RU1792494C - Combustion chamber of internal combustion engine - Google Patents

Combustion chamber of internal combustion engine

Info

Publication number
RU1792494C
RU1792494C SU914908148A SU4908148A RU1792494C RU 1792494 C RU1792494 C RU 1792494C SU 914908148 A SU914908148 A SU 914908148A SU 4908148 A SU4908148 A SU 4908148A RU 1792494 C RU1792494 C RU 1792494C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
spherical
combustion chamber
nozzle
dead center
Prior art date
Application number
SU914908148A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эмель Борисович Ахметов
Олег Сунгатович Рафиков
Аркадий Дмитриевич Максимов
Герман Павлович Дерунов
Урал Адгамович Шарипов
Original Assignee
Akhmetov Emel B
Rafikov Oleg S
Maksimov Arkadij D
Derunov German P
Sharipov Ural A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akhmetov Emel B, Rafikov Oleg S, Maksimov Arkadij D, Derunov German P, Sharipov Ural A filed Critical Akhmetov Emel B
Priority to SU914908148A priority Critical patent/RU1792494C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1792494C publication Critical patent/RU1792494C/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Сущность изобретени : сферическа  выемка 4 в головке 3 и сферическа  центральна  часть 5 цилиндрической выемки 8 в днище поршн  2 выполнены с равными радиусами и объемами и с образованием сферы при Положении поршн  2 в верхней мертвой точке, а источник воспламенени  установлен под углом 0-45° коси цилиндра. 4 з.-п, ф-лы, 1 ил.The inventive spherical recess 4 in the head 3 and the spherical central part 5 of the cylindrical recess 8 in the bottom of the piston 2 are made with equal radii and volumes and with the formation of a sphere with the position of the piston 2 at top dead center, and the ignition source is installed at an angle of 0-45 ° mow the cylinder. 4 c.p., f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к области машиностроени , а именно - к двигателестро- ению, и может быть использовано преимущественно дл  двухтактного двигател  внутреннего сгорани  (ДВС) с принудительным зажиганием, с воспламенением от сжати , со смешанным рабочим процессом.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to engine manufacturing, and can be used primarily for a two-stroke internal combustion engine (ICE) with positive ignition, compression ignition, and a mixed working process.

Известна камера сгорани  двигател  внутреннего сгорани , образованна  сферической выемко оловки цилиндров и цилиндрической выемкой днища поршн , причем сферическа  выемка головки цилиндров снабжена торцевыми выступами, образующими завихрители зар да, вблизи которых размещен источник воспламенени .. ...A combustion chamber of an internal combustion engine is known, which is formed by a spherical recess of the cylinder head and a cylindrical recess of the piston bottom, the spherical recess of the cylinder head being provided with end protrusions forming charge swirls, near which an ignition source is located .. ...

Недостатком известной камеры сгорани   вл етс  то, что неизвестны соотношени  обьемов сферического1 углублени  на головке цилиндра и днище поршн , высота торцевых выступов, вли ющих на начало вихревого движени , проходное сечение завихрителей зарйда или.суммарна  площадь сечений каналов, вли ющих на скорость истечени  зар да и его турбулентность.A disadvantage of the known combustion chamber is that the ratios of the volumes of the spherical recess 1 on the cylinder head and the piston bottom are unknown, the height of the end protrusions affecting the beginning of the vortex movement, the passage section of the charge swirls, or the total cross-sectional area of the channels affecting the rate of charge expiration and its turbulence.

Цель изобретени  - повышение топливной экономичности путем уменьшени  отвода тепла через стенки камеры сгорани  за. счет уменьшени  ее поверхности и повышени  скорости сгорани  усилением и оптимальной организацией турбулизации зар да в камере сгорани .The purpose of the invention is to increase fuel economy by reducing heat removal through the walls of the combustion chamber. by reducing its surface and increasing the rate of combustion by amplification and the optimal organization of turbulization of the charge in the combustion chamber.

