SU1740720A1 - Двигатель внутреннего сгорани с воспламенением от сжати - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем 2, головку цилиндра, камеру сгорани , образованную головкой и расположенной в днище поршн  цилиндрической полостью 1 с горловиной и дном, в котором выполнена выемка 5, и имеющую топлирную форсунку с распылителем. и устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре, размещенное в полости 1 с возможностью вращени , и снабженное осью 7, расположенной в выемке 5. Устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре выполнено в виде крыльчатки 8, в периферийной части днища поршн  2 выполнена проточка 19 ось которой тангенциальна окружности полости 1, в которую помещаетс  распылитель форсунки при положении поршн  2 в верхней мертвой точке (ВМТ). Кроме того, крыльчатка 8 выполнена из теплоизол ционного материала, например ситалла, а в теле крыльчатки 8 имеютс  два сквозных отверсти  14 дл  выравнивани  давлени  на крыльчатку 8, а также дл  удобства сборки и разборки. Поршень 2 имеет ребра 17 с внутренними каналами 18. дл  охлаждени  и смазки подшипника 4. 5 з.п. ф-лы, 4 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к двигателест- роению, в частности к выполнению двигателей внутреннего сгорани  с поршн ми, имеющими устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре.

Известна конструкци  двигател  внутреннего сгорани , выбранна  в качестве прототипа, содержаща  поршень, имеющий корпус и головку с размещенной в ней камерой сгорани , отличающа с  тем, что, с целью улучшени  смесеобразовани , в головке поршн  выполнена цилиндрическа  полость, камера сгорани  образована стаканом с винтовыми пазами на, его наружной поверхности, установленным в цилиндрической полости с кольцевым зазором и с возможностью поворота относительно оси. закрепленной в днище стакана и корпуса поршн , а в кольцевом зазоре концентрично стакану размещен кольцевой груз с выступами , взаимодействующими пазами на наружной поверхности стакана.

Главным и существенным недостатком данного изобретени   вл етс  слабое вих- реобразование. создаваемое камерой сгорани , из-за того, что при движении поршн  от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки (ВМТ) камера сгорани  делает всего один оборот, так как ее движение ограничивают винтовыми пазами. Недостаточное вихреобразование ухудшает экономические и экологические показатели двигател . Другим серьезным недостатком  вл етс  то, что в камере сгорани  создаетс  дополнительна  турбулизаци  рабочего тела, за счет ее периодического изменени  направлени  вращени  во врем  разных ходов поршн  но как показали исследовани 

О

|

Ю О

многих авторов, лучшие результаты по экономичности и среднему арифметическому давлению достигаютс  лишь при впрыске топлива по направлению вращени  зар да.

Следовательно, дл  увеличени  полноты сгорани  топлива и улучшени  экономических и экологических показателей двигател , необходимо создать более интенсивное , посто нно действующее по направлениювпрыскатоплива вихреобразование.

Целью изобретени   вл етс  снижение токсичности и дымности отработавших газов и повышение топливной экономичности путем уменьшени  потерь тепла сгораемого топлива.

Указанна  цель достигаетс  тем, что ДВС с воспламенением от сжати  содержит по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, камеру сгорани , образованную головкой и расположенной в днище поршн  цилиндрической полостью с горловиной и дном, в котором выполнена выемка, и имеющую топливную форсунку с распылителем, и устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре, размещенное в полости с возможностью вращени  и снабженное осью, котора  запрессована в шари- ковый подшипник, установленный в выемке. Устройство дл  создани  вращательного движени  зар да выполнено в виде крыльчатки, в периферийной части днища поршн  выполнена проточка, ось которой тангенциальна окружности полости, а распылитель форсунки расположен в проточке при положении поршн  в верхней мертвой точке. Кроме того, цель достигаетс  тем, что крыльчатка выполнена из теплоизол ционного материала, например ситалла. С целью выравнивани  давлени  на крыльчатку и облегчени  сборки и разборки, подшипник закреплен при помощи гайки расположенной в выемке и выполненной с двум  отверсти ми со стороны крыльчатки, в которой выполнено два сквозных отверсти  с возможностью совмещени  их осей с ос ми отверстий гайки, а с целью охлаждени  и смазки подшипника, поршень снабжен ребрами с внутренними каналами, по одному из них смазка подводитс  к подшипнику , а по другому отводитс .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый двигатель отличаетс  тем, что в центре камеры сгорани  поршн , образованной цилиндрической полостью с горловиной и дном, имеетс  устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре , размещенное в полости с возможностью

