RU2488006C1 - Устройство и способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания - Google Patents
Устройство и способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488006C1 RU2488006C1 RU2011151831/06A RU2011151831A RU2488006C1 RU 2488006 C1 RU2488006 C1 RU 2488006C1 RU 2011151831/06 A RU2011151831/06 A RU 2011151831/06A RU 2011151831 A RU2011151831 A RU 2011151831A RU 2488006 C1 RU2488006 C1 RU 2488006C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- exhaust
- cylinder
- control valve
- engine
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение наполнения цилиндра двигателя свежим зарядом воздуха и эффективное удаление отработанных газов из него. Сущность изобретения заключается в том, что воздушный компрессор (5) засасывает воздух из атмосферы и нагнетает его в воздушный накопитель (12), из которого сжатый воздух по трубопроводу (16) через регулирующий клапан (10) поступает к эжектору выхлопа (6) и через регулирующий клапан (7) - к инжектору наддува (2). Инжектор (2) создает избыточное давление во впускном коллекторе (1). Давление во впускном коллекторе (1) контролируется датчиком напора (13) и регулируется клапаном (7). Эжектор выхлопа (6) создает разрежение в выпускном коллекторе (9), величина которого контролируется датчиком тяги (14) и регулируется клапаном (10). Давление в воздушном накопителе (12) контролируется датчиком давления (15) и регулируется клапаном на входе компрессора (8). Контроль параметров датчиков и управление клапанами осуществляет блок управления системы принудительного газообмена (20). Использование устройства принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания позволит увеличить коэффициент наполнения цилиндра, уменьшить коэффициент остаточных газов в цилиндре, повысить коэффициент полезного действия двигателя и уменьшить выброс токсичных веществ в окружающую среду. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству двигателей внутреннего сгорания.
Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндропоршневую группу, впускные и выпускные клапаны, впускной и выпускной коллекторы.
При работе двигателя внутреннего сгорания впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются со значительным опережением и запаздыванием. Есть периоды, когда одновременно открыты оба клапана, в это время происходит и поступление в цилиндр свежего заряда воздуха, и выпуск отработавших газов. Свежий заряд воздуха смешивается с отработанными газами, и часть его выходит через выпускной клапан, а часть через впускной клапан возвращается в системы впуска. В результате количество свежего заряда воздуха, оставшегося в цилиндре после окончания впуска, оказывается меньше общего количества свежего заряда воздуха, поступившего в цилиндр при газообмене.
Опережение открытия выпускного клапана обеспечивает более эффективную очистку цилиндра за счет избыточного давления отработавших газов в процессе расширения, но снижает полезную работу отработавших газов в конце процесса расширения [1].
Недостатками данного способа являются:
1. Неэффективный газообмен в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
2. Потеря части полезной работы отработанных газов двигателя, за счет раннего открытия выпускного клапана.
Известны способы, повышающие эффективность газообмена в двигателе внутреннего сгорания - наддув. Под наддувом понимается принудительная подача порции свежего воздуха в цилиндры двигателя под давлением, превышающим давление окружающей среды. Для наддува двигателей применяются центробежные и объемные нагнетатели. Привод центробежных нагнетателей осуществляется или от коленчатого вала двигателя, или от специальной газовой турбины, использующей энергию отработавших газов (газотурбинный наддув) [2].
Недостатком этого решения является создание дополнительного сопротивления (газовая турбина) препятствующая качественному и эффективному удалению отработанных газов из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
Известно устройство, использующее газовые потоки от нескольких цилиндров, объединенных в одном трубопроводе в общий поток, движущийся с высокой скоростью и не препятствующий движению потоков газа из разных цилиндров. Соединяя выпускной трубопровод с несколькими цилиндрами, можно добиться того, что активный выпуск происходил из одного цилиндра; в то время в других цилиндрах будет происходить наполнение и принудительный выпуск. Выпускной трубопровод в этом случае делают в виде асимметричного эжектора, который во время активного выпуска из одного цилиндра подсасывает газы из другого [3].
Недостатком этого устройства, вследствие большой сложности газодинамических процессов, протекающих в выпускных трубопроводах, является возможность эффективной работы устройства только в небольшом диапазоне оборотов коленчатого вала двигателя.
