UA54536C2 - Дизель з безпосереднім вприскуванням палива - Google Patents

Abstract

Дизель з безпосереднім вприскуванням палива відноситься до машинобудування, зокрема до двигунобудування, а саме до виконання камер згоряння дизелів з безпосереднім вприскуванням палива, розташованих в поршні або в головці циліндрів. Суть винаходу полягає у поліпшенні процесу згоряння інтенсифікацією змішування робочої суміші з киснем, що не зайнявся, повітряного заряду в допоміжній камері згоряння у кінцевій фазі горіння. При цьому технічним результатом є зменшення викидів шкідливих речовин системи випуску та димності відпрацьованих газів без погіршення показників питомої витрати палива дизеля з безпосереднім вприскуванням палива, поліпшення показників їх надійності та зменшення витрат на виготовлення при застосуванні допоміжної камери згоряння. Згідно з винаходом, основна та допоміжна камери згоряння виконані у вигляді кількох відкритих з боку днища поршня циліндричних пустот однакової глибини. Канал, що з'єднує основну та допоміжну камери згоряння, виконано на глибину циліндричних пустот відкритим з боку днища поршня і з площею перерізу, більшою не менш як на 10% за площу циліндричної поверхні, утвореної довжиною окружності основної камери згоряння та розміром щілини між днищами поршня та головки циліндрів при положенні поршня у верхній мертвій точці в кінці такту стиску.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до двигунобудування, а саме до виконання камер 2 згоряння двигунів внутрішнього згоряння з самозапалюванням від стиску - дизелів, що мають камеру згоряння розміщену в поршні або головці циліндрів.

Сучасні форсовані двигуни, описані у довіднику "Топливная аппаратура автотракторньїх дизелей, справочник, Файнлейб Б.Н, Л. Машиностроение 1990г., 352с" мають, головним чином, безпосереднє вприскування палива в камеру згоряння циліндричної форми, розміщену у поршні на осі циліндра, та форсунку з 70 чотирма розпилюючими отворами, розташовану у двоклапанній головці циліндрів з певним зміщенням від осі циліндра. Для поліпшення змішування палива з повітряним зарядом такі двигуни мають пристрої для надання заряду обертального руху навколо осі циліндра та й певної швидкості.

Головними перевагами таких камер згоряння є нескладність конструкцій невеликі теплові витрати внаслідок малих поверхонь охолодження, відсутність витрат на перетікання газів з великою швидкістю, добрі властивості 72 Щодо запуску дизеля. Переваги дизелів з такими камерами згоряння забезпечуються також досить високими показниками потужності та паливної економічності, надійністю головок циліндрів у найбільш теплонапружених місцях міжклапанних перемичок.

Недоліками дизелів з безпосереднім вприскуванням палива є великі значення максимального тиску згоряння та швидкості зростання тиску при згорянні, значний рівень шуму, труднощі з наданням повітряному заряду обертального руху навколо осі циліндра певної швидкості, а також підвищені значення викидів шкідливих речовин системи випуску та димності відпрацьованих газів внаслідок того, що у кінцевій фазі горіння змішування робочої суміш з незайманим киснем повітряного заряду в циліндрі значно зменшується.

Існує засіб поліпшити показники дизеля щодо значень максимального тиску згоряння, швидкості зростання тиску при згорянні та викидів шкідливих речовин без надання повітряному заряду обертального руху навколо осі с циліндра, як це пропонується, наприклад, у авторському свідоцтві Мо 848715 від 23.03.81р. Ге)

Поліпшення показників пропонується за рахунок застосування допоміжної камери згоряння, розміщеної в поршні у вигляді трьох кульових пустот, з'єднаних циліндричними каналами з основною камерою згоряння.

Канали розміщені тангенціально відносно кульових пустот, об'єм всіх пустот дорівнює 16...2095 об'єму основної камери згоряння, а відношення діаметра кожної пустоти до діаметра з'єднуючого каналу виконано так, що о дорівнює 4...5. со

Після загоряння палива в основній камері згоряння полум'я розповсюджується по об'єму основної камери і в кульові пустоти, куди попадає частина вприснутого палива. о

Внаслідок різкого зростання тиску в кульових пустотах допоміжної камери згоряння з них викидаються «І струмені факелів, що горять. Струмені турбулізують робоче тіло у просторі над поршнем та, змішуючись з ним, 3о інтенсифікують процеси випаровування, змішування та згоряння в період догоряння робочої суміші. о

Недоліком конструкції такої камери згоряння є складність виготовлення кульових пустот в головці поршня а також наявність додаткових теплових та гідравлічних втрат на неодноразове перетікання повітря і робочої суміші через вузькі канали, які з'єднують основну та допоміжну камери згоряння, що заважає подальшому « зменшенню викидів шкідливих речовин. З 50 Задача винаходу-спрощення конструкції допоміжної камери згоряння та поліпшення екологічних показників с дизелів з безпосереднім вприскуванням палива без погіршення показників питомої витрати палива шляхом

Із» інтенсифікації процесу згоряння в період догоряння робочої суміші.

