Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия Советский патент 1992 года по МПК F02B23/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, в основном к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с непосредственным впрыском топлива.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, с непосредственным впрыском топлива, с камерой сгорания, эксцентрично расположенной в поршне, представляющей собой симметричное тело вращения, стенки которого параллельны оси поршня и переходят в днище по радиусу, а также с эксцентрично расположенной многоструйной форсункой, имеющей по меньшей мере четыре отверстия впрыска, причем эти отверстия имеют различные диаметры и определенные угловые направления, рассчитанные таким образом, чтобы проникновение каждой струи топлива в момент впрыска было равно длине пути, проходимого этой струей до контактирования со стенкой камеры сгорания в поршне, причем поблизости от этой стенки камеры всегда имеется постоянный избыток воздуха для всех струй.

Однако данная конструкция имеет ряд недостатков: нецелесообразно с технологической точки зрения изготовление распылителей форсунок с различными диаметрами сопловых отверстий; данная конструкция не обеспечивает оптимальных условий для эффективного процесса объемно-пленочного смесеобразования.

Известен также двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленной в ней топливной форсункой, имеющей по меньшей мере четыре распылительных отверстия, и камеру сгорания, образованную головкой и смещенным цилиндрическим углублением в

СО

с

чэ

ON VI 00

днище поршня, образующие боковой стенки которого параллельны оси поршня и сопряжены с дном углубления по радиусу, причем форсунка смещена относительно поршня и углубления, ось поршня, ось углубления и точка пересечения осей распылительных отверстий форсунки между собой расположены в одной плоскости, а точки пересечения осей распылительных отверстий форсунки с боковой стенкой углуб- ления расположены в плоскости, перпендикулярной оси углубления, и равномерно распределены по периметру его боковой стенки.

Однако данная конструкция не обеспечивает достижения оптимальных условий, гарантирующих эффективность процессов объемно-пленочного смесеобразования и сгорания, при любом взаимоположёнии форсунки, поршня и углубления в поршне. Кроме того, данная конструкция не обеспечивает достижения оптимальных условий при количестве распылительных отверстий более четырех..

Цель изобретения - улучшение экономичности двигателя путем повышения эффективности процессов смесеобразования и сгорания.

Указанная цель достигается тем, что, углубление выполнено с диаметром dt 0,5 - 0,6 диаметра поршня, расстояние между осями углубления и поршня составляет d2 0,05 - 0,1 диаметра поршня, расстояние между осью последнего и точкой пересечения осей распылительных отверстий форсунки между собой составляет da 0,15 - 0,25 диаметра поршня, а отношение максимального расстояния между точкой пересечения осей распылительных отверстий между собой и точками их пересечения с боковой стенкой углубления к минимальному составляет LMaKc/LMMH 1,5-1,7.

На фиг.1 изображен двигатель внутреннего сгорания, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - пространственное расположение элементов двигателя внутреннего сгорания.

Поршень 1 имеет днище 2, в котором выполнено цилиндрическое углубление 3, образующие боковой стенки 4 которого параллельны оси поршня 1 и сопряжены с дном 5 углубления 3 по радиусу 6. Углубление 3 выполнено с диаметром di 0,5 - 0,6 диаметра поршня 1, расстояние между осями углубления 3 и поршня 1 составляет d2 0,05 - 0,1 диаметра поршня 1, расстояние между осью последнего и точкой 7 пересечения осей распылительных отверстий форсунки 8 между собой составляет da 0,15 - 0,25 диаметра поршня 1. Отношение LMaiccмаксимального расстояния 9 от точки 7 пересечения осей распылительных отверстий между собой до точек их пересечения с боковой стенкой углубления 3 к LMHH - минимальному расстоянию 10 составляет 1,5 - 1,7.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива, как правило, камера сгорания образуется поверхностью

0 головки цилиндра, стенкой цилиндра и каким-либо углублением в поршне. Форсунка установлена в головке, а ее распылитель - в отверстии поверхности головки. Если двигатель предусматривается с двумя клапанами

5 на цилиндр, клапанам придается возможно больший диаметр, вследствие чего расстояние, разделяющее ближайшие точки обоих седел клапанов, недостаточно для размещения отверстия под распылитель форсунки.

