RU2561805C1 - Reciprocating internal combustion engine - Google Patents
Reciprocating internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561805C1 RU2561805C1 RU2014135362/06A RU2014135362A RU2561805C1 RU 2561805 C1 RU2561805 C1 RU 2561805C1 RU 2014135362/06 A RU2014135362/06 A RU 2014135362/06A RU 2014135362 A RU2014135362 A RU 2014135362A RU 2561805 C1 RU2561805 C1 RU 2561805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- housing
- cylinder
- piston
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с форкамерным зажиганием.The invention relates to engine building, in particular to internal combustion engines (ICE) with prechamber ignition.
Прототипом является поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий свечу зажигания, цилиндр с камерой сгорания и поршнем, ротор в корпусе, периодически соединяющий полость цилиндра с входным и выходным отверстиями камеры сгорания [US 5111783 А, МПК F01L 7/10, 1992].The prototype is a reciprocating internal combustion engine containing a spark plug, a cylinder with a combustion chamber and a piston, a rotor in the housing periodically connecting the cylinder cavity to the inlet and outlet openings of the combustion chamber [US 5111783 A, IPC F01L 7/10, 1992].
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- недостаточно эффективное и надежное воспламенение топливной смеси при низких температурах, связанное с большим рассеянием тепла по объему топливного заряда в процессе его зажигания;- insufficiently effective and reliable ignition of the fuel mixture at low temperatures, associated with large heat dissipation by the volume of the fuel charge during its ignition;
- относительно большой выброс вредных веществ с отработавшими газами, обусловленный недостаточно полным сгоранием смеси.- a relatively large emission of harmful substances with exhaust gases, due to insufficient complete combustion of the mixture.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно снижение вредных выбросов в атмосферу и повышение эксплуатационных характеристик.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely reducing harmful emissions into the atmosphere and improving performance.
Задача решается тем, что в поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем свечу зажигания, цилиндр с поршнем и ротор в корпусе, кинематически связанный с коленчатым валом и периодически соединяющий полость цилиндра с входным и выходным отверстиями камеры сгорания, ротор выполнен с лопатками, образующими с поверхностями корпуса и ротора между ними и с днищем поршня камеру сгорания, причем ротор кинематически связан с роликами, имеющими впадины для пропуска лопаток и разделяющими пространство между корпусом и ротором на кольцевые камеры, из которых одна сообщена с полостью цилиндра, при этом в корпусе между цилиндром и лопаткой, занимающей положение в корпусе при подходе поршня к ВМТ, размещена форкамера. Форкамера размещена за цилиндром по ходу вращения ротора. Продольная ось форкамеры расположена перпендикулярно оси поршня. Свеча зажигания размещена в форкамере.The problem is solved in that in a reciprocating internal combustion engine containing a spark plug, a cylinder with a piston and a rotor in the housing kinematically connected to the crankshaft and periodically connecting the cylinder cavity to the inlet and outlet openings of the combustion chamber, the rotor is made with blades forming with the surfaces of the housing and a rotor between them and with the piston bottom, a combustion chamber, and the rotor is kinematically connected with rollers having cavities for the passage of the blades and dividing the space between the housing and the rotor into annular amers, of which one is in communication with the cylinder cavity, while a prechamber is placed in the housing between the cylinder and the blade, which occupies a position in the housing when the piston approaches TDC. The prechamber is placed behind the cylinder in the direction of rotation of the rotor. The longitudinal axis of the prechamber is perpendicular to the axis of the piston. The spark plug is located in the prechamber.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.These distinctive features allow you to achieve the following advantages compared with the prototype.
