LT4636B - METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
LT4636B
LT4636B LT98-051A LT98051A LT4636B LT 4636 B LT4636 B LT 4636B LT 98051 A LT98051 A LT 98051A LT 4636 B LT4636 B LT 4636B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
ignition
spark
combustion
internal combustion
shock wave
Prior art date
Application number
LT98-051A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT98051A (en
Inventor
Jevgenijus Bugajec
Original Assignee
Jevgenijus Bugajec
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 Jevgenijus Bugajec filed Critical Jevgenijus Bugajec
Priority to LT98-051A priority Critical patent/LT4636B/en
Publication of LT98051A publication Critical patent/LT98051A/en
Publication of LT4636B publication Critical patent/LT4636B/en

Links

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

The invention attributes to the manufacturing of engines, in particular of the engines of internal combustion.The mode of ignition in internal combustion engine covers the compression of the combustible mixture and the creation of the fire source by the spark. The spark works in the diapason of milliseconds and the energy of the spark radiation and of the shock wave is dispersed, reflected, and focused in the central part of burning camera.

Description

Išradimas priskirtinas variklių gamybai, būtent - stūmokliniams vidaus degimo varikliams (VDV).The invention relates to the manufacture of engines, namely to reciprocating internal combustion piston engines (VDV).

Žinomi Įvairūs uždegimo būdai vidaus degimo varikliuose. Visi jie yra pagristi mechaniniu degaus mišinio suspaudimu ir užsiliepsnojimo židinio sukūrimu degimo kameroje. Priklausomai nuo užsiliepsnojimo židinio pobūdžio uždegimo būdai klasifikuojami j kibirkštini, kaitinimo, srautini, lazerini ir kt.Various methods of ignition in internal combustion engines are known. They are all based on the mechanical compression of a combustible mixture and the creation of an ignition focal point in the combustion chamber. Depending on the nature of the focal ignition, ignition techniques are classified as spark, ignition, jet, laser, etc.

Plačiausiai paplitęs yra kibirkštinis uždegimo būdas. Užsiliepsnojimo židinys yra lankas, susidarantis aukštos įtampos pramušimo uždegimo žvakės tarpelektrodinėje erdvėje dėka. Kibirkštinis uždegimo būdas yra pats paprasčiausias, pigiausias ir patikimiausias, todėl jis plačiai naudojamas jau daugiau kaip 150 metų, t.y. tiek, kiek jau egzistuoja VDV.The most common is spark ignition. The ignition focal point is the arc formed by the high voltage breakup of the spark plug in the interelectrode space. The spark ignition method is the simplest, cheapest and most reliable and has been widely used for over 150 years, i.e. as long as the VDV already exists.

Jei užsiliepsnojimo židiniu yra kaitinimo uždegimo būdas, naudojama, kaip taisyklė, viela, pagaminta iš specialaus lydinio, per kurią teka srovė. Paleidus VDV, srovė atjungiama. Naudojant kaitinimo uždegimą, neįmanoma reguliuoti uždegimo momento.If the ignition ignition is a method of ignition heating, the wire used is, as a rule, a special alloy through which current flows. When VDV starts, the current is disconnected. It is not possible to adjust the ignition torque when using ignition ignition.

Srautinis, plazminis ir kiti panašūs uždegimo būdai leidžia sukurti turinti daug energijos ir ilgalaikį užsiliepsnojimo židinį. Vienok, šie būdai yra sunkiai Įgyvendinami. Be to, uždegimo trukmė yra gana ilga, todėl VDV negali pasiekti didelių apsisukimų.Blast, Plasma and other similar methods of ignition allow for a high energy and long lasting focal point. However, these techniques are difficult to implement. In addition, the ignition time is quite long, which prevents the VDV from achieving high revs.

Lazerinis uždegimas (Australijos patentas Nr.600717) yra toks sudėtingas ir brangus, kad yra neperspektyvus pritaikyti praktikoje. Tą pati galima pasakyti ir apie bandymus panaudoti uždegimui superaukštojo dažnio energiją.Laser inflammation (Australian Patent No. 6,007,17) is so complex and expensive that it is not viable to apply in practice. The same goes for attempts to use super-high frequency energy for ignition.

Tokiu būdu, Įvertinant ,-yisą charakteristikų kompleksą, matyti, kad dabartiniu metu kibirkštinis uždegimas alternatyvos neturi. Tačiau ir kibirkštinis uždegimo būdas turi trukumų.In this way, considering this set of characteristics, it can be seen that there is currently no alternative to spark ignition. However, spark ignition also has its drawbacks.

