Четырехтактный бензиновый двигатель с форкамерно-факельным зажиганием

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для применения в бензиновых двигателях внутреннего сгорания с форкамерно-факельным зажиганием.
Из известных технических решений наиболее близкими по технической сущности является двигатель с форкамерно-факельным зажиганием ЗМЗ-4022.10.
Карбюраторный форкамерный двигатель внутреннего сгорания ЗМЗ-4022.10 [Авторское свидетельство SU 114378, F02B 19/00, заявлено 18.12.1956 (№ 563190/25, опубликовано 30.10.1968, бюллетень №34, дата опубликования описания 6.03.1969)], имеющий головку блока цилиндров, в которой выполнены основные камеры сгорания, а также форкамеры, соединенные с основными камерами сгорания сопловыми отверстиями. В головке блока цилиндров кроме каналов впуска и выпуска основных камер сгорания выполнены каналы для подвода горючей смеси к форкамерам. В глухом отверстии, выполненном в теле головки цилиндров, в направляющей втулке, имеющей отверстия для подвода горючей смеси в форкамеру, установлен дополнительный впускной клапан. Дополнительный впускной клапан форкамеры имеет привод от коромысла основного впускного клапана, имеющего специальную бобышку, в которой имеется винт для регулировки теплового зазора впускного клапана форкамеры. Форкамера представляет собой цилиндрический объем, ограниченный нижним торцем направляющей втулки впускного клапана форкамеры, нижней торцевой поверхностью тарелки впускного клапана форкамеры в закрытом состоянии и внутренними поверхностями глухого отверстия в теле головки цилиндров.
Существенными недостатками прототипа являются:
1) повышенные потери теплоты в систему охлаждения при осуществлении процесса сгорания в форкамерах через поверхности, ограничивающие объем форкамер, и поверхности сопловых отверстий, связывающих форкамеры с основными камерами сгорания, которые выполнены непосредственно в теле головки цилиндров, изготовленной из алюминиевого сплава;
в) повышенные газодинамические потери при выбросе горящих форкамерных факелов в основную камеру сгорания через сопловые отверстия относительно большой длины и малого диаметра.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа и повышение эффективности двигателей с форкамерно-факельным зажиганием. Использование предлагаемой полезной модели позволяет получить ряд положительных технических результатов, а именно:
снижение тепловых потерь в систему охлаждения;
увеличение индикаторного и эффективного коэффициента полезного действия четырехтактных бензиновых двигателей с форкамерно-факельным зажиганием в сравнении с прототипом.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что
форкамеры имеют вставки в форме полого цилиндра малой длины, имеют упорный бурт в верхней части и глухое донышко полусферической формы. Вставки изготовлены из легированной жаростойкой стали с напылением материалами с низким коэффициентом теплопроводности внутренних и наружных поверхностей. Во вставках выполнены отверстия для втулок сопловых каналов и свечи зажигания;
вставки форкамер устанавливаются в глухие отверстия в головке цилиндров, верхним буртом и небольшим участком наружной цилиндрической поверхности опираются на теплоизолирующее кольцо, выполненное из материала с низким коэффициентом теплопроводности. Кольцо установлено в глухом отверстии для направляющей втулки впускного клапана форкамеры в головке цилиндров. Вставки форкамер расположены в теле головки цилиндров таким образом, что между внутренними поверхностями глухих отверстий в головке цилиндров и наружными поверхностями вставок форкамер имеется воздушный зазор, служащий термобарьером для отвода теплоты от вставок форкамер в тело головки цилиндров;
сопловые отверстия, соединяющие форкамеру с основной камерой сгорания, выполнены во втулках из легированной жаростойкой стали с напылением наружных поверхностей материалами с низким коэффициентом теплопроводности;
втулки, в которых выполнены сопловые отверстия, сообщающие форкамеру с основной камерой сгорания, установлены в отверстия в головке цилиндров таким образом, что между внутренними поверхностями отверстий под втулки в головке цилиндров и наружными поверхностями втулок сопловых каналов имеется воздушный зазор, служащий термобарьером для отвода теплоты от втулок сопловых каналов;
поверхности тарелок впускного и выпускного клапанов основной камеры сгорания с напылением материалами с низким коэффициентом теплопроводности;
поверхности тарелки впускного клапана форкамеры с напылением материалами с низким коэффициентом теплопроводности;
поверхности направляющей втулки впускного клапана форкамеры, выступающие в форкамеру, с напылением материалами с низким коэффициентом теплопроводности;
Полезная модель поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми иллюстрациями, где фиг. 1 - поперечный разрез модернизированного двигателя с форкамерно-факельным зажиганием.
