RU2233382C2 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2233382C2 RU2233382C2 RU2002102092/06A RU2002102092A RU2233382C2 RU 2233382 C2 RU2233382 C2 RU 2233382C2 RU 2002102092/06 A RU2002102092/06 A RU 2002102092/06A RU 2002102092 A RU2002102092 A RU 2002102092A RU 2233382 C2 RU2233382 C2 RU 2233382C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- displacer
- engine
- chamber
- volume reducer
- combustion chamber
- Prior art date
Links
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 и распыливающими отверстиями.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 and spray holes.
Известен также поршневой двигатель, содержащий размещенную в головке предкамеру, снабженную топливной форсункой и сообщенную перепускным каналом с основной камерой сгорания, причем перепускной канал имеет распыливающие отверстия с концевыми участками в виде диффузоров [2].Also known is a piston engine containing a pre-chamber located in the head, equipped with a fuel nozzle and communicated by the bypass channel with the main combustion chamber, the bypass channel having spray holes with end sections in the form of diffusers [2].
Недостатком этих технических решений является то, что проходное сечение распыливающих отверстий выбирается для режима номинальной мощности и для частичных режимов нагружения является 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 these technical solutions is that the flow area of the spray holes is selected for the rated power mode and for partial loading modes is too large, which leads to a deterioration in fuel atomization, an increase in the diameter of the fuel droplets and, ultimately, to a deterioration in the combustion process and an increase in consumption partial engine fuel.
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, снабженный центральным каналом с боковыми отверстиями, выходящими в основную камеру сгорания, предкамеру, размещенную в головке и соединенную с основной камерой при помощи горловины, перекрываемой вытеснителем при положении поршня в верхней мертвой точке и системы боковых распыливающих отверстий вытеснителя, суммарная площадь которых выполнена не менее площади проходного сечения центрального канала вытеснителя.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, provided with a central channel with side holes, overlooking the main combustion chamber, the pre-chamber, located in the head and connected to the main chamber by means of a neck blocked by a displacer with the piston in the upper dead position ochke and system side displacer sprayer orifices, the total area of which is formed of at least the passage section area of the central channel of the displacer.
Недостатком этого технического решения является то, что проходное сечение распыливающих отверстий выбирается для режима номинальной мощности двигателя и не является оптимальным для режимов частичной мощности, на которых диаметр капель факелов топлива является слишком большим и не обеспечивает качественного сгорания, повышая удельный эффективный расход топлива двигателя на режимах частичной мощности.The disadvantage of this technical solution is that the flow area of the spray holes is selected for the nominal engine power mode and is not optimal for partial power modes, in which the diameter of the fuel flame droplets is too large and does not provide high-quality combustion, increasing the specific effective fuel consumption of the engine in the modes partial power.
Цель изобретения - повышение экономичности и снижение токсичности отработавших газов двигателя на частичных нагрузках путем улучшения смесеобразования.The purpose of the invention is to increase the efficiency and reduce the toxicity of engine exhaust gases at partial loads by improving mixture formation.
Поставленная цель достигается в двигателе внутреннего сгорания, содержащем основную камеру сгорания, ограниченную головкой цилиндра и поршнем. К днищу поршня прикреплен центральный вытеснитель, снабженный центральным каналом с боковыми отверстиями, входящими в основную камеру сгорания. Двигатель имеет также предкамеру, размещенную с основной камерой при помощи горловины, перекрываемой вытеснителем, размещенным в горловине с кольцевым зазором при положении поршня в верхней мертвой точке. Двигатель снабжен органом топливоподачи, выполненным в виде форсунки с однодырчатым распылителем и установленным в верхней части предкамеры по ее центру. При этом площадь суммарного проходного сечения боковых отверстий вытеснителя выполнена не менее площади проходного сечения его центрального канала.This goal is achieved in an internal combustion engine containing a main combustion chamber bounded by a cylinder head and a piston. A central displacer is attached to the piston bottom, provided with a central channel with side openings included in the main combustion chamber. The engine also has a pre-chamber placed with the main chamber by means of a throat blocked by a displacer placed in the throat with an annular gap when the piston is at top dead center. The engine is equipped with a fuel supply unit, made in the form of a nozzle with a single-hole sprayer and installed in the upper part of the prechamber in its center. In this case, the area of the total passage section of the side openings of the displacer is made not less than the area of the passage section of its central channel.
Новым в двигателе внутреннего сгорания является выполнение вытеснителя из материала с эффектом памяти формы, например из сплава на основе железа и никеля.New in the internal combustion engine is the implementation of a displacer from a material with a shape memory effect, for example, from an alloy based on iron and nickel.
