| Предкамерный способ смесеобразования осуществляется в предкамерных дизелях. У этих двигателей камера сгорания состоит из основной камеры 1 (фиг. 68) и предкамеры 2. Предкамера сообщается с основной камерой одним или несколькими узкими каналами. Процесс смесеобразования происходит так: в период хода сжатия давление в цилиндре возрастает, вследствие чего воздух с большой. скоростью через соединительные каналы входит в предкамеру, где и происходит его завихрение. Примерно за 15° до в. м. т. по углу поворота колена топливо впрыскивается в предкамеру, где происходит его воспламенение. При этом топливо сгорает частично, так как количество воздуха в предкамере недостаточно для всего поданного топлива (объем предкамеры составляет примерно 20—25% объема пространства сжатия). Сгорание в предкамере совершается с резким повышением давления; вследствие этого продукты сгорания с большой скоростью устремляются в основную камеру сгорания, увлекая за собой большую часть топлива и подвергая его дальнейшему распыливанию и перемешиванию с воздухом. Полное сгорание происходит, таким образом, в цилиндре при всевозрастающем его объеме; процесс сгорания протекает примерно при неизменном давлении.
Таким образом, и этот тип дизеля работает по смешанному циклу. Благодаря добавочному Таким образом, и этот тип дизеля работает по смешанному циклу. Благодаря добавочному распыливанию топлива газовой струей в предкамерных дизелях не обязательно такое же тонкое распыливание топлива, как в дизелях со струйным распылом. Поэтому для них возможно применение форсунок с одним сопловым отверстием при более низком давлении впрыска топлива, порядка 80—120 аm. Наличие сравнительно малых давлений топлива ведет к упрощению конструкции топливного насоса. Качество топлива здесь не имеет столь решающего значения, как при струйном распыливании; поэтому для предкамерных дизелей можно пользоваться более тяжелыми сортами топлива и без особенно тщательной фильтрации. Однако дополнительные тепловые потери в предкамере, потери энергии при двухкратном проталкивании газовых масс в предкамеру и обратно приводят к увеличению удельного расхода топлива и снижают эффективный к. п. д. двигателя. Кроме того, у этих двигателей затруднителен пуск в ход, так как сжимаемый воздух, проходя через отверстия еще холодной предкамеры, отдает ей часть своего тепла, в результате чего температура воздуха в предкамере не обеспечивает интенсивного воспламенения топлива. Вследствие этого в предкамерных дизелях обычно применяются пусковые приспособления, облегчающие запуск двигателей (электрическая спираль накаливания, патрон с тлеющей селитровой бумагой и пр.). Наконец, к числу недостатков предкамерных двигателей относится усложнение конструкции крышки цилиндра. |
Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров Рекомендуем также прочитать статью о том,
Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания. Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.
Данная схема позволяет реализовать более плавное и равномерное нарастание давления в основной камере сгорания, что снижает ударные нагрузки в цилиндрах ДВС.
Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается
Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру. Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.
В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и Рекомендуем также прочитать статью о том,
Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.
Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.
Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.
Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.
