Вихрекамерный дизель
VORTEX-CAMERA DIESEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.
Известен вихрекамерный дизель [1], содержащий цилиндр и поршень, образующие основную камеру сгорания в надпоршневой полости, и головку цилиндра с вихревой камерой, соединенной каналом с основной камерой сгорания. Недостатком данной конструкции является большое количество остаточных газов в цилиндре вследствие плохой продувки вихревой камеры.
Известен также вихрекамерный дизель [2], являющийся наиболее близким к заявляемому изобретению, содержащий цилиндр и поршень, образующие основную камеру сгорания в надпоршневой полости, и головку цилиндра с впускным и выпускным каналами и клапанами. В головке цилиндра размещена вихревая камера, соединенная одним каналом с основной камерой сгорания, а другим каналом - с впускным каналом. Канал между вихревой камерой и впускным каналом выполнен в виде щели в поперечном сечении, пересекающейся осью симметрии с осью впускного клапана, стержень которого имеет кольцевую выточку, расположенную выше канала между вихревой камерой и впускным каналом при закрытом положении клапана. Такое выполнение вихрекамерного дизеля обеспечивает очистку вихревой камеры от остаточных газов.
Недостатком этого технического решения, принятого за прототип, является интенсивное охлаждение поверхности вихревой камеры воздухом, движущимся по каналу между вихревой камерой и впускным каналом, что затрудняет пуск дизеля, так как в процессе сжатия при пуске холодного дизеля рабочее тело, находящееся в цилиндре дизеля, при контакте с поверхностью вихревой камеры охлаждается.
Цель изобретения - улучшение пусковых качеств вихрекамерного дизеля путем закрытия канала между вихревой камерой и впускным каналом в период пуска и прогрева дизеля.
Поставленная цель достигается установкой в канале между вихревой камерой и впускным каналом лепесткового клапана, который выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающего в период пуска двигателя канал между вихревой камерой и впускным каналом.
Новым в вихрекамерном дизеле является установка в канале между вихревой камерой и впускным каналом лепесткового клапана, который выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающего в период пуска двигателя канал между вихревой камерой и впускным каналом.
На фиг. 1 представлен вихрекамерный дизель в прогретом рабочем состоянии, а на фиг. 2 представлен вихрекамерный дизель в холодном состоянии при пуске и прогреве дизеля.
Вихрекамерный дизель (фиг. 1) содержит цилиндр 1, поршень 2 и головку цилиндра 3 с впускным каналом 4 и впускным клапаном 5, стержень которого имеет кольцевую выточку 6. В головке цилиндра 3 размещена вихревая камера 7, соединенная каналом 8 с основной камерой сгорания, расположенной в цилиндре 1 над поршнем 2. Вихревая камера 7 соединена также каналом 9 с впускным каналом 4. Канал 9, пересекающийся осью симметрии с осью впускного клапана 5, в поперечном сечении имеет форму прямоугольной щели. В канале 9 между вихревой камерой 7 и впускным каналом 4 размещен лепестковый клапан 10, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы. На прогретом дизеле лепестковый клапан 10 прижат к поверхности канала 9 и не препятствует движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7. На холодном дизеле (фиг. 2) лепестковый клапан 10 отгибается, закрывая канал 9, и препятствует движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7, не допуская охлаждения свежим воздухом поверхности вихревой камеры 7 при пуске и прогреве двигателя.
Вихрекамерный дизель работает следующим образом.
На такте впуска при движении поршня 2 к нижней мертвой точке клапан 5 открывается, движется вниз и останавливается, при этом кольцевая выточка 6 совпадает с каналом 9. При дальнейшем движении поршня 2 к нижней мертвой точке происходит наполнение цилиндра 1 свежим воздухом как через впускной канал 4, так и через вихревую камеру 7 и канал 8. В вихревую камеру 7 свежий воздух поступает из впускного канала 4 по каналу 9, в котором расположен лепестковый клапан 10, прижатый на прогретом двигателе к стенке канала 9 и не препятствующий движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7 (см. фиг. 1). При остановке и остывании дизеля в материале лепесткового клапана 10, обладающего эффектом памяти формы, происходит мартенситное превращение [3], и он изменяет свою форму, отгибается вверх и закрывает канал 9, препятствуя движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7 (см. фиг. 2).
При пуске холодного дизеля лепестковый клапан 10 отогнут вверх и закрывает канал 9, препятствуя движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7, не допуская охлаждения поверхности вихревой камеры 7 воздухом, движущимся по каналу 9 между вихревой камерой и впускным каналом 4.
После пуска холодного дизеля происходит прогрев его деталей. В процессе прогрева нагревается лепестковый клапан 10, выполненный из материала, обладающего эффектом памяти формы, и в его материале происходит обратное мартенситное превращение, в результате которого он занимает рабочее положение, прижимается к стенке канала 9 и не препятствует движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7.
При пуске горячего дизеля лепестковый клапан 10 имеет температуру, равную температуре головки цилиндра 3, остается в рабочем положении, прижат к стенке канала 9 и не препятствует движению свежего воздуха из впускного канала 4 в вихревую камеру 7, обеспечивая легкий пуск и нормальную работу прогретого вихрекамерного дизеля.
Использование предлагаемого технического решения способствует повышению надежности пуска вихрекамерного дизеля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А., Ивин В.И. и др. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с., стр. 116.
2. Вихрекамерный дизель. Патент РФ №2096634 С1, опубликован 20.11.1997 г., кл. F02B 19/08.
3. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении./А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.