RU2377423C1 - Method of internal combustion engine operation - Google Patents

Method of internal combustion engine operation Download PDF

Info

Publication number
RU2377423C1
RU2377423C1 RU2008119553/06A RU2008119553A RU2377423C1 RU 2377423 C1 RU2377423 C1 RU 2377423C1 RU 2008119553/06 A RU2008119553/06 A RU 2008119553/06A RU 2008119553 A RU2008119553 A RU 2008119553A RU 2377423 C1 RU2377423 C1 RU 2377423C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
combustion
injection
fuel
rotation
Prior art date
Application number
RU2008119553/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Рыжов (RU)
Валерий Александрович Рыжов
Павел Владимирович Кулаев (RU)
Павел Владимирович Кулаев
Original Assignee
Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод"
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 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" filed Critical Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод"
Priority to RU2008119553/06A priority Critical patent/RU2377423C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2377423C1 publication Critical patent/RU2377423C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly to engine production. Invention consists in that, to reduce content of toxic components in exhaust gases, i.e. nitrogen oxides, carbon oxide, hydrocarbons and smoke in two-phase fuel feed, maximum combustion rate in central combustion phase is decreased and combustion rate in final combustion phase is relatively increased. Both effects are attained by injecting the main portion of phase feed (90-92%) during first stage of injection. Injection is made in such a phase of crankshaft turn which, along with amount of injected fuel, ensures maximum combustion rate in the phase corresponding to 15° to 18° of crankshaft turn over TDC. Second portion, i.e. 8 to 10% of phase feed, is injected in preset phase of final combustion stage.
EFFECT: reduced toxicity of combustion products.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building.

Способ работы двигателя внутреннего сгорания с объемным смесеобразованием и воспламенением от сжатия, включающий двухфазную подачу топлива и его воспламенение, характеризуется тем, что снижение содержания вредных выбросов с отработавшими газами обеспечивается такой организацией двухфазного впрыска топлива, при которой первая фаза составляет основную часть цикловой подачи, а вторая меньшая часть цикловой подачи впрыскивается в заданной фазе процесса горения.The method of operation of an internal combustion engine with volumetric mixture formation and compression ignition, including two-phase fuel supply and its ignition, is characterized in that the reduction in the content of harmful emissions with exhaust gases is ensured by such a two-phase fuel injection arrangement in which the first phase makes up the main part of the cyclic supply, and a second smaller portion of the cyclic feed is injected in a predetermined phase of the combustion process.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2164300 С2, кл. F02В 3/12) с объемным смесеобразованием и воспламенением от сжатия, включающий двухфазную подачу топлива с количеством топлива в первой пилотной фазе, достаточным для воспламенения топлива второй основной фазы, при этом ввод второй порции топлива обеспечивает максимальную скорость горения с момента, соответствующего 10÷15° поворота коленчатого вала за верхнюю мертвую точку, а завершается процесс горения не позднее 40÷60° поворота коленчатого вала за верхнюю мертвую точку.A known method of operation of an internal combustion engine (patent RU 2164300 C2, class F02B 3/12) with volumetric mixture formation and compression ignition, comprising a two-phase fuel supply with the amount of fuel in the first pilot phase, sufficient to ignite the fuel of the second main phase, with the input the second portion of fuel provides the maximum burning rate from the moment corresponding to 10 ÷ 15 ° crankshaft rotation for top dead center, and the combustion process ends no later than 40 ÷ 60 ° crankshaft rotation for top dead center a bite.

Основным назначением данного способа работы двигателя является снижение выбросов оксидов азота за счет снижения максимальной температуры процесса горения.The main purpose of this method of engine operation is to reduce nitrogen oxide emissions by reducing the maximum temperature of the combustion process.

