RU2309271C2 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309271C2 RU2309271C2 RU2005130188/06A RU2005130188A RU2309271C2 RU 2309271 C2 RU2309271 C2 RU 2309271C2 RU 2005130188/06 A RU2005130188/06 A RU 2005130188/06A RU 2005130188 A RU2005130188 A RU 2005130188A RU 2309271 C2 RU2309271 C2 RU 2309271C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- cylinder head
- combustion chamber
- cylinder
- recess
- 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
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателе внутреннего сгорания как с воспламенением от сжатия, так и с принудительным зажиганием.The invention relates to mechanical engineering and can be used in an internal combustion engine both with compression ignition and with positive ignition.
Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленным в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемки в головке цилиндра и днище поршня при положении поршня в верхней мертвой точке, завихрители заряда, выполненные в виде торцевых выступов, охватывающих одну из выемок камеры сгорания и источник воспламенения, установленный в выемке со стороны головки цилиндра (см. патент СССР №1379473 кл. F02B 23/00, 1988 г., патенты РФ №2051281 С1, 27.12.1992, №2217610 C2, 23.08.2001 г.).Known internal combustion engine (ICE), containing at least one cylinder with a piston placed in it, kinematically connected with the crankshaft, a cylinder head with inlet and outlet valves installed in it, a combustion chamber made in the form of a recess in the cylinder head and piston bottom when the piston is at top dead center, charge swirls made in the form of end protrusions covering one of the recesses of the combustion chamber and an ignition source installed in the recess from the side of the cylinder head (see USSR №1379473 t cl. F02B 23/00, 1988, at RF patent №2051281 C1, 27.12.1992, №2217610 C2, of 23.08.2001).
Известен также двигатель с воспламенением от сжатия, разработанный в Японском научно-исследовательском институте. Камера расположена в поршне с незначительным смещением ее оси от оси цилиндра. Тангенциально по отношению к стенкам камеры на всю ее высоту в поршне выполнено шесть узких прорезей, расположенных на равных расстояниях одна от другой (Итоги науки и техники. Двигатели внутреннего сгорания. Пути повышения экономичности автотракторных двигателей. М., 1982. Т.3., С.155).A compression ignition engine developed at the Japan Research Institute is also known. The chamber is located in the piston with a slight displacement of its axis from the axis of the cylinder. Six narrow slots are made tangentially with respect to the walls of the chamber to its entire height in the piston, located at equal distances from each other (Itogi Nauki i Tekhniki. Internal Combustion Engines. Ways to Increase the Efficiency of Automotive Engines. M., 1982. V. 3. S.155).
В первом случае камера сгорания имеет большое смещение от оси цилиндра, что требует для организации полного сгорания большего коэффициента избытка воздуха и снижает мощность двигателя. Во втором случае заряд не имеет достаточную турбулентность и ухудшается сгорание и увеличиваются токсичные компоненты в отработавших газах.In the first case, the combustion chamber has a large offset from the axis of the cylinder, which requires a larger excess air coefficient to organize complete combustion and reduces engine power. In the second case, the charge does not have sufficient turbulence and combustion deteriorates and toxic components in the exhaust gases increase.
Целью изобретения является повышение мощности двигателя и снижение токсичных компонентов и твердых частиц в отработавших газах.The aim of the invention is to increase engine power and reduce toxic components and particulate matter in exhaust gases.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным поршнем, кинематически связанный с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, выполненную в виде выемок в головке цилиндра под одним из клапанов и на днище поршня, завихрители заряда, выполненные в виде торцевых выступов, охватывающих одну из выемок камеры сгорания и примыкающих к другой выемке при положении поршня в верхней мертвой точке и образующих тангенциально направленные каналы и источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known internal combustion engine containing at least one cylinder with a piston placed kinematically connected to the crankshaft, a cylinder head with inlet and outlet valves installed therein, a combustion chamber made in recesses in the cylinder head under one of the valves and on the piston bottom, charge swirls made in the form of end protrusions covering one of the recesses of the combustion chamber and adjacent to the other recess when the piston is at top dead center and forming a tangentially directed feeds and an ignition source mounted in a recess of the cylinder head.
