Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02B23/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с поршнем, рабочую полость, включающую камеру сжатия и камеру сгорания и ограниченную головкой цилиндра и днищем поршня, органы впуска и выпуска и форсунки для впрыс ка топлива р . Недостатком данного двигателя является то, что в нем исчерпаны не все возможности для достижения совершенного сгорания топлива и получения высокой экономичности. Цель изобретения - повышение экономичности двигат еля внутренн1вго сгоран ия Указанная цель достигается тем, что рабочая полость внабжена подвижным вытеснителем,-размещенным в ней с зазором и отделяющим камеру сжатия от камеры сгорания. ПГри этом вытеснитель может быть выполнен в виде двух секторов, подвижных относительно их центральных осей и разделяющих камеру сжатия на два периферийных отсека, ограниченных наружными поверхностями секторов, и камеру сгорания, ограниченную внутренними поверхностями секторов. Поверхности, образующие камеру сгорания , покрыты жаростойким теплоизолирующим покрытием. Органы впуска и выпуска могут бЫть выполнены в виде впускного и выпускного клапанов. Предпочтительно впускной клапан размещать в камере сжатия, а выпускной - в камере сгорания. Двигатель мошет быть дополнительно снабжен форсункой для впрыска воды или топливоводяной смеси. На фиг.1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - двигатель с другим вариантом вытеснителя; на ;фиг.З - вариант двигателя с двумя

3992

вытеснителями; на фиг, - вариант размещения выпускного клапана в камере сгорания; на фиг.5 продольный разрез двигателя с вытеснителями, выполненными в виде двух секторов; на фиг. 6разрез А-А на фиг.5; на фиг.7 ДРУ гой вариант выполнения двигателя с вытеснителями в виде двух секторов; на фиг.8 - другой вариант размещения выпускного клапана в камере сгорания .

Двигатель содэржит цилиндр 1, поршень 2, рабочую полость 3, Ограниченную головкой k цилиндра 1 и днищем 5 поршня 2.: В рабочей полости 3 размещен подвижный вытеснитель 6, форсунка 7 и впускной 8 и выпускной 9 клапаны (в двухтактном бесклапанном двигателе с щелевой продувкой клапаны отсутствуют).

Подвижный вытеснитель 6 размещен в рабочей полости 3 с зазором 10 и при перемещении не каеа.этся ее стенок. Вытеснитель 6 разделяет рабочую полость 3 на камеру 11 сжатия (на чертеже камера 11 сжатия имеет при указанном положении вытеснителя 6 нулевой объем) и камеру 12 сгорания, сообщающуюся с полостью цилиндра 1 при помощи окна 13- Перемещение вытеснителя 6 происходит при помощи 1йтока Ui, кинематически связанного с коленчатым валом двигателя (фиг.14).

Вытеснитель 6 может быть выполнен в виде двух секторов 15 и 1б (фиг.5 8). В этом случае камера 11 сжатия представляет собой два периферийных отсека (при указанных положениях секторов 15 и 16 объемы этих отсеков имеют на фиг,6-8 нулевые объемы), ограниченных наружными поверхностями секторов 15 и 16, а камера 12 сгорания размещена между вытеснителями 15 и 16 и ограничена их внутренними поверхностями. В этом случае перемещение секторов 15 и 16 осуществляется относительно их центральных осей 17 и 18. Поверхность камеры 12 сгорания имеет покрытие 19 из теплоизолирующего материала. Дополнительно двигатель может быть снабжен форсункой 20 для впрыска воды или топливоводяной смеси.

Двухтактный бесклапанный двигател с щелевой продувкой работает следующим образом.

Запуск двигателя производят при отключенном приводе штока И и положения вытеснителя 6, удерживаемом в крайнем правом положении. Камера 12 сгорания при этом (на время запуска и прогрева двигателя) соединена с полостью цилиндра 1 через окно 13, и двигательработает обычным путем. А именно яри движении поршня 3 верхней мертвой точке (ВМТ) сжимаемый и нагреваемый при этом воздух будет поступать через окно 13 в камеру 12 сгорания. В конце сжатия форсункой 7 впрыскивается топливо. Оно самовоспламеняется и горячие газы, воздействуя на поршень через окно 13, осуществляют рабочий ход. После прогрева двигателя включают привод штока 1. Тогда в районе нижней мертвой точки (НИТ) после завершения рабочего хода и продувки цилиндра 1 шток I, имеющий привод от кулачкового вала, перемещает вытеснитель 6 в крайнее левое положение (не показано). Камера 12 сгорания при этом будет иметь нулевой объем, а камера 11 сжатия ма ксимальный. При этом камера 11 сжатия будет сообщена с полостью цилиндра 1.

