RU2227835C2 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2227835C2 RU2227835C2 RU2002113969/06A RU2002113969A RU2227835C2 RU 2227835 C2 RU2227835 C2 RU 2227835C2 RU 2002113969/06 A RU2002113969/06 A RU 2002113969/06A RU 2002113969 A RU2002113969 A RU 2002113969A RU 2227835 C2 RU2227835 C2 RU 2227835C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- disk
- cylindrical protrusion
- piston
- engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to internal combustion engines.
Известен поршневой двигатель (1) с впрыском топлива в предкамеру и выбросом горящей смеси из предкамеры в цилиндр с использованием центрального выступа с цилиндрической частью, предкамерой с топливной форсункой, соединенной с основной камерой сгорания при помощи перепускного канала с цилиндрической частью.Known piston engine (1) with fuel injection into the pre-chamber and the ejection of the burning mixture from the pre-chamber into the cylinder using a central protrusion with a cylindrical part, a pre-chamber with a fuel nozzle connected to the main combustion chamber using a bypass channel with a cylindrical part.
Оптимизация количества отводимого от выступа тепла позволяет улучшить экономичность предлагаемого двигателя за счет стабильности сечения перепускного канала и стабильности воспламенения, а также сгорания заряда. Кроме того, отвод тепла от выступа предотвращает его обгорание, что позволяет также повысить надежность работы двигателя.Optimization of the amount of heat removed from the protrusion can improve the efficiency of the proposed engine due to the stability of the cross section of the bypass channel and the stability of ignition, as well as the combustion of the charge. In addition, heat removal from the protrusion prevents its burning, which also allows to increase the reliability of the engine.
Недостатком такой конструкции является отсутствие закручивания воздушного заряда в предкамере, что снижает качество подготовки топлива к сгоранию и ухудшает экономичность двигателя. Другим недостатком является стабильность сечения перепускного канала, что неэффективно на частичных режимах работы двигателя.The disadvantage of this design is the lack of twisting of the air charge in the prechamber, which reduces the quality of fuel preparation for combustion and impairs the efficiency of the engine. Another disadvantage is the stability of the cross section of the bypass channel, which is ineffective in partial engine operation modes.
Известен также (2) двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень с днищем, снабженным выступом, головку цилиндра, впускной и выпускной каналы с клапанами, основную камеру сгорания, ограниченную стенкой цилиндра, его головкой и днищем поршня, и предкамеру с зауженной горловиной, размещенную в головке, перекрываемую выступом днища поршня при положении последнего в верхней мертвой точке и снабженную форсункой, причем впускной и выпускной каналы размещены в основной камере сгорания, отличающийся тем, что с целью повышения экономичности он снабжен продувочным каналом с клапаном, размещенным в предкамере против горловины, и продувочный канал сообщен с выпускным каналом.Also known (2) is an internal combustion engine comprising a cylinder, a piston disposed therein with a bottom provided with a protrusion, a cylinder head, intake and exhaust channels with valves, a main combustion chamber bounded by a cylinder wall, its head and piston bottom, and a pre-chamber with a narrower a neck located in the head, overlapped by the protrusion of the piston bottom when the latter is at top dead center and equipped with a nozzle, the inlet and outlet channels being placed in the main combustion chamber, characterized in that In order to increase efficiency, it is equipped with a purge channel with a valve placed in the pre-chamber against the neck, and the purge channel is in communication with the exhaust channel.
Недостатком этого технического решения является то, что сечение проходного канала горловины выбирается для режима номинальной мощности и для частичных режимов нагружения слишком большим, что приводит к ухудшению распыливания топлива, увеличению диаметра капель топлива и, в конечном счете, к ухудшению процесса сгорания и увеличению расхода топлива на частичных режимах работы двигателя.The disadvantage of this technical solution is that the cross section of the throat passage is selected for the rated power mode and for partial loading modes too large, which leads to a deterioration in fuel atomization, an increase in the diameter of fuel droplets and, ultimately, to a deterioration in the combustion process and an increase in fuel consumption in partial engine operation modes.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания (3), у которого орган топливоподачи выполнен в виде форсунки с однодырчатым распылителем, установленным в верхней части предкамеры по ее центру, а к днищу поршня прикреплен вытеснитель.The closest technical solution to the claimed invention is an internal combustion engine (3), in which the fuel supply element is made in the form of a nozzle with a single-hole atomizer installed in the upper part of the prechamber in its center, and a displacer is attached to the piston bottom.