Указанный технический результат достигается тем, что камера сгорания выполнена в виде тела вращения на днище поршня, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее, завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются вокруг камеры сгорания на днище поршня и примыкают к неглубокой выемке на головке цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке, клапаны располагаются на выемках в головке цилиндра, глубина которых соответствует глубине выемки в головке цилиндров и высоте торцевых выступов над днищем поршня, торцевые выступы, примыкающие к тарелкам клапанов, выполняются меньшей высоты для исключения их соприкосновения при положении поршня в ВМТ, источник воспламенения: свеча зажигания для двигателя с принудительным воспламенением или форсунка или свеча запальная и форсунка для дизеля располагаются на выемке головки цилиндра.The specified technical result is achieved in that the combustion chamber is made in the form of a body of revolution on the piston bottom, the axis of which coincides with the cylinder axis or is located close to it, charge swirls in the form of end protrusions with tangential channels are located around the combustion chamber on the piston bottom and are adjacent to a shallow recess on the cylinder head with the piston at top dead center, the valves are located on the recesses in the cylinder head, the depth of which corresponds to the depth of the recess in the cylinder head and the height of the torus protrusions above the piston bottom, end protrusions adjacent to the valve plates are made of a lower height to prevent their contact when the piston is in the TDC, ignition source: spark plug for the engine with positive ignition or the nozzle or spark plug and the nozzle for the diesel engine are located on the recess of the head cylinder.
Двигатели, как дизели, так и с принудительным воспламенением могут бытьEngines, both diesel and forced ignition engines, can be
- с одним впускным и одним выпускным клапанами;- with one inlet and one exhaust valve;
- с двумя впускными и одним выпускным клапанами;- with two inlet and one exhaust valves;
- с двумя впускными и двумя выпускными клапанами.- with two inlet and two exhaust valves.
Для исключения повышения температуры поршня камера сгорания и торцевые выступы на днище поршня выполняются из материалов с меньшей теплопроводностью и высокой теплостойкостью (чугун, сталь, или другие материалы), вливаются или закрепляются в тело поршня из алюминиевого сплава. В другом случае камера сгорания из алюминиевого сплава или чугуна, стали и других материалов может иметь покрытие из теплоизоляционного материала (например, двуокиси циркония).To avoid increasing the temperature of the piston, the combustion chamber and end protrusions on the piston bottom are made of materials with lower thermal conductivity and high heat resistance (cast iron, steel, or other materials), are poured or fixed into the piston body from aluminum alloy. In another case, the combustion chamber of aluminum alloy or cast iron, steel and other materials may have a coating of a heat-insulating material (for example, zirconium dioxide).
В одном из вариантов торцевые выступы на днище поршня в зоне примыкания к клапанам не выполняются, а завихрители заряда в этой зоне выполняются в виде тангенциальных каналов в теле днища поршня.In one embodiment, end protrusions on the piston bottom in the zone adjacent to the valves are not performed, and charge swirlers in this zone are made in the form of tangential channels in the body of the piston bottom.
Конструкция многих существующих дизелей, особенно средней и большой мощности, имеют камеры сгорания, выполненные в виде выемки различной формы на днище поршня, а форсунка обычно располагается в головке цилиндра в зоне этой выемки.The design of many existing diesel engines, especially medium and high power, have combustion chambers made in the form of recesses of various shapes on the piston bottom, and the nozzle is usually located in the cylinder head in the area of this recess.
Для достижения качественного смесеобразования в дизелях организуют вихревое движение заряда в камере сгорания за счет организации вращательного движения воздуха на впуске и вытеснения воздуха в камеру сгорания на такте сжатия. Однако при этом воздух не имеет достаточной микро- и макротурбулентности, поэтому качественного смесеобразования достигают за счет очень высокого (до 2000 бар) давления впрыска топлива, что значительно удорожает топливную аппаратуру.To achieve high-quality mixture formation in diesel engines, a vortex charge movement in the combustion chamber is organized due to the organization of the rotational movement of air at the inlet and air displacement into the combustion chamber at the compression stroke. However, air does not have sufficient micro- and macroturbulence, therefore, high-quality mixture formation is achieved due to the very high (up to 2000 bar) fuel injection pressure, which significantly increases the cost of fuel equipment.
