Двигатель внутреннего сгорания



Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2549382:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (RU)

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленной в ней топливной форсункой, нагнетательную камеру переменного объема, ограниченную днищем поршня и головкой цилиндра, камеру сгорания, выполненную в поршне с горловиной и расположенный в головке цилиндра соосно с горловиной камеры сгорания управляемый шибер с размещенной в нем искровой свечой, разделяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания при движении поршня к верхней мертвой точке на ходе сжатия, а также расположенный в шибере соединительный канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке, в соответствии с изобретением на торце шибера, обращенном к горловине камеры сгорания, установлена перегородка, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающая в период пуска двигателя канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания. Изобретение обеспечивает повышение надежности пуска двигателя путем уменьшения площади охлаждения рабочего тела в период пуска. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень и цилиндр, закрытый сверху головкой цилиндра, а также предкамеру, связанную с цилиндром соединительным каналом [1]. Недостатком данного технического решения является большая площадь охлаждения рабочего тела, постоянно находящегося как в цилиндре, так и в предкамере, что увеличивает потери теплоты и ухудшает пусковые качества и экономичность двигателя.

Известен также двигатель внутреннего сгорания [2], являющийся наиболее близким к предлагаемому техническому решению, содержащий цилиндр, головку цилиндра с топливной форсункой, поршень, нагнетательную камеру, ограниченную днищем поршня и головкой цилиндра; камеру сгорания, выполненную в днище поршня, и шибер, расположенный в головке цилиндра соосно с горловиной камеры сгорания. Шибер с установленной в нем искровой свечой имеет возможность управляемого вертикального перемещения и разделяет нагнетательную камеру и камеру сгорания. В шибере выполнен соединительный канал, связывающий нагнетательную камеру и камеру сгорания, входное отверстие соединительного канала расположено на боковой поверхности шибера. Входное отверстие соединительного канала может перекрываться горловиной камеры сгорания, а выходное отверстие соединительного канала расположено на торце шибера, обращенном к горловине камеры сгорания.

Недостатком этого изобретения, принятого за прототип, является большая площадь охлаждения рабочего тела, находящегося как в нагнетательной камере, так и в камере сгорания, что увеличивает потери теплоты и ухудшает пусковые качества двигателя.

Цель изобретения - повышение надежности пуска двигателя внутреннего сгорания путем уменьшения площади охлаждения рабочего тела в период пуска.

Поставленная цель достигается в двигателе внутреннего сгорания установкой на торце шибера, обращенном к горловине камеры сгорания, перегородки, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти формы. В период пуска двигателя перегородка закрывает канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания.

Новым в двигателе внутреннего сгорания является установка на торце шибера, обращенном к горловине камеры сгорания, перегородки, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающей в период пуска двигателя канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания.

На фиг.1 представлен двигатель внутреннего сгорания при пуске двигателя; на фиг.2 представлен шибер с соединительным каналом и перегородкой, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающей канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания при пуске двигателя; на фиг.3 представлен шибер с соединительным каналом и перегородкой, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти формы, при работе двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг.1) содержит цилиндр 1, поршень 2, головку цилиндра 3 и шибер 4, расположенный в головке цилиндра 3 соосно с горловиной камеры сгорания 5. Шибер 4 разделяет нагнетательную камеру 6 и камеру сгорания 5. В шибере 4 размещен соединительный канал 7, связывающий нагнетательную камеру 6 переменного объема, ограниченную днищем поршня 2 и головкой цилиндра 3, и камеру сгорания 5, выполненную в днище поршня 2. Входное отверстие соединительного канала 7 расположено на боковой поверхности шибера 4 с возможностью его перекрытия горловиной камеры сгорания 5, а выходное отверстие расположено на торце шибера 4, обращенном к горловине камеры сгорания 5. На торце шибера 4, обращенном к горловине камеры сгорания 5, установлена перегородка 8, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы. В период пуска двигателя перегородка 8 закрывает канал, соединяющий нагнетательную камеру 6 и камеру сгорания 5. Двигатель внутреннего сгорания имеет также установленную в шибере 4 искровую свечу 9 и установленную в головке цилиндра 3 топливную форсунку 10.

