RU2011860C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2011860C1
RU2011860C1 SU874203007A SU4203007A RU2011860C1 RU 2011860 C1 RU2011860 C1 RU 2011860C1 SU 874203007 A SU874203007 A SU 874203007A SU 4203007 A SU4203007 A SU 4203007A RU 2011860 C1 RU2011860 C1 RU 2011860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
combustion chamber
engine according
engine
air
Prior art date
Application number
SU874203007A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мерритт Дан
Original Assignee
Мерритт Дан
"Ковентри Юнивесити"
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 Мерритт Дан, "Ковентри Юнивесити" filed Critical Мерритт Дан
Priority to SU874203007A priority Critical patent/RU2011860C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2011860C1 publication Critical patent/RU2011860C1/en

Links

Images

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

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine has at least one pair of cylinders volume and diameter of the first of which exceed ones of the second cylinder and two pistons positioned within the cylinders for reciprocation and having different diameters. The engine has a means for supplying air to the first cylinder at suction stroke of its piston, means for supplying fuel to the second cylinder, and combustion chamber whose wall is provided with a means for continuous ignition and means for mixing an air-fuel mixture. The last means is made of the first opening, which is provided in the first cylinder for air supply and located tangentially to the wall of the combustion chamber, and the second opening provided in the second cylinder for supplying air-fuel mixture as a gas flow. EFFECT: enhanced efficiency. 24 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to internal combustion engines.

Система двигателя внутреннего сгорания может быть подразделена на множество взаимосвязанных подсистем, которые действуют совместно, чтобы получить желаемые характеристики в отношении скорости, выходной мощности, потребления топлива и выходного выделения системы двигателя. Это следующие подразделения: средства зажигания, управление входом топлива, управлением газовым потоком внутри цилиндров двигателя и камеры сгорания. An internal combustion engine system can be subdivided into a number of interconnected subsystems that work together to obtain the desired performance in terms of speed, power output, fuel consumption and engine system output. These are the following divisions: ignition means, fuel inlet control, gas flow control inside the engine cylinders and combustion chamber.

Система дизельного двигателя имеет следующие подсистемы: механизмы разделения, смешивания топлива и воздуха в камере сгорания. The diesel engine system has the following subsystems: separation mechanisms, fuel and air mixing in the combustion chamber.

Разделение подразумевает исключение топлива из камеры сгорания двигателя во время всасывающего и сжимающего тактов двигателя для предотвращения преждевременного зажигания, когда непрерывно действующее средство зажигания располагается в камере сгорания. Разделение дает значительную выгоду в эффективности топлива в двигателе внутреннего сгорания, так как степень сжатия двигателя может быть выбрана без учета используемого топлива, так как самопроизвольное зажигание при сжатии может быть предотвращено. При частичной нагрузке вход топлива может быть уменьшен без уменьшения входа воздуха. Это дает в результате работу двигателя при сверхбедном сгорании. При частичной нагрузке также нет необходимости в каком-либо механическом вмешательстве в воздушный поток во время всасывания воздуха, как это происходит, например, при дросселирующем кране, что ведет к потерям в нагнетании. Separation involves the exclusion of fuel from the combustion chamber of the engine during the intake and compression strokes of the engine to prevent premature ignition when a continuously operating ignition means is located in the combustion chamber. Separation provides a significant benefit in fuel efficiency in an internal combustion engine, since the compression ratio of the engine can be selected without regard to the fuel used, since spontaneous ignition during compression can be prevented. At partial load, the fuel inlet can be reduced without reducing the air inlet. This results in engine operation during super lean combustion. With a partial load, there is also no need for any mechanical interference with the air flow during air intake, as is the case, for example, with a throttle valve, which leads to losses in discharge.

Дизельный двигатель является единственным двигателем внутреннего сгорания, отвечающим современным требованиям, который использует разделение в своей работе. Во время работы воздух втягивается в цилиндр двигателя и сжимается до высокого объемного соотношения (от 14: 1 до 25: 1), в результате чего воздух нагревается до высокой температуры (между 300 и 400оС). Топливо не впрыскивается в цилиндр до конца такта сжатия. Вследствие высокой температуры воздуха топливо воспламеняется самопроизвольно. Однако сгорание не имеет места сразу после впрыскивания топлива. Топливо входит в цилиндр в форме капель жидкости. Они должны хорошо смешаться с воздухом в цилиндре и испариться прежде, чем они могут воспламениться, чтобы начать сгорание. Эта неотъемлемая задержка в сгорании делает процесс сгорания относительно медленным процессом, который ограничивает эффективную работу дизельного двигателя относительно низкими скоростями. Разделение выполняется механи- чески в дизельном двигателе топливным насосом, впрыскивающая игла которого механически отделяет топливо от цилиндра или камеры сгорания до тех пор, пока не наступит момент впрыска.The diesel engine is the only internal combustion engine that meets modern requirements, which uses separation in its work. During operation the air is drawn into the cylinder of the engine and is compressed to a high volume ratio (14: 1 to 25: 1), whereby the air is heated to a high temperature (between 300 and 400 ° C). Fuel is not injected into the cylinder until the end of the compression stroke. Due to the high air temperature, the fuel ignites spontaneously. However, combustion does not take place immediately after fuel injection. Fuel enters the cylinder in the form of liquid droplets. They must mix well with the air in the cylinder and evaporate before they can ignite in order to start combustion. This integral delay in combustion makes the combustion process a relatively slow process, which limits the efficient operation of a diesel engine to relatively low speeds. Separation is performed mechanically in a diesel engine by a fuel pump, the injection needle of which mechanically separates the fuel from the cylinder or combustion chamber until the moment of injection.

