Способ работы четырехтактного форкамерного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02B19/10 

I

Изобретение относится к двигателе строению, в частности к форкамерным четырехтактным поршневым двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажигательным зажиганием.

Известен способ работы форкамерного двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, заключающийся в том, что в основную камеру сгорания на такте впуска вводят раздельно две смеси различного состава - богатую и бедную, причем богатую смесь вводят из форкамеры.через сопловое отверстие и обеспечи- вают минимальное смешение этих смесей на такте впуска и сжатия до момента воспламенения, осуществляя по-ступательное их перемещение вдоль стенки цилиндра tHНедостатки известного способа заключаются в том, что для обеспечения минимального смешения вводимых смесей двух различных составов исключают турбулизацию заряда, что

,yxyдшaet антидетонационные качест1ва двигателя, увеличивает толщину пристеночного слоя рабочей смеси в основной камере сгорания, сгорающего неэффективно, и ограничивает, возможности сжигания обедненных смесей с высоким коэффициентом полезного действия.

Кроме того, трудности обеспечения минимального смешения этих сме

10 сей из-за их турбулизации при истечении через клапан на такте вызывают использование чрезмерно богатых форкамерных смесей во всем диапазоне работы двигателя. Это тре15бует применения эффективной системы подогрева форкамерной смеси, что усложняет конструкцию двигателя и ухудшает ее технологичность.

Цель изобретения - повышение

20 топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя путем уменьшения относительного количества топлива в пристеночном слое основной камеры сгорания и повышения в нем турбулизации заряда. Цель достигается тем, что в способе работы форкамерного двигателя внутреннего сгорания с симметричной основной камерой сгорания, предус.матривающем раздельный ввод в основную камеру сгорания на такте впуска богатой и бедной смеси с минимальным их смешением, бедную смесь на такте впуска закручивают вокруг продольной оси цилиндра, а богатую --вводят в центр основной камеры вдоль его оси и в каждой смеси регулируют на впуске отношение количества воздуха и то лива в зависимости от режима работы двигателя. При этом отношение количества воз духа в богатой смеси к количеству воздуха в бедной смеси изменяют в пр делах: на холостом ходу 0,1-0,2-, на средней нагрузке 0,08-0,2; на полной нагрузке 0,,08. Кроме того, отношение количества топлива в богатой смеси к количеству топлива в бедной смеси изменяют в пределах: на холостом ходу 0,18-0,55 на средней нагрузке 0,20-0,40; на по ной нагрузке О,,20. На фиг. i представлена схема движения бедной и богатой смесей на так те впуска; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1-, на фиг. 3 - схема расположения смесей в начале рабочего такта; на фиг. 4 - .разрез Б-Б на фиг. 3Способ работы двигателя заключает ся в следующем. На такте впуска поршень 1 (фиг. и 2} в цилиндре 2 перемещают вниз и создают тем самым разрежение в цилиндре, благодаря чему по впускному каналу 3 через основной впускной кла пан k вводят в основную камеру 5 сго рания бедную топливовоздудлную смесь В этот период смесь 6 закручивают вокруг продольной оси 7 цилиндра 2, например, посредством спиральной (винтовой) камеры, выполненной во впускном канале 3. Одновременно с этим по форкамерно му впускному каналу 8 через дополнительный впускной клапан 9 в форкамеру 10 подают богатую топливовоздушную смесь 11, которую затем через сопловое отверстие 12 с выходным ок-ном 13 вводят в центральную зону основной камеры 5 сгорания,т.е. в центр образовавшегося вихря вращаю1дейся бедной смеси. Богатую смесь 11 удерживают в этой зоне до ее воспламенения за счет градиента давления дР и радиальной составляющей скорости V/P в центральной зоне вращающейся в основной камере сгорания 5 бедной смеси 6. Указанные градиент давления и радиальная составляющая скорости направлены к оси 7 цилиндра 2. Благодаря такому их направлению обеспечивают минимальное смешение богатой и бедной смеси на такте впуска и сжатия до их воспламенения. Концентрация топлива в смеси по сечению основной камеры сгорания распределяется от наибольшей в центральной ее части до наименьшей у стенок цилиндра 2. Для этого количество воздуха в богатой смеси 11, вводимой в центральную зону основной камеры 5 сгорания, регулируют в зависимости от режима работы двигателя по отношению к количеству воздуха в бедной смеси б, подаваемому на периферию цилиндра 2, в следующих пределах: на холостом ходу 0,1-0,2; на средней нагрузке 0,08-0,2-, на полной нагрузке 0,,08. Количество топлива в богатой смеси 11 по отношению к количеству топлива в бедной смеси 6 регулируют в таких пределах: на холостом ходу 0,18-0,55; на средней нагрузке 0,20-0,40; на полной нагрузке 0,0550,20. Использование вращающейся вокруг оси 7 цилиндра 2 бедной смеси обеспечивает стабильное удержание богатой смеси в центральной зоне основной камеры 5 сгорания. В результате этого, разбавление богатой смеси в форкамере 10 бедной смесью, поступающей из основной камеры 5 сгорания на такте сжатия, наименьшее, что дает возможность значительно обеднить богатую смесь 11 без ухудшения показателей двигателя, уменьшить требования к ее подогреву и тем упростить конструкцию двигатеВ конце такта сжатия (фиг.З и 4) богатую смесь в форкамере 10 зажигают от искрового разряда свечи зажигания 14 и образовавшимся факелом пламени воспламеняют богатую смесь в центральной зоне основной камеры 5 сгорания. За счет высокой реакционной способности, смеси с повышенной

