RU47980U1 - Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива - Google Patents
Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU47980U1 RU47980U1 RU2004138885/22U RU2004138885U RU47980U1 RU 47980 U1 RU47980 U1 RU 47980U1 RU 2004138885/22 U RU2004138885/22 U RU 2004138885/22U RU 2004138885 U RU2004138885 U RU 2004138885U RU 47980 U1 RU47980 U1 RU 47980U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radius
- displacer
- combustion chamber
- diameter
- piston
- Prior art date
Links
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к дизельным двигателям с непосредственным впрыском топлива (в дальнейшем - двигателям), применяемым на легковых и малотоннажных грузовых автомобилях. Технический результат - высокая экономичность рабочего процесса при обеспечении требуемой мощности и выполнении заданного уровня эмиссии отработавших газов. Для этого в камере сгорания двигателя при выполнении условия (Н-НВ)(2А)=1±0,10 размеры основных геометрических элементов соответствуют пропорциям:
НГ:НB:Н =1:1,5±0,15:3,0±0,30;
RB:RГ:RБ =1:2,0±0,40:4,0±0,50;
DB:DГ:(DП-2A) =1:3,0±0,15:6,0±0,30,
кроме того, размеры геометрических элементов вытеснителя соответствуют пропорциям: НВ/RC=1±0,10 и RO/RБ =1±0,10, кроме того, цилиндрическая горловина сопряжена радиусом 0,2НГ<RK<НГ с поверхностью обратного усеченного конуса высотой НК<0,03 Н и диаметром 0,8DП < DК < DП основания, размещенного на поверхности головки поршня, где: Н - глубина полости вращения, НВ - высота конического вытеснителя, А - ширина плоского кольцевого днища, Нг -высота цилиндрической горловины, RB - радиус сопряжения конической поверхности и горообразного основания вытеснителя, RБ - радиус боковой горообразной поверхности камеры сгорания, RГ - радиус сопряжения цилиндрической горловины с боковой поверхностью камеры сгорания, DB - диаметр вытеснителя, DГ - диаметр цилиндрической горловины, DП - диаметр поршня, RС - радиус вершины вытеснителя, RО - радиус торообразного основания вытеснителя.
Description
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к дизельным двигателям с непосредственным впрыском топлива (в дальнейшем - двигателям), применяемым на легковых и малотоннажных грузовых автомобилях.
Известна камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, выполненная в поршне в виде полости вращения, концентрично размещенной относительно оси поршня, содержащая конический вытеснитель, основание которого выполнено в виде горообразной поверхности, плоское кольцевое днище, боковую поверхность, выполненную из горообразной, цилиндрической диаметром D и конической поверхностей, горловину. Горловина выполнена с помощью цилиндрической диаметром d=(70-92%)D и обратной конической поверхностей. Объем над горловиной составляет 8-35% от всего объема камеры сгорания (заявка на патент Японии №60-37290, МКИ4: F 02 В 23/06, дата публикации - 26.08.1985 г., фиг.9).
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения в быстроходных двигателях, следует отнести фактическое разделение камеры сгорания на две части, расположенные по разные стороны от горловины, в которых в конце такта сжатия формируются две самостоятельные воздушные вихревые структуры, поскольку максимальный объем над горловиной составляет 35% от объема камеры сгорания.
Экспериментально установлено, что при впрыскивании дизельного топлива полный угол раскрытия топливной струи составляет 20-26 градусов, причем порядка 70-80% топлива в виде крупнодисперсных частиц с большой
кинетической энергией, движущихся в ядре топливной струи, попадает на боковую поверхность камеры сгорания и горловину, образуя топливную пленку, а 20-30% топлива в виде мелкодисперсных частиц, сосредоточенных вокруг ядра топливной струи, перемешиваются с воздухом в полости камеры сгорания.
Таким образом, в известном решении одна часть топливной пленки будет двигаться по поверхности обратного конуса в направлении к головке поршня, а другая ее часть будет двигаться в противоположном направлении - по боковой поверхности к кольцевому днищу камеры сгорания. С одной стороны, над горловиной скорость испарения топливной пленки будет меньше по сравнению со скоростью испарения под горловиной из-за существенной разницы в скорости движения соответствующих воздушных вихревых структур, а с другой стороны, при совпадающем направлении движения воздуха и топливной пленки скорость ее испарения дополнительно снижается.
