RU2527230C1 - Internal combustion engine with heat recovery - Google Patents

Internal combustion engine with heat recovery Download PDF

Info

Publication number
RU2527230C1
RU2527230C1 RU2013139393/06A RU2013139393A RU2527230C1 RU 2527230 C1 RU2527230 C1 RU 2527230C1 RU 2013139393/06 A RU2013139393/06 A RU 2013139393/06A RU 2013139393 A RU2013139393 A RU 2013139393A RU 2527230 C1 RU2527230 C1 RU 2527230C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiator
engine
inlet
engine according
control unit
Prior art date
Application number
RU2013139393/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
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 Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2013139393/06A priority Critical patent/RU2527230C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2527230C1 publication Critical patent/RU2527230C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: engine comprises cylinder accommodating piston, liquid cooling system with pump and radiator. In compliance with this invention, air-fuel mix feed system accommodates two heat exchangers: First heat exchanger inlet is connected via bleed pipe with radiator inlet while its outlet communicates via return pipe with radiator outlet. Second heat exchanger inlet is connected via pipe with silencer inlet while its outlet is connected via pipe with silencer outlet. Invention allows recovery of cooling and discharge systems heat.
EFFECT: higher efficiency and reliability, non-polluting design.
8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, точнее к двигателям внутреннего сгорания с регенерацией тепла.The invention relates to the field of engine building, more specifically to internal combustion engines with heat recovery.

Известен двигатель внутреннего сгорания, например, по А.С. СССР №544759, МПК 2 E02B 27/00, содержащий систему газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, например выпускную. Эта система содержит основной трубопровод и подвижно установленный на нем насадок, при этом с целью повышения эффективности использования волновых эффектов на трубопроводе и насадке выполнены окна, и по крайней мере, одна из сторон окна на трубопроводе ориентирована под углом к стороне насадка для измерения при относительном повороте положения совмещаемых частей окон. При этом основная часть механизма газообразования остается сложной и содержит клапаны, пружины, толкатели и распределительный вал, кинематически связанный с коленчатым валом.Known internal combustion engine, for example, according to A.S. USSR No. 544759, IPC 2 E02B 27/00, comprising a gas distribution system for an internal combustion engine, for example an exhaust. This system contains the main pipeline and nozzles movably mounted on it, while in order to increase the efficiency of using wave effects on the pipeline and nozzle, windows are made, and at least one of the sides of the window on the pipeline is oriented at an angle to the side of the nozzle for measurement during relative rotation positions of the combined parts of the windows. Moreover, the main part of the gas generation mechanism remains complex and contains valves, springs, pushers and a camshaft kinematically connected with the crankshaft.

Известен двигатель внутреннего сгорания по А.С. СССР №1236128, МПК F02B 27/00. Этот двигатель содержит систему резонансного наддува, содержащую впускной трубопровод с двумя диаметрально противоположными продольными окнами, подсоединенными к цилиндрам с несовпадающими фазами впуска, и подвижный насадок, установленный на впускном трубопроводе и выполненный с двумя диаметрально противоположными отражательными окнами, первая сторона которых ориентирована под углом к стороне соответствующего продольного окна, а в месте наложения отражательных окон на продольные выполнено проходное отверстие, при этом с целью улучшения амплитудно-фазовых параметров колебаний давления и снижения насосных потерь подвижный насадок выполнен с двумя дополнительными отражательными окнами, причем вторая сторона основных отражательных окон выполнена параллельно первой стороне, дополнительные отражательные окна совпадают по форме с основными отражательными окнами, а отношение суммарной площади сечений проходных отверстий к площади сечения впускного трубопровода равно 2…2,5.Known internal combustion engine according to A.S. USSR No. 1236128, IPC F02B 27/00. This engine comprises a resonant pressurization system comprising an inlet pipe with two diametrically opposite longitudinal windows connected to cylinders with mismatching phases of the intake, and a movable nozzle mounted on the inlet pipe and made with two diametrically opposite reflective windows, the first side of which is oriented at an angle to the side the corresponding longitudinal window, and in the place of application of the reflective windows to the longitudinal holes, a passage hole is made, while for the purpose of improving To improve the amplitude-phase parameters of pressure fluctuations and reduce pump losses, the movable nozzles are made with two additional reflective windows, the second side of the main reflective windows being parallel to the first side, the additional reflective windows coincide in shape with the main reflective windows, and the ratio of the total cross-sectional area of the passage openings to the cross-sectional area of the inlet pipe is 2 ... 2.5.

