Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием Советский патент 1989 года по МПК F02B23/08 

1

I Изобретение относится к двигателям внут |реннего сгорания с принудительным зажига- |нием.

I Цель изобретения - улучшение антидетонационных свойств двигателя и снижение удельного расхода топлива путем улучше- ния сгорания.

I На фиг. 1 показан двигатель, попереч- |ный разрез по оси впускного клапана и

|оси свечи зажигания; на фиг. 2 - ка- Ыера сгорания, вид со стороны днища поршня; на фиг. 3 - схема движения заряда в камере сгорания на такте впуска; на фиг. 4 - то же, план; на фиг. 5 - схема движения заряда в конце такта сжатия; на фиг. 6 - схема с изобра- кением распространения пламени по объему амеры сгорания в начальный период. I Двигатель содержит цилиндр 1 с порш- Ием 2, головку 3 цилиндра 1, камеру 4 Сгорания, ограниченную выемкой 5 большего Объема в головке 3 и центральным уг- дублением 6 меньшего объема в днище 7 Ьоршня 2, каналы впуска 8 и выпуска 9 С впускным 10 и выпускным 11 клапанами и свечу 12 зажигания.

Выемка 5 выполнена в головке 3 с наклонной к оси 13 цилиндра 1 клапанной плоскостью 14 и боковыми стенками 15 различной высоты. На клапанной плоскости 14 выполнены отверстия для впускного 10 и выпускного 11 клапанов. Клапанная плоскость 14 сопряжена с боковыми стенками 15 при помощи конической фаски 16, в зоне которой размещен центральный электрод 17 свечи 12 зажигания. Поверхность боковых стенок 15 со стороны большей высоты образована двумя цилиндрическими поверхностями 18 и 19, наклонен- ными друг к другу, а образующая 20 с указанной стороны при пересечении с плоскостью 21 разъема головки 3 сопряжена с образующей 22 цилиндра 1, причем линия пересечения одной из цилиндрических поверхностей 18 и 19 по меньшей мере на части своей длины совпадает или почти совпадает с контуром 23 цилиндра 1. При положении поршня в верхней мертвой точке между поверхностью плоскости 21 разъ,- ема и днищем 7 поршня 2 за линией 24

5

0

5 0

пересечения боковой стенки 15 с меньшей высотой и контуром 23 цилиндра образуется вытеснитель 25.

Углубление 6 в днище 7 поршня 2 охватывает своим контуром 26 вертикальную проекцию на плоскость 21 разъема головки, большую часть торца и центральный электрод 17 свечи 12 зажигания и большую часть линии 24 пересечения боковой стенки 15 с меньшей высотой выемки 5 в головке 3 с плоскостью 21 ее разъема с цилиндром 1. Часть линии 24 пересечения размещена между осями 27 и 28 впускного 10 и выпускного 11 клапанов соответственно. Оси 27 и 28 лежат в плоскостях, перпендикулярных оси 29 цилиндра 1 в продольном направлении. Канал 8 впуска выполнен головке 3 цилиндра 1, размещен в плане со смещением его оси 30 относительно оси 27 впускного клапана 10.

Свеча 12 зажигания установлена в наиболее удаленной от поршня 2 части конической фаски 16 перпендикулярно последней, т. е. фактически установлена в наиболее высокой части камеры 4 сгорания.

Отношение расстояния R от оси 13 цилиндра 1 до центрального электрода 17 свечи 12 зажигания к радиусу R углубления 6 в днище 7 поршня 2 составляет 0,7-0,95, а отношение величины объема углубления 6 в поршне 2 к суммарному объему камеры 4 сгорания составляет 0,05-0,25. того, отношение площади сегмента 31, образуемого линией 24 пересечения в плане боковой стенки 15 со стороны ее меньшей высоты с плоскостью 21 разъема головки и контуром 26 углубления 6 в днише 7 поршня 2, к площади сегмента, образуемого линией 24 и контуром 23 цилиндра 1, т. е. к общей площади вытеснителя 25, составляет 0,25- 0,55.

Двигатель работает следующим образом.

На такте впуска под действием разрежения, создаваемого движением поршня 2 от верхней к нижней мертвой точке, через открытый впускной клапан 10 в камеру 4 сгорания поступает топливовоздушная смесь 32. С помощью специальной формы впускного канала 8 поступающей топливовоздушной смеси сообщается вращение вокруг оси 13 цилиндра 1. Благодаря сопряжению по всему периметру наклонной плоскости 14 с конической фаской 16, в которой установлена свеча 12 зажигания, обеспечиваются минимальные потери энергии движения смеси на такте впуска. Кроме того, такое выполнение этого элемента камеры сгорания позволяет осуществлять ее механическую обработку и получить в результате этого стабильную форму камеры 4 сгорания для обеспечения необходимой организации движени заряда относительно свечи 12 зажигания.

Конфигурация камеры сгорания обеспечивает плавный с наименьшими потерями энергии движения заряда перевод вращения потока в той час,ти камеры 4 сгорания, которая размещена в выемке 5 головки 3, во вращение в цилиндре 1 при движении порщня 2 к нижней мертвой точке.

