Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием Советский патент 1988 года по МПК F02B23/08 

тЧ

САЭ Ю О1

О)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к конструкциям камер сгорания в двигателях внутреннего сгорания с принудительным зажиганием.

Целью изобретения является повышение мощности и экономичности двигателя путем организации направленного движения на такте впуска.

На фиг. 1 показана головка цилиндра, вид со стороны поршня; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один .цилиндр 1 с раз- меш,енным в нем поршнем 2, головку 3 ци- линдра 1 с выполненными в ней каналами 4 и 5 для впускного 6 и выпускного 7 клапанов соответственно.

Камера сгорания ограничена стенкой цилиндра 1, днищем 8 порщня 2 и выемкой 9 в головке 3 цилиндра 1. Свеча 10 зажигания расположена в боковой стенке 11 выемки 9 между клапанами 6 и,7, размещенными параллельно в верхней стенке 12 выемки 9. Выемка 9 образует с плоской поверхностью 13 разъема цилиндра 1 и его головки 3 замкнутый контур, включающий первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17, пятый 18 и шестой 19 участки. Первый 14 и второй 15 участки вогнутые, и каждый из них описан дугой окружности, примыкающей к впускному 6 и выпускному 7 клапанам соответственно и соосной с ним. Третий участок 16 размеш,ен между первым 14 и вторым 15 участками со стороны, противоположной свече 10 зажигания, выполнен выпуклым и плавно сопряжен с ними. При этом точка 20 сопряжения первого участка с третьим расположена симметрично относительно оси 21 впускного канала 4 точке 22 пересечения с контуром прямой 23, соединяющей центр впускного клапана 6 и центр отверстия для свечи 10 зажигания. Четвертый 17 и пятый 18 участки примыкают к свече 10 зажигания и сопряжены с первым 14 и вторым 15 участками соответственно, причем радиус дуги окружности четвертого участка 17 больше радиуса дуги окружности, описывающей первый участок 14, а центр дуги окружности четвертого участка. 17 расположен между лучами 24 и 25, проведенными из центра впускного клапана 6 в сторону выпускного клапана 7. При этом луч 24 перпендикулярен касательной 26, проведенной через точку 27 сопряжения первого и четвертого участков параллельно оси 21 впускного клапана 6. Второй луч 25 перпендикулярен прямой, соединяющей центр впускного клапана 6 с центром 28 ок|эужности сопряжения первого 14 и третьего 16 участков. Шестой участок 19 выполнен выпуклым, расположен между четвертым 17 и пятым 18 участками и

0

0

5

0

5

0

5

5

0

5

сопряжен с ними. Точка 27 сопряжения первого участка контура с четвертым расположена на касательной, проведенной к этому контуру параллельно оси 21 впускного канала 4, повернутого относительно его центра с увеличением расстояния между осями впускного 4 и выпускного 5 каналов по мере удаления от днища 8 поршня 2.

Угол сХ, между осью 21, соединяющей центры впускного 6 и выпускного 7 клапанов, и прямой 23, соединяющей центры отверстия под клапан и отверстия для свечи 10 Зажигания, может быть выбран в пределах 45-50°, а угол js между прямой 29, соединяющей центры впускного и выпускного клапанов, и осью 21 впускного канала - в пределах 50-85°.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. .

В период впуска горючая смесь из впускного канала 4 через впускное отверстие поступает в полость камеры сгорания и затем в цилиндр.

Поскольку ось впускного канала повернута относительно центра впускного отверс- стия в сторону точки 27, углы, под которыми потоки горючей смеси из левой и центральной частей впускного отверстия взаимодействуют с боковой стенкой камеры сгорания со стороны свечи зажигания, способствуют снижению потерь на впуске. Снижению потерь- на впуске способствует также нали- чине плавного сопряжения участков 14 и 17. Благодаря тому, что плавное увеличение радиального зазора между боковой стенкой камеры сгорания и тарелкой впускного клапана 6 имеет место вблизи точки 27, поток горючей смеси, поступающий в камеру сгорания через впускное отверстие, вблизи этой точки увлекается в направлении оси впускного канала 4 потоком горючей смеси, поступающим через центральную часть впускного отверстия, и поэтому оба упомянутых потока горючей смеси испытывают минимальное сопротивление своему движению.

Поток горючей смеси, поступающий через центральную часть впускного отверстия, претерпев минимальное сопротивление движению, скользит по поверхности боковой стенки камеры сгорания вблизи свечи зажигания. При этом вследствие выполнения щестого участка 19 контура камеры сгорания и боковой стенки, расположенной в зоне этого участка, выпуклыми, часть центрального потока горючей смеси на этом участке отклоняется от первоначального направления своего движения, интенсивно омывая электроды свечи, и далее, продолжая свое движение, проходит вдоль плоского участка боковой стенки камеры сгорания, прилегающего к первой части участка 19 контура камеры сгорания и расположенного

параллельно прямой 29, и далее поступает в цилиндр, способствуя формированию вращательного движения заряда в цилиндре с минимальными потерями.

Часть центрального потока горючей смеси, которая не подвергалась отклонению в направлении цилиндра, обтекает боковую стенку камеры сгорания в зоне участка 18, имеющую переменный угол наклона к поверхности разъема цилиндра и его головки.