Эта цель достигаетс  тем, что камера сгорани  двигател  внутреннего сгорани  образована сферическими выемка.ми на головке цилиндра и днище поршн  равного радиуса, которые образуют шар при положении поршн  в верхней мёртвой точке, торцевые выступы выполнены на головке цилиндра, а на днище поршн  выполнена сопр гаема  и соосно с выступами цилиндрическа  выемка, при положении поршн  в; верхней мертвой точке торцевые выступы и цилиндрическа  выемка опо сывают шар и .дел т его .на равные части на головке цилиндра и днище поршн , источник воспламенени  - свеча-форсунка устанавливаетс  под углом от 0° до 45° оси цилиндра.This goal is achieved by the fact that the combustion chamber of the internal combustion engine is formed by spherical recesses on the cylinder head and piston bottom of equal radius, which form a ball when the piston is at the top dead center, end protrusions are made on the cylinder head, and on the piston bottom there is a mating and coaxially with the protrusions of the cylindrical recess, when the piston is in; At the top dead center, end protrusions and a cylindrical recess define the ball and divide it into equal parts on the cylinder head and piston bottom, the ignition source — the nozzle candle — is installed at an angle from 0 ° to 45 ° of the cylinder axis.

Причем высота торцевых выступов выполн етс  равной перемещению поршн  при повороте коленчатого вала на угол 20°- 35° до верхней мертвой точки без учета тех- но .огй.ческого зазора между днищем поршн  и головкой цилиндра.Moreover, the height of the end protrusions is equal to the displacement of the piston when the crankshaft is rotated at an angle of 20 ° - 35 ° to the top dead center without taking into account the technical clearance between the piston bottom and the cylinder head.

.При этом суммарна  площадь-проход- ный сечений завихрителей зар да определ етс  зависимостью.In this case, the total area-passage section of the charge swirlers is determined by the dependence

Ра . Vi -п п Pi R.-.Др тRa. Vi-n n Pi R .-. Dr t

TZL p iTZL p i

V Ро )V Po)

Р2P2

КTO

TiTi

где S - суммарна  площадь проходных сечений завихрителей зар да;where S is the total cross-sectional area of the charge swirlers;

h - высота торцевых выступов без учета технологического зазора между днищем поршн  и головкой цилиндра;h is the height of the end protrusions without taking into account the technological gap between the piston bottom and the cylinder head;

а - ширина канала завихрителей зар  да; .. ;.. a is the channel width of the charge swirlers; ..; ..

i - количество завихрителей зар да {не менее трех);i is the number of charge swirlers (not less than three);

Јф - угол поворота коленчатого вала от момента достижени  поверхности днища поршн  поверхности выступов на головке цилиндра (момент начала отсечени  объема в зоне, вытеснител  от камеры сгорани ) до положени  поршн  в верхней мертвой точке;Јph is the angle of rotation of the crankshaft from the moment the piston bottom surface reaches the surface of the protrusions on the cylinder head (the moment the volume is cut off in the zone, the displacer from the combustion chamber) to the piston position at top dead center;

Pi и TI - давление и температура в камере сгорани  при положении поршн  на угол kip до верхней мертвой точки; . п - частота вращени  вала двигател  при номинальной мощности;Pi and TI are the pressure and temperature in the combustion chamber when the piston is at an angle kip to the top dead center; . p is the rotational speed of the engine shaft at rated power;

.Vi - объем, вытесн емый поршнем через завихрители зар да за ход поршн , равный h; .. .. . Р2-давление в камере сгорани  в конце сжати ;.Vi is the volume displaced by the piston through charge swirls per piston stroke equal to h; .. ... P2 pressure in the combustion chamber at the end of compression;

тг-величина, равна  3,14; R -универсальна  газова  посто нна ; m - коэффициент, равный 0,0404 дл  воздуха и 0,0396 дл  тооливовоздушной смеси;- : ..tg value is 3.14; R is a universal gas constant; m is a coefficient equal to 0.0404 for air and 0.0396 for an air-to-air mixture; -: ..

К- показатель политропы сжати . А дл  смешанного рабочего процесса распылитель свечи-форсунки расположен соосно с осью цилиндра, а электроды свечи- форсунки расположены симметрично относительно распылител . :K is the indicator of the polytropic compression. And for a mixed workflow, the nozzle-nozzle atomizer is aligned with the axis of the cylinder, and the electrode-nozzle electrodes are located symmetrically with respect to the atomizer. :

Суммарна  площадь проходных сечений завихрителей зар да опередел етс  на основании следующих обоснований. The total flow area of the charge swirlers is determined based on the following justifications.

Учитыва , что масса газа в полости вытеснени  равнаTaking into account that the mass of gas in the displacement cavity is equal to

50fifty

г. Pi Vi G-ТГТГPi Vi G-TGTG

а масса газа, проход ща  через каналы завихрителей со скоростью звука, равнаand the mass of gas passing through the channels of the swirlers at the speed of sound is

5555

Gc - гпGc - gp

Р2 -SP2-S

Т2T2

где Ts - температура в камере сгорани  в конце сжати  в точке ВМТ.where Ts is the temperature in the combustion chamber at the end of compression at the TDC point.

