Claims (27)
1. ДВС с воспламенением от сжатия, содержащий камеру сгорания, весь объем которой заключен в головке цилиндра и соединен с рабочим цилиндром отверстием-горловиной, в которое входит с зазором выступ на поршне при движении его к ВМТ с образованием воздушного канала,1. An internal combustion engine with compression ignition, comprising a combustion chamber, the entire volume of which is enclosed in the cylinder head and connected to the working cylinder by a throat hole, into which a protrusion on the piston enters with a gap when it moves to TDC with the formation of an air channel,
установленную в объеме камеры сгорания на опорах полую сквозную тепловую вставку из жаропрочного материала, без возможности активного теплового контакта с ее стенками,installed in the volume of the combustion chamber on the supports, a hollow through heat insert of heat-resistant material, without the possibility of active thermal contact with its walls,
форсунку, установленную в противоположной части отверстия-горловины для распыливания топлива в полость и на внутренние стенки тепловой вставки,a nozzle mounted in the opposite part of the neck opening for spraying fuel into the cavity and on the inner walls of the thermal insert,
причем выступ на поршне, отверстие-горловина и полая тепловая вставка выполнены таким образом, что во время такта сжатия при движении поршня к ВМТ воздушный заряд из цилиндра вытесняется через воздушный канал в объем между стенками тепловой вставки и камеры сгорания с образованием осевого вихря вокруг вертикальной части стенки вставки.moreover, the protrusion on the piston, the throat hole and the hollow thermal insert are made in such a way that during the compression stroke when the piston moves to the TDC, the air charge is displaced from the cylinder through the air channel into the volume between the walls of the thermal insert and the combustion chamber with the formation of an axial vortex around the vertical part insert walls.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания в головке цилиндра, форсунка, полая тепловая вставка, отверстие-горловина и выступ на поршне расположены на одной оси с цилиндром.2. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber in the cylinder head, nozzle, hollow thermal insert, neck opening and protrusion on the piston are located on the same axis as the cylinder.
3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания в головке цилиндра, форсунка, полая тепловая вставка, отверстие-горловина и выступ на поршне смещены с оси цилиндра.3. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber in the cylinder head, the nozzle, the hollow thermal insert, the neck opening and the protrusion on the piston are offset from the axis of the cylinder.
4. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания в головке цилиндра, форсунка, полая тепловая вставка, отверстие-горловина и выступ на поршне имеют собственные не совпадающие оси.4. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber in the cylinder head, the nozzle, the hollow thermal insert, the neck opening and the protrusion on the piston have their own non-coincident axes.
5. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания в головке цилиндра, форсунка, полая тепловая вставка, отверстие-горловина и выступ на поршне не имеют собственных осей и расположены взаимно эксцентрично.5. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber in the cylinder head, nozzle, hollow thermal insert, neck opening and protrusion on the piston do not have their own axes and are mutually eccentric.
6. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания в головке цилиндра, форсунка, полая тепловая вставка, отверстие-горловина и выступ на поршне расположены взаимно под углами.6. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber in the cylinder head, nozzle, hollow thermal insert, neck opening and protrusion on the piston are mutually angled.
7. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что полая тепловая вставка выполнена составной.7. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hollow thermal insert is made integral.
8. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что полая тепловая вставка выполнена в виде тела вращения.8. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hollow thermal insert is made in the form of a body of revolution.
9. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что полая тепловая вставка не является телом вращения.9. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hollow thermal insert is not a body of revolution.
10. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что полая тепловая вставка имеет наибольший поперечный размер или диаметр своего тела, не превышающий 0,95 от наибольшего внутреннего размера или диаметра камеры сгорания, а высота стенки тепловой вставки не более 0,92 от высоты камеры сгорания, измеряемой от наиболее удаленной ее части до конца выступа на поршне при его положении в ВМТ.10. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hollow thermal insert has the largest transverse dimension or diameter of its body, not exceeding 0.95 of the largest internal size or diameter of the combustion chamber, and the wall height of the thermal insert is not more than 0.92 from the height of the combustion chamber, measured from its most remote part to the end of the protrusion on the piston when it is in TDC.
11. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что плоские опоры полой тепловой вставки выполнены под углом к ее образующей.11. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the flat supports of the hollow thermal insert are made at an angle to its generatrix.
12. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что суммарный воздушный объем камеры сгорания, определяемый объемом камеры сгорания в головке цилиндра и объемом, образованным отверстием-горловиной при продолжении ее до плоскости вытеснения поршня при положении его в ВМТ за исключением объемов тепловой вставки с опорами и выступа на поршне до плоскости вытеснения поршня, должен составлять не менее 0,65 от расчетного объема сжатия.12. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the total air volume of the combustion chamber, determined by the volume of the combustion chamber in the cylinder head and the volume formed by the opening-neck when continuing to the displacement plane of the piston when it is in TDC except for thermal inserts with supports and protrusions on the piston to the displacement plane of the piston must be at least 0.65 of the calculated compression volume.
13. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что внутри полой тепловой вставки, со стороны выступа на поршне, выполнены плоские или винтовые перемычки, соединяющие противоположные ее стенки, высотой не более 0,65 от высоты стенки.13. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that inside the hollow thermal insert, on the side of the protrusion on the piston, are made flat or screw jumpers connecting its opposite walls with a height of not more than 0.65 from the wall height.
14. Двигатель внутреннего сгорания по п.13, отличающийся тем, что перемычки внутри полой тепловой вставки, со стороны выступа на поршне, выполнены плоскими.14. The internal combustion engine according to item 13, wherein the jumpers inside the hollow thermal insert, on the side of the protrusion on the piston, are made flat.
15. Двигатель внутреннего сгорания по п.13, отличающийся тем, что перемычки внутри полой тепловой вставки, со стороны выступа на поршне, выполнены винтовыми.15. The internal combustion engine according to item 13, wherein the jumpers inside the hollow thermal insert, from the side of the protrusion on the piston, are made screw.
16. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности камеры сгорания в головке цилиндра использована тепловая защита.16. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that thermal protection is used on the inner surface of the combustion chamber in the cylinder head.
17. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что в боковой стенке камеры сгорания установлена электрическая свеча зажигания и управляемая заслонка в системе впуска воздуха.17. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that an electric spark plug and a controlled damper in the air intake system are installed in the side wall of the combustion chamber.
18. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, или, 13 или, 17, отличающийся тем, что в верхней части камеры сгорания установлена вторая форсунка для подачи дублирующего топлива или жидкости во внутреннюю полость тепловой вставки с запозданием по отношению к основному топливу.18. The internal combustion engine according to claim 1, or 13 or 17, characterized in that in the upper part of the combustion chamber there is a second nozzle for supplying duplicate fuel or liquid into the internal cavity of the thermal insert with a delay with respect to the main fuel.
19. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что основание выступа на поршне имеет плавный или ступенчатый переход к поверхности вытеснения поршня.19. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the base of the protrusion on the piston has a smooth or step transition to the displacement surface of the piston.
20. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поверхность вытеснения поршня является плоской.20. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the piston displacement surface is flat.
21. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поверхность вытеснения поршня является конической.21. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the piston displacement surface is conical.
