Изобретение относится к области двигателей, в частности, к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано при создании камер сгорания двигателей с искровым зажиганием.

В настоящее время дефицит энергоносителей требует серьезного улучшения конструкции существующих типов двигателей внутреннего сгорания и их узлов, в частности, конструкций камер сгорания, в которых не полностью сгорает топливо, о чем свидетельствует наличие несгоревших углеводородов в отработанных газах двигателей. Это приводит к снижению экономичности работы двигателей, повышению токсичности отработанных газов, детонационным явлениям при сгорании, вызывающих резкий металлический стук при работе двигателя и, как следствие, его разрушение.

Для борьбы с негативным явлением детонации используют электронные системы, однако используемые технические решения являются полумерами и не затрагивают физических основ процесса детонации.

Известна конструкция двигателя с искровым зажиганием, с впрыскиванием топлива во впускной коллектор с повышенной степенью сжатия, с камерой сгорания типа «Мау Firebalb, с тарелкой вьшускного клапана, расположенной в камере сгорания [Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями, Т.У.Асмус и др., под ред. Д. Хилларда, Дж. С. Спрингера, пер. с англ. A.M. Васильева, - М.: Машиностроение, 1988].

Недостатком данной конструкции двигателя является появление детонации на нагрузочных режимах работы при обогащении топливом рабочей смеси, а также достаточно сложная конструкция газораспределительного механизма и головки цилиндра благодаря размещению газораспределительных клапанов на различных уровнях по высоте головки цилиндра, что дополнительно увеличивает высоту двигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с топливной форсункой, установленной в его стенке, основной камерой сгорания в надпоршневой полости с расположенным в ней впускным клапаном, головку цилиндра с дополнительной камерой сгорания с тарелкой выпускного клапана и свечой зажигания, вставкой камеры сгорания с каналом, соединяющим надпоршневую полость с дополнительной камерой сгорания [UA JVS 83354, F02B 23/10, - заявл. 13.06.2005, опубл. 10.07.2008].

В указанном многотопливном двигателе с искровым зажиганием при использовании дизельного топлива появляется детонация на нагрузочных режимах работы. В основу изобретения поставлена задача создания высокоэффективного многотопливного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием путем изменения конструкции камеры сгорания для устранения детонации при работе двигателя на нагрузочных режимах при использовании дизельного топлива.

Поставленная задача решается тем, что в четырехтактном многотопливном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с головкой, основную и дополнительную камеры сгорания с газораспределительными клапанами в надпоршневой полости, топливную форсунку в стенке цилиндра, вставку с каналом соединяющим надпоршневую полость с объемом дополнительной камеры, в которой размещена свеча зажигания, согласно изобретению, вставка выполнена из жаропрочного материала в виде стакана, внутренний объем которого является объемом дополнительной камеры сгорания, установлена в головке цилиндра с диаметральным зазором, при этом свеча зажигания находится при вершине дополнительной камеры.

Величина диаметрального зазора равна 0.2 - 0.4мм.

Дополнительная камера сгорания выполнена с возможностью спирального движения воздушного потока в ее объеме.

Совокупность заявляемых признаков позволяет обеспечить бездетонационную работу четырехтактного многотопливного двигателя на сравнительно тяжелом по физическим свойствам дизельном топливе на нагрузочных режимах путем улучшения испарения топлива в процессе смесеобразования в объеме цельной дополнительной камеры сгорания в виде стакана, которая для повышения ее температуры выполнена из жаропрочного материала, а для уменьшения теплоотвода установлена в головке цилиндра с диаметральным зазором 0.2 - 0.4мм. В объеме камеры сгорания за счет наклона соединительного канала и цилиндрической формы камеры обеспечивается спиральное движение топливовоздушной смеси, что вызывает оседание частиц топлива на стенки камеры сгорания под действием центробежных сил и полное испарение топлива в составе смеси, благодаря чему получают однородную топливовоздушную смесь в объеме дополнительной камеры сгорания, готовую к воспламенению свечой зажигания, установленной при вершине камеры, и ее полному сгоранию, что исключает возникновение детонации.

На чертеже показан общий вид заявляемого четырехтактного многотопливного двигателя внутреннего сгорания.

Четырехтактный многотопливный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2 с основной 3 камерой сгорания, надпоршневую полость 4, головку 5 цилиндра !. В качестве горячего элемента, улучшающего испарение топлива в головке 5,

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) установлена дополнительная 6 камера сгорания, вьшолненная из жаропрочного материала и снабженная свечой зажигания 7, установленной при ее вершине. При этом дополнительная 6 камера сгорания соединена с надпоршневой полостью 4 соединительным каналом 8 и установлена в головке 5 с зазором 9, равным 0.2 - 0.4 мм. Дополнительная 6 камера сгорания имеет цилиндрическую форму, в объеме которой обеспечивается спиральное движение воздушного потока за счет наклона соединительного канала 8, а топливо подают в надпоршневую полость 4 форсункой 10, установленной под наклоном в стенке цилиндра 1.

Заявляемый двигатель работает следующим образом.

На нагрузочных режимах при подаче дизельного топлива в цилиндр 1 форсункой 10 топливо попадает на горячую поверхность головки 5 цилиндра 1 и вытесняется сжимаемым поршнем 2 воздухом в дополнительную 6 камеру сгорания, выполненную из жаропрочного материала и установленную в головке 5 цилиндра 1 с зазором 9, равным 0.2 - 0.4 мм, обеспечивающим уменьшение теплоотвода от стенок дополнительной 6 камеры сгорания в головку 5 цилиндра 1, за счет чего поддерживают высокую температуру стенок дополнительной 6 камеры. Так как дополнительная 6 камера сгорания имеет цилиндрическую форму и соединена с надпоршневой полостью 4 наклонным соединительным каналом 8, на такте сжатия в объеме дополнительной 6 камеры образуется спиральный воздушный вихрь, обеспечивающий оседание топлива из состава топливовоздушной смеси под действием центробежных сил на горячие стенки дополнительной 6 камеры сгорания, на которых происходит полное испарение тяжелого по составу дизельного топлива, пары которого поднимаются к вершине дополнительной 6 камеры сгорания, где воспламеняются в конце такта сжатия свечой зажигания 7. Горячие продукты сгорания из дополнительной 6 камеры сгорания по соединительному каналу 8 поступают в основную 3 камеру сгорания, расположенную в надпоршневой полости 4, выполняя работу расширения. При этом предварительное одновременное испарение различных по физическим свойствам углеводородных фракций, входящих в состав топлива, обеспечивает его полное сгорание, что устраняет причину возникновения детонации.

Заявляемый двигатель понижает на 35 - 40% выброс «парникового» газа в атмосферу и при этом способен эффективно работать на различных нефтяных топливах. Освоение выпуска такого двигателя позволит разработать высокоэкономичные и многотопливные двигатели для силовых установок гибридных автомобилей (ДВС + электромотор), которые признаны наиболее перспективными для создания современного экономичного автомобиля.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)