Двигатель внутреннего сгорания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1280! 49 А 1 (51) 4 Р 02 В 17/00, 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /!, Х ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг.! (21) 2633452/25-06; 2633453/25-06 (22) 18.07.78 (46) 30.12.86.Бил. Ф 48 (71) Научно-исследовательская и конструкторско-технологическая лаборатория токсичности двигателей и Волжское объединение по про— изводству легковых автомобилей им. им.50-летия СССР (72) И.В. Кузнецов, В.А. Куцевалов, О,И; Жегалин, Ю.M. Пашин, Ю.Н. Шишкин, В.А. Бурьянов, Г.Я. Литвин и В.Л. Мочалов (53) 621.43.056 088.8

; (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1р 114378, кл. Г 02 В 19/00, 1963.

2. Патент С1ЧА Р 3926158, кл. 123-75, опублик, 1975. (54)(57) 1.ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, содержащий камеру сгорания, разделенную на. основную и форкамерную полости, сообщенные между собой при помощи по меньшей мере одного сопла, карбюратор с камерой приготовления топливовоздушной смеси, впускной трубопровод, подключенный к основной полости при помощи двух каналов: канала подачи топливовоздушной смеси в зону, примыкающую к соплу, и канала подачи воздуха в зону, удаленную от сопла, и свечу зажигания, установленную в форкамер- . ной полости, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов путем уменьшения возможности переобеднения смеси в форкамерной полости на режимах частичных нагрузок и холостого хода, впускной трубопровод дополнительно снабжен каналом питания форкамерной полости, подключенным к ней через клапан.

1280149 рания.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что канал питания форкамерной полости сообщен с каналом п6дачи тепловоздушной смеси в основную полость камеры сго 3. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что карбюратор вы-. полнен с дополнительной смесительной камерой и канал питания форкаИзобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в бензиновых двигателях внутреннего сгорания с, форкамерно-факельным зажиганием. 5

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеру сгорания, разделенную на основную и снабженную свечей зажигания форкамерную полости, сообщенные между собой при помощи по меньшей мере одного сопла, карбюратор, цилиндровая часть которого соединена с основной камерой сгорания через основной впускной клапан, а его форкамерная часть — с форкамерной полостью через вспомогательный клапан j3) .

При работе двигателя бедная топливовоздушная смесь, поступающая из цилиндровой части карбюратора, подает- ся в основную полость камеры сгорания, а богатая топливовоздушная смесь, поступающая из форкамерной части карбюратора, подается в форкамерную полость.

8 процессе впуска и сжатия в форкамерной полости должна быть образо-. ! вана смесь с коэффициентом избытка воздуха 0,4-0,7, горение которой

30 сопровождается образованием продуктов неполного сгорания, обладающих высокой химической активностью.

Поступая из форкамерной полости в основную через сопло, химически активные частицы инициируют в ней 35 многочисленные очаги воспламенения бедной смеси и способствуют повышению полноты сгорания. мерной полости подключен к этой камере.

4 Двигатель по пп.1-3, о т л ич а ю шийся тем, что каналы впускного трубопровода подключены в основной полости через общий впуск-. ной клапан.

5. Двигатель по п.4, о т л и ,ч а ю шийся тем, что общий впускной клапан снабжен ширмовым элементом, 2

Однако, для получения смеси оптимального состава в форкамерной по" лости на всех режимах работы двигателя необходимо подавать в нее очень богатую смесь, состав которой выходит за пределы воспламенения, Смешение в форкамерной полости богатой смеси с бедной цилиндровой смесью в процессе сжатия не всегда позволяет получить к моменту воспламенения в форкамерной полости смесь оптимального состава, т.е. состав смеси может быть либо переобогащен, либо переобеднен, что может привести к пропускам зажигания и повышенному выбросу углеводородов с отработавшими газами. Кроме того, сгорание в основной полости при работе двигателя на больших нагрузках сопровождается несколько ловы" шенным образованием окислов азота, поскольку сгорание смеси происходит при относительно большой температуре, Известны также двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеру сгорания, разделенную на основную и форкамерную полости, сообщенные между собой при помощи по меньшей мере одного сопла„ карбюратор с камерой приготовления топливовоздушной смеси, впускной трубопровод, подключенный к основной полости при помощи двух каналов.; канала подачи топливовоздушной смеси в зону, примыкающую к соплу, и канала подачи воздуха в зону, удаленную от сопла, 1280! 49 и свечу зажигания, установленную в форкамерной полости (2) .