При пуске холодного двигателя (фиг.2) перегородка 8, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы, прижата к выходному отверстию соединительного канала 7, связывающего нагнетательную камеру 6 и камеру сгорания 5, и препятствует перетеканию рабочего тела из нагнетательной камеры 6 в камеру сгорания 5; при работе двигателя (фиг.3) перегородка 8, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы, нагревается, изменяет свою форму, занимает рабочее положение и открывает соединительный канал 7.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг.1) в период пуска работает следующим образом. Перед пуском двигателя шибер 4 имеет низкую температуру, перегородка 8 прижата к торцу шибера 4, обращенному к горловине камеры сгорания 5, и перекрывает соединительный канал 7 (фиг.2). При движении поршня 2 к нижней мертвой точке (НМТ) в цилиндр 1 поступает свежий заряд воздуха. Затем при движении поршня 2 к верхней мертвой точке (ВМТ) воздух сжимается в нагнетательной камере 6 и камере сгорания 5. Топливо впрыскивается форсункой 10, перемешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Шибер 4 имеет возможность управляемого вертикального перемещения. При пуске двигателя шибер 4 выдвинут из головки цилиндра 3 (фиг.1). Выдвинутый шибер 4, входя в горловину камеры сгорания 5 при движении поршня 2 к ВМТ, разделяет камеру сгорания 5 и нагнетательную камеру 6. При дальнейшем движении поршня 2 к ВМТ шибер 4 остается неподвижным, давление в камере сгорания 5 растет, обеспечивая повышение температуры находящейся в ней топливовоздушной смеси, воспламенение этой топливовоздушной смеси от искровой свечи 9 и пуск двигателя. Находящаяся в камере сгорания 5 топливовоздушная смесь соприкасается только с торцом шибера 4, обращенным к горловине камеры сгорания 5, и со стенками камеры сгорания 5, расположенной в поршне 2 и имеющей минимально возможную поверхность охлаждения вследствие сферической формы.

После пуска двигателя и появления в цилиндре открытого пламени перегородка 8 нагревается, в материале перегородки 8 происходит мартенситное превращение [3], и она изменяет свою форму, занимая рабочее положение (фиг.3). Канал, соединяющий нагнетательную камеру 6 и камеру сгорания 5, открывается, и двигатель начинает работать следующим образом. При движении поршня 2 к НМТ в цилиндр 1 поступает свежий заряд воздуха. При движении поршня 2 к ВМТ воздух сжимается в нагнетательной камере 6 и камере сгорания 5. Топливо впрыскивается форсункой 10 и перемешивается с воздухом. В камере сгорания 5 образуется обогащенная топливовоздушная смесь. Выдвинутый шибер 4, входя в горловину камеры сгорания 5 при движении поршня 2 к ВМТ, разделяет камеру сгорания 5 и нагнетательную камеру 6. При дальнейшем движении поршня 2 к ВМТ объем камеры сгорания 5 остается постоянным, так как шибер 4 начинает вдвигаться в головку цилиндра 3, обеспечивая постоянный объем камеры сгорания 5. При дальнейшем движении поршня 2 к ВМТ давление в камере сгорания 5 не изменяется, а в нагнетательной камере 6 давление растет. При подходе поршня 2 к ВМТ шибер 4 занимает положение, обеспечивающее открытие соединительного канала 7 горловиной камеры сгорания 5. Происходит перепуск сжатого горячего воздуха из нагнетательной камеры 6 в камеру сгорания 5. Воздух воспламеняет обогащенную смесь, находящуюся в камере сгорания 5. Продукты сгорания, расширяясь в цилиндре 1, совершают работу, перемещая поршень 2 к НМТ. Затем отработавшие газы выпускаются, и цикл повторяется.

При остановке и остывании двигателя перегородка 8, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы, охлаждается, и в ее материале происходит обратное мартенситное превращение [3], в результате которого перегородка принимает исходное положение (фиг.2). Если пуск производится на горячем двигателе, перегородка остается в рабочем положении и имеет высокую температуру, обеспечивая надежное воспламенение топлива и пуск горячего двигателя.

Использование предлагаемого технического решения способствует повышению надежности пуска двигателя внутреннего сгорания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 720 с.

2. Способ работы многотопливного двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания. Патент РФ №2032818 С1, опубл. 10.04.95 г.

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

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленной в ней топливной форсункой, нагнетательную камеру переменного объема, ограниченную днищем поршня и головкой цилиндра, камеру сгорания, выполненную в поршне с горловиной и расположенный в головке цилиндра соосно с горловиной камеры сгорания управляемый шибер с размещенной в нем искровой свечой, разделяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания при движении поршня к верхней мертвой точке на ходе сжатия, а также расположенный в шибере соединительный канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке, отличающийся тем, что на торце шибера, обращенном к горловине камеры сгорания, установлена перегородка, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающая в период пуска двигателя канал, соединяющий нагнетательную камеру и камеру сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к клапанам для сосудов высокого давления. Устройство содержит клапан, содержащий рычаг в первом положении, при котором клапан закрыт.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в теплоэнергетике, трубостроении, химической промышленности, газо- и нефтепроводах. .

