RU199203U1

RU199203U1 - Reciprocating internal combustion engine

Info

Publication number: RU199203U1
Application number: RU2020126533U
Authority: RU
Inventors: Андрей Алексеевич Спиридонов
Original assignee: Андрей Алексеевич Спиридонов
Priority date: 2020-08-09
Filing date: 2020-08-09
Publication date: 2020-08-21

Abstract

Полезная модель относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использована в транспортных поршневых двигателях внутреннего сгорания (ПДВС). Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы, поршни, головку блока цилиндров с установленными в ней газораспределительными клапанами и форсунками, впускной коллектор, выпускной коллектор, каждый рабочий цилиндр выполнен с равномерно распределенными по его окружности отверстиями, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, впускной канал отверстий образован в стенке блока цилиндров, сообщен с заборным устройством в передней части транспортного средства и снабжен форсункой впрыска дополнительного топлива, находящегося в перегретом состоянии. Полезная модель позволяет повысить полноту сгорания топлива в ПДВС.The utility model relates to reciprocating internal combustion engines and can be used in transport reciprocating internal combustion engines (PDE). A piston internal combustion engine contains a crankshaft, connecting rods, piston pins, pistons, a cylinder head with gas distribution valves and nozzles installed in it, an intake manifold, an exhaust manifold, each working cylinder is made with holes evenly distributed around its circumference, the centers of which are located above the bottom dead center and are located at an angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder, the inlet channel of the holes is formed in the wall of the cylinder block, communicated with the intake device in the front of the vehicle and is equipped with a nozzle for injection of additional fuel, which is in an overheated state. The utility model makes it possible to increase the completeness of fuel combustion in the internal combustion engine.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model belongs

Полезная модель относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использована в транспортных поршневых двигателях внутреннего сгорания (ПДВС).The utility model relates to reciprocating internal combustion engines and can be used in transport reciprocating internal combustion engines (PDE).

Уровень техникиState of the art

Известен ПДВС, работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты (Патент на изобретение Российской Федерации №2361096) и содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной коллектор, выпускной коллектор, рабочий цилиндр с отверстиями, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, впускной канал отверстий, сообщенный с заборным устройством в передней части транспортного средства. Такая компоновка позволяет осуществлять подачу дополнительного воздуха в надпоршневое пространство выше нижней мертвой точки поршня без затрат дополнительной механической работы на его подачу.Known PDE, operating with a heat supply in a working cycle at a constant volume, at a constant pressure, with a mixed heat supply (Patent for invention of the Russian Federation No. 2361096) and containing a crankshaft, a connecting rod, a piston pin, a piston, a working cylinder, a head with installed in it with gas distribution valves, an intake manifold, an exhaust manifold, a working cylinder with holes whose centers are located above the bottom dead center and are located at an angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder, an inlet channel of the holes communicated with the intake device in the front of the vehicle. This arrangement allows the supply of additional air to the above-piston space above the bottom dead center of the piston without the cost of additional mechanical work for its supply.

Недостатком такого ПДВС является неполное сгорание топливовоздушной смеси в зоне, прилегающей к днищу поршня.The disadvantage of such an internal combustion engine is incomplete combustion of the air-fuel mixture in the area adjacent to the piston crown.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является устранение указанных выше недостатков.The technical problem to be solved by the utility model is the elimination of the above disadvantages.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Достигаемым техническим результатом является обеспечение интенсивного образования топливовоздушной смеси в условиях быстрого и качественного смесеобразования в нижней части цилиндра, прилегающей к днищу поршня, тем самым обеспечивая повышение полноты сгорания топлива ПДВС.The achieved technical result is to ensure the intensive formation of the fuel-air mixture under conditions of fast and high-quality mixture formation in the lower part of the cylinder adjacent to the piston bottom, thereby increasing the completeness of combustion of the PDE fuel.

Для решения указанного технического результата поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержит коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы, поршни, головку блока цилиндров с установленными в ней газораспределительными клапанами и форсунками, впускной коллектор и выпускной коллектор. При этом каждый рабочий цилиндр снабжен отверстиями, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, а впускной канал отверстий сообщен с заборным устройством в передней части транспортного средства. При этом в отличие от известного ПДВС впускной канал отверстий образован в стенке блока цилиндров и снабжен форсункой впрыска дополнительного топлива, находящегося в перегретом состоянии, а отверстия равномерно распределены по окружности цилиндра.To solve the specified technical result, a piston internal combustion engine contains a crankshaft, connecting rods, piston pins, pistons, a cylinder head with gas distribution valves and nozzles installed in it, an intake manifold and an exhaust manifold. In this case, each working cylinder is equipped with holes, the centers of which are located above the bottom dead center and are located at an angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder, and the inlet channel of the holes is in communication with the intake device in the front of the vehicle. In this case, in contrast to the known internal combustion engine, the inlet channel of the holes is formed in the wall of the cylinder block and is equipped with a nozzle for injection of additional fuel that is in an overheated state, and the holes are evenly distributed around the circumference of the cylinder.