22. Способ сжигания топлива в двигателе внутреннего сгорания, использующего камеру сгорания, весь объем которой заключен в головке цилиндра и разделен на функциональные объемы установленной в ней полой сквозной тепловой вставкой из жаропрочного материала, не имеющей активного теплового контакта со стенками камеры сгорания, отверстие-горловину, соединяющую ее с рабочим цилиндром, форсунку, установленную в противоположной части отверстия-горловины для распыливания топлива и поршень с выступом, входящий в конце сжатия в отверстие-горловину, предусматривающий:22. A method of burning fuel in an internal combustion engine using a combustion chamber, the entire volume of which is enclosed in the cylinder head and divided into functional volumes of a hollow through heat insert made of heat-resistant material that does not have active thermal contact with the walls of the combustion chamber, hole-neck connecting it to the working cylinder, an injector installed in the opposite part of the nozzle opening for spraying fuel and a piston with a protrusion entering the neck opening at the end of compression well, providing for:
сжатие воздушного заряда в объем камеры сгорания,compression of the air charge into the volume of the combustion chamber,
впрыскивание распыленного топлива форсункой в 1-й функциональный объем - в полость и на внутренние стенки тепловой вставки, где протекают процессы смесеобразования, воспламенения и фазы быстрого сгорания, сопровождаемой интенсивным лучистым тепловым потоком,injection of atomized fuel with a nozzle into the 1st functional volume - into the cavity and onto the internal walls of the heat insert, where the processes of mixture formation, ignition and the rapid combustion phase are accompanied by an intense radiant heat flux,
интенсивный процесс смесеобразования, осуществляемый распыливанием топлива и движением воздушного заряда в функциональных объемах камеры сгорания за счет его вытеснения поршнем из цилиндра при сжатии и направлением через воздушный канал, образованный между выступом на поршне и отверстием-горловиной, во 2-й функциональный объем - между стенками тепловой вставки и камеры сгорания, с образованием осевого вихря вокруг вертикальной части (образующих частей) стенок полой тепловой вставки;intensive mixing process, carried out by atomization of the fuel and the movement of the air charge in the functional volumes of the combustion chamber due to its displacement by the piston from the cylinder during compression and direction through the air channel formed between the protrusion on the piston and the neck opening, into the 2nd functional volume between the walls the thermal insert and the combustion chamber, with the formation of an axial vortex around the vertical part (forming parts) of the walls of the hollow thermal insert;
экранирование лучистого теплового потока в основном стенками тепловой вставки, способствующими уменьшению потерь теплоты в систему охлаждения и повышению температуры в функциональных объемах камеры сгорания,shielding of the radiant heat flux mainly by the walls of the thermal insert, which helps to reduce heat loss in the cooling system and increase the temperature in the functional volumes of the combustion chamber,
протекание диффузионной стадии сгорания во 2-м функциональном объеме, заключенном между стенками камеры сгорания и тепловой вставки.the course of the diffusion stage of combustion in the 2nd functional volume enclosed between the walls of the combustion chamber and the thermal insert.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что осевому вихрю воздушного заряда дополнительно сообщается вращательное движение формирующих высоко турбулентное и организованное движение воздушного заряда в функциональных объемах камеры сгорания с одинаковой интенсивностью23. The method according to p. 22, characterized in that the axial vortex of the air charge is additionally informed of the rotational movement forming a highly turbulent and organized movement of the air charge in the functional volumes of the combustion chamber with the same intensity
24. Способ по п.22, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры сгорания в головке цилиндра использует тепловую защиту.24. The method according to item 22, wherein the inner surface of the combustion chamber in the cylinder head uses thermal protection.
25. Способ по п.22 или, 23 или, 24, отличающийся тем, что при использовании в работе низкоцетанового топлива (например, бензина, спиртов, сжиженного газа) воспламенение его при пуске и прогреве двигателя осуществляется посредством электрической искры, а воздух на впуске управляется заслонкой.25. The method according to p. 22 or, 23 or, 24, characterized in that when using low-acetane fuel (for example, gasoline, alcohols, liquefied gas), it is ignited when the engine is started and heated by means of an electric spark, and the air is inlet controlled by a shutter.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что, с целью облегчения пуска и прогрева холодного двигателя использующего основное высокоцетановое топливо (например, дизельное, керосин, газовый конденсат), используют пусковое низкоцетановое топливо.26. The method according A.25, characterized in that, in order to facilitate starting and warming up a cold engine using the main high-cetane fuel (for example, diesel, kerosene, gas condensate), starting low-cetane fuel is used.
27. Способ по п.22, отличающийся тем, что в первый функциональный объем - во внутреннюю полость тепловой вставки с запозданием по отношению к основному топливу впрыскивается дополнительной форсункой дублирующее топливо (например, бензин, сжиженный газ, спирты, вода).27. The method according to item 22, wherein the duplicate fuel (for example, gasoline, liquefied gas, alcohols, water) is injected with an additional nozzle into the first functional volume — into the internal cavity of the heat insert with a delay in relation to the main fuel.