Недостатки такие же, как и у предыдущего аналога.The disadvantages are the same as the previous counterpart.

Известен также двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ №2008457, МКП 5 F02В 27/00, который содержит выпускную систему, которая содержит выпускной трубопровод, подвижно установленный на трубопроводе насадок, причем выпускной трубопровод и насадок снабжены соответственно продольной и наклонной прорезями. В выпускном трубопроводе установлен поршень с возможностью осевого перемещения, причем в днище поршня выполнено углубление в виде конуса.Also known is an internal combustion engine according to the patent of Russian Federation No. 2008457, MKP 5 F02B 27/00, which contains an exhaust system that includes an exhaust pipe that is movably mounted on the nozzle pipe, the exhaust pipe and nozzles being provided with longitudinal and inclined slots, respectively. A piston is mounted in the exhaust pipe with axial displacement, and a cone-shaped recess is made in the piston bottom.

Известен двигатель внутреннего сгорания классической схемы, применяемый для автомобилей ВА3-2101, ВА3-2103 и т.п., описанный в книге Д.В Кожейкина «Как самому починить автомобиль», «Фрегат», Челябинск, 1992, с.8. Этот двигатель содержит коленчатый вал, систему газораспределения, выполненную в головке цилиндров, систему впуска топливовоздушной смеси и систему выхлопа продуктов сгорания, по крайней мере, один цилиндр с установленным в нем поршнем.A well-known internal-combustion engine of the classical scheme, used for automobiles BA3-2101, BA3-2103, etc., is described in the book of D.V. Kozheykin “How to fix a car yourself”, “Frigate”, Chelyabinsk, 1992, p.8. This engine contains a crankshaft, a gas distribution system made in the cylinder head, an air-fuel mixture intake system and an exhaust system of combustion products, at least one cylinder with a piston installed therein.

Недостатки: сложность конструкции и низкий КПД.Disadvantages: design complexity and low efficiency.

Известен двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ на изобретение №2176323, МПК F02G 3/00, опубл. 27.11.2001 г., прототип.Known internal combustion engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2176323, IPC F02G 3/00, publ. November 27, 2001, the prototype.

Техническим результатом этого изобретения является повышение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя за счет снижения работы сжатия воздуха, повышения работы расширения рабочих газов, применения бесшатунного преобразователя возвратно-поступательных движений поршня во вращение выходного вала и регенерации тепла выхлопных газов. Сущность этого изобретения заключается в том, что осуществляют ступенчатое сжатие воздуха с одновременным понижением, (отводом) его температуры и ступенчатое расширение рабочих газов за счет дополнительного впрыска топлива. Тепло выхлопных газов используют для нагрева сжатого воздуха. Ступенчатое сжатие воздуха и ступенчатое расширение рабочих газов приближает выполнение тактов работы двигателя к изотермическому процессу и тем самым приводит к повышению КПД и снижению расхода топлива.The technical result of this invention is to increase the efficiency (efficiency) of the engine by reducing the work of air compression, increasing the work of expanding the working gases, using a rodless reciprocating piston transducer to rotate the output shaft and recover heat from the exhaust gases. The essence of this invention lies in the fact that they carry out stepwise compression of air with a simultaneous decrease, (removal) of its temperature and stepwise expansion of the working gases due to additional fuel injection. Exhaust heat is used to heat compressed air. The stepwise compression of the air and the stepwise expansion of the working gases brings the performance of the engine closer to the isothermal process and thereby leads to an increase in efficiency and lower fuel consumption.

Признаки общие заявленного объекта и прототипа: цилиндр, поршень, коленчатый вал и система регенерации тепла.Common signs of the claimed object and prototype: cylinder, piston, crankshaft and heat recovery system.

Недостатки прототипа: конструктивная сложность системы регенерации и низкая эффективность регенеративного процесса, а также большие габариты теплообменника регенерации из-за использования двух газовых сред: воздуха и продуктов сгорания.The disadvantages of the prototype: the structural complexity of the regeneration system and the low efficiency of the regenerative process, as well as the large dimensions of the regeneration heat exchanger due to the use of two gaseous media: air and combustion products.

Задачи создания изобретения, совпадающие с техническим результатом, - повышение КПД и его надежности, упрощение конструкции и улучшение экологии.The objectives of the invention, which coincide with the technical result, is to increase the efficiency and its reliability, simplify the design and improve the environment.

