Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02B17/00 F02B19/00 

1280

2. Двигатель по п. 1 , о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что канал питания форкамерной полости сообщен с каналом подачи тепловоздушной смеси в основную полость камеры сгорания.

3. Двигатель по п.1, о т л и ч а го щ и и с я тем, что карбюратор вы: полнен с дополнительной смесительной камерой и канал питания форка1

Изобретение относится к двига- телестроенио и может быть использовано в бензиновых двигателях внутреннего сгорания с форкамерно-фа- кельнъ м зажиганием.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеру сгорания, разделенную на основную и снабженную свечей зажигания форкамерную полости, сообщенные между собой при помощи по меньшей мере одного сопла, карбюратор, цилиндровая часть которо го соединена с основной камерой сгорания через основной впускной клапан а его форкамерная часть - с форкамер ной полостью через вспомогательный клапан ij .

При работе двигателя бедная топли вовоздушная смесь, поступающая из ци линдровой части,карбюратора, подается в основную полость камеры сгорания, а богатая тоПливовоздуганая смесь, поступающая из форкамерной части карбюратора, подается в форкамерную полость.

В процессе впуска и сжатия в форкамерной полости должна быть образована смесь с коэффициентом избытка воздуха 0,4-0,7, горение которой сопровождается образованием продуктов неполного сгорания, обладающих высокой химической активностью.

Поступая из форкамерной полости в основн то через сопло, химически активные частицы инициируют в ней многочисленные очаги воспламенения бедной смеси и способствуют повышению полноты сгорания.

А9

мерной полости подключен к итой камере.

А. Двигатель по пп.1-3, о т л и- чающийся тем, что каналы впускного трубопровода подключены в основной полости через общий впускной клапан.

5. Двигатель по п.4, о т л и - .чающийся тем, что общий впускной клапан снабжен ширмовым элементом.

10

ff

20

25

30

35

Однако, для получения смеси оптимального состава в форкамерной полости на всех режимах работы двигателя необходимо подавать в нее очень богатую смесь, состав которой выходит за пределы воспламенения. Смешение- в форкамерной полости богатой смеси с бедной цилиндровой смесью в процессе сжатия не всегда позволяет получить к моменту воспламенения в форкамерной полости смесь оптимального состава, т.е. состав смеси может быть либо переобогащен, либо переобедмен , что может-привести к пропускам зажигания и повышенному выбросу углеводородов С отработавшими газами. Кроме тог-о, сгорание в основной полости при работе двигателя на больших нагрузках сопровождается несколько повышенным образованием окислов азота, поскольку сгорание смеси происходит при относительно большой температуре.

Известны также двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеру сгорания, разделенную на основную и форкамерную полости, сообщенные между собой при помощи по меньшей мере одного сопла, карбюратор с камерой приготовления топливовоздушной смеси, ппускной трубопровод, подключенный к основной полости при помощи двух каналов: канала подачи топливовоздушной смеси в зону, примыкающую к соплу, и канала подачи воздуха в зону, удаленную от сопла.

и свечу зажигания, установленную в форкамерной полости 2 .

При работе таких двигателей затруднена - продувка форкамерной полости от газов, оставшихся от предыдущего цикла, что не позволяет создать в ней смесь оптимального состава к моменту воспламенения особенно при работе двигателя на режимах частичных нагрузок и холостом ходу и может привести к пропускам зажигания. Для улучшения продувки форкамерной полости обычно увеличивают проходное сечение сопл и устанавливают направ- , ляющие элементы, что приводит к снижению эффективности сгорания в основной полости камеры сгорания, увеличению выброса токсичных веществ с отработавшими газами и ухудшению экономичности.

