RU202502U1 - Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU202502U1 RU202502U1 RU2020133683U RU2020133683U RU202502U1 RU 202502 U1 RU202502 U1 RU 202502U1 RU 2020133683 U RU2020133683 U RU 2020133683U RU 2020133683 U RU2020133683 U RU 2020133683U RU 202502 U1 RU202502 U1 RU 202502U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flare
- distributor
- prechamber
- gas
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
- F02M57/06—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sparking plugs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Форкамера относится к области двигателестроения, а именно к форкамерам для газопоршневых двигателей внутреннего сгорания. Технический результат - повышение эффективности и надежности работы форкамеры. Для этого в форкамере, содержащей корпус, в нижней части которого выполнена цилиндрическая камера зажигания, свечу зажигания в нижней части ступенчатого канала, клапанный узел, размещенный в канале подвода газа к камере зажигания, факельный распределитель с сопловыми отверстиями, электрод свечи зажигания, размещенный в углублении цилиндрической камеры зажигания, дополнительно охлаждается струей газа, подача которого через соединительное отверстие диаметром d1=(0,06-0,10)D1регулируется с помощью клапанного узла, основание и средняя часть факельного распределителя выполнены цилиндрическими с внутренними диаметрами, равными D1и D2, находящимися в соотношении D2=(0,65-0,70)D1, носок факельного распределителя выполнен в виде усеченного конуса высотой h, на конической поверхности которого выполнены сопловые отверстия диаметром d2=(0,2-0,5)h, оси которых образуют шатер с углом раскрытия не менее 125°, причем на днище носка факельного распределителя выполнено сопловое отверстие диаметром d3=(1,0-1,8)d2, кроме того, клапанный узел выполнен в виде последовательно расположенных клапанов с шариковыми запирающими элементами, корпус и факельный распределитель выполнены в виде единой сварной детали. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к форкамерам для газопоршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известна форкамера двигателя 10ГД 20,7/(2×25,4) (11ГД-100), содержащая корпус с вертикальной цилиндрической камерой зажигания, свечу зажигания, размещенную в верхней части корпуса соосно с камерой зажигания, автоматический газовый клапан, размещенный рядом со свечой зажигания под острым углом, и комбинированное сопло, выполненное в нижней части камеры зажигания. После открытия автоматического клапана газ через вертикальное отверстие поступает в верхнюю часть цилиндрической камеры зажигания, минуя электрод свечи зажигания. После воспламенения газа в верхней части цилиндрической камеры зажигания процесс горения газа распространяется на весь объем камеры зажигания, что приводит к резкому увеличению давления и температуры. В коническом сужающемся участке комбинированного сопла скорость перемещения горящего газа возрастает и достигает максимального значения в цилиндрическом участке комбинированного сопла. Далее, факел горящих газов из форкамеры поступает в камеру сгорания двигателя, поджигая основную часть газового топлива. Внутренняя конфигурация форкамеры должна способствовать наиболее полной ее продувке газом. С этой целью размеры элементов форкамеры уточняют для каждого двигателя при доводке рабочего процесса, (см., например, Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под общей редакцией А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, стр. 228 и рис. 207 6 на стр. 229).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения в двигателе, следует отнести:
- возможность преждевременного воспламенения и детонации сгорания обогащенной смеси внутри форкамеры из-за отсутствия дополнительного охлаждения электродов свечи зажигания струей газа, поступающего из автоматического клапана на впуске;
- минимальную начальную поверхность фронта пламени при вертикальном выходе факела из форкамеры через одно сопловое отверстие в камеру сгорания двигателя, что приводит к увеличению времени полного сгорания основной массы газового топлива в цилиндре двигателя на такте рабочего хода, ограничивает цикловую подачу газового топлива в цилиндр двигателя на такте впуска из-за увеличения выбросов в атмосферу количества несгоревшего газа и, соответственно, ограничивает уровень максимальной мощности двигателя.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является форкамера газового двигателя внутреннего сгорания, установленная на место форсунки в крышке цилиндра дизеля, содержащая корпус с рабочей полостью, соединенный с распылителем, свечу зажигания и узел форкамерного клапана, установленный в сверлении корпуса форкамеры, в зоне, омываемой охлаждающей жидкостью, при этом в сверлении корпуса форкамеры, перед узлом форкамерного клапана, установлен дроссель, закрытый со стороны подвода газа фильтрующей сеткой, кроме этого корпус форкамеры выполнен из материала с высокой теплопроводностью и прочностью, например из латуни и содержит выточку, соединяющую сверление корпуса форкамеры, в котором установлен узел форкамерного клапана, с каналом крышки цилиндра дизеля, предназначенным для отвода просочившегося через форсунку топлива, и последний соединен с магистралью подачи форкамерного газа (см. патент на изобретение RU 2240429, дата публикации от 20.11.2004, МПК F02B 19/16 (2000.01)).
