Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия

 

и>934726

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.09.80 (21) 2981651/25-06 с присоединением заявки № 2998090 (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.10.82. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 15.10.82 (51) М. Кл.з

F 02В 23/02

Государственный комитет (53) УДК 621.43.056 (088.8) ло делам изобретений и открытий (А, Я. Никибий;

Волгоградский сельскохоаитсгиеидьга инсдитргг

I . (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, преимущественно с воспламенением от сжатия.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере одну камеру сгорания, поршень, днище которого снабжено накладкой с тепловым концентратором, и цилиндр, в крышке которого закреплена форсунка с 10 охватывающим ее электромагнитом и магнитопроводами, концы которых размещены на внутренней поверхности крышки цилиндра (1).

Данный двигатель обеспечивает недостаточно высокую интенсификацию процесса сгорания и тем самым не исчерпывает имеющихся возможностей получения еще более высокой эффективности рабочего процесса.

Целью изобретения является повышение 20 эффективности рабочего процесса путем обеспечения интенсификации процесса сгорания.

Указанная цель достигается тем, что крышка цилиндра снабжена углублением, 25 а тепловой концентратор выполнен в виде тела вращения с тороидальной проточкой в основании, образующей при пересечении с ним кольцевую кромку, причем камера сгорания ограничена поверхностями углубле- зо ния в крышке цилиндра и тороидальной проточки, а концы магнитопроводов соединены на внутренней поверхности крышки цилиндра дополнительным кольцевым магнитопроводом. Углубление в крышке цилиндра и тепловой концентратор могут быть выполнены по сфере. Поверхность теплового концентратора также может быть образована вращением гипоциклоиды относительно его продольной оси, при этом предпочтительно дополнительный магнитопровод выполнять П-образного профиля, а тепловой концентратор снабдить двумя остроугольными кольцевыми выступами, Наиболее рационально дополнительный магнитопровод размещать на уровне кольцевой кромки теплового концентратора.

Такое выполнение устройства позволяет обеспечить более полный охват рабочего тела в объеме сжатия локально действующими магнитными полями и более высокую турбулизацию заряда.

На фиг. 1 изображен продольный разрез двигателя с вариантом углубления в крышке цилиндра и теплового концентратора, выполненных по сфере; на фиг. 2 — сечение

А — А фиг. 1; на фиг. 3 — продольный разрез двигателя с вариантом теплового концентратора, поверхность которого образована вращением гипоциклоиды, 934726

Двигатель включает цилиндр 1, в крышке

2 которого закреплена форсунка 3, последнюю охватывает установленный на крышке

2 электромагнит 4 с отходящими от него магнитопроводами 5, концы которых пропущены через тело крышки 2 из немагнитного материала и соединены с залитым в ней дополнительным кольцевым магвитопроводом 6 треугольного сечения, одна из кольцевых кромок 7 которого выходит па внутреннюю поверхность крышки 2, имеющую сферическую форму и образующую углубление 8. В поршне 9 посредством гайки 10 закреплена ферромагнитная накладка 11 с выступающим тепловым концентратором 12, поверхность которого выполнена по сфере. B основании последнего выполнена тороидальная проточка 13, образующая при пересечении с ним острую кольцевую кромку 14. При положении поршня

9 в верхней мертвой точке поверхности углубления 8 и тороидальной проточки 13 ограничивают камеру сгорания 15. Накладка 11 снабжена каналами системы масляного охлаждения (на фигурах не показаны). Обмотка электромагнита 4 подключена к источнику постоянного тока.

Поверхность 16 теплового концентратора может быть образована вращением гипоциклоиды относительно его продольной оси, при этом дополнительный магнитопровод выполнен П-образного профиля 17, а тепловой концентратор снабжен двумя остроугольными выступами 18.

Работает двигатель следующим образом.

Топливо проходит вдоль плотного магнитного поля по топливному каналу форсунки 3, и при подходе поршня 9 к верхней мертвой точке в такте сжатия, за 10 — 12 С до верхней мертвой точки, начинается его впрыск в полусферическую полость в углублении 8 крышки 2, в которой действует магнитное поле. При этом смесь топлива и воздуха движется поперек поля. Большая сферическая площадь теплового концентратора 12 и высокая температура в углублении 8 способствуют быстрому и равномерному прогреванию впрыскиваемого топлива по мере его перемещения к камере сгорания, образованной поверхностью тороидальной проточки 13 и внутренней поверхностью крышки 2 цилиндра 1. Тепловой концептратор 12 одновременно выполняет функцию турбулизатора, что в сочетании с магнитным полем обеспечивает подготовку топливо-воздушной смеси к качественному сгоранию, Процесс макро- и микросмешения топлива с воздухом осуществляется в несколько стадий.

Вначале впрыскиваемое топливо проходит спутно-турбулентное смешение с воздухом, вытесняемым поверхностью теплового концентратора 12 через сопловое отверстис узкого переменного кольцевого сечения, об15

30 г

40 15

55 с>о

65 разуемое кольцевой кромкой 14 теплового концентратора 12 и внутренней поверхностью крышки 2 цилиндра 1, при подходе поршня 9 к верхней мертвой точке, обеспечивая высокие скорости рабочего тела в углублении 8. Одновременно происходит интенсивное испарение топлива, чему способствует выпуклая поверхность теплового концентратора 12.