Почему дизель дымит черным дымом
drive.autogear.ru
Cтраница 1
Предкамерные дизели имеют разделенные камеры сгорания Соотношение между Vnp - объемом предкамеры и Vc - объемом пространства сжатия выбирается от 0 25 до 0 40 ( фиг. Впрыснутое в предкамеру топливо частично сгорает и полученная энергия используется для распыливания несгоревшей части топлива в объеме надпоршневого пространства. Предкамера соединяется с надпоршневым пространством одним или несколькими отверстиями. Для предкамерного процесса применяется однодырчатый распылитель, имеющий небольшой угол конуса распыла ( в 10 - 15) во избежание оседания частиц топлива на боковых стенках предкамеры. [1]
У предкамерных дизелей ( см. рис. 34 - 8) объем предкамеры составляет 25 - 40 % общего объема камеры. [2]
У предкамерных дизелей камера сгорания состоит из двух частей. Основная ее часть, занимающая более 70 % общего объема камеры сгорания, расположена непосредственно над поршнем, а меньшая ее часть вынесена в предкамеру. Дизельные двигатели предкамерного типа работают устойчиво без дымления в широком диапазоне оборотов. [3]
Недостатком предкамерных дизелей является затрудненный пуск в холодном состоянии, повышенный расход топлива и более низкий коэффициент полезного действия. [4]
В предкамерных дизелях для смесеобразования используется вихревое движение газов, создающееся в результате предварительного частичного сгорания топлива в предкамере. [5]
На некоторых предкамерных дизелях применяют запальники из тлеющей пропитанной селитрой бумаги. Перед пуском непрогретого дизеля в предкамеру ввертывают стержни с тлеющим запальником. Соприкасаясь со впрыснутым мелкораспыленным топливом, запальники воспламеняют его и происходит вспышка. [7]
Наихудший пуск имеют предкамерные дизели, как имеющие самые высокие скорости воздуха в перепускных каналах и наибольшие тепловые потери. Без свечи накаливания или какого-либо иного подогревательного устройства предкамерный дизель вообще не может быть пущен. После длительной стоянки обязательно требуется достаточное предварительное накаливание пусковой свечи. Вихрекамер-ные дизели с их просторным перепускным каналом, соединяющим камеру с цилиндровым пространством, при удачном расположении форсунки и при температуре окружающего воздуха выше 0 пускаются в большинстве случаев без приспособления для калильного зажигания. [8]
Параметры процесса сгорания предкамерного дизеля следующие: / n0 5; tz0 01407 сек. [9]
Давление впрыскиваемого топлива в предкамерных дизелях составляет 8 0 - 12 5 Мн / м2, расход топлива на 10 - 20 % превышает расход в двигателях с неразделенными камерами. [10]
Для улучшения пусковых качеств у предкамерных дизелей повышают степени сжатия ( Е 20 - н 21) по сравнению с дизелями с неразделенными камерами сгорания. Кроме того, предкамеры оборудуют обычно калильными свечами. [11]
На рис. 11.106 показана схема предкамерного дизеля. Камера сгорания разделена здесь на две части: предкамеру 1 и основную камеру 3 над-поршнем. Объем предкамеры составляет 25 - 35 % общего объема камеры сгорания. Воздух, сжимаемый движущимся вверх поршнем, заполняет основную камеру и предкамеру. Ввиду сравнительно небольшого объема предкамеры в ней сгорает лишь часть топлива, впрыскиваемого на один цикл работы. В результате сгорания топлива давление в предкамере растет, и образующиеся газы вместе с несгоревшим топливом выбрасываются в основную камеру сгорания. При этом благодаря большим скоростям истечения топливо дополнительно распыливается, хорошо смешивается с воздухом и сгорает в основной камере сгорания 3 над поршнем. Образующиеся газы производят работу и затем удаляются. [13]
Несколько меньше среднее эффективное давление получается у предкамерных дизелей из-за увеличенных потерь при осуществлении рабочего цикла. [14]
Кривые изменения ре и ge в зависимости от числа оборотов для ряда предкамерных дизелей при полной нагрузке приведены на фиг. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Мв 62306
Класс 46а, с)0
46а4 6-СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
A. A. Булычев
УХТАКТН ЫЙ ФОРКАМЕРН 6! Й ДВИГАТЕЛЬ ДИЗЕЛЯ
ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ
Заявлено 17 августа 1940 г. аа Xiro 7573 в Народный Комиссариат виационной промыгвленности СССР
Опубликовано 31 января 1943 г.
Известны двухтактные форкамерные двигатели дизеля двойного действия, снабженные неподвижной поршневой перегородкой. Перегородка эта разделяет полость внутри рабочего поршня на две части— рабочую и компрессорную.
Описываемый двигатель принадлежит к типу вышеупомянутых двигателей, но отличается от них особым устройством форкамеры. Последняя выполнена подвижной в направлении оси цилиндра и служит одновременно золотником, который сообщает попеременно ее (форкамеры) полость то с компрессорной полостью внутри рабочего поршня, то с форсункой внутри неподвижной поршневои перегородки, то с рабочей полостью внутри рабочего поршня.
На чертеже схематически изображен двигатель в продольном разрезе.
