Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель содержит основную камеру сгорания, ограниченную головкой цилиндра и поршнем, к днищу которого прикреплен центральный вытеснитель, снабженный центральным каналом с боковыми отверстиями, выходящими в основную камеру сгорания, предкамеру, размещенную в головке, соединенную с однодырчатым распылителем, причем площадь суммарного проходного сечения боковых отверстий вытеснителя меньше площади проходного сечения центрального канала, при этом вытеснитель выполнен из материала с эффектом памяти формы. В качестве такого материала использован сплав на основе железа и никеля. Изобретение обеспечивает сокращение расхода топлива на частичных режимах работы двигателя за счет улучшения смесеобразования путем уменьшения кольцевого зазора между горловиной и вытеснителем, и проходного сечения боковых каналов вытеснителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен поршневой двигатель [1] с впрыском топлива в предкамеру и выбросом горящей смеси из предкамеры в цилиндр с использованием центрального выступа с цилиндрической частью, предкамерой с топливной форсункой, соединенной с основной камерой сгорания при помощи перепускного канала с цилиндрической частью и распыливающими отверстиями.

Известен также поршневой двигатель, содержащий размещенную в головке предкамеру, снабженную топливной форсункой и сообщенную перепускным каналом с основной камерой сгорания, причем перепускной канал имеет распыливающие отверстия с концевыми участками в виде диффузоров [2].

Недостатком этих технических решений является то, что проходное сечение распыливающих отверстий выбирается для режима номинальной мощности и для частичных режимов нагружения является слишком большим, что приводит к ухудшению распыливания топлива, увеличению диаметра капель топлива и, в конечном счете, к ухудшению процесса сгорания и увеличению расхода топлива на частичных режимах работы двигателя.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания [3], у которого орган топливоподачи выполнен в виде форсунки с однодырчатым распылителем, установленным в верхней части предкамеры по ее центру, а к днищу поршня прикреплен вытеснитель, снабженный центральным каналом с боковыми отверстиями, выходящими в основную камеру сгорания, предкамеру, размещенную в головке и соединенную с основной камерой при помощи горловины, перекрываемой вытеснителем при положении поршня в верхней мертвой точке и системы боковых распыливающих отверстий вытеснителя, суммарная площадь которых выполнена не менее площади проходного сечения центрального канала вытеснителя.

Недостатком этого технического решения является то, что проходное сечение распыливающих отверстий выбирается для режима номинальной мощности двигателя и не является оптимальным для режимов частичной мощности, на которых диаметр капель факелов топлива является слишком большим и не обеспечивает качественного сгорания, повышая удельный эффективный расход топлива двигателя на режимах частичной мощности.

Цель изобретения - повышение экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя на частичных нагрузках путем улучшения смесеобразования.

Поставленная цель достигается в двигателе внутреннего сгорания, содержащем основную камеру сгорания, ограниченную головкой цилиндра и поршнем. К днищу поршня прикреплен центральный вытеснитель, снабженный центральным каналом с боковыми отверстиями, входящими в основную камеру сгорания. Двигатель имеет также предкамеру, размещенную с основной камерой при помощи горловины, перекрываемой вытеснителем, размещенным в горловине с кольцевым зазором при положении поршня в верхней мертвой точке. Двигатель снабжен органом топливоподачи, выполненным в виде форсунки с однодырчатым распылителем и установленным в верхней части предкамеры по ее центру. При этом площадь суммарного проходного сечения боковых отверстий вытеснителя выполнена не менее площади проходного сечения его центрального канала.

Новым в двигателе внутреннего сгорания является выполнение вытеснителя из материала с эффектом памяти формы, например из сплава на основе железа и никеля.

На чертеже представлен предлагаемый двигатель.