На фиг. 1 схематически изображена часть копланарного двигателя внутреннего сгорания, сечение; на фиг. 2 - частичное сечение двигателя по изобретению; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - поршни двигателя в положении внутренней мертвой точки (ВМТ); на фиг. 5 - двигатель, с удаленной оболочкой камеры сгорания; на фиг. 6 - усовершенствованная форма оболочки камеры сгорания с цилиндрической камерой сгорания для двигателя по фиг. 2-5, вид сбоку; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8-13 - формы коробки камеры сгорания; на фиг. 14 - вариант конструкции предложенного двигателя; на фиг. 15 - сечение В-В на фиг. 14; на фиг. 16 - сечение по линии Г-Г на фиг. 18; на фиг. 17 - вид по стрелке Д на фиг. 16; на фиг. 18 - Е-Е на фиг. 16; на фиг. 19 - вариант конструкции двигателя внутреннего сгорания по изобретению, частичное сечение; на фиг. 20 - сечение по Ж-Ж на фиг. 19; на фиг. 21 представлено сечение по линии И-И на фиг. 19; на фиг. 22 - вариант конструкции двигателя внутреннего сгорания по изобретению, вид в плане; на фиг. 23 - сечение К-К на фиг. 22; на фиг. 24 - частичное сечение дельтовидной формы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. In FIG. 1 schematically shows part of a coplanar internal combustion engine, section; in FIG. 2 is a partial sectional view of an engine of the invention; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 - engine pistons in the internal dead center position (TDC); in FIG. 5 - an engine with a removed shell of the combustion chamber; in FIG. 6 is an improved shell shape of a combustion chamber with a cylindrical combustion chamber for the engine of FIG. 2-5, side view; in FIG. 7 is a section BB in FIG. 6; in FIG. 8-13 - the shape of the box of the combustion chamber; in FIG. 14 is a design variant of the proposed engine; in FIG. 15 is a cross-section BB in FIG. 14; in FIG. 16 is a section along the line G-G in FIG. eighteen; in FIG. 17 is a view along arrow D in FIG. sixteen; in FIG. 18 - EE in FIG. sixteen; in FIG. 19 is a partial constructional view of an internal combustion engine according to the invention; in FIG. 20 is a section along FJ in FIG. nineteen; in FIG. 21 is a sectional view taken along line II in FIG. nineteen; in FIG. 22 is a plan view of an internal combustion engine according to the invention; in FIG. 23 is a section KK in FIG. 22; in FIG. 24 is a partial cross section of the deltoid shape of a multi-cylinder internal combustion engine.

На чертежах приняты следующие обозначения: 12 - большой цилиндр, 14 - меньший цилиндр; 16 - большой поршень, 18 - меньший поршень, 20 - камера сгорания, 22 - катализирующая поверхность, 24 - впускной клапан, 25 - впускное отверстие, 26 - выпускной клапан, 27 - выпускное отверстие, 28 - впускной канал, 30 - выпускной канал, 32 - дроссельный клапан во впускном канале, 34 - отверстие для впрыскивания топлива, 36 - топливный инжектор, 38 - разделительная поверхность у конца меньшего цилиндра, 40 - отверстие в поверхности 38, 42 - разделительная поверхность у конца большего цилиндра, 44 - отверстие в поверхности 42, 46 - объемная коробка камеры сгорания, 48 - отверстие в коробке 46 для запальной свечи или искрового воспламенителя стартера, 50 - вихревая камера сгорания (цилиндрическая, двойного вихревого типа), 52 - запальная свеча или искровой воспламенитель стартера, 54 - большой коленчатый вал, 56 - меньший коленчатый вал, 58 - полость в головке цилиндра для коробки 46 камеры сгорания, 60 - камера сгорания вихревого типа (цилиндрическая, одинарного вихревого-осевого типа), 61 - камера сгорания вихревого типа (сферического или сфероидального типа), 62 - головка большего цилиндра, 64 - зазор в катализирующей поверхности в камере сгорания, 66 - хлюпающий выступ на большем поршне, 68 - прорезь в головке цилиндра для хлюпающего выступа в поршне, 70 - часть прорези 68, остающаяся открытой в течение процесса хлюпания, 74 - впускное отверстие для двухтактного двигателя. In the drawings, the following notation: 12 - a large cylinder, 14 - a smaller cylinder; 16 - large piston, 18 - smaller piston, 20 - combustion chamber, 22 - catalytic surface, 24 - inlet valve, 25 - inlet, 26 - exhaust valve, 27 - outlet, 28 - inlet channel, 30 - exhaust channel, 32 - throttle valve in the inlet channel, 34 - hole for fuel injection, 36 - fuel injector, 38 - separation surface at the end of the smaller cylinder, 40 - hole in the surface 38, 42 - separation surface at the end of the larger cylinder, 44 - hole in the surface 42, 46 - volumetric box of the combustion chamber, 48 - hole box 46 for a spark plug or spark igniter of a starter, 50 - a vortex combustion chamber (cylindrical, double vortex type), 52 - a spark plug or spark igniter of a starter, 54 - a large crankshaft, 56 - a smaller crankshaft, 58 - a cavity in the cylinder head for box 46 of the combustion chamber, 60 — the vortex type combustion chamber (cylindrical, single vortex-axial type), 61 — the vortex type combustion chamber (spherical or spheroidal type), 62 — the head of the larger cylinder, 64 — the gap in the catalytic surface in combustion chamber, 66 — squishy protrusion on the larger piston, 68 — slot in the cylinder head for the squishy protrusion in the piston, 70 — part of the slot 68 that remains open during squishing, 74 — inlet for the two-stroke engine.

