[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2239708C2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2239708C2
RU2239708C2 RU2002129181/06A RU2002129181A RU2239708C2 RU 2239708 C2 RU2239708 C2 RU 2239708C2 RU 2002129181/06 A RU2002129181/06 A RU 2002129181/06A RU 2002129181 A RU2002129181 A RU 2002129181A RU 2239708 C2 RU2239708 C2 RU 2239708C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
engine
piston
internal combustion
displacer
Prior art date
Application number
RU2002129181/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002129181A (en
Inventor
В.В. Рогалев (RU)
В.В. Рогалев
Ю.И. Фокин (RU)
Ю.И. Фокин
Original Assignee
Брянский государственный технический университет
Рогалев Владимир Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Брянский государственный технический университет, Рогалев Владимир Владимирович filed Critical Брянский государственный технический университет
Priority to RU2002129181/06A priority Critical patent/RU2239708C2/en
Publication of RU2002129181A publication Critical patent/RU2002129181A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2239708C2 publication Critical patent/RU2239708C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: proposed engine has main combustion chamber, vortex antechamber in form of solid of revolution and connected with main chamber by channel, fuel nozzle installed in antechamber, and piston with shaped displacer on piston crown made of material with memorized shape effect. Iron and nicker-based allow can be used as such material. When engine is not warmed at partial loads said shaped displacer turns through some angle, thus providing swirling of air in antechamber.
EFFECT: reduced fuel consumption of engine and toxicity of exhaust gases at partial loads.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to internal combustion engines.

Известен поршневой двигатель [1] с впрыском топлива в предкамеру и выбросом горящей смеси из предкамеры в цилиндр с использованием центрального выступа с цилиндрической частью, предкамерой с топливной форсункой, соединенной с основной камерой сгорания при помощи перепускного канала с цилиндрической частью.Known piston engine [1] with fuel injection into the pre-chamber and the ejection of the burning mixture from the pre-chamber into the cylinder using a central protrusion with a cylindrical part, a pre-chamber with a fuel nozzle connected to the main combustion chamber using a bypass channel with a cylindrical part.

Оптимизация количества отводимого от выступа тепла позволяет улучшить экономичность предлагаемого двигателя за счет стабильности сечения перепускного канала и стабильности воспламенения, а также полноты сгорания заряда. Кроме того, отвод тепла от выступа предотвращает его обгорание, что позволяет также повысить надежность работы двигателя.Optimization of the amount of heat removed from the protrusion can improve the efficiency of the proposed engine due to the stability of the cross section of the bypass channel and the stability of ignition, as well as the completeness of combustion of the charge. In addition, heat removal from the protrusion prevents its burning, which also allows to increase the reliability of the engine.

Недостатком такой конструкции является отсутствие закручивания воздушного заряда в предкамере, что понижает качество подготовки топлива к сгоранию и ухудшает экономичность двигателя. Другим недостатком является стабильность сечения перепускного канала, что неэффективно на частичных режимах работы двигателя.The disadvantage of this design is the lack of twisting of the air charge in the prechamber, which reduces the quality of preparation of fuel for combustion and affects the efficiency of the engine. Another disadvantage is the stability of the cross section of the bypass channel, which is ineffective in partial engine operation modes.

Известен также [2] двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень с днищем, снабженным выступом, головку цилиндра, впускной и выпускной каналы с клапанами, основную камеру сгорания, ограниченную стенкой цилиндра, его головкой и днищем поршня, и предкамеру с зауженной горловиной, размещенную в головке, перекрываемую выступом днища поршня при положении последнего в верхней мертвой точке и снабженную форсункой, причем впускной и выпускной каналы размещены в основной камере сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, он снабжен продувочным каналом с клапаном, размещенным в предкамере против горловины, и продувочный канал сообщен с выпускным каналом.Also known [2] is an internal combustion engine comprising a cylinder, a piston disposed therein with a bottom provided with a protrusion, a cylinder head, intake and exhaust channels with valves, a main combustion chamber bounded by a cylinder wall, its head and piston bottom, and a pre-chamber with a narrower a neck located in the head, overlapped by the protrusion of the piston bottom when the latter is at top dead center and equipped with a nozzle, the inlet and outlet channels being placed in the main combustion chamber, characterized in that w improve efficiency, it is provided with a purge passage with a valve positioned in the precombustor against the neck, and a purge passage communicated with the discharge passage.

Недостатком этого технического решения является то, что сечение проходного канала горловины выбирается для режима номинальной мощности и для частичных режимов нагружения является слишком большим, что приводит к ухудшению распыливания топлива, увеличению диаметра капель топлива и, в конечном счете, к ухудшению процесса сгорания и увеличению расхода топлива на частичных режимах работы двигателя.The disadvantage of this technical solution is that the cross section of the throat passage is selected for the rated power mode and for partial loading modes is too large, which leads to a deterioration in fuel atomization, an increase in the diameter of the fuel droplets and, ultimately, to a deterioration in the combustion process and an increase in consumption partial engine fuel.

