Двигун внутрішнього згоряння

1 Двигун внутрішнього згоряння з безпосереднім впорскуванням палива та іскровим запалюванням, що містить циліндр, встановлений в ньому поршень, головку циліндра з витискувачем та камерою згоряння, зміщеною відносно осі циліндра та розташованою над випускним вікном, у якій розміщена свіча запалювання, паливну форсунку, установлену в СТІНЦІ циліндра, яка формує паливний факел, який відрізняється тим, що площина симетрії камери згоряння перетинає поверхню камери згоряння по кривій другого порядку та проходить через вісь циліндра під кутом 30-60° відносно поздовжньої площини симетрії випускного вікна, при цьому вісь форсунки та вісь СВІЧІ запалювання розташовані в площині симетрії камери згоряння таким чином, що вони перетинаються у порожнині камери згоряння, а паливний факел співпадає з віссю форсунки і його твірна перетинає поверхню камери згоряння при впорскуванні палива на початку такту стиску, формуючи на поверхні камери згоряння біля електродів СВІЧІ запалювання паливну плівку, а наприкінці такту стиску повітря, яке перетікає з-під витискувача головки циліндра та днища поршня у камеру згоряння, утворює над паливною плівкою повітряний вихор, що обертається паралельно площині симетрії камери згоряння, на периферії якого формується паливноповітряна суміш, що збіднюється в напрямку до центра камери згоряння 2 Двигун за п 1, який відрізняється тим, що камеру згоряння виконано з горловиною, що дорівнює 0,3-0,6 площі поршня 3 Двигун за п 2, який відрізняється тим, що висота камери згоряння складає 0,3-0,4 діаметра циліндра 4 Двигун за п 3, який відрізняється тим, що початкове затягування пружини клапана форсунки відповідає тиску початку впорскування палива 1,56,0МПа Винахід відноситься до галузі двигунобудування, переважно до двотактних двигунів внутрішнього згоряння з безпосереднім впорскуванням палива та іскровим запалюванням, має відношення до розподілення паливного заряду у циліндрі двигуна шарами Відомий двигун внутрішнього згоряння [1], з іскровим запалюванням, що містить циліндр з розміщеним в ньому поршнем, обладнаний камерою згоряння, яка утворена поршнем та головкою циліндра, в якій розміщено свічу запалювання, паливну форсунку, яка встановлена у бічній СТІНЦІ циліндра поблизу від його голівки, при цьому голівка має екран, що виступає у внутрішньому напрямку осі циліндру та обладнаний відбиваючою поверхнею, яка розташована перпендикулярно напрямку струмені палива, камеру згоряння виконано у частини днища поршня зі сторони СВІЧІ запалювання, екран розташований поблизу електродів останньої, напроти форсунки, а останню виконано з одним осесиметричним розпилювальним отвором, при цьому відбиваючу поверхню екрану виконано угнутою, сферичною, циліндричною або виконано з нерівностями, або з виступом, направленим усередину циліндра і розташованим поблизу електродів СВІЧІ запалювання Найбільш близьким за основними параметрами є двотактний двигун внутрішнього згоряння з безпосереднім впорскуванням палива та іскровим запалюванням, який містить циліндр, встановлений в ньому поршень, головку циліндра з камерою згоряння, яка зміщена відносно осі циліндра та витискувачем і форсунку з пружиною клапана, що встановлено в СТІНЦІ циліндру, при цьому вісь форсунки перетинає поверхню витискувача голівки циліндру у зоні осі останнього, а камеру згоряння (О о (О 60614 виконано з горловиною, площа якої складає 0,30,5 площі поршня, при цьому затягування пружини клапана форсунки відповідає тиску початку впорскування 1-5МПа [2] Недоліками описаних двигунів є недостатньо ефективне розподілення паливного заряду в об'ємі камери згоряння шарами за рахунок практично повного перемішування парів палива з повітрям по об'єму камери згоряння, що у підсумку погіршує експлуатаційну економічність двигуна при роботі на часткових режимах, збільшує токсичність відпрацьованих газів Завдання винаходу - розробка економічного та екологічно чистого двотактного двигуна внутрішнього згоряння з безпосереднім впорскуванням палива та іскровим запалюванням шляхом розподілу паливного заряду в об'ємі камери згоряння шарами Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому двигуні внутрішнього згоряння з безпосереднім впорскуванням палива та іскровим запалюванням, що містить циліндр, встановлений в ньому поршень, головку циліндра з витискувачем та камерою згоряння, зміщеною відносно осі