Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02B23/00 

Изобретение отис)сится к машиностроению, а именно к л.вигателестрое- яию, и может быть использовано для четырехтактного двигателя внутренне- Г о сгорания как с воспламенением от сжатия, так и с принудительным зажиганием.

Цель изобретения - повышение эффективности четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем уменьшения отвода тепла в стенки камеры сг рания.

На фиг.1 представлена камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с зтулкой, установленной в выемке riHirina поршня, и с пыемкон в головке цилиндра, торец которой выполнен ступенчатым, продопьный разрезу на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на liinr.l -- камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с втулкой, уста- HiiB ieHHofi в выемке головки цилиндра под BbinycKHiiiM клапаном, продольный разрезi на фиг,4 - то же, с втулкой, установленной в выемке головки цилиндра под впускь.ьм клапаном, продольный разрез; на фиг.5 - камера сгорания с пыемкой п головке цилиндра, вьшол- немно с торгам в Риде фаски, про- диггьнып разрез; на фиг. 6 - то же, с выемко в головке цилиндра, выпол- HCHHoii с торпом в виде криволинейной поиерхн(сти, продольный разрез; на фиг,7 - то же, с выемкой я днище поршня, выполненной с втулкой, снабжен- но1 поясками по нар -жнор{ поверхности продольный разрез; на фиг.8 - вариан выполнения , снабженной пояс- кчми по наружно) поверхности и углублением на нар ткной стороне дна fe виде стакана ;ца фиг. 9 - втулка, выпол })енная в виде овала, поперечное сечение .

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один щшиндр 1 с поршнем 2, годов ку 3 цилиндра 1 с размещенными в ней впускныь 4 и выпускным 5 клапанами. Камера сгорания двигателя выполнена в виде выемки 6 в головке 3 цилиндра и выемки 7 в днище 8 поршня, причем торцовые поверхности выемок сопряже- нь между собой при положении поршня в верхней мертвой точке. В одноГ из выемок торцовая поверхность выполнена с рыстугпми 9, образ тощими тангенциально направ.ченные каналы 10, предназначенные для завихрения заряда.

0

5

0

5

0

5

0

5

Источник 11 воспламенения (форсунка или свеча зажигания) установлен в выемке со стороны головки 3 цилиндров напротив одного из каналов и вблизи него. Выемка, торцовая часть которой снабжена выступами, образована втулкой 12. Для надежного крепления ци- линцрической втулки 12 в выемке могут быть выполнены пояски 13 по наружной поверхности втулки. Дополнительная теплоизоляция обеспечивается выполнением углубления 14 на наружной стороне дна 15 втулки 12.

С целью снижения гидравлического сопротивления и использования большой Е ысоты тангенциальных каналов 10 торец выемки, образованной втулкой 12, может быть ступенчатым или иметь криволинейную образуюи1ую 16 или фаску 17.

Пля двигателя с воспламенением от сжатия втулка может быть выполнена из материала с низкой теплопроводностью и высокой жаростойкостью, а для двигателя с принудительным зажиганием - из материала с высокой теплопроводностью и жаростойкостью.

Двигатель работает следующим образом.

Во время такта сжатия при подходе поршня 9 к верхней мертвой точке втулка 13 входит в выемку 6 в головке 3 цилиндра 1 и отсекает воздух или рабочий заряд, находящийся в зоне вытеснения, от камеры сгорания, Так как движение поршня 2 продолжа- етс я, воздух или рабочий заряд вытесняется с большой энергией через тангенциальные каналы 11 в камеру сгорания, где возникает интенсивное вихревое движение заряда. Форсунка 11 впрыскивает топливо тангенциально в камеру сгорания и усиливает вихревое движение заряда. Интенсивная турбу- лизация заряда обеспечивает образование качественной смеси и полное сгорание топлива. Сгорание продолжается на линии расширения, когда поршень 2 двгокется к нижней мертвой точке. В этот период газы с большой интенсивностью выбрасываются в зону вытеснителя, где оставшийся воздух полностью используется.

Таким образом, организованный рабочий процесс позволяет обеспечить бездымное сгорание при малых значениях коэффициента избытка воздуха, что дает возможность поднять мощность двигателя с воспламенением от сжатия при тех же значениях рабочего объема.

В предлагаемом двигателе, кроме того, уменьшается отвод тепла в стенки камеры сгорания из-за использования втулки из материала с низкой теплопроводностью, что позволяет снизить удельный расход топлива.