Предлагаемый согласно настоящему изобретению способ работы двигателя внутреннего сгорания позволяет обеспечить снижение выбросов как оксидов азота, так и окиси углерода, углеводородов и дыма, по крайней мере в ограниченной области режимов работы двигателя за счет организации процесса горения, отличается снижением максимальной скорости тепловыделения в центральной фазе процесса горения и относительным повышением ее в более поздней фазе, с началом относительного повышения скорости горения, смещенным относительно фазы максимальной скорости горения на 8÷10° поворота коленчатого вала в направлении его вращения, что обеспечивается посредством впрыска топлива в две фазы, при этом впрыск первой основной порции топлива, составляющей 90÷92 процента от цикловой подачи, производится в фазе, обеспечивающей достижение максимальной скорости горения в момент, соответствующий 15÷18° поворота коленчатого вала за верхнюю мертвую точку, а фаза впрыска второй порции топлива, составляющей соответственно 8÷10 процентов цикловой подачи, смещена относительно фазы максимальной скорости горения на 6÷8° поворота коленчатого вала в направлении его вращения.Proposed according to the present invention, the method of operation of an internal combustion engine allows to reduce emissions of both nitrogen oxides and carbon monoxide, hydrocarbons and smoke, at least in a limited range of engine operating modes due to the organization of the combustion process, characterized by a decrease in the maximum heat release rate in the central phase of the process combustion and its relative increase in a later phase, with the beginning of a relative increase in the burning rate, shifted relative to the maximum phase with burning speed at 8 ÷ 10 ° of rotation of the crankshaft in the direction of its rotation, which is achieved by fuel injection in two phases, while the injection of the first main portion of fuel, comprising 90 ÷ 92 percent of the cyclic feed, is carried out in a phase that ensures maximum burning speed at the moment corresponding to 15–18 ° of crankshaft rotation beyond the top dead center, and the phase of the injection of the second portion of fuel, which is 8–10 percent of the cycle feed, respectively, is shifted relative to the phase of the maximum speed 6 to 8 ° rotation of the crankshaft in the direction of its rotation.

На чертеже приведены диаграммы впрыска и характеристик тепловыделения, а именно количества выделенного тепла (X) и скорости тепловыделения (dX/dφ), характерные, например, для режима полной мощности среднеоборотного двигателя внутреннего сгорания с цилиндровой мощностью 200 кВт, при организации способа его работы по трем вариантам, а именно:The drawing shows the diagrams of injection and heat release characteristics, namely, the amount of heat released (X) and heat release rate (dX / dφ), characteristic, for example, for the full power mode of a medium-speed internal combustion engine with a cylinder power of 200 kW, when organizing its operation three options, namely:

а) с впрыском в одну фазу;a) with injection in one phase;

б) с впрыском в две фазы с первой пилотной фазой, составляющей 15 процентов цикловой подачи;b) with injection in two phases with the first pilot phase, comprising 15 percent of the cycle feed;

в) согласно настоящему изобретению, с впрыском в две фазы, с количеством топлива в первой основной фазе 91 процент цикловой подачи.c) according to the present invention, with an injection in two phases, with an amount of fuel in the first main phase of 91 percent of the cyclic supply.

Из сравнения приведенных на чертеже диаграмм видно, что при способах работы двигателя с обоими вариантами двухфазного впрыска (варианты «б» и «в»), по крайней мере, в связи с впрыском в основной фазе только части цикловой подачи, максимальное давление впрыска ниже на величину соответственно δ1 и δ2, а максимальная скорость сгорания ниже на величину соответственно δ3 и δ4, чем при способе с впрыском в одну фазу (вариант «а»). Это обстоятельство обуславливает определенные возможности обоих способов с двухфазным впрыском в части снижения образований и выброса с отработавшими газами двигателя оксидов азота за счет снижения максимальной температуры цикла горения.From a comparison of the diagrams shown in the drawing, it can be seen that when the engine operates with both two-phase injection variants (variants b and c), at least in connection with the injection in the main phase only part of the cyclic feed, the maximum injection pressure is lower by δ 1 and δ 2 , respectively, and the maximum combustion rate is lower by δ 3 and δ 4 , respectively, than with the method with injection in one phase (option “a”). This circumstance leads to certain possibilities of both methods with two-phase injection in terms of reducing the formation and emission of exhaust gases from the engine of nitrogen oxides by reducing the maximum temperature of the combustion cycle.

При способе работы двигателя согласно настоящему изобретению (вариант «в») посредством соответствующего опережения впрыска (φоп) и соответствующего количества топлива, впрыскиваемого в первой фазе, а именно 90÷92 процента цикловой подачи, обеспечивается такая динамика процесса сгорания, при которой максимальная скорость сгорания достигается в фазе (Е), смещенной относительно ВМТ в направлении вращения коленчатого вала на угол (Г), равный 15÷18°, а после начала интенсивного снижения скорости горения, после поворота коленчатого вала за фазу (Е) на угол (Д), равный 6÷8°, осуществляется впрыск второй порции топлива, составляющей 8÷10 процентов цикловой подачи.With the method of operation of the engine according to the present invention (option “c”), by means of a corresponding advance of injection (φ op ) and the corresponding amount of fuel injected in the first phase, namely 90 ÷ 92 percent of the cyclic supply, such a dynamics of the combustion process is ensured that the maximum speed combustion is achieved in phase (E), displaced relative to TDC in the direction of rotation of the crankshaft by an angle (G) of 15 ÷ 18 °, and after the start of an intensive reduction in the burning rate, after the crankshaft rotates per phase (E) at an angle (D) of 6–8 °, the second portion of fuel is injected, comprising 8–10 percent of the cyclic feed.

