RU2517953C1 - Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517953C1 RU2517953C1 RU2012147147/06A RU2012147147A RU2517953C1 RU 2517953 C1 RU2517953 C1 RU 2517953C1 RU 2012147147/06 A RU2012147147/06 A RU 2012147147/06A RU 2012147147 A RU2012147147 A RU 2012147147A RU 2517953 C1 RU2517953 C1 RU 2517953C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- cylinder head
- piston
- inlet
- 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)
Abstract
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого топлива или бензина содержит, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и располагаемыми в выемках головки, камеру сгорания, выполненную в виде выемки от тела вращения в головке цилиндра, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее; завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются на днище поршня и примыкают к цилиндрической выемке в головке цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра, впускные клапаны и выпускные клапаны в головке цилиндра имеют противоположно направленные наклоны к оси цилиндра и располагаются на дне выемок в головке цилиндра, глубина которых увеличивается к оси цилиндра, дно камеры сгорания имеет шатровую форму, а источник воспламенения находится на дне камеры сгорания, закрутка свежего заряда на впуске для охлаждения торцевых выступов и днища поршня создается вставкой с отражателями, вставка устанавливается в один из каналов впуска в головке цилиндра или во впускной трубе, причем вращение заряда в цилиндре имеет одинаковое направление с тангенциальными каналами на торцевых выступах на днище поршня. Изобретение обеспечивает повышение крутящего момента двигателя, уменьшение расхода топлива и увеличение ресурса двигателя. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением.
Известно, что использование сжиженного или сжатого углеводородного газового топлива в существующих ДВС вызывает повышение температуры выхлопных газов вследствие меньшей скорости сгорания этих топлив по сравнению с бензином. Это вызывает повышенный износ клапанов, направляющих втулок клапанов, седел клапанов, поршней, поршневых колец, гильз цилиндров и существенно снижает ресурс ДВС.
Использование сжиженного газового топлива и бензина вызывает повышенный износ гильз цилиндров, поршней, поршневых колец при запусках при отрицательной температуре окружающей среды и прогреве двигателя по причине попадания жидкого топлива на стенки цилиндра и ухудшения условий смазки гильз цилиндра, поршневых колец и каналов поршней под кольца.
Целью изобретения является:
- снижение эксплуатационных затрат на топливо путем использования сжиженного или сжатого газового топлива и уменьшение расхода этих топлив или бензина;
- значительное повышение крутящего момента двигателя и существенное повышение ездовых качеств автомобиля при пользовании одного из указанных топлив;
- значительное увеличение ресурса двигателя при пользовании любого из этих топлив;
- значительное снижение токсичных компонентов СН, СО, NOx в выхлопных газах.
Указанная цель достигается за счет интенсификации процесса смесеобразования и сгорания заряда путем генерирования микровихрей высоких скоростей и энергий в конце такта сжатия, доработкой конструкции камеры сгорания существующих в производстве двигателей с принудительным воспламенением.
Наиболее близким к изобретению двигателем является ДВС по патенту RU №2309271.
По этому патенту известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанный с коленчатым валом, головку цилиндра с установленным в ней впускными и выпускными клапанами и располагаемыми в выемках головки, камеру сгорания, выполненную в виде выемки от тела вращения в головке цилиндра, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее, завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются на днище поршня и примыкают к цилиндрической выемке в головке цилиндра при положении поршня в ВМТ, источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра.
Цель изобретения достигается тем, что в двигателе по патенту RU №2309271 устанавливаются два впускных и два выпускных клапана и они имеют противоположно направленные наклоны к оси цилиндра и располагаются на дне выемок в головке цилиндра, глубина которого увеличивается к оси цилиндра, дно камеры сгорания имеет шатровую форму, а источник воспламенения находится на дне цилиндрической выемки в головке цилиндра. Для исключения перегрева торцевых выступов на днище поршня и самого поршня организуется закрутка свежего заряда на впуске, закрученный заряд огибает торцевые выступы и интенсивно охлаждает микровихрями днище поршня в процессе впуска и сжатия.