Для двигателя с принудительным зажиганием зазор между днищем поршня и головкой цилиндра в верхней мертвой точке в зоне вытеснителя должен быть минимальным (0,5-1,2 ьтм) . При этом обеспечивается минимальный удельный расход топлива и меньшее выделение углеводородов.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемок в головке цилиндра и дни1;1е поршня при положении поршня в верхней мертвой точке сопряженных между сосо

торцовыми поверхностями, одна из которых снабжена выступами, образующими тангенциал1)Но направленные канллы, и источник воспламенения, установленный в выемке со стороны головки цилиндра напротив одного из каналов и вблизи него, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности, выемка, снабженная выступами, образована втулкой.

2.Двигатель по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что втулка лена в головке цилиндра.

3.Двигатель по п,1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что втулка установ лена в днише поршня.

4.Двигатель по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что втулка установлена под выпускным клапаном.

5.1 вигатель по пп.1 и 2, о т д и- ч а ю щ и и г я тем, что втулка установлена под впускным клапаном.

6.Двигатель по пп,1-3, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что втулка

JQ

jr

20

25

30

35

40

45

50

55

сиа(1женя дfloм, примыкающим к выемке в днище поришя.

7.Двигатель по п.Ь, о т л и ч а- ю ш и и с я тем, что дно втулки со стороны выемки в пнище поршня выполнено с углублением.

8.Двигатель по п,3, отличающийся тем, чт(1 втулка выполнена из теплоизоляционного материала.

9.Двигатель по nri.1-4, 6 и 7, отличающийся тем, что втулка выполнена из материала с малой тетопроводностью и большой жаропрочностью,

10.Двигатель по п.9, о т л и ч а- ю iji и и с я тем, что втулка выполнена из керамики.

11.Двигатель по пп. i-7, 9 и 1 О, от- л и ч а ю щ и и с я тем, что втулкл выполнена с поясками по Hap TKHoii поверхности .

12.Двигатель по яп.1-11, о т л и- чающийся тем, что торец выемки, сопряженной с втч лкой цри положении поршня в BepXHei i мертвой точке, выполнен ступенчато формы.

13.Двигатель по пп.1-12, о т л и- ч а ю ш и и с я тем, что торец выемки, сопряженной с вт лкой при по- ложени;; поршня верхней мертвой точке, выполне} с фаской,

14.Двигатель по пп,1-13, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, ч-го торец выемки, сопряженной с втулкой при положении порщня в верхней мертвой точке, выполнен с криволинейной образующей.

15.Двигатель по п.,1, отличающийся тем, что выемки в головке цилиндра и днище поршня выполнены овальной формы.

16.Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выемка, сопряженная с втулкой при попожении поршня в верхней мертвой точке, снабжена теппоизолирующей вставкой,

17.Двигатель по п.1, отличающийся тем, что выемка, сопряженная с втулкой при положении поршня в верхней мертвой точке, покрыта теплоизоляционным материалом.

18.Двигатель по пп.1,3,12-16, отличающийся тем, что втулка выполнена заодно с днищем поршня из теплоизолирующего материала.

Изобретение позволяет повысить эффективность четырехтактного двигателя путем отвода тепла в стенки камеры сгорания. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1. Камера сгорания двигателя выполнена в виде выемки 6 в головке 3 цилиндра и выемки в днище 8 поршня. Торцовые поверхности выемок сопряжены между собой при положении поршня в верхней мертвой точке. В одной из выемок торцовая поверхность выполнена с выступами, образующими тангенциально направленные каналы, предназначенные для завихрения заря- да. Источник 11 воспламенения установлен в выемке со стороны головки цилиндров напротив одного из каналов и вблизинего. Выемка,торцовая часть которой снабжена выступами, образована втулкой 12. Для надежного крепления последней в выемке м.б. выполнены пояски по наружной поверхности втулки. Дополнительная теплоизоляция обеспечивается выполнением углубления на наружной стороне дна втулки. Для снижения гидравлического сопротивления и использования большой высоты тангенциальных каналов торец втулки м.б. ступбнчатым или иметь криволинейную образующую или фаску. Для двигателя с воспламенением от сжатия втулка м.б. вьтолнена из материала с низкой теплопроводностью и высокой жаростойкостью, а для двигателя с принудительным зажиганием - из материала с высокой теплопроводностью и жаростойкостью. Организованный рабочий процесс позволяет обеспечить бездымное сгорание при малых значениях коэффициента избытка воздуха. 17 з.п. ф-лы, 9 ил. i (Л оо со 4 СО Qiatl

зиг.З

12

Фиг.5

сриг.7

-5

фиг А

ери г. 6

,,

/- /А

:222 is(Pi/г. 8

(Уиг.9