Кроме того, данная конструкция также не обеспечивает закручивания воздушного заряда в предкамере, что понижает качество подготовки топлива (турбулизацию заряда) и, тем самым, ухудшает экономичность двигателя.In addition, this design also does not ensure the twisting of the air charge in the pre-chamber, which reduces the quality of fuel preparation (charge turbulence) and, thereby, affects the efficiency of the engine.

Известен также [3] двигатель внутреннего сгорания, содержащий основную камеру сгорания и вихревую предкамеру, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, причем поршень имеет цилиндрический выступ, расположенный при положении поршня в верхней мертвой точке в предкамере.Also known [3] is an internal combustion engine comprising a main combustion chamber and a vortex pre-chamber connected to the main chamber by means of a connecting channel, the piston having a cylindrical protrusion located at the position of the piston at top dead center in the pre-chamber.

Недостатком такого технического решения также является отсутствие закрутки воздушного заряда в предкамере, что приводит к снижению экономичности двигателя на частичных режимах работы.The disadvantage of this technical solution is the lack of air charge swirl in the prechamber, which leads to a decrease in engine efficiency in partial operating modes.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания [4], у которого орган топливоподачи выполнен в виде форсунки с однодырчатым распылителем, установленным в верхней части предкамеры по ее центру, а к днищу поршня прикреплен вытеснитель.The closest technical solution to the claimed invention is an internal combustion engine [4], in which the fuel supply element is made in the form of a nozzle with a single-hole atomizer installed in the upper part of the prechamber in its center, and a displacer is attached to the piston bottom.

Двигатель имеет вихревую камеру в форме тела вращения, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, установленную в предкамере топливную форсунку и поршень с профилированным вытеснителем на днище, размещенным в канале с зазором.The engine has a vortex chamber in the form of a body of revolution, connected to the main chamber by means of a connecting channel, a fuel nozzle installed in the pre-chamber, and a piston with a shaped displacer on the bottom located in the channel with a gap.

Выступ поршня не является цилиндрическим, а снабжен пазами и выступами, образующие которых параллельны оси цилиндра. Продольные пазы на вытеснителе и горловине не изменяют характеристик движения воздуха и не создают закрутки воздуха в предкамере.The piston protrusion is not cylindrical, but is provided with grooves and protrusions, the generators of which are parallel to the axis of the cylinder. The longitudinal grooves on the displacer and the neck do not change the characteristics of air movement and do not create air swirl in the prechamber.

Недостатком этого технического решения, принятого за прототип, является то, что при снижении частоты вращения коленчатого вала на частичных режимах работы двигателя значительно уменьшается расход воздуха, в результате чего ухудшается процесс сгорания и становится необходимой закрутка (турбулизация) воздушного заряда в предкамере.The disadvantage of this technical solution adopted as a prototype is that when the engine speed is reduced in partial engine operation, air consumption is significantly reduced, as a result of which the combustion process worsens and it becomes necessary to twist (turbulize) the air charge in the prechamber.

Цель изобретения - повышение экономичности двигателя и снижение токсичности отработанных газов на частичных режимах работы двигателя.The purpose of the invention is to increase engine efficiency and reduce exhaust gas toxicity in partial engine operation modes.

Поставленная цель достигается в двигателе внутреннего сгорания, который содержит основную камеру сгорания, образованную поверхностями поршня, гильзы и головки цилиндра, вихревую предкамеру в форме тела вращения, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, установленную в предкамере топливную форсунку и поршень с фигурным вытеснителем на днище, размещенным в канале с кольцевым зазором.The goal is achieved in an internal combustion engine, which contains a main combustion chamber formed by the surfaces of the piston, liner and cylinder head, a vortex pre-chamber in the form of a body of revolution, connected to the main chamber by means of a connecting channel, a fuel nozzle installed in the pre-chamber, and a piston with a shaped displacer on a bottom placed in a channel with an annular gap.

Новым в двигателе внутреннего сгорания является выполнение фигурного вытеснителя из материала, обладающего эффектом памяти формы, например из сплава на основе железа и никеля.New in the internal combustion engine is the implementation of a shaped displacer from a material having a shape memory effect, for example, from an alloy based on iron and nickel.

На фиг.1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 показан разрез А-А после мартенситного превращения при снижении температуры внутри камеры сгорания; на фиг.4 - двигатель, продольный разрез после мартенситного превращения выступа поршня.Figure 1 shows the engine, a longitudinal section; figure 2 is a section aa, figure 3 shows a section aa after martensitic transformation while lowering the temperature inside the combustion chamber; figure 4 - engine, a longitudinal section after martensitic transformation of the protrusion of the piston.

