Способ организации рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания с камерами сгорания имеющими вытеснители

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. Техническим результатом является повышение термического КПД путем увеличения доли сгоревшей смеси. Сущность изобретения заключается в том, что камера сгорания образована углублением в головке блока цилиндров и днище поршня. В головке блока выполнены впускной и выпускной каналы, перекрываемые соответственно клапанами впуска и выпуска, причем каналы выведены в противоположные стороны головки. В дальней от камеры сгорания части вытеснителя установлен источник воспламенения, а в противоположной от источника воспламенения стороне, на боковой стенке камеры сгорания, размещена форсунка, направленная на выпускной клапан. После закрытия выпускного клапана на его тарелку впрыскивается топливо из форсунки, которое частично превращается в газообразное состояние (t_вып.кл=800 гр.) и соответственно быстрее и полнее сгорает. Поджиг осуществляют вначале в зоне первичного воспламенения от источника воспламенения, затем в основной зоне - факелом продуктов сгорания, что приводит к быстрому и более полному сгоранию смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с принудительным зажиганием.

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент RU 2044897 С1, МПК F02B 19/00), имеющий камеру сгорания с вытеснителем, в котором организация рабочего процесса осуществляется следующим образом. В такте впуска из впускного канала через открытый впускной клапан в цилиндр поступает чистый воздух, а из распылителя в цилиндр через полость впрыскивания и полость зажигания (вместе образуют форкамеру) впрыскивается топливо, которое частично задерживается на стенках этих полостей. В процессе впуска и сжатия происходит его испарение и смешение с зарядом цилиндра. При этом в зоне вытеснителя под форкамерой создается зона обогащения. В процессе сжатия смесь из упомянутой зоны направленным потоком поступает в форкамеру, вытесняя остаточные от предыдущего цикла газы, образуя легковоспламеняющуюся смесь в полости зажигания. В конце такта сжатия смесь в форкамере поджигается свечой зажигания. В это время поршень подходит к вытеснителю и через щелевой объем факел продуктов сгорания смеси оптимального состава из форкамеры воспламеняет смесь во всем объеме камеры сгорания. При соблюдении неравенства 1>Vвпр/Vф>1/е, где е - степень сжатия, обеспечивается возможность эффективной очистки при сжатии полости зажигания от остаточных газов и эффективного зажигания в форкамере.

Однако в данном двигателе не в достаточной степени реализуется возможность получения более высокого термического КПД из-за:

1. Недостаточно подготовленной смеси к более быстрому и полному сгоранию.

2. Неэффективной конструкции форкамеры, в которой, в результате впрыскивания топлива через форсунку, на ее стенках будет образовываться топливная пленка, которая, сгорая, будет образовывать нагар, что приведет к перегреву форкамеры и свечи зажигания (плохая очистка) и появлению калильного зажигания, а также от нагара уменьшится сечение полости впрыскивания, что приведет к потере мощности и соответственно КПД.

Цель изобретения - повышение термического КПД двигателя за счет увеличения доли сгоревшей смеси в единицу времени. Указанная цель достигается тем, что:

1. Приготовляют более качественную смесь путем впрыскивания топлива на тарелку выпускного клапана после его закрытия в такте впуска или как вариант - в такте сжатия, что приводит к очень быстрому испарению части частиц топлива и превращение их в газообразное состояние;

2. Изменена и упрощена конструкция зоны первичного воспламенения, в которой все элементы легко продуваются и не образуется нагар.

На фиг. 1 изображен продольный разрез камеры сгорания для осуществления способа; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг 3 - вариант установки источника воспламенения.

Камера 1 сгорания (КС) образована углублением в головке 2 блока цилиндров (ГВЦ) и в днище поршня 3 (предпочтительный вариант), находящегося в ВМТ. Из части КС, находящейся в ГВЦ, выходят каналы - выпуска 4 и впуска 5, которые выведены в противоположные стороны ГВЦ (выпускной - со стороны КС, впускной - со стороны вытеснителя 8). В каждом канале на границе с КС установлен клапан соответственно выпуска 6 и впуска 7. В ГВЦ в противоположной от КС части вытеснителя установлен источник 9 воспламенения (например - свеча зажигания). Он может быть установлен по высоте двумя способами. Первый - когда источник воспламенения установлен так, что электроды выступают за плоскость 11 разъема ГВЦ с блоком 12 цилиндров (БЦ) и, соответственно, в поршне 3 под ним делается выемка 13, второй - когда нижняя часть бокового электрода 10 находится на уровне плоскости 11 разъема ГВЦ с БЦ и, соответственно, днище поршня остается плоским. На боковой стенке КС, в противоположной от вытеснителя стороне, установлена форсунка 14, направленная на выпускной клапан 6.

Способ осуществляется следующим образом. После закрытия выпускного клапана 6 (закончился такт выпуска) на его тарелку впрыскивается распыленное форсункой 14 топливо, которое частично превращается в газообразное состояние (t_вып.кл.=800 градусов). В это время поршень 3 идет вниз. Через открытый впускной клапан 7 (такт впуска) всасываемый воздух подхватывает топливо, находящееся частично в распыленном, а частично в газообразном состоянии, при этом еще больше перемешиваясь. Далее идет такт сжатия, в конце которого происходит двухступенчатый поджиг смеси. Вначале в зоне первичного воспламенения от источника воспламенения, затем в основной полости КС от факела продуктов сгорания. Момент искрообразования в зоне первичного воспламенения подбирается (эксперементально) таким образом, чтобы к подходу поршня к ВМТ фронт 15 пламени был у кромки 16 вытеснителя. Вырывающийся из вытеснителя 8 факел продуктов сгорания поджигает смесь в основной полости, одновременно и в верхней части КС, расположенной в ГВЦ и в нижней части КС, расположенной в поршне. Далее идет рабочий ход и выпуск отработанных газов.

1. Способ работы поршневого двигателя путем впрыскивания в цилиндр топлива из форсунки с одновременным наполнением его воздухом, сжатия смеси, двухступенчатого поджига, вначале источником воспламенения в зоне первичного воспламенения, затем факелом продуктов сгорания во всем объеме камеры сгорания, отличающийся тем, что с целью повышения КПД топливо из форсунки, установленной на боковой стенке камеры сгорания головки блока цилиндров с противоположной от вытеснителя стороны, после закрытия выпускного клапана впрыскивают на его тарелку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источник воспламенения устанавливают в противоположной от камеры сгорания части вытеснителя двумя способами, один из которых - когда электроды источника воспламенения выступают за плоскость разъема головки блока цилиндров с блоком цилиндров, а в поршне под источником воспламенения выполняют выемку, другой - когда нижнюю часть бокового электрода устанавливают на уровне плоскости разъема головки блока цилиндров с блоком цилиндров, а днище поршня оставляют плоским.