Полость цилиндра 4 двигателя делится на две части неподвижной поршневой перегородкой 15, внутри которой расположена форкамера б с подпружиненным штоком 14. Перегородка поддерживается введенным внутрь цилиндра полым штоком 5. Та же перегородка разделяет полость внутри рабочего поршня —,àêæå на две части — рабочую и ко м п р ес с о р кую.
Воздух в полость 8 форкамеры нагнетается из верхней части поршня-цилиндра 2 через отверстис 9, автоматический клапан 10 и отверстие 21, Топливо в форкамеру впрыскивается форсункой 17, находящейся внутри неподвижной поршневой перегородки. Охлаждение последней осуществляется через шток (на чертеже не показано).
Главный цилиндр 4 работает по двухтактному циклу и имеет прямоточную продувку через окно 7 и клапан 1. Нижняя часть поршняцилиндра 2 работает также по двухтактному циклу с прямоточной продувкой через впускные окна 12, 12а с выхлопными окнами 18, 11, 20.
В неподвижной перегородке имеется сопло 19, отверстие которого в известные моменты совпадает с окном 18 форкамеры б. Через сопло 19 газы переходят из форкамеры в нижнюю часть поршня-цилиндра. № 62306
Работа двигателя заключается в следующем. При движении поршня-цилиндра 2 вверх в нижней рабочей части поршня-цилиндра происходит сжатие воздуха. Все окна закрыты. В тот момент, когда поршеньцилиндр проходит вверх примерно 0,8 своего хода, форкамера б опускается до такого положения, при котором окно 18 ее совпадает с соплом 19. Отверстие 21 при этом закрывается форкамерой. При дальнейшем движении поршня воздух из нижней части поршня-цилиндра перегоняется в форкамеру через сопло 19. В конце хода поршня-цилиндра
2 окна 22 и lб совместятся и в верхнюю компрессорную часть поршняцилиндра поступит воздух, подаваемый нагнетателем Рута. Затем с помощью форсунок 8 и 17 в цилиндр 4 и в форкамеру впрыскивается топливо. Происходит рабочий ход и поршень-цилиндр начинает двигаться вниз. В верхней части поршня-цилиндра идет сжатие воздуха, открывгются окна 7, 18 11 и 20. Вслед за этим производится поднятие форкамеры б в положение, указанное на чертеже (исходное). После этого открываются впускные продувочные окна 12, 12а и клапан 1. Воздух из верхней компрессорной части поршня-цилиндра через клапан 10 н отверстие 21 переходит в форкамеру. Затем поршень-цилиндр 2 по окончании продувки начинает двигаться вверх и цикл работы двигателя повторяется.
Предмет изобретения
Двухтактный форкамерныи двигатель дизеля двойного действия с неподвижной поршневой перегородкой, разделяющей полость внутри рабочего поршня на две части — рабочую и компрессорную, о т л ич а ю шийся тем, что форкамера выполнена подвижной в направлении оси цилиндра и служит одновременно золотником, сообщающим попеременно полость форкамеры то с компрессорной полостью внутри рабочего поршня, то с форсункой внутри неподвижной поршневой перегородки, то с рабочей полостью внутри рабочего поршня.
Похожие патенты:
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к форкамерам газовых двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к способам и устройствам для воспламенения топлива и может быть использовано для зажигания скоростных потоков горючих смесей в различных технологических устройствах и энергетических установках, в частности в импульсно-детонационных двигателях летательных аппаратов
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к газовым двигателям внутреннего сгорания стационарного и транспортного назначения и может быть использовано как в наземном, так и в морском, и речном транспорте
Изобретение относится к двигателестроению, более конкретно, к поршневым двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от электрической искры, с улучшенными экономическими и экологическими характеристиками и используемыми, прежде всего, на автомобильном транспорте
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может использоваться в автомобилестроении, судостроении, тракторостроении, производстве двигателей для сельскохозяйственных машин, а также в качестве насосов для перекачки жидкостей
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания, используемым в качестве силовых установок во всех видах транспорта - автомобильном, воздушном, железнодорожном, морском и речном, а также в сельскохозяйственных и строительных машинах, электростанциях, мотоциклах, нефтяной и газовой промышленностях и других гражданских и военных отраслях народного хозяйства во всех странах мира
Изобретение относится к двигателестроению, в частности двухтактным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания с двухтактным рабочим циклом
Двухтактный форкамерный двигатель дизеля двойного действия, форкамера дизель
www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к форкамерам газовых двигателей внутреннего сгорания. Узел форкамерного клапана установлен в сверлении корпуса форкамеры, в зоне, омываемой охлаждающей жидкостью. В сверлении корпуса форкамеры, перед узлом форкамерного клапана, установлен дроссель, закрытый со стороны подвода газа фильтрующей сеткой. Корпус форкамеры выполнен из материала с высокой теплопроводностью и прочностью, например из латуни. Корпус форкамеры содержит выточку, соединяющую сверление корпуса форкамеры, в котором установлен узел форкамерного клапана, с каналом крышки цилиндра дизеля, предназначенным для отвода просочившегося через форсунку топлива, и последний соединен с магистралью подачи форкамерного газа. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности работы форкамеры. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к форкамерам газовых двигателей внутреннего сгорания.