Введение в процесс горения этой порции топлива, а также определенный ее гомогенизирующий эффект, оказываемый физическим воздействием струй и факелов топлива на продукты горения, приводит к относительной активизации процессов окисления в конечной фазе сгорания, с относительным повышением скорости тепловыделения на участке (Ж), с началом относительного повышения скорости сгорания, смещенным относительно фазы (Е) в направлении вращения коленчатого вала на угол (И), равный 8÷10°. В результате более полного окисления продуктов сгорания снижается содержание в отработанных газах окиси углерода, углеводов и дыма.The introduction of this portion of fuel into the combustion process, as well as its certain homogenizing effect exerted by the physical effect of the fuel jets and flames on the combustion products, leads to a relative activation of the oxidation processes in the final phase of combustion, with a relative increase in the rate of heat release in section (G), with a relative increase in the combustion rate, shifted relative to the phase (E) in the direction of rotation of the crankshaft by an angle (I), equal to 8 ÷ 10 °. As a result of more complete oxidation of the combustion products, the content of carbon monoxide, carbohydrates and smoke in the exhaust gases is reduced.

В таблице приведены значения удельного расхода топлива и содержание выбросов оксидов азота, окиси углерода, углеводородов и дыма, характерные для режима полной мощности среднеоборотного двигателя внутреннего сгорания с цилиндровой мощностью 200 кВт, при трех проиллюстрированных на чертеже способах работы двигателя.The table shows the specific fuel consumption and the content of emissions of nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons and smoke, typical for the full power mode of a medium-speed internal combustion engine with a cylinder power of 200 kW, with the three engine operation methods illustrated in the drawing.

Наименование, обозначение и размерность параметров процесса сгоранияName, designation and dimension of the parameters of the combustion process Способы работы ДВС. (Режим полной мощности)Ways of working ICE. (Full power mode) С впрыском в одну фазу (вариант «а»)With injection in one phase (option "a") С двухфазным впрыском с первой пилотной фазой (вариант «б»)With two-phase injection with the first pilot phase (option "b") Согласно настоящему изобретению (вариант «в»)According to the present invention (option "C") Удельный расход топлива (ge), г/кВт·чSpecific fuel consumption (g e ), g / kW · h 202,50202.50 212,80212.80 202,40202.40 Выбросы оксидов азота (NOx), г/кВт·чEmissions of nitrogen oxides (NO x ), g / kW · h 9,719.71 8,468.46 8,518.51 Выбросы окиси углерода (СО), г/кВт·чEmissions of carbon monoxide (СО), g / kW · h 5,125.12 4,894.89 1,361.36 Выбросы углеводородов (СН), г/кВт·чHydrocarbon emissions (CH), g / kW · h 0,850.85 0,710.71 0,620.62 Содержание дыма, ед. BOSCH (БОШ)Smoke content, units BOSCH 0,200.20 0,60.6 0,160.16

Как видно из приведенных в таблице данных, при способе работы двигателя согласно настоящему изобретению (вариант «в») выбросы окиси углерода, углеводородов и дыма ниже, чем при способе с двухфазной подачей и пилотным впрыском (вариант «б»), а относительно способа с впрыском в одну фазу (вариант «а»), кроме того, ниже и выбросы оксидов азота. При этом, в отличие от способа с двухфазной подачей и пилотным впрыском, при способе работы двигателя согласно настоящему изобретению снижение выбросов вредных веществ обеспечивается без ухудшения расхода топлива относительно, например, способа работы двигателя с впрыском в одну фазу.As can be seen from the data in the table, with the method of operation of the engine according to the present invention (option "c"), the emissions of carbon monoxide, hydrocarbons and smoke are lower than with the method with two-phase supply and pilot injection (option "b"), and relative to the method with injection in one phase (option "a"), in addition, lower emissions of nitrogen oxides. In this case, in contrast to the method with two-phase supply and pilot injection, with the method of operation of the engine according to the present invention, the reduction of harmful substances is ensured without deterioration of fuel consumption relative to, for example, the method of operation of the engine with injection in one phase.