Выполнение ротора с лопатками, образующими с поверхностями корпуса и ротора между ними и с днищем поршня камеру сгорания, причем ротор кинематически связан с роликами, имеющими впадины для пропуска лопаток и разделяющими пространство между корпусом и ротором на кольцевые камеры, из которых одна сообщена с полостью цилиндра, позволяет производить замену рабочего тела без газораспределительного механизма, что упрощает конструкцию и повышает ее надежность. При этом происходит перемещение лопатками горючей смеси во время ее впуска и в процессе сжигания. Это обеспечивает ее турбулизацию, улучшает процесс сгорания, что, в свою очередь, повышает КПД и снижает выброс вредных веществ в атмосферу, повышая, в конечном счете, эксплуатационные характеристики. Перемещение лопатками горючей смеси по направлению к фронту пламени в процессе ее сжигания увеличивает скорость горения смеси. Во-первых, холодная свежая смесь, продвигаясь к очагу горения с высокой температурой, быстрее прогревается, и период индукции (ее воспламенения) уменьшается. Во-вторых, движущаяся смесь способствует лучшему отводу продуктов горения от фронта пламени, благодаря чему происходит более полное сгорание. Это также повышает эксплуатационные характеристики. Кроме того, появляется возможность реверса коленчатого вала, что также повышает эксплуатационные характеристики ДВС.The implementation of the rotor with blades forming a combustion chamber with the surfaces of the housing and the rotor between them and with the piston bottom, the rotor being kinematically connected to rollers having cavities for the passage of the blades and dividing the space between the housing and the rotor into annular chambers, one of which communicates with the cylinder cavity , allows you to replace the working fluid without a gas distribution mechanism, which simplifies the design and increases its reliability. In this case, the blades move the combustible mixture during its inlet and during combustion. This ensures its turbulization, improves the combustion process, which, in turn, increases efficiency and reduces the emission of harmful substances into the atmosphere, ultimately increasing operational characteristics. Moving the blades of the combustible mixture toward the front of the flame during combustion increases the burning rate of the mixture. Firstly, a cold fresh mixture, advancing to a burning center with a high temperature, warms up faster, and the induction period (its ignition) decreases. Secondly, the moving mixture contributes to a better removal of combustion products from the flame front, due to which more complete combustion occurs. It also improves performance. In addition, it becomes possible to reverse the crankshaft, which also improves the performance of the internal combustion engine.
Размещение в корпусе между цилиндром и лопаткой камеры сгорания форкамеры дает возможность надежно воспламенять горючую смесь в любых условиях, причем после прохождения над форкамерой лопатки, за которой вследствие завихрений создается зона разрежения, происходит эффективное удаление продуктов горения из форкамеры за счет разности давлений и последующее заполнение ее свежей горючей смесью, которая впоследствии надежно воспламеняется. Кроме того, в движущейся по окружности за лопаткой горючей смеси происходит перемещение частиц топлива к периферии за счет центробежных сил, в результате чего у поверхности корпуса образуется обогащенная смесь, которая лучше воспламеняется и создает более высокую температуру при горении, улучшая условия сгорания более бедненной смеси, находящейся ближе к центру ротора. Создание благоприятных условий для горения обедненной смеси дает возможность осуществлять работу ДВС с большим коэффициентом избытка воздуха, что повышает КПД, снижает выброс вредных веществ и улучшает эксплуатационные характеристики.The placement of a pre-chamber in the housing between the cylinder and the blade of the combustion chamber makes it possible to reliably ignite the combustible mixture in any conditions, and after passing over the pre-chamber of the blade, behind which a rarefaction zone is created due to turbulence, the combustion products are effectively removed from the pre-chamber due to the pressure difference and its subsequent filling fresh combustible mixture, which subsequently reliably ignites. In addition, in a moving around the circumference behind the blade of the combustible mixture, particles of fuel move to the periphery due to centrifugal forces, as a result of which an enriched mixture forms at the surface of the body, which is better ignited and creates a higher temperature during combustion, improving the combustion conditions of a poorer mixture, located closer to the center of the rotor. The creation of favorable conditions for the combustion of the lean mixture makes it possible to operate the internal combustion engine with a large coefficient of excess air, which increases the efficiency, reduces the emission of harmful substances and improves performance.
Размещение форкамеры за цилиндром по ходу вращения ротора способствует движению горючей смеси навстречу очагу горения, что увеличивает скорость горения смеси и, следовательно, уменьшает угол опережения зажигания, что повышает КПД и улучшает эксплуатационные характеристики.Placing the prechamber behind the cylinder in the direction of rotation of the rotor facilitates the movement of the combustible mixture toward the combustion zone, which increases the burning rate of the mixture and, therefore, reduces the ignition timing, which increases efficiency and improves performance.
Расположение продольной оси форкамеры перпендикулярно оси поршня способствует выбросу из форкамеры горящих фракций в обогащенную часть горючей смеси, находящуюся у поверхности корпуса, что улучшает процесс горения смеси.The location of the longitudinal axis of the prechamber perpendicular to the axis of the piston contributes to the ejection of burning fractions from the prechamber into the enriched part of the combustible mixture located at the surface of the housing, which improves the combustion process of the mixture.
