Двигун внутрішнього згорання

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 с плоским днищем и головку цилиндра 1. В плоском днище головки 3 выполнена клиновидная выемка 4. Впускной 12 и выпускной клапаны установлены в верхней наклонной стенке 5 выемки 4. Свеча зажигания размещена в боковой стенке 14 выемки 4. Стенка 5 выемки 4 сопряжена с уступом 6, образующим на днище головки 3 вытеснитель 7. В плоском днище поршня 2 выполнено углубление 10 переменной глубины, боковая поверхность которого представляет собой серповидно выпуклые в сторону вытеснителя 8 поршня 2 участки, сопряженные между собой с образованием выступа, направленного в сторону свечи зажигания. В ысота выступа 6 меньше глубины в расположенной под клапанами зоне наклонно выполненного к оси цилиндра 1 углубления 10 у боковой поверхности вершин выпуклостей. В момент нахождения поршня 2 в верхней мертвой точке на такте сжатия при закрытых клапанах обеспечивается создание встречно-направленного и смещенного по высоте камеры сгорания трехпоточного турбулизирующего потока топливовоздушной смеси, обуславливающего быстротечность воспламенения и распространения пламени в конце такта сжатия, повышается гомогенность смеси по всему объему камеры сгорания. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л СО Фаг. / 1673739 Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение топлив- 5 ной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. На фиг.1 представлен двигатель внутреннего сгорания с поперечным разрезом через впускной клапан камеры сгорания 10 при расположении поршня в верхней мертвой точке; на фиг.2 - камера сгорания, размещенная в днище головки цилиндра со стороны поршня (пунктиром показан вариант выполнения вытеснителя головки с пе- 15 ременной шириной); на фиг.З ~ разрез А-А на фиг.2 (через выпускной клапан камеры сгорания); на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2 (через свечу зажигания камеры сгорания); на фиг,5 - поршень, вид сверху. 20 Двигатель содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 и плоским днищем и головку 3 цилиндра 1. В обращенном к поршню 2 плоском днище головки 3 выполнена остроскосная клиновидная выемка 25 4, верхняя наклонная стенка 5 которой сопряжена с уступом 6, выполненным предпочтительно под п р я м ы м углом к вытеснителю 7 головки 3. Поскольку стенка 5 наклонена под весьма острым углом, не 30 исключено выполнение уступа 6 и под прямым углом к верхней наклонной стенке 5 Ориентация уступа 6 при этом изменяется весьма незначительно от перпендикулярного в пределах его высоты. Вытеснитель 7 35 головки 3 цилиндра 1 с соответственно расположенным напротив вытеснителем 8 поршня 2 образуют полость 9. В плоском днище поршня 2 выполнено углубление 10 переменной глубины, боко- 40 вая поверхность которого выполнена в виде серповидно выпуклых в сторону вытеснителя 8 поршня 2 участков, сопряженных между собой с образованием выступа 11. Контур кромки на серповидно выполненных участках 45 в основном в вершинах выпуклостей ортогонально совпадает с частью контура кромки, образованной пересечением вытеснителя головки 3 с плоскостью уступа 6. В наклонной стенке 5 выемки 4 в головке 50 3 установлены впускной 12 и выпускной 13 клапаны, и а боковой стенке 14, сопряженной с верхним участком наклонной стенки 5, в межклапанной зоне установлена свеча 15 зажигания, в сторону которой и в пределах меж- 55 клапанной зоны ориентирован выступ 11 в углублении 10 днища поршня 2. Ориентация в сторону свечи 15 зажигания особенно существенно в варианте выполнения по меньшей мере двух рпускных клапанов, предпочтительно для многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания , в которых также свеча зажигания располагается в зоне между впускным и выпускным клапанами. Высота уступа 6 меньше глубины в расположенной под клапанами 12 и 13 зоне наклонно выполненного к оси цилиндра 1 углубления 10 у боковой поверхности вершин выпуклостей, т.