Известны форкамеры газовых двигателей внутреннего сгорания, установленные на место форсунок в крышках цилиндров дизелей, содержащие корпус с рабочей полостью, соединенный с распылителем, свечу зажигания и узел форкамерного клапана, сообщенный соединительным каналом с рабочей полостью. (См., например, Двигатели внутреннего сгорания “Системы поршневых и комбинированных двигателей”. Третье издание, переработанное и дополненное. Под общей редакцией А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1985 г., рис.206, стр.228 и рис.207б, стр.229).
Недостатком этих конструкций является наличие соединительного канала между узлом форкамерного клапана и рабочей полостью, расположенного в корпусе форкамеры вблизи резьбовой части свечи зажигания, что приводит к перегреву корпуса в месте установки свечи вследствие того, что при каждом такте рабочего хода раскаленные продукты горения под действием высокого давления, развивающегося в форкамере, проникают внутрь соединительного канала. Это приводит к преждевременному выходу из строя свечи зажигания.
Кроме этого, газоподводящий канал имеет малое проходное сечение и часто засоряется продуктами сгорания, что приводит к уменьшению подачи газа в форкамеру и потере ее работоспособности.
Известны аналогичные форкамеры, содержащие форкамерные клапаны, установленные непосредственно на корпусе форкамеры и проникающие в рабочую полость (см. ранее упомянутый источник, рис.207а, стр.229). Эта конструкция наиболее близка к предлагаемому устройству и предлагается в качестве прототипа. Недостатком устройства, предложенного в качестве прототипа, является расположение форкамерного клапана в зоне, где отсутствует жидкостное охлаждение крышки цилиндра, что приводит к перегреву форкамерного клапана и повышенному его износу. Вместе с этим, для снижения температуры корпуса этой форкамеры требуется выполнение в ее корпусе сети каналов, что значительно усложняет ее конструкцию и при засорении каналов приводит к выходу из строя корпуса форкамеры.
Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение надежности форкамеры.
Это достигается тем, что в форкамере газового двигателя внутреннего сгорания, установленной на место форсунки дизеля, содержащей корпус с рабочей полостью, соединенный с распылителем, свечу зажигания и узел форкамерного клапана, последний установлен в сверлении корпуса форкамеры, в зоне, омываемой охлаждающей жидкостью. В сверлении корпуса форкамеры, перед узлом форкамерного клапана, установлен дроссель, закрытый со стороны подвода газа фильтрующей сеткой. Корпус форкамеры выполнен из материала с высокой теплопроводностью и прочностью, например из латуни. Корпус форкамеры содержит выточку, соединяющую сверление корпуса форкамеры, в котором установлен узел форкамерного клапана, с каналом крышки цилиндра дизеля, предназначенным для отвода просочившегося через форсунку топлива, и последний соединен с магистралью подачи форкамерного газа.