циліндра та розташованою над випускним вікном, у якій розміщена свіча запалювання, паливну форсунку, встановлену в СТІНЦІ циліндра, яка формує паливний факел, згідно до винаходу площина симетрії камери згоряння перетинає поверхню камери згоряння по кривій другого порядку та проходить через вісь циліндру під кутом 30-60° відносно поздовжньої площини симетрії випускного вікна, при цьому вісь форсунки та вісь СВІЧІ запалювання розташовані в площині симетрії камери згоряння таким чином, що вони перетинаються у порожнині камери згоряння, а паливний факел співпадає з віссю форсунки і його твірна перетинає поверхню камери згоряння при впорскуванні палива на початку такту стиску, формуючи на поверхні камери згоряння біля електродів СВІЧІ запалювання паливну плівку, а наприкінці такту стиску повітря, яке перетікає з-під витискувача голівки циліндра та днища поршня у камеру згоряння, утворює над паливною плівкою повітряний вихор, що обертається паралельно площині симетрії камери згоряння, на периферії якого формується паливноповітряна суміш, що збіднюється до центру камери згоряння При цьому камеру згоряння виконано з горловиною, що дорівнює 0,3-0,6 площі поршня, а висота камери згоряння складає 0,3-0,4 діаметра циліндра, при цьому початкове затягування пружини клапану форсунки відповідає тиску початку впорскування палива 1,5-6,0МПа Функціональне призначення сукупності ознак, які заявляються, полягає в тому, щоб камера згоряння, зміщена відносно осі циліндра та розташована над випускним вікном, у якій розміщена свіча запалювання, з площиною симетрії камери згоряння, яка перетинає поверхню камери згоряння по кривій другого порядку та проходить через вісь циліндру під кутом 30-60° відносно поздовжньої площини симетрії випускного вікна, паливна форсунка, установлена в СТІНЦІ циліндра, яка формує паливний факел, при цьому вісь форсунки та вісь СВІЧІ запалювання розташовані в площині симетрії камери згоряння таким чином, що вони перетина ються у порожнині камери згоряння, паливний факел, який співпадає з віссю форсунки і його твірна, що перетинає поверхню камери згоряння при впорскуванні палива на початку такту стиску, забезпечували формування на поверхні камери згоряння біля електродів СВІЧІ запалювання паливної плівки, а наприкінці такту стиску - перетікання повітря з-під витискувача голівки циліндра та днища поршня у камеру згоряння, утворення над паливною плівкою повітряного вихору, що обертається паралельно площині симетрії камери згоряння, на периферії якого формується паливно-повітряна суміш, що збіднюється до центру камери згоряння При цьому площа горловини камери згоряння, що дорівнює 0,3-0,6 площі поршня, висота камери згоряння, яка складає 0,3-0,4 діаметра циліндра, забезпечують глибоке розшарування заряду, розподіляючи заряд по об'єму камери згоряння шарами, що дозволяє стабільно запалювати суміш до значення коефіцієнта надлишку повітря а=1,5-3,0, збільшити турбулентність заряду у камері згоряння без значного перемішування парів палива з повітрям по об'єму камери, що покращує повноту згоряння, збільшує економічність двигуна при роботі на режимах холостого ходу та часткових навантаженнях на 40-50%, зменшує викиди токсичних речовин з відпрацьованими газами на 60-90% При цьому впорскування палива на поверхню камери згоряння можливе лише при використанні паливного насосу високого тиску та початковому затягуванні пружини клапану форсунки, що відповідає тиску початку впорскування палива 1,5б.ОМПа На фіг 1 наведено загальний вид двигуна, поперечний розріз, на фіг 2 - теж саме, вид зверху, на фіг 3 наведено двигун по перерізу площиною симетрії камери згоряння, на фіг 4 наведено схему розподілу паливного заряду в об'ємі камери згоряння шарами Двотактний двигун внутрішнього згоряння з безпосереднім впорскуванням палива та іскровим запалюванням, що заявляється, який містить циліндр 1, встановлений в ньому поршень 2, головку З циліндра 1 з витискувачем 4 та камерою 5 згоряння, зміщеною відносно осі 6 циліндра 1 та розташованою над випускним вікном 7, у якій розміщена свіча 8 запалювання Паливна форсунка 9 установлена в СТІНЦІ циліндра 1, яка формує паливний факел 10 Площина 11 симетрії (Х-Х) камери 5 згоряння перетинає поверхню 12 камери 5 згоряння по кривій другого порядку та проходить через вісь 6 циліндру 1 під кутом 13, що дорівнює 3060° відносно поздовжньої площини 14 (У-У) симетрії