Двигун внутрішнього згорання з примусовим запалюванням

1. Двигун вн утрішнього згорання з примусовим запалюванням, що вміщує камеру згорання, обмежену поверхнями головки циліндрів, тарілками впускних та випускних клапанів, днищем поршня, стінками циліндра, більшим та меншим витискувачами, завихрювачами, виконаними у вигляді козирків на місцях де розташовані виходи витискувачів, який відрізняється тим, що на більшому витискувачі головки циліндра розташовані криволінійні напрямні, які утворюють канали та звужуються, а завихрювач, розташований на більшому витискувачі, складається з короткого та довгого козирків, при цьому на поверхні днища поршня, напроти козирків виконано канавки, що мають зрізану поверхню з боку протилежного витискувачеві, при цьому канавки по формі відповідно повторюють короткий та довгий козирки, при цьому на поверхні малого витискувача, розташованого на поверхні головки циліндра та обмеженого козирком, ближче до впускного клапана, розташовано вхід в Г-подібний канал, що звужується, спрямований на ближчий від впускного клапана край свічного отвору, а зігнений вихід його спрямовано на випускний клапан, при цьому бокова стінка поглиблення в камері згорання, прилегла до малого витискувача, яка розташована між свічним отвором та циліндричною частиною поглиблення камери згорання в головці циліндра, в зоні випускного клапана, виконана тороїдальною, а на кожній боковій циліндричній стінці поглиблення камери згорання в зонах впускного та випускного клапанів виконано канавки у вигляді багатозахідної різьби, наприклад, різьби, яка має напівкруглий профіль, і нахил до осі клапана під кутом 15°...35°, при цьому, в зоні впускного клапана напрям різьби правий, а в зоні випускного клапана - лівий, якщо впускний клапан розташовано праворуч від випускного і навпаки - лівий у зоні випускного клапана, якщо впускний клапан ліворуч, а свічний отвір в обох випадках розташовано зверху двигуна, то вони теж виконані віддзеркалено. 2. Двигун вн утрішнього згорання з примусовим запалюванням, що вміщує камеру згорання, обмеже A (54) ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ З ПРИМУСОВИМ З АПАЛЮВАННЯМ 42942 Винахід належить до двигунобудування і може бути використований, зокрема, у бензинових двигуна х вн утрішнього згорання. Відомо двигун внутрішнього згорання, вміщуючий камеру згорання, обмежену поверхнями головки циліндра, тарілками впускних та випускних клапанів, днищем поршня, обладнаний витискувачем зі зрізаною (скошеною) поверхнею днища і спрямованим до клапанів, причому основна порожнина з боку зрізаної поверхні витискувача обладнана завихрювачем [1]. Недоліком такого двигуна внутрішнього згорання є недостатня турбулізація робочої суміші і як наслідок - невеликий ККД (коефіцієнт корисної дії) та схильність до детонації. Найближчим за технічною суттю до винаходу є двигун вн утрішнього згорання, вміщуючий камеру згорання, обмежену поверхнями головки циліндра, тарілками впускних та випускних клапанів, днищем поршня, в якій основна порожнина, в одному з варіантів, виконана у вигляді поглиблення в головці, а більший витискувач закінчується завихрювачем, виконаним у вигляді зрізаного козирка на днищі поршня та зрізаної поверхні на головці циліндра, утворюючих щілинообразну порожнину стиснення [2]. Недоліком такого двигуна внутрішнього згорання є низька турбулізація, при якій не забезпечується надійна гомогенізація суміші з залишковими газами, а також не зміщується основна маса заряду в зону випускного клапана, що до своєї черги не сприяє підвищенню швидкості горіння збідненої робочої суміші. Технічним завданням створення винаходу є підвищення ККД двигуна внутрішнього згорання і зниження прихильності до детонації. Ця задача вирішується завдяки тому, що у двигуні вн утрішнього згорання, який вміщує камеру згорання з витискувачем і завихрювачем, обмежену поверхнями головки циліндру, тарілками впускних та випускних клапанів, днищем поршня, стінками циліндру, кожний завихрювач виконано у вигляді козирків на місцях, де розташовані виходи витискувачів, а кожний козирок (варіант 1) розташовують на поверхні головки циліндра таким чином, що в ВМТ (верхня мертва точка) він перекриває кожну щілинообразну порожнину витискувача. Завихрювач на більшому ви тискувачі виконано