е. в местах указанного совпадения контуров кромок пересечения соответствующих вытеснителей 7 и 8 головки 3 и поршня 2. Предельно верхнее числовое соотношениеих различия близко к трем, а выбирается оно с учетом обеспечения известного эффекта Коанда на выходе их полости 9 и в объеме камеры сгорания, образованном углублением 10 в поршне 2 и выемкой 4 в головке 3. В варианте исполнения двигателя с меньшими диаметральными размерами выпускного клапана и со смещением свечи зажигания в сторону выпускного клапана предпочтительна переменная ширина вытеснителя головки 3, выполненная с увеличением ее от впускного к выпускному клапану (фиг.2). Двигатель работает следующим образом. В момент нахождения поршня 2 в верхней мертвой точке на такте сжатия при закрытых впускном 12 и выпускном 13 клапанах топливовоздушная смесь выталкивается из полости 9 в полость камеры сгорания. В связи с тем, что верхняя наклонная стенка 5 остроскосной клиновидной выемки 4 на выходе из полости 9 приближена к нему на расстоянии высоты уступа 6, а противолежащая нижняя поверхность углубления 10 в поршне превосходяще удалена на его глубину, на выходе вытесняемый поток, отталкиваясь от кромки образованной поверхностью уступа 6 и вытеснителем 7 головки 3 (согласно известного эффекта Коанда), интенсивно отсасывает от ближайшей поверхности топливовоздушную смесь, создавая у близко расположенной поверхности разрежение. Последним обуславливается поворот потока к ближайшей поверхности. Так как боковая поверхность углубления 10 в поршне 2 выполнена в виде серповидно выпуклых участков, в зоне выпуклостей часть потока поворачивается к верхней наклонной стенке 5, и, омывая поверхности впускного 12 и выпускного 13 клапанов, направляется к противоположной стенке 14. В пространстве между серповидными участками, где образован выступ 11, направленный в сторону свечи 15 зажигания, часть потока, выталкиваемого из полости 9, отклоняется к близлежащем/ плоскому днищу поршня 2 и движется к основанию про 1673739 тивоположной стенки 14 камеры сгорания. с размещенным в нем поршнем, в плоском Благодаря этому непосредственно зоны свечи днище которого выполнено углубление пе15 зажигания не достигает ни один турбулизиременной глубины с боковой поверхностью, рующий вихрь, но взаимодействия вихрь, но образующей на его днище вытеснитель, говзаимодействуя между собой они создают мел- 5 ловку цилиндра с плоским днищем, в котокомасштабную турбулентность по всему объером выполнена к л и н о в и д н а я выемка, му камеры сгорания и непосредственно у свечи образованная сопряженными между собой 15 зажигания. Это предопределяет быстробоковой стенкой, верхней наклонной стендействие возгорания, которое происходит от кой и уступом, образующим на днище голоискрового разряда свечи 15 зажигания в пер- 10 вки вытеснитель, впускной и выпускной вой фазе сгорания, протекающего в момент клапаны, установленные в верхней наклонтакта сжатия. Быстрому развитию фронта планой стенке выемке, и свечу зажигания, размени в последующей фазе горения способстмещенную в боковой стенке выемки в вует разнонзправпенность потоков в камере межклапанной зоне, причем уступ выемки сгорания, инициирующих мелкомасштабную 15 выполнен с высотой меньшей глубины в растурбулентность послойно в зонах смешения положенной под клапанами зоне, углублепотоков по высоте камеры сгорания. ния у его боковой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения Кроме того, при выполнении вытеснитетопливной экономичности и снижения токля 7 с увеличением его ширины от впускного 12 к выпускному 13 клапану происходит 20 сичности отработавших газов, боковая поверхность углубления в днище поршня смешение потоков не только по высоте кавыполнена в виде серповидно выпуклых в меры сгорания, но и в поперечном направлесторону вытеснителя поршня участков, сон и и , б л и з к и м к диагональному, что пряженных между собой с образованием стимулирует дополнительную послойно мелкомасштабную турбулентность заряда топли- 25 выступа, направленного в сторону свечи зажигания. вовоздушной смеси. Это убыстряет развитие фронта пламени до последующего расширяющегося эффекта от движения поршня 2 к 2. Двигатель п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й нижней мертвой точке за счет расширения в с я тем, что вытеснитель головки выполнен процессе сгорания рабочего тела. Затем 30 с переменной шириной, увиличивающейся следуют такты выпуска и впуска, и рабочий от впускного клапана к выпускному. цикл двигателя повторяется. 3. Двигатель по пп.1 и 2 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что уступ выемки в днище Формула изобретения головки выполнен перпендикулярным к вер1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр 35 хней наклонной стенке. 12 Фиг. 1673739 A-A ФигЗ Б-Б г ФигМ 1673739 11 Фиг. 5 Редактор Н.Шитев Составитель В.Морозов Техред М.Моргентал Корректор Н.Король Заказ 2903 Тираж 347 Подписное , ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.( 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101