Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия

 

Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить токсичность отработавших газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания . Камера 4 сгорания двигателя выполнена в днип1е 3 поршня в виде выемки 5 с горловиной 6, дном 7 и боковой стенкой 8. В последней вьтолнена проточка 12, в которой размещено кольцо 1 3 с замком. Форма внутренней поверхности кольца может иметь различную конфигурацию профиля в зависимости от размерности, назначения и т.д. Проточка 12 может быть снабжена стопором , промежуточной проставкой, радиальными выступами. Выступающая часть кольца 13 является более нагретой деталью, что способствует быстрому испарению топлива. С другой стороны она является источником турбулизации пристеночного слоя периферийной g части вихря. Обе эти причины способст« вуют более интенсивному процессу по- С// догрева топлива. 19 з,п. ф-лы, 15 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1390401

А1 (5D 4 Г 02 В 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12

s

5 фиг.1

ГОС14цАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4125446/25-06 (22) 30.09.86 (46) 23.04.88. Бюл. Р 15 (71) Филиал Научно-исследовательского и конструкторско-технологического института тракторных и комбайновых двигателей (72) В.А.Куцевалов, Е.Г.Пономарев и А.М.Сайкин (53) 621.436 (088.8) (56) Патент CttJA Р 4177769, кл. 123/30 D, опублик. 1979. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ (57) Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить токсичность отработавших газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания. Камера 4 сгорания двигателя выполнена в днище 3 поршня в виде выемки 5 с горловиной 6, дном 7 и боковой стенкой 8. В последней выполнена проточка 12, в которой размещено кольцо 13 с замком. Форма внутренней поверхности кольца может иметь различную конфигурацию профиля в зависимости от размерности, назначения и т.д.

Проточка 12 может быть снабжена стопором, промежуточной проставкой, радиальными выступами. Выступающая часть кольца 13 является более нагретой деталью, что способствует быстрому испарению топлива. С другой стороны она является источником турбулизации пристеночного слоя периферийной ф части вихря. Обе эти причины способст вуют более интенсивному процессу подогрева топлива. 19 э.п. ф-лы, 15 ил.

1390401

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Цель изобретения — повышение экономичности и снижение токсичности отработавших газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания.

На фиг.l предназначена камера сго- lð рания ДВС с воспламенением от сжатия, выполненная в виде выемки в порп не с цилиндрической проточкой, снабженной вставкой, выполненной в виде кольца с замком, профильная внутренняя поверхность которого выполнена цилиндрической; на фиг,2 — камера сгорания с кольцом, профильная поверхность которого выполнена конической с меньшим основанием конуса, обращенным к дну 2р выемки; на фиг.3 — то же, в случае, когда профильная поверхность кольца выполнена конической с меньшим основанием конуса, обращенным к горловине на фиг.4 — то же, в случае выполнения профильной поверхности из двух усеченных конусов, обращенных большими основаниями один к другому; на фиг.5— то же, в случае выполнения профильной поверхности из двух усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями один к другому; на фиг,6 — вариант выполнения кольца с криволинейной формой профильной поверхности кольца (вариант с уширением в периферийной части); на фиг.7 — то же (вариант с уширением в средней части); на фиг.8 — то же, в случае выполнения профильной поверхности гофрированной по высоте; на фиг.9 — то же, при вол- 4о нообраэном исполнении профильной поверхности по ее периметру, вид сверху; на фиг ° 10 — то же, при выполнении торцовой поверхности кольца волнообразной, вид сбоку; на фиг.11 — 45 вариант поршня, цилиндрическая проточка выемки которого дополнительно снабжена стопором, размещенным в дозе замка кольца; на фиг.l2 — вариант исполнения кольца в поршне, в случае, когда цилиндрическая проточка поршня дополнительно снабжена промежуточной проставкой, выполненной иэ теплоиэолирующего материала, установленной между проточкой и кольцом; на фиг.13 — вариант фиксации кольца в поршне, цилиндрическая проточка которого дополнительно снабжена упругим элементом, установленным между проточкой и кольцом; на фиг.14 — вариант кольца с выступами, оси сопловых отверстий форсунки направлены на выступи; на фиг. 15вариант кольца с выступами, оси сопловых отверстий форсунки направлены на выступы, Двигатель внутреннего сгорания (не показан) содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 с дни— щем 3, камеру 4 сгорания, выполненную в днище 3 поршня 2 в виде выемки 5 с горловиной 6, дном 7 и боковой стенкой 8, головку цилиндра 9 и установленную в ней форсунку 10 с сопловыми отверстиями 11. Боковая стенка 8 выемки 5 снабжена цилиндрической проточкой 12, в которой размещено кольцо 13 с замком 14.

