ПРЕДКАМЕРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания с разделенной камерой сгорания.
Известен дизельный двигатель с разделенной камерой сгорания, содержащий основную камеру, предкамеру и соединительный канал между ними [Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - с. 203].
Недостатком такого двигателя является низкий эффективный КПД двигателя при пуске и в частичных режимах работы двигателя вследствие интенсивного отвода теплоты в стенки камеры сгорания.
Известен также предкамерный двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива в предкамеру, содержащий камеру сгорания, размещенную большей частью в головке цилиндра, подвижную разделительную перегородку, установленную в камере сгорания и разделяющую камеру сгорания на предкамеру и основную камеру [патент США №5560326, МПК C2B 75/04, опубл. 01.10.1996 г.]. Такой двигатель не обеспечивает устойчивую работу при пуске и частичных режимах работы.
Известен также предкамерный двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива в предкамеру [патент РФ №2204031, F02B 19/16, F02B 23/04. Опубликовано 10.05.2003 г. Солдатов Б.В], являющийся наиболее близким к предлагаемому техническому решению, содержащий камеру сгорания, размещенную своей частью в головке цилиндра, и подвижную разделительную перегородку, установленную в камере сгорания, разделяющую камеру сгорания на предкамеру и основную камеру. Рычаг привода подвижной разделительной перегородки связан с педалью управления; при повороте подвижной разделительной перегородки объем предкамеры изменяется за счет объема основной камеры, при этом общий объем камеры сгорания остается без изменений.
Недостатком этой полезной модели, принятой за прототип, является низкая экономичность работы двигателя при пуске и частичных режимах работы вследствие наличия механической связи подвижной разделительной перегородки и педали управления. При пуске и частичных режимах работы двигателя с коробкой передач на низкой передаче подвижная разделительная перегородка открывает большой объем предкамеры, что снижает экономичность работы двигателя.
Задача полезной модели является повышение экономичности работы двигателя в широком диапазоне эксплуатационных режимов работы.
Указанная задача достигается тем, что предкамерный двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива в предкамеру, содержащий камеру сгорания, размещенную своей частью в головке цилиндра, подвижную разделительную перегородку, установленную в камере сгорания и разделяющую камеру сгорания на предкамеру и основную камеру, причем при повороте подвижной разделительной перегородки объем предкамеры изменяется за счет объема основной камеры, при этом общий объем камеры сгорания остается без изменения, отличающийся тем, что поворотные оси привода подвижной разделительной перегородки выполнены составными из материалов, обладающих эффектом памяти формы. В качестве материалов, обладающих эффектом памяти формы, использованы сплавы на основе железа и никеля, в которых мартенситное превращение происходит при различной температуре [Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении./ А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с].
Предкамерный двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива в предкамеру содержит камеру сгорания, размещенную своей частью в головке цилиндра, подвижную разделительную перегородку, установленную в камере сгорания и разделяющую камеру сгорания на предкамеру и основную камеру. При повороте подвижной разделительной перегородки объем предкамеры изменяется за счет объема основной камеры; при этом общий объем камеры сгорания остается без изменения. Поворотные оси привода подвижной разделительной перегородки выполнены составными из материалов, обладающих эффектом памяти формы.
Предкамерный двигатель внутреннего сгорания с впрыском топлива в предкамеру характеризуется тем, что в качестве материалов, обладающих эффектом памяти формы, использованы сплавы на основе железа и никеля, в которых мартенситное превращение происходит при различной температуре.
На фиг. 1 представлен продольный разрез камеры сгорания предкамерного двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). На фиг. 2 показана подвижная разделительная перегородка с поворотными осями привода (вид А на фиг. 1).
Двигатель (фиг. 1) содержит цилиндр 1, внутри которого расположен поршень 2. Цилиндр 1 закрыт головкой цилиндра 3. В головке цилиндра 3 расположена камера сгорания, разделенная на предкамеру 4 и основную камеру 5 с помощью подвижной разделительной перегородки 6. Подвижная разделительная перегородка 6 размещена на поворотных составных осях 7, закрепленных своими концами 8 в головке цилиндра 3. Поворотные составные оси 7 состоят из нескольких секций 9, 10, 11, число которых для плавного регулирования смесеобразования выбирается возможно большим (фиг. 2). В головке цилиндра 3 установлена форсунка 12 распыла топлива (фиг. 1).
Предкамерный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При пуске непрогретого двигателя подвижная разделительная перегородка 6 занимает крайнее верхнее положение, показанное сплошной линией на фиг. 1.
При таком положении подвижной разделительной перегородки 6 происходит интенсивная турбулизация распыленного форсункой 12 топлива при положении поршня 2 у ВМТ вследствие его перетекания из предкамеры 4 в основную камеру 5 через зазор между головкой 3 и подвижной разделительной перегородкой 6. Это увеличивает тонкость распыла и обеспечивает надежный пуск двигателя и его работу при низких нагрузках.
При увеличении нагрузки двигателя возрастает температура рабочей среды, омывающей поворотные составные оси 7, выполненные в виде секций 9, 10, 11 из материалов, обладающих эффектом памяти формы, в которых мартенситное превращение происходит в каждой секции отдельно при различной последовательно возрастающей температуре. Поворот поворотных составных осей 7 и, следовательно, подвижной разделительной перегородки 6, происходит при изменении режима работы двигателя в результате мартенситного превращения материала, обладающего эффектом памяти формы, в секциях поворотных составных осей 7 при изменении температуры рабочей среды. Поворот секций происходит последовательно при увеличении нагрузки двигателя - сначала в секции 9, затем в секциях 10 и 11, в результате чего подвижная разделительная перегородка 6 поворачивается против часовой стрелки и занимает положение, показанное пунктирной линией на фиг. 1. Это уменьшает турбулизацию смеси топлива с воздухом при перетекании заряда из предкамеры 4 в основную камеру 5, что компенсируется интенсивным испарением топлива с поверхности нагретой камеры сгорания.
При снижении нагрузки двигателя поворотные составные оси 7 поворачиваются вместе с подвижной разделительной перегородкой 6 в обратном направлении вследствие уменьшения температуры рабочей среды и обратного мартенситного превращения в материалах секций поворотных составных осей 7. Изменение положения подвижной разделительной перегородки 6 позволяет изменять объем предкамеры 4 в зависимости от режима работы двигателя и обеспечивать улучшение его смесеобразования на разных режимах работы. При повышении нагрузки двигателя цикл повторяется.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить экономичность двигателя в широком диапазоне эксплуатационных режимов путем автоматического регулирования объема предкамеры.