Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в двигателестроении, преимущественно в двухтактных двигателях с клапанной продувкой, впрыскиванием топлива в цилиндр под высоким давлением с искровым зажиганием и расслоением топливовоздушной смеси. Сущность изобретения: камера сгорания выполнена так, что ее плоскость симметрии а-а образует с осью цилиндра угол не более 45^o, а оси продувочных клапанов установлены в камере сгорания перпендикулярно плоскости симметрии камеры сгорания, при этом ось форсунки направлена в зону между вытеснителем и камерой сгорания. Изобретение позволяет: повысить экономичность путем устранения заширмленных продувочных клапанов стенкой камеры сгорания и расслоения заряда топливовоздушной смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, преимущественно в двухтактных двигателям с клапанной продувкой, впрыскиванием топлива в цилиндр под высоким давлением с искровым зажиганием и расслоением топливовоздушной смеси.

Известен двигатель внутреннего сгорания с клапанной продувкой и искровым зажиганием, описанный в патенте США N 5062395 Г 02 B 75/02, 1991 г. недостатком которого является заширмление части проходного канала, что снижает коэффициент расхода продувочных клапанов, качество продувки и в конечном итоге снижает эксплуатационную экономичность.

За прототип взят двигатель внутреннего сгорания по патенту Франции N 2658240 Г 02 B 25/00, 1991 г. содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем, головку цилиндра, продувочные и выпускные клапаны, камеру сгорания в головке цилиндров, форсунку, вытеснитель.

Недостатком прототипа является то, что для обеспечения направленного движения воздуха в цилиндре верхние кромки тарелок продувочных клапанов заширмлены стенкой камеры сгорания, что снижает коэффициент расхода продувочных клапанов, качество продувки, что в конечном итоге ухудшает эксплуатационную экономичность.

Цель изобретения повышение экономичности путем устранения заширмления продувочных клапанов стенкой камеры сгорания и расслоения заряда топливовоздушной смеси.

Задачей изобретения является создание двухтактного двигателя внутреннего сгорания с высоким качеством продувки, искровым зажиганием и расслоением топливовоздушной смеси, который содержит цилиндр с установленным в нем поршнем, головку цилиндра с камерой сгорания, в которой установлены продувочные клапаны и свеча зажигания, вытеснитель, на поверхность которого установлены выпускные клапаны и форсунка. Согласно изобретению камера сгорания выполнена таким образом, что ее плоскость симметрии а-а образует с осью цилиндра в-в угол Ψ не более 4^o, при этом оси продувочных клапанов, установленных в камере сгорания, перпендикулярны плоскости симметрии а-а камеры сгорания, которая в верхней части над тарелками продувочных клапанов имеет образующую в форме кривой второго порядка, а ось форсунки, соответственно и ось факела впрыскиваемого топлива направлена в зону между вытеснителем и камерой сгорания.

Авторам не известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания, у которых: камера сгорания выполнена в головке цилиндра таким образом, что плоскость ее симметрии а-а образует с осью цилиндра угол j не более 45^o; продувочные клапаны установлены в камере сгорания так, что их оси перпендикулярны плоскости симметрии камеры сгорания; поперечное сечение камеры сгорания в зоне над продувочными клапанами имеет образующую в форме кривой второго порядка; форсунка установлена в стенке цилиндра так, что ее ось направлена в зону между вытеснителем и камерой сгорания; свеча зажигания установлена в камере сгорания.

Функциональное назначение отличительных признаков устранение заширмления продувочных клапанов стенкой камеры сгорания и обозначение расслоения заряда, что исключает необходимость увеличения рабочего хода продувочных клапанов, повышения давления продувочного воздуха, позволяет улучшить показатели газообмена и экономичность двухтактного двигателя внутреннего сгорания с клапанной продувкой.

На фиг. 1 показан общий вид заявляемого двигателя на фиг. 2 приведена схема обтекания продувочным воздухом впускного клапана в момент его максимального подъема.