Двигатель 10 имеет одну пару (или более) взаимодействующих цилиндров 12,14, содержащих соответствующие поршни 16, 18, при этом цилиндры 12, 14 расположены так, что их оси совпадают. Головные концы цилиндров 12,14 постоянно сообщаются между собой посредством общего пространства сжатия, в котором находится камера сгорания 20. Больший цилиндр 12 имеет больший рабочий объем, чем цилиндр 14, и этот цилиндр называется воздушным. Меньший цилиндр 14 имеет меньший рабочий объем и называется цилиндром управления топливом. The engine 10 has one pair (or more) of interacting cylinders 12.14, containing the corresponding pistons 16, 18, while the cylinders 12, 14 are located so that their axes coincide. The head ends of the cylinders 12,14 are constantly in communication with each other through a common compression space in which the combustion chamber 20 is located. The larger cylinder 12 has a larger working volume than the cylinder 14, and this cylinder is called an air cylinder. A smaller cylinder 14 has a smaller displacement and is called a fuel control cylinder.

Поршни в обоих цилиндрах подсоединены к двум коленчатым валам, которые механически соединены друг с другом, например, ремнем или цепью, при этом большой поршень 16 подсоединен к большому коленчатому валу двигателя. Небольшой поршень 18 вместо того, чтобы быть снабженным вторым малым коленчатым валом, может быть подсоединен к коленчатому валу большого поршня посредством устройства с качающимся стержнем. В предпочтительной форме двигателя поршни спарены по фазе и движутся согласованно, т. е. они достигают ВМТ и НМТ одновременно, но двигатель будет работать так, что меньший поршень 18 слегка отстает от большего поршня 16. Предпочтительно, чтобы не происходило изменений по фазе между двумя поршнями, когда скорость двигателя увеличивается или уменьшается, хотя может быть встроено устройство для осуществления изменения по фазе с изменением скорости. У многоцилиндровых двигателей больший и меньший коленчатые валы параллельны. Pistons in both cylinders are connected to two crankshafts that are mechanically connected to each other, for example, by a belt or chain, with a large piston 16 connected to a large crankshaft of the engine. A small piston 18, instead of being provided with a second small crankshaft, can be connected to the crankshaft of a large piston by means of a swing rod device. In a preferred form of the engine, the pistons are coupled in phase and move in concert, i.e. they reach TDC and BDC at the same time, but the engine will operate so that the smaller piston 18 slightly lags behind the larger piston 16. Preferably, there is no phase change between the two pistons when the speed of the engine increases or decreases, although a device can be built in to effect a phase change with a change in speed. In multi-cylinder engines, larger and smaller crankshafts are parallel.

Воздушный цилиндр 12 сообщается с отверстием 25 для впуска воздуха и выпускным отверстием 27 соответственно впускного и выпускного каналов 28, 30. Управление открытием и закрытием отверстий предпочтительно производится клапанами 24,26, например тарельчатыми клапанами, приводимыми в действие кулачковыми или вращающимися втулочными клапанами. Хотя отверстия (см. фиг. 1) входят в цилиндр у ВМТ или вблизи от нее, каждое из них или оба в равной степени могут быть перекрыты или не перекрыты воздушным поршнем 16 при его движении, в частности, когда двигатель сконструирован для работы по двухтактному принципу. The air cylinder 12 is in communication with the air inlet port 25 and the outlet port 27 of the inlet and outlet channels 28, 30, respectively. The opening and closing of the openings is preferably controlled by valves 24,26, for example poppet valves operated by cam or rotary sleeve valves. Although the holes (see Fig. 1) enter the cylinder at or near the TDC, either or both of them can be equally blocked or not blocked by the air piston 16 during its movement, in particular, when the engine is designed for push-pull operation principle.

Камера сгорания 20 содержит средства воспламенения в виде катализатора 22 предпочтительно в виде пленки на части или на всей внутренней стенке или стенках камеры. The combustion chamber 20 contains ignition means in the form of a catalyst 22, preferably in the form of a film, on part or on the entire inner wall or walls of the chamber.

Предпочтительным топливом является летучая жидкость, например, газолин (бензин). Не содержащий свинец бензин без натидетонационных присадок может быть использован как предпочтительный даже для двигателей с высокой степенью сжатия (например, 10-16). Может быть также использовано и газообразное топливо, если оно впрыскивается под умеренным давлением. A preferred fuel is a volatile liquid, for example gasoline (gasoline). Lead-free gasoline without test additives can be used as preferred even for engines with a high compression ratio (for example, 10-16). Gaseous fuel may also be used if it is injected under moderate pressure.