Claims (1)

Способ работы двигателя внутреннего сгорания с объемным смесеобразованием и воспламенением от сжатия, включающий двухфазную подачу топлива и его воспламенение, отличающийся тем, что снижение содержания оксидов азота, окиси углерода, углеводородов и дыма в отработавших газах двигателя, по крайней мере, в ограниченной области режимов его работы, обеспечивается такой организацией двухфазного впрыска топлива, при которой первая порция топлива составляет 90-92% цикловой подачи и впрыскивается в такой фазе поворота коленчатого вала, которая в сочетании с количеством впрыскиваемого топлива обеспечивает достижение максимальной скорости горения в фазе, соответствующей 15-18° поворота коленчатого вала за верхнюю мертвую точку, а вторая фаза впрыска, составляющая 8-10% цикловой подачи, с началом впрыска, смещенным относительно фазы, соответствующей максимальной скорости горения, на 6-8° поворота коленчатого вала в направлении его вращения, обеспечивает относительное повышение скорости горения в фазе процесса горения, смещенной относительно фазы с максимальной скоростью в направлении вращения коленчатого вала на 8-10° его поворота. The method of operation of an internal combustion engine with volumetric mixture formation and compression ignition, including two-phase fuel supply and ignition, characterized in that the reduction of the content of nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons and smoke in the exhaust gases of the engine, at least in a limited range of its modes work is ensured by such an organization of two-phase fuel injection, in which the first portion of the fuel is 90-92% of the cyclic feed and is injected in such a phase of crankshaft rotation, which Combined with the amount of fuel injected, it achieves the maximum burning speed in the phase corresponding to 15-18 ° crankshaft rotation beyond the top dead center, and the second injection phase, comprising 8-10% of the cycle feed, with the start of the injection shifted relative to the phase corresponding to the maximum speed of combustion, by 6-8 ° of rotation of the crankshaft in the direction of its rotation, provides a relative increase in the rate of combustion in the phase of the combustion process, shifted relative to the phase with a maximum speed in the direction ii crankshaft rotation at 8-10 ° of its rotation.
RU2008119553/06A 2008-05-20 2008-05-20 Method of internal combustion engine operation RU2377423C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008119553/06A RU2377423C1 (en) 2008-05-20 2008-05-20 Method of internal combustion engine operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008119553/06A RU2377423C1 (en) 2008-05-20 2008-05-20 Method of internal combustion engine operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2377423C1 true RU2377423C1 (en) 2009-12-27

Family

ID=41643055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008119553/06A RU2377423C1 (en) 2008-05-20 2008-05-20 Method of internal combustion engine operation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2377423C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634343C2 (en) * 2015-12-22 2017-10-25 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" Method of operating internal combustion engine
RU2652855C2 (en) * 2016-10-06 2018-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method of the fuel injection stepped characteristic formation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634343C2 (en) * 2015-12-22 2017-10-25 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" Method of operating internal combustion engine
RU2652855C2 (en) * 2016-10-06 2018-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method of the fuel injection stepped characteristic formation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeng et al. Combustion characteristics of a direct-injection natural gas engine under various fuel injection timings
CN107587930B (en) Method for starting an internal combustion engine
US9353674B2 (en) Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines
US7614383B2 (en) Method of operating a spark-ignition internal combustion engine during warm-up
US8857405B2 (en) Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines
US7743753B2 (en) Ignition system utilizing igniter and gas injector
EP3001008B1 (en) Turbulent jet ingnition pre-chamber combustion system for spark ignition engines
AU2012346417B2 (en) Engine utilizing a plurality of fuels, and a related method thereof
US9528402B2 (en) Early exhaust valve opening for improved catalyst light off
EP0967372A2 (en) Dual fuel engine which ignites a homogeneous mixture of gaseous fuel, air, and pilot fuel
WO2007105103A3 (en) Fuel injection control apparatus and fuel injection control method of internal combustion engine
CN105264191A (en) Internal combustion engine
RU2010146708A (en) METHOD FOR STARTING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH IGNITION AT LOW TEMPERATURES
JP2011518285A5 (en)
JP4919922B2 (en) Control device for internal combustion engine
RU2377423C1 (en) Method of internal combustion engine operation
JP4719797B2 (en) Internal combustion engine operation method
KR20190009254A (en) Augmented compression engine
JP2007315357A (en) Multiple-fuel internal combustion engine
KR20160108813A (en) Method and control device for operating a dual-fuel engine
JP2009030573A (en) Internal combustion engine
RU2546933C1 (en) Method of operation of rotary internal combustion engine
RU2634343C2 (en) Method of operating internal combustion engine
EP3431742A1 (en) Augmented compression engine (ace)
JP2011247111A (en) Premixed compression self-ignition engine