RU47980U1 - Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива - Google Patents

Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива Download PDF

Info

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
Application number
RU2004138885/22U
Other languages
English (en)
Inventor
М.А. Миронычев
Н.К. Шишкин
А.Г. Ильичев
А.Д. Блинов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод"
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 Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод"
Priority to RU2004138885/22U priority Critical patent/RU47980U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU47980U1 publication Critical patent/RU47980U1/ru

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:
НГB: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<RKГ 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:
НГB: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<RKГ 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:
НГB: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<RKГ 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:
НГB: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<RKГ с поверхностью обратного усеченного конуса высотой НК<0,03 Н и диаметром 0,8DП < DК < DП основания, размещенного на поверхности головки поршня.
Figure 00000001
RU2004138885/22U 2004-12-30 2004-12-30 Камера сгорания дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива RU47980U1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN102822470A (zh) 布置成在内燃机气缸内往复运动的活塞
FR3012522A1 (fr) Moteur a combustion a injection directe de combustible a allumage par compression et procede d&#39;injection de combustible pour un tel moteur.
CA2057853C (en) Controlled dispersion of injected fuel
WO2015117834A1 (fr) Moteur à combustion interne à injection de deux nappes de combustible à débit différencié et procédé d&#39;injection de combustible pour un tel moteur
JP3030415B2 (ja) 筒内噴射エンジンのピストン
EP1111216A2 (en) Combustion chamber for DISI engines with swirl airflows
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&#39;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
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
CN103016134B (zh) 内燃机
JP3268341B2 (ja) 副燃焼室式ディーゼルエンジン

Legal Events

Date Code Title Description
ND1K Extending utility model patent duration

Extension date: 20171230