Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием Советский патент 1992 года по МПК F02B23/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателе- строению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием.

Известен двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным поршнем, головку цилиндра, установленные в последней форсунку с распылительным отверстием и устройство зажигания с электродами, камеру сгорания, выполненную в днище поршня по форме тела вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины и выемки, образующая которой в поперечном сечении состоит из криволинейных участков разных радиусов, и приспособление дпя создания вращательного движения воздуха в камере сгорания, причем при положении поршня в верхней мертвой точке распылительное отверстие форсунки расположено вблизи края горловины, а электроды устройства зажигания размещены в проточке, выполненной в боковой стенке камеры сгорания противоположно форсунке, первый криволинейный участок расположен от образующей горловины до пересечения с плоскостью максимального диаметра

5

0

камеры сгорания, второй участок - от этой плоскости до сопряжения с образующей дна выенки, максимальный диаметр камеры сгорания составляет 0,5 - 0,7 диаметра поршня, высота горловины, равна 0,1 - 0,15 глубины камеры сгоранияу а диаметр горловины составляет 0,85 - 0,95 максимального диаметра камеры сгорания.

В известном двигателе главную проблему представляет собой обеспечение воспламенения смеси воздуха с горючим при всех возможных условиях эксплуатации, будь то пуск в холодном состоянии, холостой ход или пуск под номинальной нагрузкой. Это значит, что в пространстве размером в несколько кубических милиметров

между электродами свечи зажигания, через которое проходит искра зажигания во время пробоя искры, состав смеси должен находиться достаточно долго в пределах времени воспламенел ния для того, чтобы образовать достаточно большое пламя для дальнейшего горения смеси, заполняющей цилиндр. Поскольку скорость движения воздуха в камере сгорания и количество впрыснутого горючего изменяются t широких пределах, эта проблема быть решена только путем тщательного согласования целого ряда параметров, как, например, форма и

S

51

взаимное расположение камеры сгорания, струи впрыска и электродов свечи, далее интенсивность закрученного потока, так же как положение фаз процессов впрыска и зажигания. При этом всякий раз следует следить за удельным расходом горючего, характеристикой выхлопных газов и нагрузкой конструктивных деталей.

Все это возможно осуществить в известном безнаддувном двигателе со свободным впуском. При переходе от двигателя со свободным впуском к более мощному двигателю с наддувом повышается степень трудности в создании описанных условий эксплуатации, поскольку здесь в широких пределах изменяются как впрыскиваемое количество горючего, так и количество поданного воздуха по сравнению с двигателем со свободным впуском (между нижним по холостым ходом и номинальной нагрузкой имеются большие интервалы в количествах впрыска и в скоростях воздуха) . При. этом особенно большое значение имеет форма поршневой камеры сгорания.

Форма камеры сгорания и положение струи согласно уровню техники в двигателе внутреннего сгорания с наддувом при большом числе оборотов и малой нагрузке двигателя обуславливают слишком бедное качество смеси Достичь улучшения работы такого двигателя возможно было бы приближением точки поступления струи к свече зажигания. Это устранило бы трудности при частичной загрузке двигателя, но зато еще больше увеличило бы трудности и так уже большие в области более высоких нагрузок (богатая смесь) вследствие большей подачи горючего. Поэтому лучше преодолеть трудности частичных нагрузок тем, что при неизменном положении струи повышается кривизна стенки камеры сгорания, и смесь вблизи от свечи зажигания таким образом обогащается. Требуемая для этого очень большая кривизна стенки камеры сгорания привела бы к невыгодно большой и плоской камере сгорания с точки зрения

техники образования смеси и ее сгорания, слишком сильно снизила бы требуемую интенсивность завихрения. Кроме того, при более высокой нагрузке двигателя получилась бы слишком большая толщина пленки, которая приводит к недостаткам вследствие неполного

10

15

20

25

398606

t

сгорания (слишком богатая смесь в области более высоких нагрузок).

Цель изобретения - повышение надежности воспламенения смеси и увеличе- 5 ние долговечности.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием, содержащем по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, установленные в последней форсунку с распылительным отверстием и устройство зажигания с электродами, камеру сгорания, выполненную в днище поршня по форме тела вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины и выемки, образующая которой в поперечном сечении состоит из криволинейных участков разных радиусов, и приспособление для создания вращательного движения воздуха в камере сгорания, причем при.положении поршня в верхней мертвой точке распылительное отверстие форсунки расположено вблизи края горловины, а электроды устройства зажигания размещены в проточке, выполненной в боковой стенке камеры сгорания противоположно

30 форсунке, первый криволинейный участок расположен от образующей горловины до пересечения с плоскостью максимального диаметра камеры сгорания, второй участок - от этой плоскости

,5 до сопряжения с образующей дна выемки, максимальньй диаметр камеры сгорания составляет 0,5 - 0,7 от диаметра поршня, высота горловины равна 0,1 - 0,15 от глубины камеры сгорания, а

40 диаметр горловины составляет 0,85 - 0,95 от максимального диаметра камеры сгорания, образующая дне выемки выполнена в виде третьего криволинейного участка, расстояние от плос45 кости максимального диаметра камеры сгорания до днища поршня равно 0,42 - 0,7 от глубины камеры сгорания, а радиусы криволинейных участков соответственно составляют R 0,35 - 1,2,

50 Ra ° 1 и R3 3,2 - 4 от глубины камеры сгорания. Кроме того, устройство зажигания может быть расположено с наклоном наружу из камеры сгорания, и один из электродов устройства зажигания может быть выпол нен в форме крючка.