На основании изложенного считаем, что новым в предлагаемом устройстве является то, что узел форкамерного клапана установлен в сверлении корпуса форкамеры, в зоне, омываемой охлаждающей жидкостью. В сверлении корпуса форкамеры, перед узлом форкамерного клапана, установлен дроссель, закрытый со стороны подвода газа фильтрующей сеткой. Корпус форкамеры выполнен из материала с высокой теплопроводностью и прочностью, например из латуни. Корпус форкамеры содержит выточку, соединяющую сверление корпуса форкамеры, в котором установлен узел форкамерного клапана, с каналом крышки цилиндра дизеля, предназначенным для отвода просочившегося через форсунку топлива, и последний соединен с магистралью подачи форкамерного газа.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемой конструкции. Форкамера газового двигателя внутреннего сгорания, установленная на место форсунки крышки цилиндра 1 дизеля, при этом последняя содержит канал 2 для отвода просочившегося через форсунку топлива и полость охлаждения 3, а форкамера содержит корпус 4 с рабочей полостью 5, распылителем 6 и выточкой 7, свечу зажигания 8, узел форкамерного клапана 9, сверление 10 корпуса форкамеры 4, дроссель 11, фильтрующую сетку 12.
Принцип работы предлагаемой форкамеры газового двигателя внутреннего сгорания аналогичен традиционным конструкциям. Отличие состоит в том, что узел форкамерного клапана 9 установлен в сверлении 10 корпуса форкамеры 4, в зоне, омываемой жидкостью полости охлаждения 3 крышки цилиндра 1, что обеспечивает его удовлетворительное температурное состояние и высокую работоспособность. Фильтрующая сетка 12 имеет ячейки меньшего размера, чем размер отверстия в дросселе 11, что исключает засорение дросселя 11 при работе. Корпус форкамеры 4, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, позволяет обеспечить интенсивный отвод тепла из зоны установки свечи зажигания 8 и узла форкамерного клапана 9, а также снижает теплонапряженность распылителя 6. Повышенная прочность материала корпуса форкамеры 4 обеспечивает многократную замену свечи зажигания 8 без повреждения резьбы корпуса 7 форкамеры 4. Топливный газ из магистрали подачи форкамерного газа (не показан) поступает в канал 2 крышки цилиндра 1, предназначенный для отвода просочившегося через форсунку топлива в дизеле, далее газ поступает в выточку 7 корпуса форкамеры 4, проходит через фильтрующую сетку 12, дроссель 11, сверление 10, далее через узел форкамерного клапана 9 и поступает в рабочую полость 5. В качестве магистрали подачи форкамерного газа может быть использован коллектор сбора просочившегося топлива через форсунки дизеля.
Экономический эффект от внедрения настоящего изобретения заключается в снижении затрат на изготовление форкамеры, а также вследствие увеличения срока службы форкамеры.
Формула изобретения
1. Форкамера газового двигателя внутреннего сгорания, установленная на место форсунки в крышке цилиндра дизеля, содержащая корпус с рабочей полостью, соединенный с распылителем, свечу зажигания и узел форкамерного клапана, отличающаяся тем, что узел форкамерного клапана установлен в сверлении корпуса форкамеры, в зоне, омываемой охлаждающей жидкостью.
2. Форкамера по п.1, отличающаяся тем, что в сверлении корпуса форкамеры, перед узлом форкамерного клапана, установлен дроссель, закрытый со стороны подвода газа фильтрующей сеткой.
3. Форкамера по п.1, отличающаяся тем, что корпус ее выполнен из материала с высокой теплопроводностью и прочностью, например из латуни.
4. Форкамера по п.1, отличающаяся тем, что корпус форкамеры содержит выточку, соединяющую сверление корпуса форкамеры, в котором установлен узел форкамерного клапана, с каналом крышки цилиндра дизеля, предназначенным для отвода просочившегося через форсунку топлива, и последний соединен с магистралью подачи форкамерного газа.
РИСУНКИ
www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Форкамера содержит полость, сообщенную с основной камерой сгорания перепускным каналом, смонтирован на наружной части головки блока цилиндров, имеет полость со встроенной распиливающей форсункой, а перепускной канал выполнен в виде профилированного сопла Лаваля, причем входной участок перепускного канала имеет образующую в виде гладкой кривой, форма которой определяется по соотношению Витошинского, а сопряжение входного и выходного участков выполнено по дуге эллипса. Изобретение обеспечивает работу ДВС на бедных жидкотопливно-воздушных и газовоздушных смесях, экономию дизельного топлива, малую токсичность отработавших газов, простоту технического обслуживания и низкую себестоимость. 1 ил. 
Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, и предназначено для улучшения их технико-экономических и экологических показателей.
Известны форкамеры двигателей внутреннего сгорания, выполненные в головке блока цилиндров, сообщенные с основной камерой сгорания соединительными каналами (см., например, патент США №4442807 кл. F 02 В 19/18, 1984 г., патент РФ №2099550 F 02 В 19/18, 1995 г.)
Недостатками таких форкамер являются высокая трудоемкость производства и технического обслуживания, а также невозможность использования на действующем и производимом парке автотехники, так как неизбежные изменения в конструкции двигателя потребуют вложения капитальных затрат на разработку конструкций его новых деталей и узлов, изменение технологии производства и дополнительное оборудование и техоснастку. Размещение известных форкамер в нижней части головки блока цилиндров существенно затрудняет их технологическое обслуживание и, при необходимости, демонтаж, так как потребует разборку двигателя автомобиля. Указанные недостатки затрудняют внедрение известных форкамер на действующем автопарке и выпускающихся автомобилях и решение в реальном времени задач повышения топливной экономичности автомобилей и экологических проблем в крупных городах и на автотрассах.
Эти недостатки устранены в форкамерах по патентам Великобритании №1261176, Кл. F 02 В 19/12, 1972 г. и РФ №2210677, F 02 В 19/18, 2001 г., смонтированными на внешней (наружной) части головки блока цилиндров и содержащими полость, сообщенную с основной камерой сгорания двигателя при помощи перепускного криволинейного канала. Известные форкамеры просты по конструкции, легко и быстро монтируемы и чрезвычайно дешевы в производстве и эксплуатации, а форкамера по патенту РФ №2210677 на испытаниях показала высокие результаты топливной экономичности и экологичности автомобильных двигателей.
Однако эти форкамеры применимы на двигателях с принудительным (искровым) зажиганием и не могут быть использованы на двигателях с воспламенением от сжатия горючей смеси (дизельных ДВС).
Известны топливные насосы дизельных двигателей с повышенным давлением впрыска топлива 70-100 МПа (70-100 атм), например ЯМЗ ТА 423, ТА 444, ТА 861. Такое увеличение давления впрыска топлива необходимо для лучшего его распыления в камерах сгорания новых двигателей, чтобы сжигать дизтопливо по критериям, удовлетворяющим требованиям экологических стандартов EURO-1, EURO-2 и EURO-3.
Однако такое повышение давления впрыска вызывает повышение мощности топливного насоса и его привода, что составляет 10-15% мощности ДВС, развиваемой автомобилем на крейсерской скорости движения (80 км/час). Такая высокая мощность привода топливного насоса обуславливает значительный дополнительный расход топлива, что ухудшает топливную экономичность ДВС, а экологические характеристики автомобиля остаются в существенной степени зависимы от надежности и эффективности работы форсунок и качества смесеобразования в цилиндре ДВС, которые в настоящее время еще очень низкие.
Целью настоящего изобретения является существенное улучшение топливной экономичности и экологичности ДВС с воспламенением от сжатия горючей смеси на основе простого и надежного технического решения.
Для этого известный двигатель с воспламенением от сжатия горючей смеси (например, ЯМЗ-238, КамАЗ-740 дизельные) согласно изобретению оснащается форкамерой, смонтированной на внешней (наружной) части головки блока цилиндров и содержащей полость, сообщенную с основной камерой сгорания при помощи перепускного криволинейного канала, выполненного в виде профилированного сопла Лаваля, выходной участок которого выходит в основную камеру сгорания, а полость форкамеры содержит распыливающую форсунку для впрыска топлива.