випускного вікна 7, при цьому вісь форсунки 9 та вісь СВІЧІ 8 запалювання розташовані в площині 11 (Х-Х) симетрії камери 5 згоряння таким чином, що вони перетинаються у порожнині камери 5 згоряння Паливний факел 10 співпадає з віссю форсунки 9 і його твірна 15 перетинає поверхню 12 камери 5 згоряння при впорскуванні палива на початку такту стиску, формуючи на поверхні 12 камери 5 згоряння біля електродів СВІЧІ 8 запалювання паливну плівку 16, а наприкінці такту стиску повітря, яке перетікає з-під витискувача 4 голівки З циліндра 1 та днища поршня 2 у камеру 5 згоряння, утворює над паливною плівкою 16 повітряний 60614 вихор 17, що обертається паралельно площини 11 симетрії випускного вікна 7, витискувач 4 голівки З симетрії (Х-Х) камери 5 згоряння, на периферії циліндра 1 та днища поршня 2 наприкінці такту якого формується паливно-повітряна суміш 18, що стиску формують інтенсивний повітряний потік, що збіднюється до центру камери 5 згоряння Камеру перетікає в радіальному напрямку в порожнину 5 згоряння виконано з горловиною 19, що дорівкамери 5 згоряння та утворює над поверхнею панює 0,3-0,6 площі поршня 2 та висотою 20, що ливної плівки 16 повітряний вихор 17, що обертаскладає 0,3-0,4 діаметра циліндра 1, при цьому ється паралельно площині 11 (Х-Х) камери 5 згопочаткове затягування пружини (на рисунку не ряння у напрямку від електродів СВІЧІ 8 запалюпоказано) клапану 21 форсунки 9 відповідає тиску вання до поверхні витискувача 4 голівки 3 циліндпочатку впорскування палива 1,5-6,0МПа ра 1 Вихор 17 тягне за собою пари палива з поверхні паливної плівки 16 та утворює паливоДвигун працює наступним чином повітряну суміш 18 При чому збагачена паливоПри русі поршня 2 до верхньої мертвої точки повітряна суміш 18 рухається по периферії вихору на початку такту стиску та збільшенні тиску перед 17 поблизу поверхні 12 камери 5 згоряння, прохофорсункою 9, що дорівнює тиску початкового затядячи між електродами СВІЧІ 8 запалювання, при гування пружини клапана 21 форсунки 9 1,5цьому збіднюючись практично до чистого повітря к б.ОМПа відкривається клапан 21 форсунки 9 та центру камери 5 згоряння, тим самим розподіляюздійснюється впорскування палива в циліндр 1 чи заряд по об'єму камери 5 згоряння шарами Внаслідок того, що вісь факела 10 палива, яка При положенні поршня 2 у верхній мертвій точці надходить до циліндру 1, співпадає з віссю форсупаливо-повітряна суміш 18 запалюється свічею 8 нки 9, компактний паливний факел 10 просуваєтьзапалювання ся по осі форсунки 9 через горловину 19 камери 5 згоряння до внутрішньої поверхні 12 камери 5 згоВикористання винаходу в двигунобудуванні ряння, при цьому твірна 15 паливного факела 10 дозволяє надійно запалити паливо-повітряну сутакож перетинає внутрішню поверхню 12 камери 5 міш, забезпечує стабільну роботу двигуна на резгоряння, на якій формується паливна плівка 16 жимах холостого ходу та часткових навантажень з Внаслідок розміщення осі форсунки 9 та осі СВІЧІ 8 коефіцієнтом надлишку повітря а=1,5-3,0, що позапалювання в площині 11 (Х-Х) таким чином, що кращує повноту згоряння, знижує викиди токсичвони перетинаються в порожнині камери 5 згорянних речовин з відпрацьованими газами ня, паливна плівка 16 розтікається по поверхні 12 Література камери 5 згоряння біля електродів СВІЧІ 8 запалю1 Пат 1080754 А СССР, МКИ F02B17/00 Двигавання симетрично площині 11 (Х-Х) симетрії каметель внутреннего сгорания / С Оччелла, Д Ариетри 5 згоряння Внаслідок площі горловини 19, яка ти, Д Борелло (Италия), Чентро Ричерке ФИАТ складає 0,3-0,6 площі поршня 2, висоти 20 камери С п А (Италия) - №2923552/25-06, Заявл 21 05 80, 5 згоряння, яка складає 0,3-0,4 діаметра циліндра Опубл 15 03 84, Бюл №10 -6с 1, а також зміщення камери 5 згоряння відносно 2 Пат 2038493 Россия, МКИ 6F02B25/20 Двигаосі 6 циліндра 1 та розташування и над випускним тель внутреннего сгорания / В Г Дьяченко, А В вікном 7 таким чином, що площина 11 симетрії Мотлохов, С В Амосов, А И Владимирский, П Н камери 5 згоряння перетинає поверхню 12 камери Молчанов, О И Савинов, И Я Гришин, Б Л Гоцка5 згоряння по кривій другого порядку та проходить ло (Украина) - №5046126/06, Заявл 04 06 92, через вісь 6 циліндра 1 під кутом 13, який дорівОпубл 27 06 95, Бюл №18 - Зс нює 30-60°, відносно поздовжній площині 14 (У-У) А-А 60614 В-Б Комп'ютерна верстка О Гапоненко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119