JPWO2021035316A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、機械工学の分野であり、一対気筒を有する4ストローク内燃ピストン機関の構築に関する。その機関は、機械的動力によって駆動される任意の輸送手段及び機械に用途を見出すことができ、有用な作用の係数が増加し、設計が単純化され、環境に優しく、様々な種類の燃料で動作し得る。 The present invention is in the field of mechanical engineering and relates to the construction of a four-stroke internal combustion piston engine with a pair of cylinders. The engine can find application in any means of transport and machinery driven by mechanical power, has an increased coefficient of useful action, is simple in design, is environmentally friendly and can be used with various types of fuel. It can work.
外部混合又は内部混合を有する機関[1]が知られている。これは、第1及び第2のピストンの対が取り付けられ、クランクシャフト及び反対側のクランクシャフトが取り付けられたハウジング内で、気筒ブロック内の2つの気筒からなり、気筒内の容積が吸気プロセスの終了時に増加し、プロセスの終了時に膨張を達成する。2つのガス分配要素が設けられ、その第1のガス分配要素は、供給ベントと、逆止バルブを介して吸引パイプラインに接続されたオーバーフロー流路との間に位置する。第2の要素は、排気口と、端部排気口が接続される排気管との間に位置する。 Engines [1] with external or internal mixing are known. It consists of two cylinders in a cylinder block, in a housing in which a first and second pair of pistons are mounted, a crankshaft and an opposite crankshaft are mounted, and the volume within the cylinder is limited to the intake process. Increase at the end and achieve dilation at the end of the process. Two gas distribution elements are provided, the first of which is located between the supply vent and an overflow channel connected to the suction pipeline via a check valve. The second element is located between the outlet and the exhaust pipe to which the end outlet is connected.
4ストローク内燃ピストン機関は、燃料の燃焼中に放出される熱エネルギーを機械的な仕事に変換する熱機関であり、それは、それが生成する動力と比較して比較的小さい寸法であり、マニホールド33%を排気するためのガソリン機関における有用な作用の係数が低いなどの欠点がある、輸送ニーズのための主な機関の1つであり、ディーゼル機関の場合、最大40%で、高い比燃料消費率(ガソリン機関の場合、最大215g/kWh、ディーゼル機関の場合、最大280g/kWh)である。
A four-stroke internal combustion piston engine is a heat engine that converts the thermal energy released during the combustion of fuel into mechanical work, it has relatively small dimensions compared to the power it produces, and the
排気ガスは、燃焼プロセスの生成物である二酸化炭素、煤、微細ダスト粒子及び有害な元素を含む[2]。 Exhaust gases contain carbon dioxide, soot, fine dust particles and harmful elements that are products of the combustion process [2].
本発明の課題は、構造変化により、比出力の増加、比燃料消費率の減少、排気ガスの減少、及び有害な元素の排出の減少を達成し得る内燃機関を作成することである。 The object of the present invention is to create an internal combustion engine that, through structural changes, can achieve an increase in the specific power, a decrease in the specific fuel consumption, a decrease in exhaust gases and a decrease in the emissions of harmful elements.
この課題は、2つのクランクピンを有するクランクシャフトを有するクランクケースと、2つの気筒、すなわち一次気筒及び二次気筒を有する気筒ブロックと、を含む、一対気筒を有する内燃機関の設計によって実行される。 This task is carried out by the design of an internal combustion engine with a pair of cylinders, including a crankcase with a crankshaft with two crank pins and a cylinder block with two cylinders, a primary cylinder and a secondary cylinder. .
クランクシャフトの2つのクランクピンは、互いに対して180°に位置する。二次気筒の容積は、一次気筒の容積の2倍である。気筒の上側には、ガス分配要素及び空気燃料混合物供給システムを有する気筒頭部が取り付けられる。 The two crank pins of the crankshaft are located at 180° with respect to each other. The volume of the secondary cylinder is twice that of the primary cylinder. The upper side of the cylinder is fitted with a cylinder head with a gas distribution element and an air-fuel mixture supply system.
気筒頭部は、吸気バルブを収容する一次気筒の上部に取り付けられ、吸気ガス分配カムシャフトのカムに直接接触して取り付けられ、吸気マニホールドを介してターボチャージャ圧縮機に接続される。一次気筒排気バルブは、一次気筒頭部に配置され、排気ガス分配カムシャフトのカムに直接接触して取り付けられる。一次気筒の吸気バルブと排気バルブとの間には、燃料噴霧ノズルが取り付けられており、燃料噴霧ノズルは、パイプラインを介して燃料力ポンプに接続される。 The cylinder head is mounted on top of the primary cylinder housing the intake valve, mounted in direct contact with the cam of the intake gas distribution camshaft, and connected to the turbocharger compressor via the intake manifold. The primary cylinder exhaust valve is located at the top of the primary cylinder and is mounted in direct contact with the cam of the exhaust gas distribution camshaft. A fuel spray nozzle is installed between the intake valve and the exhaust valve of the primary cylinder, and the fuel spray nozzle is connected to a fuel power pump via a pipeline.
