Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием
Изобретение позволяет улучшить антидетонационные свойства двигателя и снизить удельный расход топлива путем улучшения сгорания. Камера 4 сгорания ограничена выемкой 5 и углублением 6 в днище 7 поршня 2. Выемка 5 выполнена в головке 3 цилиндра 1 с наклонной к оси 13 цилиндра клапанной плоскостью 14 и боковыми стенками 15 различной высоты. Впускной канал 8 с завихриванием заряда размещен в плане со смещением относительно оси впускного клапана 10. Свеча 12 зажигания снабжена центральным электродом 17 и установлена в головке 3 над углублением 6. Плоскость 14 сопряжена при помощи конической фаски 16 со стенками 15, выполненными в виде цилиндрических поверхностей. Образующая 20 стенки 15 со стороны ее большей высоты при пересечении с плоскостью 21 разъема головки 3 сопряжена с образующей 22 цилиндра 1. Линия пересечения стенки 15 со стороны ее меньшей высоть с плоскостью разъема головки 3 размещена в плане внутри контура углубления 6. Свеча 12 разi (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1453071
51 4 F 02 В 23/08
8 rA!Ел .„ ;,„: г" 4 E.,,, О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4265638/25-06 (22) 29.04.87 (46) 23.01.89. Бюл. № 3 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) Л. И. Вахошин, В. И. Сонкин, С. В. Коробченко, В. Г. Выборнов, Б. И. Прудников, В. К. Кошкин, В. Д. Муравьев, А. В. Брагин, В. Н. Сокульский, Б. В. Шкуренко, В. И. Федяев, Н. И. Моисеев, В. П. Ивлев, А. Ф. Смирнов, Ю. Л. Морозов, Г. Б. Маневич, В. И. Гостев, А. С. Варакин и С. А. Смирнов (53) 621.434.056 (088.8) (56) Заявка Японии № 58-57613, кл. F 02 В 23/08, опублик. 1983. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ (57) Изобретение позволяет улучшить антидетонационные свойства двигателя и снизить удельный расход топлива путем улучшения сгорания. Камера 4 сгорания ограничена выемкой 5 и углублением 6 в днище 7 поршня 2. Выемка 5 выполнена в головке 3 цилиндра 1 с наклонной к оси 13 цилиндра клапанной плоскостью 14 и боковыми стенками 15 различной высоты. Впускной канал 8 с завихриванием заряда размещен в плане со смещением относительно оси впускного клапана 10. Свеча 12 зажигания снабжена центральным электродом 17 и установлена в головке 3 над углублением 6. Плоскость 14 сопряжена при помощи конической фаски 16 со стенками 15, выполненными в виде цилиндрических поверхностей. Образующая 20 стенки 15 со стороны ее большей высоты при пересечении с плоскостью 21 разъема головки 3 сопряжена с образующей 22 цилиндра 1. Линия пересечения стенки 15 со стороны ее меньшей высоты с плоскостью разъема головки 3 размещена в плане внутри контура углубления 6. Свеча 12 раз1453071 мещена в зоне фаски 16 либо в наиболее удаленной от поршня части фаски 16 и установлена перпендикулярно последней. Благодаря сопряжению по всему периметру плоскости 14 с фаской 16 обеспечиваются минимальные потери энергии движения смеси на такте выпуска. Конфигу1 Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. Цель изобретения — улучшение антидетонационных свойств двигателя и снижение удельного расхода топлива путем улучше ния сгорания. На фиг. 1 показан двигатель, поперечный разрез по оси впускного клапана и оси свечи зажигания; на фиг. 2 — камера сгорания, вид со стороны днища поршня; на фиг. 3 — схема движения заряда в камере сгорания на такте впуска; на фиг. 4 — то же, план; на фиг. 5— схема движения заряда в конце такта сжатия; на фиг. 6 — схема с изображением распространения пламени по обьему амеры сгорания в начальный период. Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2, головку 3 цилиндра 1, камеру 4 сгорания, ограниченную выемкой 5 большего объема в головке 3 и центральным углублением 6 меньшего объема в днище 7 поршня 2, каналы впуска 8 и выпуска 9 с впускным 10 и выпускным 11 клапанами и свечу 12 зажигания. Выемка 5 выполнена в головке 3 с наклонной к оси 13 цилиндра 1 клапанной плоскостью 14 и боковыми стенками l5 различной высоты. На клапанной плоскости 14 выполнены отверстия для впускного 10 и выпускного 11 клапанов. Клапанная плоскость 14 сопряжена с боковыми стенками 15 при помощи конической фаски l6, в зоне которой размещен центральный электрод 17 свечи 12 зажигания. Поверхность боковых стенок 15 со стороны большей высоты образована двумя цилиндрическими поверхностями 18 и 19, наклоненными друг к другу, а образующая 20 с указанной стороны при пересечении с плоскостью 21 разъема головки 3 сопряжена с образующей 22 цилиндра 1, причем линия пересечения одной из цилиндрических поверхностей 18 и 19 по меньшей мере на части своей длины совпадает или почти совпадает с контуром 23 цилиндра 1. При положении поршня в верхней мертвой точке между поверхностью плоскости 21 разь; ема и днищем 7 поршня 2 за линией 24 рация камеры 4 обеспечивает плавный с наименьшими потерями энергии движения заряда перевод вращения потока в той части камеры, которая размещена в выемке 5, во вращение в цилиндре 1 при движении поршня к нижней мертвой точке. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 2 пересечения боковой стенки 15 с меньшей высотой и контуром 23 цилиндра образуется вытеснитель 25. Углубление 6 в днище 7 поршня 2 ох5 ватывает своим контуром 26 вертикальную проекцию на плоскость 21 разъема головки, большую часть торца и центральный электрод 17 свечи 12 зажигания и большую часть линии 24 пересечения боковой стенки 15 с меньшей высотой выемки 5 в головке 3 с плоскостью 21 ее разъема с цилиндром 1. Часть линии 24 пересечения размещена между осями 27 и 28 впускного 10 и выпускного 1) клапанов соответственно. Оси 27 и 28 лежат в 15 плоскостях, перпендикулярных оси 29 цилиндра 1 в продольном направлении. Канал 8 впуска выполнен головке 3 цилиндра 1, размещен в плане со смещением его оси 30 относительно оси 27 впускного клапана 10. Свеча 12 зажигания установлена в наиболее удаленной от поршня 2 части конической фаски 16 перпендикулярно последней, т. е. фактически установлена в наиболее высокой части камеры 4 сгорания. Отношение расстояния Ri от оси 13 цилиндра 1 до центрального электрода 17 свечи 12 зажигания к радиусу R углубления 6 в днище 7 поршня 2 составляет 0,7 — 0,95, а отношение величины объема углубления 6 в поршне 2 к суммарному объему камеры 4 сгорания состав30 ляет 0,05 — 0,25. роме того, отношение площади сегмента 31, образуемого линией 24 пересечения в плане боковой стенки 15 со стороны ее меньшей высоты с плоскостью 21 разъема головки и контуром 26 углубления 6 в днище 7 поршня 2, к пло35 щади сегмента, образуемого, пинией 24 и контуром 23 цилиндра 1, т. е. к общей площади вытеснителя 25, составляет 0,25— 0,55. Двигатель работает следующим образом. На такте впуска под действием разрежения, создаваемого движением поршня 2 от верхней к нижней мертвой точке, через открытый впускной клапан 10 в камеру 4 сгорания поступает топливовоздушная смесь 32. С помощью специальной формы 45 впускного канала 8 поступающей топливо1453071 Формула изобретения 55 воздушной смеси сообщается вращение вокруг оси 13 цилиндра 1. Благодаря сопряжению по всему периметру наклонной плоскости 14 с конической фаской 16, в которой установлена свеча 12 зажигания, обеспечиваются минймальные потери энергии движения смеси на такте впуска. Кроме того, такое выполнение этого элемента камеры сгорания позволяет осуществлять ее механическую обработку и получить в результате этого стабильную форму камеры 4 сгорания для обеспечения необходимой организации движени заряда относительно свечи 12 зажигания. Конфигурация камеры сгорания обеспечивает плавный с наименьшими потерями энергии движения заряда перевод вращения потока в той части камеры 4 сгорания, которая размещена в выемке 5 головки 3, во вращение в цилиндре 1 при движении поршня 2 к нижней мертвой точке. К концу такта впуска в центрально расположенном в днище 7 поршня 2 углублени 6 формируется вращательное движение заряда, близкое по закону к вращению твердого тела, при котором скорость вращения линейно возрастает от центра углубления 6 к его периферии (фиг. 4) . При движении поршня 2 на такте сжатия на большей его части вращение заряда в углублении 6 