CS274440B2

CS274440B2 - Device for piston-type engine's drive regulation

Info

Publication number: CS274440B2
Application number: CS705988A
Authority: CS
Inventors: Zbynek Boril; Karel Vaclavik
Original assignee: Zbynek Boril
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS705988A2

Abstract

The goal of the solution is to improve structure of the device for drive regulation of the piston engine, whose piston is treated by the pressure medium, which is created by fuel combustion in the combustion chamber, and the piston engine is connected via the transmission mechanism with the driving element of the driven machine. The above-mentioned goal is achieved by the fact that the regulation valve unit (9) is inserted between the combustion chamber (4) and piston area (61) of the engine (6) and the driving element (66) of the driven machine is equipped with a sensor (67) of operation parameters. The regulation valve unit (9) is connected with the sensor (67) of operation parameters via the control unit (8). Also other possibilities exist in addition to the above-mentioned solution.<IMAGE>

Description

Vynález se týká zařízení pro regulaci pohonu pístového motoru, na jehož píst působí tlakové médium, vytvářené spalováním paliva ve spalovací komoře a který je převodovým ústrojím napojen na hnací element poháněného stroje.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for controlling the drive of a piston engine to which a piston is subjected to a pressure medium produced by the combustion of fuel in a combustion chamber and which is connected to a driving element of a driven machine.

Je známý motor, u kterého se přímo v pístových prostorech střídavě přerušovaně spaluje okysličené tekuté palivo. Tímto spalováním vzniká tlakové médium, které střídavě posouvá jednotlivé písty a tyto potom ojnicemi otáčejí klikovým hřídelem. Nevýhodou tohoto způsobu získávání tlakového média je především to, že spalování paliva je přerušované a musí proběhnout ve velmi krátké době. Proto po uplynuti této doby zůstává značné množství paliva nespáleno nebo je spáleno nedokonale. Množství přiváděného paliva do spalovacích komor je sice stavitelné a čím více se jej do spalovacích komor přivádí, tím více tlakového média se vytváří, které potom tím větší silou působí na písty. Avšak s rostoucím množstvím přiváděného paliva neúměrně narůstá jeho zbytková část, která tvoří nehospodárný a pro životní prostředí nežádoucí odpad. Důsledkem potom je značná nehospodárnost a nepříznivé působení na životní prostředí. Další nevýhodou je to, že se paliva spaluje ve spalovací komoře, která je součástí pístového prostoru. Stěny spalovací komory a také povrch pístu tak musí odolávat značným teplotám a přitom současně musí vyhovovat kluznému pohybu pístu. Tyto požadavky zapříčiňují vysoké náklady při výrobě těchto částí motoru. Nevýhodou tohoto motoru jsou v nutnosti poměrně nákladné převodovky a ústrojí spojky, v nutnosti chlazení, které navíc dále snižuje účinnost, v nutnosti výkonného elektrického akumulátoru a startéru. Další značnou nevýhodou je nutnost rozvodu okysličeného paliva do spalovacích komor jednotlivých pístů a jeho zapalování v přesně vymezeném okamžiku.An engine is known in which oxygenated liquid fuel is alternately intermittently burned directly in the piston chamber. This combustion produces a pressure medium which alternately shifts the pistons and then rotates the connecting rods with the connecting rods. The disadvantage of this method of obtaining the pressure medium is, in particular, that the combustion of the fuel is intermittent and must take place in a very short time. Therefore, after this time, a considerable amount of fuel remains unburned or incomplete. Although the amount of fuel supplied to the combustion chambers is adjustable and the more it is supplied to the combustion chambers, the more pressure medium is generated, which in turn exerts a greater force on the pistons. However, as the amount of fuel supplied increases, the residual portion of the fuel, which is uneconomical and environmentally undesirable, grows disproportionately. The consequence is considerable inefficiency and adverse environmental impact. Another disadvantage is that the fuel is combusted in a combustion chamber that is part of the piston chamber. The walls of the combustion chamber as well as the surface of the piston must thus be able to withstand considerable temperatures and at the same time to accommodate the sliding movement of the piston. These requirements result in high production costs for these engine parts. The disadvantage of this engine is the need for a relatively expensive gearbox and clutch, the need for cooling, which further reduces efficiency, the need for a powerful electric battery and starter. Another significant disadvantage is the need to distribute the oxygenated fuel to the combustion chambers of the individual pistons and to ignite it at a precisely defined time.