Двигатель содержит основную камеру сгорания 1 между днищем поршня 2 и головкой цилиндра 3, и предкамеру 4, снабженную форсункой 5 с однодырчатым распыливателем 6. Предкамера 4 сообщается основной камерой сгорания 1 горловиной 7, которая частично перекрывается вытеснителем 8, размещенным на днище 2 поршня. В вытеснителе 8 выполнен центральный канал 9, ось которого совпадает с осью форсунки 5, разветвляющийся на несколько боковых каналов 10, выходящих в основную камеру сгорания 1. Площадь суммарного проходного сечения отверстий 10 не меньше площади проходного сечения центрального канала 9. При положении поршня вблизи ВМТ вытеснитель 8 образует со стенками горловины 7 кольцевой зазор, проходное сечение которого является минимальным с точки зрения технологических возможностей изготовления предкамеры 4 и вытеснителя 8. Вытеснитель 8 изготовлен из материала с эффектом памяти формы [4].

Размеры каналов 9 и 10 выбираются такими, чтобы свободно пропустить цикловую подачу топлива на режиме номинальной мощности двигателя и обеспечить максимально возможную на этом режиме тонкость распыливания.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

Топливо впрыскивается в предкамеру 4 компактной струей из однодырчатого распыливателя 6 форсунки 5, проходит через центральный канал 9, где подогревается, и через боковые каналы 10 вытеснителя 8 выходит в основную камеру сгорания 1 в виде вторичных факелов. На номинальном режиме работы двигателя при полной цикловой подаче диаметр каналов 10 обеспечивает качественное смесеобразование и хорошее сгорание топлива. При снижении цикловой подачи топлива диаметр каналов 10 оказывается больше, чем это необходимо для качественного распыливания топлива. При значительном снижении цикловой подачи топлива температура в предкамере 4 падает. Температура вытеснителя 8, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, понижается и в нем происходит мартенситное превращение. В результате этого вытеснитель 8 увеличивает свой размер в поперечном сечении и уменьшает диаметр распиливающих боковых каналов 10. Вследствие этого улучшается мелкость распыливания топлива в кольцевом зазоре между горловиной 7 и вытеснителем 8, а также в боковых каналах 10 вытеснителя 8. Более эффективное сгорание топлива на частичных режимах работы двигателя повышает экономичность его работы и снижает токсичность отработавших газов.

При увеличении цикловой подачи топлива в двигателе температура заряда в предкамере 4 возрастает, повышается температура вытеснителя 8 и в нем происходит обратное мартенситное превращение. Вследствие этого вытеснитель 8 уменьшает свой размер в поперечном сечении, а диаметр распыливающих боковых каналов 10 увеличивается. В этом случае проходные сечения в кольцевом зазоре между горловиной 7 и вытеснителем 8, а также в боковых каналах 10 вытеснителя 8 принимают прежние значения, обеспечивая качественную работу двигателя на номинальном и близких к нему режимах работы.

Такое выполнение камеры сгорания обеспечивает качественное смесеобразование в широком диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя, что обуславливает его высокую экономичность и малую токсичность отработанных газов как на высоких, так и на низких эксплуатационных режимах работы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. A.C. СССР №1239380 А1, опубл. 23.06.86, бюл. №23.

2. А.С. СССР №1288317 А2, опубл. 7.02.87, бюл. №5.

3. А.С. СССР №1097814 А, опубл. 15.06.84, бюл. №22.

4. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С.Тихонов, А.П.Герасимов, И.И.Прохорова. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий основную камеру сгорания, ограниченную головкой цилиндра и поршнем, к днищу которого прикреплен центральный вытеснитель, снабженный центральным каналом с боковыми отверстиями, выходящими в основную камеру сгорания, предкамеру, размещенную в головке и соединенную с основной камерой при помощи горловины, перекрываемой вытеснителем, размещенным в горловине с кольцевым зазором при положении поршня в верхней мертвой точке, и орган топливоподачи, выполненный в виде форсунки с однодырчатым распылителем и установленный в верхней части предкамеры по ее центру, причем площадь суммарного проходного сечения боковых отверстий вытеснителя выполнена не менее площади проходного сечения его центрального канала, отличающийся тем, что вытеснитель выполнен из материала с эффектом памяти формы.

2. Двигатели внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, использован сплав на основе железа и никеля.

РИСУНКИ

Рисунок 1