Цель изобретения - создание двигателя, в котором, наряду с хорошей продувкой форкамерной полости и образования в ней к моменту воспламенения смеси оптимального состава на всех режимах работы двигателя, можно получить в основной полости камеры сгорания смесь расслоенного состава, т.е.обогащеннзто смесь вблизи сопл форкамерной полости и обедненную : вплоть до чистого воздуха в противоположной от сопл зоне основной по- .7ОСТИ, а также снижение токсичности отработавших газов путем уменьшения возможности переобеднения смеси в форкамерной полости на режимах частичных нагрузок и холостого хода. I

Цель достигается тем, что впускной трубопровод дополнительно снаб- ; жен каналом питания форкамерной полости, подключенным к ней через клапан, канал питания форкамерной полости может быть сообщен либо с каналом подачи топливовоздзпдной смеси в основную полость камеры сгорания, либо подключен к дополнительной смесительной 1самере, которая выполнена в карбюраторе, каналы впускного трубопровода могут быть подключены к основной полости через общий впускной клапан, который может быть снабжен ширмовым элементом.

На фиг.I показан один из вариантов двигателя, разрез по. обще- |му впускному клапану, соплу, форкамерной полости и ее впускному клапану; на фиг.2 - разрез А-А на

801494

фиг.I; на фиг.3 - другой вариант выполнения двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания содержит камеру сгорания, разделен- 5 ную на основную полость I и форкамер- ную полость 2, сообщенные между собой при помощи сопл 3. Основная полость 1 образована головкой 4 цилиндра 5 и поршнем 6 при положении О последнего в верхней мертвой точке, Форкамерная полость 2 выполнена в головке 4. Двигатель имеет карбюратор 7, соединенный с воздухоочистителем 8 и снабженный камерой 9 для приго товления топливовоздушной смеси и камерой 10 для дозирования воздуха. Камеры 9 и 10 снабжены дроссельными заслонками II и 12 соответственно для регулирования соотношения воз20 дух/топливо в двигателе. Заслонки 11 и 12 могут быть сблокированы между собой и подсоединены к педали акселератора (не показано). Камера 9 через отверстие 13 (фиг.1) соединена с вспомогательной камерой 14. На фиг.З показан двигатель с дополнительной смесительной, камерой 15 карбюратора 7, которая подсоединена к вспомогательной камере 14. В допол нительной смесительной камере 15 размещена дроссельная заслонка 16 для регулирования подвода в нее смеси. Карбюратор 7 подсоединен к двигателю через впускной трубопро35 вод 17, в котором вьтолнены канал 18 для Подвода топливовоздушной смеси, канал 19 для подвода воздуха и канал 20 для питания форкамерной полости 2. Канал 18 впускного трубо0 провода 17 подсоединен к камере 9, а канал 19 - к камере IО соответственно. Канал 20 подсоединен к вспомогательной камере 14, которая может быть сообщена либо с камерой 9, либо

5 с дополнительной смесительной камерой 15 карбюратора 7.

В головке цилиндра 5 выполнены впускной патрубок 21 для подачи топ0 ливовоздуганой смеси в зону, примыкающую к соплам 3, и впускной патрубок 22 для подачи воздуха в зону, удалег- ную от сопл 3 основной полости 1 камеры сгорания. Патрубки 21 и 22 раз5 делены перегородкой 23 и подсоединены к основной полости 1 через общий впускной клапан 24, но можно использовать и Два впускных клапана для каждого из патрубков 21 и 22. Клапан

2Д может быть снабжен ширмовым элементом 25 для улучшения ориентирования топливовоздушной смеси в основной полости 1. Патрубок 26, вьшол- ненньй в головке 4, соединен с фор- камерной полостью 2 через вспомога- тельньп впускной клапан 27.

Для въшуска отработавших газов из цилиндра 5 головка 4 снабжена выпускным клапаном 28. Для воспламенения смеси форкамерные полости 2 целесообразно выбирать из следующих соотношений

0,02-0,08;

S

v

0,03-0,1 ,

где

Vcp VK - 5. объем форкамерной полости; объем основной полости;

При сжатии происходит перетекание заряда из цилиндра 6 в форкамерную полость 2. Однако, поскольку составы смесей, находящихся в форкамерной полости 2 и в зоне, примыкающей к соплам 3, равны, в форкамерной полости 2 на любом режиме работы двигателя будет смесь оптимального состава с об 0,4-0,7. В то же время в основной полости 1 к концу сжатия, благодаря турбулизации происходит расслоение заряда цилиндра 6. Обогащенная смесь с об 0,4площадь суммарного попереч-20 о,7 будет сосредоточена вблизи сопл

3 и постепенно обедняться (вплоть до чистого воздуха) в противоположной от сопл 3 зоне основной полости 1 камеры сгорания.