За прототип принят двигатель внутреннего сгорания (RU, патент 2055224, F02B 35/00, 1996) [4]. Двигатель содержит корпус с цилиндропоршневой группой, органы газообмена и выпускной коллектор и снабжен вихревым эжектором и дополнительными органами газообмена в виде выпускных клапанов, соединенных трубопроводом с пассивным соплом вихревого эжектора, активное сопло которого соединено с выпускным коллектором. В результате этого цилиндры двигателя через выпускные клапаны подключены к источнику разряжения в виде вихревого эжектора. Кроме того, дополнительные выпускные клапаны соединены трубопроводом с приосевой зоной камеры смешения вихревого эжектора. Также размещение вихревого эжектора между радиатором охлаждения двигателя и двигателем обеспечивает засасывание окружающей среды эжектором через радиатор и охлаждение теплоносителя в этой системе.
Предлагаемое техническое решение позволяет произвести удаление отработавших газов из цилиндра до подачи воздуха в него, отсутствие перекрытия клапанов впускных и выпускных, отсутствие продувки цилиндра воздухом, увеличение скорости удаления отработавших газов и впуска воздуха в цилиндр, уменьшение работы по удалению отработавших газов из цилиндра, увеличение работы расширения, полноты удаления отработавших газов из эффективного объема цилиндра, улучшение экологической характеристики двигателей, шумоподавление. Использование вихревого эжектора для охлаждения двигателя, обеспечивает существенное увеличение мощности двигателя, повышение экономичности и коэффициента полезного действия, а также уменьшение выбросов токсичных веществ в окружающую среду.
К недостаткам данного двигателя надо отнести сложность выхода вихревого эжектора как основного рабочего органа системы на постоянный режим при цикличном выхлопе ДВС. Также не определены агрегатные состояния рабочего тела и его основные термодинамические характеристики. Связи с чем при работе реального ДВС ряд отличительных положительных результатов, видимо, трудно достижим.
Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего создать эффективное наполнение цилиндра двигателя внутреннего сгорания свежим зарядом воздуха и эффективное удаление отработанных газов из цилиндра двигателя внутреннего сгорания путем создания постоянного пропорционально поданному топливу наддува воздуха и постоянного отсоса отработанных газов из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат, получаемый при использование устройства принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания позволит:
- увеличить коэффициент наполнения, который характеризует качество процесса впуска и учитывает отклонение условий внутри цилиндра от условий на впуске в двигатель. Производители двигателей стремятся к увеличению коэффициента наполнения;
- уменьшить коэффициент остаточных газов, который оценивает степень очистки цилиндров двигателя от продуктов сгорания. Чем меньше коэффициент остаточных газов, тем больше количество свежего заряда можно разместить в цилиндре, следовательно, получить двигатель большей мощности с тем же рабочим объемом. Поэтому всегда стремятся получить минимальные значения коэффициента остаточных газов;
- повысить коэффициент полезного действия двигателя, за счет увеличения продолжительности полезной работы избыточного давления сгоревших газов в цилиндре, изменив фазы газораспределения (начало и конец открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов двигателя);
- уменьшить выброс токсичных веществ в окружающую среду, за счет более полного сгорания топлива в цилиндре двигателя.
Для достижения указанного технического результата предлагается использовать устройство принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания. Заявляемое устройство поясняется чертежами:
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства принудительного газообмена двигателя внутреннего сгорания, состоящая из:
1. Впускной воздушный коллектор
2. Инжектор наддува
3. Двигатель внутреннего сгорания
4. Воздушный фильтр двигателя
5. Воздушный компрессор
6. Эжектор выхлопа
7. Регулирующий клапан наддува
8. Регулирующий клапан на входе компрессора
9. Выпускной коллектор
10. Регулирующий клапан выхлопа
11. Воздушный фильтр компрессора
12. Воздушный накопитель
13. Датчик напора воздуха во впускном коллекторе
14. Датчик тяги в выпускном коллекторе
15. Датчик давления в воздушном накопителе
16. Трубопровод сжатого воздуха
17. Клапан на входе воздушного накопителя
18. Датчик уровня воды в воздушном накопителе
19. Клапан дренажа воздушного накопителя
20. Блок управления системы принудительного газообмена
21. Кабель соединения блока управления с датчиками и клапанами.
Устройство принудительного газообмена работает следующим образом.
Воздушный компрессор (5) через воздушный фильтр компрессора (11) и регулирующий клапан (8) на входе компрессора засасывает воздух из атмосферы и нагнетает его в воздушный накопитель (12). Из воздушного накопителя (12) по трубопроводу (16) сжатый воздух через регулирующий клапан (10) поступает к эжектору выхлопа (6), расположенному на выпускном коллекторе (9) двигателя внутреннего двигателя (3) и через регулирующий клапан (7) к инжектору наддува (2), расположенному на впускном коллекторе (1) двигателя внутреннего сгорания (3).