Топливо вводится в цилиндр 14 управления топливом через отверстие 34 для впуска топлива. В случае использования топлива в виде летучей жидкости, например газолина (бензина), топливный инжектор 36 низкого давления, который может быть приведен в действие электромагнитными средствами, располагается так, чтобы вывести топливо во впускное отверстие. Предпочтительно, чтобы отверстие для впуска топлива располагалось в стенке цилиндра так близко к НМТ поршня, насколько это необходимо для впрыскивания требуемого количества топлива, чтобы впрыскивание выполнялось в последней части хода всасывания и начальной части хода сжатия. Это позволяет поршню 18 заслонить инжектор 36 в течение действия высокого давления, создаваемого последней частью хода сжатия и ранней частью хода расширения. Инжектор должен распылять топливо небольшими каплями. Fuel is introduced into the fuel control cylinder 14 through the fuel inlet 34. In the case of using fuel in the form of a volatile liquid, for example gasoline (gasoline), the low-pressure fuel injector 36, which can be actuated by electromagnetic means, is positioned so as to withdraw the fuel into the inlet. Preferably, the fuel inlet is located in the cylinder wall as close to the BDC of the piston as is necessary to inject the required amount of fuel so that the injection is performed in the last part of the suction stroke and the initial part of the compression stroke. This allows the piston 18 to block the injector 36 during the high pressure generated by the last part of the compression stroke and the early part of the expansion stroke. The injector should spray fuel in small drops.

Инжектор, обладающий способностью противостоять высокому давлению и температуре, может располагаться вблизи отверстия, где-то выходящего в меньший цилиндр. An injector capable of withstanding high pressure and temperature can be located close to an opening extending somewhere into a smaller cylinder.

В течение процесса впрыскивания топлива летучее топливо распыляется в меньшую часть воздуха, введенного в цилиндр 14 управления топливом, по сравнению с общим количеством воздуха, введенным двигателем в сочетание цилиндров 12 и 14. Это позволяет богатой смеси в меньшем цилиндре быть выше предела воспламенения для топлива и обеспечивает способы работы с высокой мощностью, а также позволяет избежать преждевременного зажигания. During the fuel injection process, volatile fuel is sprayed into a smaller portion of the air introduced into the fuel control cylinder 14, compared with the total amount of air introduced by the engine into the combination of the cylinders 12 and 14. This allows the rich mixture in the smaller cylinder to be above the ignition limit for the fuel and It provides high power operation methods and also helps to avoid premature ignition.

По сравнению с дизельными двигателями момент процесса впрыскивания топлива не определяет начало сгорания в двигателе. Поэтому нет необходимости опережать или задерживать начало процесса впрыскивания топлива. Compared to diesel engines, the moment of the fuel injection process does not determine the start of combustion in the engine. Therefore, there is no need to get ahead or delay the start of the fuel injection process.

При испарении распыленного топлива в воздух, содержащийся в меньшем цилиндре 14 в течение хода сжатия, из этого воздуха выделяется тепло с целью создания необходимого скрытого тепла для испарения и при этом понижаются температура и давление смеси воздух-топливо в цилиндре 14, причем давление становится ниже преобладающего давления воздуха, сжатого в большем цилиндре 12, который не содержит топлива. Это способствует перемещению воздуха из цилиндра 12 в цилиндр 14 в течение хода сжатия посредством создания или увеличения разности давлений между двумя цилиндрами. When the atomized fuel evaporates into the air contained in the smaller cylinder 14 during the compression stroke, heat is generated from this air to create the necessary latent heat for evaporation, while the temperature and pressure of the air-fuel mixture in the cylinder 14 decrease, and the pressure becomes lower than the prevailing the pressure of the air compressed in the larger cylinder 12, which does not contain fuel. This facilitates the movement of air from cylinder 12 to cylinder 14 during the compression stroke by creating or increasing the pressure difference between the two cylinders.

Операции, выполненные цилиндром 14 управления топливом в течение части цикла, составляющей впуск и сжатие, равнозначны впуску, испарению и первичному перемешиванию топлива с некоторым количеством воздуха для образования богатой газообразной смеси топлива и воздуха, которая затем подается в камеру сгорания 20. The operations performed by the fuel control cylinder 14 during the part of the cycle constituting the inlet and compression are equivalent to the inlet, evaporation and primary mixing of the fuel with a certain amount of air to form a rich gaseous mixture of fuel and air, which is then supplied to the combustion chamber 20.

Оба поршня 16 и 18 в течение хода сжатия подают газы в камеру сгорания 20, причем в случае меньшего цилиндра 14 это происходит в конце хода сжатия, когда прекращается перемещение воздуха из цилиндра 12 в цилиндр 14. Вход богатой смеси топливо/воздух в камеру сгорания сопровождается быстрым перемешиванием. Both pistons 16 and 18 supply gases to the combustion chamber 20 during the compression stroke, and in the case of a smaller cylinder 14, this occurs at the end of the compression stroke when the movement of air from the cylinder 12 to the cylinder 14 stops. The entry of a rich fuel / air mixture into the combustion chamber is accompanied quick stirring.

Воспламенение в каталитическом двигателе представляет собой процесс воспламенения от сжатия и зависит от двигателя, конструируемого для обеспечения достаточно высоких пиковых давления и температуры сжатия, когда поршни находятся вблизи ВМТ. Воспламенению способствует катализатор 22. Последний обеспечивает начало ранней части химической реакции, которая создает достаточное количество тепла для воспламенения остальной части топлива. Круговое вихреобразное движение в камере сгорания продолжается в течение периода воспламенения и обеспечивает длительный контакт с катализатором за период времени, достаточный для обеспечения быстрого и полного сгорания. Ignition in a catalytic engine is a compression ignition process and depends on the engine designed to provide sufficiently high peak pressures and compression temperatures when the pistons are near TDC. Catalyst 22 contributes to ignition. The latter provides the start of an early part of the chemical reaction, which creates enough heat to ignite the rest of the fuel. The circular vortex-like motion in the combustion chamber continues during the ignition period and provides long-term contact with the catalyst for a period of time sufficient to ensure fast and complete combustion.