Dále je známý motor, u kterého se do pístového prostoru přivádí předem připravené tlakové médium, například pára. Nevýhodou tohoto motoru je nízká účinnost, poměrně dlouhá doba prodlení při uvádění do provozu a vysoká hmotnost, zejména spalovacího kotle.Furthermore, a known engine is known in which a pre-prepared pressure medium, for example steam, is supplied to the piston chamber. The disadvantage of this engine is its low efficiency, relatively long start-up time and high weight, especially of the combustion boiler.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízeni podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi spalovací komurou a pístovým prostorem motoru je vřazena regulační ventilová jednotka a hnací element poháněného stroje je opatřen snímačem provozních parametrů. Regulační ventilová jednotka je se snímačem provozních parametrů propojena přes řídicí jednotku.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the device according to the invention, characterized in that a regulating valve unit is inserted between the combustion chamber and the engine piston chamber and the driving element of the driven machine is provided with an operating parameter sensor. The control valve unit is connected to the operating parameter sensor via the control unit.

K řídicí jednotce jsou připojeny regulační ventily, které jsou jednotlivě vřazeny ve výstupu okysličovací komory, ve výstupu zásobníku paliva, ve výstupu kompresoru a ve výstupu zásobníku chladivá.Control valves are connected to the control unit and are individually connected to the oxygen chamber, the fuel tank outlet, the compressor outlet, and the refrigerant tank outlet.

Vyšší účinek vynálezu spočívá zejména v dokonalém spalování paliva a z toho vyplývající vysoké hospodárnosti provozu motoru. Dokonalé spalování je umožněno jeho kontinuálním průběhem. Kontinuální spalování nevyžaduje startér a výkonný elektrický akumulátor. Kontinuálním spalováním se dále zabraňuje detonacím, čímž se jednak snižuje hlučnost, jednak není nutné používat antidetonační přísady, které jsou vesměs ekologicky škodlivé.The higher effect of the invention lies in particular in the perfect combustion of the fuel and the resulting high fuel economy. Perfect combustion is enabled by its continuous course. Continuous combustion does not require a starter and a powerful electric battery. Continuous combustion further avoids detonation, thereby reducing noise and avoiding the use of anti-knock additives, which are generally environmentally harmful.

U kontinuálního spalování lze v určitém rozsahu volit celkovou dobu prohořívání, což umožňuje využívání i méně hořlavých paliv. Spalování probíhá ve spalovací komoře, která je zcela oddělena od pístového prostoru a tedy i od pohybujících se částí motoru. Proto lze při výrobě spalovací komory volit materiály, jejichž fyzikální a mechanické vlastnosti jsou výhodné pro dokonalé spalování paliva, tedy bez ohledu na jejich kluznost, tepelnou roztažnost a další vlastnosti, které jsou potřebné u materiálů pro pohybující se strojní části. Pro dosažení různé síly, působící na píst, se do pístového prostoru přivádí různé množství tlakového média v průběhu různého intervalu posuvu pístu.In the case of continuous combustion, the total burn-through time can be selected to a certain extent, which allows the use of less flammable fuels. The combustion takes place in a combustion chamber which is completely separated from the piston chamber and thus from the moving parts of the engine. Therefore, in the manufacture of the combustion chamber, materials whose physical and mechanical properties are advantageous for the perfect combustion of the fuel can be selected, regardless of their sliding, thermal expansion and other properties required for materials for moving machine parts. In order to achieve a different force acting on the piston, a different amount of pressure medium is supplied to the piston chamber during different piston displacement intervals.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese v blokovém uspořádání.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the attached drawing in a block arrangement.