Направление движения в камере сгорания потока горючей смеси, поступающей в период впуска из правой и задней части впускного отверстия в зоне между точками сопряжения участков 14 и 16 и точкой 22 контура, определяется положением граничной точки 20 контура камеры сгорания, от которой в направлении выпускного клапана имеет место начало увеличения зазора между тарелкой впускного клапана 6 и боковой стенкой камеры сгорания в направлении выпускного клапана. Выполнение участка 16 контура камеры сгорания выпуклым способствует снижению местного сопротивления и формированию в зоне камеры сгорания, примыкающей к точке 20 сопряжения участков 14 и 16, направленного потока горючей смеси, средний вектор которого перпендикулярен прямой, соединяющей центр впускного отверстия и центр дуги сопряжения первого и третьего участков. Благодаря плавному сопряжению участков 14 и 16 контура камеры сгорания уменьщаются газодинамические потери при обтекании потоком боковой стенки камеры сгорания, противолежащей свече зажигания.

Симметричное расположение точки 20 и точки 22 пересечения прямой с контуром относительно оси 21 впускного канала 4 обеспечивает формирование в зоне камеры сгорания, расположенной между прямой 29 и участком 16 контура справа от центра впускного отверстия направленного потока горючей смеси, обтекающего свечу зажигания. Это объяс41яется тем, что каждому значению угла между осью 21 впускного канала и прямой 23, соединяющей центры впускного отверстия и отверстия для свечи зажигания, соответствует вполне определенное положение точки 20 на контуре камеры сгорания и связанное с ним направление потока горючей смеси.

Обтекание овечи направленным потоком горючей смеси способствует стабилизации ее температуры при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. В результате этого снижаются требования к щироте температурного диапазона свечи и улучщаются условия воспламенения горючей смеси. Увеличенная площадь вытеснителей в сочетании с уменьшением их высоты способствует интенсификации вихревого

и

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

движения заряда при перемещении порщня вблизи верхней мертвой точки.

Таким образом, изобретение способствует формированию направленных потоков горючей смеси в камере сгорания двигателя при минимальных аэродинамических потерях, что обеспечивает повышение коэффициента наполнения и интенсификации процесса сгорания в широком диапазоне рабочих режимов. Следствие.м этого является повышение мощности и топливной экономичности двигателя.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, содержаш,ий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненными в ней каналами для впускного и выпускного клапанов, камеру сгорания, ограниченную стенкой цилиндра, днищем поршня и выемкой в головке цилиндра, снабженной свечой зажигания, размещенной в боковой стенке выемки между клапанами, причем клапаны размещены параллельно в верхней стенке выемки, которая образует с плоской поверхностью головки цилиндра замкнутый контур, включающий первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой участки, первый и второй вогнутые участки описаны дугой окружности, при.мыкающей к впускному и выпускному клапанам соответственно, а дуга окружности второго участка выполнена соосной с выпускным клапаном, третий участок, размещенный между первым и вторым участками со стороны, противоположной свече зажигания, выполнен выпуклым и плавно сопряжен с ними, четвертый и пятый участки выполнены примы- каю щими к свече зажигания и сопряженными с первым и вторым участками соответственно, а шестой участок выполнен выпуклым, расположен между четвертым и пятым участками и сопряжен с ними, при этом радиус дуги окружности четвертого участка превышает радиус дуги окружности, описываю- шей первый участок, а центр дуги окружности четвертого участка расположен между двумя лучами, проведенными из центра впускного клапана в сторону выпускного клапана так, что один из них перпендикулярен касательной, проведенной через точку сопряжения первого и четвертого участков параллельно оси впускного канала, а второй перпендикулярен прямой, соединяющей центр впускного клапана с центро.м окружности сопряжения первого и третьего участков, отличающийся тем, что, с целью повышения мошности и экономичности двигателя путем организации направленного движения заряда на такте впуска, дуга окружности.

описывающая первый участок, выполнена соосной с впускным клапаном, точка сопряжения первого участка контура с четвертым расположена на касательной, проведенной к этому контуру параллельно оси впускного канала, повернутого относительно его центра с увеличением расстояния между осями

впускного и выпускного каналов по мере удаления от днища поршня, а точка сопряжения первого участка с третьим расположена симметрично относительно оси впускного канала точке пересечения с контуром прямой, соединяющей центры отверстий под впускной клапан и свечу зажигания.

Изобретение позволяет повысить мощность и экономичность двигателя путем организации направленного движения заряда на такте впуска. Впускной и выпускной клапаны 6 и 7 размещены параллельно в-верхней стенке выемки головки цилиндра. Выемка образует с плоской поверхностью головки цилиндра замкнутый контур, включающий участки (У) 14-19. Вогнутые У 14 и 15 описаны дугой окружности, примыкающей к клапанам 6 и 7 соответственно. Дуга окружности У 15 выполнена соосной с клапаном 7. У 16, размещенный между У 14 и 15 со сто- . роны, противоположной свече зажигания, выполнен выпуклым и плавно сопряжен с.ни- ми. У 17 и 18 примыкают к свече зажигания и плавно сопряжены с У 14 и 5 соответственно. Выпуклый У 19 расположен между У 17 и 18 и сопряжен с ними. Дуга окружности, описывающая У 14, выполнена соосной с клапаном 6. Точка 27 сопряжения У 14 и 17 расположена на касательной, проведенной к замкнутому контуру параллельно оси 21 впускного канала 4, повернутого относительно его центра с увеличением расстояния между осями впускного и выпускного каналов 4 и 5 по мере удаления от днища поршня. Точка сопряжения У 14 и 16 расположена симметрично относительно оси канала 4 в точке пересечения с контуром прямой 23, соединяющей центры отверстий под клапан 6 и свечу зажигания. В результате такого выполнения двигателя формируются направленные потоки горючей смеси в камере сгорания при миним.. аэродинамических потерях, что обеспечивает повышение коэффициента наполнения и интенсификацию процесса сгорания в широком диапазоне рабочих режимов. 2 ил. i;o W

6

Фиг.2

J 11