1. Uždegimo nestabilumas. Tam, kad Įvyktų pastovus uždegimas, yra būtina sukaupti ribotoje erdvėje pakankamą šilumos kieki. Šilumos sukaupimo procesui trukdo keli faktoriai:1. Ignition instability. In order to achieve a constant ignition, it is necessary to accumulate sufficient heat in a limited space. The process of heat accumulation is hindered by several factors:

• uždegimo žvakės elektrodai (šilumos nuostoliai iki 70%);• spark plug electrodes (heat loss up to 70%);

•darbinio mišinio sūkurys degimo kameroje;• vortex of the working mixture in the combustion chamber;

•benzino lašeliai.• Petrol droplets.

Nestabilaus uždegimo dėka susidaro sukimo momento nuostoliai ir nepilnai sudega mišinys. Esant dideliems VDV apsisukimams, pastebimos uždegimo prašokos.Unstable ignition results in torque loss and incomplete combustion of the mixture. At high VDV revolutions, ignition requests are noticeable.

2. Padidintas degimo laikas. Kaip žinoma, uždegimo židinys, turintis lanko uždegimo žvakės tarpelektrodinėje erdvėje pavidalą, yra ties degimo kameros kraštu. Užsiliepsnojus darbiniam mišiniui, liepsnos frontas sklinda spirale link centro, o po to tolygiai per visą kamerą. Realus degimo laikas yra praktiškai 2 kartus didesnis, nei teoriškai įmanomas. To rezultate, reikalingas žymiai ankstesnis uždegimas, o tai neigiamai atsiliepia VDV naudingojo veiksmo koeficientui (NVK). Siekiant išvengti detonacijos, reikia naudoti brangų, turintį aukštą oktaninį skaičių, benziną. Tai ypač žymu, kuomet variklis dirba dideliais apsisukimais. Degalai nespėja sudegti, prastėja ekologiniai rodikliai, smarkiai krenta VDV galingumas.2. Increased burning time. It is known that the ignition focal, in the form of an arc spark plug in the interelectrode space, is located at the edge of the combustion chamber. Upon ignition of the working mixture, the flame front propagates in a spiral toward the center and then evenly throughout the chamber. The actual combustion time is practically 2 times greater than theoretically possible. As a result, much earlier ignition is required, which negatively affects the VDV's Utility Rate (NVK). Expensive, high octane gasoline should be used to avoid detonation. This is especially noticeable when the engine is running at high revs. The fuel does not burn, the eco-indicators deteriorate, and the power of VDV drops significantly.

3. Nepageidaujami termodinaminiai procesai. Austrijos fizikas Maxe pirmasis atrado efektą - degimo uždaroje erdvėje momento pabaigoje maksimali temperatūra yra užsiliepsnojimo židinyje, o minimali degimo pabaigos vietoje. Realiai degimo kameroje temperatūrų skietumas gali siekti 400°C. Todėl atsiranda dvi pagrindinės problemos:3. Undesirable thermodynamic processes. The Austrian physicist Maxe was the first to discover the effect that at the end of a moment of combustion in a confined space, the maximum temperature is at the center of the ignition and the minimum at the end of the combustion. In reality, the combustion chamber can have a temperature difference of up to 400 ° C. This leads to two main problems:

Pačia karščiausia vieta kameroje yra uždegimo žvakė, o pageidautinastūmoklio dugnas. Pastebimai krinta degimo kameros efektyvumas o degimo žvakė perkaista, todėl sumažėja degimo žvakės tarnavimo laikas ir padidėja kaitinimo uždegimo tikimybėThe hottest spot in the chamber is the spark plug and preferably the bottom of the piston. Significant drop in combustion chamber efficiency and overheating of the spark plug, reducing the life of the spark plug and increasing the likelihood of ignition

