RU2044897C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2044897C1
RU2044897C1 SU925049954A SU5049954A RU2044897C1 RU 2044897 C1 RU2044897 C1 RU 2044897C1 SU 925049954 A SU925049954 A SU 925049954A SU 5049954 A SU5049954 A SU 5049954A RU 2044897 C1 RU2044897 C1 RU 2044897C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
space
displacer
ignition
nozzle
combustion chamber
Prior art date
Application number
SU925049954A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Федорович Кутенев
Игорь Валентинович Кузнецов
Михаил Александрович Зленко
Original Assignee
Вадим Федорович Кутенев
Игорь Валентинович Кузнецов
Михаил Александрович Зленко
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 Вадим Федорович Кутенев, Игорь Валентинович Кузнецов, Михаил Александрович Зленко filed Critical Вадим Федорович Кутенев
Priority to SU925049954A priority Critical patent/RU2044897C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2044897C1 publication Critical patent/RU2044897C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine has cylinder, piston received in the cylinder, main combustion chamber, inlet passage, and prechamber. The prechamber is made in the cylinder head and consists of injection space with a nozzle and ignition space with a spark plug. The main combustion chamber is made in the cylinder head and confined with a displacer from its side wall. The ignition space is made in the displacer and has open face for communication with the slot space defined by the piston bottom and face of the displacer facing to it when the piston is in the top dead center. The axis of the sprayer of the nozzle passes through the open face of the ignition space. In vertical plane, the axis of the nozzle sprayer is positioned within the positive angle defined by the face of the displacer and axis of the spark plug. In compression, enriched fuel-air mixture enters the prechamber and displaces residual gases in the injection space. In so doing, the highly inflammable mixture is formed in the ignition space. After ignition, the torch of the combustion products of optimum composition is discharged through the slot space and ignites the mixture over all combustion chamber space. EFFECT: decreased fuel rate and toxicity of exhaust. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с форкамерно-факельным зажиганием. The invention relates to mechanical engineering, specifically to reciprocating internal combustion engines with a pre-ignition torch ignition.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, в которой выполнены основная камера сгорания и форкамера, состоящая из полости впрыскивания с форсункой и из полости зажигания со свечой. Две упомянутые полости разделены между собой посредством клапана, а полость зажигания форкамеры связана с основной камерой сгорания сопловым каналом. A known internal combustion engine comprising a cylinder with a piston disposed therein, a cylinder head in which a main combustion chamber and a prechamber are made, consisting of an injection cavity with a nozzle and an ignition cavity with a candle. The two said cavities are separated by a valve, and the ignition cavity of the prechamber is connected to the main combustion chamber by a nozzle channel.

Известный двигатель сложен по конструкции и в нем трудно осуществить эффективный процесс в широком диапазоне рабочих режимов. The known engine is complex in design and it is difficult to implement an effective process in a wide range of operating modes.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, основную камеру сгорания, впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через впускной клапан, и форкамеру, расположенную в головке цилиндра и состоящую из полости впрыскивания с форсункой и из полости зажигания со свечой. Полость зажигания соединена с основной камерой сгорания сопловым каналом. Между ним и впускным каналом в головке цилиндра выполнен вытеснитель. Ось распылителя форсунки расположена на прямой, пересекающей обе полости форкамеры и боковую поверхность упомянутого соплового канала вблизи от места его сопряжения со стенкой полости зажигания. В вертикальной плоскости ось распылителя форсунки расположена внутри отрицательного угла (измеряемого по часовой стрелке), образованного между торцевой поверхностью вытеснителя и осью свечи зажигания. A known internal combustion engine comprising a cylinder with a piston disposed therein, a main combustion chamber, an inlet channel in communication with the main combustion chamber through an inlet valve, and a prechamber located in the cylinder head and consisting of an injection cavity with a nozzle and an ignition cavity with a candle. The ignition cavity is connected to the main combustion chamber by a nozzle channel. A displacer is made between it and the inlet channel in the cylinder head. The nozzle atomizer axis is located on a straight line intersecting both cavity of the prechamber and the side surface of the said nozzle channel close to its interface with the wall of the ignition cavity. In the vertical plane, the axis of the nozzle atomizer is located inside the negative angle (measured clockwise) formed between the end surface of the displacer and the axis of the spark plug.

