Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина



Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина
Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина
Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина
Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина
Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина
Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина

 


Владельцы патента RU 2517953:

Ахметов Эмель Борисович (RU)

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого топлива или бензина содержит, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и располагаемыми в выемках головки, камеру сгорания, выполненную в виде выемки от тела вращения в головке цилиндра, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее; завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются на днище поршня и примыкают к цилиндрической выемке в головке цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра, впускные клапаны и выпускные клапаны в головке цилиндра имеют противоположно направленные наклоны к оси цилиндра и располагаются на дне выемок в головке цилиндра, глубина которых увеличивается к оси цилиндра, дно камеры сгорания имеет шатровую форму, а источник воспламенения находится на дне камеры сгорания, закрутка свежего заряда на впуске для охлаждения торцевых выступов и днища поршня создается вставкой с отражателями, вставка устанавливается в один из каналов впуска в головке цилиндра или во впускной трубе, причем вращение заряда в цилиндре имеет одинаковое направление с тангенциальными каналами на торцевых выступах на днище поршня. Изобретение обеспечивает повышение крутящего момента двигателя, уменьшение расхода топлива и увеличение ресурса двигателя. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением.

Известно, что использование сжиженного или сжатого углеводородного газового топлива в существующих ДВС вызывает повышение температуры выхлопных газов вследствие меньшей скорости сгорания этих топлив по сравнению с бензином. Это вызывает повышенный износ клапанов, направляющих втулок клапанов, седел клапанов, поршней, поршневых колец, гильз цилиндров и существенно снижает ресурс ДВС.

Использование сжиженного газового топлива и бензина вызывает повышенный износ гильз цилиндров, поршней, поршневых колец при запусках при отрицательной температуре окружающей среды и прогреве двигателя по причине попадания жидкого топлива на стенки цилиндра и ухудшения условий смазки гильз цилиндра, поршневых колец и каналов поршней под кольца.

Целью изобретения является:

- снижение эксплуатационных затрат на топливо путем использования сжиженного или сжатого газового топлива и уменьшение расхода этих топлив или бензина;

- значительное повышение крутящего момента двигателя и существенное повышение ездовых качеств автомобиля при пользовании одного из указанных топлив;

- значительное увеличение ресурса двигателя при пользовании любого из этих топлив;

- значительное снижение токсичных компонентов СН, СО, NOx в выхлопных газах.

Указанная цель достигается за счет интенсификации процесса смесеобразования и сгорания заряда путем генерирования микровихрей высоких скоростей и энергий в конце такта сжатия, доработкой конструкции камеры сгорания существующих в производстве двигателей с принудительным воспламенением.

Наиболее близким к изобретению двигателем является ДВС по патенту RU №2309271.

По этому патенту известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанный с коленчатым валом, головку цилиндра с установленным в ней впускными и выпускными клапанами и располагаемыми в выемках головки, камеру сгорания, выполненную в виде выемки от тела вращения в головке цилиндра, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее, завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются на днище поршня и примыкают к цилиндрической выемке в головке цилиндра при положении поршня в ВМТ, источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра.

Цель изобретения достигается тем, что в двигателе по патенту RU №2309271 устанавливаются два впускных и два выпускных клапана и они имеют противоположно направленные наклоны к оси цилиндра и располагаются на дне выемок в головке цилиндра, глубина которого увеличивается к оси цилиндра, дно камеры сгорания имеет шатровую форму, а источник воспламенения находится на дне цилиндрической выемки в головке цилиндра. Для исключения перегрева торцевых выступов на днище поршня и самого поршня организуется закрутка свежего заряда на впуске, закрученный заряд огибает торцевые выступы и интенсивно охлаждает микровихрями днище поршня в процессе впуска и сжатия.

Для создания закрутки потока заряда на впуске в один из впускных каналов в головке цилиндра или во впускной трубе устанавливается вставка, которая содержит дефлекторы (или отражатели), закручивающие поток на впуске. Во втором случае один из впускных каналов в головке цилиндра выполняется винтовой формы. В третьем случае стенка цилиндрической выемки вблизи одного из впускных клапанов имеет скошенный участок, образующий острый угол к касательной цилиндрической выемке в месте их сопряжения, а между впускными клапанами в литье выполняется ребро примерно параллельно к скошенной стенке выемки. В одном из вариантов это ребро не выполняется. Причем во всех трех случаях закрутка потока осуществляется в направлении, совпадающем с направлением тангенциальных каналов на торцевых выступах на днище поршня.