I Масса газа G должна перетечь в центральную полость камеры сгорани  за угол fy поворота коленчатого вала (п.к.в), т.е. за фем  перемещени  поршн  на ВМТ (верхнюю мертвую точку).5 В этом случаеI The mass of gas G must flow into the central cavity of the combustion chamber beyond the angle fy of rotation of the crankshaft (c.c.), i.e. after the piston moves to TDC (top dead center) .5 In this case

г -г А/ 30 G - Gc L Mr. A / 30 G - Gc L

п п Дл  адиабатического процессаn p adiabatic process

Pi T2-TY (-Ј)Р2Pi T2-TY (-Ј) P2

КTO

Из приведенных выше зависимостейFrom the above dependencies

ледует, чтоexplores that

R -TiR-Ti

Т2 П ЛT2 P L

этсюдаhere

SS

PI Vi утТ- п пPI Vi utT - n p

R TI m &р 30R TI m & p 30

ллиlly

Vi л пVi l p

VV

(-Plj-nr1 (-Plj-nr1

Угол выбираетс  в пределах 20°-35° I.K.B дл  достижени  термически оптимизи- )ованного цикла, в котором активное тепло- шделение заканчиваетс  при 5°-15° угла I.K.B, после ВМТ в ходе расширени  при фодолжитёльности. выгорани  основной лассы топлива, составл ющей приблизи- ельно 30° п.к.в (см. Итоги науки и техники. Двигатели внутреннего сгорани . Том 4, с. The angle is selected within the range of 20 ° -35 ° I.K.B to achieve a thermally optimized) cycle in which active heat dissipation ends at 5 ° -15 ° of the I.K.B angle, after TDC during expansion for a long time. burn out the main fuel class, which is approximately 30 ° centigrade (see. Results of science and technology. Internal combustion engines. Volume 4, p.

1).1).

При угле меньше 20 не достигаетс  дотаточно интенсивна  закрутка зар да вмо- 1еит выгорани  основной массы зар да.At an angle of less than 20, a sufficiently intense charge swirling is not achieved, leading to the burning of the bulk of the charge.

При угле больше 35° получаетс  слиш- ом больша  высота выступов, что приводит повышенным тепловым потер м в стенки к высокой теплонапр женности кольце- ых выступов.At an angle of greater than 35 °, an excessively high height of the protrusions is obtained, which leads to increased heat loss of the annular protrusions by increased heat loss to the walls.

Установка источника воспламенени  вечй-форсунки, котора  представл ет ком- инацию свечи зажигани  с дополнительно строенным в нее распылителем форсунки (дополнительно к основному изобретению), ли комбинацию форсунки с дополнительноInstallation of a ignition source for an ignition nozzle, which represents a combination of a spark plug with an atomizer nozzle additionally built into it (in addition to the main invention), or a combination of an atomizer with an additional

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

30thirty

3535

о 45about 45

rj rj

gg gg

встроенными в нее электродами свечи зажигани  (дополнительно к основному изобретению в варианте с дизелем) под углом от 0° до 45° к оси цилиндра объ сн етс  наиболее оптимальным размещением в верхней четверти камеры сгорани  шарообразной формы свечи-форсунки с точки зрени  как конструктора, так и технолога, эксплуатационника и т.д. Ибо верхн   часть камеры сгорани  в указанных пределах есть часть головки цилиндра ДВС.the spark plug electrodes built into it (in addition to the main invention in the diesel version) at an angle from 0 ° to 45 ° to the cylinder axis are explained by the most optimal placement of the spherical shape of the candle-nozzle in the upper quarter of the combustion chamber from the point of view of both the designer and and technologist, operator, etc. For the upper part of the combustion chamber within the specified limits is part of the cylinder head of the engine.

Выполнение камеры сгорани  шарообразной с равным расположением ее частей в головке цилиндра и на днище поршн  с об зательным- расположением завихрите- лей в средней части не известно в указанной совокупности, Такое расположение также  вл етс  существенным, так как позвол ет обеспечить минимальную поверхность камеры сгорани  при максимальном ее объеме и с принудительной турбулизацией зар да.The implementation of the combustion chamber spherical with an equal arrangement of its parts in the cylinder head and on the piston bottom with the obligatory arrangement of swirlers in the middle part is not known in the aggregate. This arrangement is also significant, since it allows to provide a minimal surface of the combustion chamber with its maximum volume and with forced turbulization of the charge.