На чертеже представлен предлагаемый двигатель.The drawing shows the proposed engine.
Двигатель содержит основную камеру сгорания 1 между днищем поршня 2 и головкой цилиндра 3, и предкамеру 4, снабженную форсункой 5 с однодырчатым распыливателем 6. Предкамера 4 сообщается основной камерой сгорания 1 горловиной 7, которая частично перекрывается вытеснителем 8, размещенным на днище 2 поршня. В вытеснителе 8 выполнен центральный канал 9, ось которого совпадает с осью форсунки 5, разветвляющийся на несколько боковых каналов 10, выходящих в основную камеру сгорания 1. Площадь суммарного проходного сечения отверстий 10 не меньше площади проходного сечения центрального канала 9. При положении поршня вблизи ВМТ вытеснитель 8 образует со стенками горловины 7 кольцевой зазор, проходное сечение которого является минимальным с точки зрения технологических возможностей изготовления предкамеры 4 и вытеснителя 8. Вытеснитель 8 изготовлен из материала с эффектом памяти формы [4].The engine contains a main combustion chamber 1 between the piston bottom 2 and the cylinder head 3, and a pre-chamber 4, equipped with a nozzle 5 with a single-hole sprayer 6. The pre-chamber 4 communicates with the main combustion chamber 1 with a neck 7, which is partially blocked by a displacer 8 located on the piston crown 2. In the displacer 8, a central channel 9 is made, the axis of which coincides with the axis of the nozzle 5, branching into several lateral channels 10 extending into the main combustion chamber 1. The total passage area of the holes 10 is not less than the area of the passage section of the central channel 9. When the piston is near the TDC the displacer 8 forms an annular gap with the walls of the neck 7, the passage section of which is minimal from the point of view of technological capabilities for manufacturing the pre-chamber 4 and the displacer 8. The displacer 8 is made of Container material with shape memory effect [4].
Размеры каналов 9 и 10 выбираются такими, чтобы свободно пропустить цикловую подачу топлива на режиме номинальной мощности двигателя и обеспечить максимально возможную на этом режиме тонкость распыливания.The sizes of channels 9 and 10 are chosen so as to freely skip the cyclic fuel supply at the rated engine power mode and to ensure the finest possible atomization fineness in this mode.
Предлагаемый двигатель работает следующим образом.The proposed engine operates as follows.
Топливо впрыскивается в предкамеру 4 компактной струей из однодырчатого распыливателя 6 форсунки 5, проходит через центральный канал 9, где подогревается, и через боковые каналы 10 вытеснителя 8 выходит в основную камеру сгорания 1 в виде вторичных факелов. На номинальном режиме работы двигателя при полной цикловой подаче диаметр каналов 10 обеспечивает качественное смесеобразование и хорошее сгорание топлива. При снижении цикловой подачи топлива диаметр каналов 10 оказывается больше, чем это необходимо для качественного распыливания топлива. При значительном снижении цикловой подачи топлива температура в предкамере 4 падает. Температура вытеснителя 8, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, понижается и в нем происходит мартенситное превращение. В результате этого вытеснитель 8 увеличивает свой размер в поперечном сечении и уменьшает диаметр распиливающих боковых каналов 10. Вследствие этого улучшается мелкость распыливания топлива в кольцевом зазоре между горловиной 7 и вытеснителем 8, а также в боковых каналах 10 вытеснителя 8. Более эффективное сгорание топлива на частичных режимах работы двигателя повышает экономичность его работы и снижает токсичность отработавших газов.Fuel is injected into the chamber 4 with a compact jet from a single-hole atomizer 6 of nozzle 5, passes through the central channel 9, where it is heated, and through the side channels 10 of the displacer 8 enters the main combustion chamber 1 in the form of secondary flares. In the nominal engine operating mode with full cyclic feed, the diameter of the channels 10 ensures high-quality mixture formation and good fuel combustion. With a decrease in the cyclic fuel supply, the diameter of the channels 10 is larger than is necessary for high-quality atomization of fuel. With a significant decrease in the cyclic fuel supply, the temperature in the pre-chamber 4 drops. The temperature of the displacer 8, made of a material with a shape memory effect, decreases and a martensitic transformation occurs in it. As a result of this, the displacer 8 increases its cross-sectional size and reduces the diameter of the sawing side channels 10. As a result, the fineness of fuel atomization in the annular gap between the neck 7 and the displacer 8, as well as in the side channels 10 of the displacer 8, is improved. operating modes of the engine increases the efficiency of its operation and reduces the toxicity of exhaust gases.