Кроме того, острые кромки горловины увеличивают газодинамические потери при перетекании воздушного заряда в камеру сгорания на такте сжатия и горячих газов - в надпоршневое пространство на такте расширения. При уровне форсирования быстроходного двигателя Nл>30 кВт/л острые кромки горловины будут разрушаться (см. фиг.10 заявки на патент Японии №60-37290).
Наиболее близкой камерой сгорания того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является камера сгорания, выполненная в поршне в виде полости вращения, концентрично размещенной относительно оси поршня, содержащая конический вытеснитель, вершина которого выполнена в виде сферы, а коническая поверхность сопряжена с горообразным основанием вытеснителя, плоское кольцевое днище, боковую горообразную поверхность и цилиндрическую горловину, сопряженную с боковой поверхностью камеры сгорания и поверхностью головки поршня (Yamamoto К., Nagahiro К., Нага I. THE NEW
HONDA 2.2L I-CTDI DIESEL ENGINE // 16th International AVL Conference "Engine & Environment", September 9th & 10th, 2004, Graz, Austria, p. 265-275, fig. 9).
Основным недостатком известного решения, принятого за прототип, является сложность определения оптимальных размеров описанных элементов камеры сгорания в зависимости от уровня форсирования двигателя. В частности, от их соотношения зависят скорость и направление движения воздуха относительно топливной пленки на боковой поверхности камеры сгорания, определяющие полноту сгорания топлива. Например, при постоянной геометрической степени сжатия уменьшение диаметра горловины может привести к изменению направления движения воздуха у боковой поверхности камеры сгорания на противоположное относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось цилиндра.
Сущность полезной модели - выполнение элементов камеры сгорания в заданных пропорциях в зависимости от диаметра поршня, обеспечивающих восходящее по направлению к горловине движение воздуха с ускорением у боковой поверхности камеры сгорания относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось поршня.
Технический результат - высокая экономичность рабочего процесса при обеспечении требуемой мощности и выполнении заданного уровня эмиссии отработавших газов.
Для достижения указанного технического результата в камере сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, выполненной в поршне в виде полости вращения, концентрично размещенной относительно оси поршня, содержащей конический вытеснитель, вершина которого выполнена в виде сферы, а коническая поверхность сопряжена с горообразным основанием вытеснителя, плоское кольцевое днище, боковую горообразную поверхность и цилиндрическую горловину, сопряженную с боковой поверхностью камеры сгорания и поверхностью головки поршня,
особенностью является то, что при выполнении условия (Н-Н^/^А)^^'10 размеры основных геометрических элементов соответствуют пропорциям:
НГ:НB:Н =1:1,5±0,15:3,0±0,30;
RB:RГ:RБ =1:2,0±0,40:4,0±0,50;
DB:DГ:(DП-2A) =1:3,0±0,15:6,0±0,30,
кроме того, размеры геометрических элементов вытеснителя соответствуют пропорциям: НВ/RC=1±0,10 и RO/RБ =1±0,10, кроме того, цилиндрическая горловина сопряжена радиусом 0,2НГ<RK<НГ с поверхностью обратного усеченного конуса высотой НК<0,03 Н и диаметром 0,8DП < DК < DП основания, размещенного на поверхности головки поршня, где:
Н - глубина полости вращения;
НВ - высота конического вытеснителя;
А - ширина плоского кольцевого днища;
НГ - высота цилиндрической горловины;
RB - радиус сопряжения конической поверхности и горообразного основания вытеснителя;
RБ - радиус боковой горообразной поверхности камеры сгорания;
RГ - радиус сопряжения цилиндрической горловины с боковой поверхностью камеры сгорания;
DB - диаметр вытеснителя;
DГ - диаметр цилиндрической горловины;
DП - диаметр поршня;
RС - радиус вершины вытеснителя;
RО - радиус горообразного основания вытеснителя.
Выполнение камеры сгорания в поршне описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет обеспечить требуемый уровень по эмиссиям отработавших газов при заданных мощностных и экономических параметрах двигателя.
Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:
на фиг.1 - изображена схема камеры сгорания с геометрическими размерами элементов;
на фиг.2 - изображена расчетная схема течения воздушного заряда в конце такта сжатия при положении поршня в верхней мертвой точке в проекции на вертикальную плоскость, проходящую через ось поршня.
Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, выполненная в поршне 1 диаметром DП в виде полости вращения 2 глубиной Н, концентрично размещенной относительно оси 3 поршня 1, содержит конический вытеснитель 4 высотой НВ, вершина 5 которого выполнена в виде сферы радиусом Re, а коническая поверхность сопряжена радиусом RB по диаметру DB с горообразным радиусом Ro основанием 6 вытеснителя, плоское кольцевое днище 7 шириной А, боковую горообразную поверхность 8 радиусом RБ и цилиндрическую горловину 9 высотой НГ и диаметром DГ, сопряженную радиусом RГ с боковой поверхностью 8 камеры сгорания. При выполнении условия (H-HB)/(2A)=1±0,10 размеры основных геометрических элементов соответствуют пропорциям:
НГ:НB:Н =1:1,5±0,15:3,0±0,30;
RB:RГ:RБ =1:2,0±0,40:4,0±0,50;
DB:DГ:(DП-2A) =1:3,0±0,15:6,0±0,30,
Размеры геометрических элементов вытеснителя соответствуют пропорциям: НВ/RC=1±0,10 и RO/RБ =1±0,10. Цилиндрическая горловина 9 сопряжена радиусом 0,2НГ<RK<НГ с поверхностью обратного усеченного конуса 10 высотой НK<0,03 Н и диаметром 0,8DП < DК < DП основания, размещенного на поверхности головки 11 поршня 1.
Камера сгорания работает следующим образом.
После окончания такта впуска при положении поршня в нижней мертвой точке воздушный заряд в надпоршневом пространстве 12 вращается вокруг оси 3 поршня 1 с угловой горизонтальной скоростью ωГ. При движении поршня 1 к верхней мертвой точке на такте сжатия воздух из надпоршневого пространства 12 поступает через горловину 9 в полость 2
камеры сгорания, в которой формируются два пространственных горообразных вихря, вращающихся вокруг центров 13 и 14 в противоположных направлениях. Траектория центра 13 представляет собой окружность, плоскость которой расположена внутри горловины 9. Траектория центра 14 также представляет собой окружность, плоскость которой расположена вокруг конического вытеснителя 4. Воздух в центрах 13 и 14 движется в одном направлении с одинаковой угловой скоростью ωГ вокруг оси 3 поршня 1. Движение воздуха между горообразными вихрями с центрами 13 и 14 имеет конфузорно-диффузорный характер с максимальной скоростью в области ядра 15 и оболочки 16 топливной струи. Между верхней частью боковой поверхности 8 и горообразным вихрем с центром 13 имеет место конфузорное движение воздушного заряда с возрастающей скоростью. В процессе впрыска мелкодисперсные частицы топлива, движущиеся внутри оболочки 16 топливной струи, интенсивно испаряются, образуя топливо-воздушную смесь, которая воспламеняется первой в объеме камеры сгорания. Далее начинают выгорать пары топлива, испаряющегося с поверхности топливных пленок 17 и 18. Образующиеся газы через горловину 9 поступают в надпоршневой объем 12, перемещая поршень 1 к нижней мертвой точке.
Преимущество заявляемой полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными, рекомендуемые камеры сгорания для поршней с диаметрами от 80 до 90 мм при уровне форсирования от 30 до 40 кВт/л быстроходных дизельных двигателей, позволят автомобилям с полной массой до 3,5 т выполнять нормы Евро 2 по эмиссиям отработавших газов.
Claims (3)
1. Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, выполненная в поршне в виде полости вращения, концентрично размещенной относительно оси поршня, содержащая конический вытеснитель, вершина которого выполнена в виде сферы, а коническая поверхность сопряжена с торообразным основанием вытеснителя, плоское кольцевое днище, боковую торообразную поверхность и цилиндрическую горловину, сопряженную с боковой поверхностью камеры сгорания и поверхностью головки поршня, отличающаяся тем, что при выполнении условия (H-HB)/(2A)= 1± 0,10 размеры основных геометрических элементов соответствуют пропорциям:
НГ:НB:Н = 1:1,5±0,15:3,0±0,30;
RB:RГ:RБ = 1:2,0±0,40:4,0±0,50;
DB:DГ:(DП -2A) = 1:3,0±0,15:6,0±0,30,
где Н - глубина полости вращения;
НВ - высота конического вытеснителя;
А - ширина плоского кольцевого днища;
НГ - высота цилиндрической горловины;
RB - радиус сопряжения конической поверхности и торообразного основания вытеснителя;
RБ - радиус боковой торообразной поверхности камеры сгорания;
RГ - радиус сопряжения цилиндрической горловины с боковой поверхностью камеры сгорания;
DB - диаметр вытеснителя;
DГ - диаметр цилиндрической горловины;
DП - диаметр поршня.
2. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что размеры геометрических элементов вытеснителя соответствуют пропорциям:
НВ/RC=1±0,10 и RO/RБ =1±0,10,
где RС - радиус вершины вытеснителя;
RО - радиус торообразного основания вытеснителя.
3. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая горловина сопряжена радиусом 0,2НГ<RK<НГ с поверхностью обратного усеченного конуса высотой НК<0,03 Н и диаметром 0,8DП < DК < DП основания, размещенного на поверхности головки поршня.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004138885/22U RU47980U1 (ru) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004138885/22U RU47980U1 (ru) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU47980U1 true RU47980U1 (ru) | 2005-09-10 |
Family
ID=35848419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004138885/22U RU47980U1 (ru) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU47980U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8327822B2 (en) | 2007-09-21 | 2012-12-11 | Yanmar Co., Ltd. | Diesel engine |
| RU2566205C2 (ru) * | 2010-04-20 | 2015-10-20 | Кейтерпиллар Инк. | Поршень, у которого форма полости сгорания обеспечивает требуемое соотношение между эффективностью сгорания и составом выхлопа |
-
2004
- 2004-12-30 RU RU2004138885/22U patent/RU47980U1/ru active Protection Beyond IP Right Term
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8327822B2 (en) | 2007-09-21 | 2012-12-11 | Yanmar Co., Ltd. | Diesel engine |
| RU2566205C2 (ru) * | 2010-04-20 | 2015-10-20 | Кейтерпиллар Инк. | Поршень, у которого форма полости сгорания обеспечивает требуемое соотношение между эффективностью сгорания и составом выхлопа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4207843A (en) | Compression ignition direct injection internal combustion engine | |
| EP3099908B1 (fr) | Moteur à combustion à injection directe de combustible et plus particulièrement moteur à allumage par compression avec faible taux de compression | |
| US8161921B2 (en) | Method to convert free-piston linear motion to rotary motion | |
| US4719880A (en) | Two stroke cycle internal combustion engines | |
| CN1149904A (zh) | 缸内喷油式内燃机 | |
| US3572298A (en) | Stratified charge engine | |
| EP3060774A1 (fr) | Moteur à combustion à injection directe de combustible à allumage par compression et procédé d'injection de combustible pour un tel moteur | |
| CN102822470A (zh) | 布置成在内燃机气缸内往复运动的活塞 | |
| EP3105452A1 (fr) | Moteur à combustion interne à injection de deux nappes de combustible à débit différencié et procédé d'injection de combustible pour un tel moteur | |
| JP3030415B2 (ja) | 筒内噴射エンジンのピストン | |
| US4250852A (en) | Fuel injection internal combustion engine with prechamber torch ignition | |
| US6125817A (en) | Internal combustion engine with spark ignition | |
| RU47980U1 (ru) | Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива | |
| US8511271B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP2760151B2 (ja) | ２ストロークディーゼルエンジン | |
| CN1290324A (zh) | 分隔燃料喷射二冲程发动燃烧室的凸塞 | |
| WO2015071093A1 (fr) | Procédé pour mélanger au moins un comburant et au moins un combustible dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à injection directe à allumage par compression et moteur utilisant un tel procédé | |
| US3658046A (en) | Mixture compressing internal combustion engine with swirl inflow and external ignition | |
| Zhao et al. | Design and performance simulation of opposed-piston folded-cranktrain engines | |
| EP2449223A1 (en) | Internal combustion engine with separate combustion chamber and a method to achieve modified and controlled autoignition in said chamber | |
| CN111648876A (zh) | 高低型双涡流室双缩口燃烧室 | |
| CN105019999B (zh) | 汽油机燃烧系统及汽油机燃油喷射方法 | |
| US10871101B2 (en) | Internal-combustion engine with direct fuel injection in the direction of the intake gas motion | |
| US8893671B2 (en) | Full expansion internal combustion engine with co-annular pistons | |
| CN103016134B (zh) | 内燃机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ND1K | Extending utility model patent duration |
Extension date: 20171230 |