Поставлена задави вирішується таким чином: основна та допоміжна камери згоряння розташовані в поршні або в головці циліндрів та сполучені з'єднуючим каналом, тангенціально розташованим відносно допоміжної камери згоряння, виконані у вигляді кількох відкритих з боку днища поршня циліндричних порожнин однакової і-й глибини. Сумішоутворення здійснюється в основній камері згоряння за рахунок енергії вприскування палива, яке

ЧК» подається через 6 "7...97и дірчастий розпилювач форсунки, розміщеної в головці циліндрів на одній осі з сл основною камерою. Це надає змогу добре перемішати паливо з повітрям на першій стадії згоряння. Після самозапалення від стиску подальше горіння відбувається в допоміжній камері згоряння, куди робоча суміш (95) 50 перетікає по відкритому з боку днища поршня каналу, виконаному на глибину камер і з площею перерізу,

Ф більшою не менш як на 1090 площі циліндричної поверхні, утвореної діаметром окружності основної камери згоряння та розміром щілини між днищами поршня та головки циліндрів при положенні поршня у верхній мертвій точці в кінці такту стиску.

Автору невідомі дизелі, основна та допоміжна камери згоряння яких - виконані у вигляді кількох відкритих з боку днища поршня циліндричних пустот, що спрощує виготовлення

ГФ) таких допоміжних камер порівняно з кульовими і зменшує витрати на перетікання повітряного заряду в 7 допоміжну камеру на такті стиску та робочої суміші з допоміжної камери на такті робочого ходу, - циліндричні порожнини виконані на однакову глибину, що зменшує втрати на перетікання робочої суміші з основної камери згоряння в допоміжну, бо - канал, що з'єднує основну та допоміжну камери згоряння, виконано на глибину камер відкритим з боку днища поршня, що створює умови для перетікання робочої суміші з найменшими тепловими та гідравлічними втратами; - площа перерізу каналу більша не менш, як на 1095 площі циліндричної поверхні, утвореної діаметром окружності основної камери згоряння та розміром щілини між днищами поршня та головки циліндрів при бо положенні поршня у верхній мертвій точці в кінці такту стиску, що сприяє перетіканню робочої суміші після самозапалювання не в щілину між днищами поршня та головки циліндрів по окружності основної камери, а головним чином в допоміжну камеру і утворює інтенсивний обертальний рух робочої суміші у допоміжній камері згоряння.

Функціональним призначенням сукупності визначених ознак є спрощення виготовлення допоміжної камери згоряння та поліпшення процесу горіння в період догоряння робочої суміші за рахунок надання без зайвих витрат обертального руху робочій суміші та послідовного постачання до неї незайманого кисню повітряного заряду в допоміжній камері згоряння, завдяки цьому - зменшення викидів шкідливих речовин системи випуску та димності відпрацьованих газів без погіршення показників питомої витрати палива дизелів. 70 На фіг.1 показана основна та допоміжна камери згоряння, розташовані в поршні дизеля.

На фіг2 вид зверху на основну та допоміжну камери згоряння, розташовані в поршні, положення багатодірчастого розпилювача форсунки, його паливних струменів відносно основної камери згоряння та напрямок руху робочої суміші, утвореної після самозапалювання горючої суміші.

На фіг.З показані основна та допоміжна камери згоряння, розташовані в головці циліндрів. 15 На фіг.4 вид знизу на основну та допоміжну камери згоряння, розташовані в головці циліндрів, положення багатодірчастого розпилювача форсунки, його паливних струменів відносно основної камери згоряння та напрямок руху робочої суміші, утвореної після самозапалювання горючої суміші.