Предлагаемое изобретения позволяет организовать истечение воздуха на такте сжатия в камеру сгорания с высокой скоростью через тангенциальные каналы торцевых выступов, что создает качественное смесеобразование и скоростное сгорание заряда у находящихся в производстве дизелей с обычными давлениями впрыска топлива. Достигается снижение вредных выбросов и твердых частиц в атмосферу и повышение мощности дизелей, обеспечивается полнота сгорания и снижение вредных выбросов с отработавшими газами двигателей с принудительным зажиганием.The present invention allows to organize the flow of air at a compression stroke into the combustion chamber at high speed through the tangential channels of the end protrusions, which creates high-quality mixture formation and high-speed charge combustion in diesel engines under production with conventional fuel injection pressures. Achievement of reduction of harmful emissions and particulate matter into the atmosphere and increase of diesel power is ensured, the completeness of combustion and reduction of harmful emissions with exhaust gases of forced ignition engines are ensured.
Для снижения теплопередачи к поршню и обеспечения работоспособности поршня из легких сплавов и поршневых колец дизелей камера сгорания и торцевые выступы выполняются из материала с меньшим коэффициентом теплопроводности или покрываются теплоизолирующими покрытиями.To reduce heat transfer to the piston and ensure the operability of the piston from light alloys and piston rings of diesel engines, the combustion chamber and end protrusions are made of material with a lower coefficient of thermal conductivity or are coated with heat-insulating coatings.
На чертежах изображен двигатель внутреннего сгорания, гдеThe drawings show an internal combustion engine, where
фиг.1 - поперечный разрез двигателя;figure 1 is a transverse section of the engine;
фиг.2 - вид на головку цилиндра со стороны поршня;figure 2 is a view of the cylinder head from the piston side;
фиг.3 - вид на поршень со стороны головки;figure 3 is a view of the piston from the side of the head;
фиг.4 - вид на поршень со стороны головки цилиндров с завихрителями в зоне клапанов, выполненными в теле днища поршня;4 is a view of the piston from the side of the cylinder head with swirls in the valve zone, made in the body of the piston bottom;
фиг.5 - сечение А-А на фиг.4.figure 5 - section aa in figure 4.
Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, кинематически связанным с коленчатым валом (не показан), головку 3 цилиндра 1 с установленным в ней впускным 4 и выпускным 5 клапанами, камеру сгорания 6, выполненную в виде выемки 7 на днище 8 поршня 2 и неглубокой выемки 9 на головке цилиндра, сопрягаемой с выемкой 7 при положении поршня в верхней мертвой точке, завихрители заряда, выполненные в виде торцевых выступов 10, охватывающих выемку 7 на днище поршня, входящие в неглубокую выемку 9 на головке цилиндра при положении поршня в ВМТ. Торцевые выступы 10 образуют тангенциально направленные каналы 11 и имеют участки меньшей высоты 12 напротив клапанов 4 и 5 для исключения соприкосновения их с клапанами при положении поршня в ВМТ. На фиг.4 и фиг.5 изображены тангенциально направленные каналы 11', выполненные в теле днища 8 поршня в зоне 12 примыкания к клапанам. Клапаны 4 и 5 соответственно располагаются в выемках 13 и 14 на головке цилиндра, глубина выемок 13 и 14 соответствует глубине выемок 9 на головке цилиндра. Источник воспламенения - форсунка 15 располагается в выемке 9 на головке цилиндра дизеля. На двигателях с принудительным зажиганием в качестве источника воспламенения применяется свеча зажигания (не показана), на многотопливных двигателях запальная свеча (не показана) и форсунка 15.The internal combustion engine contains at least one cylinder 1 with a
Для исключения перегрева поршня и потерь тепла камера сгорания и торцевые выступы могут выполняться в виде вставки 16 из материалов с меньшим коэффициентом теплопередачи.To exclude piston overheating and heat loss, the combustion chamber and end protrusions can be made in the form of an insert 16 of materials with a lower heat transfer coefficient.
Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.