Впрыск дополнительного топлива, находящегося в перегретом состоянии, в дополнительно подаваемый в рабочий цилиндр воздух через образованный в стенке блока цилиндров впускной канал и равномерно распределенные по окружности цилиндра отверстия, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, обеспечивает интенсивное образование топливовоздушной смеси и способствует быстрому и качественному смесеобразованию в нижней части цилиндра, прилегающей к днищу поршня, тем самым обеспечивая повышение полноты сгорания топлива ПДВС.Injection of additional fuel, which is in a superheated state, into the air additionally supplied to the working cylinder through an intake channel formed in the wall of the cylinder block and holes evenly distributed around the cylinder circumference, the centers of which are above the bottom dead center and are located at an angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder , provides an intensive formation of a fuel-air mixture and promotes rapid and high-quality mixture formation in the lower part of the cylinder adjacent to the piston bottom, thereby increasing the completeness of combustion of the internal combustion engine.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фигуре схематично показан в разрезе предложенный ПДВС.The figure schematically shows in section the proposed PDS.

На фигуре показан разрез одного цилиндра ПДВС, но в зависимости от поставленных задач число цилиндров может находиться в диапазоне от 3 до 12, с различными вариантами расположения цилиндров (рядное, V-образное, оппозитное, W-образное), образуя блок цилиндров двигателя.The figure shows a section of one cylinder of the internal combustion engine, but depending on the tasks set, the number of cylinders can be in the range from 3 to 12, with different cylinder arrangements (in-line, V-shaped, opposed, W-shaped), forming the engine block.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

ПДВС содержит коленчатый вал 1, шатуны 2, поршневые пальцы 3, поршни 4, головку блока цилиндров с установленными в ней газораспределительными клапанами 5 и форсунками впрыска топлива (на фиг. не показано), впускной коллектор 6 и выпускной коллектор 7, рабочие цилиндры 8 с равномерно распределенными по окружности отверстиями 9, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, впускной канал отверстий 10, образованный в стенке блока цилиндров и сообщенный с заборным устройством (на фиг. не показано) в передней части транспортного средства, а также закрепленные на стенке блока цилиндров нагреватель топлива 11, например, электрический или любой другой источник тепла для нагрева топлива и форсунку 12 впрыска дополнительного топлива, находящегося в перегретом состоянии.The internal combustion engine contains a crankshaft 1, connecting rods 2, piston pins 3, pistons 4, a cylinder head with gas distribution valves 5 and fuel injection nozzles installed in it (not shown in the figure), an intake manifold 6 and an exhaust manifold 7, working cylinders 8 with holes 9 evenly distributed around the circumference, the centers of which are above the bottom dead center and are located at an angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder, the inlet channel of the holes 10 formed in the wall of the cylinder block and communicated with the intake device (not shown in the figure) in the front parts of the vehicle, as well as a fuel heater 11 attached to the cylinder block wall, for example, an electric or any other heat source for heating fuel and an injector 12 for injection of additional fuel in an overheated state.

Работает предлагаемый поршневой двигатель внутреннего сгорания следующим образом:The proposed piston internal combustion engine operates as follows:

Воздух или топливовоздушная смесь поступает через впускной коллектор 6 в рабочий цилиндр 8 при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При нахождении поршня 4 вблизи НМТ атмосферный воздух попадает во впускной канал отверстий 10, сообщенный с заборным устройством в передней части транспортного средства (на фигуре не показано), и смешивается с подаваемым через форсунку 12 дополнительным топливом, находящимся в перегретом состоянии. Дополнительное топливо находится под высоким давлением и нагревается электрическим нагревателем топлива 11 до перегретого состояния.Air or air-fuel mixture enters through the intake manifold 6 into the working cylinder 8 when the piston moves from top dead center (TDC) to bottom dead center (BDC). When the piston 4 is near the BDC, atmospheric air enters the inlet channel of the holes 10, which is connected to the intake device in the front of the vehicle (not shown in the figure), and mixes with the additional fuel supplied through the nozzle 12, which is in an overheated state. The additional fuel is under high pressure and is heated by the electric fuel heater 11 to an overheated state.