Для создания закрутки потока заряда на впуске в один из впускных каналов в головке цилиндра или во впускной трубе устанавливается вставка, которая содержит дефлекторы (или отражатели), закручивающие поток на впуске. Во втором случае один из впускных каналов в головке цилиндра выполняется винтовой формы. В третьем случае стенка цилиндрической выемки вблизи одного из впускных клапанов имеет скошенный участок, образующий острый угол к касательной цилиндрической выемке в месте их сопряжения, а между впускными клапанами в литье выполняется ребро примерно параллельно к скошенной стенке выемки. В одном из вариантов это ребро не выполняется. Причем во всех трех случаях закрутка потока осуществляется в направлении, совпадающем с направлением тангенциальных каналов на торцевых выступах на днище поршня.
В предлагаемом двигателе может осуществляться впрыск топлива в камеру сгорания форсункой, ось которой совпадает с осью цилиндрической выемки в камере сгорания, а источник воспламенения- свеча зажигания - располагается ближе к стенке цилиндрической выемки. При этом для равномерного распределения топлива дно камеры сгорания на днище поршня, ограниченном торцевыми выступами, имеет сферический выпуклый участок радиусом R, сопрягаемый радиусом R1 с внутренней стенкой торцевых выступов.
Для образования большей зоны вытеснения возможен вариант двигателя с двумя впускными клапанами на цилиндр и одним противоположно направленным выпускным клапаном. Возможен вариант двигателя с шатровой камерой с одним выпускным и впускным клапаном.
Таким образом, без значительного изменения технологии действующего производства двигателей с шатровыми камерами сгорания достигается интенсификация процесса смесеобразования и сгорания, которая обеспечивает снижение затрат на топливо, повышение крутящего момента двигателя и улучшение ездовых качеств автомобиля, увеличение ресурса двигателя, улучшение экологических качеств автомобиля.
Изобретение поясняется фигурами 1 - 5.
На фигуре 1 изображен поперечный разрез двигателя, сечение А-А на фигуре 2; на фигуре 2 изображен вид на головку цилиндра со стороны поршня; на фигуре 3 изображен разрез поршня, сечение Б-Б на фигуре 4.
На фигуре 4 изображено днище поршня, вид со стороны головки цилиндра. На фигуре 5 изображена вставка с отражателями.
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 установленными двумя впускными клапанами 4 и двумя выпускными клапанами 5, имеющими противоположно направленные наклоны к оси цилиндра, камеру сгорания 6 с цилиндрическим углублением 7 и дном в форме шатра 8. Клапаны располагаются в выемках 9, глубина которых увеличивается к оси цилиндра. На днище 10 поршня 2 располагаются торцевые выступы 11 в форме цилиндрического кольца и образуют тангенциальные каналы 12. Источником воспламенения служит свеча зажигания 13, расположенная на дне камеры сгорания 6 головки 3 цилиндра. Двигатель может иметь форсунку впрыска топлива внутрь цилиндра (форсунка не показана), в этом случае ось форсунки совпадает с осью цилиндрической выемки 7, а свеча зажигания 13 размещается ближе к стенке выемки 7. Закрутка заряда на впуске обеспечивает один из винтовых каналов впускного клапана (на фигурах не изображен). В другом случае закрутку заряда обеспечивает вставка 14 с дефлекторами (отражателями) 15, вставка изображена на фигуре 5. Вставка 14 устанавливается в один из впускных каналов в головке цилиндра или во впускной трубе. В третьем случае закрутку потока на впуске обеспечивает скошенная стенка 16 цилиндрического углубления 7 на головке 3 и ребро 17 между впускными клапанами 4. Причем во всех случаях направление закрутки на впуске совпадает с направлением тангенциальных каналов 12 на торцевых выступах 11 на днище 10 поршня.
Двигатель работает следующим образом. Во время такта сжатия при подходе поршня 2 к ВМТ торцевые выступы 11 отсекают воздух или заряд, находящийся в зоне вытеснения, от камеры сгорания 6. Так как движение поршня продолжается, то воздух или заряд вытесняется в камеру сгорания через тангенциальные каналы 12 и через зазоры между торцевыми выступами 11 на днище 10 поршня и стенками цилиндрической выемкой 7 на головке цилиндра. Заряд приобретает высокую скорость в тангенциальных каналах и зазорах и, срываясь со всех кромок торцевых выступов и тангенциальных каналов, образует большое количество микровихрей высоких энергий, которые вращаются вокруг оси камеры, и распределяются по всему объему камеры сгорания. Достигается максимального быстрая встреча молекул топлива и воздуха и таким образом обеспечивается полное сгорание с высокой скоростью. При движении поршня вниз смесь продуктов сгорания, топлива и воздуха выбрасываются из камеры сгорания 6 через тангенциальные каналы 12 в остальную часть пространства между днищем поршня и поверхностью головки цилиндра и в этой смеси повторно образуются микровихри, охватывающие все пространство между поршнем и головкой цилиндра. Даже при холодных деталях в процессе запуска при отрицательных температурах микровихри срывают жидкие фракции заряда с поверхностей между днищем поршня и головки цилиндра, испаряются в воздухе и обеспечивают наиболее полное сгорание заряда. Таким образом, при холодных запусках на стенках гильз цилиндров образуется минимальное количество жидких фракций топлива и обеспечивается минимальный износ гильз цилиндров, поршневых колец и поршней. Кроме того, образуется минимальное количество несгоревших продуктов сгорания (СН и СО).