В предлагаемом двигателе может осуществляться впрыск топлива в камеру сгорания форсункой, ось которой совпадает с осью цилиндрической выемки в камере сгорания, а источник воспламенения- свеча зажигания - располагается ближе к стенке цилиндрической выемки. При этом для равномерного распределения топлива дно камеры сгорания на днище поршня, ограниченном торцевыми выступами, имеет сферический выпуклый участок радиусом R, сопрягаемый радиусом R1 с внутренней стенкой торцевых выступов.

Для образования большей зоны вытеснения возможен вариант двигателя с двумя впускными клапанами на цилиндр и одним противоположно направленным выпускным клапаном. Возможен вариант двигателя с шатровой камерой с одним выпускным и впускным клапаном.

Таким образом, без значительного изменения технологии действующего производства двигателей с шатровыми камерами сгорания достигается интенсификация процесса смесеобразования и сгорания, которая обеспечивает снижение затрат на топливо, повышение крутящего момента двигателя и улучшение ездовых качеств автомобиля, увеличение ресурса двигателя, улучшение экологических качеств автомобиля.

Изобретение поясняется фигурами 1 - 5.

На фигуре 1 изображен поперечный разрез двигателя, сечение А-А на фигуре 2; на фигуре 2 изображен вид на головку цилиндра со стороны поршня; на фигуре 3 изображен разрез поршня, сечение Б-Б на фигуре 4.

На фигуре 4 изображено днище поршня, вид со стороны головки цилиндра. На фигуре 5 изображена вставка с отражателями.

Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, кинематически связанным с коленчатым валом (не показан), головку 3 цилиндра 1 с установленными двумя впускными клапанами 4 и двумя выпускными клапанами 5, имеющими противоположно направленные наклоны к оси цилиндра, камеру сгорания 6 с цилиндрическим углублением 7 и дном в форме шатра 8. Клапаны располагаются в выемках 9, глубина которых увеличивается к оси цилиндра. На днище 10 поршня 2 располагаются торцевые выступы 11 в форме цилиндрического кольца и образуют тангенциальные каналы 12. Источником воспламенения служит свеча зажигания 13, расположенная на дне камеры сгорания 6 головки 3 цилиндра. Двигатель может иметь форсунку впрыска топлива внутрь цилиндра (форсунка не показана), в этом случае ось форсунки совпадает с осью цилиндрической выемки 7, а свеча зажигания 13 размещается ближе к стенке выемки 7. Закрутка заряда на впуске обеспечивает один из винтовых каналов впускного клапана (на фигурах не изображен). В другом случае закрутку заряда обеспечивает вставка 14 с дефлекторами (отражателями) 15, вставка изображена на фигуре 5. Вставка 14 устанавливается в один из впускных каналов в головке цилиндра или во впускной трубе. В третьем случае закрутку потока на впуске обеспечивает скошенная стенка 16 цилиндрического углубления 7 на головке 3 и ребро 17 между впускными клапанами 4. Причем во всех случаях направление закрутки на впуске совпадает с направлением тангенциальных каналов 12 на торцевых выступах 11 на днище 10 поршня.

Двигатель работает следующим образом. Во время такта сжатия при подходе поршня 2 к ВМТ торцевые выступы 11 отсекают воздух или заряд, находящийся в зоне вытеснения, от камеры сгорания 6. Так как движение поршня продолжается, то воздух или заряд вытесняется в камеру сгорания через тангенциальные каналы 12 и через зазоры между торцевыми выступами 11 на днище 10 поршня и стенками цилиндрической выемкой 7 на головке цилиндра. Заряд приобретает высокую скорость в тангенциальных каналах и зазорах и, срываясь со всех кромок торцевых выступов и тангенциальных каналов, образует большое количество микровихрей высоких энергий, которые вращаются вокруг оси камеры, и распределяются по всему объему камеры сгорания. Достигается максимального быстрая встреча молекул топлива и воздуха и таким образом обеспечивается полное сгорание с высокой скоростью. При движении поршня вниз смесь продуктов сгорания, топлива и воздуха выбрасываются из камеры сгорания 6 через тангенциальные каналы 12 в остальную часть пространства между днищем поршня и поверхностью головки цилиндра и в этой смеси повторно образуются микровихри, охватывающие все пространство между поршнем и головкой цилиндра. Даже при холодных деталях в процессе запуска при отрицательных температурах микровихри срывают жидкие фракции заряда с поверхностей между днищем поршня и головки цилиндра, испаряются в воздухе и обеспечивают наиболее полное сгорание заряда. Таким образом, при холодных запусках на стенках гильз цилиндров образуется минимальное количество жидких фракций топлива и обеспечивается минимальный износ гильз цилиндров, поршневых колец и поршней. Кроме того, образуется минимальное количество несгоревших продуктов сгорания (СН и СО).