На чертеже показана камера сгорани , продольное сечение.The drawing shows a combustion chamber, a longitudinal section.

Устройство содержит цилиндр , поршень 2, головку 3, сферическа  выемка А и головке 3 цилиндра 1 и сферическа  центральна  часть 5 в днище поршн  2, образующие объем камеры сгорани  при положении поршн  в ВМТ. Сферическа  выемка 4 головки 3 цилиндра 1 снабжена торцевыми тангенциально направленными выступами 6 и выемками 7, образующими завихрители зар да. На днище поршн  2 выполнена цилиндрическа  выемка 8, в которую вход т выступы б при подходе поршн  к ВМТ.The device comprises a cylinder, a piston 2, a head 3, a spherical recess A and a cylinder head 3 and a spherical central part 5 in the piston bottom 2, which form the volume of the combustion chamber when the piston is in TDC. The spherical recess 4 of the head 3 of the cylinder 1 is provided with end tangentially directed protrusions 6 and recesses 7 forming charge swirls. At the bottom of the piston 2, a cylindrical recess 8 is made, into which protrusions b enter when the piston approaches the TDC.

В сферической выемке 4 головки 3 цилиндра 1 размещена свеча-форсунка 9 с распылителем 10 и электродами 11.In a spherical recess 4 of the head 3 of the cylinder 1 is placed a candle nozzle 9 with a spray 10 and electrodes 11.

Камера сгорани  работает следующим образом.The combustion chamber operates as follows.

В процессе сжати  при подходе поршн  2 к ВМТ торцевые выступы 6 отсекают рабо- чий зар д или воздух, наход щейс  в зоне вытеснени , от камеры сгорани . При дальнейшем движении поршн  2 рабочий зар д вытесн етс  с большой энергией в камеру сгорани  через тангенциальные выемки 7 и кольцевой зазор между поршнем 2 и выступами 6 на головке 3 цилиндра 1. В конце движени  поршн  2 к ВМТ перетекание зар да происходит по участку кольцевых выемок 7 в направлении к основному объему камеры сгорани  вголовке цилиндра 1.During compression, as the piston 2 approaches TDC, the end protrusions 6 cut off the working charge or air in the displacement zone from the combustion chamber. With further movement of the piston 2, the working charge is expelled with high energy into the combustion chamber through the tangential recesses 7 and the annular gap between the piston 2 and the protrusions 6 on the cylinder head 3. At the end of the movement of the piston 2 to TDC, the charge flows over the area of the annular recesses 7 in the direction to the main volume of the combustion chamber in the cylinder head 1.

Свеча-форсунка 9, размещенна  в зоне достаточной интенсивности движени  зар да , воспламен ет зар д, имеющей турбулентную структуру, обеспечива  высокую скорость сгорани .A candle nozzle 9 located in a zone of sufficient charge movement ignites a charge having a turbulent structure, providing a high combustion rate.

Технические преимущества за вленного устройства следующие.Technical advantages of the claimed device are as follows.

Оптимальна  высота выступов и суммарна  площадь проходных сечений завих- рителей обеспечивают термически оптимизированный цикл. Парова  форма камеры сгорани  позвол ет обеспечить минимальный отвод тепла от стенок камеры и уменьшит сгорание в холодной зоне близ стенок камеры сгорани . Обеспечение высокой скорости сгорани  при больших степен х сжати , уменьшение отвода тепла в стенки камеры позвол ет повысить топливную экономичность ДВС.The optimal height of the protrusions and the total passage area of the swirls provide a thermally optimized cycle. The vapor shape of the combustion chamber allows minimizing heat removal from the walls of the chamber and reduces combustion in the cold zone near the walls of the combustion chamber. Providing a high combustion rate with high compression ratios and reducing heat removal to the chamber walls can increase the fuel economy of ICE.

