Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия

 

Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1, камеру 4 сгорания, образованную их поверхностями и выполненную в днище 5 поршня 2 в виде торообразной выемки 6, сопряженной с периферийной конической поверхностью 7, примыкающей к периферийному плоскому бурту 8 днища 5 поршня 2, и центральным коническим выступом 9, и центральную топливную форсунку, снабженную распылителем 10 с сопловыми отверстиями. Геометрические параметры двигателя связаны между собой следующим соотношением: @ , где V H - рабочий объем цилиндра

ε - степень сжатия

V K - объем выемки в днище поршня

D - диаметр цилиндра

α - угол между образующей периферийной конической поверхности днища поршня и осью цилиндра

V 1 - объем, заключенный между конусом, проходящим через оси сопловых отверстий распылителя, и поверхностью днища поршня

D K - диаметр выемки сгорания в поршне. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4412452/25-06 (22) 18.04.88 (46) 07.07.90, Бюл, М 25 (71) Производственное объединение "Челябинский тракторный завод им, В.И. Ленина" и Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) B,È. Бутов, В.В. Егоров, С.С. Никифоров, С.С. Садовский и Л.В, Чернова (53) 621.436,043(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1305415, кл. F 02 В 23/06, 1985.

{54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ (57) Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания. Двигатель содержит по меньшей . мере один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1, камеру 4 сгорания, образованную их поверхностями и выполненную в днище 5 поршня 2 в виде торообразной выемки 5, сопряженной с периферийной конической поверхностью 7, „„5U 1576697 А1 примыкающей к периферийному плоскому бурту 8 днища 5 поршня 2, и центральным коническим выступом 9, и центральнуютопливную форсунку, снабженную распылителем 10 с сопловыми отверстиями.

Геометрические параметры двигателя связаны между собой следующим соотношением;

Чь — v

-+ 4.1 (E — 1) — V + з (г ) Чь

+ — = 1,9...2,1, где Vn — рабочий объем ци%

D линдра; Š— СтЕпЕнь Сжатия; ЧК вЂ” ОбъЕм выемки в днище поршня; Π— диаметр цилиндра; а — угол между образующей периферийной конической поверхности днища поршня и осью цилиндра; V> — объем, заключенный между конусом, проходящим через оси сопловых отверстий распылителя, и поверхностью днища поршня; 0К— диаметр выемки сгорания в поршне. 1 ил.

1576697

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

Целью изобретения является повышение экономичности путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания.

На чертеже представлен двигатель.

Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилин, дра 1 и камеру 4 сгорания, образованную их поверхностями и выполненную в днище 5 поршня 2 в виде торообразной выемки 6, сопряженной с периферийной конической поверхностью 7, примыкающей к периферийному плоскому бурту 8 днища 5 поршня

2, и центральным коническим выступом 9 со скругленной вершиной. В головке 3 цилиндра 1 установлена центральная топливная форсунка 10, Снабженная распылителем с сопловыми отверстиями (не показаны), Оси

11 сопловых отверстий пересекаются в точке, расположенной на оси цилиндра 1, и составляют с образующей выступа 9 острый угол, обращенный вершиной к оси цилиндра 1.

Поскольку днище 12 головки 3 в общем случае имеет сложную конфигурацию, в рассмотрение вводится плоская эквивалентная поверхность 13 головки 1, При определении ее положения необходимо учесть объемы выемок на реальной головке, в которых находится воздух, используемый при сгорании топлива. Поэтому расстояние от периферийного бурта 8 определяется зависимостью, выражающей условие равенства объема, заключенного между эквивалентной поверхностью 13 и днищем

5 поршня 2, объему, заключенному между реальным днищем 12 головки 3 и днищем 5 поршня 2

4 Ус- 4 я, э = где V< — объем камеры сгорания;

Vp — обьем выемки в днище поршня., Форма выемки 6 в поршне 2 задана двумя основными параметрами: диаметром выемки 0 и углом а между образующей 14 периферийной конической поверхности 7 и осью цилиндра. Величина Dg замеряется по линии пересечения конической поверхности 7 с периферийным буртом 8. Угол наклона конической поверхности может быть задан диаметром 0 — расстоянием между противоположными точками пересечения прямолинейных образующих 14 периферийной конической поверхности 7 с эквивалентной поверхностью 13. Геометрические. параметры двигателя связаны между собой соотношением (е — 1)

+4,1 (е — 1) +

5 з,(л

+ — = 1,9...2,1, Î (2) где Чп — рабочий объем цилиндра;

10 F, — степень сжатия;

Vg — объем выемки в днище поршня;

0 — диаметр цилиндра; а- угол между образующей периферийной конической поверхностью и осью ци15 линдра;

V< — объем, заключенный между конусом, проходящим через оси сопловых отвер- стий распылителя, и днищем поршня;

0 — диаметр выемки в днище поршня.

