Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02B23/06 

14

Изобретение относится к мапгино- строению, в частности к двигателе- строению, а именно к двигателям внут реннет о сгорания.

Цель изобретения - сн1-1жение ток- сичности отработавших газов путем улучшения смесеобразования.

На фиг.1 представлена камера сгорания с углом наклона боковых стенок меняющихся от тупого у одного ребра до острого у соседнего ребра; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З- то же, развертка боковой поверхности; на фиг.А - вариант камеры сгорания с уступом на уровне перехода боковых стенок в дно, снабженной центральным выступом; на фиг.5 - вариант камеры сгорания с уступом под ребрами-выступами; на фиг.6 - вариант камеры сгорания с острым углом наклона боковых стенок, уменьшающимся от одного ребра до соседнего.

Двигатель содержит устройство для вращательного движения заряда (не показано) в цилиндре (не показан), камеру 1 сгорания, размешенную в днище 2 поршня 3 в виде выемки с горловиной 4, дном 5 и наклонными боковыми стенками 6, выполненными в виде отдельных секций 7 с участками 8 перехода в дно 5 камеры 1 и отделенными друг от друга ребрами-выступами 9, и топливную форсунку 10 с сопловыми отверстиями 11, направленными на боковые стенки 6 камеры 1 при положении поршня 3 в верхней мертвой точке, пр1тчем число отверстий 11 выполнено равным числу секций 7, УГОЛ об наклона боковьгх стенок 6 к днищу 2 порщня 3 выполнен плавно меняющимся между ребрами-выступами 9, а ребра-выступы 9 выполнены но меньшей мере с частичным их усечением поверхностью конуса 12 (угол наклона ), вершина которого нап- равлена в сторону горловины 4 камеры 1 и образованием на ребрах-выступах 9 граней-лысок 13.

Уг ол oi. накло}1а боковых стенок 6 к днищу 2 порщя 3 может б1)1ть выпол- иен меняющимся от тупого txl Q, у одного ребра-выступа 9 до острого OL o,

у соседнего ребра 9. Угол наклона

может быть также выполнен пря-

MhM ILTH острым, при этом л ц(.,и 0 црц

Угол наклона сч:, может б.1ть выполнен умен11и1аю1цим( я либо в нагтравле

0 -2

иии Н11 11чател ного движения заряда, либо в направлении, обратном вращательному движению заряда (нанравле- ние показано стрелкой 14).

Камера I сгорания может быть выполнена с уступом 15, размещенным по меньшей мере над ребрами-выступами 9 на уроБне перехода боковых стенок 6 в дно 5.

Конус 12 усечения ребер-выступов 9 может быть расположен соосно с камерой I .

Кромки ребер-выступов 9 и граней- лысок 13 могут быть выполнены либо заостренными, либо скругленными.

Дно 5 камеры 1 может быть вьтол- нено с центральным выступом 16, а оси 17 сопловых отверстий 11 форсунки 10 могут быть направлены по меньшей мере частично на грани-лыс- ки 13 при тюложении поршня 3 в верхней мертвой точке (в.м.т.). I

Двигатель работает следующим образом .

Впрыск топлива начинается из форсунки 10 при движении поршня 3 к в.м.т. ( за 18-ЗА до в.м.т.) на ребра-выступы 9 со стороны больше

го угла oi

мач

наклона стенки 6. По

мере перемещения поршня 3 к в.м.т. струи Впрыскиваемого топлива перемещаются к граням-лыскам 13. При попадании топливных струй на грани-лыс- ки 13 резко меняются условия их отражения от поверхности камеры I сгорания. Если в начальный момент впрыска струи испаряются и испаренное топливо подхватьшается воздушным вихрем и процесс смесеобразования начинается в пристеночном вихревом потоке , то в следующий момент при впрыске топлива на грани-лыски 13 происходит отражение топливного факела к центру камеры 1 сг орания. При этом на участках секций 7 у меньшего угла (od )он ) наклона стенки 6 в зоне, наиболее закрытой от надпорщневого пространства, образуется обратная циркуляция воздуха, что вызывает в месте перехода в соседнюю секцию 7 интенсивную мелкомасштабную турбулентность, вовлекающую частицы топлива в процесс однородного смешения его с воздухом. При этом больший угол (ы сх о„ ) наклона стенки 6 обеспечивает направленное вытеснение топливо-воздушного факела из камеры сгорания в надпоршневое пространст3

во с последуюгчим развитием его в воздушном потоке.

