в подкамеру 50 через первое связывающее окно 51i, и продувочному газу в подкамере 50 трудно вытечь наружу из первого связывающего окна 51i. Следовательно, качество продувки в подкамере 50 дополнительно улучшается.

На фиг. 10 представлена принципиальная схема, показывающая другой пример исполнения подкамеры 50 в соответствии с третьим вариантом осуществления. В примере, показанном на фиг. 10, диаметр (площадь сечения) второго связывающего окна 51е со стороны выпуска также неравномерен. В частности, диаметр внешнего отверстия 52е второго связывающего окна 51е меньше, чем диаметр внутреннего отверстия 53е. То есть, второе связывающее окно 51е сформировано так, чтобы оно становилось более узким наружу изнутри подкамеры 50.

В случае такой формы второго связывающего окна 51e, как описано выше, газ легко вытекает изнутри наружу подкамеры 50, в то время как газу трудно попасть снаружи внутрь подкамеры 50. То есть, продувочный газ в подкамере 50 легко выпускается наружу из второго связывающего окна 51е, и газу в основной камере 10 сгорания трудно попасть в подкамеру 50 через второе связывающее окно 51е. Следовательно, качество продувки в подкамере 50 дополнительно улучшается.

На фиг. 11 представлена принципиальная схема для описания дополнительного эффекта. Здесь рассматривается состояние горения, в котором после того, как свеча зажигания 60 выполняет искровое зажигание в подкамере 50, факел 70 выбрасывается в основную камеру 10 сгорания через второе связывающее окно 51е.

Как описано выше, первое связывающее окно 51i имеет форму, при которой газу трудно вытекать изнутри наружу подкамеры 50. С другой стороны, второе связывающее окно 51е имеет форму, при которой газу легко вытекать изнутри наружу подкамеры 50. То же самое относится к факелу 70 во время сгорания. То есть, факелу 70 трудно выходить из первого связывающего окна 51i и легко выходить из второго связывающего окна 51е. Другими словами, факел 70 во время сгорания преимущественно выходит из второго связывающего окна 51е со стороны выпуска. Кроме того, факел 70 проходит через сужающееся второе связывающее окно 51е, так что факел 70 становится быстрее и мощнее.

Как описано выше, согласно этому варианту осуществления, во время сгорания мощный факел 70 выбрасывается из второго связывающего отверстия 51e со стороны выпуска. Факел 70, который выбрасывается на сторону выпуска, дополнительно усиливает вихревой поток, который образуется в основной камере 10 сгорания во время сгорания. Поскольку вихревой поток во время сгорания усиливается, горючесть в основной камере 10 сгорания дополнительно улучшается. Даже в случае, когда только второе связывающее окно 51е имеет сужающуюся форму, в некоторой степени достигается тот же эффект.

На фиг. 12 представлена принципиальная схема, показывающая пример исполнения подкамеры 50 согласно четвертому варианту осуществления изобретения. Перекрытие описаний, имеющее место в описанных выше вариантах осуществления, будет опущено, если это необходимо. В этом варианте осуществления третье связывающее окно 51b выполнено в нижней стенке 50b подкамеры 50. То есть, связывающие окна 51 подкамеры 50 также включают в себя третье связывающее окно 51b в дополнение к первому связывающему окну 51i и второму связывающему окну 51е.

Как показано на фиг. 12, впускной поток FI также присутствует вблизи нижней стенки 50b подкамеры 50. Впускной поток FI вдоль нижней стенки 50b создает отрицательное давление вблизи нижней стенки 50b. Из-за отрицательного давления газ в подкамере 50 высасывается через третье связывающее окно 51b. То есть, продувка в подкамере 50 стимулируется, и, таким образом, качество продувки дополнительно улучшается.

На фиг. 13 представлена принципиальная схема, показывающая другой пример исполнения подкамеры 50 в соответствии с четвертым вариантом осуществления. В примере, показанном на фиг. 13, нижняя стенка 50b наклонена так, чтобы следовать по направлению впускного потока FI. В частности, в случае рассмотрения направления к стороне выпуска со стороны впуска (в правом направлении на фиг. 13), нижняя стенка 50b наклонена так, чтобы быть направленной дальше в направлении D, поскольку она позиционирована по направлению к стороне выпуска со стороны впуска. В этом случае впускной газ легче протекает вдоль нижней стенки 50b. Следовательно, отрицательное давление увеличивается, и, таким образом, продувка в подкамере 50 из-за отрицательного давления дополнительно стимулируется.

