RU224107U1 - Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для применения в двигателях внутреннего сгорания. Задачей полезной модели является устранение недостатков, присущих соответствующему уровню техники, в системе зажигания для двигателя внутреннего сгорания, имеющего, по меньшей мере, одну камеру сгорания, а также для улучшения технико-экономических и экологических показателей. Компактная, легко и быстро устанавливаемая конструкция форкамеры обеспечивается простотой ее производства, что приводит к простоте ее технического обслуживания. Себестоимость форкамеры и монтажа данной системы открывает широкий доступ широкому кругу потребителей, а также к решению актуальных ресурсных, экологических проблем двигателей внутреннего сгорания.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для применения в двигателях внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания (авторское свидетельство SU691102, МПК F02B 19/18, опубликовано 05.10.1979), в котором форкамера выполнена в виде местного расширения, сообщенного посредством канала с основной камерой сгорания, в этом канале установлена свеча зажигания.

Недостаток: сложность конструкции двигателя и невозможность переоборудования серийных двигателей для улучшения их показателей.

Известна предкамера (авторское свидетельство SU259553 МПК F02F, опубликовано 12.12.1969), которая выполнена из трех деталей, образующих полость предварительного воспламенения топливовоздушной смеси.

Недостатком этой форкамеры является сложность конструкции, необходимость герметизации деталей форкамеры между собой и большие габариты устройства.

Известен газовый двигатель внутреннего сгорания (авторское свидетельство SU1370269 МПК F02B 19/10, опубликовано 30.01.1988), содержащий форкамеру, устанавливаемую на свечи цилиндрическую деталь, образующую между торцом свечи и торцом детали полость форкамеры. На торце детали выполнен осевой факельный канал.

Недостаток этой форкамеры, его низкая эффективность обусловленная наличием только одного осевого канала и отсутствием закрутки потока топливовоздушной смеси.

Известна крышка цилиндра двухтактного газового двигателя 10ГД 20,7/(2×25,4) (11ГД-100) с факельным зажиганием, 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 (см., 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 стр 229, рис. 206 и 207). 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 форкамеры уточняют для каждого двигателя при доводке рабочего процесса. 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 при 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 цилиндр двигателя на такте впуска из-за увеличения выбросов в атмосферу количества несгоревшего газа и соответственно ограничивает уровень максимальной мощности двигателя.

Известна форкамера (патент на полезную модель газопоршневого двигателя внутреннего сгорания RU202502 МПК F02B 19/12 опубликовано 19.02.2021), которая устанавливается в крышке цилиндра газопоршневого двигателя внутреннего сгорания. Недостатком этой форкамеры является сложность конструкции, и невозможность переоборудования серийных двигателей для улучшения их показателей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является система предкамерного сгорания с турбулентным реактивным зажиганием для двигателей с искровым зажиганием (патент US 20120103302 МПК F02M 19/10 опубликовано 03.05.2012). Корпус форкамеры расположен в головке блока цилиндров, в нем расположена свеча зажигания и форсунка непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания (по системе GDI). Свеча зажигания и сопло форсунки закреплены в ближней части форкамеры и расположены на одном уровне. Свеча зажигания воспламеняет топливо в форкамере, далее факел через отверстия в форкамере распространяется в основную камеру сгорания, в которой он воспламеняет основной топливный заряд.

К недостаткам этой конструкции можно отнести: форсунки имеют сложную конструкцию, которые очень зависят от качества применяемого топлива; закоксовывание форсунок; высокая стоимость ремонта форсунок; возможность преждевременного воспламенения и детонации сгорания обогащенной смеси внутри форкамеры из-за отсутствия дополнительного охлаждения электродов свечи зажигания.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа и повышение эффективности двигателей с форкамерно-факельным зажиганием.