K okysličovací komoře £ je připojen jednak výstup 21 kompresoru 2, jednak výstup 31 zásobníku 3_ paliva. Výstup 11 okysličovací komory £ je připojen ke spalovací komoře £, která sestává ze spalovací části 41 a ochlazovací části 42. Ve spalovací části 41 je upravena zapalovací svíčka 43 . Do ochlazovací části 42 ústí výstup 51 zásobníku 5_ chladivá, který je naplněn vodou. Výstup 44 ochlazovací části 42 spalovací komory £ ústí do pístového prostoru 61 motoru 6_ paralelně uspořádanými vstupy, přitom jeden vstup 62 ústí před a druhý vstup 63 za píst 64. Na píst 64 je převodovým ústrojím 65 napojen hnací element 66 poháněného stroje. Jako převodového ústrojí je použito klikového převodu. Poháněný strojem je automobil, jehož hnací element tvoří hřídel hnací nápravy automobilu. Tento příklad však neomezuje jiná řešení. Převodovým ústrojím může být i jiný známý mechanismus, například ozubený hřeben a pastorek. Poháněným strojem může být prakticky jakékoliv stacionární nebo mobilní zařízení. Ve výstupu 11 okysličovací komory _1, ve výstupu 31 zásobníku £ paliva, ve výstupu 21 kompresoru 2 a ve výstupu 51 zásobníku £ chladivá jsou vřazeny regulační ventily £, které jsou připojeny k řídicí jednotce £, kterou tvoří mikroprocesor, popřípadě mikropočítač s potřebnou programovou a paměíovou vybaveností. Mezi spalovací komorou £ a pístovým prostorem 61 je výstupu 44 vřazena regulační ventilová jednotka £, která je připojena k řídicí jednotce £. Hnací element 66 poháněného stroje je opatřen snímačem 67 provozních parametrů, jako je velikost krouticího momentu, počet otáček a podobné. Snímač 67 provozních parametrů je připojen k řídicí jednotce £.The outlet 21 of the compressor 2 and the outlet 31 of the fuel container 3 are connected to the oxidizing chamber. The outlet 11 of the oxidation chamber 4 is connected to a combustion chamber 4, which consists of a combustion section 41 and a cooling section 42. A spark plug 43 is provided in the combustion section 41. An outlet 51 of the refrigerant container 5, which is filled with water, opens into the cooling part 42. The outlet 44 of the combustion chamber cooling section 42 opens into the piston chamber 61 of the engine 6 through parallel inlets, with one inlet 62 opening upstream and the other inlet 63 downstream of piston 64. A crank gear is used as the gear mechanism. The machine is driven by an automobile, the driving element of which is the shaft of the driving axle of the automobile. However, this example does not limit other solutions. The transmission device may also be another known mechanism, for example a rack and pinion. The driven machine can be virtually any stationary or mobile device. In the outlet 11 of the oxygenation chamber 1, in the outlet 31 of the fuel reservoir 6, in the outlet 21 of the compressor 2 and in the outlet 51 of the refrigerant reservoir 6, control valves 6 are connected. memory equipment. Between the combustion chamber 8 and the piston chamber 61, a control valve unit 6 is connected to the outlet 44, which is connected to the control unit 6. The drive element 66 of the driven machine is provided with a sensor 67 of operating parameters such as torque, speed and the like. The operating parameter sensor 67 is connected to the control unit 6.

Kompresorem 2 se dopravuje vzduch do okysličovací komory £, kde se mísí s palivem přiváděným ze zásobníku £ paliva. V okysličovací komoře £ tak vzniká plynná palivová směs, která se proporcionálně přivádí do spalovací části 41 spalovací komory £, kde se zapaluje zapalovací svíčkou 43 a kontinuálně spaluje. Plynná směs, vznikající jako produkt kontinuálního spalování palivové směsi, působením vlastní expanze kontinuálně vniká do ochlazovací části 42 spalovací komory £. Oo ochlazovací části 42 se současně, také proporcionálně, přivádí voda ze zásobníku £ chladivá, která se směšuje s horkou plynnou směsí. Plynná směs se přitom ochlazuje a přiváděná voda se mění v páru. Takto kontinuálně vytvářené tlakové médium, které sestává ze směsi plynů a páry, se v režimu pracovních cyklů motoru £ přivádí do jeho pístového prostoru. Píst 63 motoru £ se tak cyklicky posouvá a jeho pohyb se přivádí převodovým ústrojím 64 na hnací element 65 poháněného stroje. Hodnoty množství a tlaku jsou u všech dopravovaných médií kontrolovány a proporcionálně upravovány regulačními ventily 7_ pro dosažení optimálních hodnot tlakového média ve výstupu 44 spalovací komory £. Optimální hodnoty jsou určovány na základě získaných informací řídicí jednotkou £.Compressor 2 transports air to the oxidation chamber 6, where it mixes with the fuel supplied from the fuel tank 6. Thus, a gaseous fuel mixture is produced in the oxidant chamber 6, which is proportionally supplied to the combustion portion 41 of the combustion chamber 6, where it is ignited by a spark plug 43 and continuously combusted. The gaseous mixture produced as a product of the continuous combustion of the fuel mixture by continuous expansion enters the cooling portion 42 of the combustion chamber 6 continuously. At the same time, water from the coolant reservoir 6, which is mixed with the hot gas mixture, is fed to the cooling portion 42, also proportionally. The gas mixture is cooled and the water supplied is converted into steam. The pressure medium thus produced, which consists of a mixture of gases and steam, is fed to the piston chamber of the engine during the duty cycles of the engine. The piston 63 of the motor 6 is thus cyclically shifted and its movement is fed by the transmission device 64 to the driving element 65 of the driven machine. The amount and pressure values of all the conveyed media are checked and proportionally adjusted by the control valves 7 to achieve optimum pressure medium values in the combustion chamber outlet 44. The optimum values are determined based on the information obtained by the controller.

