Двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями

 

Использование: изобретение относится к двигателестроению. Сущность изобретения: двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1, противоположно движущиеся в нем поршни 2, 3 с полусферическими углублениями на днищах, причем при положении поршней во внутренней мертвой точке /ВМТ/ углубления образуют шаровую камеру сгорания 4, которая смещена в сторону цилиндра 1, где расположена форсунка. Вокруг углубления на днище одного поршня выполнена кольцевая перегородка 7 с тангенциальными пазами, а вокруг углубления на днище другого поршня - цилиндрический пояс 8 для размещения в нем перегородки 7 при положении поршней в ВМТ. Ось форсунки расположена на плоскости днища одного из поршней при положении его в ВМТ, а оси распыливающих отверстий форсунки направлены к полусферам на днищах поршней. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению.

Известен двигатель внутреннего сгорания по авт. св. СССР 1139670, содержащий по меньшей мере один цилиндр,с противоположно движущимися в нем поршнями, впускной и выпускной каналы, камеру сгорания, ограниченную углублениями, выполненными в днищах поршней, кольцевую перегородку с тангенциальными пазами, выполненную вокруг углубления на днище одного поршня и расположенную при положении поршней во внутренней мертвой точке в углублении другого поршня, форсунку, установленную в цилиндре.

Цель изобретения повышение эффективности двигателя.

Указанная цель достигается тем, что у известного двигателя с противоположно движущимися поршнями углубления в днищах поршней выполняются полусферическими и при положении поршней во внутренней мертвой точке образуют шаровую камеру сгорания. Шаровая камера сгорания смещена в сторону к стенке цилиндра, где расположена форсунка. Вокруг углубления на днище одного поршня выполняется цилиндрический пояс для размещения в нем кольцевой перегородки другого поршня при положении поршней во внутренней мертвой точке.

Ось форсунки располагается на плоскости днища одного из поршней при положении его во внутренней мертвой точке, а оси распыливающих отверстий форсунки направлены к полусферам на днищах поршней.

Для получения качественного смесеобразования форсунка снабжается четырьмя распыливающими отверстиями, оси которых попарно направлены к полусферам на днищах поршней.

В отдельных случаях при больших диаметрах цилиндра двигатель может быть снабжен дополнительной форсункой, при этом оси распыливающих отверстий отдельной форсунки направлены к полусфере отдельного поршня.

Двигатель с принудительным зажиганием или смешанным рабочим процессом снабжается свечой зажигания, которая устанавливается рядом с форсункой.

На фиг. 1 изображен описываемый двигатель, продольный разрез;на фиг.2 - вид на поршень с кольцевыми перегородками,поперечный разрез.

Двигатель содержит цилиндр 1, снабженный противоположно движущимися поршнями 2 и 3, впускными и выпускными каналами (не изображены), камеру сгорания 4, образованную полусферическими углублениями 5 и 6 на днищах поршней 2 и 3. На поршне 2 вокруг полусферы 5 размещена кольцевая перегородка 7, которая входит в цилиндрический поясок 8 на поршне 3. На кольцевой перегородке 7 размещены тангенциальные каналы 9.

На стенке цилиндра 1 размещена форсунка 11 с 4-мя распыливающими отверстиями 12, попарно направленными к полусферам на днищах поршней.

Двигатель с принудительным зажиганием или смешанным рабочим процессом снабжается свечой зажигания, устанавливаемой рядом с форсункой (свеча не изображена).

Двигатель с противоположно движущимися поршнями работает следующим образом. При приближении поршней 2 и 3 к внутренней мертвой точке из распыливающих отверстий 12 форсунки 11 впрыскивается топливо в направлении к полусферическим выемкам на днищах поршней. Основная часть топлива испаряется в объеме между поршнями, а часть неиспарившегося топлива попадает на стенки полусфер и образует пленку. При дальнейшем движении поршней к внутренней мертвой точке воздух или заряд из полости вне кольцевой перегородки 7 с большой скоростью перетекает через тангенциальные каналы 9 и зазоры в шаровую полость камеры сгорания, образуя в камере интенсивное вихревое движение с большой энергией микротурбулентности.

Для достижения высокой интенсивности вихря необходимо обеспечить достаточную массу воздуха, перетекающего из зоны вытеснения в камеру сгорания, и большую скорость истечения. Масса воздуха зависит от высоты кольцевых перегородок, которая должна составлять около 5-10% хода одного поршня. Скорость истечения определяется сечением тангенциальных каналов плюс площадь зазора между наружной стенкой кольцевой перегородки на одном из поршней и сопрягаемой с ней стенкой цилиндрического пояса другого поршня. Для обеспечения скорости до 200 м/с втекания заряда в камеру и вихревого соотношения H=10.30 указанная выше суммарная площадь должна составлять 2.6% площади поршня (поперечного сечения цилиндра).

Таким выполнением камеры сгорания достигается: снижение потерь тепла в стенки камеры, т.к. шар имеет наименьшую поверхность; качественное смесеобразование вследствие организации вихревого движения заряда и интенсивной микротурбулентности в шаровой полости.

Такая организация движения заряда в шаровой полости камеры сгорания будет обеспечивать достаточно высокую скорость сгорания заряда, т.к. скорость сгорания в дизелях определяется не скоростью химических реакций окисления, а скоростью образования смеси горючих составов, т.е. зависит от диффузионных процессов (микротурбулентности) и вихревого движения заряда.

Жесткость работы, как известно, значительно меньше у вихрекамерных дизелей и при организации пленочного смесеобразования, которая достигается у предложенного дизеля за счет впрыска топлива тангенциально к стенкам полусфер. Предложенный рабочий процесс будет иметь положительные черты двигателя с непосредственным впрыском, вихрекамерного дизеля и дизеля с пленочным смесеобразованием.

Предложенный двигатель будет иметь хорошо организованный процесс для высокооборотных дизелей, высокую экономичность и хорошие пусковые качества, т. к. может иметь высокую степень сжатия при одновременном достижении "мягкого" процесса.

Таким образом, достигается высокая эффективность двигателя с противоположно движущимися поршнями.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями, содержащий по меньшей мере один цилиндр, противоположно движущиеся в нем поршни, впускной и выпускной каналы, камеру сгорания, ограниченную углублениями, выполненными в днищах поршней, кольцевую перегородку с тангенциальными пазами, выполненную вокруг углубления на днище одного поршня и расположенную при положении поршней во внутренней мертвой точке в углублении другого поршня, форсунку, установленную в цилиндре, отличающийся тем, что углубления в днищах поршней выполнены полусферическими и при положении поршней во внутренней мертвой точке образуют шаровую камеру сгорания, последняя смещена в сторону стенки цилиндра, где расположена форсунка, вокруг углубления на днище одного поршня выполнен цилиндрический пояс для размещения в нем кольцевой перегородки другого поршня при положении поршней во внутренней мертвой точке, ось форсунки расположена на плоскости днища одного из поршней при положении его во внутренней мертвой точке, а оси распыливающих отверстий форсунки направлены к полусферам на днищах поршней.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что форсунка снабжена четырьмя распыливающими отверстиями, оси которых попарно направлены к полусферам.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной форсункой.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен свечой зажигания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2