Форма внутренней поверхности 15 кольца 13 может иметь различную конфигурацию профиля в зависимости от размерности, назначения, быстроходности и организации рабочего процесса двигателя.

Цилиндрическая проточка 12 выемки 5 может быть снабжена стопором 16, размещенным в зоне замка 14, кольца

13 (рис. 11).

Цилиндрическая проточка 12 выемки 5 может быть дополнительно снабжена промежуточной проставкой 17, выполненной из теплоиэолирующего материала и установленной между проточкой

12 и кольцом 13 (фиг.12), а также до полнительным упругим элементом 18, выполненным, например, в виде волнообразной кольцевой пластины, установленной между проточкой 12 и кольцом

13 (фиг. 13) .

Кольцо 13 может быть снабжено радиальными выступами 19 (фиг. 14 и

15). В зависимости от места установки форсунки 10, организации рабочего процесса и конуса ?0 раскрытия топливного факела оси 21 сопловых отверстий 11 форсунки 10 могут быть направлены либо на выступы 19 (фиг.14), либо на кольцо 13 в промежутки между выступами 19 (фиг.15).

Предлагаемая конструкция двигателя может быть реализована на камерах в поршне различного профиля с разными процессами смесеобразования (объемным, пленочным и др.), с различным взаимным расположением форсунки, поршня и выемки в поршне, с различным расположением и количест1390ч01 вом цилиндрических проточек и устаHoBJIeHHhIx в них колец.

Двигатель работает следующим образом.

При впрыске топлива в камеру сгорания при движении поршня 2 к верхней мертвой точке (ВМТ) (за 10-38 до ВМТ в зависимости от типа двига. теля) оно частично начинает сгорать в объеме, а частично попадает на кольцо 13. Выступающая часть кольца 13 (независимо от формы его исполнения — фиг.1 — 10 14, 15), во-первых, является более нагретой деталью порш- 15 ня и поэтому топливо, попадая на кольцо 13, быстрее испаряется с одной стороны и может рикошетом отбрасываться от стенок в объем (для случаев исполнения на фиг.2, 4, 10, 14 и 15) с другой стороны, а во-вторых, является источником турбулизации пристеночного слоя периферийной части вихря, сформированного в камере сгорания. Обе эти причины способствуют 25 интенсификации процессов подогрева, испарения, предполагаемой подготовки и сгорания топлива. При этом повышенная температура кольца 13, а также пристеночная турбулизация смеси способст- 30 вует увеличению полноты сгорания топлива в относительно холодном пристеночном слое и уменьшению его толщины, в результате чего уменьшается содержание продуктов неполного сгорания топлива 35 в отработавших газах (ОГ). А правильный выбор формы, выступающей в объем камеры сгорания части кольца 13, позволяет улучшить газодинамическое совершенство формы камеры сгорания, 40 чем достигается повышение полноты сгорания топлива (т.е. улучшается топливная экономичность двигателя) при минимальных значениях газодинамических потерь т9пливовоздушного 45 вихря в зоне кольца 13 камеры 4 сгорания.

В зависимости от параметров топливоподачи, интенсивности воздушного вихря и геометрических параметров топливных факелов наилучшие результаты могут достигаться при цилиндрическом (фиг.1), конусном (фиг.2 и 3), криволинейном (фиг.б и 7), волнообразном (фиг ° 8-10) и многоколечном (фиг.4 и 5) исполнении профильной поверхности кольца 13, а также при наличии выступов 19 (фиг. 14 и 15), профиль, форма и число которых могут задаваться теоретически и т< пят гя экспериментальным путем.

