(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ
1
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, преимущественно четыре.хтактным газовым.
Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие цилиндр с порщнем, головку цилиндра с расположенными в ней впускным и выпускным клапанами с седлами, оси которы.х лежат в одной плоскости, не проходящей через продольную ось цилиндра, а также разделенную камеру сгорания, одна часть которой выполнена в виде осесимметричной полости в порщне с плоским днищем и больщим диаметром полости, лежащим в плоскости днища и составляющим 0,5-0,8 диаметра поршня, а другая часть - в виде смещенной относительно продольной оси цилиндра полости в головке цилиндра, в которой расположена свеча зажигания 1. Однако протекание процессов смесеобразования и сгорания, оказывающих влияние на токсичность отработанных газов таких двигателей, зависит от выбора конструктивных соотношений камеры сгорания. Поэтому при неправильном выборе размеров токсичность отработанных газов может быть высокой.
Целью изобретения является снижение токсичности отработанных газов двигателя путем улучп ения процессов смесеобразования и сгорани я. Это достигается тем. что в предлагаемом двигателе полость камеры сгорания, расположенная в порите, выполнена в виде усеченного конуса, высота которого равна 0,15-0,20 диаметра поршня и угол наклона образующей равен 10-30, а полость в головке цилиндра выполнена в виде усеченного конуса, больший диаметр которого равен двум диаметрам резьбы свечи зажигания, лежит в плоскости газового стыка головки, и отнои ение высоты конуса к его большему диаметру равно 0,20-0,25, причем конус в головке ци,1индра выполнен с клинообразным каналом зажигания, выходящим к продольной оси цилиндра п полностью расположенным над конической полостью в поршне.
Оси конуса в головке цилиндра п клапанов могут быть коллинеарны продольной оси цилиндра.
Плоскость, проходящая через продольную ось цилиндра и ось конуса в головке цилиндра, может быть равноуда.тена от кромок седел клапанов и перпендикулярна к плоскоети, проходящей через оси клапанов.
Кратчайшее расстояние между седлами клапанов может быть равно кратчайшему расстоянию между каналом зажигания и седлом клапана.
Крайняя точка центрального электрода свечи зажигания может быть расположена в плоскости малого диа.метра конуса в головке цилиндра.
На фиг. 1 показан описываемый двигатель, разрез через свечу зажигания; на фиг. 2 - головка цилиндра, вид снизу.
Двигатель содержит блок цилиндров 1, цилиндр 2 с поршнем 3, головку 4 цилиндра. Камера 5 сгорания при положении поршня 3 в ВМТ расположена главным образом в поршне и представляет собой симметричный продольной оси А-А цилиндра усеченный конус, больший диаметр D которого, составляющий приблизительно 67% диаметра поршня 3, лежит в плоскости днища поршня. Образуюшая 6 усеченного конуса наклонена к продольной оси А-А под углом (L, равным приблизительно 15°, а высота Н усеченного конуса составляет примерно 17°/о диаметра DI поршня 3. Дно 7 полости в поршне выполнено плоским.
Оси и и С выпускного 8 и впускного 9 клапанов, соответственно, расположены коллинеарно продольной оси А-А пилиндра и не лежат в плоскости F, про.ходяшей через ось А-Л.Осп клапанов и полость 10 камеры 5 сгорания, расположенная в головке цилиндра и содержашая свечу 11 зажигания, на.ходятся с противоположных сторон относительно плоскости F.
Полость 10 также выполнена в виде усеченного конуса, больший диаметр Ог которого приблизительно равен двум диаметрам резьбы 12, выполненной в отверстии 13 для установки свечи зажигания, а высота Н конуса составляет примерно 22% его большего диаметра Dj. Плоскость Е, проходящая через ось усеченного конуса в головке цилиндра п продольную ось цилиндра, перпендикулярна к плоскости, проходяшей через оси В и С клапанов, и равноудалена от кромок седел клапанов. Кроме того, свеча 11 зажигания расположена так, что крайняя точка ее центрального электрода лежит в плоскости малого диаметра конуса в головке цилиндра.
Усеченный конус головки цилиндра снабжен клинообразным каналом 14 зажигания, расположенным полностью над усеченным конусом в поршне и выходящим к продольной оси Л-Л цилиндра, причем канал зажигания выполнен так, что кратчайшее расстояние М между ним и седлом клапана равно приблизительно кртачайшему расстоянию между седлами клапанов.
Геометрические соотношения полостей разделенной камеры сгорания выбраны из условий получения степени сжатия в пределах 10-12 для двигателя, работающего на сжиженном газе, и 13-15 для двигателя, работающего на природном газе.
При работе двигателя газовоздущная смесь, поступающая через выполненный, например, винтовым впускной канал и впускной клапан 9, получает вращение вокруг продольной оси Л-Л цилиндра. Вместо винтового канала вращение заряда может быть создано также путем применения широкоизвестной ширмы на клапане.
При такте сжатия вытеснение заряда поршней с периферии цилиндра к центру камеры 5 сгорания приводит к концентрации смеси в средней части камеры сгорания и дополнительной турбулизации заряда. Расположение свечи зажигания в верхней части конуса в головке цилиндра гарантирует хорошие условия воспламенения вследствие отсутствия сильной турбулизации в этой зоне камеры сгорания. Кроме того, выбранная конфигурация полости 10 обеспечивает хорошую очистку ее от остаточных газов.
Благодаря форме и расположению канала 14 зажигания пламя быстро достигает середины камеры 5 сгорания. Выбранная высота усеченного конуса в поршне обеспечивает быстрое воспламенение всей смеси в ка.мере сгорания, что препятствует возникновению детонации.
Возможность при.менения относите тьно поздних углов зажигания позволяет избежать высоких температур, ухудшая условия образования окислов азота. Кроме того,
относительно удаленное положение свечи зажигания в камере сгорания позволяет ей оставаться относительно холодной и обуславливает применение ограниченного зазора между электродами, что приводит к увели(j чению срока службы свечи.
Формула изобретения
s четырехтактный газовый, содержащий цилиндр с поршнем, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами с седлами, оси которых лежат в одной плоскости, не проходящей через продольную ось цилиндра, а
Q также разделенную камеру сгорания, одна часть которой выполнена в виде осесимметричной полости в поршне с плоским днищем и большим диаметром полости, лежащим в плоскости днища и составляющим 0,5-0,8 диаметра поршня, а другая часть - в виде
S смещенной относительно продольной оси цилиндра полости в головке цилиндра, в которой расположена свеча зажигания, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности отработанных газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания, полость в поршне выполнена в виде усеченного конуса, высота которого равна 0,15- 0,20 диаметра поршня и угол наклона образующей равен 10- 30°, а полость в головке цилиндра выполнена в виде усеченного конуса, больший диаметр которого равен двум диаметрам резьбы свечи зажигания, лежит в плоскости газового стыка головки, и отношение высоты конуса к его большему диаметру равно 0,20-0,25, причем конус в головке цилиндра выполнен с клинообразным каналом зажигания, выходящим к продольной оси цилиндра и полностью расположенным над конической полостью в поршне.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
фиг.
Фиг