Решение указанных задач достигнуто в двигателе внутреннего сгорания с регенерацией тепла, содержащем коленчатый вал с ведущей звездочкой, систему газораспределения, выполненную в головке цилиндров, в свою очередь, содержащую систему впуска топливовоздушной смеси с дроссельной заслонкой, систему выхлопа продуктов сгорания с глушителем и, по меньшей мере, один цилиндр с установленным в нем поршнем, систему жидкостного охлаждения, содержащую радиатор с насосом, и систему зажигания со свечой зажигания, установленной на каждом торце цилиндра, тем, что согласно изобретению в системе впуска топливовоздушной смеси установлены два теплообменника: вход первого теплообменника трубопроводом отбора подсоединен к входу в радиатор, а выход трубопроводом возврата - к выходу из радиатора, вход второго теплообменника трубопроводом соединен с входом в глушитель, а выход соединен трубопроводом с выходом из глушителя..The solution of these problems was achieved in an internal combustion engine with heat recovery, containing a crankshaft with a drive sprocket, a gas distribution system made in the cylinder head, in turn, containing an air-fuel mixture intake system with a throttle valve, an exhaust system of combustion products with a silencer and, at least at least one cylinder with a piston installed in it, a liquid cooling system containing a radiator with a pump, and an ignition system with a spark plug mounted on each end of the cylinder RA, in accordance with the invention, two heat exchangers are installed in the air-fuel mixture intake system: the inlet of the first heat exchanger is connected to the inlet to the radiator by the extraction pipe and the outlet to the radiator by the return pipe, the second heat exchanger inlet is connected to the silencer inlet and the outlet is connected a pipe with an outlet from the muffler ..

Двигатель может содержать блок управления. Двигатель может содержать датчик температуры воздуха после теплообменника, соединенный с блоком управления. Двигатель может содержать датчик углового положения дроссельной заслонки. Двигатель может содержать датчик частоты вращения коленчатого вала и датчик угла поворота коленчатого вала, соединенные электрической связью с блоком управления.The engine may comprise a control unit. The engine may include an air temperature sensor after the heat exchanger connected to the control unit. The engine may comprise a throttle angle sensor. The engine may include a crankshaft speed sensor and a crankshaft angle sensor, connected by electrical communication with the control unit.

Двигатель может содержать датчик углового положения распределительного вала, соединенный электрическими связями с блоком управления.The engine may comprise a camshaft angular position sensor electrically connected to a control unit.

Сущность изобретения поясняется на чертежах Фиг.1…7, где:The invention is illustrated in the drawings Fig.1 ... 7, where:

на фиг.1 приведен вид с торца,figure 1 shows an end view,

на фиг.2 приведен разрез А-А,figure 2 shows a section aa,

на фиг.3 приведен продольный разрез двигателя внутреннего сгорания по В-В,figure 3 shows a longitudinal section of an internal combustion engine in BB,

на фиг.4 приведен продольный разрез двигателя по Б-Б,figure 4 shows a longitudinal section of the engine on BB,

на фиг.5 приведена схема улучшенного варианта системы регенерации тепла,figure 5 shows a diagram of an improved version of a heat recovery system,

на фиг.6 приведена схема двигателя с дополнительными датчиками,figure 6 shows a diagram of an engine with additional sensors,

на фиг.7 приведена циклограмма работы двигателя.figure 7 shows the sequence diagram of the engine.

Двигатель внутреннего сгорания (в дальнейшем - двигатель) содержит (фиг.1…7), по меньше, мере один цилиндр 1 и установленный в нем поршень 2.The internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine) comprises (FIG. 1 ... 7) at least one cylinder 1 and a piston 2 installed therein.

В дальнейшем описание изобретения приведено на примере двухцилиндрового четырехтактного двигателя. Тем не менее изобретение распространяет свои права и на одноцилиндровый двигатель, а также на двигатели с любым числом цилиндров и с любым их расположением, например с V-образным расположением цилиндров. Также изобретение может быть применено в двухтактных двигателях, имеющих жидкостное охлаждение. Каждый поршень 2 имеет компрессионные и маслосъемные кольца 3 и 4 соответственно. Цилиндры 1 выполнены заодно с корпусом 5, имеющим поддон 6 для масла 7. Над цилиндрами 1 установлена головка цилиндров 8, между ними установлена прокладка 9.In the following, the invention is described by the example of a two-cylinder four-stroke engine. Nevertheless, the invention extends its rights to a single-cylinder engine, as well as to engines with any number of cylinders and with any arrangement, for example with a V-shaped arrangement of cylinders. Also, the invention can be applied in two-stroke engines having liquid cooling. Each piston 2 has compression and oil scraper rings 3 and 4, respectively. The cylinders 1 are made integral with the housing 5 having a pan 6 for oil 7. Above the cylinders 1 is a cylinder head 8, between them a gasket 9 is installed.

