RU2070974C1

RU2070974C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2070974C1
Application number: RU9494023689A
Authority: RU
Inventors: Василий Григорьевич Дьяченко; Игорь Викторович Антонов; Александр Григорьевич Веселов
Original assignee: Василий Григорьевич Дьяченко
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; two-stroke engines with valve scavenging, high-pressure injection of fuel, spark ignition and separation of fuel-air mixture. SUBSTANCE: combustion chamber is made so that its symmetry plane a-a forms with cylinder axis an angle not exceeding 45 degrees, and axes of scavenging valves are installed in combustion chamber square to its symmetry plane. Axis of nozzle is directed to zone between volume reducer and combustion chamber. EFFECT: increased saving of fuel. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, преимущественно в двухтактных двигателям с клапанной продувкой, впрыскиванием топлива в цилиндр под высоким давлением с искровым зажиганием и расслоением топливовоздушной смеси. The invention relates to the field of engine manufacturing, mainly in two-stroke engines with valve blowing, fuel injection into the cylinder under high pressure with spark ignition and air-fuel mixture separation.

Известен двигатель внутреннего сгорания с клапанной продувкой и искровым зажиганием, описанный в патенте США N 5062395 Г 02 B 75/02, 1991 г. недостатком которого является заширмление части проходного канала, что снижает коэффициент расхода продувочных клапанов, качество продувки и в конечном итоге снижает эксплуатационную экономичность. Known internal combustion engine with valve blowdown and spark ignition, described in US patent N 5062395 G 02 B 75/02, 1991, the disadvantage of which is the broaching of the passage channel, which reduces the flow rate of the purge valves, the quality of the purge and ultimately reduces the operational profitability.

За прототип взят двигатель внутреннего сгорания по патенту Франции N 2658240 Г 02 B 25/00, 1991 г. содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем, головку цилиндра, продувочные и выпускные клапаны, камеру сгорания в головке цилиндров, форсунку, вытеснитель. The prototype is an internal combustion engine according to French patent N 2658240 Г 02 B 25/00, 1991 containing a cylinder with a piston installed in it, a cylinder head, purge and exhaust valves, a combustion chamber in the cylinder head, nozzle, displacer.

Недостатком прототипа является то, что для обеспечения направленного движения воздуха в цилиндре верхние кромки тарелок продувочных клапанов заширмлены стенкой камеры сгорания, что снижает коэффициент расхода продувочных клапанов, качество продувки, что в конечном итоге ухудшает эксплуатационную экономичность. The disadvantage of the prototype is that to ensure the directional movement of air in the cylinder, the upper edges of the plates of the purge valves are flanked by the wall of the combustion chamber, which reduces the flow rate of the purge valves, the quality of the purge, which ultimately worsens operational efficiency.

Цель изобретения повышение экономичности путем устранения заширмления продувочных клапанов стенкой камеры сгорания и расслоения заряда топливовоздушной смеси. The purpose of the invention is to increase profitability by eliminating the clogging of purge valves by the wall of the combustion chamber and stratification of the charge of the air-fuel mixture.

Задачей изобретения является создание двухтактного двигателя внутреннего сгорания с высоким качеством продувки, искровым зажиганием и расслоением топливовоздушной смеси, который содержит цилиндр с установленным в нем поршнем, головку цилиндра с камерой сгорания, в которой установлены продувочные клапаны и свеча зажигания, вытеснитель, на поверхность которого установлены выпускные клапаны и форсунка. Согласно изобретению камера сгорания выполнена таким образом, что ее плоскость симметрии а-а образует с осью цилиндра в-в угол ψ не более 4^o, при этом оси продувочных клапанов, установленных в камере сгорания, перпендикулярны плоскости симметрии а-а камеры сгорания, которая в верхней части над тарелками продувочных клапанов имеет образующую в форме кривой второго порядка, а ось форсунки, соответственно и ось факела впрыскиваемого топлива направлена в зону между вытеснителем и камерой сгорания.The objective of the invention is to provide a two-stroke internal combustion engine with high purge quality, spark ignition and separation of the air-fuel mixture, which contains a cylinder with a piston installed in it, a cylinder head with a combustion chamber in which purge valves and a spark plug are installed, a propellant on the surface of which is installed exhaust valves and nozzle. According to the invention, the combustion chamber is made in such a way that its plane of symmetry aa forms an angle ψ of no more than 4 ^° with the axis of the cylinder b-in, while the axes of the purge valves installed in the combustion chamber are perpendicular to the plane of symmetry aa of the combustion chamber, which in the upper part above the plates of the purge valves it has a generatrix in the form of a second-order curve, and the axis of the nozzle and, accordingly, the axis of the jet of injected fuel are directed into the zone between the displacer and the combustion chamber.

