ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Советский патент 1970 года по МПК F02B25/04 

Изобретшие относится к облаюти машино.строения, ,в частности :к Д|Вухта1КТ1ным двигателя|М.

Известны двухтактные двигатели внутреннего -огораиня |С шетлевой тр дувкой, содержащее ЦИЛИНДР с поршнем, движущ-имся ъозврапно-постунательно и обеспечивающим вращение 1воздушш10.го заряда, а ,же головку, в к,ото|рОй установлены форсун-ка с топливоВнрыокиваюжими от1ве|рстиями и «ск,рова.я зажигательная ювеча и выполиена выемка, образующая часть iKaiMiepbi -сгорания.

Предложенный дв-игатель отличается от известных тем, что форсунка размещена е выемке, а толливовлрыакивающие отверстия направлены в ее полость таигенщиально воздушному заряду цилиидра. Выемка адожет быть выполнена (сфе|рИческой или .клиновой. Отв.е(рстия могут быть «аиравлены против нацравле.ния ,вра1ще(ния воздушного 1зарЯ|Да, по напр авлен)ию его вращения или же часть отверстия против вращения заряда, а часть но нацра влеиию его вращения.

Такое выполнение двухтактного двигателя обеспечивает расслоение ам-еси вдоль внутренней иаверхности головки.

На фиг. 1 схематически изображен ор дложевный двухтактный двигатель внутреннего огорания, разрез; на фиг. 2 - головка и циЛиадр; на фиг. 3 - камера сгорания и .показана траектория движения частиц топлива; на фиг. 4 - траектория движения частиц по поBqpXHOCTH головки; на фиг. 5 - взаимное расположение потоков воздуха и частиц гоплива; на фи:г. 6 - факел распыла тонли1ва; но фиг. 7-варианты разреза по Л-А на фиг. 6; на фиг. 8 - один из вариантов предложенного двигателя, разрез; на фиг. 9 - камера сгорания двигателя, показанного на фиг. 8, и

траектория движения частиц топлива, разрез и «ид сверху; на |фиг. 10 - с форсункой, разрез и траектория движения частиц топлива; на .фиг. 11 - разрез но Б-Б на фиг. 10; па фиг. 12 - другой вар|иа-нт выполнения двухтактного двигателя; на фиг. 13- разрез по В-В на фиг. 12 и траектории движания частиц топлива; на фиг. 14-взаимное раоноложение потоков воздуха и частиц топлива 1И факел распыла топлива; на фиг. 15 -