Liepsna kameroje plinta pagal sudėtingus dėsnius, toks pats yra sudėtingas šiluminis laukas ir atitinkamai sėgio j stūmoklio dugną laukas. J stūmoklio pirštą veikia dvi priešpriešinės jėgos: dujų slėgis per stūmoklį ir apkrovimo reakcija per švaistiklį. Sistema stūmoklispirštas atitinkamais momentais veikia kaip balansuojanti sistema. Tuo būdu, didžiausio slėgimo degimo kameroje zonoje (15-20° už VRT) stūmoklis pasisuka apie pirštą dugnu j uždegimo žvakės pusę ir vibruoja ultragarso dažniu. Užpleišijimo efektas sudaro ypatingo pobūdžio trinties nuostolius, kuriuos galima pavadinti termodinaminiais. Nuo šių nuostolių neapsaugo joks tepimas. Jie pasiekia maksimumą, esant šaltam VDV, kuomet tarpelis tarp stūmoklio ir cilindro taip pat yra maksimalus. Termodinaminiais nuostoliais galima paaiškinti tai, kodėl “netraukia apkrautas VDV, dirbantis mažais apsisukimais, kodėl prireikė pavarų dėžės, kodėl mieste žymiai padidėja degalų sąnaudos.The flame in the chamber spreads according to complex laws, the same as the complex thermal field and the corresponding pressure on the bottom of the piston. The piston finger is subjected to two counter forces: the gas pressure through the piston and the load reaction through the crank. The piston rod system acts as a balancing system at appropriate moments. In this way, in the area of maximum pressure in the combustion chamber (15-20 ° behind the VRT), the piston rotates about a finger from the bottom to the side of the spark plug and vibrates at ultrasonic frequency. The overlap effect produces a special kind of friction loss, which can be called thermodynamic. No lubrication protects against these losses. They reach their maximum in cold VDVs where the gap between the piston and cylinder is also maximum. Thermodynamic losses can explain why 'low-speed VDVs do not pull, why gearboxes are needed, and why fuel consumption is significantly higher in the city.

Firma SAAB pasiūlė originalų kibirkštinio uždegimo variantą (autosalonas Frankfurte ties Mainu, 1996). Uždegimo žvakė yra įrengta vertikaliai cilindro ašyje, o kibirkštis formuojama tarp žvakės pailginto centrinio elektrodo ir specialios iškyšos. Tačiau toks sprendimas privertė padidinti pramušimo įtampą daugiau 100 kV, padidėjo degimo kameros plotas, o, tuo pačiu, ir šilumos nuostoliai. Be to, toks sprendimas netaikytinas kitiems VDV.SAAB has offered an original version of the spark ignition (Frankfurt Main, 1996). The spark plug is mounted vertically in the axis of the cylinder, and a spark is formed between the spark plug's elongated central electrode and a special projection. However, this solution led to an increase in the breakdown voltage of more than 100 kV, increased combustion chamber area and, consequently, heat loss. In addition, this decision does not apply to other VDVs.

Išradimo tikslas - VDV ribinių charakteristikų pasiekimas.The object of the invention is to achieve the VDV limit characteristics.

Šis tikslas pasiekiamas tuo, kad uždegimo būde, apimančiame degaus mišinio suspaudimą ir užsiliepsnojimo židinio sudarymą kibirkštimi, kibirkštis formuojama nanosekundžių diapazone ir kibirkšties spinduliavimo energija fokusuojama centrinėje degimo kameros srityje. Geriausi rezultatai gaunami, kuomet užsiliepsnojimo židinys sukuriamas taške, sutampančiame su stūmoklio, esančio viršutiniame rimties taške, dugno centru. Uždegimo efektyvumui padidinti uždegimo procedūra kartojama kelis kartus degaus mišinio vieno suspaudimo etapo eigoje.This object is achieved by the fact that, in an ignition mode comprising compression of a combustible mixture and formation of an ignition focal spark, the spark is formed in the nanosecond range and the spark radiant energy is concentrated in the central region of the combustion chamber. Best results are obtained when the ignition focal point is created at a point that coincides with the center of the bottom of the piston at the upper point of center of gravity. To increase the ignition efficiency, the ignition procedure is repeated several times during the single compression stage of the mixture.

Fig.1 parodytas tipinės VDV degimo kameros pjūvio vaizdas.Figure 1 is a sectional view of a typical VDV combustion chamber.

Fig. 2 supaprastinta energijos išspinduliavimo ir kibirkšties smūginės bangos schema.FIG. 2 Simplified diagram of energy emission and spark shock wave.

Degimo kamerą 1 sudaro cilindrų bloko 3 galvutė 2 ir stūmoklis 4. Galvutėje 2 vietoje įpraastinės uždegimo žvakės įtvirtinamas uždegimo įtaisas 5. Vožtuvai neparodyti. Uždegimo įtaiso 5 simetrijos ašis kerta stūmoklio 4, esančio viršutiniame rimties taške, dugno centrą 6.The combustion chamber 1 consists of a cylinder head 3 and a piston 4 in the cylinder block 3, replacing a conventional spark plug in the head 2. The valves are not shown. The axis of symmetry of the ignition device 5 intersects the bottom center 6 of the piston 4 at the upper point of centering.