Двигатель имеет коленчатый вал 10, систему газораспределения, выполненную в головке цилиндров 8.The engine has a crankshaft 10, a gas distribution system made in the cylinder head 8.

Система газораспределения содержит систему впуска топливовоздушной смеси 11 с впускным патрубком 12, дросселем 13 и его приводом 14 и систему выпуска выхлопных газов 15 с глушителем 16 и распределительный вал 17 с кулачками 18. параллельно оси коленчатого вала 10. В головке цилиндров 8 выполнены впускные отверстия 19 с впускными клапанами 20 и выпускные отверстия 21 с выпускными клапанами 22. В цилиндрах 1 при работе образуются камеры сгорания 23.The gas distribution system contains an air-fuel mixture intake system 11 with an inlet pipe 12, a throttle 13 and its drive 14 and an exhaust system 15 with a muffler 16 and a camshaft 17 with cams 18. parallel to the axis of the crankshaft 10. Inlet head 19 has inlets 19 with inlet valves 20 and exhaust openings 21 with exhaust valves 22. In the cylinders 1 during operation, combustion chambers 23 are formed.

Поршни 2 связаны с коленчатым валом 10 шатунами 24, в которых установлены пальцы 25. Шатуны 24 имеют шатунные подшипники 26. Коленчатый вал 10 установлен на коренных подшипниках 27 и уплотнен уплотнениями 28. Внутри коленчатого вала 10 выполнены маслоканалы 29.The pistons 2 are connected to the crankshaft 10 by connecting rods 24, in which the fingers 25 are mounted. The connecting rods 24 have connecting rod bearings 26. The crankshaft 10 is mounted on the main bearings 27 and sealed by seals 28. Inside the crankshaft 10, oil channels 29 are made.

В систему газораспределения входят ведущая звездочка 30 и ведомая звездочка 31 соединенные цепью (или ремнем) 32. Диаметр ведомой звездочки 30 в 2 раза больше диаметра ведущей звездочки 31. За два оборота коленчатого вала 10 распределительный вал 17 совершает всего один оборот (это относится только к четырехтактным двигателям).The gas distribution system includes a drive sprocket 30 and a driven sprocket 31 connected by a chain (or belt) 32. The diameter of the driven sprocket 30 is 2 times the diameter of the drive sprocket 31. For two turns of the crankshaft 10, the camshaft 17 makes only one revolution (this only applies to four-stroke engines).

Около бокового участка цепи 31 установлен натяжитель цепи 33, который имеет привод 34.Near the side section of the chain 31, a chain tensioner 33 is installed, which has a drive 34.

Кроме того, двигатель оборудован системой зажигания, которая содержит свечи зажигания 35 по числу цилиндров 1, соединенные высоковольтными проводами 36 с прерывателем 37. Двигатель содержит аккумулятор 38, предназначенный, в первую очередь, для обеспечения работы системы зажигания, который низковольтными проводами 39 соединен с прерывателем 37. Двигатель может быть оборудован блоком управления 40, который электрической связью 41 соединен с прерывателем 37.In addition, the engine is equipped with an ignition system, which contains spark plugs 35 according to the number of cylinders 1, connected by high-voltage wires 36 to the breaker 37. The engine contains a battery 38, designed primarily to ensure the operation of the ignition system, which is connected to the breaker by low-voltage wires 39 37. The engine may be equipped with a control unit 40, which is electrically connected 41 to a chopper 37.

В двигателе применена система жидкостного охлаждения 42. Между цилиндрами 1 и между корпусом 5 и цилиндрами 1 выполнена полость 43 для охлаждения цилиндров 1. Система охлаждения двигателя содержит полость 43, отводящий трубопровод 44, насос 45, промежуточный трубопровод 46, радиатор 47 и подводящий трубопровод 48.A liquid cooling system 42 is used in the engine. A cavity 43 is provided between the cylinders 1 and between the housing 5 and the cylinders 1 for cooling the cylinders 1. The engine cooling system comprises a cavity 43, a discharge pipe 44, a pump 45, an intermediate pipe 46, a radiator 47, and a supply pipe 48 .