вращени  и снабженное осью, котора  запрессована в шариковый подшипник, установленный в выемки дна полости поршн . Причем устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре выполнено в виде крыльчатки, изготовленной из теплоизол ционного материала (например , ситалла), в периферийной части днища поршн  выполнена проточка, ось которой

0 тангенциальна окружности полости, и распылитель форсунки расположен в проточке при положении поршн  в верхней мертвой точке. Крыльчатка раскручиваетс  за счет кинетической энергии впрыскиваемого топ5 лива, набрав обороты, она своими лопаст ми создает активную, посто нно действующую турбулизацию в цилиндре, что способствует лучшему сгоранию топлива , улучшению экономических и экологиче0 ских параметров двигател . Кроме того, тело крыльчатки выполнено из теплоизол ционного материала и представл ет собой тепловой концентратор, воспламенение вблизи которого происходит в результате

5 прогрессивного самоускорени  предлла- менных реакций, что приводит к интенсификации процесса горени .

На фиг.1 показан в разрезе описываемый двигатель с устройством дл  создани 

0 вращательного движени  зар да в цилиндре; на фиг.2 - поршень предлагаемого двигател  в изометрии; на фиг.З - крепление крыльчатки в поршне; на фиг.4 - вид сверху на устройство дл  создани  вращательного

5 движени  зар да в цилиндре.

Предлагаемое устройство содержит цилиндрическую полость 1, размещенную в днище поршн  2, топливную форсунку 3. Кроме того, в центре цилиндрической поло0 сти 1 помещен шариковый подшипник 4, утопленный в выемку 5. Внешн   обойма подшипника 4 фиксируетс  гайкой 6. В подшипник 4 запрессована ось 7, на которой с помощью резьбового соединени  крепитс 

5 крыльчатка 8 с изогнутыми лопаст ми 9. На оси 7 имеетс  ободок 10, тыльна  сторона которого имеет проточку 11, а гайка 6 - выступ 12, вход щий в проточку 11 и создающий лабиринтное уплотнение. Подшипник 4

0 снабжен обтюратором 13. Обтюратор 13 и лабиринтное уплотнение не допускают проникновени  гор чих газов. В теле крыльчатки 8 выполнено два сквозных отверсти  14, служащих дл  выравнивани  давлени  на

5 крыльчатку 8, а также - при их совмещении с отверсти ми 15 в гайке 6 можно производить сборку и разборку устройства. Такое же назначение и у шестигранного отверсти  16 в торце оси 7. Поршень 2 имеет ребра 17с внутренними каналами 18 дл  подвода и

отвода смазки подшипника. В периферийной части днища поршн  2 выполнена проточка 19, в которую помещаетс  распылитель 20 форсунки 3 при положении поршн  2 в верхней мертвой точке.

Устройство работает следующим образом .