В этой части следует отметить, что эффективность перемешивания топлива с воздухом определяется степенью диспергирования топлива на выходе из форсунки 12. При этом механизм «пленочного» срыва топлива с форсунки 12 не в полной мере решает задачу эффективного смесеобразования, так как основное тело топливной струи остается более или менее сплошным. Для эффективного перемешивания топлива с воздухом необходимо топливо в подводящей магистрали разогреть до состояния перегретой жидкости, что позволяет при выходе из форсунки 12 обеспечить объемное расширение топлива и его интенсивное деление на мельчайшие капли, которые в отличие от струй более эффективно смешиваются с воздухом. Таким образом, при подаче дополнительного перегретого топлива через форсунку 12 его давление резко снижается, и оно в среде поступающего воздуха мгновенно переходит в газообразное состояние с образованием топливовоздушной смеси.In this part, it should be noted that the efficiency of mixing fuel with air is determined by the degree of dispersion of the fuel at the outlet of the nozzle 12. In this case, the mechanism of "film" stripping of fuel from the nozzle 12 does not fully solve the problem of effective mixture formation, since the main body of the fuel jet remains more or less solid. For effective mixing of fuel with air, it is necessary to warm up the fuel in the supply line to the state of a superheated liquid, which allows, when leaving the nozzle 12, to provide a volumetric expansion of the fuel and its intensive division into tiny droplets, which, unlike jets, are more efficiently mixed with air. Thus, when additional superheated fuel is supplied through the nozzle 12, its pressure drops sharply, and in the medium of the incoming air it instantly turns into a gaseous state with the formation of an air-fuel mixture.

Образовавшаяся топливовоздушная смесь через равномерно распределенные по окружности цилиндра отверстия 9, центры которых находятся выше нижней мертвой точки и расположены под углом к диаметральной и осевой плоскости рабочего цилиндра, попадает в надпоршневое пространство, где за счет обеспечиваемого геометрией отверстий равномерного циклонообразного движения, эффективно перемешивается с уже имеющимся в рабочем цилиндре 8 воздухом или топливовоздушной смесью. Как следствие, еще более повышая равномерность распределения дополнительного топлива в воздухе или топливовоздушной смеси, имеющихся в цилиндре двигателя.The resulting air-fuel mixture through holes 9 evenly distributed around the circumference of the cylinder, the centers of which are located above the bottom dead center and are located at an angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder, enters the above-piston space, where, due to the uniform cyclonic movement provided by the geometry of the holes, it is effectively mixed with the already available in the working cylinder 8 with air or a fuel-air mixture. As a result, further increasing the uniformity of distribution of additional fuel in the air or air-fuel mixture present in the engine cylinder.

В условиях, когда требуется работа двигателя на обогащенной топливовоздушной смеси топливо также может подаваться через форсунку, расположенную в головке блока цилиндров (на фигуре не показано).In conditions where operation of the engine on a rich air-fuel mixture is required, fuel can also be supplied through a nozzle located in the cylinder head (not shown in the figure).

Таким образом, подача образовавшейся ранее топливовоздушной смеси через впускной канал в стенке блока цилиндров и указанные отверстия способствует быстрому и качественному смесеобразованию в нижней части цилиндра, прилегающей к днищу поршня. В результате в рабочем цилиндре 8 находится равномерно распределенная, за счет впрыска дополнительного перегретого топлива и подвода его через впускной канал с расположенными определенным образом в стенке цилиндра отверстиями, топливовоздушная смесь, обеспечивающая повышение полноты сгорания топлива ПДВС.Thus, the supply of the previously formed air-fuel mixture through the inlet channel in the wall of the cylinder block and the indicated holes promotes rapid and high-quality mixture formation in the lower part of the cylinder adjacent to the piston crown. As a result, in the working cylinder 8 there is a uniformly distributed, due to the injection of additional superheated fuel and its supply through the inlet channel with holes located in a certain way in the cylinder wall, the air-fuel mixture, which ensures an increase in the completeness of fuel combustion of the internal combustion engine.

Далее следуют процессы сжатия, воспламенения, сгорания, расширения и выпуска продуктов сгорания топлива традиционного ПДВС.This is followed by the processes of compression, ignition, combustion, expansion and release of combustion products of the fuel of a traditional internal combustion engine.

Claims

A piston internal combustion engine containing a crankshaft, connecting rods, piston pins, pistons, a cylinder head with gas distribution valves and nozzles installed in it, an intake manifold and an exhaust manifold, each working cylinder is equipped with holes whose centers are located above the bottom dead center and are located under angle to the diametrical and axial plane of the working cylinder, and the inlet channel of the holes communicates with the intake device in the front of the vehicle, characterized in that the intake channel of the holes is formed in the wall of the cylinder block and is equipped with a nozzle for injection of additional fuel in an overheated state, and the holes are uniformly distributed around the circumference of the cylinder.