Двигатель имеет вихревую камеру в форме тела вращения, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, установленную в форкамере топливную форсунку и поршень с цилиндрическим вытеснителем на днище, размещенным в канале с кольцевым зазором.The engine has a vortex chamber in the form of a body of revolution, connected to the main chamber by means of a connecting channel, a fuel nozzle installed in the prechamber, and a piston with a cylindrical displacer on the bottom located in the channel with an annular gap.
В известном двигателе впрыск топлива во встречный поток воздуха, втекающего в форкамеру в процессе сжатия, приводит к отбрасыванию части впрыскиваемого топлива в сторону стенок форкамеры.In the known engine, the injection of fuel into the oncoming flow of air flowing into the prechamber during compression leads to the rejection of part of the injected fuel towards the walls of the prechamber.
Двигатель содержит основную камеру сгорания, образованную поверхностями поршня, гильзы и головки цилиндра, вихревую форкамеру в форме тела вращения, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, установленную в форкамере топливную форсунку.The engine contains a main combustion chamber formed by the surfaces of the piston, liner and cylinder head, a swirl chamber in the form of a body of revolution, connected to the main chamber by means of a connecting channel, a fuel nozzle installed in the chamber.
Поршень снабжен цилиндрическим выступом на днище, размещенным в канале с кольцевым зазором. Вершина цилиндрического выступа поршня выполнена в виде диска, расположенного при положении поршня в верхней мертвой точке в форкамере. Диаметр диска выполнен больше диаметра цилиндрического выступа и меньше диаметра соединительного канала. Поверхность диска со стороны поршня плавно сопряжена с поверхностью цилиндрического выступа, а поверхность соединительного канала выполнена плавно сопряженной с поверхностью вихревой форкамеры.The piston is provided with a cylindrical protrusion on the bottom, placed in the channel with an annular gap. The top of the cylindrical protrusion of the piston is made in the form of a disk located at the position of the piston at top dead center in the prechamber. The diameter of the disk is made larger than the diameter of the cylindrical protrusion and less than the diameter of the connecting channel. The surface of the disk on the piston side is smoothly mated with the surface of the cylindrical protrusion, and the surface of the connecting channel is smoothly mated with the surface of the vortex prechamber.
Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.
При ходе сжатия цилиндрический выступ входит в соединительный канал и при подходе к верхней мертвой точке диск входит внутрь вихревой форкамеры и направляет поток воздуха из основной камеры сгорания вдоль поверхности вихревой форкамеры к форсунке, которая осуществляет впрыск топлива по направлению потока воздуха, при этом не нарушается структура топливного факела.During compression, the cylindrical protrusion enters the connecting channel and, when approaching the top dead center, the disk enters the vortex pre-chamber and directs the air flow from the main combustion chamber along the surface of the vortex pre-chamber to the nozzle, which injects fuel in the direction of air flow, while the structure is not disturbed fuel torch.
Движущийся вдоль стенки форкамеры поток воздуха препятствует попаданию капель топлива на стенки форкамеры.The air flow moving along the chamber wall prevents the droplets of fuel from entering the chamber walls.
Недостатком этого технического решения, принятого за прототип, является то, что проходное сечение соединительного канала выбирается для режима номинальной мощности двигателя.The disadvantage of this technical solution adopted for the prototype is that the bore of the connecting channel is selected for the mode of rated engine power.