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в системах регулирования расхода рабочей среды с переменной температурой в теплоэнергетике и машиностроении.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для использования в нефте-, газо- и трубопроводах, теплоэнергетике, двигателе- и турбостроении, химической промышленности.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для автоматического перекрытия проходного сечения трубопроводов, в частности газопроводов, в результате чрезмерного повышения температуры, например при пожарах.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к аварийным устройствам, служащим для перекрытия потока перекачиваемой среды в зону аварии для предотвращения усугубления аварии и дальнейшего ее развития вплоть до катастрофы, и может использоваться в первую очередь в системах обеспечения безопасности эксплуатации магистральных трубопроводов для перекачки газа, нефти и продуктов ее переработки.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к предохранительным клапанам, и предназначено для предотвращения разрушения рабочих емкостей от избыточного давления.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к конструкции следящих устройств для управления энергетической установкой, и предназначено для использования в качестве устройств управления установок, имеющих теплонагруженные рабочие камеры.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанный с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания на днище поршня, выполненную в виде выемки от тела вращения, ось которой совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи него, завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются вокруг камеры сгорания на днище поршня и примыкают к выемке в головке цилиндра при положении поршня в ВМТ, клапаны располагаются на выемках в головке цилиндра, глубина которых соответствует глубине выемки головки цилиндра, и источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра, при этом на быстроходных двигателях в основном с искровым зажиганием основной объем камеры сгорания выполняется в выемках головки цилиндра, в том числе под клапаны, а выемка на днище поршня, расположенная во внутреннем контуре завихрителей зарядов, составляет до 40% всего объема камеры сгорания, а для дизелей выемка на днище поршня, расположенная во внутреннем контуре завихрителей заряда, составляет от примерно от 40% до 70% всего объема камеры сгорания или до объема камеры сгорания за вычетом объема в зазоре между поршнем и головкой и объема углубления в головке цилиндра глубиной, соответствующей высоте торцевых выступов на днище поршня, причем вихревое движение заряда на впуске совпадает по направлению с направлением тангенциальных каналов днища поршня.

Изобретение относится к области двигателестроения. .

Изобретение относится к дизельным двигателям внутреннего сгорания с камерами сгорания для высоких давлений воспламенения. .

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к разработке и проектированию камер сгорания топлива поршневых двигателей, преимущественно с искровым зажиганием.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению. .

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

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению. .

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от искры с камерами сгорания, разделенными на две части и более.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Головка (1) блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит выходящие на одну сторону головки цилиндров впускные и выпускные каналы (2) и (3) с клапанами (4) и (5) и размещенную в ней камеру (6) сгорания с поверхностями (11) и (12) вытеснителей. Камера (6) сгорания на плоскости прилегания головки (1) цилиндров к блоку имеет форму, образованную дугой (7) радиусом R =(0,63-0,65) диаметра D цилиндра, с центром, отстоящим от центра цилиндра на расстоянии Г=(0,28-0,30) диаметра D цилиндра в сторону свечи зажигания. Дуга (7) сопряжена радиусами R1=(0,30-0,32) диаметра D цилиндра с диаметром, проведенным из центра цилиндра и равным диаметру цилиндра. С противоположной стороны форма камеры (6) образована диаметром, равным диаметру D цилиндра, сопряженному с радиусами R1 =(0,30-0,32) диаметра D цилиндра с центрами, лежащими на оси (15) клапанов, отстоящей от оси (16) цилиндров на расстоянии В=(0,06-0,08) диаметра D цилиндра. Радиусы R1 сопряжения ограничены линией, отстоящей от оси (16) цилиндров на расстоянии Б=(0,35-0,37) диаметра D цилиндра. Стенки камеры (6) сгорания наклонены к днищу камеры и имеют соответственно в плоскости поперечной оси (14) цилиндра наклон 14°…16° и радиус перехода 12-14 мм. В плоскости по оси (15) клапанов наклон составляет 4°…6° и радиус перехода 5-7 мм. От одного сечения к другому по контуру камеры обеспечивается плавный переход по углу и радиусу. Технический результат заключается в снижении гидравлического сопротивлении смеси в камере сгорания. 3 ил.
Наверх