Авторам не известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания, у которых:
камера сгорания выполнена в головке цилиндра таким образом, что плоскость ее симметрии а-а образует с осью цилиндра угол j не более 45^o;
продувочные клапаны установлены в камере сгорания так, что их оси перпендикулярны плоскости симметрии камеры сгорания;
поперечное сечение камеры сгорания в зоне над продувочными клапанами имеет образующую в форме кривой второго порядка;
форсунка установлена в стенке цилиндра так, что ее ось направлена в зону между вытеснителем и камерой сгорания;
свеча зажигания установлена в камере сгорания.The authors are not aware of two-stroke internal combustion engines in which:
the combustion chamber is made in the cylinder head in such a way that its plane of symmetry aa forms an angle j of not more than 45 ^o with the cylinder axis;
purge valves are installed in the combustion chamber so that their axes are perpendicular to the plane of symmetry of the combustion chamber;
the cross section of the combustion chamber in the region above the purge valves has a second-order curve-shaped generatrix;
the nozzle is installed in the cylinder wall so that its axis is directed into the area between the displacer and the combustion chamber;
The spark plug is installed in the combustion chamber.

Функциональное назначение отличительных признаков устранение заширмления продувочных клапанов стенкой камеры сгорания и обозначение расслоения заряда, что исключает необходимость увеличения рабочего хода продувочных клапанов, повышения давления продувочного воздуха, позволяет улучшить показатели газообмена и экономичность двухтактного двигателя внутреннего сгорания с клапанной продувкой. The functional purpose of the distinguishing features is the elimination of the flushing of purge valves by the wall of the combustion chamber and the designation of stratification of the charge, which eliminates the need to increase the stroke of the purge valves, increase the pressure of the purge air, and improve gas exchange rates and the economy of a two-stroke internal combustion engine with valve purge.

На фиг. 1 показан общий вид заявляемого двигателя на фиг. 2 приведена схема обтекания продувочным воздухом впускного клапана в момент его максимального подъема. In FIG. 1 shows a General view of the inventive engine in FIG. Figure 2 shows a diagram of the flow around the inlet valve at the time of its maximum lift.

Двигатель содержит цилиндр 1 с установленным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1 с камерой сгорания 4, выполненной таким образом, что плоскость ее симметрии а-а образует с осью цилиндра 1 угол не более 45^o, продувочные клапаны 5, установленные в камере сгорания 4 таким образом, что их оси перпендикулярны плоскости симметрии а-а камеры сгорания 4, вытеснитель 6, на поверхности которого установлены выпускные клапаны 7, форсунку 8, установленную в стенке цилиндра 1 таким образом, что ось 9 форсунки 8, а соответственно и ось факела впрыскиваемого топлива, направлена в зону между вытеснителем 6 и камерой сгорания 4, в которой установлена свеча зажигания 10. Камера сгорания 4 в поперечном сечении над тарелками продувочных клапанов 5 имеет образующую в форме кривой второго порядка.The engine contains a cylinder 1 with a piston 2 installed in it, a cylinder head 3 with a combustion chamber 4, made in such a way that its plane of symmetry aa forms an angle of not more than 45 ^o with the axis of cylinder 1, purge valves 5 installed in the combustion chamber 4 so that their axes are perpendicular to the plane of symmetry aa of the combustion chamber 4, the displacer 6, on the surface of which exhaust valves 7 are installed, the nozzle 8 mounted in the wall of the cylinder 1 in such a way that the axis 9 of the nozzle 8, and accordingly the torch axis fuel injected a, is directed into the zone between the displacer 6 and the combustion chamber 4, in which the spark plug 10 is installed. The combustion chamber 4 in cross section above the plates of the purge valves 5 has a second-order curve-shaped generatrix.

