КАМЕРА СГОРАНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
PISTON ENGINE COMBUSTION CHAMBER

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к камерам сгорания (КС), разделенным на две или более частей, а также к камерам сгорания, имеющим особую форму для улучшения рабочего процесса.
Известны камеры сгорания двигателей с искровым зажиганием, имеющие особую форму для улучшения рабочего процесса (патент РФ №2187004, F02B 23/08, опубл. 10.08.2002; патент РФ №2231656, F02B 23/08, опубл. 27.06.2004; патент РФ №2254486, F02B 23/08, опубл. 20.06.2005).
К недостаткам этих КС следует отнести более сложную конструкцию по сравнению с традиционными камерами сгорания. Модернизации серийных двигателей под такие камеры сгорания потребует дополнительных затрат на изменение технологического процесса изготовления головок блока и поршней.
Наиболее близкой по техническому решению, принятому за прототип, является КС, образованная поверхностями головки блока, днища поршня и цилиндра, разделенная ребром на две полости (патент РФ №2164301, F02B 23/00, опубл. 20.03.2001).
В этой камере сгорания трудно обеспечить требуемый температурный режим ребра в широком диапазоне режимов работы двигателя. Возможны его перегревы и прогары, возникает опасность калильного зажигания, что является недостатками данной КС.
Задачей изобретения является разработка камеры сгорания поршневого двигателя, которая потребовала бы минимальных изменений в технологии изготовления головок цилиндров и поршней при модернизации серийных образцов двигателей внутреннего сгорания с минимальными затратами. Вместе с тем предлагаемая КС должна сохранить преимущества геометрических форм камер сгорания, приведенных в качестве аналогов и прототипа.
Для решения данной задачи предложена камера сгорания поршневого двигателя, образованная поверхностями головки блока, днища поршня и цилиндра, отличающаяся тем, что в головке цилиндра установлена трубчатая вставка, проходящая диаметрально в плоскости свечи зажигания со стороны вытеснителя через центр цилиндра и выходящая из головки параллельно оси цилиндра, по которой протекает охлаждающая жидкость. Такая вставка-трубка может или выходить из головки под клапанную крышку и далее соединяться с трубопроводом от жидкостного насоса (фиг.3), или выходить в полость рубашки охлаждения (фиг.4), откуда в нее будет затекать охлаждающая жидкость.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить требования двигателя к октановому числу топлива.
Для пояснения предлагаемого изобретения представлены чертежи.
На фиг.1 представлена плоскоовальная камера сгорания серийного двигателя с диаметром цилиндра 92 мм. КС образована поверхностями днища поршня 1, головки цилиндра 3 и гильзы цилиндра 2 (дополнительно см. фиг.3, фиг.4). В плоскости оси свечи зажигания 4 со стороны вытеснителя в камеру сгорания установлена вставка, выполненная из тонкостенной трубки диаметром 5 мм, которая проходит диаметрально между впускным 6 и выпускным 7 клапанами (см. фиг.2), пересекает центр и выходит параллельно оси цилиндра на расстоянии примерно 1/3 части радиуса цилиндра от центра под клапанную крышку (см. фиг.3). В вертикальной плоскости трубка расположена примерно по средине высоты камеры сгорания.
По трубке можно пропускать охлаждающую жидкость от насоса со сливом в радиатор системы охлаждения.
Вставку-трубку можно вывести в полость рубашки охлаждения (фиг.4), и из системы охлаждения в нее будет поступать охлаждающая жидкость.
Для обеспечения герметичности трубки в материале головки служат уплотнения 8, представленные схематично (фиг.3). Считаем, что современные технологии позволят герметично заделать трубку в головку цилиндров при ее отливке.
Антидетонационный эффект от такой вставки в камеру сгорания можно объяснить исходя из волновой природы возникновения детонации, согласно которой ударная волна зарождается в результате аккумулирования элементарных волн давления. Элементарные волны давления возникают в результате возмущений от фронта пламени, распространяющегося с ускорением. Поэтому любые препятствия аккумулированию (наложению и суммированию) элементарных волн будут мешать зарождению ударной волны. Возможно поэтому такие конструктивные приемы как выступы или ребра в КС, ступеньки на поршне снижают требования двигателя к октановому числу топлива.
Для подтверждения этих теоретических предположений были проведены опыты на выделенном цилиндре 4-цилиндрового двигателя с плоскоовальной камерой сгорания и диаметром 92 мм. Трубка была вставлена так, как показано на фиг.1. Расстояние от края вытеснителя до вертикальной оси трубки равнялось примерно 55 мм. Места входа и выхода трубки заделаны высокотемпературным клеем. Для уверенности, чтобы охлаждающая жидкость не попала в камеру сгорания, испытания проводились кратковременно без жидкости в системе охлаждения. Определялся угол зажигания по началу слышимой детонации исходной (серийной) КС и модифицированной КС с вставкой-трубкой. Опыты показали, что модифицированная КС позволила увеличить угол опережения зажигания по началу слышимой детонации на 14° поворота коленчатого вала.