Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия Советский патент 1988 года по МПК F02B23/06 

со

Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить токсичность отработавших газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания. Камера 4 сгорания двигателя выполнена в днип1е 3 поршня в виде выемки 5 с горловиной 6, дном 7 и боковой стенкой 8. В последней вьтолнена проточка 12, в которой размещено кольцо 1 3 с замком. Форма внутренней поверхности кольца может иметь различную конфигурацию профиля в зависимости от размерности, назначения и т.д. Проточка 12 может быть снабжена стопором, промежуточной проставкой, радиальными выступами. Выступающая часть кольца 13 является более нагретой деталью, что способствует быстрому испарению топлива. С другой стороны она является источником турбули- зации пристеночного слоя периферийной g части вихря. Обе эти причины способст« вуют более интенсивному процессу по- С// догрева топлива. 19 з,п. ф-лы, 15 ил.

ФигЛ

Изобретение относится к двигателе- строеиию, в частности к лвигателям внутреннего сгорания воспламенением от сжатия.

Цель изобретения - повышение экономичности и снижение токсичности отработавших газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания.

На фиг.1 предназначена камера его- Q (не показан) содержит цилиндр 1 с

рания две с воспламенением от сжатия, выполненная в виде выемки в поршне с цилиндрической проточкой, снабженной вставкой, выполненной в виде кольца с замком, профильная внутренняя поверхность которого выполнена цилиндрической; на фиг.2 - камера сгорания с кольцом, профильная поверхность которого выполнена конической с меньшим основанием конуса, обращенным к дну выемки; на фиг.З - то же, в случае, когда профильная поверхность кольца выполнена конической с меньшим основанием конуса, обращенным к горловине на фиг.А - то же, в случае выполнения профильной поверхности из двух усеченных конусов, обращенных большими основаниями один к другому; на фиг.З- то же, в случае выполнения профильной поверхности из двух усеченных конусов, обрап;енных меньшими основаниями один к другому; на фиг.6 - вариант выполнения кольца с криволинейной формой профильной поверхности кольца (вариант с уширением в периферийной части); на фиг,7 - то же (вариант с уширением в средней части); на фиг.8 - то же, в случае вьтолнения профильной поверхности гофрированной

размещенным в нем поршнем 2 с днищем 3, камеру Д сгорания, выполненную -в дниг1е 3 поршня 2 в виде выемки 5 с горловиной 6, дном 7 и боко15 вой стенкой 8, головку цилиндра 9 и установленную в ней форсунку 10 с сопловыми отверстиями 11. Боковая стенка 8 выемки 5 снабжена цилиндрической проточкой 12, в которой раз20 мещено кольцо 13 с замком 14.

Форма внутренней поверхности 15 кольца 13 может иметь различную конфигурацию профиля в зависимости от размерности, назначения, быстроход25 ности и организации рабочего процесса двигателя.

Цилиндрическая проточка 12 выемки 5 может быть снабжена стопором 16, размещенным в зоне замка 14, кольца

30 13 (рис. 11),

Цилиндрическая проточка 12 выемки 5 может быть дополнительно снабжена промежуточной проставкой 17, выполненной из теплоизолирующего материала и установленной проточкой

ЗЭ

12и кольцом 13 (фиг,12), а также дополнительным упругим элементом 18, выполненным, например, в виде волнообразной кольцевой пластины, уставовпо высоте; на Лиг,9 - то же, при вол- 40 енной между проточкой 12 и кольцом

13(фиг,13).

нообразном исполнении профильной поверхности по ее периметру, вид сверху; на фиг.10 - то же, при выполнении торцовой поверхности кольца волнообразной, вид сбоку; на фиг,11 - вариант поршня, цилиндрическая проточка выемки которог О дополнительно снабжена стопором, размешенным в дозе замка кольца; на фиг.12 - вариант исполнения кольца в

поршне, в случае, когда цилиндрическая проточка поршня дополнительно снабжена промежуточной проставкой, выполненной из теплоизолирующего маКольцо 13 может быть снабжено радиальными выступами 19 (фиг, 14 и 15), В зависимости от места установ- .g ки форсунки 10, организации рабочего процесса и конуса 20 раскрытия топливного факела оси 21 сопловых отверстий 11 форсунки 10 могут быть направлены либо на выступы 19 (фиг,14), gQ либо на кольцо 13 в промежутки между выступами 19 (фиг,15),

Предлагаемая конструкция двигателя может быть реализована на камерах в поршне различного профиля с разнытериала, установленной между проточ- 55 продессами смесеобразования кой и кольцом; на фиг,13 - вариант (объемным, пленочным и др.), с раз- фиксации кольца в поршне, цилиндрическая проточка которого дополнительно снабжена упругим элементом, усталичным взаимным расположением форсунки, поршня и выемки в поршне, с различньгм расположением и количестновленным между проточкой и кольцом; на фиг.1А - вариант кольца с выступами, оси сопловых отверстий форсунки направлены на выступы; на фиг,15- вариант кольца с выступами, оси сопловых отверстий форсунки направлены на выступы.