Впускной канал 28, сообщающийся с впускным отверстием 24, обычно не ограничен в отношении движения воздуха, но может содержать ограничительное или дроссельное устройство, например, дроссельный клапан 32 в качестве средства управления количество воздуха, допускаемым в двигатель. The inlet channel 28 communicating with the inlet 24 is usually not limited with respect to air movement, but may include a restriction or throttle device, for example, a throttle valve 32 as a means of controlling the amount of air allowed into the engine.

Управление дросселированием при его использовании осуществляется автоматически при помощи надлежащей системы управления, встроенной в систему управления двигателем. The throttle control during its use is carried out automatically using the appropriate control system built into the engine control system.

Двигатель сконструирован так, чтобы добиться воспламенения смеси в тот момент цикла, когда достигаются максимальное давление и температура, а именно в ВМТ или вблизи от нее, подвергая в этот момент смесь топливо/воздух действию катализатора. При некоторых условиях, например невысокой скорости и полной мощности, если зажигание в конкретной конструкции двигателя происходит весьма рано, может быть использовано небольшое дросселирование всасываемого воздуха посредством дроссельного клапана 32, чтобы слегка уменьшить пиковые давление и температуру в ВМТ и тем самым задержать момент воспламенения. The engine is designed to ignite the mixture at that point in the cycle when the maximum pressure and temperature are reached, namely at or near TDC, exposing the fuel / air mixture to the catalyst at that moment. Under certain conditions, such as low speed and full power, if the ignition in a particular engine design occurs very early, a slight throttling of the intake air by means of a throttle valve 32 can be used to slightly reduce the peak pressure and temperature at the TDC and thereby delay the ignition timing.

В двигателе требуется как минимум один клапан для впуска воздуха, один выпускной клапан предпочтительно со стороны воздушного цилиндра и одно отверстие для впрыскивания топлива, при этом клапан для впуска воздуха и выпускной клапан непосредственно сообщаются с большим цилиндром 12, в то время как отверстие 34 для впрыскивания топлива обеспечивает возможность впрыскивания топлива непосредственно в меньший цилиндр 14. The engine requires at least one air inlet valve, one exhaust valve preferably from the side of the air cylinder and one fuel injection hole, with the air intake valve and exhaust valve directly communicating with the large cylinder 12, while the injection hole 34 fuel provides the ability to inject fuel directly into the smaller cylinder 14.

Камера сгорания 20 фактически занимает камеру сжатия двигателя, т. е. минимальный объем, когда пара поршней находится наиболее близко друг от друга. Каталитическим агентом 22 может быть платина, палладий или радий либо платинородиевый сплав. Катализатор обладает свойством начинать процесс окисления топлива при более низкой температуре, чем это было бы возможно в ином случае для возникновения быстрой химической реакции, приемлемой для использования в двигателе, а также при соотношениях массы топливо/воздух, которые представляют собой весьма обедненные соотношения и могут находиться вне пределов самовоспламенения, которое может начинаться способом воспламенения от сжатия либо способом воспламенения от искры. The combustion chamber 20 actually occupies the compression chamber of the engine, i.e., the minimum volume when the pair of pistons is closest to each other. The catalytic agent 22 may be platinum, palladium or radium, or a platinum rhodium alloy. The catalyst has the property of starting the process of fuel oxidation at a lower temperature than would otherwise be possible for a fast chemical reaction acceptable for use in the engine, as well as fuel / air mass ratios, which are very depleted ratios and can be outside the limits of self-ignition, which can begin by a compression ignition method or a spark ignition method.

Температура, требуемая для начала химической реакции при помощи катализатора, получается сжатием газов в двигателе, причем температура максимальна в том случае, когда объем газа близок к своему минимуму. Этот принцип используется для установки момента зажигания в цикле, так как скорость химической реакции, начинаемой при помощи катализатора, при соответствующей температуре может быть весьма быстрой. Таким образом зажигание в двигателе производится сжатием с помощью катализатора. The temperature required to start a chemical reaction with a catalyst is obtained by compressing the gases in the engine, the temperature being maximum when the gas volume is close to its minimum. This principle is used to set the ignition moment in a cycle, since the rate of a chemical reaction initiated by a catalyst at an appropriate temperature can be very fast. Thus, ignition in the engine is performed by compression using a catalyst.

Катализатор осажден на стенке или на части стенки камеры сгорания для сведения к минимуму его термической мощности. The catalyst is deposited on the wall or on a part of the wall of the combustion chamber to minimize its thermal power.

Эффективная работа двигателя зависит от процесса, который обеспечивает подачу богатой смеси топливо/воздух в камере сгорания посредством поршня 18 для перемешивания с воздухом, подаваемым в камеру сгорания посредством поршня 16, иначе начало химической реакции посредством катализатора может оставаться ограниченным для богатой смеси. При этом смесь топливо/воздух может содержать недостаточное количество кислорода и подвергаться неполному сгоранию. The effective operation of the engine depends on the process that delivers the rich fuel / air mixture in the combustion chamber through the piston 18 for mixing with the air supplied to the combustion chamber through the piston 16, otherwise the onset of the chemical reaction through the catalyst may remain limited to the rich mixture. In this case, the fuel / air mixture may contain insufficient oxygen and undergo incomplete combustion.