При снижении частоты вращения коленчатого вала на частичных режимах работы двигателя значительно уменьшается расход воздуха, в результате чего частицы впрыскиваемого топлива могут достигнуть стенки форкамеры и, тем самым, способствовать ухудшению сгорания, увеличению расхода топлива и токсичности отработанных газов двигателя.With a decrease in the crankshaft rotational speed at partial engine operation modes, air consumption is significantly reduced, as a result of which particles of injected fuel can reach the chamber walls and, thus, contribute to deterioration of combustion, increase in fuel consumption and engine exhaust toxicity.
Цель изобретения - повышение экономичности двигателя и снижение токсичности отработанных газов на частичных режимах работы.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the engine and reduce the toxicity of exhaust gases in partial modes of operation.
Поставленная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит основную камеру сгорания, образованную поверхностями поршня, гильзы и головки цилиндра, вихревую форкамеру в форме тела вращения, связанную с основной камерой при помощи соединительного канала, установленную в форкамере топливную форсунку и поршень с цилиндрическим выступом с вершиной в виде диска на днище, размещенным в канале с кольцевым зазором, при этом цилиндрический выступ выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы. В качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, использован сплав на основе железа и никеля, при этом в непрогретом состоянии на частичных режимах работы двигателя боковая поверхность цилиндрического выступа увеличивает свой диаметр и имеет винтовые канавки. На диске цилиндрического выступа выполнен прилив шлемовидной формы с острием, направленным к распылителю форсунки.This goal is achieved in that the internal combustion engine comprises a main combustion chamber formed by the surfaces of the piston, liner and cylinder head, a swirl chamber in the form of a body of revolution, connected to the main chamber by means of a connecting channel, a fuel nozzle installed in the chamber and a piston with a cylindrical protrusion with the apex in the form of a disk on the bottom, placed in a channel with an annular gap, while the cylindrical protrusion is made of a material having a shape memory effect. An alloy based on iron and nickel was used as a material with a shape memory effect, while in the unheated state at partial engine operation modes, the lateral surface of the cylindrical protrusion increases its diameter and has helical grooves. On a disk of a cylindrical protrusion, a helmet-shaped tide is made with a tip directed to the nozzle atomizer.
Диаметр диска выполнен больше диаметра цилиндрического выступа и меньше диаметра соединительного канала. Поверхность диска со стороны поршня плавно сопряжена с поверхностью цилиндрического выступа, а поверхность соединительного канала выполнена плавно сопряженной с поверхностью вихревой форкамеры.The diameter of the disk is made larger than the diameter of the cylindrical protrusion and less than the diameter of the connecting channel. The surface of the disk on the piston side is smoothly mated with the surface of the cylindrical protrusion, and the surface of the connecting channel is smoothly mated with the surface of the vortex prechamber.
На фиг.1 изображен двигатель, разрез по оси цилиндра, на фиг.2 представлена выноска, показывающая вид цилиндрического выступа после мартенситного превращения при снижении температуры внутри камеры сгорания.Figure 1 shows the engine, a section along the axis of the cylinder, figure 2 presents a callout showing a view of a cylindrical protrusion after martensitic transformation with decreasing temperature inside the combustion chamber.
Двигатель содержит основную камеру сгорания 1, образованную поверхностями поршня 2, гильзы 3 и головки 4 цилиндра, вихревую форкамеру 5 в форме тела вращения, связанную с основной камерой 1 при помощи соединительного канала 6, установленную в форкамере 5 топливную форсунку 7.The engine comprises a main combustion chamber 1 formed by the surfaces of the piston 2, the sleeve 3 and the
Поршень 2 снабжен цилиндрическим выступом 8 на днище, размещенным в канале 6 с кольцевым зазором. Вершина цилиндрического выступа 8 поршня выполнена в виде диска 9, расположенного при положении поршня 2 в верхней мертвой точке в форкамере 5. Диаметр диска 9 выполнен больше диаметра цилиндрического выступа 8 и меньше диаметра соединительного канала 6. Поверхность диска 9 со стороны поршня 2 плавно сопряжена с поверхностью цилиндрического выступа 8, а поверхность соединительного канала 6 выполнена плавно сопряженной с поверхностью вихревой форкамеры 5.The piston 2 is provided with a cylindrical protrusion 8 on the bottom, located in the
На поверхности диска 9 выполнен прилив шлемовидной формы 10 с острием, направленным к распылителю форсунки 7.On the surface of the
На фиг.2 показано положение прилива 10, диска 9 и соединительного канала 6 на одном из частичных режимов работы двигателя.Figure 2 shows the position of the
Предлагаемый двигатель работает следующим образом.The proposed engine operates as follows.