0 Следовательно, компоновка двигателя с двумя клапанами на цилиндр обязывает смещать форсунку относительно геометрической оси цилиндра. Смещение форсунки вызывает необходимость смещения камеры

5 сгорания в поршне. Однако камеру сгорания в поршне невозможно сместить достаточно от центра поршня с тем, чтобы она располагалась симметрично под форсункой, так как такое смещение приводит к асим0 метрии тепловых напряжений, которым подвергается поршень.

Таким образом, у двигателей с двумя клапанами на цилиндр форсунка располагается эксцентрично относительно камеры

5 сгорания в поршне, а следовательно, появляется разница в свободной длине струй топлива, впрыскиваемого в камеру через разные сопловые отверстия. Это обстоятельство , не всегда позволяет получить на

0 двигателях с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания с объемно-пленочным смесеобразованием наиболее оптимальное смесеобразование и эффективное сгорание.

5 Для рациональной организации процесса объемно-пленочного смесеобразования желательно обеспечить такое соотношение наибольших и наименьших длин топливных струй, чтобы часть топлива,

0 впрыскиваемого в камеру сгорания, использовалась для образования пленки на поверхности камеры сгорания, а другая часть объемно сгорала до соприкосновения со стенками камеры сгорания. При этом эффек5 тивность процесса объемно-пленочного смесеобразования будет в значительной мере зависеть от количественного соотношения между объемно-сгорающей частью топлива и частью топлива, образующей пленку на поверхности камеры сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При работе двигателя топливные с(труи впрыскиваются через сопловые отверстия форсунки 8 в углубление 3 днища 2 поршня 1 и попадают на его боковую стенку 4 (в одной плоскости А - А, перпендикулярной оси углубления 3) равномерно распределенными по периметру боковой стенки 4 углубления 3. При этом взаимное располо- жение форсунки 8, углубления 3 и поршня 1 таково, что отношение максимального расстояния 9 от точки 7 пересечения осей распылительных отверстий между собой до точки их пересечения с боковой стенкой 4 углубления 3 к минимальному расстоянию 10 составляет 1 макс/1-мин 1.5 - 1,7.

Использование предлагаемой конст- рукции обеспечивает повышение эффективности смесеобразования и сгорания, а следовательно улучшает технико-экономические показатели двигателя.

Формула из обретения

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленной в ней топливной форсункой, имеющей по меньшей мере четыре распылительных отверстия и камеру сгорания, об-

разованную головкой и смещенным цилиндрическим углублением в днище поршня, образующие боковой стенки которого параллельны оси поршня и сопряжены с дном углубления по радиусу, причем форсунка смещена относительно поршня и углубления, ось поршня, ось углубления и точка пересечения осей распылительных отверстий форсунки с боковой стенкой углубления расположены в плоскости, перпендикулярной оси углубления, и равномерно распределены по периметру его боковой стенки, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономичности путем повышения эффективности процессов смесеобразования и сгорания, углубление выполнено с диаметром di 0,5 - 0,6 диаметра поршня, расстояние между осями углубления и поршня составляет d2 0,05 - 0,1 диаметра поршня, расстояние между осью последнего и точкой пересечения осей распылительных отверстий форсунки между собой составляет 0,15 - 0,25 диаметра поршня, а отношение максимального расстояния между точкой пересечения осей распылительных отверстий между собой и точками их пересечения с боковой стенкой углубления к минимальному составляет LMSKC/LMMH 1,5 1.7.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Целью изобретения является улучшение экономичности двигателя путем повышения эффективности процессов смесеобразования и сгорания. Указанная цель достигается тем, что углубление 3 в днище 2 поршня 1 выполнено с диаметром di (0,5 - 0,6) диаметра поршня 1, расстояние между осями углубления 3 и поршня 1 составляет d2 (0,05-0,1) диаметра поршня 1, расстояние между осью последнего и точкой 7 пересечения осей распылительных отверстий форсунки 8 между собой составляет da(0,15 - 0,25) диаметра поршня 1, а отношение Максимального расстояния отточки 7 пересечения осей распылительных отверстий между собой до точек их пересечения с боковой стенкой 4 углубления 3 к минимальному расстоянию составляет 1 Макс/1-мин (1,5- 1.7). 3 ил.

8

фие-i