Поз.1 – головка цилиндров.
Поз. 2 – стальная вставка форкамеры с напылением материалами с низким коэффициентом теплопроводности.
Поз. 3 – теплоизолирующее кольцо вставки форкамеры.
Поз. 4 – свеча зажигания.
Поз. 5 – впускной клапан основной камеры сгорания.
Поз. 6 – впускной клапан форкамеры.
Поз. 7 – впускной канал основной камеры сгорания.
Поз. 8 – впускной канал форкамеры.
Поз. 9 – направляющая втулка клапана форкамеры с каналами для подачи обогащенной горючей смеси в форкамеру.
Поз. 10 – стальная втулка соплового канала с напылением материалами с низким коэффициентом теплопроводности.
Поз. 11 – коромысло впускного клапана основной камеры сгорания с бобышкой привода впускного клапана форкамеры и винтом для регулировки теплового зазора впускного клапана форкамеры.
Поз. 12 – ось коромысел.
Поз. 13 – маслоотражательный колпачок впускного клапана форкамеры.
Поз. 14 – маслоотражательный колпачок впускного клапана основной камеры сгорания.
Поз. 15 – возвратная пружина впускного клапана форкамеры.
Поз. 16 – наружная возвратная пружина впускного клапана основной  камеры сгорания.
Поз. 17 – тарелка пружины впускного клапана форкамеры.
Поз. 18 – скоба крепления направляющей втулки впускного клапана форкамеры.
Поз. 19 – верхняя тарелка возвратных пружин впускного клапана основной камеры сгорания.
Поз. 20 – крышка головки цилиндров.
Поз. 21 – форкамера.
Поз. 22 – объем основной камеры сгорания в головке цилиндров.
Увеличение индикаторного и эффективного коэффициента полезного действия достигается за счет того, что вследствие теплоизоляции вставок форкамер, втулок сопловых отверстий за счет напыления материалами с низким коэффициентом теплопроводности и наличия воздушного зазора между теплопередающими поверхностями вставок форкамер и втулок сопловых отверстий, служащего дополнительным термобарьером на пути передачи тепловой энергии при осуществлении процесса сгорания в систему охлаждения, существенно снижены потери теплоты, значительно увеличивается внутренняя энергия форкамерных факелов, выбрасываемых через сопловые отверстия в основную камеру сгорания, что интенсифицирует процессы зажигания и сгорания обедненной горючей смеси в основной камере сгорания, что, в свою очередь, позволяет расходовать для производства равной, в сравнении с прототипами, работы цикла меньшее количества топлива, значительно снижается жесткость работы двигателя. Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании, не отведенная за счет теплоизоляции в систему охлаждения двигателя, участвует в процессе предварительной подготовки к сгоранию обедненной горючей смеси в основной камере сгорания, обогащенной горючей смеси в форкамере, сгорания форкамерных факелов, а также в расширении рабочего тела, что существенно увеличивает индикаторную и эффективную работу цикла, что, в свою очередь, приводит к увеличению индикаторного и эффективного к.п.д., а также к снижению индикаторного и эффективного расходов топлива в сравнении с прототипом.