20 Для достижения наибольшей скорости, полноты сгорания и наилучшей экономичности двигателя необходимо обеспечить оптимальное соотношение топлива и воздуха во всех зонах камеры сгорания. При взаимоФ

25 действии топливного факела с периферийной конической поверхностью 7 выемки 6 в поршне 2 все топливо делится на две неравные части, величина которых зависит от угла а наклона периферийной конической поверхности или величины D . При этом распределение топлива между выемкой 6 в поршне и надпоршневом.пространстве определяется направлением образующей периферийной конической поверхности 7, т.е. соотношением D r/D. Часть топлива, попавшая в торообразную выемку 6, смешивается с воздухом, заключенным в объеме (V1) меж. ду конусом, проходящим через оси сопло4р вых отверстий распылителя 9, и поверхностью днища 5 поршня 2. Другая часть, отраженная в надпоршневое пространство, взаимодействует с воздухом, заключенным в остальном объеме камеры

45 сгорания. При этом распределение воздуха между указанными частями определяется соотношением V>/V, Таким образом, одним из путей обеспечения оптимального соотношения воздуха и

5п топлива в зонах камеры сгорания является установление зависимости — =(— )

0r Ч, Vc (3)

В этой связи установлено эксперимен55 тальное соотношение

D = (1,9 — 2,1) — 4,1 —. (4)

Чс

Параметр 0 г, который входит в соотношение (4), является условным и в любом

1576697

Зависимость (8) связывает условную величину 0э с основными параметрами двигателя. Подставляя выражение (8) в экспериментальную зависимость (4), получаем выражение (2).

Двигатель работает следующим образом.

В ходе такта сжатия поршень 2, сжимая воздух, перемещается к верхней мертвой точке (в.м.т.). При подходе к в.м.т. в цилиндр

1 впрыскивается топливо. Образующиеся топливные факелы распространяются в объеме камеры 4 сгорания и взаимодействуют с периферийной конической поверхностью 7 поршня 2, При этом одна часть топлива отСоставитель В.Морозов

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Я.Обручар

Заказ 1837 Тираж.444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 случае требует дополнительных вычислений. Это создает определенные неудобства его использования при проектировании и особенно при контроле геометрических параметров двигателей.

Выполнив следующие математические

Vti преобразования, учитывая, что Ч =-= ., выражение (1) преобразуется к виду (Чп ®

А — (5)

Из чертежа следует

0 г tg(2 a) (6)

Приравнивая выражения (5) и (6), получаем

4(— Vk) (D,— 0 ) д (> )

ыЯ

Отсюда

Ог — Т + 0 < (8) э 8(— Vi) О т9 — а) ражается в сторону надпоршневого зазора, а другая остается в выемке 6.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания с вос5 пламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную их поверхностями и выполненную в днище

10 поршня в виде торообраэной выемки, сопряженной с центральным коническим выступом со скругленной вершиной и периферийной конической поверхностью, примыкающей к периферийному плоскому

15 бурту днища поршня, и центральную топливную форсунку, снабженную распылителем с сопловыми отверстиями, оси которых

* пересекаются в точке, расположенной на оси цилиндра, и составляют с образующей

20 выступа острый угол, обращенный вершиной к оси цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности. путем улучшения процессов смесеобраэования и сгорания, его геометрические пара25 метры связаны между собой соотношением

8(— ) — Ч

Va е — 1

+4 (-1) Ч +

Ч1 (2

30 +(=19 где Vp — рабочий объем цилиндра; е — степень сжатия;

Vg — объем выемки в днище поршня;

35 D — диаметр цилиндра; а — угол между образующей периферийной конической поверхностью днища поршня и осью цилиндра;

V>-объем, заключенный между кону- .

40 сом, проходящим через оси сопловых отверстий распылителя, и днищем поршня;

0 — диаметр выемки в днище поршня.