Дизель Советский патент 1992 года по МПК F02B23/06 F02F3/26 

Изобретение относится к двигате- лестроению, а именно к дизелям с непосредственным впрыском топлива в неразделенную камеру сгорания, расположенную в поршне.

Известен дизель (1), который имеет в головке цилиндра впускной канал, создающий вращательное движение воздуха в цилиндре - осевой вихрь, форсунку с многосопловым распылителем, расположенную в днище поршня камеру сгорания с горловиной, зауженной кольцевым козырьком, сопряженным со стенкой камеры сгорания и днищем поршня и выполненным со сквозными выточками, причем поверхность,

сопрягающая кромку козырька и днище поршня, выполнена с углом наклона к горизонтали, плавно уменьшающимся при переходе от днища поршня к кромке козырька, и расстояние от козырька до днища поршня составляет 0,1...0,25 от глубины камеры сгорания.

Наличие зауженной горловины увеличивает турбулизацию воздуха, перетекающего в камеру сгорания из надпоршневого зазора при движении поршня к верхней мертвой точке. При этом происходит размазывание топливной пленки и перемешивание топлива с воздухом, что улучшает смесеобразование и экономичность дизеля и снижает

VJ

sj

О

hO 4

GO

токсичность отработанных газов. Наиболее интенсивная турбулизация достигается при наличии острой кромки у козырька камеры сгорания, но при этом, как показывает опыт эксплуатации дизелей с подобной камерой сгорания, из-за малой толщины ,и ограниченного теплоотвода в этой кромке возникают термоусталостные трещины, ведущие к разрушению поршня и отказу дизеля вце- лом. При массивном козырьке со скругленной кромкой резко ухудшается турбулизация воздуха, перетекающего в камеру сгорания, и ухудшаются экономические показатели дизеля при увеличении выброса вредных веществ с отработанными газами.

Целью изобретения является обеспечение улучшенного за счет повышенной турбу- лизации воздушного заряда в камере сгорания смесеобразования и горения топливо-воздушной смеси, а следовательно, и снижения расхода топлива дизелем при снижении токсичности отработанных газов.

Указанная цель достигается тем, что отношение угла наклона к горизонтали поверхности, сопрягающей кромку козырька и днище поршня, у последнего к углу ее наклона у кромки козырька составляет 1,8...2,2. Для улучшения пристенной турбу- лизации воздуха в камере сгорания радиус кривизны поверхности, сопрягающей кромку козырька с днищем поршня, и радиус кривизны поверхности, сопрягающей кромку козырька со стенкой камеры сгорания соотносятся как 1,5...2,5, а выточки в козырьке выполняются на глубину, совпадающую со стенкой камеры сгорания. Причем, число выточек в кольцевом козырьке равно количеству распыливающих отверстий форсунки.

На фиг.1 показан частичный разрез ди- зеля по оси цилиндра; на фиг.2 - схема козырька и его сопряжение с камерой сгорания; на фиг.З - пример выполнения выточек в козырьке..

Буквенные обозначения:

Н - глубина камеры сгорания;

D - диаметр камеры сгорания;

В - толщина торца козырька;

h - величина смещения козырька от днища в глубину камеры сгорания.

Дизель имеет в головке блока цилиндров впускной, например винтовой, канал 1, форсунку 2 с многосопловым распылителем, поршнем 3 с камерой сгорания 4. .Камера сгорания А имеет кольцевой козырек 5, расположенный на расстоянии h 0,10 ..0,25 от днища поршня 3 Угол наклона к горизонтали сопрягающей поверхности 6 по мере перехода от днища 7 поршня 3 к торцу 8

козырька 5 плавно уменьшается с а до

«2 таким образом, что отношение

. (Xi равно 1,8...2,2. Поверхность 6 имеет

кривизну радиусом RL Поверхность 9, сопрягающая торец 8 козырька 5 с боковой поверхностью 10 камеры сгорания 4 имеет кривизну радиусом R2, причем для повышения пристенной турбулизации воздуха в камере сгорания 4 радиусы

кривизны RI и R2 выполняются в соотношении Ri/R2 1,5...2,5. В козырьке 5 имеются выточки 11 до диаметру D камеры сгорания 4. Число выточек преимущественно равно -количеству сопловых отверстий

распылителя 2.