ного сечения сопл. При работе двигателя воздух, поступающий из воздухоочистителя 8, подают в карбюратор 7, где происходит его смешение с топливом в камере 9. Через канал 18 топливовоздушная смесь поступает во впускной патрубок, 21 двигателя на такте впуска при открытом общем впускном клапане 24. Подача воздуха во впускной патрубок 22 происходит через камеру 10 и канал 19. В смесительной камере 9 происходит приготовление обогащенной топливовоздушной смеси с об 0,4-0,7. В камере 10 может происходить приготовление обедненной смеси при работе двигателя на повьппенных нагрузках. Как показано на фиг.1, обогащенная топливовоздушная смесь из камеры 9 через отверстие 13 может поступать во вспомогательную камеру 14. Из камеры 14 по патрубку 26 через, открытый вспомогательный впускной клапан 27 обогащенная топливо- воздушная смесь поступает в форкамерную полость 2, вытесняя через сопла 3 газы, оставшиеся от предыдущего цикла, в основную полость 1. В варианте двигателя, показанном

25

В конце сжатия происходит зажигание обогащенной смеси в форкамерной полости 2 от свечи 29.

Горение обогащенной смеси в фор- 30 камерной полости 2 будет сопровождаться образованием продуктов неполного сгорания, облада:ющих высокой химической активностью. Факелы химически активных частиц, вытекающие 35 из форкамерной полости 2, образуют в зоне обогащенной смеси основной по- лости 1 многочисленные завихренные очаги воспламенения.

40 Воспламенение и горение обогащенной смеси будет происходить при пони .женных температурах и при недостатке воздуха, что позволит снизить образо вание окислов азота при горении.

45 Последзпощее сгорание и расширение будет проходить в обедненной смеси вплоть до чистого воздухапри температурах, достаточных дпя сгорания углеводородов и окиси углерода,но не достана фиг.З, обогащенная смесь готовит- 0 точных для образования окислов азота.

ся в дополнительной смесительной камере 15 карбюратора 7 и поступаДля выпуска отработавших газов открьшают выпускной клапан 28.

ет во вспомогательную камеру 14. Преимуществом такого выполнения двигателя является возможность широкого регулирования составами смесей, подаваемых как в основную полость 1, так и в форкамерную полость 2.

При сжатии происходит перетекание заряда из цилиндра 6 в форкамерную полость 2. Однако, поскольку составы смесей, находящихся в форкамерной полости 2 и в зоне, примыкающей к соплам 3, равны, в форкамерной полости 2 на любом режиме работы двигателя будет смесь оптимального состава с об 0,4-0,7. В то же время в основной полости 1 к концу сжатия, благодаря турбулизации происходит расслоение заряда цилинд3 и постепенно обедняться (вплоть до чистого воздуха) в противоположной от сопл 3 зоне основной полости 1 камеры сгорания.

25

В конце сжатия происходит зажигание обогащенной смеси в форкамерной полости 2 от свечи 29.

Горение обогащенной смеси в фор- 30 камерной полости 2 будет сопровождаться образованием продуктов неполного сгорания, облада:ющих высокой химической активностью. Факелы химически активных частиц, вытекающие 35 из форкамерной полости 2, образуют в зоне обогащенной смеси основной по- лости 1 многочисленные завихренные очаги воспламенения.

40 Воспламенение и горение обогащенной смеси будет происходить при пони- .женных температурах и при недостатке воздуха, что позволит снизить образование окислов азота при горении.

45 Последзпощее сгорание и расширение будет проходить в обедненной смеси вплоть до чистого воздухапри температурах, достаточных дпя сгорания углеводородов и окиси углерода,но не достаДля выпуска отработавших газов открьшают выпускной клапан 28.

29

аг.г

24

26

27

29

1риг.З

Составитель Т.Берновская Редактор М.Товтин Техред А.Кравчук Корректор А.Ильин

Заказ 7035/31 Тираж 523Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое Предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4