К причинам препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, в газопоршневом двигателе внутреннего сгорания следует отнести:
- возможность преждевременного воспламенения и детонации сгорания обогащенной смеси внутри форкамеры из-за отсутствия дополнительного охлаждения электродов свечи зажигания струей газа, поступающей внутрь форкамеры при открытии тарельчатого клапана;
- ограниченную начальную поверхность фронта пламени факелов, выходящих из сопловых отверстий с углом шатра раскрытия меньше 90° в центральную часть камеры сгорания газопоршневого двигателя, что также ограничивает цикловую подачу газового топлива в цилиндр газопоршневого двигателя из-за увеличения выбросов в атмосферу количества несгоревшего газового топлива и, соответственно, ограничивает уровень максимальной мощности газопоршневого двигателя;
- низкую надежность уплотнения резьбового соединения газового стыка факельного распределителя с корпусом форкамеры, предотвращающего попадание охлаждающей жидкости внутрь корпуса форкамеры.
Сущность полезной модели заключается в обеспечении оптимального охлаждения электрода свечи зажигания струей газа, поступающего из канала подвода газа в камеру зажигания за счет выполнения углубления в месте выхода электрода свечи зажигания, соединенного отверстием с коническим участком канала подвода газа.
Технический результат - повышение эффективности и надежности работы форкамеры.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в форкамере газопоршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащей корпус, в нижней части которого выполнена цилиндрическая камера зажигания, свечу зажигания, размещенную в нижней части ступенчатого канала, клапанный узел, размещенный в канале подвода газа к камере зажигания, факельный распределитель с сопловыми отверстиями для выхода горящих газов в камеру сгорания двигателя, особенностью является то, что:
- для исключения преждевременного воспламенения и детонации сгорания обогащенной смеси, повышающих эффективность работы, в камере зажигания в месте выхода электрода свечи зажигания выполнено углубление, соединенное отверстием подвода газа, диаметром d1, с коническим участком канала подвода газа, причем диаметр d1 соединительного отверстия подвода газа и внутренний диаметр D1 основания факельного распределителя находятся в соотношении, равном d1=(0,06…0,10)D1, при этом внутренний диаметр средней части факельного распределителя равен D2=(0,65…0,70)D1;
- для обеспечения максимально-возможной начальной поверхности фронта пламени факелов, выходящих из сопловых отверстий в камеру сгорания двигателя, носок факельного распределителя выполнен в виде усеченного конуса высотой h, на конической поверхности которого размещены сопловые отверстия диаметром d2, равным d2=(0,2…0,5)h, при этом оси сопловых отверстий диаметром d2 образуют шатер с углом раскрытия не менее ≥125°, причем на днище носка факельного распределителя выполнено сопловое отверстие диаметром d3, равным d3=(1,0…1,8)d2;
- для повышения надежности работы в верхней части канала подвода газа закреплен клапанный узел, выполненный в виде последовательно расположенных клапанов с шариковыми запирающими элементами, кроме того, корпус форкамеры и факельный распределитель выполнены в виде единой сварной детали.
Выполнение конструкции форкамеры газопоршневого двигателя описанным выше образом, с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков, влияет на реализацию общего технического результата, а именно, позволяет повысить эффективность и надежность работы форкамеры.
Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:
на фиг. 1 - продольный разрез форкамеры;
на фиг. 2 - схема обозначения основных размеров камеры зажигания и факельного распределителя на фиг. 1.
Пример конкретного исполнения.
Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания, содержит корпус 1, в нижней части которого выполнена цилиндрическая камера зажигания 2, свечу зажигания 3, размещенную в нижней части ступенчатого канала 4, клапанный узел 5, закрепленный в верхней части канала 6 подвода газа к форкамере, факельный распределитель 7. В камере зажигания 2 в месте выхода электрода свечи зажигания 3 выполнено углубление 8, соединенное отверстием 9, диаметром d1, с коническим участком 10 канала 6 подвода газа. Клапанный узел 5 выполнен в виде последовательно расположенных клапанов 11, 12 и 13 с запирающими элементами в виде шариков. Корпус 1 форкамеры и факельный распределитель 7 выполнены в виде единой сварной детали. Основание и средняя часть факельного распределителя 7 выполнены цилиндрическими с внутренними диаметрами, соответственно, равными D1 и D2. Носок 14 факельного распределителя 7 выполнен в виде усеченного конуса высотой h, на конической поверхности которого размещены сопловые отверстия 15 диаметром d2, оси которых образуют шатер с углом раскрытия β≥125°. На днище носка 14 факельного распределителя 7 выполнено сопловое отверстие 16 диаметром d3 (фиг. 1, 2).