Дизель работает следующим образом. Всасываемый через канал 1 воздух приводится во вращение и в цилиндре возникает осевой вихрь. В процессе такта сжатия

вращающийся воздух перетекает из над- поршневого зазора в камеру сгорания 4 и при этом из-за срыва потока на козырьке 5 возникает дополнительная интенсивная пристенная турбулизация воздуха, что увеличивает скорость смесеобразования и улучшает сгорание топлива. При впрыске каждый факел топлива ударясь о козырек 5 разделяется и часть топлива в виде мелкораспыленных частиц и пленки перемещается над и по поверхности 6. Другая часть топлива перемещается в обьем камеры сгорания 4 и на ее стенку по диаметру D под козырьком 6. Ориентация факелов топлива относительно кромок выточек 11 обеспечивает срыв топливной пленки осевым вихрем в объем камеры сгорания с повышенной тур- булстзацией воздуха, что также способствует улучшению смесеобразования и сгорания топлива.

Предлагаемое расположение козырька 5, а также предлагаемое сочетание характеристик поверхностей, его образующих, при наличии выточек 11 обеспечивают снижение термомеханических напряжения за счет

более качественного воздухообмена в камере сгорания, оптимизированного теплоотвода от кромки козырька 5 в тело поршня 3 и позволяет выполнять козырек 5 с минимальным по ширине торцем Ь,

Q Совокупность предлагаемых решений позволяет снизить расход топлива и токсичность отработавших газов при сохранении надежности дизеля.

5 Формула изобретения

1. Дизель, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненным в ней впускным каналом, создающим вращательное движение воздуха в цилиндре, расположенную в днище поршня камеру сгорания с горловиной, зауженной кольцевым козырьком, сопряженным со стенкой камеры сгорания и днищем поршня и выполненным со сквозными выточками, и топливную форсунку с распыливающими отверстиями, причем поверхность, сопрягающая кромку козырька и днище поршня, выполнена с углом наклона к горизонтали, плавно уменьшающимся при переходе от днища поршня к кромке козырька, и расстояние от козырька до днища поршня составляет 0,1-0,25 от глубины камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышений топлив- ной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, отношение угла наклона к горизонтали поверхности, сопрягаю.щей кромку козырька и днище поршня, v последнего к углу ее наклона у козырька составляет 1,8-2,2.

2.Дизель по п. 1, отличающийся тем, что отношение радиуса кривизны поверхности, сопрягающей кромку козырька с днищем поршня, к радиусу кривизны поверхности, сопрягающей кромку козырька со стенкой камеры сгорания, составляет 1,50 2,5.

3.Дизель по пп. 1и2, отличающийся тем, что выточки кольцевого козырька выполнены на глубину, совпадающую со стенкой камеры сгорания.

5 4. Дизель по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что число выточек кольцевого козырька равно количеству распыливающих отверстий форсунки.

Сущность изобретения: дизель содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненным в ней впускным каналом, создающим вращательное движение воздуха в цилиндре, расположенную в днище поршня камеру сгорания с горловиной, зауженной кольцевым козырьком, сопряженным со стенкой камеры сгорания и днищем поршня и выполненным со сквозными выточками, и топливную форсунку с, распыливающими отверстиями, причем поверхность, сопрягающая кромку козырька и днище поршня, выполнена с углом наклона к горизонтали, плавно уменьшающимся при переходе от днища поршня к кромке ко- зырька, а расстояние от козырька до днища поршня составляет 0,10...0,25 от глубины камеры сгорания. При этом отношение угла наклона к горизонтали поверхности, сопрягающей кромку козырька и днище поршня, у последнего к углу ее наклона козырька составляет 1,8...2,2, отношение радиусе кривизны поверхности, сопрягающей кромку козырька с днищем поршня, к радиусу кривизны поверхности, сопрягающей кромку козырька со стенкой камеры- сгорания, составляет 1,5...2,5, а выточка кольцевого козырька выполнены на глубину, совпадающую со стенкой камеры сгорания, и число их равно количеству распыливающих отверстий форсунки. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. Ё

Фи,г. /

Фиг. г