Двигатель имеет средства, обеспечивающие, чтобы вблизи ВМТ воздух и топливо в камере сгорания 20 достаточно хорошо смешивались для содействия движению фронта пламени от каталитической поверхности, где происходит воспламенение. The engine has means to ensure that near the TDC, the air and fuel in the combustion chamber 20 mix well enough to facilitate the movement of the flame front from the catalytic surface where the ignition occurs.

Разделительная поверхность 38 примыкает к меньшему поршню 18 в его положении у ВМТ. Она снабжена отверстием 40, которое увеличивает скорость, с которой первичная смесь топливо/воздух проникает в камеру сгорания 20. The dividing surface 38 is adjacent to the smaller piston 18 in its position at TDC. It is provided with an opening 40, which increases the speed at which the primary fuel / air mixture penetrates into the combustion chamber 20.

На фиг. 2-5 показан вариант конструкции двигателя внутреннего сгорания, в котором цилиндры 12, 14 расположены так, что их оси находятся под прямым углом друг к другу. Камера сгорания 50 в целом цилиндрическая, хотя может быть использована и какая-либо другая приемлемая форма, обеспечивающая вращение газов. Камера сгорания расположена так, что ее продольная ось фактически составляет прямой угол с обеими осями цилиндров 12 и 14, хотя может быть использована и другая приемлемая ориентация. Сама камера сгорания находится внутри съемной коробки 46, которая обеспечивает возможность удаления и замены ее, а следовательно, и катализатора 22 (например, для обновления или очистки). In FIG. 2-5, an embodiment of an internal combustion engine is shown in which the cylinders 12, 14 are arranged so that their axes are at right angles to each other. The combustion chamber 50 is generally cylindrical, although some other acceptable shape allowing the rotation of the gases can be used. The combustion chamber is located so that its longitudinal axis is actually a right angle with both axes of the cylinders 12 and 14, although another acceptable orientation can be used. The combustion chamber itself is located inside the removable box 46, which provides the ability to remove and replace it, and therefore the catalyst 22 (for example, for updating or cleaning).

Быстрому перемешиванию в камере сгорания 20 способствует придание камере цилиндрической, сферической или сфероидальной формы, а также введение воздуха из большего цилиндра в камеру сгорания через отверстие, расположенного так, чтобы создать быстрое круговое или вихревое движение воздуха в камере сгорания. Смесь топливо/воздух может поступать в камеру сгорания из меньшего цилиндра 14 аналогично (т. е. тангенциально, например, см. фиг. 8), либо радиально (например, см. фиг. 6), либо в осевом направлении (например, см. фиг. 16). Rapid mixing in the combustion chamber 20 is facilitated by giving the chamber a cylindrical, spherical or spheroidal shape, as well as introducing air from the larger cylinder into the combustion chamber through an opening arranged so as to create a rapid circular or swirling movement of air in the combustion chamber. The fuel / air mixture can enter the combustion chamber from the smaller cylinder 14 in the same way (i.e., tangentially, for example, see Fig. 8), either radially (for example, see Fig. 6), or in the axial direction (for example, see Fig. 16).

Камера сгорания 50 (см. фиг. 2,4,5-7) имеет впускное отверстие 44. Оно обеспечивает подачу воздуха из большего цилиндра 12 в камеру сгорания с тангенциальным компонентом скорости, чтобы заставить воздух вращаться с высокой скоростью при вихревом движении, создавая завихрение в камере сгорания. The combustion chamber 50 (see FIGS. 2,4,5-7) has an inlet 44. It provides air from the larger cylinder 12 to the combustion chamber with a tangential velocity component to cause air to rotate at high speed during swirling motion, creating a swirl in the combustion chamber.

Коробка 46 камеры сгорания также выполнена с отверстием 48 для обеспечения установки, например, запальной свечи 52 или свечи зажигания. The box 46 of the combustion chamber is also made with a hole 48 to provide installation, for example, a glow plug 52 or spark plug.

На фиг. 8 и 9, 10 и 11 показаны дополнительные смесительные устройства камеры сгорания 50, в которых как смесь топливо/воздух на цилиндре 14, так и воздух из цилиндра 12 подаются к цилиндрической камере сгорания с тангенциальным компонентом скорости относительно камеры. In FIG. 8 and 9, 10 and 11 show additional mixing devices of the combustion chamber 50, in which both the fuel / air mixture on the cylinder 14 and the air from the cylinder 12 are supplied to the cylindrical combustion chamber with a tangential velocity component relative to the chamber.

На фиг. 12 и 13 показана камера сгорания 61, которая имеет сферическую форму. In FIG. 12 and 13, a combustion chamber 61 is shown which has a spherical shape.

Воздух из воздушного цилиндра 12 (см. фиг. 14 и 15) тангенциально вводится в цилиндрическую камеру сгорания 60 через отверстие 44, создавая при этом в камере вихревое движение. Первичная смесь топливо/воздух из меньшего цилиндра поступает в камеру сгорания в осевом направ- лении через отверстие 40 в разделительной поверхности 38, чтобы размазываться по катализатору вихревым движением воздуха из цилиндра 12, где топливо воспламеняется при соприкосновении с катализатором. Air from the air cylinder 12 (see FIGS. 14 and 15) is tangentially introduced into the cylindrical combustion chamber 60 through the opening 44, thereby creating a swirling movement in the chamber. The primary fuel / air mixture from the smaller cylinder enters the combustion chamber in the axial direction through the opening 40 in the separation surface 38 to be smeared along the catalyst by the swirling movement of air from cylinder 12, where the fuel ignites when it contacts the catalyst.