разрез по Г-/ на фиг. 14 и факел распыла топлива.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания iC (Петлевой продувкой содержит цилиндр / с поршнем 2, движущимся возвратно-поступательно и 1сое1ди.ненны м при .помощи шатуна 3 с коленчатым валом 4. Картер 5 двигателя соединен ic цилиндром продувочным каналом 6. Цилиндр И(Меет выхлоиное отверстие 7. Газораспре,делеНие двигателя осуществляется цилиндра 1. Головка 8 Цилиидра 1 имеет офеРич.ескую выемку 9, .р адиус которой радиуса внутренней поверхности головки. В стенке головки 8 в выемке 9 установлена форсуика 10 1C топл ивовнрыскивающими отве|рстиями, направлен,ны;ми в полость выемки 9 тайгеяциально и против вращен-ия еоздушй-гаго заряда цилиддра. В |результате происходит расслоение смеси вдоль внутренней поверхности ;ГОЛО В«И 8. Выемка 9 дамеет форльу полусферы или клина, .поверхность ее в нап равпе.нии впрьгска топлива форсу.нкой 10 имеет «ро-мку //, образующую градгицу 9 и остальной части головки 8 и разделЯ|Ю;ш,ую (наклоиную (или вертикальную) поверхность камеры сгорания и юриволинейную (или плотскую) товерхпость вы ежи 9. Кролжа И (вид сверху) располол ена концентрично цилиндру 1. В центре выемки -9 устаповлена также нокровая запальная свеча 12, а форсунка 10 расположена под определенным -глОМ 5 голов1ке. Форсунка 10 имеет тютливовпрыскивающее отверстие или отверстия 13 с определенным углом факела распыла или расхождения струй. Хотя факел распыла направлен за ове - чу 12, он проходит вдоль внутр-еннеи поверхности выелики 9 в непосредствеННой близостн к ней (в выемке образуется локализованный поток воздуха). Двигатель (см. фиг. 2) имеет факел распыла, не доходящий до свечи 12, однако- в результате вращения воздушного заряда факел доходит до зоны, расположенной непосредственно у свечи. Форсунка (см. фиг. 6, 7) размещена в центре Быемки И имеет несколько топливовпрЫ|Скиваюшщх отверстий 13, часть из которых напра.влена .по направлению вращ.€пия, а часть - против направления вращения воздушного заряда цилиндра. Для получения однородной смеси в выемке 9 струи топлива должны расходиться под определенными углами с учетом вращения воздушного цилиндра и требуемого расслоения смаси. Поверхность выемки отражает частицы топлива и обеснечивает иеобходимый распыл и однородность амеси, а iB полости ее с локализо1вап1ным tnoTOKOiM воздуха временно удерживается и перемешивается с воздухом впрыскиваемое в двигатель топл.иво. При дви.жении порщня 2 вниз от в.м.т. отз |рьгвается выхлопное отверстие 7, и часть отр.аботавших газов удаляется из цилиндра. При открытии продувочного канала 6 сжатый 1В картере 5 воздух выталкивает оставшиеся отработавшие газы из цилиндра и движется по траектцрии, показанной пунктирной л,ипией. Открытие отверстия 7 и: канала 6 споообствует образованию потока воздуха, который при перекрытии поршнем 2 отверстия 7 и канала 6 вращается с вектором, перпендикулярным оси цилинД)ра (в связи с чем остаточные IB области с плохой способиостьта к горению не происходит распыления топлива, что повышает акономпчиость двигателя. Впрьюк топлива в выемку обеспечивает также обогащепис и пов1Ы1ше1Ние однородности омеси в пер.иферИЙпых областях воздушного потока цилиндра. В обедненной же кислородом центральной части заряда или ,не происходит распыления топлива, или же распыляется его ми1нИ|Маль;Ное колияество. При такте сжатия неиспарийшееся топливо постепенно перемешивается 1C воздухо,м, а омесь имеет шеоднородную структуру по объему цилиндра, -что обеспечивает полиоту сгор-ания топлива. В точке 14 (см. фиг. 3), расположенной вблизи топливО|Впрыски1вающего отверстия 13, (Скорость частицы топлива значительно больше скорости воздуха, и поэтому его влияние -мало, а отклонение липии 15 мезпачмтелвно. Вследствие малого размера частица при, достижении точки 16 теряет скорость. С кор01сть воздуха остается постоянной, поэтому уменьшается отклонение частицы от прямолинейной траектории и она движется по криволи.нейной траектории 17. Частицы имеют различ«ые размеры и движутся по различным траектория1М 18-21. Чем меиьше частица, там ,маньший путь она 1П1роходит. Достигнув поверхности вые.мк1И 9, частицы оседают на ней, однако основная часть топлива увлекается в о зд ушп Ы|М 3 ар я до1М. При: изменении высоты установ,ки ф.орсунки 10 и угла наклона |впрыаки|вающи,х отверстий 13 изме.няются траектории движения частиц и факел распыла топлива. Частицы движутся по траекториям 22 и 23, а воздушные потоки стремятся удалить и.х щруг от друга, увеличивая угол расхождения струй и образуя факел раопыла 24 (см. фиг. 4). Частиды, попадающие в область 25 факела 24, отбрасываются воздухом. При сжатии заряда ускоряется испарение топлива, осев-шие на поверхности выемки 9 и головки 8 частицы также ис(паряются, и топливо перемешивается с воздухом. Топливо испаряется в периферийной части воздушного заряда, поэтому смесь рас«слаивается, около свечи 12 образуется наи более обогащенная юмесь с повыщенной надежностью вобнламенания. Обога1щенная смесь находится о.коло голов.ки 8, поэтому теплонапряженность ее 1павыщается и одновременно снижается теплонапряженность поршня, что способствует улучщеншо смазки и охлаждению двигателя. Снижается также токсичность отработавших гаЗОВ, так как продувочный воздух лаправляется .в первую очередь в область неполного агора ния (|к головке). При впрыске топлива по направлению вращения потока (см. фиг. 2) относительно большие частицы топлива достигают поверхности выемки, постепенно испаряются, мелкие частицы увлекаются потокОМ, и смесь та-кже