При работе таких двигателей затруднена.продувка форкамерной полости от газов, оставшихся от предыдущего цикла, что не позволяет создать в ней смесь оптимального состава к моменту воспламенения особенно при работе двигателя на режимах частичных нагрузок и холостом ходу и может привести к пропускам зажигания. Для улучшения продувки форкамерной полости обычно увеличивают проходное сечение сопл и устанавливают направ, ляющие элементы, что приводит к снижению эффективности сгорания в основной полости камеры сгорания, увеличению выброса токсичных веществ с отработавшими газами и ухудшению экономичности. 20

Цель изобретения — создание дви.гателя, в котором, наряду с хорошей продувкой форкамерной полости и образования в ней к моменту воснламенения смеси оптимального состава на всех режимах работы двигателя, можно получить в основной полости камеры сгорания смесь расслоенного состава, т.е.обогащенную смесь вблизи сопл форкамерной полости и обедненную; ЗО вплоть до чистого воздуха в противоположной от сопл зоне основной поюсти, а также снижение токсичности отработавших газов путем уменьшения возможности переобеднения смеси в форкамерной полости на режимах частичных нагрузок и хо- лостого хода.

В головке цилиндра 5 выполнены впускной патрубок 21 для подачи топливовоздушной смеси в зону, примыкающую к соплам 3, и впускной патрубок

22 для подачи воздуха в зону, удалегную от сопл 3 основной полости 1 камеры сгорания. Патрубки 21 и 22 разделены перегородкой 23 и подсоедине-. ны к основной полости 1 через общий впускной клапан 24, но можно использовать и два впускных клапана для каждого иэ патрубков 21 и 22. Клапан

Цель достигается тем, что впуск- 4р ной трубопровод дополнительно снаб-: жен каналом питания форкамерной полости, подключенным к ней через клапан, канал питания форкамерной полос. ти может быть сообщен либо с каналом 45 подачи топливовоздушной смеси в основную полость камеры сгорания, либо подключен к дополнительной смесительной камере, которая выполнена в карбюраторе, каналы впускного трубопровода могут быть подключены к основной полости через общий впускной клапан, который может быть снабжен ширмовым элементом.

На фиг.1 показан один из вариантов двигателя, разрез по, обще му впускному клапану, соплу, форкамерной полости и ее впускному клапану; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.I; на фиг.3 — другой вариант выполнения двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания содержит камеру сгорания, разделенную на основную полость 1 и форкамерную полость 2, сообщенные между собой при помощи сопл 3. Основная полость 1 образована головкой 4 цилиндра 5 и поршнем 6 при положении последнего в верхней мертвой точке.

Форкамерная полость 2 выполнена в головке 4. Двигатель имеет карбюратор

7, соединенный с воздухоочистителем

8 и снабженный камерой 9 для приготовлейия топливовоздушной смеси и камерой 10 для дозирования воздуха.

Камеры 9 и 10 снабжены дроссельными заслонками 11 и 12 соответственно для регулирования соотношения воздух/топливо в двигателе. Заслонки

11 и 12 могут быть сблокированы между собой и подсоединены к педали акселератора(не показано). Камера 9 через отверстие 13 (фиг.!) соединена с вспомогательной камерой 14.

На фиг.3 показан двигатель с дополни тельной смесительной.камерой 15 карбюратора 7, которая подсоединена к вспомогательной камере 14. В дополнительной смесительной камере 15 размещена дроссельная заслонка 16 для регулирования подвода в нее смеси. Карбюратор ? подсоединен к двигателю через впускной трубопровод 17, в котором выполнены канал

18 для подвода топливовоздушной смеси, канал 19 для подвода воздуха и канал 20 для питания форкамерной полости 2. Канал 18 впускного трубопровода 17 подсоединен к камере 9, а канал 19 — к камере 10 соответственно. Канал 20 подсоединен к вспомо" гательной камере 14, которая может быть сообщена либо с камерой 9, либо с дополнительной смесительной камерой 15 карбюратора 7.