концентрацией топлива в центральной зоне основной камеры сгорания и сосредоточения в этой зоне тепловой и химической энергии факела обеспечивают эффективное воспламенение смеси.

Распространение пламени в основной камере 5 сгорания осуществляют по смеси с переменной концентрацией топлива - от наибольшей в центральной зоне и наименьшей у стенок цилиндра 2, а также с переменной турбулизацией заряда - с наименьшей в центральной зоне и наибольшей у стенок цилиндра. За счет уменьшения относительного количества топлива в пристеночном слое основной 7сгорания и повышения в нем турбулизации заряда достигается комплексное повышение показателей двигателя, улучшение топливной экономичности, антидетонационных качеств и снижение токсичности отработавших газов двигателя.

При таком характере процесса сгорания кислорода при сгорании большей части топлива в заряде в центральной зоне обеспечивает снижение выбросов NOx за счет общего избытка кислорода в Топливовоздушной смеси значительно снижают в отработавших газах содержание СО. Интенсивное движение заряда у поверхности внутренних стенок основной камеры 5 сгорания позволяет повысить цикловую стабильность горения смеси с малой концентрацией топлива, уменьшить ширину пограничного слоя смеси и тем снизит выбросы СН с отработавшими газами .и повысить экономичность. Повышенная турбулизация заряда и относительно меньшая доля топлива, сгорающего в последней части заряда, обеспечивают лучшие антидетонационны-е качества.

Таким образом, изобретение обеспечивает улучшение топливной экономичности, антидетонационных качеств и снижение токсичности отработавших газов, а также дает возможность без снижения степени охатия использовать более дешевое топливо с меньшим октаНОВЫМ числом, и кроме того, значительно снижает загрязнение окружающей среды токсичными продуктами отработавших газов.

Формула изобретения

1.Способ работы четырехтактного форкамерного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что на такте впуска в основную камеру и цилиндр вводят две смеси различного состава: богатую - из форкамеры и бедную - из впускного канала, обеспечивают их минимальное смешение на .такте сжатия и воспламеняют, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов путем уменьшения относительного количества топлива в пристеночном слое основной камеры и повышения о нем турбулизации заряда, бедную смесь на такте впуска закручивают вокруг , продольной оси цилиндра, а богатую вводят в центр основной камеры вдоль его оси и в каждой смеси регулируют на впуске отношение количества воздуха и топлива в зависимости от режима работы двигателя.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что отношение количества воздухй в богатой смеси-к количеству воздуха в бедной смеси изменяют в пределах: на холостом ходу 0,1-0,2; на средней нагрузке 0,080,2; на полной нагрузке 0,,08,

3.Способ по,пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что отношение количества топлива в богатой смеси к количеству топлива в бедной смеси изменяют в пределах: на холостом ходу 0,18-0,55, на средней нагрузке 0,2-0,0-, на полной нагрузке 0,055 0,20.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Патент Франции № 2167512, кл. F 02 В 19/00, 1372.

//

Фие.1

1Ь