二次気筒の気筒頭部には、パイプラインによって水力ポンプ、吸気バルブ及び排気バルブに接続される噴霧ノズルが取り付けられる。二次気筒の吸気バルブは、二次吸気ガス分配カムシャフトのカムに直接接触して取り付けられ、中間マニホールドを介して一次気筒排気バルブに接続される。二次気筒の排気バルブは、二次排気ガス分配カムシャフトのカムに直接接触して取り付けられ、排気マニホールドを介してターボチャージャのタービンに接続され、その出口は、排気マニホールドを介してコンデンサに接続される。 Attached to the cylinder head of the secondary cylinder is a spray nozzle that is connected by a pipeline to a hydraulic pump, an intake valve and an exhaust valve. The secondary cylinder intake valve is mounted in direct contact with the cam of the secondary intake gas distribution camshaft and is connected to the primary cylinder exhaust valve via an intermediate manifold. The exhaust valve of the secondary cylinder is mounted in direct contact with the cam of the secondary exhaust gas distribution camshaft and is connected to the turbine of the turbocharger through the exhaust manifold, and its outlet is connected to the condenser through the exhaust manifold. be done.
水ポンプが、コンデンサの最下部に取り付けられ、パイプラインによって容器に接続され、ガスラインがコンデンサに取り付けられる。 A water pump is installed at the bottom of the condenser and connected to the vessel by a pipeline, and a gas line is attached to the condenser.
本発明の利点は、設計革新の結果として、新規の機関が、比出力が増加し、比燃料消費率が減少し、排気ガス、煤、微細ダスト粒子及び他の有害な元素の容積が減少すると予想することであり、機関は、熱が除去される二次気筒内の水蒸発モードへの切替えに起因して良好に熱的にバランスされると予想され、その結果、熱損失が減少し、有用な作用の係数が増加する。 The advantages of the present invention are that, as a result of design innovations, the new engine has increased specific power, reduced specific fuel consumption, and reduced volume of exhaust gases, soot, fine dust particles and other harmful elements. As expected, the engine is expected to be better thermally balanced due to the switch to water evaporation mode in the secondary cylinder where heat is removed, resulting in reduced heat losses and The coefficient of useful action increases.
本発明の好ましい実施形態を、限定することなく図1に示す。一対気筒を有する内燃機関は、クランクケース37と、気筒ブロック8と、を備える。
A preferred embodiment of the invention is shown in FIG. 1 without limitation. The internal combustion engine having a pair of cylinders includes a
クランクケース37には、クランクシャフト3が取り付けられ、2つのクランクピン4及び35が互いに対して180°反対に向けられている。気筒ブロック8には、1つの一次気筒34と、一次気筒34の容積の2倍の容積を有する1つの二次気筒6とが取り付けられる。
A
一次気筒34には、ピストンロッド23が取り付けられたピストン32が取り付けられ、その他方側は、クランクシャフト3のクランクピン35に取り付けられる。一次気筒34の上側には、一次吸気ガス分配カムシャフト26のカムに直接接触して取り付けられ、吸気マニホールド27を介してターボチャージャ22の圧縮機24に接続される吸気バルブ30と、一次排気ガス分配カムシャフト20のカムに直接接触して取り付けられ、中間マニホールド18を介して二次気筒6の気筒頭部9に接続される排気バルブ28と、を収容する気筒頭部31が取り付けられる。気筒頭部31において、吸気マニホールド27と中間マニホールド18との間には、燃料噴霧ノズル30が取り付けられ、燃料噴霧ノズル30は、パイプライン25を介して燃料力ポンプ19に接続されている。
A
二次気筒6内には、ピストンロッド5が取り付けられたピストン7が取り付けられ、ピストン7の他方側は、クランクシャフト3のクランクピン4に取り付けられる。二次気筒6の上側には、気筒頭部9が取り付けられ、その上には、二次吸気ガス分配カムシャフト15のカムに直接接触して取り付けられ、中間マニホールド18を介して一次気筒34の排気バルブ28に接続される二次吸気バルブ13と、二次排気ガス分配カムシャフト14のカムに直接接触して取り付けられる二次排気バルブ12とが取り付けられる。
A
二次気筒頭部9の排気マニホールド11と中間マニホールド18との間には、水噴霧ノズル10が取り付けられ、パイプライン16を介して水力ポンプ17に接続される。一次気筒34の排気バルブ28は、中間マニホールド18を介して、二次気筒6の吸気バルブ13に接続される。二次排気バルブ12は、排気マニホールド11を介してターボチャージャ22のタービン21の入口に接続され、その出口は、ガス排気マニホールド33を介してコンデンサ36の入口に接続され、その最下部には水ポンプ39が取り付けられ、燃焼プロセスの生成物として有害な元素が堆積される凝縮物を堆積させるための容器2とパイプライン1を介して接続され、ガスパイプライン38は、コンデンサ36の出口に設置され、騒音低減ポットに接続され、その出口は、大気への出口パイプラインで終端する。
A
本発明の別の実施形態では、燃料力ポンプ19は、水力ポンプ17に結合される。
In another embodiment of the invention,
本発明の産業上の用途
機関は次のように動作する。
Industrial Application of the Invention The engine operates as follows.