На фиг. 16-18 показана еще одна форма коробки 46 камеры сгорания, в которой разделительная поверхность выполнена в виде торцовой стенки коробки камеры сгорания с дугообразными отверстиями 40, расположенными по окружности. In FIG. 16-18 show another shape of the box 46 of the combustion chamber, in which the dividing surface is made in the form of the end wall of the box of the combustion chamber with arcuate openings 40 located around the circumference.

На фиг. 19-21 показан вариант двигателя внутреннего сгорания, в котором используется принцип хлюпания для дополнитель- ного содействия процессу перемешивания. In FIG. Figures 19-21 show an embodiment of an internal combustion engine that uses the squish principle to further assist the mixing process.

Одно из важных преимуществ устройства заключается в том, что оно обеспечивает возможность преобразования известного двигателя в конфигурацию каталитического двигателя лишь путем замены головки цилиндра на головку каталитического двигателя. One of the important advantages of the device is that it provides the ability to convert the known engine into the configuration of the catalytic engine only by replacing the cylinder head with the head of the catalytic engine.

На фиг. 22 и 23 показан еще один вариант конструкции двигателя внутреннего сгорания. На фиг. 22 показано устройство из двух пар цилиндров 12,14 и возможность распределения всех цилиндров на общем коленчатом валу 54. In FIG. 22 and 23 show yet another embodiment of an internal combustion engine. In FIG. 22 shows a device of two pairs of cylinders 12.14 and the possibility of distributing all cylinders on a common crankshaft 54.

На фиг. 24 представлена дельтообразная многоцилиндровая схема, которая пригодна для транспортных средств, служащих для перевозки тяжелых грузов. Схема действует по двухтактному принципу. Каждое плечо треугольной схемы имеет выполненные в ряд больший и меньший цилиндры 12, 14 с воздухом под давлением, впускаемым через впускные отверстия 74, а выхлопные газы выпускаются через выпускные отверстия, открываемые поршнями 14, 16. In FIG. 24 shows a delta-shaped multi-cylinder scheme that is suitable for vehicles serving for the transport of heavy loads. The circuit operates on a push-pull basis. Each arm of the triangular circuit has a series of larger and smaller cylinders 12, 14 with air under pressure introduced through inlets 74, and exhaust gases are discharged through outlets opened by pistons 14, 16.

Изобретение имеет следующие преимущества: использование высоких степеней сжатия; использования низкооктанового бензина, не содержащего свинец; возможность сгорания при обеднении смеси; простая система впрыскивания топлива; отсутствие электрических устройств для обеспечения зажигания; высокие скорости вращения; быстрое сгорание, высокая удельная выходная мощность; двух- или четырехтактный цикл; исключение контроля выделений из выхлопной трубы; возможность преобразования головки цилиндров под существующий двигатель. The invention has the following advantages: the use of high compression ratios; the use of low-octane lead-free gasoline; the possibility of combustion during lean mixture; simple fuel injection system; lack of electrical devices to provide ignition; high speeds of rotation; fast combustion, high specific power output; two or four stroke cycle; Exception control of exhaust emissions the ability to convert the cylinder head to an existing engine.

Вместо катализатора также можно использовать устройства для искрового зажигания или устройства для зажигания от горячей поверхности, например непрерывно действующей свечи зажигания или запальной свечи 52 в отверстии 48 либо горячей керамической поверхности. Instead of a catalyst, spark ignition devices or devices for ignition from a hot surface, such as a continuously operating spark plug or a glow plug 52 in an opening 48 or a hot ceramic surface, can also be used.

Устройство может быть использовано для искрового зажигания и зажигания от горячей поверхности. The device can be used for spark ignition and ignition from a hot surface.

Claims (15)