Двигатель содержит основную камеру сгорания 1, соединенную с предкамерой 2 соединительным каналом 3, в который в верхней мертвой точке входит фигурный вытеснитель 4. На горловине 5 и фигурном вытеснителе 4 выполнены эквидистантные пазы 6, параллельные оси цилиндра. Предкамера 2 снабжена форсункой 7.The engine contains a main combustion chamber 1, connected to the pre-chamber 2 by a connecting channel 3, into which a shaped displacer 4 enters at top dead center. Equidistant grooves 6 are made on the neck 5 and the shaped displacer 4 parallel to the axis of the cylinder. The pre-chamber 2 is equipped with a nozzle 7.

Поршень 8 снабжен цилиндрическим выступом в виде фигурного вытеснителя 4 на днище, размещенным в канале 3 с кольцевым зазором. Рабочее тело из предкамеры 2 перетекает в основную камеру сгорания по кольцевому каналу 3, образованному горловиной 5 и фигурном вытеснителем 4. На фигурном вытеснителе 4 имеются эквидистантные пазы 6.The piston 8 is provided with a cylindrical protrusion in the form of a shaped displacer 4 on the bottom, placed in the channel 3 with an annular gap. The working fluid from the pre-chamber 2 flows into the main combustion chamber along the annular channel 3 formed by the neck 5 and the shaped displacer 4. On the shaped displacer 4 there are equidistant grooves 6.

Двигатель работает следующим образом. Форсунка 7 впрыскивает топливо в предкамеру 2. Смесь топлива и воздуха при сгорании поступает в основную камеру 1. Продольные пазы на фигурном вытеснителе и горловине не изменяют характеристики движения воздуха, не создают дополнительной закрутки воздуха.The engine operates as follows. The nozzle 7 injects fuel into the pre-chamber 2. During the combustion, the mixture of fuel and air enters the main chamber 1. The longitudinal grooves on the figured displacer and the neck do not change the characteristics of the air movement, they do not create additional air swirl.

Эквидистантное расположение пазов позволяет при перекладке поршня исключить контакты фигурного вытеснителя с поверхностью горловины (фиг.2).The equidistant arrangement of the grooves allows for relocation of the piston to exclude the contacts of the figured displacer with the surface of the neck (figure 2).

На частичных режимах работы расход воздуха, например дизеля без наддува, зависит только от числа оборотов его коленчатого вала. При этом расход воздуха может настолько уменьшиться, что без закрутки воздуха в предкамере экономичность двигателя значительно ухудшится. С другой стороны, на низких режимах работы двигателя при значительном снижении подачи топлива температура в камере сгорания падает. Температура фигурного вытеснителя 4, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, понижается, в нем происходит мартенситное превращение, в результате чего фигурный вытеснитель 4 поворачивается свободным концом на некоторый угол (фиг.3 и 4), обеспечивая закрутку воздуха в предкамере и, тем самым, понижая расход топлива и токсичность отработанных газов на частичных режимах работы двигателя.In partial operating modes, the air flow rate, for example a naturally aspirated diesel engine, depends only on the number of revolutions of its crankshaft. At the same time, the air flow can be so reduced that without air swirling in the pre-chamber, the engine's efficiency will deteriorate significantly. On the other hand, at low engine operating conditions with a significant decrease in fuel supply, the temperature in the combustion chamber decreases. The temperature of the shaped displacer 4, made of a material with a shape memory effect, decreases, a martensitic transformation occurs in it, as a result of which the shaped displacer 4 rotates by its free end by a certain angle (Figs. 3 and 4), ensuring air swirling in the pre-chamber and, thereby , reducing fuel consumption and exhaust gas toxicity at partial engine operation modes.

При увеличении цикловой подачи топлива и оборотов коленчатого вала в двигателе температура заряда в предкамере 2 возрастает, повышается температура фигурного вытеснителя 4 и в нем происходит обратное мартенситное превращение. Вследствие этого фигурный вытеснитель 4 принимает свою прежнюю форму.With an increase in the cyclic supply of fuel and the speed of the crankshaft in the engine, the temperature of the charge in the pre-chamber 2 increases, the temperature of the shaped displacer 4 rises, and the reverse martensitic transformation occurs in it. As a result, the shaped displacer 4 takes its former shape.

Размеры и форма деталей камеры сгорания принимают прежние значения и обеспечивают качественную работу двигателя на номинальном и близких к нему режимах работы.The dimensions and shape of the parts of the combustion chamber take on the previous values and ensure high-quality engine operation at rated and close operating modes.