в днище 7 поршня 2 сохраняется. К концу такта сжатия (фиг. 5), когда днище 7 поршня 2 приближается к плоскости 21 разъема головки 3, из щелевого объема вытеснителя 25 при перекрытии периферийной поверхности днища 7 поршня 2 и поверхности плоскости 21 разъема головки 3 вытесняется часть заряда. Вытеснение происходит из кольцевого объема в центрально расположенное углубление 6 в днище 7 поршня 2, благодаря чему вращение не нарушается, а сохраняет свою структуру. Этому способствует то, что большая часть линии 24 пересечения боковой стенки 15 меньшей высоты с плоскостью 21 разъема головки 3 не выходит в плане за пределы контура углубления 6. В конце такте сжатия рабочая смесь воспламеняется с помощью свечи ! 2 зажигания (фиг. 6). Благодаря сохранению в большей части объема камеры 4 сгорания, в том числе в зоне свечи 12 зажигания, вращательного движения заряда развитие начального очага горения после подачи искры происходит в условиях однонаправленного движения смеси с наибольшими цикловыми колебаниями скорости и направления движения. Большая часть массы заряда располагается в наиболее высокой части выемки 5 головки 3 в месте установления свечи 12 зажигания, что обеспечивает ускоренный охват пламенем всего объема смеси. Определено, что при отношении расстояния Ri от оси 13 цилиндра до центрального электрода 17 свечи 12 за5 1О 45 жигания к радиусу Я углубления 6 в днище 7 поршня 2 в пределах 0,7 — 0,95 достигается высокая скорость распространения пламени по объему камеры 4 сгорания с переносом продуктов горения в ее центральную часть. Наилучшие результаты получены при отношении величины объема углубления 6 в поршне 2 к суммарному объему камеры сгорания 4, равном 0,05 — 0,25, и отношении площади сегмента 31 к площади вытеснителя 25, равном 0,25 — 0,55. 1. Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием содержащий по меньшей мере один цилиндр с поршнем, головку цилиндра, камеру сгорания, ограниченную выемкой, выполненной в головке с наклонной к оси цилиндра клапанной плоскостью и боковыми стенками различной высоты, и углублением в днище поршня, впускной канал с завихриванием заряда, размещенный в плане со смещением относительно оси впускного клапана, выпускной канал с выпускным клапаном и свечу зажигания, снабженную центральным электродом и установленную в головке над углублением в днище поршня, отличающийся тем, что, с целью улучшения антидетонационных свойств двигателя и снижения удельного расхода топлива путем улучшения сгорания, наклонная клапанная плоскость выемки в головке сопряжена при помощи конической фаски с боковыми стенками выемки, выполненными в виде цилиндрических поверхностей, по меньшей мере одна образующая боковой стенки со стороны ее большей высоты при пересечении с плоскостью разъема головки сопряжена с образующей цилиндра, линия пересечения боковой стенки со стороны ее меньшей высоты с плоскостью разъема головки размещена в плане внутри контура углубления в днище поршня, а свеча зажигания размещена в зоне конической фаски. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что свеча зажигания размещена в наиболее удаленной от поршня. части конической фаски и установлена перпендикулярно последней. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центральный электрод свечи зажигания размещен в плане от оси цилиндра на расстоянии 0,7 — 0,95 радиуса углубления в днище поршня, объем углубления составляет 0,05 — 0,25 объема камеры сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке, а отношение площадей сегментов, образуемых линией пересечения в плане боковой стенки со стороны ее меньшей высоты с плоскостью разъема головки и контуром углубления в днище поршня и, соответственно, контуром цилиндра, составляет 0,25 — 0,55. 1453071 2З 19 18 29 28 27 Фиг.Z Фдг.z 1453071 1453071 Составитель Л. Павлович Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор А. Обр чар Заказ 7153/29 Тираж 482 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1133035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическо предприятие, г. Ужгород, ул Проектная, 4
