форсунка для впрыска топлива с форкамерой

Формула изобретения

Форсунка для впрыска топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя, установленная между головкой цилиндра двигателя и свечой зажигания, отличающаяся тем, что имеет одну форкамеру, три встречно направленных сопла для впрыска топлива, один основной и три дополнительных соединительных канала для циркуляции смеси, причем богатая топливная смесь из поверхностных слоев топливного факела по дополнительным соединительным каналам заполняет форкамеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего строения с искровым зажиганием топливовоздушной смеси.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработанных газов двигателя внутреннего сгорания.

Известен двигатель, содержащий камеру сгорания, образованную в цилиндре его головкой и поршнем, форкамеру, соединенную с камерой сгорания каналом, снабженную свечой зажигания и форсункой для впрыска топлива через форкамеру в камеру сгорания (SU 1359447 А1). Форсунка для впрыска топлива с форкамерой позволяет реализовать данный способ работы двигателя внутреннего сгорания.

Наиболее близким техническим решением является решение по патенту GB 2011539 А. В данном техническом решении говорится о форсунке для впрыска топлива или топливовоздушной смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя, установленной между головкой цилиндра и свечой зажигания. Дополнительную топливовоздушную смесь вводят в камеру сгорания двигателя через снабженный клапаном канал под электрод свечи зажигания. Для работы двигателя необходимы два канала формирования и дозирования топливовоздушной смеси.

В отличие от прототипа форсунка для впрыска топлива с форкамерой позволяет в широких пределах регулировать качество топливовоздушной смеси в камере сгорания и автоматически формировать топливовоздушную смесь необходимого качества в области искрового промежутка свечи зажигания.

Расположение форсунки с форкамерой на двигателе показано на фиг.1, где 1,1 - форсунка с форкамерой, 1,2 - свеча зажигания, 1,3 - головка цилиндра, 1,4 - поршень.

Конструкция форсунки с форкамерой изображена на фиг.2 и фиг.3, где 1 - корпус, 2 - распределительная втулка, 3 - топливо подводящая муфта, 4 - шайба, 5 - гайка, 6 - три сопла, 7 - топливные каналы, 8 - основной соединительный канал, 9 - три дополнительных соединительных канала, 10 - форкамера, образованная корпусом форсунки и свечой зажигания.

Работу двигателя с форсункой поясняет фиг.4 и фиг.5.

Всасывающий коллектор двигателя необходимо выполнить без дроссельной заслонки, с наименьшим аэродинамическим сопротивлением для более полного наполнения цилиндра воздухом.

В процессе такта всасывания (фиг.4) происходит наполнение цилиндра воздухом и очищение форкамеры 10, основного соединительного канала 8 и трех дополнительных соединительных каналов 9 от продуктов сгорания предыдущего рабочего хода, а также смешивание их с воздухом, заполняющим цилиндр. В конце такта всасывания - начале такта сжатия производится впрыск топлива из трех сопел, расположенных в основном соединительном канале форсунки (фиг.5). Сопла направлены в сторону камеры сгорания и встречно друг к другу таким образом, чтобы обеспечить соударение топливных факелов 11 из них на выходе из основного соединительного канала. В результате суммарный топливный факел получает сложную форму, что способствует образованию однородной топливовоздушной смеси в камере сгорания. В то же время богатая топливовоздушная смесь из поверхностных слоев топливных факелов по трем дополнительным соединительным каналам 9 заполняет форкамеру 10. Дополнительные соединительные каналы расположены вокруг основного канала параллельно ему. Качество смеси, циркулирующей в форкамере 10 по основному 8 и трем дополнительным 9 соединительным каналам, остается неизменным и не зависит от длительности (количества топлива) впрыска. В конце такта сжатия богатая топливовоздушная смесь в форкамере воспламеняется искрой свечи зажигания. Пламя, распространяясь по основному и дополнительным каналам, устремляется в камеру сгорания. Факел пламени на выходе из форсунки имеет опять же сложную форму, что способствует лучшему воспламенению бедной смеси в камере сгорания и позволяет избежать местного перегрева поршня.

Объем форкамеры и каналов в форсунке должен обеспечивать нагрев бедной смеси в камере сгорания до температуры вспышки топлива в ней (3-5% от объема камеры). В зависимости от режима работы двигателя меняется качество топливовоздушной смеси в камере сгорания, качество смеси в форкамере остается неизменным. Таким образом, на малых и средних нагрузках двигатель работает на бедной топливовоздушной смеси, меняется количество теплоты, подведенной к неизменному количеству рабочего тела, что на малых и средних нагрузках уменьшает потери тепла и облегчает тепловой режим двигателя.

Применение форсунки с форкамерой позволяет добиться полного сгорания топлива и снизить токсичность по СО в сравнение с карбюраторным двигателем (качественное регулирование смеси, продукты неполного сгорания из форкамеры дожигаются в следующем рабочем ходе двигателя), а также токсичность по NО_# в сравнении с дизелем (низкая степень сжатия). Кроме того, при незначительных изменениях в головке цилиндров позволяет конвертировать выпускаемые промышленностью карбюраторные двигатели внутреннего сгорания.