Форкамера устанавливается в крышке цилиндра газопоршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающей основное охлаждение корпуса 1.
Форкамера газопоршевого двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
На такте впуска из общей магистрали подачи газа в газопоршневой двигатель часть холодного газа под давлением поступает через клапаны 11, 12 и 13 клапанного узла 5 в конический участок 10 канала 6 подвода газа. Далее, через соединительное отверстие подвода газа 9 струя холодного газа на большой скорости поступает в углубление 8, дополнительно охлаждая электрод свечи зажигания 3, размещенной в нижней части ступенчатого канала 4. При этом повышается концентрация горючего газа в цилиндрической камере зажигания 2 за счет вытеснения остаточных газов от предыдущего цикла в носок 14 факельного распределителя 7 и, далее, в цилиндр двигателя. В начале такта сжатия при ускоренном движении поршня в направлении крышки цилиндра возникает волна нарастающего давления, под действием которой клапаны 11 и 12 закрываются, а смесь горючего газа и воздуха из цилиндра двигателя поступает внутрь факельного распределителя 7 через сопловое отверстие 16 в днище носка 14, обеспечивая удаление остаточных газов из форкамеры через сопловые отверстия 15. В конце такта сжатия при замедленном движении поршня в направлении крышки цилиндра под действием нарастающего давления смесь горючего газа и воздуха из камеры сгорания двигателя поступает через сопловые отверстия 15 и 16 внутрь факельного распределителя 7 и, далее, в камеру зажигания 2 корпуса 1. После подачи напряжения на электрод свечи зажигания 3 и воспламенения газа в углублении 8 процесс горения распространяется на весь объем камеры зажигания 2, что приводит к резкому увеличению давления и температуры внутри факельного распределителя 7. В сопловых отверстиях 15 носка 14 факельного распределителя 7 скорости перемещения горящего газа достигают наибольших значений. Далее, факелы горящих газов из сопловых отверстий 15 и 16 форкамеры поступают по всем направлениям объема камеры сгорания двигателя, поджигая основную часть газового топлива.
Преимущество заявляемой полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными конструкциями форкамер исключается преждевременное воспламенение и детонация при сгорания обогащенной смеси газа в камере зажигания, обеспечивается максимально-возможная начальная поверхность фронта пламени факелов, выходящих из сопловых отверстий в камеру сгорания двигателя.
По заявленному техническому решению форкамеры для газопоршневого двигателя внутреннего сгорания РУМО-502 (8ЧГН 22/28 по ГОСТ 10150-2014) в АО «РУМО» разработана конструкторская документация.
Claims (8)
1. Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, в нижней части которого выполнена цилиндрическая камера зажигания, свечу зажигания, размещенную в нижней части ступенчатого канала, клапанный узел, размещенный в канале подвода газа к камере зажигания, факельный распределитель с сопловыми отверстиями для выхода горящих газов в камеру сгорания, отличающаяся тем, что в камере зажигания в месте выхода электрода свечи зажигания выполнено углубление, соединенное отверстием подвода газа, диаметром d1, с коническим участком канала подвода газа.
2. Форкамера по п. 1, отличающаяся тем, что соединительное отверстие подвода газа диаметром d1 и внутренний диаметр D1 основания факельного распределителя находятся в соотношении, равном d1=(0,06…0,10)D1.
3. Форкамера по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внутренний диаметр D2 средней части факельного распределителя равен D2=(0,65…0,70)D1.
4. Форкамера по п. 1, отличающаяся тем, что носок факельного распределителя выполнен в виде усеченного конуса высотой h, на конической поверхности которого размещены сопловые отверстия диаметром d2, равным d2=(0,2…0,5)h.
5. Форкамера по п. 4, отличающаяся тем, что оси сопловых отверстий диаметром d2 образуют шатер с углом раскрытия не менее ≥125°.
6. Форкамера по п. 4, отличающаяся тем, что на днище носка факельного распределителя выполнено сопловое отверстие диаметром d3, равным d3=(1,0…1,8)d2.
7. Форкамера по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части канала подвода газа закреплен клапанный узел, выполненный в виде последовательно расположенных клапанов с шариковыми запирающими элементами.