у вигляді двух криволінійних козирків - короткого та довгого, які одночасно є напрямними щодо газових потоків. На поверхні днища поршня виконано канавки, які мають форму козирків, при цьому, під козирками більшого витискувача розташовані канавки, які мають зрізану поверхню з боку, протилежного витискувачу. На поверхні більшого витискувача, який є частиною головки циліндра, розташовано канали, які звужуються з боку циліндра у напрямі завихрювача і утворюються за допомогою криволінійних напрямних, які в ВМТ мають мінімальний зазор з поверхнею днища поршня. Вихід кожного канала більшого витискувача, який є сусіднім один до одного, розташовано у зоні впускного клапана і спрямовано на малий витискувач. При цьому ближчий до впускного клапана спрямовано паралельно поверхні поршня, а фронтальна проекція лінії напрямку ви ходу перехрещується з козирком малого витискувача, ближче до випускного клапану. Вихід другого каналу спрямовано під кутом до поверхні днища поршня і до площини тарілок клапанів, а фронтальна проекція цієї лінії перехрещується з козирком малого витискувача ближче до впускного клапана, ніж лінія напрямку виходу першого канала. Вихід третього каналу спрямовано таким чином, що лінія напрямку виходу розташована паралельно площині тарілок клапанів, а її фронтальна проекція перехрещується з козирком малого витискувача ще ближче до випускного клапана - на рівні свічки запалювання. Таким чином кожна лінія, визначаюча напрямок виходу кожного з каналів, утворює по відношенню одна до іншої перехресні лінії та одночасно ліву гвинтову поверхню, утворену цими лініями. Кількість каналів на більшому витискувачі може бути два й більше. Глибина кожного з каналів у середньому перерізі складає 1...3 мм. На поверхні малого витискувача (на поверхні головки циліндра) для І та II варіантів, ближче до випускного клапана розташовано вхід до Г-подібного канала, який звужується, при цьому він спрямований до ближчого від впускного клапана краю свічного отвору, а зігнений вихід його спрямовано на випускний клапан. Бокова стінка поглиблення в камері згорання, прилегла до малого витискувача, яка розташована між свічним отвором і циліндричною частиною поглиблення камери згорання в головці циліндра, в зоні випускного клапану виконано тороїдальною. На кожній боковій циліндричній стінці поглиблення камери згорання, в зонах впускного та випускного клапанів, виконано канавку у вигляді багатозахідної різьби, наприклад, маючої напівкруглий профіль, яка має нахил до осі клапана під кутом 15°...35°. При цьому, в зоні впускного клапана напрям різьби правий, а в зоні випускного клапана лівий, якщо впускний клапан праворуч від випускного і навпаки - лівий у зоні впускного клапана праворуч від випускного і навпаки - лівий у зоні впускного клапана і правий у зоні впускного клапана, якщо впускний клапан ліворуч, а свічний отвір в обох випадках розташовано зверху. Те ж саме стосується щодо решти відмітних ознак камери згорання двигуна, який пропонується як винахід, при дзеркально-розташованих клапанах. Двигун вн утрішнього згорання з примусовим запалюванням може бути виконано (варіант 2) з розташуванням кожного завихрювача у вигляді козирка на поверхні днища поршня, при цьому завихрювач, який перекриває порожнину більшого витискувача, виконано у вигляді 2-х криволінійних козирків різної довжини, які одночасно є напрямними щодо газових потоків. При цьому, в ВМТ, бокова стінка кожного козирка, з боку відповідного витис 2 42942 кувача, розташована поруч з боковою стінкою поглиблення у камері згорання, при мінімальному зазорі. На поверхні днища поршня, яка утворює більший витискувач, розташовано канали, які плавно звужуються від стінки циліндра до завихрювача і утворені за допомогою криволінійних напрямних, кожна з яких у ВМТ має мінімальний зазор з головкою циліндра. При цьому кінці козирків завихрювача, протилежні розташованим біля стінки циліндра, виконано плавно загнутими назовні від більшого витискувача, утворюючи таким чином частини виходів крайніх каналів. Суттєвість винаходу пояснюється кресленням, на якому: на фіг. 1 зображено камеру згорання на поздовжньому розрізі, з завихрювачами, розташованими на поверхні головки циліндра; на фіг. 2 - вигляд головки циліндра з завихрювачами з боку поршня; на