Инжектор (2) засасывает воздух из атмосферы через воздушный фильтр (4) и создает избыточное давление во впускном коллекторе (1). Давление во впускном коллекторе (1) контролируется датчиком напора (13) и регулируется клапаном (7).
Эжектор выхлопа (6) создает разрежение в выпускном коллекторе (9) контролируется датчиком тяги (14) и регулируется клапаном (10).
Давление в воздушном накопителе (12) контролируется датчиком давления (15) и регулирующим клапаном на входе компрессора (8).
При работе компрессора в воздушном накопителе (12) будет происходить конденсации воды из атмосферного воздуха. Для предотвращения заброса воды в трубопровод сжатого воздуха (16) в воздушном накопителе (12) устанавливается датчик воды (18), который контролирует уровень воды в воздушном накопителе (12). При превышении определенного уровня подает сигнал на клапан (19) на его открытие, сброс воды из воздушного накопителя и закрытие.
При отключении двигателя и воздушного компрессора клапан на входе воздушного накопителя (17), клапаны наддува (7) и выхлопа (10) перекрывают воздухопровод (16) для сохранения давления воздуха в воздушном накопителе (12).
Контроль параметров датчиков и управление клапанами осуществляет блок управления системы принудительного газообмена (20).
Осуществление изобретения возможно при производстве двигателей внутреннего сгорания путем оснащения их указанным устройством.
Источники информации
1. Стуканов В.А. «Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля»: Учебное пособие - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 368 с.: ил. - (Серия «Профессиональное образование»).
2. Патрахальцев Н.Н. «Наддув двигателей внутреннего сгорания»: Учеб. пособие. - М.: Изд-во РУДН, 2003. - 319 с.: ил.
3. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / С.И.Ефимов, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин и др.; Под общ. Ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с., ил.
4. Патент Российской Федерации RU 2055224, МПК F02B 35/00. Гявгянен Ю.В., Геллер С.В. Двигатель внутреннего сгорания. Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам. Бюллетень 6 от 27.02.1996, стр.198-199.
Claims (6)
1. Устройство принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания, имеющее, по меньшей мере, один компрессор с приводом от двигателя внутреннего сгорания, один воздушный накопитель, один инжектор на впускном трубопроводе, один эжектор на выпускном трубопроводе и один блок управления регулирующими клапанами, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности газообмена, компрессор, воздушный накопитель, инжектор и эжектор соединены воздухопроводами, на впускном трубопроводе имеется датчик напора, на выпускном трубопроводе имеется датчик тяги, воздухопроводы перед компрессором, перед инжектором и эжектором имеют регулирующие клапаны.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что компрессор имеет электрический привод, независимый от двигателя внутреннего сгорания.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что инжектор наддува, датчик напора и регулирующий клапан наддува устанавливаются на впускном трубопроводе к каждому цилиндру.
4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что эжектор отсоса, датчик тяги и регулирующий клапан выхлопа устанавливаются на выпускном трубопроводе от каждого цилиндра.
5. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что инжектор наддува, датчик напора и регулирующий клапан наддува устанавливаются на впускном трубопроводе к каждому цилиндру, эжектор отсоса, датчик тяги и регулирующий клапан выхлопа устанавливаются на выпускном трубопроводе от каждого цилиндра.
6. Способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания, отличающийся тем, что в двигателе одновременно создается и поддерживается пропорционально поданному топливу наддув воздуха в цилиндр двигателя и отсос отработанных газов из цилиндра двигателя, причем наддув воздуха создается методом инжекции, а отсос отработанных газов создается методом эжекции.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011151831/06A RU2488006C1 (ru) | 2011-12-19 | 2011-12-19 | Устройство и способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011151831/06A RU2488006C1 (ru) | 2011-12-19 | 2011-12-19 | Устройство и способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011151831A RU2011151831A (ru) | 2013-06-27 |
| RU2488006C1 true RU2488006C1 (ru) | 2013-07-20 |
Family