8. Форкамера по п. 1, отличающаяся тем, что корпус и факельный распределитель выполнены в виде единой сварной детали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133683U RU202502U1 (ru) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133683U RU202502U1 (ru) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU202502U1 true RU202502U1 (ru) | 2021-02-19 |
Family
ID=74665846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020133683U RU202502U1 (ru) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU202502U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206492U1 (ru) * | 2021-03-18 | 2021-09-14 | ООО "Инновационные технологии - Энергетика" | Система подачи и зажигания топлива двухтактного газового двигателя с противоположно движущимися поршнями |
RU224107U1 (ru) * | 2024-01-29 | 2024-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" | Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU699212A1 (ru) * | 1976-07-06 | 1979-11-25 | Staroverov Viktor V | Форкамерный двигатель внутреннего сгорани |
RU2096633C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-11-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий | Способ питания форкамеры газового двигателя и устройство для его осуществления |
RU2240429C1 (ru) * | 2003-04-11 | 2004-11-20 | Закрытое акционерное общество "Волжский дизель им. Маминых" | Форкамера газового двигателя внутреннего сгорания |
WO2017029323A1 (de) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | Hoerbiger Kompressortechnik Holding Gmbh | Zündkerze und gasmotor mit zündkerze |
DE102017130984A1 (de) * | 2017-12-21 | 2018-04-05 | FEV Europe GmbH | Verbrennungsmotor mit Vorkammerzündung |
-
2020
- 2020-10-13 RU RU2020133683U patent/RU202502U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU699212A1 (ru) * | 1976-07-06 | 1979-11-25 | Staroverov Viktor V | Форкамерный двигатель внутреннего сгорани |
RU2096633C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-11-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий | Способ питания форкамеры газового двигателя и устройство для его осуществления |
RU2240429C1 (ru) * | 2003-04-11 | 2004-11-20 | Закрытое акционерное общество "Волжский дизель им. Маминых" | Форкамера газового двигателя внутреннего сгорания |
WO2017029323A1 (de) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | Hoerbiger Kompressortechnik Holding Gmbh | Zündkerze und gasmotor mit zündkerze |
DE102017130984A1 (de) * | 2017-12-21 | 2018-04-05 | FEV Europe GmbH | Verbrennungsmotor mit Vorkammerzündung |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206492U1 (ru) * | 2021-03-18 | 2021-09-14 | ООО "Инновационные технологии - Энергетика" | Система подачи и зажигания топлива двухтактного газового двигателя с противоположно движущимися поршнями |
RU2816185C1 (ru) * | 2023-09-11 | 2024-03-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Двигатель внутреннего сгорания |
RU224107U1 (ru) * | 2024-01-29 | 2024-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" | Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5222993A (en) | Ignition system for water-cooled gas engines | |
US3916851A (en) | Two-cycle internal combustion engine | |
US4864989A (en) | Pre-combustion chamber spark plug and method of igniting lean fuel | |
CA1049357A (en) | Spark plug construction for lean mixture burning internal combustion engine | |
US4124000A (en) | Mixed cycle stratified charge engine with ignition antechamber | |
EP3362658B1 (en) | Prechamber arrangement | |
US4444166A (en) | Method and apparatus for reducing the operating compression ratios of compression ignition engines | |
US5245963A (en) | Device to enhance combustion efficiency in an internal combustion engine | |
US4248189A (en) | Spark plug and adapter for lean mixture engine cylinders | |
RU202502U1 (ru) | Форкамера газопоршневого двигателя внутреннего сгорания | |
CN114439600A (zh) | 预燃室组件 | |
CN214616743U (zh) | 一种进气道气体扫气的预燃室装置及发动机 | |
CN215566236U (zh) | 一种发动机及具有其的车辆 | |
CN114135390A (zh) | 一种发动机及具有其的车辆 | |
CN111577445A (zh) | 带有残余废气室的预燃室装置及其安装结构 | |
SU1370269A1 (ru) | Газовый двигатель внутреннего сгорани | |
JP2023160754A (ja) | 燃料と空気の混合気に点火するための装置 | |
US3999530A (en) | Internal combustion spark ignition engine | |
CN114382586A (zh) | 用于内燃发动机的燃烧预燃室 | |
CN113653560A (zh) | 一种包含强湍流射流预燃室的汽油机点火机构 | |
US4043309A (en) | Internal combustion engine having auxiliary combustion chamber | |
CN113685261A (zh) | 一种包含共享射流口预燃室的汽油机点火机构 | |
RU224107U1 (ru) | Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием | |
CN214616747U (zh) | 一种进气管气体扫气的预燃室装置及发动机 | |
CN113653559B (zh) | 一种包含偏轴心型主动式预燃室的汽油机点火机构 |