Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02B23/08 

Фиг /

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.

На фиг.1 представлен двигатели внутреннего сгорания с поперечным разрезом через впускной клапан камеры сгорания при расположении поршня в верхней мертвой точке; на фиг.2 - камера сгорания, размещенная в днище головки цилиндра со стороны поршня (пунктиром показан вариант выполнения вытеснителя головки с переменной шириной); на фиг 3 разрез А-А на фиг.2 (через выпускной клапан камеры сгорания); на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2 (через свечу зажигания камеры сгорания); на фиг.5 - поршень, вид сверху

Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 и плоским днищем и головку 3 цилиндра 1. В обращенном к поршню 2 плоском днище головки 3 выполнена остроскосная клиновидная выемка 4. верхняя наклонная стенка 5 которой сопряжена с уступом 6, выполненным предпочтительно под прямым углом к вытеснителю 7 головки 3. Поскольку стенка 5 наклонена под весьма острым углом, не исключено выполнение уступа 6 и под прямым углом к верхней наклонной стенке 5 Ориентация уступа б при этом изменяется весьма незначительно от перпендикулярного в пределах его высоты. Вытеснитель 7 головки 3 цилиндра 1 с соответственно расположенным напротив вытеснителем 8 поршня 2 образуют полость 9.

В плоском днище поршня 2 выполнено углубление 10 переменной глубины, боковая поверхность которого выполнена в виде серповидно выпуклых в сторону вытеснителя 8 поршня 2 участков, сопряженных между собой с образованием выступа 11. Контур кромки на серповидно выполненных участках в основном в вершинах выпуклостей ортогонально совпадает с частью контура кромки, образованной пересечением вытеснителя головки 3 с плоскостью уступа 6.

В наклонной стенке 5 выемки 4 в головке 3 установлены впускной 12 и выпускной 13 клапаны, и в боковой стенке 14, сопряженной с верхним участком наклонной стенки 5, в межклапанной зоне установлена свеча 15 зажигания, в сторону которой и в пределах межклапанной зоны ориентирован выступ 11 в углублении 10 днища поршня 2. Ориентация в сторону свечи 15 зажигания особенно существенно в варианте выполнения по меньшей мере двух рпускных клапанов,

предпочтительно для многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания , в которых также свеча зажигания располагается в зоне между впускным и выпускным клапанами.

Высота уступа б меньше глубины в расположенной под клапанами 12 и 13 зоне наклонно выполненного к оси цилиндра 1 углубления 10 у боковой поверхности вер0 шин выпуклостей, т.е. в местах указанного совпадения контуров кромок пересечения соответствующих вытеснителей 7 и 8 головки 3 и поршня 2. Предельно верхнее числовое соотношение их различия близко к трем,

5 а выбирается оно с учетом обеспечения известного эффекта Коанда на выходе их полости 9 и в обьеме камеры сгорания, образованном углублением 10 в поршне 2 и выемкой 4 в головке 3

0В варианте исполнения двигателя с меньшими диаметральными размерами выпускного клапана и со смещением свечи зажигания в сторону выпускного клапана предпочтительна переменная ширина вытеснителя го5 ловки 3, выполненная с увеличением ее от впускного к выпускному клапану (фиг.2). Двигатель работает следующим образом. В момент нахождения поршня 2 в верхней мертвой точке на такте сжатия при закры0 тых впускном 12 и выпускном 13 клапанах топливовоздушнач смесь выталкивается из полости 9 в полость камеры сгорания. В связи с тем. что верхняя наклонная стенка 5 остроскосной клиновидной выемки 4 на вы5 ходе из полости 9 приближена к нему на расстоянии высоты уступа 6, а противолежащая нижняя поверхность углубления 10 в поршне превосходяще удалена на его глубину, на выходе вытесняемый поток,

0 отталкиваясь от кромки образованной поверхностью уступа 6 и вытеснителем 7 головки 3 (согласно известного эффекта Коанда). интенсивно отсасывает от ближайшей поверхности топливовоздушную смесь, создэ5 вая у близко расположенной поверхности разрежение. Последним обуславливается поворот потока к ближайшей поверхности. Так как боковая поверхность углубления 10 в поршне 2 выполнена в виде серповидно

О выпуклых участков, в зоне выпуклостей часть потока поворачивается к верхней наклонной стенке 5, и. омывая поверхности впускного 12 и выпускного 13 клапанов, направляется к противоположной стенке 14.