При ходе сжатия цилиндрический выступ 8 входит в соединительный канал 6 и при подходе к верхней мертвой точке диск 9 входит внутрь вихревой форкамеры 5 и направляет поток воздуха из основной камеры сгорания 1 вдоль поверхности вихревой форкамеры 5 к форсунке 7, которая осуществляет впрыск топлива по направлению потока воздуха. При этом не нарушается структура топливного факела.During compression, the cylindrical protrusion 8 enters the connecting
Впрыснутое форсункой 7 топливо ударяется о прилив шлемовидной формы 10 на диске 9 и более равномерно распределяется по форкамере.The fuel injected by the nozzle 7 hits the tide of the helmet-
Проходное сечение соединительного канала 6 выбирается таким образом, чтобы гидравлические потери на номинальном режиме работы двигателя являлись минимальными, а капли топлива не достигали стенок форкамеры.The bore of the connecting
При снижении нагрузки и числа оборотов двигателя проходное сечение соединительного канала 6 становится избыточным, и топливо может достигнуть стенок форкамеры, что ухудшит экономичность двигателя.When reducing the load and engine speed, the bore of the connecting
На частичных режимах работы расход воздуха, например дизеля без наддува, зависит только от числа оборотов его коленчатого вала. При этом расход воздуха может настолько упасть, что капли топлив начнут оседать на стенках форкамеры. С другой стороны, на низких режимах работы двигателя при значительном снижении цикловой подачи топлива температура в предкамере падает. Температура цилиндрического выступа 8, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, понижается, в нем происходит мартенситное превращение, в результате чего увеличивает свой размер в поперечном сечении, уменьшая проходное сечение канала 6 и, тем самым, увеличивая скорость воздуха, текущего по каналу 6, что препятствует попаданию капель топлива на поверхность форкамеры. Одновременно с этим при мартенситном превращении вследствие падения температуры меняется профиль цилиндрического выступа 8, при этом измененным профилем является винтовая канавка. Воздух, двигаясь по впадинам винтовой канавки в узкой щели 6 с большой скоростью, препятствует попаданию капель топлива на стенки форкамеры.In partial operating modes, the air flow rate, for example a naturally aspirated diesel engine, depends only on the number of revolutions of its crankshaft. At the same time, the air flow can fall so much that fuel droplets begin to settle on the walls of the prechamber. On the other hand, at low engine operating conditions with a significant decrease in cyclic fuel supply, the temperature in the pre-chamber decreases. The temperature of the cylindrical protrusion 8, made of a material with a shape memory effect, decreases, a martensitic transformation occurs in it, as a result of which it increases its size in the cross section, decreasing the passage section of
При увеличении цикловой подачи топлива и оборотов коленчатого вала в двигателе температура заряда в форкамере 5 возрастает, повышается температура цилиндрического выступа 8, и в нем происходит обратное мартенситное превращение. Вследствие этого цилиндрический выступ 8 уменьшает свой размер в поперечном сечении и принимает свою прежнюю круглую форму без винтовых канавок.With an increase in the cyclic fuel supply and revolutions of the crankshaft in the engine, the temperature of the charge in the prechamber 5 increases, the temperature of the cylindrical protrusion 8 rises, and the reverse martensitic transformation occurs in it. As a result of this, the cylindrical protrusion 8 reduces its cross-sectional size and assumes its former circular shape without helical grooves.
Размеры и форма деталей камеры сгорания принимают прежние значения и обеспечивают качественную работу двигателя на номинальном и близких к нему режимах работы.The dimensions and shape of the parts of the combustion chamber take on the previous values and ensure high-quality engine operation at rated and close operating modes.