Такая организация поэтапного расслоения заряда создает качественное смешение топлива с воздухом в каждом из них и способствует медленному развитию сгорания. Слабое тепловьщеле- ние в начальный период топливоподачи способствует более медленной подготовке топлива к сгоранию, чем в известном двигателе. Благодаря этому процесс максимального тепловыделения смещается на линию расширения (за в.м.т,), что снижает уровень давления в камере сгорания и температуру диффузионного пламени, вследствие чего достигается существенное снижение концентрации N0 в отработавших газах и дымности. Такой процесс имеет некоторое сходство со сгоранием в дизеле с разделенной камерой сгорания, однако отличается от последнего повышенной топливной экономи шостью. Высокая экономичность процесса обеспечивается в данной камере сгорания ускоренным завершением конечной стадии сгорания за счет интенсивной турбулизации движения в комбинации с местным повышением концентрации топлива.

Формула .изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий устройство для создания вращательного движения заряда в цилиндре, камеру сгорания, размещенную в днище поршня в виде выемки с горловиной, дном и наклонньпчи боковыми стенками, выполненными в виде отдельных секций с участками перехода В дно выемки и отделенными друг от друга ребрами-выступами, и топливную форсунку с сопловыми отверстиями, причем оси отверстий направлены на боковые стенки камеры при положении поршня в верхней мертвой точке, а число отверстий выполнено равным по числу отдельных секций боковой стен- ки камеры, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов путем улучшения смесеобразования, угол наклона боковых стенок к днищу поршня вьтол- нен плавно 1еняющимся между ребрами- выступами, а ребра-выступы выполнены по мен1И11ей мере с частичным их

1563П4

усечением поверхностью конуса, верпги- на которого направлена в сторону горловины камеры сгорания, и образованием на ребрах граней-лысок.

2. Двигатель по п.1, отличаю щ и и с я тем, что угол наклона 6oKOBiiK стенок к днищу поршня выполнен меняющимся от тупого у одного ребра до острого у сосед {его

fO ребра.

3. Двигатель по п,1, о т л и - ч а ю щ и и с я тем что угол наклона боковых стенок к днищу поршня выполнен меняющимся от прямого у од15 ного ребра до острого у соседнего ребра.

А. Двигатель по п.1, о т л и 0

5

0

5

0

5

Лона боковых стенок к дншцу поршня выполнен острым с уменьшением его величины от одного ребра до соседнего .

5.Двигатель по пп.1-Д, о т л и- чающийся тем, что угол наклона боковых стенок к днищу поршня выполнен уменьшающимся в направлении врашательного движения заряда.

6.Двигатель по пп.1-4, о т л и- чающ, ийся тем, что угол наклона боковых стенок к днищу поршня выполнен уменьшающимся в направлении, обратном вращательному движению заряда.

7.Двигатель по пп,1-6, о т л и- чающийся тем, что камера сгорания выполнена с уступом, размешенным по меньшей мере под ребрами-выступами на уровне перехода боковых стенок в дно.

8.Двигатель по пп 1-7, отличающийся тем, что конус усечения ребер-выступов расположен с выемкой в поршне.

9.Двигатель по пп.1-8, о т л и- чающийся тем, что кромки ребер-выступов и граней-лысок выполнены заостренными.

in. Двигатель по пп.1-8, о т л и- чающийся тем, что кромки ребер-выступов и граней-лысок вьтол- нены скругленными.

П. Двигатель по пп.1-10, о т - личающийся тем, что дно камеры сгорания выполнено с центральным выступом.

12. Двигатель по пп.1-11, о т - личающийся тем, что оси

5 1315630 -6

сопловых отперстий форсунки направ- грани-лыски при положении поршня в лены по меньшей мере частично на верх -reii мертвой точке.

Изобретение относится к двига- телестроению и позволяет снизить токсичность отработавших газов путем улучшения смесеобразования. Двигатель содержит устр-во для вращательного движения заряда в цилиндре.В 2 поршня 3 размещена камера I сгорания в виде выемки с горловиной 4, дном 5 и наклонными боковыми стенками 6. Угол наклона последних к днищу выполнен плавно меняющимся между ребрами-выступами 9. При положении поршня в верхней мертвой точке сопловые отверстия топливной форсунки могут быть направлены, по меньшей мере частично, на грани-лыски 13. При попадании на последние топливных струй резко меняются условия их отражения от поверхности камеры 1. Организуется поэтапное расслоение заряда, которое создает качественное смешение топлива с воздухом в каждом слое и способствует медленному развитию сгорания, В начальный период топливоподачи тепловьщеление слабое, что способствует более медленной подготовке топлива к сгоранию. II з.п. ф-лы, 6 ил. S С/)

7

(риг.2

нач

Фиг. Ч

Фиг. 5

А-А

Фиг. 6 7