Таким образом, использование предлагаемого двигателя внутреннего сгорания способствует улучшению экономических показателей двигателя на частичных режимах работы, не ухудшая показателей номинального и близких к нему эксплуатационных режимов работы.Thus, the use of the proposed internal combustion engine contributes to the improvement of economic performance of the engine in partial operating modes, without impairing the performance of the nominal and close operating modes of operation.

Источники информацииSources of information

1. А.с. СССР №1663209, опубл. 15.07.91, бюл. №26.1. A.S. USSR No. 1663209, publ. 07/15/91, bull. No. 26.

2. А.с. СССР №1372076, опубл. 07.02.88, бюл. №5.2. A.S. USSR No. 1372076, publ. 02/07/88, bull. No. 5.

3. А.с. СССР №1137224, опубл. 30.01.85, бюл. №4.3. A.S. USSR No. 1137224, publ. 01/30/85, bull. Number 4.

4. А.с. СССР №1318703, опубл. 23.06.87, бюл. №23.4. A.S. USSR No. 1318703, publ. 06/23/87, bull. Number 23.

5. А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. - М.: Машиностроение, 1981, 80 с.5. A.S. Tikhonov, A.P. Gerasimov, I.I. Prokhorov. Application of the shape memory effect in modern engineering. - M.: Mechanical Engineering, 1981, 80 p.

Claims (2)

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий основную камеру сгорания, образованную поверхностями поршня, гильзы и головки цилиндра, вихревую предкамеру в форме тела вращения, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, установленную в предкамере топливную форсунку и поршень с фигурным вытеснителем на днище, размещенным в канале с кольцевым зазором, отличающийся тем, что фигурный вытеснитель выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы.1. An internal combustion engine comprising a main combustion chamber formed by the surfaces of a piston, a sleeve and a cylinder head, a vortex pre-chamber in the form of a body of revolution, connected to the main chamber by means of a connecting channel, a fuel nozzle installed in the pre-chamber, and a piston with a shaped displacer on the bottom located in a channel with an annular gap, characterized in that the shaped displacer is made of a material having a shape memory effect. 2. ДВС по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, использован сплав на основе железа и никеля, при этом в непрогретом состоянии на частичных режимах работы двигателя фигурный вытеснитель поворачивается на некоторый угол, обеспечивая закрутку воздуха в предкамере.2. ICE according to claim 1, characterized in that an alloy based on iron and nickel is used as a material having a shape memory effect, while in the unheated state at partial engine operation modes, the shaped displacer is rotated by a certain angle, providing air swirling in precamera.
RU2002129181/06A 2002-10-31 2002-10-31 Internal combustion engine RU2239708C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002129181/06A RU2239708C2 (en) 2002-10-31 2002-10-31 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002129181/06A RU2239708C2 (en) 2002-10-31 2002-10-31 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002129181A RU2002129181A (en) 2004-05-20
RU2239708C2 true RU2239708C2 (en) 2004-11-10

Family

ID=34310047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002129181/06A RU2239708C2 (en) 2002-10-31 2002-10-31 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2239708C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557816C1 (en) * 2014-07-09 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557816C1 (en) * 2014-07-09 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4280928B2 (en) Direct injection spark ignition internal combustion engine
JP2558483B2 (en) Air compression valve controlled internal combustion engine
JP5748156B2 (en) Piston arranged to reciprocate in the combustion engine cylinder
US5000144A (en) Internal combustion engine
KR20220021441A (en) How to inject ammonia fuel into a reciprocating engine
US20160169086A1 (en) Combustion chamber with ducts for internal combustion engines
US11199155B2 (en) Piston crown for a combustion system and an associated method thereof
EP3620628A1 (en) Pre-chamber
JPS5926774B2 (en) External ignition 4-stroke cycle internal combustion engine
CN100489282C (en) Direct injection two-stroke engine
JPH03115722A (en) Auxiliary chamber type alcohol engine
CN102022209B (en) Injection method and device for controlling an injection process in an internal combustion engine
CN101684761B (en) Internal combustion engine with high squish piston
RU2239708C2 (en) Internal combustion engine
JP2007511707A (en) Internal combustion engine
RU2227835C2 (en) Internal combustion engine
US20220074366A1 (en) Piston crown for a combustion system and an associated method thereof
GB2066896A (en) Air-compression direct-injection internal combustion engine
JPS5885319A (en) Fuel injection stratified charge type internal combustion engine
CA2636485A1 (en) Internal combustion engine
RU2626611C2 (en) Two-stroke internal combustion engine with highest technical-economical and environmental criterial parameters and electronic control of accumulated fuel injection system of large fraction composition
JP7582106B2 (en) Spark plug for internal combustion engine and internal combustion engine equipped with same
RU2576088C1 (en) Internal combustion engine and igniter
JP7600717B2 (en) Spark plugs for internal combustion engines
RU2011860C1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041101