Смесь .расслаивается «по /поверхности головки 8, поэтому вшрыак можио осуще.ствлять как .при ;пол1ностъю .закрытом выхлоинам отшерстии 7, так /и тари неполностью закрытоМ.

Топливо (см. фиг. 8, 9) впрыскивают а область, бл-изкую к Области зави.хревия воздушного Заряда Цили«:Л|ра. Все процессы происходят аналогично олисайнЫМ въгше, только траектори-и движеиня частиц еще более лск|ривлены. В этом Случа1е также обеспечивается надежное воспламенение смеси, так как свеча 12 находится в ее 0(богаще1Н1НОм слое.

Газообраз,ное топлтво подается через форсунку, сопло которой удлинено и изогнуто (см. фит. 10 и 11).

Форсунка имеет эле,ктромат1нит:ный клапан для подачи газа .под давлением. Смесеобразование в двигателе происходит как описано выше, но с отклонением струй газа, который на выходе из сопла имеет большую скорость. Перемешивание газа с воздухом происходит в основном в зоне головки 5 цилиндра 1, причем чем позже будет цодан газ, тем выше концентрация у головки.

Если двигатель регулируется без дросселя, то давление воздуха в цилиндре на частичных нагруз/ках остается почти постоянным, В)Следств,ие чего сопло форсунки 10 не перегревается. Изменением фор|мы :сопла регулируется степень расслоения смеси. Газ не осаждается на поверхности головки 8, что повышает технико-экономические ноказатели двигателя.

Форсунка 10 размещена в наиболее глубокой части выемки 9 двухтактного двигателя (см. фиг. 12 и 13), работает двигатель так же, как описано выше. На номинальных нагрузках впрыск ЖИДКОГО топлива или подача газа

происходят при больших углах поворота коленчатого вала двигателя, чтобы не было переобогащения смеси у свечи. Возможна установка двух свечей зажигания для повышения надежности воспламенения.

Выемка 9 головки 8 также выполнена (см. 1ФИГ. 14 и 15) клиновой, но форсунка 10 раз1мешена в неглуйокой ее части, а в головке установлены две свечи 12.

т-,

Предмет изооретения

1.Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с петлевой продувкой, .содержащий цилиндр с возвратно-поступательно движущи Мся поршнем, обеспечивающим вращательное движение воздушного заряда, и головку, в которой установлены форсунка с топливовпрысживаюадими отверстиями и искровая зажигательная свеча и выполагена выемка, образующая часть камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью расслоения смеси вдоль внутренней поверхности, головки, форсунка размещена в выемке, а топливовпрыскивающие отверстия направлены в ее полость

тангенциально В03душ1ному заряду цилиндра.

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что выполнена сферической.

3.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что выемка выполнена клиновой.

4. Двигатель по пи. 1-3, отличающийся тем, что отверстия направлены против вращения воздушного заряда.

5.Двигатель по пп. 1-3, отличающийся тем, что отверстия направлены но вращению

(воздушного заряда.

6.Двигатель по пп. 1-3, отличающийся тем, что часть отверстий направлепа протир вращения заряда, а часть - по враи1,ению.

Z

J2

аг, г 2

игз

Д

/3

Д7

Фиг.

25

.5

/3

Фиг. 6

ЮА-А

(Раг. 10

Б -В

Фиг Л

Фиг 2

8-В