Из дозы топлива, впрыскиваемой форсункой 3 в спутно движущийся воздушньш поток до достижения поршнем 9 верхней мертвой точки, в процессе сгорания участвует только первая ее часть, т. е. лишь то топливо, которое успевает попасть в камеру сгорания 15, находящуюся ни ке кольцевой кромки 14. Последняя имеет самую высокую температуру и служит для формирования начального кольцевого пояса пламени. Остальная часть топлива, впрыскиваемого до достижения поршнем 9 верхней мертвой точки, в процессе сгорания, по существу, не участвует. Она проходит в углублении 8 термическую подготовку — прогрев и испарение — без интенсивного окисления из-за ограниченного содержания кислорода.

Достигнув кольцевой кромки 14 теплового концентратора 12, топливо-воздушная смесь, попадая в зону действия напряженного кольцевого магнитного поля, которое образуется между кромкой 14 теплового концентратора 12 и кромкой 7 кольцевого магнитопровода 6, выходящей на внутреншою поверхность крышки 2 цилиндра 1, начинает интенсивно сгорать.

Кратчайшее расстояние между кромкой

7 кольца 6 и кромкой 14 теплового концентратора 12 будет иметь место при положении поршня 9 в верхней мертвой точке. При этом напряженность магнитного поля станет максимальной, что необходимо для создания к указанному моменту сплошного стабильного кольцевого пламенного пояса.

В эту зону снизу подводится чистый воздух из наподпоршневого пространства и тороидальной проточки 13, а сверху в нее выжимается горячая, практически однородная масса рабочей смеси. В результате столкновения этих двух встречных потоков происходит дополнительное перемсшивание горячего топлива с воздухом.

Стабильность пламени обеспечивается по всему периметру кольцевого магнитного поля.

Следующая стадия макро- и микросмешения топлива с воздухом происходит в тороидальной камере сгорания. Здесь смешение происходит за счет вращательно-колебательного движения частиц топлива и воздуха в процессе горения, с отводом продуктов сгорания к кольцевой геометрической оси тороидальной проточки 13. Топливные и воздушные частицы при каждом обороте вокруг геометрической оси симметрии тороидальной проточки 13 дрейфуют, 934726 т. е. смещаются вправо или влево от своего исходного положения. Тороидальный дрейф частиц топлива, движущихся быстрее частиц воздуха, обеспечивает хорошее перемешивание топлива с воздухом в камере сгорания. Здесь же в зоне столкновения потоков топливного TvMBHB и чистого воздуха происходит наиболее интенсивное горение. Причем вводимая в камеру сгорания смесь в силу описанных вьппе причин обогащается медленно, по мере приближения поршня 9 к верхней мертвой точке, что обеспечивает жесткость работы двигателя.

В момент отхода поршня 9 от верхней мертвой точки объем над тепловым концентратором 12 резко увеличивается и туда устремляется пламенно-газовая смесь из камеры сгорания 15 навстречу впрыскиваемому топливу, так как впрыск топлива продолжается в течение 10 — 15 С после перекладки поршня в верхней мертвой точке.

С этого момента направленное перемещение потока рабочего тела прекращается и кинетическая энергия его переходит в энергию беспорядочного движения отдельных частиц в увеличивающемся объеме углубления 8, которое усиливается острой кольцевой кромкой 14 теплового концентратора

12. Это способствует быстрому и качественному перемешиванию топлива с газами, ЗО интенсификации конвективного теплообмена между ними, а встречное движение пламенных газов и впрыскиваемого топлива обеспечивает надежное дробление последних крупных капель топлива. Поэтому основная масса цикловой подачи топлива интспсивно сгорает нспосрсдствснпо после перекладки порпшя 9 в всрхпсй мертвой точке.

Благодаря равномерности температурно- 40 го поля в зоне стабильного горения на входе в камеру сгорания, равномерности концентрации топлива в воздухе в зоне стабильного горения, обработке заряда магнитным полем обеспечивается высокая ско- 45 рость сгорания, что, в свою очередь, повышает эффективность рабочего процесса, Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере одну камеру сгорания, поршень, днище которого снабжено накладкой с тепловым концентратором. и цилиндр, в крышке которого закреплена форсунка с охватывающим ее электромагнитом и магнптопроводами, концы которых размещены на внутренней поверхности крышки цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рабочего процесса путем обеспечения интенсификации процесса сгорания, крышка цилиндра снабжена углублением, а тепловой концентратор выполнен в виде тела вращения с тороидальной проточкой в основании, образующей при пересечении с ним кольцевую кромку, причем камера сгорания ограничена поверхностями углубления в крышке цилиндца и тороидальной проточки, а концы магнитопроводов соединены на внутренней поверхности крышки цилиндра дополнительным кольцевым магнитопроводом.

2, Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что углубчение в крышке цилиндра и тепловой концентратор выполнены по сфере.

3. Двигатель по п, 1, отл ич а ющийс я тем, что поверхность теплового концентратора образована вращением гипоциклоиды относительно его продольной оси.

4. Двигатель по пп. 1 — 3, отличаюшийся тем, что дополнительный магнитопровод размещен на уровне кольцевой кромки теплового концентратора.

5. Двигатель по пп, 1 — 3, о т л и ч а юUI и и с я тем, что дополнительнмй магнитопровод выполнен П-образного профиля, а тепловой концентратор снабжен двумя остро тольными кольцевыми выступами.

Приоритет по пунктам 17.09.80 по пп. 1, 2, 4. 29.10.80 по пп. 3, 5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2803482/25-06, кл. F 02В 23/02, 1979.

934726

Редактор Е. Зубиетова Техред А. Камышникова Корректор А. Степанова

Заказ 1670/18 Изд. № 345 Тираж 548 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 нпография, пр. Сапунова, 2