機関は、クランクシャフト3が回転することで作動する。一次気筒34の「吸気」ストロークは、ターボチャージャ22の圧縮機24が吸気マニホールド27を介して空気又は燃料混合物を供給することで開始する。その瞬間、一次気筒34の吸気バルブ30が開く。一次気筒34の排気バルブ28は閉じられている。一次気筒34のピストン32は、上死点から下死点に移動する。それに到達してその動きを反転させると、吸気バルブ30は閉じ、吸気ガス分配カムシャフト26のカムから解放される。
The engine operates as the
「圧縮」プロセスは、一次気筒34内で行われる。一次気筒34のピストン32は、下死点から上死点に移動する。一次気筒34の吸気バルブ30は、閉じられている。一次気筒34の排気バルブ28も閉じられている。
The "compression" process takes place within the
一次気筒34のピストン32が上死点に達すると、「燃焼」ストロークが始まり、燃料が点火される。一次気筒34のピストン32は、燃料の燃焼中にガスの体積の増加によって、生成された温度及び圧力の増加によって押され、上死点から下死点に移動する。一次気筒34の吸気バルブ30は、閉じられている。一次気筒34の排気バルブ28も閉じられている。
When the
サイクルは、一次気筒34からの排気ガスの「排気」ストロークで終了する。これにより、二次気筒6の「吸気」ストロークが開始する。フライホイールの運動量によって押されたピストン32は、下死点から上死点に移動し、二次気筒6のピストン7は、上死点から下死点に移動する。この瞬間、一次気筒34の吸気バルブ30は閉じられ、一次吸気ガス分配カムシャフト26のカムから解放される。同時に、一次気筒34の排気バルブ28は、排気ガス分配カムシャフト20のカムによって押されて開く。二次気筒6の吸気バルブ13も、吸気ガス分配カムシャフト15のカムによって押されて開く。これにより、一次気筒34内の排気ガスは、中間マニホールド18を通過して二次気筒6に移送される。
The cycle ends with an "exhaust" stroke of exhaust gas from the
二次気筒6では、「圧縮」ストロークが続く。吸気の二次バルブ13は閉じられ、二次吸気ガス分配カムシャフト15のカムから解放される。二次気筒6の排気二次バルブ12も閉じられ、排気ガス分配カムシャフト14のカムから解放される。同時に、ピストン7が下死点から上死点に移動し、ストロークの終わりに、上死点に達する直前に、水噴霧ノズル10が二次気筒6内に水を噴霧し、これが「燃焼」ストロークを開始する。
In the
分散した水は、圧縮された高温ガスの蒸発を引き起こし、水蒸気の体積は1700倍に増加する[2]。ピストン上方の空間内の圧力が上昇し、ピストン7を上死点から下死点に押し込み、これによって燃焼ストロークが完了し、2倍の機械的な仕事が実施される。ピストン7が下死点に到達すると、排気ガス分配カムシャフト14のカムに押圧された二次気筒6の排気バルブ12が、排気マニホールド11を開く。ピストン7は、その運動を逆転させ、フライホイール上の運動量によって押されて下死点から上死点に移動する。したがって、水蒸気と均一に混合され、水の蒸発によって冷却された排気ガスは、排気マニホールド11を通って排出される。これにより、ターボチャージャ22のタービン21が回転し、空気燃料混合物が一次気筒34に押し込まれる。
The dispersed water causes the evaporation of the compressed hot gas and the volume of water vapor increases by a factor of 1700 [2]. The pressure in the space above the piston increases, forcing the
次いで、排気ガスは、排気マニホールド33を通ってコンデンサ36に導かれ、そこで冷却され、凝縮され、煤、微細ダスト粒子及び他の有害な元素を巻き込む。次いで、凝縮物は、水ポンプ39を通ってコンデンサ36の底部に至り、後処理パイプライン1を通って容器2に圧送される。残留排気ガス及び非凝縮水蒸気は、コンデンサ36の出口を通って、騒音低減ポットを備えたパイプライン38を通って、大気に排出される。
The exhaust gas is then directed through the
一対気筒を有する4ストローク内燃機関の二次気筒6の動作効率は、排気ガスの加熱の程度に依存する。ディーゼル機関では、燃料力ポンプ19に結合されて同期される水力ポンプ17が使用される。
The operating efficiency of the
文献:
1.BG特許第62787号明細書
2.自動トラクタ機関の装置、K.Hadjiev及びS.Iliev、RTU「Angel Kanchev」
3.Technical thermodynamics、1978年Zhivko Krastev編集
Literature:
1. BG Patent No. 62787
3. Technical thermodynamics, 1978, edited by Zhivko Krastev
Claims (2)