Размещение свечи зажигания в форкамере, во-первых, улучшает процесс воспламенения смеси в форкамере за счет концентрации тепла в малом объеме. Во-вторых, обеспечивает очистку электродов от нагара за счет высокой температуры, что повышает эксплуатационные характеристики.The placement of the spark plug in the prechamber, firstly, improves the process of ignition of the mixture in the prechamber due to the concentration of heat in a small volume. Secondly, it provides cleaning of electrodes from carbon deposits due to high temperature, which increases operational characteristics.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена схема положения деталей двигателя в момент начала удаления продуктов горения. На фиг. 2 изображена схема положения деталей двигателя в момент прохождения поршнем верхней мертвой точки. На фиг. 3 изображена схема положения деталей двигателя в момент окончания заполнения камеры сгорания и полости цилиндра свежей смесью. На фиг. 4 изображена схема положения деталей двигателя в момент начала горения смеси.In FIG. 1 shows a diagram of the position of engine parts at the beginning of the removal of combustion products. In FIG. 2 shows a diagram of the position of engine parts at the time the piston passes the top dead center. In FIG. 3 shows a diagram of the position of engine parts at the time of completion of filling the combustion chamber and the cylinder cavity with a fresh mixture. In FIG. 4 shows a diagram of the position of engine parts at the moment the mixture begins to burn.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 окнами, в котором установлены с возможностью вращения цилиндрический ротор 4 с лопатками 5, кинематически связанный с коленчатым валом и с роликами 6, имеющими впадины 7 для пропуска лопаток, разделяющими пространство между корпусом и ротором на кольцевые камеры 8 и 9, из которых последняя сообщена с полостью 10 цилиндра, в которой с возможностью перемещения вдоль оси размещен поршень 11, соединенный с коленчатым валом. В корпусе между цилиндром и лопаткой установлена форкамера 12 со свечой 13 зажигания, имеющей электрод 14. Работает двигатель следующим образом.The piston internal combustion engine comprises a cylindrical housing 1 with
Для работы двигателя в четырехтактном режиме (при использовании ротора с тремя лопатками) передаточное отношение от коленчатого вала к ротору должно быть равно 6, а от роликов к ротору - 1,5. После окончания рабочего хода поршня 11 и прохождения им нижней мертвой точки (НМТ) происходит удаление продуктов сгорания из камеры 9 и полости 10 цилиндра через выпускное окно 3 (фиг. 1). Продукты сгорания будут удаляться не только посредством поршня 11, но и с помощью лопатки II ротора 4, которая в процессе движения (поворота) будет перемещать их в сторону выпускного окна 3. Одновременно за этой лопаткой движется свежая горючая смесь, поступающая через входное окно 2. Большая часть сечения полости цилиндра оказывается соединенной с выпускным окном 3, поэтому основная масса продуктов сгорания будет уходить в выпускное окно 3, к тому же, поступлению продуктов сгорании в левую (от лопатки II) часть камеры 9 препятствует находящаяся там свежая смесь. Однако нельзя исключить возможность частичного попадания туда (перемешивания со смесью) небольшого количества продуктов горения, в результате чего будет иметь место эффект рециркуляции дымовых газов.For the engine to operate in four-stroke mode (when using a rotor with three blades), the gear ratio from the crankshaft to the rotor should be 6, and from the rollers to the rotor - 1.5. After the end of the stroke of the
При прохождении поршнем расстояния от НМТ до верхней мертвой точки (ВМТ) коленчатый вал повернется на угол 180°, а ротор 4 - на 30°. В результате этого лопатка II займет вертикальное положение, разделяя сечение полости 10 цилиндра на две равные части (фиг. 2). Лопатка II будет продолжать вытеснять продукты сгорания в выпускное окно 3, увеличивая при этом площадь сечения полости 10 цилиндра, сообщаемую с впускным окном 2, и уменьшая соответственно ту часть сечения полости, которая связана с выпускным окном 3. Поршень 11 будет двигаться вниз, осуществляя интенсивное всасывание свежей смеси из впускного окна 2 в полость цилиндра.When the piston passes the distance from the BDC to the top dead center (TDC), the crankshaft will rotate through an angle of 180 °, and rotor 4 - by 30 °. As a result of this, the blade II will occupy a vertical position, dividing the cross section of the
При приближении поршня к НМТ лопатка III начнет перекрывать впускное окно 2 и затем разобщать его с полостью 10 цилиндра, а лопатка II - разобщать указанную полость с выпускным окном 3 (фиг. 3). Создающаяся за движущейся лопаткой II зона разрежения будет способствовать более полному удалению продуктов сгорания из форкамеры 12 и последующему заполнению ее свежей смесью. После прохождения поршнем НМТ начнется сжимание свежей смеси.As the piston approaches the BDC, the blade III will begin to overlap the
К моменту подхода поршня к ВМТ смесь окажется сжатой в камере сгорания, образованной лопатками II, III, находящимися между ними поверхностями корпуса 1 и ротора 4 (фиг. 4). Сжатую смесь поджигают посредством свечи 13, путем подачи на электрод 14 высокого напряжения, в результате чего в форкамере 12 произойдет воспламенение горючей смеси, образующей факел, поджигающий остальную смесь в камере сгорания. Поршень будет совершать рабочий ход. Поскольку давление газов одинаково действует на обе лопатки, то практически никакого противодействия повороту ротора оно не оказывает. После этого цикл работы двигателя повторяется.By the time the piston approaches the TDC, the mixture will be compressed in the combustion chamber formed by the blades II, III, between the surfaces of the housing 1 and the rotor 4 (Fig. 4). The compressed mixture is ignited by means of a