Для исключения перегрева торцевых выступов на днище поршня на впуске в цилиндр заряду придают вращательное движение одним каналом на впуске винтовой формы или вставкой 14 с дефлекторами (отражателями) 15, установленной в одном из каналов впуска во впускной трубе или в головке цилиндра или скошенной стенкой 16 в цилиндрическом углублении вблизи одного из впускных клапанов и ребром 17 между впускными клапанами. В процессе впуска и сжатия вращающийся в цилиндре заряд интенсивно отнимает тепло с днища поршня микровихрями, возникающими на кромках торцевых выступов.
Таким образом, организованный процесс сгорания обеспечивает быстрое и полное сгорание заряда, что снижает температуру выхлопных газов на 150°С, обеспечивая значительное уменьшение износа клапанов, направляющих втулок и седел клапанов, поршней и поршневых колец и при применении сжиженных или сжатых газовых топлив, скорость сгорания которых существенно ниже, чем у бензина.
Предлагаемое изобретение позволяет значительно сократить эксплуатационные затраты на топливо, на ремонт двигателя из-за увеличения его ресурса, повысить мощность на всех режимах, обеспечивая улучшение ездовых качеств автомобиля, значительно снизит выброс СО, СН и NО2 отработавшими газами. Причем все эти положительные качества достигаются без существенного изменения технологии действующего производства и без дополнительных капитальных затрат.
Claims (6)
1. Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого топлива или бензина содержит, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра с установленными в ней впускными и выпускными клапанами и располагаемыми в выемках головки, камеру сгорания, выполненную в виде выемки от тела вращения в головке цилиндра, ось которого совпадает с осью цилиндра или располагается вблизи нее; завихрители заряда в форме торцевых выступов с тангенциальными каналами располагаются на днище поршня и примыкают к цилиндрической выемке в головке цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), источник воспламенения, установленный в выемке головки цилиндра, отличающийся тем, что впускные клапаны и выпускные клапаны в головке цилиндра имеют противоположно направленные наклоны к оси цилиндра и располагаются на дне выемок в головке цилиндра, глубина которых увеличивается к оси цилиндра, дно камеры сгорания имеет шатровую форму, а источник воспламенения находится на дне камеры сгорания, закрутка свежего заряда на впуске для охлаждения торцевых выступов и днища поршня создается вставкой с отражателями, вставка устанавливается в один из каналов впуска в головке цилиндра или во впускной трубе, причем вращение заряда в цилиндре имеет одинаковое направление с тангенциальными каналами на торцевых выступах на днище поршня.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен двумя впускными и двумя выпускными клапанами на 1 цилиндр.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен двумя впускными клапанами и одним выпускным клапаном на 1 цилиндр
4. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что источником воспламенения служит форсунка, размещенная вблизи оси цилиндрической выемки в головке цилиндра, и свеча зажигания, расположенная ближе к периферии этой выемки, а на днище поршня внутри контура торцевых выступов выполняется выпуклость сферической формы радиусом R, сопрягаемая радиусом R1 с внутренней стенкой торцевых выступов.
5. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что закрутка потока заряда на впуске в цилиндр создается только одним из каналов впуска, выполненным винтовой формы.
6. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что закрутка потока заряда на впуске в цилиндр осуществляется скошенным участком цилиндрической выемки вблизи одного впускного клапана и литейным ребром, выполненным между впускными клапанами примерно параллельно этому скошенному участку.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012147147/06A RU2517953C1 (ru) | 2012-11-06 | 2012-11-06 | Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012147147/06A RU2517953C1 (ru) | 2012-11-06 | 2012-11-06 | Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012147147A RU2012147147A (ru) | 2014-05-20 |
RU2517953C1 true RU2517953C1 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=50695339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012147147/06A RU2517953C1 (ru) | 2012-11-06 | 2012-11-06 | Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2517953C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU877098A1 (ru) * | 1980-02-13 | 1981-10-30 | Предприятие П/Я В-2988 | Четырехтактный двигатель внутреннего сгорани с принудительным зажиганием |
SU1617167A1 (ru) * | 1989-01-24 | 1990-12-30 | Заволжский Моторный Завод Им.50-Летия Ссср | Двигатель внутреннего сгорани |
RU2095584C1 (ru) * | 1994-09-20 | 1997-11-10 | Акционерное общество "Заволжский моторный завод" | Дизельный двигатель внутреннего сгорания, конвертированный из бензинового двигателя с искровым зажиганием |
US5738050A (en) * | 1993-12-08 | 1998-04-14 | Koenig; Kurt | Controlled two-stroke internal combustion engine |
DE19827463A1 (de) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Fev Motorentech Gmbh | Direkteinspritzender Dieselmotor mit tumblegestütztem Brennverfahren |
RU2309271C2 (ru) * | 2005-09-27 | 2007-10-27 | Эмель Борисович Ахметов | Двигатель внутреннего сгорания |
-
2012
- 2012-11-06 RU RU2012147147/06A patent/RU2517953C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU877098A1 (ru) * | 1980-02-13 | 1981-10-30 | Предприятие П/Я В-2988 | Четырехтактный двигатель внутреннего сгорани с принудительным зажиганием |
SU1617167A1 (ru) * | 1989-01-24 | 1990-12-30 | Заволжский Моторный Завод Им.50-Летия Ссср | Двигатель внутреннего сгорани |
US5738050A (en) * | 1993-12-08 | 1998-04-14 | Koenig; Kurt | Controlled two-stroke internal combustion engine |
RU2095584C1 (ru) * | 1994-09-20 | 1997-11-10 | Акционерное общество "Заволжский моторный завод" | Дизельный двигатель внутреннего сгорания, конвертированный из бензинового двигателя с искровым зажиганием |
DE19827463A1 (de) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Fev Motorentech Gmbh | Direkteinspritzender Dieselmotor mit tumblegestütztem Brennverfahren |
RU2309271C2 (ru) * | 2005-09-27 | 2007-10-27 | Эмель Борисович Ахметов | Двигатель внутреннего сгорания |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012147147A (ru) | 2014-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7721704B2 (en) | Device and method to increase fuel burn efficiency in internal combustion engines | |
US9512779B2 (en) | Swirl-conserving combustion chamber construction for opposed-piston engines | |
US6832589B2 (en) | Cylinder assembly for an aircraft engine | |
US10288026B2 (en) | Compression engine with direct fuel injection with compression ignition comprising means for cooling the piston | |
US8528514B1 (en) | Piston for reciprocating engines | |
RU2697304C2 (ru) | Устройство сжигания газообразного топлива для двигателя внутреннего сгорания | |
US11053838B2 (en) | Combustion chamber geometry | |
EP3030768B1 (en) | A swirl-conserving combustion chamber construction for opposed-piston engines | |
WO2015026700A1 (en) | Combustion engine piston and engine using same | |
RU2517953C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания для сжиженного или сжатого газового топлива или бензина | |
RU2309271C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
EP3176402A1 (en) | Piston for a gaseous fuel internal combustion engine | |
WO2016041298A1 (zh) | 一种二冲程内燃机 | |
RU2537668C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
CN108260358B (zh) | 具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞 | |
US7121247B2 (en) | Spherical rotary engine valve assembly | |
CN109854360B (zh) | 燃烧室装置、气缸、发动机及汽油机 | |
EP3176403A1 (en) | Piston for a gaseous fuel internal combustion engine | |
CN105020010B (zh) | 发动机及具有该发动机的车辆 | |
CN204041265U (zh) | 用于发动机的活塞及具有该气活塞的发动机 | |
RU2310764C1 (ru) | Вихревая форкамера двигателя внутреннего сгорания | |
RU2691455C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания для дизельного, газодизельного или газового моторного топлива с искровым зажиганием | |
RU60635U1 (ru) | Вихревая форкамера двигателя внутреннего сгорания | |
CN105020046A (zh) | 用于发动机的机体组及具有该机体组的发动机 | |
CN105020019A (zh) | 发动机 |