На фиг. 14 представлена принципиальная схема, показывающая еще один пример исполнения подкамеры 50 в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Третье связывающее окно 51b имеет наружное отверстие 52b, которое является участком отверстия, обращенным наружу подкамеры 50, и внутреннее отверстие 53b, которое является участком отверстия, обращенным внутрь подкамеры 50. Диаметр наружного отверстия 52b третьего связывающего окна 51b меньше, чем диаметр внутреннего отверстия 53b. То есть, третье связывающее окно 51b сформировано так, что оно становится более узким наружу изнутри подкамеры 50.

В случае, когда форма третьего связывающего окна 51b такая, как описано выше, газ легко вытекает изнутри наружу подкамеры 50, в то время как газу трудно войти внутрь снаружи подкамеры 50. То есть, продувочный газ в подкамере 50 легко выводится из третьего связывающего окна 51b наружу, и газу в основной камере 10 сгорания трудно попасть в подкамеру 50 через третье связывающее отверстие 51b. Следовательно, качество продувки в подкамере 50 дополнительно улучшается.

До тех пор, пока не будет никакого противоречия, также возможно объединить множество вариантов осуществления среди вариантов осуществления с первого по четвертый, описанных выше.

Например, на фиг. 15 показана комбинация из примера, показанного на фиг. 8, и примера, показанного на фиг. 10. Первое связывающее окно 51i сформировано таким образом, что оно направлено дальше в направлении D когда оно позиционировано в направлении внутрь снаружи подкамеры 50 и становится более узким в направлении внутрь снаружи подкамеры 50. Второе связывающее окно 51е сформировано так, что оно направлено дальше в направлении D когда оно позиционировано в направлении наружу изнутри подкамеры 50 и становится более узким в направлении наружу изнутри подкамеры 50. Таким образом удается достичь эффектов обоих - как второго, так и третьего вариантов осуществления.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с подкамерами. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя: основную камеру сгорания; впускной канал, соединенный с основной камерой сгорания; выпускной канал, соединенный с основной камерой сгорания; подкамеру и свечу зажигания в подкамере. Подкамера расположена между участком впускного отверстия и участком выпускного отверстия и соединена с основной камерой сгорания через множество связывающих окон. Связывающие окна включают в себя первое связывающее окно, расположенное со стороны участка впускного отверстия, и второе связывающее окно, расположенное со стороны участка выпускного отверстия. Первое связывающее окно находится ближе к поршню, чем второе связывающее окно. Первое связывающее окно наклонено, чтобы быть ближе к поршню, поскольку первое связывающее окно позиционировано в направлении внутрь снаружи подкамеры. Изобретение обеспечивает повышение эффективности продувки в подкамере двигателя внутреннего сгорания. 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

основную камеру сгорания, расположенную между головкой цилиндра и поршнем, обращенным к головке цилиндра;

впускной канал, который расположен в головке цилиндра и соединен с основной камерой сгорания на участке впускного отверстия;

выпускной канал, который расположен в головке цилиндра и соединен с основной камерой сгорания на участке выпускного отверстия;

подкамеру, которая расположена на головке цилиндра между участком впускного отверстия и участком выпускного отверстия и соединена с основной камерой сгорания через множество связывающих окон; и

свечу зажигания, выполненную с возможностью осуществления зажигания в подкамере, при этом:

связывающие окна включают в себя

- первое связывающее окно, расположенное со стороны участка впускного отверстия в боковой стенке подкамеры, и

- второе связывающее окно, расположенное со стороны участка выпускного отверстия в указанной боковой стенке;

причем первое связывающее окно находится ближе к поршню, чем второе связывающее окно; и

первое связывающее окно наклонено таким образом, чтобы быть ближе к поршню, поскольку первое связывающее окно расположено в направлении внутрь снаружи подкамеры.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, в котором второе связывающее окно наклонено таким образом, чтобы быть ближе к поршню, поскольку второе связывающее окно расположено в направлении наружу изнутри подкамеры.

3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, в котором первое связывающее окно сужается в направлении внутрь снаружи подкамеры.

4. Двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, в котором второе связывающее окно сужается в направлении наружу изнутри подкамеры.

5. Двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, в котором связывающие окна дополнительно включают в себя третье связывающее окно, расположенное в нижней стенке подкамеры.

6. Двигатель внутреннего сгорания по п.5, в котором:

направление к участку выпускного отверстия от участка впускного отверстия является первым направлением; и

нижняя стенка находится ближе к поршню, поскольку нижняя стенка позиционирована в первом направлении.

7. Двигатель внутреннего сгорания по п.5, в котором третье связывающее окно сужается в направлении наружу изнутри подкамеры.