В процессе впуска в цилиндр двигателя поступает бедная смесь или только воздух, а в форкамеру богатая смесь, часть которой через сопловый канал попадает в цилиндр и, перемешиваясь с бедной цилиндровой смесью, образует смесь промежуточного состава. Последняя, поступая в процессе сжатия в форкамеру, обедняет богатую смесь. Переобеднение форкамерной смеси к моменту зажигания в ней обуславливает недостаточно эффективное протекание процесса сгорания в двигателе и как следствие увеличение расхода топлива и токсичности выхлопа. Принятое в известном двигателе расположение оси распылителя форсунки (при использовании одной форсунки на цилиндр) дополнительно затрудняет достижение оптимального распределения топлива в цилиндре и форкамере при различных режимах работы. Повышение расхода топлива через форсунку приводит к увеличению расслоения заряда, что отрицательно влияет на эффективные показатели двигателя и токсичность отработавших газов. During the intake process, the lean mixture enters the engine cylinder or only air, and the rich mixture enters the prechamber, part of which enters the cylinder through the nozzle channel and, mixed with the lean cylinder mixture, forms an intermediate mixture. The latter, entering the prechamber during compression, impoverishes the rich mixture. The depletion of the prechamber mixture at the time of ignition in it causes an insufficiently efficient combustion process in the engine and, as a result, an increase in fuel consumption and exhaust toxicity. The axis of the nozzle atomizer adopted in the known engine (when using one nozzle per cylinder) further complicates the achievement of the optimal distribution of fuel in the cylinder and the prechamber under various operating conditions. An increase in fuel consumption through the nozzle leads to an increase in stratification of the charge, which negatively affects the effective performance of the engine and the toxicity of exhaust gases.

Задачей изобретения является повышение топливной экономичности двигателя при снижении выбросов токсичных веществ с отработавшими газами. The objective of the invention is to increase the fuel efficiency of the engine while reducing emissions of toxic substances with exhaust gases.

Эта задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с размещенным в нем поршнем, основную камеру сгорания, впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через впускной клапан, и форкамеру, расположенную в головке цилиндра и состоящую из полости впрыскивания с форсункой и из полости зажигания со свечой, расположенная в головке цилиндра основная камера сгорания со стороны ее боковой стенки ограничена вытеснителем, в теле которого выполнена упомянутая полость зажигания с торцом, открытым в щелевой объем, образуемый между днищем поршня и обращенной к нему торцевой поверхностью вытеснителя при положении поршня в верхней мертвой точке. This problem is solved in that in an internal combustion engine containing a cylinder with a piston disposed therein, a main combustion chamber, an inlet channel in communication with the main combustion chamber through an inlet valve, and a pre-chamber located in the cylinder head and consisting of an injection cavity with an nozzle and from the ignition cavity with a candle, the main combustion chamber located in the cylinder head on the side of its side wall is limited by a displacer, in the body of which the aforementioned ignition cavity is made with an end face open in the slotted volume em formed between the piston bottom and the end surface of the displacer facing it when the piston is at top dead center.

Ось распылителя форсунки расположена на прямой, проходящей через упомянутый открытый в щелевой объем торец полости зажигания. Ось распылителя форсунки в вертикальной плоскости расположена внутри положительного угла, образованного между торцевой поверхностью вытеснителя и осью свечи зажигания. The axis of the nozzle atomizer is located on a straight line passing through the mentioned end face of the ignition cavity, which is open in the slit volume. The axis of the nozzle atomizer in a vertical plane is located inside the positive angle formed between the end surface of the displacer and the axis of the spark plug.

При таком выполнении двигателя в процессе сжатия в полости зажигания образуется легковоспламеняемая смесь оптимального состава, после воспламенения которой факел продуктов сгорания выбрасывается через щелевой объем, поджигая смесь во всем объеме камеры сгорания. Благодаря повышению эффективности сгорания в двигателе достигается повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. With this embodiment of the engine, during compression in the ignition cavity a flammable mixture of optimal composition is formed, after ignition of which the torch of combustion products is ejected through the slit volume, igniting the mixture in the entire volume of the combustion chamber. By increasing the efficiency of combustion in the engine, an increase in fuel efficiency and a reduction in toxicity of exhaust gases are achieved.

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель внутреннего сгорания (при впуске), поперечный разрез; на фиг.2 то же, фрагмент; на фиг.3 двигатель при положении поршня в конце такта сжатия, поперечный разрез. In FIG. 1 shows the proposed internal combustion engine (at the inlet), cross section; figure 2 is the same fragment; figure 3 engine with the position of the piston at the end of the compression stroke, cross section.

Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и головку 3 цилиндра с расположенными в ней основной камерой сгорания 4, форкамерой 5 и впускным каналом 6, сообщенным с основной камерой сгорания 4 через впускной клапан 7. Форкамера 5 состоит из полости впрыскивания 8, в стенку которой ввернута форсунка 9 с распылителем 10, и полости зажигания 11, в стенку которой ввернута свеча зажигания 12. Основная камера сгорания 4 со стороны ее боковой стенки 13 (боковая стенка 13 расположена со стороны форкамеры 5) ограничена вытеснителем 14, в теле которого выполнена упомянутая полость зажигания 11 с торцом 15, открытым в щелевой объем 16, образуемый между днищем 17 поршня 2 и обращенной к нему и совпадающей с торцом 15 полости 11 торцевой поверхностью вытеснителя 14 при положении поршня в верхней мертвой точке. Ось 18 распылителя 10 форсунки 9 расположена на прямой, проходящей через обе полости 8 и 11 и через торец 15 полости 11 в щелевой объем 16. Ось 18 в вертикальной плоскости расположена внутри положительного угла (измеряемого против часовой стрелки), образованного между торцевой поверхностью 15 вытеснителя 14 и осью 19 свечи зажигания 12. Отношение объема VВПР полости 8 к общему объему Vф форкамеры 5 1 >

Figure 00000001
>
Figure 00000002
где ε сте пеньсжатия двигателя. Двигатель снабжен также выпускным клапаном, через который камера сгорания 4 сообщена с выпускным каналом.The engine comprises a cylinder 1 with a piston 2 and a cylinder head 3 with a main combustion chamber 4 located therein, a prechamber 5 and an inlet channel 6 connected to the main combustion chamber 4 through an inlet valve 7. The prechamber 5 consists of an injection cavity 8, into which a wall is screwed a nozzle 9 with a sprayer 10, and an ignition cavity 11, into the wall of which a spark plug 12 is screwed. The main combustion chamber 4 from the side of its side wall 13 (the side wall 13 is located on the side of the prechamber 5) is limited by the displacer 14, in the body of which is made the inserted ignition cavity 11 with the end face 15 open in the slit volume 16, formed between the bottom 17 of the piston 2 and facing the end face 15 of the cavity 11, the end surface of the displacer 14 when the piston is in top dead center. The axis 18 of the nozzle 10 of the nozzle 9 is located on a straight line passing through both cavities 8 and 11 and through the end face 15 of the cavity 11 into the slit volume 16. The axis 18 in the vertical plane is located inside the positive angle (measured counterclockwise) formed between the end surface 15 of the displacer 14 and the axis 19 of the spark plug 12. The ratio of the volume V of the VLR cavity 8 to the total volume V f of the prechamber 5 1>
Figure 00000001
>
Figure 00000002
where ε is the engine compression ratio. The engine is also equipped with an exhaust valve, through which the combustion chamber 4 is in communication with the exhaust channel.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Из впускного канала 6 через открытый впускной клапан 7 в цилиндр 1 поступает чистый воздух. При впуске из распылителя 10 форсунки 9 впрыскивается топливо, которое, частично задерживаясь в полости впрыскивания 8 и в полости зажигания 11, подается непосредственно в цилиндр, где в процессе впуска и сжатия происходит его испарение и смешение с зарядом цилиндра 1, образуя цилиндровую смесь. При этом в зоне вытеснителя 14, расположенной под полостью 11, создается зона обогащения. В процессе сжатия смесь из упомянутой зоны направленным потоком поступает в форкамеру 5, вытесняя остаточные от предыдущего цикла газы, и полость 8, образуя легковоспламеняемую смесь в полости зажигания 11. При этом свеча зажигания 12 оказывается вне траектории основного потока отработавших газов. В конце такта сжатия смесь в форкамере 5 поджигается свечой зажигания 12. В это время поршень 2 подходит к вытеснителю 14 и образует щелевой объем 16, через который факел продуктов сгорания смеси оптимального состава из форкамеры 5 воспламеняет смесь во всем объеме камеры сгорания 4. При соблюдении неравенства 1 >

Figure 00000003
>
Figure 00000004
обеспечивается возмож- ность эффективной очистки при сжатии полости зажигания 11 от остаточных газов и эффективного зажигания в форкамере 5.The proposed engine operates as follows. From the inlet channel 6, through the open inlet valve 7, clean air enters the cylinder 1. At the inlet from the nozzle 10 of the nozzle 9, fuel is injected, which, partially lingering in the injection cavity 8 and in the ignition cavity 11, is supplied directly to the cylinder, where during the intake and compression it evaporates and mixes with the charge of cylinder 1, forming a cylinder mixture. Moreover, in the area of the displacer 14 located under the cavity 11, an enrichment zone is created. During compression, the mixture from the mentioned zone in a directed flow enters the pre-chamber 5, displacing the residual gases from the previous cycle, and cavity 8, forming a highly flammable mixture in the ignition cavity 11. In this case, the spark plug 12 is outside the path of the main exhaust gas stream. At the end of the compression stroke, the mixture in the pre-chamber 5 is ignited by the spark plug 12. At this time, the piston 2 approaches the displacer 14 and forms a slit volume 16, through which the torch of the combustion products of the optimal composition from the pre-chamber 5 ignites the mixture in the entire volume of the combustion chamber 4. Subject to inequalities 1>
Figure 00000003
>
Figure 00000004
it is possible to efficiently clean the compression chamber 11 from residual gases and efficient ignition in the prechamber 5.

