SU1404666A1 - Двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигате л м внутреннего сгорани  с форкамер- ным зажиганием горючей смеси. Цель изобретени  - повышение экономичности двигател  путем интенсификации ультразвуковых колебаний в -канавке цилиндрического сопла. Основна  каме ра 4 сгорани  ограничена цилиндром 1,его головкой 3 и днищем 5 поршн  2.Форкамера 6 размещена в головке 3 и сообщена с камерой 4 посредством цилиндрического сопла 7, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой 8. Отношение диаметра канавки 8 к диаметру сопла 7 составл ет 1,25 - 1,5. При прохождении воздуха, а затем обедненной смеси в форкамеру через сопло в последнем благодар  канавке 8 происходит облучение движзпцего- с  потока ультразвуковьши колебани ми , вызьшающими в форкамере улучшение смесеобразовани . Ультразвуковые колебани  генерируютс  высокочастотным вихрем, возникающим в полости канавки 8. Факельна  система зажигани  с облучателем высокочастотными колебани ми в сопле форкамеры позвол ет обеспечить наименьшую продолжительность формировани  начального очага пламени в объеме форкамеры и ускорить процесс воспламенени  и горени  основного зар да в рабочем пространстве двигател , сокраща  продолжительность загорани  основно-- го зар да в процессе расширени  и .-: увеличива  экономичность двигател . 2 ил. (Л Ю 9

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности двигателестро- ению, а именно к конструкци м двигателей внутреннего сгорани  с форка- мерным зажиганием горючей смеси.

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности двигател  путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке.

На фиг.1 представлен двигатель внутреннего сгорани  через форкймеру, продольный разрез; на фиг,2 - узел I на фиг,1,

1А

46662

НИИ первой стадии форкамерного рабочего процесса в основной камере спо- рани  заканчиваетс  расширение и продувка и начинаетс -сжатие,

Втора  стади  рабочего процесса в форкамере 6 - смесеобразование и сжатие - протекает одновременно со сжатием и смесеобразованием в основной камере 4 сгорани , Форкамера 6 к началу второй стадии заполнена полностью газом, В процессе сжати  в форкамеру 6 сначала перетекает из основной камеры 4 сгорани  через со

0

Двигатель внутреннего сгорани  со- пло 7 воздух, а затем обедненна 

20

25

30

держит по меньшей мере один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра 1 с установленными в ней. впускным и выпускным клапанаг и (не показаны),

Основна  камера 4 сгорани  ограничена цилиндром 1, его головкой 3 и днищем 5 поршн  2,

Форкамера 6 размещена в головке 3 цилиндра, сообщена с основной камерой 4 сгорани  посредством цилиндрического сопла 7, снабженного соосной с соплом 7, кольцевой канавкой 8, причем диаметр (О) кольцевой канавки 8 и диаметр (d) сопла 7 оптимизированы в соответствии с их соотношением равным 1,25-1,5, При этом оптимальна  длина канавки (1) выполнена равной (1,2-1,6) ds В крьшзке 9 форка- меры 6 установлен газоподающий клапан 10 и свеча 11 зажигани ,

Двигатель работает следующим образом .

На первой стадии рабочего процесса происходит наполнение форкамеры 6 газом через автоматический газоподающий клапан 10, При этом давление газа на форкамерный клапан 10 превьш1а- ет давление отработавших газов в форкамере бив основной камере 4 сгорани . Поступающий газ вытесн ет продукты сгорани  из сферической полости форкамеры 6 через сопло 7 в основную камеру 4 сгорани , продува  форкамеру, В этот период в камере 4 сгорани  происходит процесс расширени  и поршень 2 начинает свое движение вниз.

Перва  стади  рабочего процесса в форкамере 1 заканчиваетс  в тот момент, когда давление газа в мере 6 и основной камере 4 сгорани  станет равным давлению газа на входе в сопло 7 форкамеры 6, На прот же40

45

50

55

смесь газа с воздухом. При этом п прохождении воздуха, а затем обед ной смеси в форкамеру 6 через соп 7, в последнем благодар  кольцево канавке 8 происходит облучение дв жущегос  потока ультразвуковыми к бани ми, вызывающими в форкамере улучшение смесеобразовани . Ультр звуковые колебани  генерируютс  в сокочастотным вихрем, возникающи в полости кольцевой канавки 8, Ка ка В рассчитана таким образом, чт на этой стадии происходит облучен рабочей смеси форкамеры 6 высокочас ными колебани ми с частотой 5 - 10 кГ При этом снижаетс  турбулентность тока раб.очей смеси в форкамере за счет подавлени  ее высокочастотны колебани ми, что сокращает продол тельность формировани  начального  дра пламени способного к дальней му самопроизвольному распростран нию в период третьей стадии рабоч го процесса в форкамере - восплам нени  смеси в форкамере 6 от свеч зажигани . На прот жении второй с дии рабочего процесса клапан 10 з рыт ,