К концу такта впуска в центрально рас- положенном в днище 7 порщня 2 углуб- лени 6 формируется вращательное движение заряда, близкое по з акону к вращению твердого тела, при котором скорость вращения линейно возрастает от центра уг- лубления 6 к его периферии (фиг. 4). При движении поршня 2 на такте сжатия на большей его части вращение заряда в углублении 6 в днище 7 поршня 2 сохраняется. К концу такта сжатия (фиг. 5), когда днище 7 поршня 2 при- ближается к плоскости 21 разъема головки 3, из щелевого объема вытеснителя 25 при перекрытии периферийной поверхности днища 7 поршня 2 и поверхности плоскости 21 разъема головки 3 вытесняется часть заряда. Вытеснение происходит из кольцевого объема в центрально расположенное углубление 6 в днище 7 поршня 2, благодаря чему вращение не нарушается, а сохраняет свою структуру. Этому способствует то, что большая часть линии 24 пересечения боковой стенки 15 меньшей высоты с плоскостью 21 разъема головки 3 не выходит в плане за пределы контура углубления 6. В конце такте сжатия рабочая смесь воспламеняется с помощью свечи 12 зажигания (фиг. 6). Благодаря сохра- нению в большей части объема камеры 4 сгорания, в том числе в зоне свечи 12 зажигания, вращательного движения заряда развитие начального очага горения после подачи искры происходит в условиях однонаправленного движения смеси с наибольши- ми цикловыми колебаниями скорости и направления движения. Большая часть массы заряда располагается в наиболее высокой части выемки 5 головки 3 в месте установления свечи 12 зажигания, что обеспечивает ускоренный охват пламенем всего объема смеси. Определено, что при отношении расстояния от оси 13 цилиндра 1 до центрального электрода 17 свечи 12 зажигания к радиусу R углубления б в днище 7 поршня 2 в пределах 0,7-0,95 достигается высокая скорость распространения пламени по объему камеры 4 сгорания с переносом продуктов горения в ее центральную часть. Наилучшие результаты получены при отношении величины объема углубления 6 в поршне 2 к суммарному объему камеры сгорания 4, равном 0,05-0,25, и отношении площади сегмента 31 к площади вытеснителя 25, равном-0,25-0,55.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием содержащий по меньщей мере один цилиндр с поршнем, головку цилиндра, камеру сгорания, ограниченную выемкой, выполненной в головке с наклонной к оси цилиндра клапанной плоскостью и боковыми стенками различной высоты, и углублением в днище поршня, впускной канал с завихриванием заряда, размешенный в плане со смещением относительно оси впускного клапана, выпускной канал с выпускным клапаном и свечу зажигания, снабженную центральным электродом и установленную в головке над углублением в днище поршня, отличающийся тем, что, с целью улучшения антидетонационных свойств двигателя и снижения удельного расхода топлива путем улучшения сгорания, наклонная клапанная плоскость выемки в головке сопряжена при помощи конической фаски с боковыми стенками выемки, выполненными в виде цилиндрических поверхностей, по меньщей мере одна образующая боковой стенки со стороны ее большей высоты при пересечении с плоскостью разъема головки сопряжена с образующей цилиндра, линия пересечения боковой стенки со стороны ее меньшей высоты с плоскостью разъема головки размещена в плане внутри контура углубления в днище поршня, а свеча зажигания размещена в зоне конической фаски.

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что свеча зажигания размещена в наиболее удаленной от поршня части конической фаски и установлена перпендикулярно последней.

3.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центральный электрод свечи зажигания размещен в плане от оси цилиндра на расстоянии 0,7-0,95 радиуса углубления в днище поршня, объем углубления составляет 0,05-0,25 объема камеры сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке, а отношение площадей сегментов, образуемых линией пересечения в плане боковой стенки со стороны ее меньшей высоты с плоскостью разъема головки и контуром углубления в днище поршня и, соответственно, контуром цилиндра, составляет 0,25-0,55.

V

25 ZA

Изобретение позволяет улучшить антидетонационные свойства двигателя и снизить удельный расход топлива путем улучшения сгорания. Камера 4 сгорания ограничена выемкой 5 и углублением 6 в днище 7 поршня 2. Выемка 5 выполнена в головке 3 цилиндра 1 с наклонной к оси 13 цилиндра клапанной плоскостью 14 и боковыми стенками 15 различной высоты. Впускной канал 8 с завихриванием заряда размещен в плане со смещением относительно оси впускного клапана 10. Свеча 12 зажигания снабжена центральным электродом 17 и установлена в головке 3 над углублением 6. Плоскость 14 сопряжена при помощи конической фаски 16 со стенками 15, выполненными в виде цилиндрических поверхностей. Образующая 20 стенки 15 со стороны ее большей высоты при пересечении с плоскостью 21 разъема головки 3 сопряжена с образующей 22 цилиндра 1. Линия пересечения стенки 15 со стороны ее меньшей высоть с плоскостью разъема головки 3 размещена в плане внутри контура углубления 6. Свеча 12 разi (Л

Фиг.з

32

2

26

31

26

7О

2J

П 1Z

ю

фие.6