前記クランクケースは、クランクピンを有するクランクシャフトと、一方が一次気筒である2つの気筒を有する気筒ブロックであって、ガス分配要素を有する前記気筒の上側に取り付けられる気筒ヘッド、および空気燃料混合物供給のためのシステムを有する、気筒ブロックと、を有し、 The crankcase is a cylinder block having a crankshaft with a crank pin and two cylinders, one of which is a primary cylinder, a cylinder head mounted on the upper side of the cylinders having a gas distribution element and an air-fuel mixture supply. a cylinder block having a system for;
前記一次気筒の上側に取り付けられる気筒ヘッドが、吸気ガス分配カムシャフトのカムと直接接触して取り付けられる吸気バルブであって、前記カムシャフトが、ターボチャージャ圧縮機と吸気マニホールドを介して接続される、吸気バルブと、排気ガス分配カムシャフトのカム、および燃料力ポンプにパイプによって接続される燃料噴霧ノズルに直接接触して取り付けられる前記一次気筒の排気バルブと、を収容し、 An intake valve in which a cylinder head mounted above the primary cylinder is mounted in direct contact with a cam of an intake gas distribution camshaft, the camshaft being connected to a turbocharger compressor via an intake manifold. , an intake valve and an exhaust valve of said primary cylinder mounted in direct contact with a cam of an exhaust gas distribution camshaft and a fuel spray nozzle connected by a pipe to a fuel power pump;
クランクシャフト(3)のクランクピン(4)および(35)が、互いに対して180°に配置され、 the crank pins (4) and (35) of the crankshaft (3) are arranged at 180° with respect to each other;
二次気筒(6)の容積が、一次気筒(34)の容積の2倍であり、二次気筒(6)の上側にはヘッド(9)が取り付けられ、その中に噴霧ノズル(10)が、水力ポンプ(17)を有するパイプライン(16)を介して取り付けられ、接続され、 The volume of the secondary cylinder (6) is twice that of the primary cylinder (34), and a head (9) is attached to the upper side of the secondary cylinder (6), in which a spray nozzle (10) is installed. , installed and connected via a pipeline (16) with a hydraulic pump (17),
二次気筒(6)の二次吸気バルブ(13)が、中間マニホールド(18)を介して一次気筒(34)の排気バルブ(28)に接続され、 A secondary intake valve (13) of the secondary cylinder (6) is connected to an exhaust valve (28) of the primary cylinder (34) via an intermediate manifold (18),
二次気筒(6)の二次排気バルブ(12)が、ターボチャージャ(22)のタービン(21)を有する排気マニホールド(11)を介して接続され、 A secondary exhaust valve (12) of a secondary cylinder (6) is connected via an exhaust manifold (11) with a turbine (21) of a turbocharger (22);
前記ターボチャージャ(22)の出口が、ガス出口マニホールド(33)を介してコンデンサ(36)の入口に接続され、前記コンデンサ(36)の最下部には、水ポンプ(39)が取り付けられ、パイプライン(1)を介して容器(2)に接続され、ガスパイプライン(38)が、コンデンサ(36)の出口に設置される、 The outlet of the turbocharger (22) is connected to the inlet of a condenser (36) through a gas outlet manifold (33), and a water pump (39) is installed at the bottom of the condenser (36), and a pipe connected to the container (2) via the line (1), a gas pipeline (38) is installed at the outlet of the condenser (36);
ことを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine characterized by:
ことを特徴とする、請求項1に記載の機関。 2. Institution according to claim 1, characterized in that:
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