Таким образом, использование предлагаемого двигателя внутреннего сгорания способствует улучшению экономических показателей двигателя на частичных режимах работы, не ухудшая показателей номинального и близких к нему эксплуатационных режимов работы.Thus, the use of the proposed internal combustion engine contributes to the improvement of economic performance of the engine in partial operating modes, without impairing the performance of the nominal and close operating modes of operation.
Список литературы:List of references:
1. А.С. СССР №1663209, опубл. 15.07.91, бюл. №26.1. A.S. USSR No. 1663209, publ. 07/15/91, bull. No. 26.
2. А.С. СССР №1372076, опубл. 07.02.88, бюл. №5.2. A.S. USSR No. 1372076, publ. 02/07/88, bull. No. 5.
3. А.С. СССР №1137224, опубл. 30.01.85, бюл. №4.3. A.S. USSR No. 1137224, publ. 01/30/85, bull.
4. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. / А.С.Тихонов, А.П.Герасимов, И.И.Прохорова - М.: Машиностроение, 1981, 80 с.4. The use of the shape memory effect in modern engineering. / A.S. Tikhonov, A.P. Gerasimov, I.I. Prokhorova - M.: Mechanical Engineering, 1981, 80 p.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113969/06A RU2227835C2 (en) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113969/06A RU2227835C2 (en) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | Internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002113969A RU2002113969A (en) | 2003-11-20 |
RU2227835C2 true RU2227835C2 (en) | 2004-04-27 |
Family
ID=32465113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002113969/06A RU2227835C2 (en) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2227835C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557816C1 (en) * | 2014-07-09 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Internal combustion engine |
RU2751273C2 (en) * | 2020-11-24 | 2021-07-12 | Станислав Григорьевич Сидельников | Two-stroke internal combustion engine |
-
2002
- 2002-05-28 RU RU2002113969/06A patent/RU2227835C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557816C1 (en) * | 2014-07-09 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Internal combustion engine |
RU2751273C2 (en) * | 2020-11-24 | 2021-07-12 | Станислав Григорьевич Сидельников | Two-stroke internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4299238B2 (en) | Low emission internal combustion engine | |
CN203584599U (en) | Piston for internal combustion engine | |
US7047946B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
JP4007310B2 (en) | Internal combustion engine capable of premixed compression self-ignition operation using two types of fuel | |
CN106460635A (en) | Combustion chamber structure for diesel engine | |
CN102770633A (en) | A piston positioned for reciprocal movement in a combustion engine cylinder | |
JPS63162925A (en) | Pneumatic compression type valve control internal combustion engine | |
WO2011077070A1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
US5357924A (en) | Direct-injection type compression-ignition internal combustion engine | |
US11199155B2 (en) | Piston crown for a combustion system and an associated method thereof | |
KR20120057631A (en) | High swirl engine | |
KR101663345B1 (en) | Internal combustion piston engine assembly | |
JP2004060468A (en) | Fuel injection system for diesel engine | |
CN102022209B (en) | Injection method and device for controlling an injection process in an internal combustion engine | |
WO2018099875A1 (en) | Piston crown | |
CA2302606A1 (en) | Combustion chamber for direct injected reciprocating piston internal combustion engine | |
CN101684761B (en) | Internal combustion engine with high squish piston | |
WO2009091282A2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2227835C2 (en) | Internal combustion engine | |
EP2063081B1 (en) | Piston crown with double re-entrant piston bowl | |
RU2239708C2 (en) | Internal combustion engine | |
WO2005052335A1 (en) | Internal combustion engine | |
CN111734522B (en) | Combustion chamber of n-octanol internal combustion engine for combustion | |
GB2066896A (en) | Air-compression direct-injection internal combustion engine | |
KR101916681B1 (en) | A nozzle for fuel valve for injecting fuel into the cylinders of a large turbocharged two-stroke compression-ignited internal combustion engine and an engine therefore |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040529 |