На чертеже представлен предлагае мый двигатель, продольный разрез.

7

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1, установленные в последней форсунку 4 с распылительным отверстием 5 и устройство 6 зажигания с электродами, камеру сгорания посредине или приблизительно посредине в днище 7 поршня 2 по форме тела вращения в виде сопряженных между собой суженной горловины 8 и выемки 9, образующая которой в поперечном сечении состоит из криволинейных участков 10 - 1Ј разных радиусов R - 1Ц, и приспособление для создания вращательного движения воздуха в камере сгорания. Распылительное отверстие

5форсунки 4 при положении поршня

2 в верхней мертвой точке расположено вблизи края горловины 8, а электроды устройства b зажигания размещены в проточке 13, выполненной в днище 7 поршня 2 и боковой стенке 14 камеры сгорания противоположно форсунке 4. Первый криволинейный участок 10 расположен от образующей горловины 8 до пересечения с плоскостью максимального диаметра DB камеры сгорания, второй участок 11 - от этой плоскости до сопряжения с образующей дна выемки 9, максимальный диаметр DB камеры сгорания составляет 0,5 - 0,7 от диаметра DK поршня, 2, высота tH горловины 8 равна 0,1 - 0,15 от глубины Тв камеры сгорания, а диаметр dH горловины 8 составляет 0,85 - 0,95 от максимального диаметра D6 камеры сгорания. Образующая дна выемки 9 выполнена в виде третьего криволинейного участка 12, расстояние tD от плоскости максимального диаметра Dg камеры сгорания до днища 7 поршня 2 равно 0,42 - 0,7 от глубины Т камеры сгорания, а радиусы R 4 - R-J криволинейных участков 10 - 1 2 соответственно составляет R 0,35 - 1,2, R2 0,1 - 0,4 и R.J 3,2 - 4 (центр радиуса R-J находится на продольной оси X камеры сгорания), от глубины Т& камеры сгорания. Устройство 6 зажигания состоит из нескольких стержневых электродов. Может быть применено также устройств

6зажигания, один из электродов которого выполнен в форме крючка. Устройство 6 зажигания проходит от камеры сгорания косо наружу (относи- тельно положения поршня 2 в верхней

мертвой точке). Этим удается избе-

10

15

398608

жать прохождения отверстия для встраивания устройства 6 (свечи) через крышку клапанов головки 3 цилиндра 1 (что необходимо при устройстве зажигания, установленном перпендикулярно днищу 7 поршня 2). Косая установка устройства 6 зажигания сделалась возможной благодаря достигнутому улучшению образования смеси.

Также может быть применено устройство зажигания без выступающих электродов в виде стержня или крючкао Посредством такого устройства зажигания еще более снижается скорость обгорания электродов.

Двигатель работает следующим образом.

Жидкое горючее из форсунки 4, торая смещена относительно центра головки 3 цилиндра 1, в подходящий момент времени с точки зрения условий, работы и рода горючего (точка кипения и воспламеняемость) впрыскивает- с только одной струей 15 в камеру сгорания в направлении вращающегося воздуха. Точка 16 попадания струи 1) горючего на стенку 14 камеры сгорания находится в области максимального диаметра DB камеры сгорания (в

30 положении верхней мертвой точки поршня 2).

Формула изобретения

35 1« Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку

40 цилиндра, установленные в последней форсунку с распылительным отверстием и устройство зажигания с электродами, камеру сгорания, выполненную в днище поршня по форме тела вращения в виде

45 сопряженных между собой суженной горловины и выемки, образующая которой в поперечном сечении состоит из криволинейных участков разных радиусов, и приспособление для создания вра50 щательного движения воздуха в камере сгорания, причем при положении порш- ня в верхней мертвой точке распылительное отверстие форсунки расположено вблизи края горловины,- а элек55 троды устройства зажигания размещены1 в проточке, выполненной в боковой стенке камеры сгорания противоположно форсунке, первый криволинейный участок расположен от образующей горqi

ловины до пересечения с плоскостью максимального диаметра камеры сгорания, второй участок - от этой плоскости до сопряжения с образующей дна выемки, максимальный диаметр камеры сгорания составляет 0,5 - 0,7 диаметра поршня, высота горловины равна О,1 - 0,15 глубины камеры сгорания, а диаметр горловины составляет 0,85 - 0,95 максимального диаметра камеры сгорания, отличающий- ся тем, что, с целью повышения надежности воспламенения смеси и увеличения долговечности , образующая дна выемки выполнена в виде третьего криволинейного участка, расстояние

39860,Ю

от плоскости максимального диаметра камеры сгорания до днища поршня равно 0,42 -0,7 глубины камеры сгорания, а радиусы криволинейных участ- ков соответственно составляет R « - 0,35 - 1,2, RЈ - 0,1 - 0,4 и R3 - 3,2-4 глубины камеры сгорания. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что устройство зажигания расположено с наклоном наружу из камеры сгорания.

to

3. Двигатель по пп.1 и 2, о т - ., личающийся тем, что один из электродов устройства зажигания выполнен в форме крючка.

Изобретение позволяет повысить надежность воспламенения смеси и увеличить долговечность двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и принудительным зажиганием. Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, го- .ловку 3 цилиндра 1, установленные