Для исключения перегрева торцевых выступов на днище поршня на впуске в цилиндр заряду придают вращательное движение одним каналом на впуске винтовой формы или вставкой 14 с дефлекторами (отражателями) 15, установленной в одном из каналов впуска во впускной трубе или в головке цилиндра или скошенной стенкой 16 в цилиндрическом углублении вблизи одного из впускных клапанов и ребром 17 между впускными клапанами. В процессе впуска и сжатия вращающийся в цилиндре заряд интенсивно отнимает тепло с днища поршня микровихрями, возникающими на кромках торцевых выступов.

Таким образом, организованный процесс сгорания обеспечивает быстрое и полное сгорание заряда, что снижает температуру выхлопных газов на 150°С, обеспечивая значительное уменьшение износа клапанов, направляющих втулок и седел клапанов, поршней и поршневых колец и при применении сжиженных или сжатых газовых топлив, скорость сгорания которых существенно ниже, чем у бензина.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно сократить эксплуатационные затраты на топливо, на ремонт двигателя из-за увеличения его ресурса, повысить мощность на всех режимах, обеспечивая улучшение ездовых качеств автомобиля, значительно снизит выброс СО, СН и NО2 отработавшими газами. Причем все эти положительные качества достигаются без существенного изменения технологии действующего производства и без дополнительных капитальных затрат.

1. Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого топлива или бензина содержит, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и располагаемыми в выемках головки, камеру сгорания, выполненную в виде выемки от тела вращения в головке цилиндра, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее; завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются на днище поршня и примыкают к цилиндрической выемке в головке цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра, отличающийся тем, что впускные клапаны и выпускные клапаны в головке цилиндра имеют противоположно направленные наклоны к оси цилиндра и располагаются на дне выемок в головке цилиндра, глубина которых увеличивается к оси цилиндра, дно камеры сгорания имеет шатровую форму, а источник воспламенения находится на дне камеры сгорания, закрутка свежего заряда на впуске для охлаждения торцевых выступов и днища поршня создается вставкой с отражателями, вставка устанавливается в один из каналов впуска в головке цилиндра или во впускной трубе, причем вращение заряда в цилиндре имеет одинаковое направление с тангенциальными каналами на торцевых выступах на днище поршня.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен двумя впускными и двумя выпускными клапанами на 1 цилиндр.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен двумя впускными клапанами и одним выпускным клапаном на 1 цилиндр

4. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что источником воспламенения служит форсунка, размещенная вблизи оси цилиндрической выемки в головке цилиндра, и свеча зажигания, расположенная ближе к периферии этой выемки, а на днище поршня внутри контура торцевых выступов выполняется выпуклость сферической формы радиусом R, сопрягаемая радиусом R1 с внутренней стенкой торцевых выступов.

5. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что закрутка потока заряда на впуске в цилиндр создается только одним из каналов впуска, выполненным винтовой формы.

6. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что закрутка потока заряда на впуске в цилиндр осуществляется скошенным участком цилиндрической выемки вблизи одного впускного клапана и литейным ребром, выполненным между впускными клапанами примерно параллельно этому скошенному участку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двухтактным поршневым дизелям с прямоточной продувкой. Двухтактный поршневой дизель содержит цилиндр с продувочными окнами, размещенный в нем поршень со штоком, крышку цилиндра с одним выпускным клапаном и установленными в нее одной или двумя форсунками, при этом в крышке цилиндра устанавливается (запрессовывается) стальная вставка с торцевыми выступами в виде кольца с тангенциальными прорезями, образующими каналы, соединяющими зону вытеснения объема воздуха, ограниченного между наружным диаметром кольца вставки и диаметром цилиндра и плоскими участками вставки и днища поршня с камерой сгорания, а вектор скоростей имеет одинаковое направление, кольцо вставки входит в цилиндрическую часть углубления в днище поршня при положении поршня в верхней мертвой точке.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к камерам сгорания (КС), разделенным на две или более частей, а также к КС, имеющим особую форму для улучшения рабочего процесса.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двухтактным бензиновым двигателям с непосредственным впрыскиванием топлива в цилиндр. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воспламенению двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к тепловым двигателям, способным работать на всех видах углеводородных топлив. .

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания, для улучшения их топливной экономичности, динамических характеристик, надежности и снижения токсичности отработавших газов.
Наверх