Во время такта сжатия при подходе поршня к ВМТ торцевые выступы 10 отсекают воздух или рабочий заряд, находящийся в зоне вытеснения, от камеры сгорания. Так как движение поршня продолжается, то воздух или заряд вытесняется в камеру сгорания через направляющие каналы 11, тангенциально расположенные к камере сгорания. Поршень 2 плотно подходит к головке 3 цилиндра 1, зазор в вытеснителе должен быть минимальным. За счет тангенциального расположения каналов 11 и течения воздуха через эти каналы с высокой скоростью в камере сгорания образуется вихревое движение заряда с большой энергией мелкомасштабной турбулентности. Около ВМТ форсунка, расположенная вблизи центра камеры сгорания, начинает впрыскивать топливо через распылители по направлению к стенкам камеры сгорания. Капли топлива встречаются с воздухом, имеющим высокую скорость. Таким образом, в цилиндре достигается высокая относительная скорость между факелом топлива и воздухом, что обеспечивает хороший распыл факела топлива, эффективное сгорание при малых значениях коэффициента избытка воздуха.During the compression stroke, when the piston approaches TDC, the
Предлагаемое изобретение позволяет повысить мощность двигателя на всех режимах и снизить выбросы CO, CH, NOx, твердых частиц у большого количества моделей дизелей, находящихся в производстве, без капитальных затрат и существенных изменений технологии их производства.The present invention allows to increase engine power in all modes and reduce emissions of CO, CH, NOx, particulate matter from a large number of diesel models in production, without capital expenditures and significant changes in their production technology.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005130188/06A RU2309271C2 (en) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005130188/06A RU2309271C2 (en) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | Internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005130188A RU2005130188A (en) | 2007-04-10 |
RU2309271C2 true RU2309271C2 (en) | 2007-10-27 |
Family
ID=37999927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005130188/06A RU2309271C2 (en) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2309271C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517953C1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-06-10 | Эмель Борисович Ахметов | Ice for liquefied or compressed gas fuel or gasoline |
RU2587725C1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-06-20 | Ольга Витальевна Ключник | Internal combustion engine |
US10519854B2 (en) | 2015-11-20 | 2019-12-31 | Tenneco Inc. | Thermally insulated engine components and method of making using a ceramic coating |
US10578050B2 (en) | 2015-11-20 | 2020-03-03 | Tenneco Inc. | Thermally insulated steel piston crown and method of making using a ceramic coating |
-
2005
- 2005-09-27 RU RU2005130188/06A patent/RU2309271C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517953C1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-06-10 | Эмель Борисович Ахметов | Ice for liquefied or compressed gas fuel or gasoline |
RU2587725C1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-06-20 | Ольга Витальевна Ключник | Internal combustion engine |
US10519854B2 (en) | 2015-11-20 | 2019-12-31 | Tenneco Inc. | Thermally insulated engine components and method of making using a ceramic coating |
US10578050B2 (en) | 2015-11-20 | 2020-03-03 | Tenneco Inc. | Thermally insulated steel piston crown and method of making using a ceramic coating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005130188A (en) | 2007-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1402158B1 (en) | Improved cylinder assembly for an aircraft engine | |
EP3362658B1 (en) | Prechamber arrangement | |
US6237579B1 (en) | Design to improve turbulence in combustion chambers | |
JP2010506072A (en) | Combustion engine with self-ignition of air-fuel mixture | |
US20120174881A1 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
KR20200015472A (en) | Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines | |
US11199155B2 (en) | Piston crown for a combustion system and an associated method thereof | |
CA2967005C (en) | Combustion chamber geometry | |
RU2309271C2 (en) | Internal combustion engine | |
US4378764A (en) | Piston and combustion chamber with improved fuel circulation | |
US5970945A (en) | Barrier divided combustion chamber for fuel injection two-stroke engine | |
US8973539B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
RU2537668C2 (en) | Internal-combustion engine | |
CN109854360B (en) | Combustion chamber device, cylinder, engine and gasoline engine | |
US4622929A (en) | Deflector piston two-stroke engine | |
US20230417204A1 (en) | Piston and internal combustion engine having such a piston | |
CN215256452U (en) | Combustion chamber and engine | |
RU2751273C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
RU2217610C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2411374C1 (en) | Internal combustion engine (ice) | |
RU2536640C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2051281C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2517953C1 (en) | Ice for liquefied or compressed gas fuel or gasoline | |
SU885579A1 (en) | I.c. engine | |
SU1670159A1 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140928 |