Дизель з безпосереднім вприскуванням палива має камеру згоряння 1 розташовану в поршні 2 або в головці циліндрів 3. Камера згоряння 1 виконана у вигляді кількох відкритих з боку днища поршня 2 циліндричних пустот 20 однакової глибини, одна з яких утворює основну камеру згоряння 4, а інша, як на фіг.2, або інші, як на фіг.4, допоміжну камеру згоряння 5. Сумішоутворення в основній камері згоряння 4 здійснюється за рахунок енергії вприскування палива, яке подається через багатодірчастий розпилювач б форсунки 7, розміщеної на осі основної камери згоряння 4, а завершення згоряння після самозапалення паливних струменів 8 та перетікання утвореної робочої суміші по стрілці 9У відбувається в допоміжній камері згоряння 5, циліндричні пустош якої сч ов З'єДднані з основною камерою згоряння 4 тангенціально розташованим по відношенню до циліндричних пустот допоміжної камери згоряння 5 відкритим каналом 10, виконаним на глибину камер 4 і 5, а площа перерізу каналу і) більша не менш, як на 1095 площі циліндричної поверхні, утвореної довжиною окружності основної камери згоряння 4 та розміром щілини між днищами поршня 2 та головки циліндрів З при положенні поршня 2 у верхній мертвій точці в кінці такту стиску. Ге зо Двигун працює таким чином: при вприскуванні палива через 6б-ти .. 9-ти дірчастий розпилювач б форсунки 7, діаметри отворів якого о підшукують таким чином, щоб паливні струмені 8 максимально наближались до стінки основної камери згоряння ю 4 не контактуючи з нею, розпилене паливо розповсюджується в основній камері згоряння 4, об'єм якої підбирається так, що місцевий коефіцієнт надлишку повітря повинен бути в межах 0,7...0,9 що створює « оптимальні умови для самозапалювання горючої суміші. ю

Після самозапалювання паливних струменів 8 тиск в основній камері згоряння 4 підвищується, багата робоча суміш по каналу 10 площа перерізу якого більша не менш, як на 1095 площі циліндричної поверхні, утвореної довжиною окружності основної камери згоряння 4 та розміром щілини між днищами поршня 2 і головки циліндрів

З, перетікає в допоміжну камеру згоряння 5. «

Завдяки такому співвідношенню площ тангенціально розміщений канал 10 утворює інтенсивний обертальний пл») с рух робочої суміші у допоміжній камері згоряння 5, як показано стрілками 9. Продукти згоряння скупчуються у центрі допоміжної камери згоряння 5, прохолодне повітря витискається на її периферію, а незайманий кисень ;» повітряного заряду послідовно підводиться до багатої робочої суміші, що перетікає з основної камери, і сприяє її вигорянню. Тиск у допоміжній камері згоряння зростає, але внаслідок переміщення поршня 2 від верхньої Мертвої точки щілина між поршнем 2 та головкою циліндрів З збільшується і робоча суміш перетікає з допоміжної с камери згоряння в цю щілину з мінімальними гідравлічними витратами.

Завдяки спрямованому руху робочої суміші, інтенсифікації перемішування її з повітряним зарядом на стадії о догоряння та мінімальним гідравлічним витратам на перетікання створюються сприятливі умови для повного, с малотоксичного та безшумного згоряння палива при обмеженому значенні максимального тиску згоряння та 5р невеликих значеннях коефіцієнту надлишку повітря. о Ефективність використання нової камери згоряння збільшується при її розміщенні в двоклапанній головці

Ф циліндрів. У цьому випадку допоміжна камера згоряння 5 має бути розташована під клапанами, ж зображено на фіг4. Це сприяє підвищенню коефіцієнта використання повітряного заряду в циліндрі дизеля завдяки використанню повітря у підклапанних об'ємах, дозволяє здійснити провітрювання циліндра за рахунок значного ов перекриття клапанів безбоязно щодо зустрічі клапана з поршнем і тим знизити коефіцієнт залишкових газів та температуру відпрацьованих газів. (Ф, Використання винаходу, що пропонується, дозволить зменшити викиди шкідливих речовин системи випуску і ка димності відпрацьованих газів без погіршення показників питомої виграти палива, поліпшити показники надійності дизелів з безпосереднім вприскуванням палива, зменшити витрати на виготовлення дизелів при бо застосуванні допоміжної камери згоряння.

Claims (1)

1. Формула винаходу

   65 Дизель з безпосереднім вприскуванням палива, що має основну та допоміжну камери згоряння, розташовані в поршні або в головці циліндрів, з'єднуючий камери канал, тангенціально розташований відносно допоміжної камери згоряння, встановлену у головку циліндрів на одній осі з основною камерою згоряння форсунку з багатодірчатим розпилювачем, який відрізняється тим, що основна і допоміжна камери згоряння виконані у вигляді кількох відкритих з боку днища поршня циліндричних пустот однакової глибини, з'єднуючий камери канал Виконано на глибину камер також відкритим з боку днища поршня, а площа перерізу каналу більша не менш як на 1095 за площу циліндричної поверхні, утвореної довжиною окружності основної камери згоряння та розміром щілини між днищами поршня та головки циліндрів при положенні поршня у верхній мертвій точці в кінці такту стиску. с щі 6) (Се) (зе) ів) « Іс)

   - . и? 1 щ» 1 (95) 4) іме) 60 б5