Suspaudimo fazės pabaigoje stūmoklis 4 pasiekia VRT. Tuo pat metu slėgimas ir degaus mišinio temperatūra žymiai padidėja. Duotuoju laiko momentu (uždegimo momentas) į uždegimo įtaisas 5 formuoja kibirkštį .At the end of the compression phase, the piston 4 reaches the VRT. At the same time, the pressure and the temperature of the flammable mixture increase significantly. At a given time (ignition moment), a spark is formed in the ignition device 5.

Pradiniu pramušimo momentu vyksta dujų suspaudimas kibirkštiniam kanale, kurio skersmuo apie 0,1 mm., iki temperatūros viršijančios 104 laipsnių. Iškrovos energiją ir smūginės bangos energiją kryptingai ir vienodai išspinduliuoja. Tai Įgalina išvengti nuostolių ir degimo mišinio užsiliepsnojimo atspindėjimo momentu. Įtaisas 5 turi specialų atšvaitą įgalinanti fokusuoti energiją taške 6. Toks išspinduliavimas, plintantis šviesos greičiu, jonizuoja ir aktyvina degimo mišinį taške 6. Smūginė banga ateina vėliau, todėl kad jos greitis 1-3 km/s. ir sukelia sprogstamojo efekto degimo mišinio uždegimą. Dar vėliau Į tašką 6 ateina iškrovos banga, bet ji negali užgesinti užsiliepsnojimo židinio.At the initial moment of puncture, the gas is compressed in a spark channel about 0.1 mm in diameter to a temperature above 10 4 degrees. Discharge energy and shock wave energy are emitted in a targeted and uniform manner. This prevents loss and ignition of the combustion mixture at the moment of reflection. The device 5 has a special reflector that enables the energy to be focused at point 6. Such radiation, propagating at the speed of light, ionizes and activates the combustion mixture at point 6. The shock wave comes later because of its speed of 1-3 km / s. and causes ignition of the explosive combustion mixture. Later, at point 6, a discharge wave comes in, but it cannot extinguish the ignition focal point.

Tokiam uždegimo pobūdžiui Įtakos turi tai, kad taške 6 susidaro karščiausia pirminė temperatūra degimo kameroje 1. Be to, taškas 6 yra ir sūkurio centras, t.y. čia sūkurio greitis lygus nuliui.This type of ignition is influenced by the fact that at point 6 the hottest primary temperature in the combustion chamber 1 is formed. Furthermore, point 6 is also the center of the vortex, i.e. here the vortex speed is zero.

Kadangi užsiliepsnojimo židinys atsidūrė stūmoklio dugno centre 6, liepsnos srautas tolygiai pasiskirsto visoje degimo kameroje 1. Degimo laikas sutrumpėja iki teorinės ribos. Tai leidžia dvigubai sumažinti reikalavimus benzino oktaniniam skaičiui, padidinti maksimalius VDV apsisukimus ir NVK. Be to, padidinamas ir simetrinamas slėgis i stūmoklio dugną. Tai padidina VDV sukimo momentą, ypač esant mažiems apsisukimams.Since the ignition focal point is located in the center of the piston bottom 6, the flame flow is evenly distributed throughout the combustion chamber 1. The combustion time is reduced to a theoretical limit. This allows you to double the gasoline octane rating requirements, increase the maximum VDV revolutions and NVK. In addition, the pressure at the bottom of the piston is increased and symmetrical. This increases VDV torque, especially at low revs.

Tuo būdu, siūlomas sprendimas leidžia visiškai pašalinti kibirkštinio uždegimo būdo trūkumus ir maksimaliai padidinti VDV charakteristikas. Šiame sprendime kibirkštis yra ne užsiliepsnojimo židinys, o energijos šaltinis. Energijos šaltinis ir užsiliepsnojimo židinys yra atskirti degimo kameros erdvėje.In this way, the proposed solution allows for the complete elimination of the spark gap and maximizes VDV performance. For the purposes of this Decision, the spark is not a source of ignition but a source of energy. The power source and the ignition focal point are separated in the combustion chamber space.

Buvo atlikti bandymai su keliais automobiliais 2 metų bėgyje. Bandymų r— rezultatai parodė, kad pareikštasis būdas leidžia:Several cars were tested over 2 years. The results of tests r— showed that the claimed method allows:

1. Pajudėti automobiliu iš vietos ketvirta pavara, nenaudojant akseleratoriaus.1. Move the vehicle out of position in 4th gear without accelerator.

2. Sumažinti sunaudojamo benzino kieki iki 40% mieste ir 25% užmiestyje.2. Reduce gasoline consumption to 40% in the city and 25% in the highway.