фіг. 3 - вид на днище поршня, на якому розташовані завихрювачі та криволінійні напрямні; на фіг. 4 - поздовжній розріз камери згорання з завихрювачами та напрямними, розташованими на днищі поршня. У камері згорання (варіант 1), обмеженою поверхнею головки циліндра 1, поверхнею днища поршня 2, тарілками впускних та випускних клапанів 3, 4, боковими стінками циліндра 5, завихрювач, розташований на більшому витискувачі 6 головки циліндра 1, складається з короткого та довгого козирків 7, 8. На цій же поверхні витискувача 6 розташовані криволінійні напрямні 9, які утворюють канали 10, які звужуються. Козирки 7 та 8 є при цьому крайніми напрямними крайніх каналів 10. На поверхні днища поршня 2, напроти козирків 7, 8 виконано канавки 11, 12, маючі зрізану поверхню з боку, протилежному витискувачеві, при цьому канавки по формі повторюють відповідно козирки 7, 8. На поверхні малого витискувача 13, розташованого на поверхні головки циліндра 1, обмеженого козирком 14, ближче до впускного клапану 3, розташовано вхід в Г-подібний канал 15, що звужується, спрямований на ближчий від впускного клапана 3 край свічного отвору 16, а зігнений вихід його спрямовано на випускний клапан 4. Бокова стінка 17 поглиблення в камері згорання, прилегла до малого витискувача 13, яка розташована між свічним отвором 16 і циліндричною частиною поглиблення камери згорання в головці циліндра 1, в зоні випускного клапана 4, виконано тороїдальною. На кожній боковій циліндричній стінці поглиблення камери згорання, в зонах впускного та випускного клапанів 3, 4, виконано канавки 18 у вигляді багатозахідної різьби, наприклад, різьби, яка має напівкруглий профіль, і нахил до осі клапана під кутом 15°...35°. При цьому в зоні впускного клапана 3 напрям різьби правий, а в зоні випускного клапана 4 - лівий, якщо впускний клапан 3 праворуч від випускного і навпаки - лівий у зоні впускного клапана 3 і правий у зоні випускного клапана 4, якщо впускний клапан 3 ліворуч, а свічний отвір 16 в обох випадках розташовано зверху. Те ж саме стосується щодо решти відмітних ознак камери згорання двигуна, який пропонується як винахід, при дзеркально-розташованих клапанах 3, 4. Двигун вн утрішнього згорання з примусовим запалюванням може бути виконано (варіант 2) з розташуванням кожного завихрювача у вигляді козирків 19, 20 та 21 на поверхні днища поршня 2. При цьому завюхривач, який перекриває порожнину більшого витискувача 6, виконано у вигляді 2-х криволінійних козирків 19 та 20 різної довжини, які одночасно є напрямними щодо газових потоків. При цьому, у ВМТ, бокова стінка кожного козирка 19, 20 та 21, з боку відповідного витискувача 6 та 13, розташована поруч з боковою стінкою поглиблення у камері згорання при мінімальному зазорі. На поверхні днища поршня 2, яка утворює більший витискувач 6, розташовано канали 22, які плавно звужуються від стінки циліндру 5 до завихрювача і утворені за допомогою криволінійних напрямних 23, кожна з яких, у ВМТ, має мінімальний зазор з головкою циліндра 1. При цьому кінці козирків 19 та 20 завихрювача, протилежні розташованим біля стінки циліндра 5, виконано плавно загнутими назовні від більшого витискувача 6, утворюючи, таким чином, частини виходів крайніх каналів 22. Двигун вн утрішнього згорання з примусовим запалюванням (варіант 1) працює наступним чином. У такті впуску паливно-повітряна суміш всмоктується через відкритий впускний клапан 3, при цьому, коли вона іде між тарілкою впускного клапана 3 і боковою стінкою поглиблення у камері згорання, завдяки виступам канавок 18, набуває обертального руху у напрямі випускного клапана 4, проходячи спочатку через зону свічного отвору 16. У такті стиснення, коли поршень 2 підходить до поверхні головки циліндра 1, частина суміші, обходячи напрямні 9 та козирки 7, 8, турбулентно простує у поглиблення в камері згорання, а решта частини суміші по каналах 10 простує у вигляді потока, який закручується у напрямі свічного отвору 16 та бокової тороїдальної стінки 17, відштовхується від неї і далі прямує до випускного клапана 4. В цю ж мить, частина суміші із порожнини малого витискувача 13, обходячи козирок 14, турбулентно простує у поглиблення в камері згорання, а решта частини суміші - по Г-подібному каналу 15 - проходячи через електроди свічки