При запуске двигател  начинаетс  впрыск топлива из распылител  20 топливной форсунки 3 при движении поршн  2 к ВМТ (за 18-34° до ВМТ). Топливна  стру  попадает на лопасти 9 крыльчатки 8, котора  начинает вращатьс , смешива  топливо с воздухом. Крыльчатка 8 за несколько оборотов коленчатого вала двигател  набирает 18000 оборотов в минуту. Интенсивное завихрение зар да приводит к сокращению длительности горени , а также к увеличению полноты сгорани  топлива, что улучшает экономические и экологические характеристики двигател . Кроме того, интенсификаци  вихревого движени  в камере сгорани  способствует повышению давлени  в цилиндре, что приводит к увеличению мощности двигател . По мере работы двигател  тело крыльчатки разогреваетс  до высокой температуры, и топливо, попада  на лопасти 9, интенсивно испар етс  и смешиваетс  с воздухом, причем фронт пламени , возникающий от накаленной поверх- ности крыльчатки 8, распростран етс  по подготовленной к воспламенению смеси намного быстрее. Ускорение предпламен- ных реакций в объеме нагретой сжатием смеси в предлагаемом двигателе сущест- венно облегчаетс -нагретым телом крыльчатки 8 за счет снижени  температур поджигани .

Во врем  вращени  крыльчатки 8 по одному из каналов 18 подводитс  смазка, а по другому отводитс , тем самым обеспечиваетс  нормальна  работа подшипника 4 и его охлаждение. Во врем  работы двигател  в цилиндре поддерживаютс  достаточно большие температуры и давлени  газов. Ла- биринтное уплотнение, создаваемое проточкой 11 на ободке 10 и выступом 12 на гайке 6, а также обтюратор 13 практически не допускают попадани  горючих газов на трущиес  детали подшипника 4, а отверсти  14 в теле крыльчатки 8 разгружают подшипник 4, так как давление газов на крыльчатку 8 как сверхудак и снизу становитс  одинаковым .

Вращение крыльчатки 8 поддерживает- с  кинетической энергией впрыскиваемого топлива, а также энергией расшир ющихс  газов, движущихс  по направлению впрыска топлива, способству  увеличению угловой скорости крыльчатки 8 поэтому

вращение будет непрерывным и относительно посто нным.

Таким образом, высока  температура рабочего тела крыльчатки 8, стабилизирующа  температурное поле в зоне активного горени , интенсивна  турбулизаци  топли- вовоздушной смеси в период диффузионного догорани , а также впрыск топлива по направлению вихреобразовани  позвол ют выполнить поставленную цель изобретени .

Claims (6)

1.Двигатель внутреннего сгорани  с воспламенением от сжати , содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, камеру сгорани , образованную головкой и расположенной в днище поршн  цилиндрической полостью с горловиной и дном, в котором выполнена выемка, и имеюща  топливную форсунку с распылителем, и устройство дл  создани  вращательного движени  зар да в цилиндре, размещенное в полости с возможностью вращени  и снабженное осью, расположенной в выемке, отличающийс  . тем, что, с целью снижени  токсичности и дымности отработавших газов и повышени  топливной экономичности путем уменьшени  потерь тепла сгораемого топлива, устройство дл  создани  вращательного движени  зар да выполнено в виде крыльчатки, в периферийной части днища поршн  выполнена проточка, ось которой тангенциальна окружности полости, и распылитель форсунки расположен в проточке при положении поршн  в верхней мертвой точке.

2.Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что в выемке дна полости установлен шариковый подшипник, и ось запрессована в последний.

3.Двигатель по пп.1, 2, отличающийс  тем, что крыльчатка выполнена из теплоизол ционного материала.

4.Двигатель по п.З. отличающий- с   тем, что в качестве теплоизол ционного материала использован ситалл.

5.Двигатель по пп.1-4, отличающийс  тем, что, с целью выравнивани  давлени  на крыльчатку и облегчени  сборки и разборки, подшипник закреплен при помощи гайки, расположенной в выемке и выполненной с двум  отверсти ми со стороны крыльчатки, в которой выполнено два сквозных отверсти  с возможностью совмещени  их осей с ос ми отверстий гайки.

6.Двигатель по пп.1-5. отличающийс  тем, что, с целью охлаждени  и смазки подшипника, поршень снабжен ребрами с внутренними каналами.

Z i 9

-L

П В 7 15 t$

/ / / . /.

Фиг 2