Величина выступающей части кольца 13, его ширина, форма и количество колец 13 могут значитеJlhH« тчичаться для дизелей с разлпчнымп процессами смесеобразования.

При этом кольца 13 может быт, как подвижным, так и неподвижным — при фиксации его с помощью стопора 16 (фиг.11).

Кольцо 13 может быть исполне с в варианте теплоизоляции QI о от поршня с помощью теплоизолирующей прос авки 17 (фиг. 12), что позволяет повысить температуру кольца 13, а также может являться элементом комплекса технических решений при разработке адиабатного двигателя.

Упругий элемент 18 в виде волнообразной кольцевой пластины позволяет реализовать один из способов установки кольца 13 в проточке 1? днища 3 поршня 2 (фиг,13), Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет с помощью простого конструктивного приема улучшить технические и экономические показатели двигателя, Его преимуществом является простота экспериментальной доводки процесса путем смены колец разной формы, размеров и профиля, а также универсальность по отношению ко всем типам дизелей с различной ор. ганизацией рабочего процесса.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

1. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, камеру сгорания, выполненную в днище поршня в виде выемки с горловиной, дном и боковой стенкой, снабженной по меньшей мере одной цилиндрической проточкой, и головку цилиндра с установленной в ней форсункой с сопловыми отверстиями, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания, проточка снабжена вставкой, выполненной в виде кольца с замком, 2 ° Двигатель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что кольцо выпол1390401 нено с профильной внутренней поверхностью.

3. Двигатель по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца выполнена цилиндрической, 4. Двигатель по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца выполнена 10 конической с меньшим основанием конуса, обращенным к горловине выемки.

5. Двигатель по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца выполнена конической с меньшим основанием конуса, обращенным к дну выемки.

6. Двигатель по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца выполнена 20 по меньшей мере иэ одной пары усеченных конусов, обращенных большими основаниями один к другому.

7. Двигатель по пп.1 и 2, о т— л и ч а þ ù è и с я тем, что про- 25 фильная поверхность кольца выполнена по меньшей мере иэ одной пары усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями один к другому.

8. Двигатель IIo IIII.1 и 2, о т — 30 л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца выполнена криволинейной, 9. Двигатель по пп.1-8, о т л ич а ю шийся тем, что кольцо за- 35 глублено в цилиндрическую проточку выемки по меньшей мере частично.

10. Двигатель по пп.1-8, о т л ич а ю шийся тем, что кольцо выполнено выступающим иэ цилиндричес- 40 кой проточки выемки по отношению к боковой стенке выемки.

11 ° Двигатель по пп.1-10, о т— л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца по мень- 45 шей мере частично выполнена гофрированной по высоте.

12. Двигате по пп ° 1-5, о т л ич а ю шийся тем, что по меньшей мере одна торцовая поверхность кольца выполнена волнообразной.

13. Двигатель по пп.1-5, о т— л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца по меньшей мере частично выполнена волнообразной по ее периметру, 14. Двигатель по пп.1-1З, о т л и ч а ю шийся тем, что цилиндрическая проточка выемки снабжена стопором, размещенным в зоне замка кольца, 15. Двигатель по пп. 1-14, о т л и ч а ю шийся тем, что цилиндрическая проточка выемки дополнительно снабжена промежуточной проставкой, выполненной из теплоиэолирующего материала и установленной между проточкой и кольцом.

16. Двигатель по пп.1-15, о т л ич а ю шийся тем, что цилиндрическая проточка выемки дополнительно снабжена по меньшей мере одним упругим элементом, установленным между проточкой и кольцом.

17. Двигатель по п.16, о т л и— ч а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной упругой разрезной волнообразной пластины.

18. Двигатель по пп.1-17, о т л и ч а ю шийся тем, что профильная поверхность кольца снабжена радиальными выступами.

19. Двигатель по п.18, о т л и— ч а ю шийся тем, что оси сопловых отверстий форсунки направлены на выступы.

20, Двигатель по п.18, о т л и— ч а ю шийся тем, что оси сопловых отверстий форсунки направлены на кольцо между выступами.

12

lZ

12

13

11

19