1280149

24 может быть снабжен ширмовым элементом 25 для улучшения ориентирования топливовоздушной смеси в основной полости 1. Патрубок 26, выполненный в головке 4, соединен с форкамерной полостью 2 через вспомогательный впускной клапан 27. Для выпуска отработавших газов иэ цилиндра 5 головка 4 снабжена выпускным клапаном 28. Для воспламенения смеси форкамерные полости 2 целесообразно выбирать из следующих соотношений

Чэ S

0,02-0,08; -- == 0 03-0,1, y+ 7к где Ч вЂ” объем форкамерной полости; объем основной полости;

Gс — площадь суммарного поперечного сечения сопл.

При работе двигателя воздух, поступающий из воздухоочистителя 8, подают в карбюратор 7, где происходит его смешение с топливом в камере 9.

Через канал 18 топливовоздушная смесь поступает во впускной патрубок, 21 двигателя на такте впуска при открытом общем впускном клапане 24 ° Подача воздуха во впускной патрубок 22 происходит через камеру 10 и канал

19. В смесительной камере 9 происходит приготовление обогащенной топливовоздушной смеси с сб =: 0,4-0,7.

В камере 10 может происходить приготовление обедненной смеси при работе двигателя на повышенных нагрузках. Как показано на фиг.1, обогащенная топливовоэдушная смесь иэ камеры 9 через отверстие 13 может поступать во вспомогательную камеру

14. Из камеры 14 по патрубку 26 через. открытый вспомогательный впускной клапан 27 обогащенная топливовоздушная смесь поступает в форка— мерную полость 2, вытесняя через сопла 3 газы, оставшиеся от предыдущего цикла, в основную полость 1.

В варианте двигателя, показанном на фиг.3, обогащенная смесь готовится в дополнительной смесительной камере 15 карбюратора 7 и поступа1 мически активных частиц, вытекающие

35 из форкамерной полости 2, образуют в щ Воспламенение и горение обогащенной смеси будет происходить при пониженных температурах и при недостатке воздуха, что позволит снизить образование окислов азота при горении.

45 Последующее сгорание и расширение будет проходить в обедненной смеси вплоть до чистого воздуха при температурах, достаточных дпя сгорания углеводородов и окиси углерода,но не доста50

5 (О

25 ет во вспомогательную камеру !4.

Преимуществом такого выполнения двигателя является воэможность широкого регулирования составами смесей, подаваемых как в основную полость 1, так и B форкамерную полость 2.

При сжатии происходит перетекание заряда из цилиндра 6 в форкамерную полость 2. Однако, поскольку составы смесей, находящихся в форкамерной полости 2 и в зоне, примыкающей к соплам 3, равны, в форкамерной полости 2 на любом режиме работы двигателя будет смесь оптимальI ного состава с = 0,4-0,7. В то же время в основной полости 1 к концу сжатия, благодаря турбулизации происходит расслоение заряда цилинд ра 6. Обогащенная смесь с О = 0,40,7 будет сосредоточена вблизи сопл

3 и постепенно обедняться (вплоть до чистого воздуха) в противоположной от сопл 3 зоне основной полости

1 камеры сгорания.

В конце сжатия происходит зажигание обогащенной смеси в форкамерной полости 2 от свечи 29.

Горение обогащенной смеси в форкамерной полости 2 будет сопровождаться образованием продуктов неполного сгорания, обладающих высокой химической активностью. Факелы хизоне обогащенной смеси основной по:лости 1 многочисленные завихренные очаги воспламенения. точных для образования окислов азота.

Для выпуска отработавших газов открывают выпускной клапан 28.

Составитель Т.Берновская

Редактор N.Товтии Техред А.Кравчук Корректор А. Ильин

Заказ 7935/31 Тираж 523 Подписное

BHHHIIlI Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ii3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно †полиграфическ предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4