Двигатель работает следующим образом:
В конце процесса расширения, когда поршень 2 в цилиндре 1 перемещается вниз, начинают открываться выпускные клапаны 7 и отработавшие газы начинают выходить из цилиндра 1. С падением давления в цилиндре 1 открываются продувочные клапаны 5. Благодаря тому, что камера сгорания 4 над тарелками продувочных клапанов 5 имеет образующую в форме кривой второго порядка, тарелки продувочных клапанов 5 обтекаются воздухом по всему периметру (см. фиг. 2), что обеспечивает высокий коэффициент их расхода. Продувочный воздух поступает в верхнюю часть камеры сгорания 4, следуя форме последней, отклоняется в нижнюю часть цилиндра 1 к поршню 2. А также же благодаря тому, что плоскость симметрии а-а камеры сгорания 4 образует с осью цилиндра 1 угол j не более 45^o (при увеличении угла более 45^o возникают трудности с охлаждением перемычки между стекой камеры сгорания 4 и выпускными каналами в головке цилиндра) и расположению осей впускных клапанов перпендикулярно плоскости а-а форма камеры сгорания 4 обеспечивает движение продувочного воздуха в цилиндре 1 по петле. Происходит продувка цилиндра 1. Продувочные клапаны закрываются и через форсунку 8 тепло в форме факела поступает в зону между вытеснителем 6 и камерой сгорания 4, образуя в последней и в верхней части цилиндра 1 топливовоздушную смесь. Часть топлива образует на поверхности вытеснителя пленку. Поршень 2, перемещаясь вверх, вытесняет воздух из надпоршневого пространства в камеру сгорания 4. Поток воздуха из-под вытеснителя 6 смешивается с парами топлива и перемещает топливовоздушную смесь в камеру сгорания 4. Образовавшаяся топливовоздушная смесь оттесняется в верхнюю часть камеры сгорания 4, обеспечивая расслоение заряда. В конце такта сжатия смесь воспламеняется свечой зажигания 10. Расслоение заряда обеспечивает возможность работы двигателя на обедненных смесях, полноту сгорания, улучшает экономичность.The engine operates as follows:
At the end of the expansion process, when the piston 2 in the cylinder 1 moves downward, the exhaust valves 7 begin to open and the exhaust gases begin to escape from the cylinder 1. With the pressure drop in the cylinder 1, the purge valves 5 open. Due to the combustion chamber 4 above the plates of the purge valves 5 has a generatrix in the form of a second-order curve, the plates of the purge valves 5 are surrounded by air around the entire perimeter (see Fig. 2), which ensures a high coefficient of their consumption. The purge air enters the upper part of the combustion chamber 4, following the shape of the latter, deviates into the lower part of the cylinder 1 to the piston 2. And also due to the fact that the plane of symmetry aa of the combustion chamber 4 forms an angle j with an axis of cylinder 1 of not more than 45 ^o (increasing angle greater than 45 ^o difficulties with cooling between the stacks jumper combustion chamber 4 and the outlet ducts in the cylinder head) and position of the intake valves axes perpendicular to the plane of a-form and the combustion chamber 4 allows movement of scavenging air in the cylinder 1 loop. Cylinder 1 is purged. The purge valves are closed and, through the nozzle 8, heat in the form of a torch enters the zone between the displacer 6 and the combustion chamber 4, forming a fuel-air mixture in the last and upper part of the cylinder 1. Part of the fuel forms a film on the surface of the displacer. The piston 2, moving upward, displaces air from the above-piston space into the combustion chamber 4. The air flow from under the displacer 6 is mixed with fuel vapor and moves the air-fuel mixture into the combustion chamber 4. The resulting air-fuel mixture is forced into the upper part of the combustion chamber 4, providing separation of the charge . At the end of the compression stroke, the mixture is ignited by the spark plug 10. Separation of the charge allows the engine to work on lean mixtures, completeness of combustion, improves efficiency.

Практическая реализация заявляемого двигателя рациональна в силовых установках легковых автомобилей, работающих большую часть времени на частичных нагрузках. The practical implementation of the inventive engine is rational in the power plants of cars operating most of the time at partial loads.

Claims

1. An internal combustion engine with valve purge and direct injection of fuel into the combustion chamber, comprising a cylinder with a piston installed in it, a cylinder head with a combustion chamber in which purge valves and a spark plug are installed, a displacer on the surface of which exhaust valves are installed, an injector, characterized in that the combustion chamber is designed so that its plane of symmetry a a forms an angle of not more than 45 ^° with the cylinder axis, and the purge valves are installed so that their axes are perpendicular to the plane symmetry a of the combustion chamber, which in cross section above the purge valves has a second-order curve-shaped generatrix, with the nozzle installed in the cylinder wall so that its axis is directed into the zone between the displacer and the combustion chamber.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the spark plug is installed in the upper part of the combustion chamber.