При движении поршня 2 к ВМТ сжимаемый в цилиндре 1 воздух поступает в камер у 11 сжатия. При подходе поршня 2 к ВМТ вытеснитель 6 перемеи аетс вправо и сжатый в камере 11 воздух по периферийному зазору 10 перетекае в камеру 12 сгорания. Теплозащитное покрытие камеры 12 обеспечивает дополнительный подогрев заряда от стенок .с Форсункой 7 впрыскивается топливо. Горячий воздух в камере 12 сгорания обеспечивает полное испарение топлива, хорошее смесеобразование и сгорание его. Далее следует рабочий ход. После завершения рабочего хода и продувки цилиндра в районе НМТ вытеснитель 6 под действием штока 1 вновь перемещается в крайнее левое положение и при движении поршня 2 к ВМТ вновь начинаемся сжатие воздуха в цилиндре 1 и соответственно в камере 11 сжатия. Цикл повторяется.

При установке в рабочей полости 3 дополнительной форсунки для впрыска воды или топливойодяной смеси впрыск воды или топливоводяной смеси во время работы двигателя производят при движении поршня 2 к ВМТ в сжимаемый воздух. Наличие воды в этом случае значительно снижает температуру заряда к концу сжатия. Работа четырехтактного двигателя осуществляется аналогичным путем. Разница только в том, что вытеснител 6 открывает камеру II сжатия в районе ВМТ между тактами выпуска и всасывания. У четырехтактного двигателя (например, фкг.4) при пуске вытеснитель 6 не отключают, а сдвигают его фазу работы, и он открывает камеру 12 его рания перед тактом сжатия. Размещени при этом впускного клапана 8 в камере 11 сжатия, а выпускного 9 в камере 12 сгорания обеспечивает хороше наполнение и очистку цилиндра от отработавших газов. Аналогичным образом двигатель работает при наличии двух вытеснителей в рабочей полости 3 (фиг.З). В случае выполнения вытеснителя 6 в виде двух секторов 15 и 16 (фиг.5работа двигателя осуществляется так же, но перемещение вытеснителя 6 осу ществляется нелинейно, а вокруг их центральных осей 17 и 18. При этом камера 12 сгорания размещена между секторами 15 и 16 и имеет свой макси мальный объем при разведенных секторах, а камера 11 сжатия размещена на периферии в виде двух отсеков, которые имеют свой максимальный объем при сведенных секторах 15 и 16. Предлагаемый двигатель может работать с применением турбонаддува. Благодаря раздельному по камере сжатию и расширению заряда, сжиганию топлива в теплоизолированной камере сгорания двигатель позволяет обеспечить лучшее теплоиспользование. повышенный КПД и более высокую экономичность. Формула изобретения 1. Двигатель внутреннего сгорания, 5 содержащий по меньшей мере один цилиндр с поршнем, рабочую полость, включающую камеру сжатия и камеру сгорания и ограниченную головкой цилиндра и днищем поршня, органы впуска и выпуска и форсунку для впрыска топлива, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономичности, рабочая полость снабжена подвижным вытеснителем, размещенным в ней с зазором и отделяющим камеру сжатия от камеры сгорания, 2. Двигатель по п.1, о т л и ч ю щ и и с я тем, что вытесните)пь выполнен в виде двух секторов, подвижных относительно их центральных осей и разделяющих камеру сжатия на два периферийных отсека, ограниченных наружными поверхностями секторов, и камеру сгорания, ограниченную внутренними поверхностями секторов, 3. Двигатель по п.1, о т л и ч аю щ ИИ с я тем,-что поверхности, образующие . сгорания, покрыты жаростойким теплоизолирующим материалом. k. Двигатель по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что органы впуска, и выпуска выполнены в виде впускного и выпускного клапанов. 5.Двигатель по пп.1 и , о т л ичающийся тем, что впускной клапан размещен в камере сжатия, а выпускной - в камере сгорания. 6.Двигатель по пп.2 и 3, о т л ичающийся тем, что он дополнительно снабжен форсункой для впраска воды. 7.Двигатель по пп.2 и 3 о тл ичающийся тем, что он дополнительно снабжен форсункой для впрыска топливоводяной смеси. Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе 1. Дизели. Под ред. В.А.Ваншейдта. , Л., Машиностроение, 1977, с.2, рис.12.

992768

W10 S

J

,s f

(риг.2

91г Грjy // g

Иг / / /

4f

фиг. 5

A

/f

19