Установка форкамеры дизельного ДВС на внешней (наружной) части головки блока цилиндров обуславливает простоту ее конструкции и технического обслуживания, а также высокую доступность и оперативность реализации предложенного технического решения в реальном времени на действующих и новых автодвигателях. Установка в полости форкамеры распыливающей форсунки устраняет необходимость увеличения давления впрыска топливного насоса высокого давления (ТНВД) и оставить его на уровне 300-350 атм, т.к. после впрыска давление в полости форкамеры, после предварительного сгорания топливной смеси, может достигать более 1000 атм, что обусловлено геометрическими и конструктивно-прочностными характеристиками головки блока цилиндров и форкамеры. Выполнение перепускного канала в виде профилированного сопла Лаваля обеспечит наивысшую (сверхзвуковую) скорость истечения топливно-воздушной смеси в цилиндр двигателя и ее наилучшие дисперсность и распыление, что приведет к оптимальным параметрам смесеобразования и сгорания топлива и, как следствие, к снижению расхода топлива, токсичности выхлопных газов и высокому КПД двигателя автомобиля.
Компактная, легко и быстро монтируемая и демонтируемая конструкция форкамеры обеспечит простоту ее производства, эксплуатации и технического обслуживания, низкую себестоимость и доступность широкому потребителю, решение актуальных экологических проблем автотранспорта.
Предложенное техническое решение не известно из доступных источников информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста-двигателестроителя и промышленно легко осуществимо для производства форкамерно-факельных систем ДВС, то есть соответствует критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), который имеет чисто иллюстративное значение и не ограничивает объема прав совокупности существенных признаков формулы изобретения, где изображены: форкамера 1, смонтированная на наружной части головки 2 блока цилиндров 3, содержащая полость 4 с установленной распыливающей форсункой 5, перепускной канал 6, выполненный в виде профилированного сопла Лаваля с контуром, образованным плавной кривой и состоящим из входного 7 и выходного 8 участков.
По совокупности конструктивных признаков форкамера представляет собой импульсный реактивый двигатель, работающий в заторможенном (обращенном) режиме, в котором окислитель (воздух) подается через реактивное сопло.
Входной участок 7 перепускного канала 6 имеет образующую в виде гладкой кривой, форма которой может быть определена, например, по известному соотношению Витошинского, а контур выходного участка 8 может быть построен известным методом характеристик. Сопряжение образующих этих участков можно выполнить по дуге эллипса.
Устройство функционирует следующим образом. На такте сжатия ДВС сжатый воздух при Т700-900°С из основной камеры сгорания через перепускной канал 6 поступает в полость 4 форкамеры и заполняет ее. В момент впрыска из распылителя форсунки 5 в полость 4 впрыскивается распыленное топливо, где воспламеняется и частично сгорает, температура в полости форкамеры повышается до 1500-2000°С, а давление поднимается до величины более 1000 атм. Раскаленные продукты предварительного сгорания за счет сильного перепада давлений на входе и выходе перепускного канала 6 истекают со сверхзвуковой скоростью в основную камеру сгорания, где интенсивно перемешиваются со сжатым воздушным зарядом и эффективно догорают при наивысшей скорости сгорания топлива и максимальной полноте окисления топлива, обеспечивая повышенное давление на поршень и минимальную токсичность продуктов сгорания в цилиндре ДВС.
Ограниченное сообщение полости форкамеры 4 с объемом цилиндра ДВС за счет малого сечения перепускного канала 6 существенно снижает возможность коррозийного запирания отверстий распылителя форсунки 5 вследствие образования пускового конденсата или их закоксовывания от пригарания масляных брызг, что повышает надежность работы топливной аппаратуры ДВС.
Использование настоящего изобретения обеспечивает надежный пуск дизельного ДВС, устойчивость и мощность его работы на бедных топливно-воздушных смесях при снижении выхлопных газов в десятки раз и снижение скорости разрушения озонового слоя Земли, так как дизельные ДВС составляют более 50% единиц автотранспортной техники всех стран мира.
Форкамера двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащая полость, сообщенную с основной камерой сгорания перепускным каналом, отличающаяся тем, что она смонтирована на наружней части головки блока цилиндров, содержит установленную в полости распыливающую форсунку и сообщена с основной камерой сгорания двигателя при помощи перепускного канала, выполненного в виде профилированного сопла Лаваля, причем входной участок перепускного канала имеет образующую в виде гладкой кривой, форма которой определяется по соотношению Витошинского, а сопряжение входного и выходного участков выполнено по дуге эллипса.
www.freepatent.ru