При увеличении цикловой подачи топлива в двигателе температура заряда в предкамере 4 возрастает, повышается температура вытеснителя 8 и в нем происходит обратное мартенситное превращение. Вследствие этого вытеснитель 8 уменьшает свой размер в поперечном сечении, а диаметр распыливающих боковых каналов 10 увеличивается. В этом случае проходные сечения в кольцевом зазоре между горловиной 7 и вытеснителем 8, а также в боковых каналах 10 вытеснителя 8 принимают прежние значения, обеспечивая качественную работу двигателя на номинальном и близких к нему режимах работы.With an increase in the cyclic supply of fuel in the engine, the temperature of the charge in the pre-chamber 4 increases, the temperature of the displacer 8 rises, and the reverse martensitic transformation occurs in it. As a result, the displacer 8 reduces its size in cross section, and the diameter of the spraying side channels 10 increases. In this case, the cross-sections in the annular gap between the neck 7 and the displacer 8, as well as in the side channels 10 of the displacer 8, take their previous values, ensuring high-quality operation of the engine at nominal and close operating modes.
Такое выполнение камеры сгорания обеспечивает качественное смесеобразование в широком диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя, что обуславливает его высокую экономичность и малую токсичность отработанных газов как на высоких, так и на низких эксплуатационных режимах работы.This embodiment of the combustion chamber provides high-quality mixture formation in a wide range of operating modes of the engine, which leads to its high efficiency and low toxicity of exhaust gases both at high and low operating conditions.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES
1. A.C. СССР №1239380 А1, опубл. 23.06.86, бюл. №23.1. A.C. USSR No. 1239380 A1, publ. 06/23/86, bull. Number 23.
2. А.С. СССР №1288317 А2, опубл. 7.02.87, бюл. №5.2. A.S. USSR No. 1288317 A2, publ. 02/07/87, bull. No. 5.
3. А.С. СССР №1097814 А, опубл. 15.06.84, бюл. №22.3. A.S. USSR No. 1097814 A, publ. 06/15/84, bull. Number 22.
4. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С.Тихонов, А.П.Герасимов, И.И.Прохорова. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.4. Application of the shape memory effect in modern engineering / A. S. Tikhonov, A. P. Gerasimov, I. I. Prokhorova. - M.: Mechanical Engineering, 1981. - 80 p.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002102092/06A RU2233382C2 (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002102092/06A RU2233382C2 (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002102092A RU2002102092A (en) | 2003-08-20 |
RU2233382C2 true RU2233382C2 (en) | 2004-07-27 |
Family
ID=33412257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002102092/06A RU2233382C2 (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2233382C2 (en) |
Cited By (1)
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 |
-
2002
- 2002-01-23 RU RU2002102092/06A patent/RU2233382C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5322042A (en) | Combustion chamber for internal combustion engine and process of combustion using fuel radical species | |
US7185832B2 (en) | Fuel injection nozzle for an internal combustion engine with direct fuel injection | |
US7047946B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
JP4280928B2 (en) | Direct injection spark ignition internal combustion engine | |
CN101094978A (en) | Method of injecting a gaseous fuel into an internal combustion engine | |
CN100489283C (en) | Fuel injection system and method for injection | |
EP2025919B1 (en) | Diesel engine, fuel injection nozzle and fuel injection method therefor | |
US5862788A (en) | Combustion chamber for direct injected reciprocating piston internal combustion engine | |
US7347182B2 (en) | Injector double row cluster configuration for reduced soot emissions | |
JPH03115722A (en) | Auxiliary chamber type alcohol engine | |
JP2001165017A (en) | Fuel injection nozzle | |
EP0675273B1 (en) | Combustion chamber structure for diesel engines | |
CN109563765B (en) | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine | |
RU2233382C2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2005054733A (en) | Cylinder-direct injection type gasoline engine | |
US7506631B2 (en) | Internal combustion engine | |
US6877477B2 (en) | Fuel injection system | |
CN111734522B (en) | Combustion chamber of n-octanol internal combustion engine for combustion | |
CN110118120B (en) | Internal combustion engine | |
GB2066896A (en) | Air-compression direct-injection internal combustion engine | |
JPH08254123A (en) | Combustion chamber of internal combustion engine | |
RU2227835C2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2005171794A (en) | Direct injection type fuel injection device | |
CN108061308A (en) | The rear flame fuel injection apparatus of gas turbine | |
RU2239708C2 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040124 |