В процессе сгорания лопатка III перемещает (пододвигает) смесь к форкамере - к источнику зажигания (к фронту пламени), в результате чего увеличивается скорость ее сгорания, а также происходит турбулизация смеси. После прохождения лопаткой I ролика 6 ее можно охлаждать, например, струей воздуха, омывающего ее поверхности и поверхность ротора 4. Благодаря этому устраняется существенный недостаток, присущий роторно-лопастным двигателям, в которых лопатки испытывают большую тепловую нагрузку.In the process of combustion, the blade III moves (pushes) the mixture to the prechamber — to the ignition source (to the flame front), as a result of which its combustion rate increases, and the mixture also becomes turbulized. After the blade I passes through the roller 6, it can be cooled, for example, by a stream of air washing its surfaces and the surface of the
Внедрение изобретения позволит создать двигатель упрощенной конструкции с форкамерным зажиганием, позволяющим надежно воспламенять горючую смесь на различных режимах работы двигателя.The implementation of the invention will allow you to create a simplified design engine with a pre-ignition ignition that allows you to reliably ignite the combustible mixture in various engine operating modes.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135362/06A RU2561805C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Reciprocating internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135362/06A RU2561805C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Reciprocating internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561805C1 true RU2561805C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014135362/06A RU2561805C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Reciprocating internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561805C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753058C2 (en) * | 2019-12-31 | 2021-08-11 | Евгений Александрович Оленев | Heat and electricity supply system of a car |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5111783A (en) * | 1990-12-26 | 1992-05-12 | Jack P. Janetatos | Rotary valve system for internal combustion engines |
US5592904A (en) * | 1993-05-03 | 1997-01-14 | Negre; Guy | Method and devices for controlling the combustion of a four stroke engine |
RU25330U1 (en) * | 2002-03-06 | 2002-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Урал-Новатор" | ZOLOTNIKOVY MECHANISM OF GAS DISTRIBUTION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
-
2014
- 2014-08-29 RU RU2014135362/06A patent/RU2561805C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5111783A (en) * | 1990-12-26 | 1992-05-12 | Jack P. Janetatos | Rotary valve system for internal combustion engines |
US5592904A (en) * | 1993-05-03 | 1997-01-14 | Negre; Guy | Method and devices for controlling the combustion of a four stroke engine |
RU25330U1 (en) * | 2002-03-06 | 2002-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Урал-Новатор" | ZOLOTNIKOVY MECHANISM OF GAS DISTRIBUTION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753058C2 (en) * | 2019-12-31 | 2021-08-11 | Евгений Александрович Оленев | Heat and electricity supply system of a car |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9739192B2 (en) | Fuel combustion system, nozzle for prechamber assembly with curved orifices, and method of making same | |
CN103748334A (en) | Two-stroke internal combustion engine, method of operating two-stroke internal combustion engine and method of converting two-stroke engine | |
RU2561805C1 (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
RU2665763C1 (en) | Internal combustion engine and method of control thereof | |
KR100328490B1 (en) | Ignition spark plugs of internal combustion engine | |
US2191638A (en) | Internal combustion motor | |
GB1591124A (en) | Method and apparatus for control of pressure in internal combustion engines | |
CN1210199A (en) | Split-cylinder cycle internal combustion engine | |
RU2561808C1 (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
RU2416726C1 (en) | Rotary engine | |
RU2598120C2 (en) | Method of operating internal combustion engines with combustion chambers having displacers | |
RU166682U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2528800C2 (en) | Method of operating piston internal combustion engine | |
RU2468221C1 (en) | Method for improving engine efficiency by increasing compression and contraction degree of ignition advance angle | |
JP2004108225A (en) | Combustion control device in compression ignition type internal combustion engine | |
CN203081572U (en) | Y-shaped rotor engine | |
RU2751273C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
JP2013194735A (en) | Driving method for reciprocating internal combustion engine | |
CN103670663A (en) | Sleeved air valve structure for changing internal combustion engine combustion chamber volume | |
RU2330971C2 (en) | Thermal engine operation and its design | |
RU156180U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2614898C2 (en) | Method of pistons motion conversion and internal combustion engine | |
CN103590893A (en) | Plasma combustion-supporting engine | |
RU2634343C2 (en) | Method of operating internal combustion engine | |
SU1355733A1 (en) | Internal combustion engine |