На третьей стадии происходит б строе воспламенение и сгорание ча обогащенной смеси в форкамере 6, вызывает резкое повышение давлени в ней и выброс в рабочее простран во - ocHOBHjno камеру 4 сгорани  ч рез сопло 7 факела, состо щего из несгоревших, гор щих и сгоревших зов. На прот жении этой стадии да ние в форкамере 6 превьшгает давле в основной камере 4 сгорани , где в этот период заканчиваетс  сжати При этом факел из сопла 7 как бы модулируетс  частотой колебаний в р  в канавке 8 и при входе в осно ную камеру 4 сгорани  факел колеб

пло 7 воздух, а затем обедненна 

смесь газа с воздухом. При этом при прохождении воздуха, а затем обедненной смеси в форкамеру 6 через сопло 7, в последнем благодар  кольцевой канавке 8 происходит облучение движущегос  потока ультразвуковыми колебани ми , вызывающими в форкамере 6 улучшение смесеобразовани . Ультразвуковые колебани  генерируютс  высокочастотным вихрем, возникающим в полости кольцевой канавки 8, Канавка В рассчитана таким образом, что на на этой стадии происходит облучение / рабочей смеси форкамеры 6 высокочастотными колебани ми с частотой 5 - 10 кГц. При этом снижаетс  турбулентность потока раб.очей смеси в форкамере за счет подавлени  ее высокочастотными колебани ми, что сокращает продолжительность формировани  начального  дра пламени способного к дальнейшему самопроизвольному распространению в период третьей стадии рабочего процесса в форкамере - воспламенени  смеси в форкамере 6 от свечи 11 зажигани . На прот жении второй стадии рабочего процесса клапан 10 закрыт ,

На третьей стадии происходит быстрое воспламенение и сгорание части обогащенной смеси в форкамере 6, что вызывает резкое повышение давлени  в ней и выброс в рабочее пространство - ocHOBHjno камеру 4 сгорани  через сопло 7 факела, состо щего из несгоревших, гор щих и сгоревших газов . На прот жении этой стадии давление в форкамере 6 превьшгает давление в основной камере 4 сгорани , где в этот период заканчиваетс  сжатие. При этом факел из сопла 7 как бы модулируетс  частотой колебаний вихр  в канавке 8 и при входе в основную камеру 4 сгорани  факел колеблетс  с частотой 15-20 кГц, что резко увеличивает пульсационные скорости турбулизированного потока и сокращает длину начального участка факела, увеличивает эжекционнуго способность в основном участке факела, т.е. происходит генераци  турбулентности факела . При интенсивной турбулентности факела скорость распространени  пламени в основной камере 4 сг орани  определ етс  скоростью турбулентных пульсаций, скорость, с которой очаги ,  зыки пламени забрасываютс  вперед , поэтому, проход  через рабочую смесь в основную камеру 4 сгорани , факел увеличивает турбулентность и возбуждает на своем пути множество очагов воспламенени , распростран ющихс  дальше по всему объему основной камеры 4 сгорани , что сокращает продолжительность процесса сгорани  в основной камере 4 сгорани  и позвол ет более полно использовать теплоту сгорани  топлива и увеличить экономичность двигател  на частичных нагрузках путем интенсификации воспламенени  рабочей смеси в основной камере 4 сгорани .

Воспламенение основного зар да от развитой поверхности факела, вытекающего из сопла 7 с частотой колебаний 15-20 кГц, в основной камере 4 сгорани  приводит к быстрому и полному сгоранию даже при очень глубоком обеднении смеси, что сокращает врем  догорани  рабочей смеси в процессе расширени  в основной камере 4 сгорани  и практически исключает веро тность пропуска воспламенени  в цилиндре - этого органического недостатка рабочего процесса на частичных режимах при работе на газе.

На прот жении четвертой стадии ра- (бочего процесса в форкамере 6, совпадающей по времени со сгоранием и

0

5

5

0

5

0

5

расширением, в основной камере 4 сгорани  происходит заполнение форкаме- ры отработавшими газами, при этом кольцевой вихрь в кольцевой канавке 8 сопла 7 генерирует колебани  с частотой 0,5-3 кГц, вызывающих торможение потока отработавших газов, вход щих в форкамеру, что снижает наполнение форкамеры отработавшими газамк и ускор ет наполнение газом на первой стадии из клапана 10 и улучшает качество продувки форкамеры 6,

Таким образом, факельна  система зажигани  с облучателем высокочастотными колебани ми в сопле форкамеры позвол ет обеспечить наименьшую продолжительность формировани  начального очага пламени в объеме форкамеры и ускорить процесс воспламенени  и горени  основного зар да в рабочем пространстве двигател , сокраща  продолжительность загорани  основного зар да в процессе расширени  и увеличива  экономичность двигател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   с

   Двигатель внутреннего сгорани , содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, основную камеру сгорани , ограниченную цилиндром, его головкой и днищем поршн , и форкамеру, размещенную в : головке и сообщенную с основной камерой посредством цилиндрического сопла, снабженного соосной с ним кольцевой канавкой, отличающийс  тем, что, с целью повьш1е- ни  экономичности путем интенсификации ультразвуковых колебаний в канавке отношение диаметра канавкк к диаметру сопла составл ет 1,25-155.

   Фиг2