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, первый из которых выполнен с объемом и диаметром, превышающими объем и диаметр второго цилиндра, два поршня, размешенные в цилиндрах с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненные соответственно с разными диаметрами, средство для подачи воздуха в первый цилиндр во время хода впуска его поршня, средство для подачи топлива во второй цилиндр и общую камеру сгорания, имеющую сформированное на ее стенке непрерывно функционирующее средство зажигания и средство смешивания топливовоздушной смеси, выполненное в виде первого отверстия, выходящего из первого цилиндра для подвода воздуха, и второго отверстия, выходящего из второго цилиндра для подвода топливовоздушной смеси в виде газового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, первое отверстие выполнено тангенциальным к стенке камеры сгорания. 1. INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing at least one pair of cylinders, the first of which is made with a volume and diameter exceeding the volume and diameter of the second cylinder, two pistons placed in the cylinders with the possibility of reciprocating motion and made respectively with different diameters, means for supplying air to the first cylinder during the stroke of the inlet of its piston, means for supplying fuel to the second cylinder and a common combustion chamber having a continuously functioning clamping means formed on its wall genia and a means of mixing the air-fuel mixture, made in the form of a first hole emerging from the first cylinder for supplying air, and a second hole emerging from the second cylinder for supplying the air-fuel mixture in the form of a gas stream, characterized in that, in order to increase efficiency, the first hole made tangential to the wall of the combustion chamber. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена с внутренней поверхностью, непрерывно изогнутой вокруг по меньшей мере одной оси. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is made with an inner surface continuously curved around at least one axis. 3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что ось камеры сгорания перпендикулярна оси первого цилиндра. 3. The engine according to claim 2, characterized in that the axis of the combustion chamber is perpendicular to the axis of the first cylinder. 4. Двигатель по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена с круглым или эллиптическим поперечным сечением. 4. The engine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the combustion chamber is made with a round or elliptical cross section. 5. Двигатель по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена цилиндрической. 5. The engine according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the combustion chamber is cylindrical. 6. Двигатель по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена сфероидальной. 6. The engine according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the combustion chamber is made spheroidal. 7. Двигатель по п. 6, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена сферической. 7. The engine according to claim 6, characterized in that the combustion chamber is made spherical. 8. Двигатель по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что второе отверстие выполнено радиальным к стенке камеры сгорания. 8. The engine according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that the second hole is made radial to the wall of the combustion chamber. 9. Двигатель по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что второе отверстие выполнено тангенциальным к стенке камеры сгорания. 9. The engine according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that the second hole is made tangential to the wall of the combustion chamber. 10. Двигатель по пп. 1 - 7 и 9, отличающийся тем, что тангенциальные первое и второе отверстия выполнены с возможностью подвода воздуха и смеси навстречу одного другой. 10. The engine of claims. 1 - 7 and 9, characterized in that the tangential first and second holes are made with the possibility of supplying air and mixture towards one another. 11. Двигатель по пп. 1 - 7 и 9, отличающийся тем, что тангенциальные первое и второе отверстия выполнены с возможностью подвода воздуха и смеси в одинаковом направлении. 11. The engine according to paragraphs. 1 to 7 and 9, characterized in that the tangential first and second openings are configured to supply air and mixture in the same direction. 12. Двигатель по пп. 1 - 11, отличающийся тем, что оси первого и второго цилиндров перпендикулярны между собой. 12. The engine according to paragraphs. 1 to 11, characterized in that the axes of the first and second cylinders are perpendicular to each other. 13. Двигатель по пп. 1 - 12, отличающийся тем, что средство для подачи топлива во второй цилиндр выполнено в виде форсунки, а в боковой стенке второго цилиндра выполнено входное отверстие, в котором установлена форсунка. 13. The engine according to paragraphs. 1 to 12, characterized in that the means for supplying fuel to the second cylinder is made in the form of a nozzle, and an inlet is made in the side wall of the second cylinder in which the nozzle is mounted. 14. Двигатель по пп. 1 - 13, отличающийся тем, что поршни первого и второго цилиндров смещены по фазе один относительно другого на постоянную величину. 14. The engine according to paragraphs. 1 to 13, characterized in that the pistons of the first and second cylinders are phase shifted relative to each other by a constant value. 15. Двигатель по пп. 1 - 14, отличающийся тем, что средство зажигания выполнено искровым. 15. The engine according to paragraphs. 1 to 14, characterized in that the means of ignition is made spark.
SU874203007A 1987-08-06 1987-08-06 Internal combustion engine RU2011860C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874203007A RU2011860C1 (en) 1987-08-06 1987-08-06 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874203007A RU2011860C1 (en) 1987-08-06 1987-08-06 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2011860C1 true RU2011860C1 (en) 1994-04-30

Family

ID=21288460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874203007A RU2011860C1 (en) 1987-08-06 1987-08-06 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2011860C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD440C2 (en) * 1994-12-28 1996-06-30 Ковентрский Университет Internal combustion engine
MD1989C2 (en) * 1998-11-20 2003-02-28 Георге МИХАЙЛОВ Internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD440C2 (en) * 1994-12-28 1996-06-30 Ковентрский Университет Internal combustion engine
MD1989C2 (en) * 1998-11-20 2003-02-28 Георге МИХАЙЛОВ Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2136918C1 (en) Internal combustion engine and method of its operation
JP2934793B2 (en) Internal combustion engine
RU2011861C1 (en) Internal combustion engine and compression ignition internal combustion engine
RU2108471C1 (en) Internal combustion engine and method of its operation
US5074265A (en) Rotary valve with facility for stratified combustion in the internal combustion engine
US4898126A (en) Internal combustion engine with catalytic ignition
RU2213871C2 (en) Internal combustion engine
US4141329A (en) Internal combustion engine fuel injection system
JP2002501142A (en) Combined diesel-Rankine cycle reciprocating engine
US4759319A (en) Internal combustion engine
US5042442A (en) Internal combustion engine
US4686941A (en) Turbulence generator for two-stroke spark-assisted diesel engines
LV11807B (en) Internal combustion engine
GB2186913A (en) Internal combustion engine
US4913111A (en) Turbulence generator for two-stroker spark-assisted diesel engines
RU2011860C1 (en) Internal combustion engine
JP2007511707A (en) Internal combustion engine
EP0064174B1 (en) A method of preparing a combustible mixture in an internal combustion piston engine and an engine working according to this method
GB2108581A (en) Fuel injection stratified charge internal combustion engine
GB2218153A (en) Internal combustion engine
JPH039288B2 (en)
CA1280044C (en) Internal combustion engine
US5148778A (en) Combustion chamber for a self-igniting or spark-ignited valveless two-stroke internal combustion engine
KR950003746B1 (en) Internal combustion engine
SU1270392A1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050807