Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02B23/08 

11

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания преимущественно с принудительным воспламенением.

Цель изобретения - улучшение ка- чества протекания рабочего процес-. са.

. На фиг.1 показан первый вариант камеры, поперечньй разрез; на фиг.2 головка для первого варианта, вид сверху; на фиг.З - второй вариант камеры, поперечньш разрез; на фиг.4- поршень для второго варианта, вид сверху.

Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1, выемку 4 в поршне 2 и выемку 5 в головке 3, образующие камеру сгорания, вытеснитель 6 поршня 2 и вытеснитель 7 головки. Двигатель также содержит зоны 8,9, 10 перехр7да между поверхностями, образующими поверхность камеры.

В первом варианте исполнения (фигчi) зона 8 перехода от вытеснителя головки 3 к выемке 5 имеет плохообтекаемую форму. Зона-перехода 1 О имеет плавно скруготенную форму, обеспечивающую безотрьшное движение потока смеси.

Во втором варианте исполнения |(фиг.2) зоны 8 и 9 имеют обтекаемую /Ьорму, а зона 10 плохообтекаемую форму. В этом варианте на поршне 2 выполнена дополнительная канавка 11 размещенная вблизи плохообтекаемой зоны 10 перехода от вытеснителя 6 поршня 2 к поверхности, образующей выемку 4 камеры сгорания.

Камера работает следующим образом { первый вариант) .

При движении по ршня 2 к верхней . мертвой точке рабочая смесь перетекает из полости вытеснителей 6 и 7 в выемки 4 и 5, образующие камеру сгорания. Часть смеси, прилегающая к поршню 2, движется со стороны зоны 10, обеспечивающей безотрьгоное движение этой части смеси вдоль стенки выемки 4. Другая часть смеси,, прилегающая к головке 3, движется со стороны плохообтекаемой зоны В, обес- печившощей срьт и частичное заторма живание этой части смеси. За счет этого скорость ее падает, смесь начинает двигаться турбулентно .вблизи зо ны 8. Часть смеси, движущаяся без.отрьшно со стороны зоны 10, отража

0

5

0 I

5

01

5

0

5

0

5

0

5

542

ясь от стенок выемок 5 и 4, образует KpynHOMacDJTa6Hbn1 вихрь в камере сгорания.

В связи с тем, что плохообтекае- мая зона 8 расположена ближе к выем- кам 4 и 5, образующим камеру сгорания, по отношению к зоне 10, мелкомасштабные вихри, образующиеся вблизи зоны 8, не уменьшают проходное сечение для смеси, выходящей из полости вытеснителей 6 и 7, и одновременно прижимают часть смеси, движущуюся безотрывно к стенке выемки 4, способствуя тем самым образованию в камере сгорания крупномасштабного вихря. После воспламенения рабочей смеси вихрь переносит фронт пламени по камере сгорания, ускоряя этим процесс горения.

Во втором варианте (фиг.2) двига7 тель работает аналогично. Отличия в работе состоят в том, что дополнительная канавка 11, размещенная параллельно плохообтекаемой зоне 10, образованной острой кромкой перехода поверхностей вытеснителя 6 и выемки 4, дополнительно затормаживает и турбулизует часть смеси, движущейся вблизи зоны 10, а часть смеси, движущаяся со стороны обтекаемой зоны 9 и стенки выемки 4, способствует дополнительно интенсификации вихря в камере сгорания и процесса горения . I

Следует отметить, что такие геометрические размеры камеры сгорания как обьемы частей камеры сгорания, площадь вытеснителя, величина щели между вытеснителями, не могут влиять на работу устройства. Необходимым и достаточным условием, обеспечивающим работоспособность рассматриваемого устройства, является условие:

1 2 и 1 3 Д® 1 мини- мальньй радиус кривизны скругления обтекаемой зоны перехода от вытеснителя к выемке камеры сгорания; 2 - минимальный радиус кривизны плохообтекаемой зоны перехода от вытеснителя к выемке; 3 ширина канавки. Для исключения калильного зажигания в двигателе необходимо, чтобы 2 был болыче 0,5 мм. Eg может быть равно tig . Практически глубина и ширина канавки выбирается по конструктивным соображениям, т.е. в зависимости от конструкции поршня или головки цилиндра и технолоfгии их изготовления.

В частности по технологическим соображениям нецелесообразно делать ширину и глубину канавки менее - I,5 мм.

Длина упомянутых зон перехода на виде в плане также выбирается из компоновочных соображений в зависимости от конструкции поршня или головки. Очевидно, что чем больше их длина, тем в большей мере можно получить эффект вихреобразования. Однако ясно, что длина этих зон не может быть больше диаметра цилиндра, Для обеспечения сохранности огневого пояса поршня (кольцевая часть наружной поверхности поршня от верхнего поршневого кольца до верхней плоскости поршня) и работоспособности поршневых колец, целесообразно размещать канавку в поршне таким образом, чтобы края не доходили до . краев поршня на 3-5 мм.

а01544

Абсолютное значение минимальной величины И, должно определяться экспериментально для каждого конкретного типа двигателя. На практике

5 можно принять величину В . заведомо большой, чтобы обеспечить безотрывное течение потока на все режимах работы двигателя, например, более 8-10 мм. Однако следует отметить,

to что достаточным условием для получения положительного эффекта нужно считать условие обеспечения безотрданр- го течения потока смеси на детонаци- онно опасных режимах работы двигате 5 ля. Такими режимами являются режи- мы работы при полностью открытом дросселе при числах оборотов колен- чатого вала 1000-45000 об/мин.

Таким образом предложенная камера сгорания позволяет понизить расход топлива и токсичность выпускных газов за счет интенсификации процесса сгорания.

Фиг. 2

8

.З

Ф14гЛ