5 В пространстве между серповидными участками где образован выступ 11, направленный в сторону свечи 15 зажигания, часть потока, выталкиваемого из полости 9, отклоняется к близлежащему плоскому днищу поршня 2 и движется к основанию противоположной стенки 14 камеры сгорания. Благодаря этому непосредственно зоны свечи 15 зажигания не достигает ни один турбулизи- рующий вихрь, но взаимодействия вихрь, но взаимодействуя между собой они создают мел- комасштабную турбулентность по всему объему камеры сгорания и непосредственно у свечи 15 зажигания. Это предопределяет быстродействие возгорания, которое происходит от искрового разряда свечи 15 зажигания в пер- вой фазе сгорания, протекающего в момент такта сжатия. Быстрому развитию фронта пламени в последующей фазе горения способствует разнонаправленность потоков в камере сгорания, инициирующих мелкомасштабную турбулентность послойно в зонах смешения потоков по высоте камеры сгорания.

Кроме того, при выполнении вытеснителя 7 с увеличением его ширины от впускного 12 к выпускному 13 клапану происходит смешение потоков не только по высоте камеры сгорания, но и в поперечном направле- нии, близким к диагональному, что стимулирует дополнительную послойно мелкомасштабную турбулентность заряда топли- вовоздушной смеси. Это убыстряет развитие фронта пламени до последующего расширяющегося эффекта от движения поршня 2 к нижней мертвой точке за счет расширения в процессе сгорания рабочего тела. Затем следуют такты выпуска и впуска, и рабочий цикл двигателя повторяется.

Формула изобретения 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр

с размещенным в нем поршнем, в плоском днище которого выполнено углубление переменной глубины с боковой поверхностью, образующей на его днище вытеснитель, головку цилиндра с плоским днищем, в котором выполнена клиновидная выемка, образованная сопряженными между собой боковой стенкой, верхней наклонной стенкой и уступом, образующим на днище головки вытеснитель, впускной и выпускной клапаны, установленные в верхней наклонной стенке выемке, и свечу зажигания, размещенную в боковой стенке выемки в межклапанной зоне, причем уступ выемки выполнен с высотой меньшей глубины в расположенной под клапанами зоне, углубления у его боковой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, боковая поверхность углубления в днище поршня выполнена в виде серповидно выпуклых в сторону вытеснителя поршня участков, сопряженных между собой с образованием выступа, направленного в сторону свечи зажигания.

2.Двигатель поп.1.отличающий- с я тем. что вытеснитель головки выполнен с переменной шириной, увиличивающейся от впускного клапана к выпускному.

3.Двигатель по пп.1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что уступ выемки в днище головки выполнен перпендикулярным к верхней наклонной стенке.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 с плоским днищем и головку цилиндра 1. В плоском днище головки 3 выполнена клиновидная выемка 4. Впускной 12 и выпускной клапаны установлены в верхней наклонной стенке 5 выемки 4. Свеча зажигания размещена в боковой стенке 14 выемки 4. Стенка 5 выемки 4 сопряжена с уступом 6, образующим на днище головки 3 вытеснитель 7. В плоском днище поршня 2 выполнено углубление 10 переменной глубины, боковая поверхность которого представляет собой серповидно выпуклые в сторону вытеснителя 8 поршня 2 участки, сопряженные между собой с образованием выступа, направленного в сторону свечи зажигания. Высота выступа 6 меньше глубины в расположенной под клапанами зоне наклонно выполненного к оси цилиндра 1 углубления 10 у боковой поверхности вершин выпуклостей. В момент нахождения поршня 2 в верхней мертвой точке на такте сжатия при закрытых клапанах обеспечивается создание встречно-направленного и смещенного по высоте камеры сгорания трехпоточного турбулизирующего потока топливовоздушной смеси, обуславливающего быстротечность воспламенения и распространения пламени в конце такта сжатия, повышается гомогенность смеси по всему объему камеры сгорания. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

/2

3

Фаг. 2

Фиг.З

-г

ФигМ

//

Фиг. 5