Двигатель внутреннего сгорания

размещенным в нем поршнем 2 с днищем 3, камеру Д сгорания, выполненную -в дниг1е 3 поршня 2 в виде выемки 5 с горловиной 6, дном 7 и боковой стенкой 8, головку цилиндра 9 и установленную в ней форсунку 10 с сопловыми отверстиями 11. Боковая стенка 8 выемки 5 снабжена цилиндрической проточкой 12, в которой размещено кольцо 13 с замком 14.

Форма внутренней поверхности 15 кольца 13 может иметь различную конфигурацию профиля в зависимости от размерности, назначения, быстроходности и организации рабочего процесса двигателя.

Цилиндрическая проточка 12 выемки 5 может быть снабжена стопором 16, размещенным в зоне замка 14, кольца

13 (рис. 11),

Цилиндрическая проточка 12 выемки 5 может быть дополнительно снабжена промежуточной проставкой 17, выполненной из теплоизолирующего материала и установленной проточкой

12и кольцом 13 (фиг,12), а также дополнительным упругим элементом 18, выполненным, например, в виде волнообразной кольцевой пластины, уставовКольцо 13 может быть снабжено радиальными выступами 19 (фиг, 14 и 15), В зависимости от места установ- ки форсунки 10, организации рабочего процесса и конуса 20 раскрытия топливного факела оси 21 сопловых отверстий 11 форсунки 10 могут быть направлены либо на выступы 19 (фиг,14), либо на кольцо 13 в промежутки между выступами 19 (фиг,15),

Предлагаемая конструкция двигателя может быть реализована на камерах в поршне различного профиля с разны продессами смесеобразования (объемным, пленочным и др.), с раз-

личным взаимным расположением форсунки, поршня и выемки в поршне, с различньгм расположением и количестBOM цилиндрических проточек и установленных в них колец.

Двигатель работает следующим образом.

При впрыске топлива в камеру сгорания при движении поршня 2 к верхней мертвой точке (ВМТ) (за 10-38 до ВМТ в зависимости от типа двигателя) оно частично начинает сгорать В объеме, а частично попадает на кольцо 13. Выступающая часть кольца 13 (независимо от формы его исполнения - фиг.1-10, 14, 15), во-первых является более нагретой деталью порш ня и поэтому топливо, попадая на кольцо 13, быстрее испаряется с одной стороны и может рикошетом отбрасываться от стенок в объем (для случаев исполнения на фиг.2, А, 10, 14 и 15) с другой стороны, а во-вторых, является источником турбулизации пристеночного слоя периферийной части вихря, сформированного в камере сгорания. Обе эти причины способствуют интенсификации процессов подогрева, испарения, предполагаемой подготовки и сгорания топлива. При этом повышенная температура кольца 13, а также пристеночная турбулизация смеси способст- вует увеличению полноты сг орания топлива в относительно холодном пристеночном слое и уменьшению его толщины, в результате чего уменьшается содержание продуктов неполного сгорания топлива в отработавших газах (ОГ). А правильный выбор формы, выступающей в объем Камеры сгорания части кольца 13, позволяет улучшить газодинамическое совершенство формы камеры сгорания, чем достигается повьшение полноты сгорания топлива (т.е. улучшается топливная экономичность двигателя) при минимальных значениях газодинамических потерь трпливовоздушного вихря в зоне кольца 13 камеры 4 сгорания .

В зависимости от параметров топли- воподачи, интенсивности воздушного вихря и геометрических параметров топливных факелов наилучшие результаты могут достигаться при цилиндрическом (фиг.1), конусном (фиг.2 и 3), криволинейном (фиг.6 и 7), волнообразном (фиг.8-10) и многоколечном (фиг.А и 5) исполнении профильной поверхности кольца 13, а также при наличии выступов 19 (фиг. 14 и 15), профиль, форма и число которых могут

задаваться теоретически и утсушяться экспериментальным путем.

Величина выступаюи1ей части кольца 13, его ширина, форма и количество колец 13 могут пначигсльно (ттчи- чаться для дизелей с различными про- цессаьш смесеобразопания.

При этом кольца 13 может Оыть как подвижным, так и непо/шнжмым - при фиксации его с помощью стопора 16 (фиг.11).

Кольцо 13 может быть испо.чнено п варианте теплоизоляции его от поршня с помощью теплоизолирующей про- 17 (фиг. 12), что позволяет повысить температуру кольца 13, а также может являться элементом комплекса технических решений при разработке адиабатного двигателя.

Упругий элемент 18 в виде волнообразной кольцевой пластины позволяе реализовать один из способов установки кольца 13 в проточке 12 днища 3 порпшя 2 (фиг.13).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет с помощью простого конструктивного приема улучшить технические и экономические показатели двигателя. Его преимуществом является простота экспериментальной доводки процесса путем смены колец разной формы, размеров и профиля а также универсальность по отношению ко всем типам дизелей с различной организацией рабочего процесса.

Формула изобретения

нено с профильной внутренней поверхностью,

5

0

5

0

5

5

0

ригЛ

фиг. 5

13 /5

Фиг. 6

13

т

Ф1лъ.7

13

т

1т

Фиг,8

ФИ9.П