Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом при помощи шатуна, головку цилиндра с выступом на нем, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршня. Форкамера выполнена в виде двух соосно расположенных стаканов, днища которых выполнены вогнутыми. Один стакан установлен на днище поршня, а другой укреплен на головке цилиндра с возможностью перемещения одного относительно другого. На боковых поверхностях по диаметру стаканов однорядно выполнены отверстия одинакового диаметра. Изобретение обеспечивает улучшение процесса сгорания топлива с обеспечением его полноты и уменьшение тепловых потерь за счет переноса очага воспламенения в центр горения. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известен двигатель внутреннего сгорания, преимущественно с воспламенением от сжатия, содержащий головку цилиндра с центрально расположенной форсункой, и поршень с камерой сгорания, выполненной с цилиндрической боковой стенкой, причем распылитель форсунки жестко зафиксирован относительно ее корпуса, оси его отверстий направлены на боковую стенку камеры сгорания, а последняя снабжена каталитическим покрытием. При этом на боковой стенке камера сгорания в местах ее пересечения с осями отверстий распылителя выполнены выемки, причем на их поверхности нанесен катализатор дегидрирования углеводородов.

Выемки выполнены в виде части прямого кругового цилиндра с осью, параллельной оси поршня.

Выемки выполнены в виде кольцевой проточки, расположенной в плоскости, перпендикулярной оси поршня.

Катализатор дегидрирования углеводородов выполнен на основе оксида и карбида хрома (а.с. N 1543107, кл. F 02 B 23/00).

Недостатками рассматриваемого устройства являются необходимость точной ориентации распылителей форсунок относительно днища поршня и сохранения формы струй вытекающего распыляемого топлива, что при эксплуатации не всегда удается. Кроме того, катализирующее покрытие поверхностей, требуемое по а.с. , представляет определенные сложности в особенности их сохранения и отсутствия на них отложений.

Кроме того, принятая за аналог схема не обеспечивает облегчения пусковых свойств ДВС, повышенной экономичности на режимах с малыми нагрузками, улучшенные условия работы при низких температурах, уменьшение влияния на окружающую среду.

Наиболее близким аналогом является двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем с выемкой в днище, кинематически связанным с коленчатым валом при помощи шатуна, головку цилиндра с выступом на нем, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршня, и форкамеру, обращенную выемкой в днище поршня и сопряженным с ней выступом головки при положении поршня в верхней мертвой точке. При этом выемка в днище выполнена сегментообразной с вертикальной стенкой, а выступ - в виде переферийной вставки, размещенной в пазу цилиндра.

Форкамера смещена от оси цилиндра в направлении вращения коленчатого вала, а ось симметрии форкамеры расположена в плоскости вращения шатуна.

Вертикальная стенка выемки выполнена с поднутрением, а сопряженный участок вставки - со скосом, обращенным заостренной частью в сторону поршня (а.с. N 1567803, кл. F 02 B 19/02).

Недостатками аналога являются повышение температуры в зоне форкамеры, меняющее температурное поле как поршни, так и цилиндра, делающее его резко отличающимся по окружности цилиндра. Это же обстоятельство повышает тепловые потери.

Кроме того аналог трудно исполним для карбюраторного двигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение процесса сгорания топлива с обеспечением его полноты, и уменьшение тепловых потерь за счет переноса очага воспламенения в центр горения.

Поставленная задача решается за счет того, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом при помощи шатуна, головку цилиндра с выступом на нем, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршня и форкамеру. При этом форкамера выполнена в виде двух сооснорасположенных стаканов, днища которых выполнены вогнутыми, один из которых установлен на днище корпуса, а другой укреплен на головке цилиндра с возможностью перемещения один относительно другого. На их боковых поверхностях по диаметру однорядно выполнены отверстия одинакового диаметра.

Новые существенные признаки: 1. Форкамера выполнена в виде двух сооснорасположенных стаканов, днища которых выполнены вогнутыми.

2. Один цилиндр установлен на днище поршня.

3. Второй цилиндр укреплен на головке цилиндра.

4. Цилиндры установлены с возможностью перемещения относительно друг друга.

5. На боковых поверхностях цилиндров по диаметру однорядно выполнены отверстия.

6. Отверстия цилиндров имеют одинаковый диаметр.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Улучшение процесса сгорания топлива в предлагаемом ДВС достигается за счет того, что в объеме, ограниченном двумя стаканами, создается к моменту воспламенения более высокое давление и температура, чем на данный же момент в окружающей камере сгорания. Вследствие этого начавшийся процесс в камере сгорания на всех режимах протекает более интенсивно, чем в случае отсутствия этой форкамеры. Отверстия в начальный момент сгорания перекрыты, т.к. стаканы надвинулись друг на друга, образуя форкамеру. Дальнейшее перемещение стаканов друг относительно друга приводит к уменьшению объема форкамеры с одновременным повышением давления и температуры в ней, связанным так же с процессом горения, затем открываются окна, т.к. отверстия в этих стаканах при их движении начинают совпадать. Через образовавшиеся отверстия горящие газы интенсивно вырываются в основное пространство камеры сгорания, вынося туда же и недогоревшее топливо. Процесс сгорания оказывается весьма интенсивным, а повышенное давление в форкамере на механических нагрузках на кривошипно-шатунный механизм вследствие незначительности ее объема, влиять будет незначительно.

На фиг. 1 схематически изображен цилиндр двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, закрытый сверху крышкой 2, с укрепленным на крышке 2 стаканом 3. В цилиндр 1 вставлен поршень 4, на днище которого установлен стакан 5. Стаканы 3 и 5 на боковой поверхности по диаметру однорядно имеют отверстия 6 одинакового диаметра. Днище 7 стаканов 3 и 5 выполнены вогнутыми. Через крышку 2 и днища 7 стакана 3 установлена форсунка (свеча) 8. Устройство работает следующим образом. Поршень 4 с укрепленным на нем стаканом 5 движется к верхней мертвой точке (ВМТ). Стакан 5 входит внутрь стакана 3, образуя форкамеру. При этом отверстия 6 перекрываются боковыми стенками стаканов 3 и 5 соответственно. При дальнейшем движении поршня 4 в форкамере продолжают нарастать давление и температура в большей степени, чем в окружающем форкамеру пространстве, из-за выполнения днищ стаканов 7 вогнутыми. В это же время осуществляется впрыск топлива форсункой 8 (или воспламенение свечой смеси у карбюраторного двигателя) в форкамеру и его там воспламенение.

Происходит интенсивное повышение давления и температуры. Дальнейшее движение поршня 4 и ВМТ открывает отверстия 6 стаканов 3 и 5, через которые истекает горячая смесь в камеру сгорания, в которой и продолжается более интенсивное, чем без форкамеры горения. После чего и протекает рабочий ход поршня. Такты выпуска и впуска существенных изменений не претерпят, несмотря на отличие в их окончании.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом при помощи шатуна, головку цилиндра с выступом на нем, основную камеру сгорания, ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршня, и форкамеру, отличающийся тем, что форкамера выполнена в виде двух соосно расположенных стаканов, днища которых выполнены вогнутыми, один из которых установлен на днище поршня, а другой укреплен на головке цилиндра с возможностью перемещения один относительно другого, причем на их боковых поверхностях по диаметру однорядно выполнены отверстия одинакового диаметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1