ID=48701034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011151831/06A RU2488006C1 (ru) | 2011-12-19 | 2011-12-19 | Устройство и способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2488006C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652739C2 (ru) * | 2015-03-30 | 2018-04-28 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU2681294C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2019-03-05 | Алексей Николаевич Звеков | Компрессограф и способ динамической компрессографии |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR546256A (fr) * | 1922-01-23 | 1922-11-04 | Henri Et Maurice Farman | Perfectionnement aux moteurs à explosions |
| SU1375844A1 (ru) * | 1985-06-28 | 1988-02-23 | Ф.Ф. Дебердеев и А.Ф. Дебердеев | Двигатель внутреннего сгорани |
| SU1413258A1 (ru) * | 1985-08-22 | 1988-07-30 | Ф. Ф. Дебердеев и А. Ф. Дебердеев | Двигатель внутреннего сгорани |
| SU1562494A1 (ru) * | 1988-06-13 | 1990-05-07 | В.В. Астахов и О.Г. Климов | Двухтактный двигатель внутреннего сгорани с петлевой продувкой |
| FR2703731A3 (fr) * | 1993-04-09 | 1994-10-14 | Pinson Eric | Système d'aspiration des gaz d'échappement pour moteurs à combustion interne. |
| RU2055224C1 (ru) * | 1991-09-12 | 1996-02-27 | Юрий Вяйнович Гявгянен | Двигатель внутреннего сгорания |
| US6062178A (en) * | 1998-05-20 | 2000-05-16 | Southwest Research Institute | Method of operating uni-flow two-cycle engine during reduced load conditions |
-
2011
- 2011-12-19 RU RU2011151831/06A patent/RU2488006C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR546256A (fr) * | 1922-01-23 | 1922-11-04 | Henri Et Maurice Farman | Perfectionnement aux moteurs à explosions |
| SU1375844A1 (ru) * | 1985-06-28 | 1988-02-23 | Ф.Ф. Дебердеев и А.Ф. Дебердеев | Двигатель внутреннего сгорани |
| SU1413258A1 (ru) * | 1985-08-22 | 1988-07-30 | Ф. Ф. Дебердеев и А. Ф. Дебердеев | Двигатель внутреннего сгорани |
| SU1562494A1 (ru) * | 1988-06-13 | 1990-05-07 | В.В. Астахов и О.Г. Климов | Двухтактный двигатель внутреннего сгорани с петлевой продувкой |
| RU2055224C1 (ru) * | 1991-09-12 | 1996-02-27 | Юрий Вяйнович Гявгянен | Двигатель внутреннего сгорания |
| FR2703731A3 (fr) * | 1993-04-09 | 1994-10-14 | Pinson Eric | Système d'aspiration des gaz d'échappement pour moteurs à combustion interne. |
| US6062178A (en) * | 1998-05-20 | 2000-05-16 | Southwest Research Institute | Method of operating uni-flow two-cycle engine during reduced load conditions |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652739C2 (ru) * | 2015-03-30 | 2018-04-28 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU2681294C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2019-03-05 | Алексей Николаевич Звеков | Компрессограф и способ динамической компрессографии |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011151831A (ru) | 2013-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103423009B (zh) | 提高发动机性能的储存压缩空气管理 | |
| SE512943C2 (sv) | Förbränningsmotor | |
| WO2006076167A3 (en) | Supercharged internal combustion engine | |
| CN109519305A (zh) | 大型二冲程直流扫气式气体燃料发动机 | |
| EP1767760A3 (en) | Control system for internal combustion engine | |
| ATE430256T1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur aufladung eines ansaugrohres eines turboaufgeladenen motors mit druckluft | |
| SE534436C2 (sv) | Förbränningsmotor för ett fordon innefattande åtminstone en kompressorcylinder förbunden med en tryckluftstank | |
| EP1754876A3 (en) | Exhaust purifier for diesel engine | |
| CN100538043C (zh) | 二冲程往复式内燃机的工作方法 | |
| CN103266950A (zh) | 一种油水燃料复合式废气动力型二行程发动机 | |
| RU2488006C1 (ru) | Устройство и способ принудительного газообмена в двигателе внутреннего сгорания | |
| JP5605161B2 (ja) | 内燃機関の過給補助装置 | |
| CN201326455Y (zh) | 一种用于发动机的电动和涡轮双进气增压装置 | |
| CN105508086B (zh) | 一种满足高增压比发动机自适应控制的排气再循环恒压装置和控制方法 | |
| JP2008196483A5 (ru) | ||
| US20100083657A1 (en) | Method for Controlling and/or Adjusting a Charging Pressure of an Exhaust Gas Turbocharger as well as an Internal Combustion Engine | |
| RU163939U1 (ru) | Эжекционный охладитель наддувочного воздуха в комбинированных двигателях | |
| RU101093U1 (ru) | Система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля | |
| MY140758A (en) | A four-stroke internal combustion engine | |
| CN202001079U (zh) | 一种曲轴箱通风装置 | |
| RU89176U1 (ru) | Система управления двигателем | |
| RU218466U1 (ru) | Система турбонаддува дизеля с рециркуляцией газов через турбину | |
| RU224945U1 (ru) | Система турбонаддува дизеля с подсосом воздуха перед турбиной | |
| CN108104962A (zh) | 一种燃油发动机电子控制式进气系统 | |
| CN102003268A (zh) | 补气增压四冲程发动机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131220 |