Двигатель содержит цилиндр 1 с установленным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1 с камерой сгорания 4, выполненной таким образом, что плоскость ее симметрии а-а образует с осью цилиндра 1 угол не более 45^o, продувочные клапаны 5, установленные в камере сгорания 4 таким образом, что их оси перпендикулярны плоскости симметрии а-а камеры сгорания 4, вытеснитель 6, на поверхности которого установлены выпускные клапаны 7, форсунку 8, установленную в стенке цилиндра 1 таким образом, что ось 9 форсунки 8, а соответственно и ось факела впрыскиваемого топлива, направлена в зону между вытеснителем 6 и камерой сгорания 4, в которой установлена свеча зажигания 10. Камера сгорания 4 в поперечном сечении над тарелками продувочных клапанов 5 имеет образующую в форме кривой второго порядка.

Двигатель работает следующим образом: В конце процесса расширения, когда поршень 2 в цилиндре 1 перемещается вниз, начинают открываться выпускные клапаны 7 и отработавшие газы начинают выходить из цилиндра 1. С падением давления в цилиндре 1 открываются продувочные клапаны 5. Благодаря тому, что камера сгорания 4 над тарелками продувочных клапанов 5 имеет образующую в форме кривой второго порядка, тарелки продувочных клапанов 5 обтекаются воздухом по всему периметру (см. фиг. 2), что обеспечивает высокий коэффициент их расхода. Продувочный воздух поступает в верхнюю часть камеры сгорания 4, следуя форме последней, отклоняется в нижнюю часть цилиндра 1 к поршню 2. А также же благодаря тому, что плоскость симметрии а-а камеры сгорания 4 образует с осью цилиндра 1 угол j не более 45^o (при увеличении угла более 45^o возникают трудности с охлаждением перемычки между стекой камеры сгорания 4 и выпускными каналами в головке цилиндра) и расположению осей впускных клапанов перпендикулярно плоскости а-а форма камеры сгорания 4 обеспечивает движение продувочного воздуха в цилиндре 1 по петле. Происходит продувка цилиндра 1. Продувочные клапаны закрываются и через форсунку 8 тепло в форме факела поступает в зону между вытеснителем 6 и камерой сгорания 4, образуя в последней и в верхней части цилиндра 1 топливовоздушную смесь. Часть топлива образует на поверхности вытеснителя пленку. Поршень 2, перемещаясь вверх, вытесняет воздух из надпоршневого пространства в камеру сгорания 4. Поток воздуха из-под вытеснителя 6 смешивается с парами топлива и перемещает топливовоздушную смесь в камеру сгорания 4. Образовавшаяся топливовоздушная смесь оттесняется в верхнюю часть камеры сгорания 4, обеспечивая расслоение заряда. В конце такта сжатия смесь воспламеняется свечой зажигания 10. Расслоение заряда обеспечивает возможность работы двигателя на обедненных смесях, полноту сгорания, улучшает экономичность.

Практическая реализация заявляемого двигателя рациональна в силовых установках легковых автомобилей, работающих большую часть времени на частичных нагрузках.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с клапанной продувкой и непосредственным впрыскиванием топлива в камеру сгорания, содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем, головку цилиндра с камерой сгорания, в которой установлены продувочные клапаны и свеча зажигания, вытеснитель, на поверхности которого установлены выпускные клапаны, форсунку, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена так, что плоскость ее симметрии а а образует с осью цилиндра угол не более 45^o, а продувочные клапаны установлены так, что их оси перпендикулярны плоскости симметрии а а камеры сгорания, которая в поперечном сечении над продувочными клапанами имеет образующую в форме кривой второго порядка, при этом форсунка установлена в стенке цилиндра так, что ее ось направлена в зону между вытеснителем и камерой сгорания.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что свеча зажигания установлена в верхней части камеры сгорания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2