Таким образом, благодаря выполнению полости зажигания 11 открытой в щелевой объем 16 в зоне вытеснителя 14, а также принятому расположению форсунки и свечи зажигания обеспечивается при использовании одной форсунки на цилиндр эффективное протекание процесса сгорания и как следствие этого уменьшение расхода топлива двигателем и токсичности отработавших газов. Thus, due to the implementation of the ignition cavity 11 open in the slit volume 16 in the area of the displacer 14, as well as the accepted location of the nozzle and spark plug, the use of one nozzle per cylinder ensures the effective flow of the combustion process and, as a result, reduces fuel consumption by the engine and exhaust toxicity.

Claims (3)

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, основную камеру сгорания, впускной канал, сообщенный с основной камерой сгорания через впускной клапан, и форкамеру, расположенную в головке цилиндра и состоящую из полости впрыскивания с форсункой, и из полости зажигания со свечой, отличающийся тем, что расположенная в головке цилиндра основная камера сгорания со стороны ее боковой стенки ограничена вытеснителем, в теле которого выполнена полость зажигания с торцом, открытым в щелевой объем, образуемый днищем поршня и торцевой поверхностью вытеснителя при положении поршня в верхней мертвой точке. 1. INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a cylinder with a piston located therein, a main combustion chamber, an inlet channel in communication with the main combustion chamber through an inlet valve, and a prechamber located in the cylinder head and consisting of an injection cavity with an nozzle and an ignition cavity a candle, characterized in that the main combustion chamber located in the cylinder head from the side of its side wall is bounded by a displacer, in the body of which there is an ignition cavity with an end open in the slotted volume formed by the bottom present the piston and the end surface of the displacer when the piston is at top dead center. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ось распылителя форсунки расположена на прямой, проходящей через торец полости зажигания, открытой в щелевой объем цилиндра. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the axis of the nozzle atomizer is located on a straight line passing through the end of the ignition cavity, open in the slotted volume of the cylinder. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ось распылителя форсунки в вертикальной плоскости расположена внутри положительного угла, образованного торцевой поверхностью вытеснителя и осью свечи зажигания. 3. The engine according to claims 1 and 2, characterized in that the axis of the nozzle atomizer in a vertical plane is located inside the positive angle formed by the end surface of the displacer and the axis of the spark plug.
SU925049954A 1992-06-29 1992-06-29 Internal combustion engine RU2044897C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925049954A RU2044897C1 (en) 1992-06-29 1992-06-29 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925049954A RU2044897C1 (en) 1992-06-29 1992-06-29 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2044897C1 true RU2044897C1 (en) 1995-09-27

Family

ID=21608145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925049954A RU2044897C1 (en) 1992-06-29 1992-06-29 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2044897C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598120C2 (en) * 2014-12-29 2016-09-20 Сергей Михайлович Шепёлкин Method of operating internal combustion engines with combustion chambers having displacers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 4232638, кл. 123-260, опублик. 1980. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598120C2 (en) * 2014-12-29 2016-09-20 Сергей Михайлович Шепёлкин Method of operating internal combustion engines with combustion chambers having displacers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4124000A (en) Mixed cycle stratified charge engine with ignition antechamber
US4071001A (en) Stratified combustion engine with prechamber
US4359027A (en) Two-cycle internal combustion engine having high swirl combustion chamber
US5203298A (en) Pre-combustion chamber for internal combustion engine
AU2004288198A1 (en) System and method for improving ignitability of dilute combustion mixtures
US4126106A (en) Mixed cycle internal combustion engine
RU2044897C1 (en) Internal combustion engine
GB2108581A (en) Fuel injection stratified charge internal combustion engine
US4020817A (en) Internal combustion engine
JP3150481B2 (en) Spark ignition gas internal combustion engine
RU2041366C1 (en) Internal combustion engine
US4036187A (en) Clean spark ignition internal combustion engine
RU2080460C1 (en) Method of operating of internal combustion engine
RU2038493C1 (en) Internal combustion engine
SU886758A3 (en) Internal combustion engine
RU2200869C2 (en) Fuel injection nozzle with prechamber
SU710527A3 (en) Internal combustion engine
RU2089737C1 (en) Internal combustion engine
RU2201512C2 (en) Internal combustion engine and method of its operation
JP2004108225A (en) Combustion control device in compression ignition type internal combustion engine
RU2069772C1 (en) Internal combustion engine
KR100227905B1 (en) Structure of combustion chamber for direct injection typed internal combustion engines
KR200174491Y1 (en) The structure of combustion chamber for automotive engines
SU1451301A1 (en) Gaseous-fuel i.c. engine
SU1201540A1 (en) Internal combustion engine