Regulační ventilová jednotka 9_ je ovládána řídicí jednotkou £ podle informací o stavu tlakového média vystupujícího ze spalovací komory £ a také podle informací získávaných od snímače 67 provozních parametrů hnacího elementu £6. Tak se v jednotlivých pracovních cyklech motoru £ přivádí, odděleně do pístového prostoru 61 před a za píst 64, podle potřeby různá množství tlakového média. Přitom se podle potřeby mění i délka časových intervalů přívodu tlakového média. Tak například při rozjezdu automobilu, při jízdě s plným zatížením, v případě potřeby vyvinout maximální zrychlení při předjíždění a podobně, regulační ventilová jednotka propouští maximální množství tlakového média do pístového prostoru 61 po celou dobu zdvihu pístu 64. Naopak, při jízdě s malým zatížením, při jízdě z kopce nebo po rovině atd. regulační ventilová jednotka 9_ propouští pouze nutné množství tlakového média do pístového prostoru 61, a to pouze v počáteční fázi posuvu pístu 64. Potom , při uzavření regulační ventilové jednotky 9_, tlakové médium v následné fázi posuvu pístu 64 expanduje, čímž se zdvih pístu ukončí.The control valve unit 9 is controlled by the control unit 6 according to the state of the pressure medium exiting the combustion chamber 6 as well as the information obtained from the operating element sensor 67 of the drive element 6. Thus, different amounts of pressure medium are fed separately to the piston chamber 61, before and after the piston 64, in the individual operating cycles of the engine. The length of the time intervals for the supply of the pressure medium also varies as required. For example, when starting a car, when driving under full load, if necessary to develop maximum acceleration during overtaking and the like, the control valve unit passes the maximum amount of pressure medium into the piston chamber 61 for the entire stroke of piston 64. when driving downhill or on a plane, etc., the regulating valve unit 9 only passes the necessary amount of pressure medium into the piston chamber 61, and only in the initial phase of piston travel 64. Then, when the regulating valve unit 9 closes, 64, expanding the piston stroke.

Pro některé druhy motorů lze uspořádat vyústění spalovací komory £ pouze s jedním vstupem £2. Tlakové médium je potom přiváděno do pístového prostoru £1 pauze před píst 64 a zpětný posuv pístu 64 se uskutečňuje například působením síly neznázorněného setrvačníku .For some types of engines, the combustion chamber orifice can be provided with only one inlet 62. The pressure medium is then fed into the piston space 41 before the piston 64, and the return movement of the piston 64 is effected, for example, by the force of a flywheel (not shown).

Regulační ventilovou jednotku £ lze popřípadě ovládat ručním nebo nožním ovládačem podle informací snímače 67 provozních parametrů hnacího elementu 66 poháněného stroje.The control valve unit 6 can optionally be operated by a hand or foot control according to the information of the operating parameter sensor 67 of the driven element 66 of the driven machine.

V tomto případě je snímač 67 provozních parametrů opatřen neznázorněnými příslušnými měřidlovými stupnicemi nebo elektronickým displejem.In this case, the operating parameter transducer 67 is provided with a corresponding scale meter or an electronic display (not shown).

Vynálezu lze využít při výrobě pístových motorů.The invention can be used in the manufacture of piston engines.

Claims

SUBJECT. OF THE INVENTION

Apparatus for controlling the drive of a piston engine, the piston of which is subjected to a pressure medium produced by the combustion of fuel in the combustion chamber and which is connected by a transmission to the driving element of the driven machine, characterized in that between the combustion chamber (4) and a regulating valve unit (9) is inserted in the motor (6) and the driving element (66) of the driven machine is provided with an operating parameter sensor (67),

Device according to claim 1, characterized in that the control valve unit (9) is connected to the operating parameter sensor (67) via a control unit (8),

Device according to claim 2, characterized in that 4 control valves (7) are connected to the control unit (8) and are individually connected in the outlet (11) of the oxidation chamber (1), in the outlet (31) of the container (3). ) of fuel, in the outlet (21) of the compressor (2) and in the outlet (51) of the refrigerant container (5).