Формул а изобреени Formulas a invented

Claims (5)

1. Камера сгорани  двигател  внутреннего сгорани , преимущественно двухтактного , снабженного коленчатым валом, ограниченна  сферической выемкой в головке цилиндра, окруженной торцевыми выступами и выемками, образующими завихрители зар да, и днищем поршн , снабженным цилиндрической выемкой, центральна  часть которой выполнена сферической и сопр женной со сферической выемкой в головке и к которой примыкают торцевые выступы при положении поршн  в1. The combustion chamber of an internal combustion engine, mainly a two-stroke one, equipped with a crankshaft, is limited by a spherical recess in the cylinder head, surrounded by end protrusions and recesses forming charge swirlers, and a piston bottom equipped with a cylindrical recess, the central part of which is made spherical and conjugated with spherical recess in the head and to which end protrusions adjoin when the piston is in верхней мертвой точке, и имеюща  источник воспламенени , о т л ичающа с  тем, что, с целью повышени  топливной экономичности путем уменьшени  отвода тепла через станки камеры и повышени  скорости сгорани , сферическа  выемка в головке и сферическа  центральна  часть цилиндрической выемки в днище поршн  выполнены с равными радиусами и объемами и с образованием сферы при положении поршн  в верхней мертвой точке, а источник воспламенени  установлен под углом, равным 0-45° к оси цилиндра.top dead center, and having an ignition source, in order to increase fuel economy by reducing heat dissipation through the chamber machines and increasing the combustion rate, the spherical recess in the head and the spherical central part of the cylindrical recess in the piston bottom are made equal radii and volumes and with the formation of a sphere with the piston in top dead center position, and the ignition source is set at an angle equal to 0-45 ° to the cylinder axis. 2. Камера по п.1, о т л ич а ю ща   с   тем. что торцевые выступы выполнены с высотой , равной перемещению поршн  при повороте коленчатого вала на угол, равный 20-35°, до верхней мертвой точки.2. The camera according to claim 1, on the subject of that. that the end protrusions are made with a height equal to the displacement of the piston when the crankshaft is rotated by an angle of 20-35 ° to the top dead center. 3. Камера по пп.1 и 2, отл и ч а ю ща  - с   тем, что она снабжена форсункой.3. The chamber according to claims 1 and 2, distinguished by the fact that it is equipped with a nozzle. 4. Камера по пп.1 и 2, от л и ч а ю ща  - с   тем, что в качестве источника воспламенени  использована свеча-форсунка с электродами и распылителем.4. The chamber according to claims 1 and 2, on the other hand, with the fact that a candle-nozzle with electrodes and a spray is used as a source of ignition. 5. Камера по пп.1, 2, 4, о т л и чаю щ а-   с   тем, что распылитель свечи-форсунки расположен соосно с осью цилиндра, а ее электроды расположены симметрично относительно распылител .5. The chamber according to claims 1, 2, 4, with the fact that the atomizer of the candle-nozzle is aligned with the axis of the cylinder, and its electrodes are located symmetrically with respect to the atomizer.
SU914908148A 1991-02-05 1991-02-05 Combustion chamber of internal combustion engine RU1792494C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914908148A RU1792494C (en) 1991-02-05 1991-02-05 Combustion chamber of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914908148A RU1792494C (en) 1991-02-05 1991-02-05 Combustion chamber of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1792494C true RU1792494C (en) 1993-01-30

Family

ID=21558799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914908148A RU1792494C (en) 1991-02-05 1991-02-05 Combustion chamber of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1792494C (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4207843A (en) Compression ignition direct injection internal combustion engine
US5322042A (en) Combustion chamber for internal combustion engine and process of combustion using fuel radical species
US11199155B2 (en) Piston crown for a combustion system and an associated method thereof
US4174679A (en) Internal combustion engine with a subsidiary combustion chamber
US5862788A (en) Combustion chamber for direct injected reciprocating piston internal combustion engine
US1856328A (en) Internal combustion engine
US4545344A (en) Diesel engine having turbulent combustion chamber
US4686941A (en) Turbulence generator for two-stroke spark-assisted diesel engines
CA2318924A1 (en) Barrier divided combustion chamber for fuel injected two-stroke engine
RU1792494C (en) Combustion chamber of internal combustion engine
US4913111A (en) Turbulence generator for two-stroker spark-assisted diesel engines
US4175501A (en) Internal combustion engine with an auxiliary combustion chamber
RU2309271C2 (en) Internal combustion engine
US3809027A (en) Internal combustion engine
SU655337A3 (en) Internal combustion engine with self-ignition and air cooling
US4125105A (en) Four cycle internal combustion engine
RU2009338C1 (en) Combustion chamber of internal combustion engine
SU1171599A1 (en) Four-stroke internal combustion engine
RU2078967C1 (en) Internal combustion engine with pistons moving in opposite directions
SU1267019A1 (en) Internal combustion engine
JPS6145294Y2 (en)
GB2163486A (en) Fuel injection i.c. engine
SU1453071A1 (en) Positive-ignition i.c. engine
JPH0122904Y2 (en)
SU1437526A1 (en) Combustion chamber