Использование предлагаемой полезной модели позволяет получить ряд положительных технических результатов, а именно

возможность переоборудования серийных двигателей для улучшения их эффективных показателей;

возможность осуществления продувки внутренней полости форкамеры для охлаждения электродов свечи зажигания и стенок форкамеры струей воздуха, поступающего из блока распределителя при такте выпуска;

обеспечить эффективный отвод отработавших газов из внутренней полости форкамеры;

увеличение индикаторного и эффективного коэффициента полезного действия четырехтактных бензиновых двигателей с форкамерно-факельным зажиганием в сравнении с прототипами.

Указанные технические результаты при осуществлении полезной модели достигаются за счет того, что:

конструкция форкамеры выполнена таким образом, что ее монтаж осуществляется в уже выполненные резьбовые отверстия головки блока цилиндров, предназначенные для установки свечей зажигания. Уплотнение резьбовой части форкамеры выполнено аналогично уплотнению свечей зажигания;

изготовление самой форкамеры и системы подачи воздуха не влечет за собой больших трудозатрат. Форкамеру возможно изготавливать на различных токарных станках без применения ЧПУ. Корпус для форсунки форкамеры также изготавливается на токарных станках без применения ЧПУ. Соединяющие трубопроводы выполнены из металлопроката, соответствующего ГОСТ 9941-81. Блок–распределитель воздуха представляет собой пневмораспределитель, работающий от напряжения 12В бортовой сети постоянного тока;

принцип работы блока-распределителя воздуха выставляется таким образом, чтобы на такте впуска давление Р1 способствовало эффективной передачи топливовоздушной смеси во внутреннюю полость форкамеры, а на такте выпуска давление Р2 способствовало эффективной продувке внутренней полости форкамеры удаляющей продукты горения и эффективному теплоотводу с поверхностей.

Увеличение индикаторного и эффективного коэффициента полезного действия достигается за счет того, что во внутреннюю полость форкамеры, подается своя подготовленная топливовоздушная смесь, тем самым значительно увеличивается внутренняя энергия форкамерных факелов, выбрасываемых через сопловые каналы в основную камеру сгорания, что интенсифицирует процессы зажигания и сгорания обедненной горючей смеси в основной камере сгорания, что, в свою очередь, позволяет расходовать для производства равной, в сравнении с прототипами, работы цикла меньшее количества топлива, значительно снижается жесткость работы двигателя.

Полезная модель поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми иллюстрациями, где:

1) фиг. 1 – Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием, где

Поз.1 – основная форсунка;

Поз. 2 – впускной коллектор;

Поз. 3 – головка блока цилиндров;

Поз. 4 – впускной клапан;

Поз. 5 – форсунка форкамеры;

Поз. 6 – блок - распределитель;

Поз. 7 – корпус форсунки форкамеры;

Поз. 8 – корпус форкамеры;

Поз. 9 – поршень;

Поз. 10 – камера предварительного смешения;

Поз. 11 – основная камера сгорания.

2) фиг. 2 – Форкамера двигателя внутреннего сгорания, где

Поз. 12 – корпус форкамеры;

Поз. 13 – трубка подвода топливовоздушной смеси;

Поз. 14 – запорный клапан;

Поз. 15 – пружина;

Поз. 16 – свеча зажигания;

Поз. А – внутренняя полость форкамеры;

Поз. Б – сопло форкамеры с отверстиями.

Claims (1)

1. Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием, содержащий корпус, в котором находится резьбовое отверстие для установки свечи зажигания, свеча зажигания, резьбовой участок для вворачивания форкамеры в головку цилиндров и полость, сообщенную с основной камерой сгорания двигателя при помощи отверстий, выполненных в сопловой части форкамеры, отличающийся тем, что в корпусе форкамеры установлен запирающий обратный клапан, позволяющий разграничить внутреннюю полость форкамеры с системой подачи топливовоздушной смеси, в которую входит дополнительная форсунка форкамеры и блок-распределитель воздуха, позволяющий обеспечить эффективный отвод отработавших газов из полости форкамеры.