двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, головку цилиндра, поршень, свечу зажигания, профилированный впускной канал с клапаном и выпускной канал с клапаном, отличающийся тем, что на поршне и в головке цилиндра выполнены цилиндрические выступы, симметричные относительно оси цилиндра и перекрывающиеся между собой при положении поршня вблизи верхней мертвой точки, причем в выступе головки выполнены отверстия для факельного зажигания бедной смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке новых рабочих процессов двигателей с расслоенным зарядом.

Известен способ организации рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания, при котором расслоение заряда происходит от вращательного вихревого движения в камере сгорания (КС) в процессе сжатия. Богатая смесь образуется в центре вихря, в центре КС, а бедная - у периферии вихря, у стенок КС. Этот способ реализован в двигателях Marker фирмы Fiat (Marker engine. A new multi fuel unit with an uncommonly efficient combustion system “S Afr. Mech. Eng. 1981, 31, №5) - прототип.

В рабочем процессе двигателя Marker практически вся газовая смесь, заполняющая рабочий объем цилиндра, проталкивается через канал малого сечения в вихревую КС в процессе сжатия и обратно в процессе расширения. Это сопровождается газодинамическими потерями и снижением индикаторного КПД двигателя, что является недостатком такого процесса.

Скорости движения свежего заряда на входе в цилиндр современных двигателей достигают значений, при которых возможно образование осевого вихря в цилиндре с частотой вращения, соизмеримой по величине с частотой вращения вихря в КС двигателя Marker. Можно создать критические условия истечения газовой смеси на входе в цилиндр двигателя за счет наддува и соответствующего выбора “время - сечения” впускного клапана и получить скорость вихря, практически равную скорости вихря в вихревой КС двигателя Marker. В результате можно ожидать той же степени расслоения заряда по составу смеси, что и в двигателе Market.

Полученную таким путем расслоенную смесь, необходимо сжать так, чтобы максимально обеспечить степень расслоения к моменту зажигания. Для этого форма КС должна быть хорошо обкекаемой, чтобы сохранить интенсивность вихревого движения смеси в процессе сжатия. К началу зажигания следует разделить богатую и бедную смеси в разные полости камеры сгорания и осуществить искровое зажигание богатой смеси, сосредоточенной в центре цилиндра.

Задачей изобретения является сочетание преимуществ процессов расслоения заряда с факельным зажиганием и двухстадийным сгоранием.

Поставленная задача решается за счет того, что двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, головку цилиндра, поршень, свечу зажигания, профилированный впускной канал с клапаном и выпускной канал с клапаном, при этом на поршне и в головке цилиндра выполнены цилиндрические выступы, симметричные относительно оси цилиндра и перекрывающиеся между собой при положении поршня вблизи верхней мертвой точки, причем в выступе головки выполнены отверстия для факельного зажигания бедной смеси.

Такой рабочий процесс можно осуществить в двигателе, где на фиг.1 схематично изображено сжатие расслоенной смеси, а на фиг.2 - разделение богатой и бедной смеси в разные полости камеры сгорания и зажигание богатой смеси.

Топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр 1 через проходное сечение клапана 2 по профилированному каналу 1, создающему в цилиндре вихревое вращательное движение смеси. В результате, в центре, вдоль оси цилиндра будет образовываться богатая смесь, а у стенки цилиндра - бедная. Поршень 3 двигателя выполнен с цилиндрическим выступом 4, а головка цилиндра 5 - с цилиндрическим выступом 6. Наружный диаметр выступа поршня меньше внутреннего диаметра выступа цилиндра. При положении поршня вблизи ВМТ выступы перекрываются и разделяют камеру сгорания на две полости: центральную II и периферийную III кольцевого сечения. Тем самым богатая смесь к началу сгорания отделяется от бедной в центральной полости КС, в которой установлена свеча зажигания 7. Выступ головки цилиндра имеет отверстия IV для факельного зажигания бедной смеси в периферийной полости. После зажигания богатой смеси горящие газы вырываются через эти отверстия в периферийную полость, осуществляя факельное зажигание бедной смеси.

При движении поршня вниз с момента объединения полостей наступает вторая фаза сгорания. Столкновение двух фронтов пламени вызывает интенсивную турбулизацию всей газовой смеси, что обеспечит более быстрое и полное догорание топлива в цилиндре ДВС.

Таким образом, предлагаемый двигатель сочетает в себе преимущества процессов с расслоения заряда с факельным зажиганием и с двухстадийным сгоранием.