3. Sumažinti CO kieki, varikliui dirbant tuščios eigos režime, iki 0,1%.3. Reduce CO content to 0.1% at idle speed.

4. Padidinti variklio galingumą 50%. Pasiekti elastingumą visame apsisukimų diapazone.4. Increase engine power by 50%. Achieve elasticity throughout the rev range.

5. Naudoti VDV benziną, kurio oktaninis skaičius - 50.5. Use VDV petrol with an octane number of 50.

6. Išvengti VDV užvedimo ir šildymo problemos.6. Avoid starting and heating the VDV.

7. Žymiai padidinti VDV, tame tarpe - ir uždegimo žvakių, resursą.7. Significantly increase the supply of VDV, including spark plugs.

Claims (4)

IŠRADIMO APIBRĖŽTISDEFINITION OF INVENTION 1. Uždegimo vidaus degimo variklyje būdas, apimantis degaus mišinio suspaudimą ir užsiliepsnojimo židinio sukūrimą kibirkšties pagalba, besiskiriantis tuo, kad formuoja kibirkštį mikrosekundžių diapazone, kibirkšties spinduliavimo ir smūginės bangos energiją išsklaido, atspindi ir fokusuoja degimo kameros centrinėje dalyje.A method of ignition in an internal combustion engine comprising compression of a combustible mixture and generation of an ignition focal spark, characterized by forming a spark in the microsecond range, dissipating, reflecting and focusing the spark and shock wave energy in the center of the combustion chamber. 2. Būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad kibirkšties spinduliavimo ir smūginės bangos energiją išsklaido kryptingai ir tolygiai.2. A method according to claim 1, characterized in that the energy of the spark and the shock wave is diffused in a directed and uniform manner. 3. Būdas pagal 1 ir 2 punktus besiskiriantis tuo, kad kibirkšties spinduliavimo ir smūginės bangos energiją fokusuoja taške, sutampančiame su stūmoklio dugno centru.3. A method as claimed in claim 1 and 2, wherein the spark and shock wave energy is focused at a point coinciding with the center of the piston bottom. 4. Būdas pagal 1 -3 punktus, besiskiriantis tuo, kad pakartoja uždegimo procedūrą kelis kartus degaus mišinio vieno suspaudimo etapo eigoje.4. A process according to claims 1-3, characterized in that it repeats the ignition procedure several times during a single compression step of the combustible mixture.
LT98-051A 1998-04-16 1998-04-16 METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE LT4636B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT98-051A LT4636B (en) 1998-04-16 1998-04-16 METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT98-051A LT4636B (en) 1998-04-16 1998-04-16 METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT98051A LT98051A (en) 1999-10-25
LT4636B true LT4636B (en) 2000-03-27

Family

ID=19721962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT98-051A LT4636B (en) 1998-04-16 1998-04-16 METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT4636B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU600717B2 (en) 1986-03-07 1990-08-23 Bennett Automotive Technology Pty. Ltd. Laser energy ignition system with purging chamber

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU600717B2 (en) 1986-03-07 1990-08-23 Bennett Automotive Technology Pty. Ltd. Laser energy ignition system with purging chamber

Also Published As

Publication number Publication date
LT98051A (en) 1999-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4434753A (en) Ignition apparatus for internal combustion engine
JP2018532225A (en) Spark plug for internal combustion engine
RU2335048C2 (en) Internal combustion engine burning activator (versions)
CA2015244A1 (en) Spark plug having an encapsulated center firing electrode gap
RU2576099C1 (en) Internal combustion engine
US10145292B1 (en) Spark plug
JPS58190576A (en) Ignition device of internal-combustion engine
Yamanaka et al. Development of pre-chamber sparkplug for gas engine
CN101033725B (en) Multipoint ignition engine
KR20100066336A (en) Internal combustion engine
US4059079A (en) Internal combustion engine
LT4636B (en) METHOD OF COMBUSTION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
AU577808B2 (en) Ignition device for reciprocating internal combustion engine
US2534860A (en) Compression relief for internalcombustion engines
RU74524U1 (en) SPARK PLUG
JPS6130394B2 (en)
JP2009097427A (en) Laser-induced spark discharge ignitor
RU2612188C1 (en) Diesel engine ignition system and laser sparking plug
US11378042B1 (en) Internal combustion engine ignition device
RU2288364C1 (en) Combustion chamber
Morris et al. Thudding in high compression ratio engines
RU2574197C1 (en) Internal combustion engine and igniter
RU2647892C1 (en) Laser spark plug
RU2645396C1 (en) Laser spark plug
RU2634972C1 (en) Laser spark plug

Legal Events

Date Code Title Description
MM9A Lapsed patents

Effective date: 20040416