запалювання, рухається до випускного клапану 4. Далі при наближенні поршня 2 до ВМТ, козирки 7, 8 та 12 затуляють порожнини витискувачів 6 та 13. У такті робочого ходу стиснута суміш, з великою швидкістю, рухається тільки через виходи каналів 10 у напрямі свічки запалювання та тороїдальної стінки 17 і далі, вже підпалена свічкою запалення - до випускного клапану 4. Стиснута у ви тискувачеві 13 суміш рухається тільки через Гподібний канал 15, проходить через електроди свічки запалювання, посилюючи енергію потоку з витискувача 6 та прискорюючи його підпалення. Козирки 7, 8 та напрямні 9 перешкоджають збільшенню тиску у віддалених від свічного отвору 16 зонах витискувача 6, після того як робоча 3 42942 суміш починає горіти, що запобігає появленню детонації. Під дією розширюючихся згораючих газів та підвищення тиску у камері згорання, поршень 2 рухається вниз від головки циліндру 1. У такту випуску суміш, продовжуючи обертання у тому ж напрямі, виходить з циліндру через відкритий випускний клапан 4, при цьому, проходячи між випускним клапаном 4 та виступами канавок 18, додатково посилює обертання та швидкість виходу відпрацьованих газів з камери згорання, зменшуючи опір руху поршня 2. Таким чином, в кожному з 4-х тактів робочого процесу, гази у циліндрі безперервно рухаються в одному й тому ж обертальному напрямі, що покращує наповнення, утворення суміші та понижує опір виходу відпрацьованих газів і в кінцевому підсумку підвищує ККД двигуна. Двигун вн утрішнього згорання з примусовим запалюванням (варіант 2) працює наступним чином. У такті впуску паливно-повітряна суміш всмоктується через відкритий впускний клапан 3, при цьому, коли вона йде між тарілкою впускного клапана 3 і боковою стінкою поглиблення у камері згорання, завдяки виступам канавок 18, набуває обертального руху у напрямі випускного клапана 4, проходячи спочатку через зону свічного отвору 16. У такті стиснення, коли поршень 2 підходить до поверхні головки циліндру 1 частина суміші зпід більшого витискувача 6, обходячи напрямні 23, козирки 19 та 20 завихривача, турбулентно простує у поглиблення в камері згорання, а решта частини суміші по каналах 22 простує у вигляді потоку, який закручується у напрямі свічного отвору 16 та бокової тороїдальної стінки 17, відштовхується від неї і далі прямує до випускного клапана 4. В цю ж мить, частина суміші із порожнини малого витискувача 13, обходячи козирок 21, турбу лентно простує у поглиблення в камері згорання, а решта частини суміші - по Г-подібному каналу 15 проходячи через електроди свічки запалювання, рухається до випускного клапану 4. Далі при наближенні поршня 2 до ВМТ, козирки 19, 20 та 21 затуляють порожнини витискувачів 6 та 13. У такті робочого ходу стиснута суміш, з великою швидкістю, рухається тільки через виходи каналів 22 у напрямі свічки запалювання та тороїдальної стінки 17 і далі, вже підпалена свічкою запалення - до випускного клапану 4. Стиснута у ви тискувачеві 13 суміш рухається тільки через Г-подібний канал 15, проходить через електроди свічки запалювання, посилюючи енергію потоку з витискувача 6 та прискорюючи його підпалення. Козирки 19, 20 та напрямні 23 перешкоджають збільшенню тиску у віддалених від свічного отводу 16 зонах витискувача 6, після того як робоча суміш починає горіти, що запобігає появленню детонації. Під дією розширюючихся згораючих газів та підвищення тиску у камері згорання, поршень 2 рухається вниз від головки циліндру 1. У такту випуску суміш, продовжуючи обертання у тому ж напрямі, виходить з циліндру через відкритий випускний клапан 4, при цьому, проходячи між випускним клапаном 4 та виступами канавок 18, додатково посилює обертання та швидкість виходу відпрацьованих газів з камери згорання, зменшуючи опір руху поршня 2. Таким чином, в кожному з 4-х тактів робочого процесу, гази у циліндрі безперервно рухаються в одному й тому ж обертальному напрямі, що покращує наповнення, утворення суміші та понижує опір виходу відпрацьованих газів і в кінцевому підсумку підвищує ККД двигуна. Джерела інформації 1. А.с. СССР № 337547, кл. F02В23/08, 1972. 2. А.с. СССР № 10500582, кл. F02В23/08, 1972. Фіг. 1 4 42942 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 5 42942 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6