Двигатель оборудован двумя системами регенерации тепла:The engine is equipped with two heat recovery systems:

- первой системой регенерации 49- first regeneration system 49

- и второй системой регенерации 50.- and a second regeneration system 50.

Эти системы содержат первый и второй теплообменники 51 и 52 соответственно.These systems comprise first and second heat exchangers 51 and 52, respectively.

К входу в теплообменник 51 присоединен трубопровод отбора 53, другой конец которого соединен с входом в радиатор 47, а выход из теплообменника 53 трубопроводом 54 соединен с выходом из радиатора 47, т.е. теплообменник 51 и радиатор 47 соединены параллельно.A sampling pipe 53 is connected to the inlet of the heat exchanger 51, the other end of which is connected to the inlet to the radiator 47, and the outlet of the heat exchanger 53 is connected by a pipe 54 to the outlet of the radiator 47, i.e. the heat exchanger 51 and the radiator 47 are connected in parallel.

В отводящем трубопроводе 44 может быть установлен регулятор расхода 55 с приводом 56. (фиг.6). При этом регулятор расхода 54 может быть выполнен с возможностью полного закрывания для обеспечения 100-процентной регенерации тепла. В первой системе регенерации тепла 49 циркулирует охлаждающая жидкость, например вода или антифриз. В первой системе регенерации 49, точнее за первым теплообменником 51, может быть установлен датчик температуры охладающей жидкости 55.In the discharge pipe 44, a flow regulator 55 with a drive 56 can be installed. (Fig.6). In this case, the flow regulator 54 can be made with the possibility of complete closure to ensure 100% heat recovery. In the first heat recovery system 49, a coolant, such as water or antifreeze, circulates. In the first regeneration system 49, more precisely after the first heat exchanger 51, a temperature sensor for the cooling liquid 55 can be installed.

Кроме того, двигатель может быть оборудован датчиком частоты вращения коленчатого вала 55, датчиком углового положения коленчатого вала 56, датчиком числа оборотов коленчатого вала 57 (для определения четного или нечетного оборота коленчатого вала) и датчиком углового положения распределительного вала 58, соединенными электрическими связями 42 с блоком управления 41.In addition, the engine can be equipped with a crankshaft speed sensor 55, a crankshaft angular position sensor 56, a crankshaft speed sensor 57 (for detecting an even or odd crankshaft revolution) and a camshaft angular position sensor 58 connected by electrical connections 42 s control unit 41.

Двигатель может быть оборудован датчиком углового положения дроссельной заслонки 59 и датчиком разрежения за дроссельной заслонкой 60. Датчики 59 и 60 электрическими связями 42 соединены с блоком управления 41 (фиг.5). Это позволит скорректировать опережение зажигания при работе с минимальной нагрузкой на высоких оборотах коленчатого вала 10 для экономии топлива.The engine can be equipped with a sensor for the angular position of the throttle valve 59 and a vacuum sensor behind the throttle valve 60. The sensors 59 and 60 are connected by electrical connections 42 to the control unit 41 (Fig. 5). This will allow you to adjust the ignition timing when working with a minimum load at high speeds of the crankshaft 10 to save fuel.

Кроме того, двигатель может быть оборудован датчиком температуры атмосферного воздуха 61, установленным, например, на входе в впускной патрубок 12.In addition, the engine may be equipped with a temperature sensor 61, installed, for example, at the entrance to the inlet pipe 12.

Порядок работы цилиндров и импульсы энергии показаны на фиг.7, поз.62.The order of operation of the cylinders and energy pulses are shown in Fig.7, pos.62.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯENGINE OPERATION

Работает двигатель следующим образом.The engine operates as follows.

Двигатель запускается стартером (не показано).The engine is started by a starter (not shown).

Топливовоздушная смесь подается из впускного патрубка 12 по системе впуска топливовоздушной смеси 11 (Фиг.3) через впускные отверстия 19 при открытом впускном клапане 20 в камеру сгорания 23. При этом первый поршень 2 находится в верхней мертвой точке ВМТ и начинает движение вниз, работая в режиме впуска топливовоздушной смеси. Топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания 23 первого цилиндра 1. Система выхлопа 15 первого цилиндра 1 в это время закрыта. В это же время для второго цилиндра 1 впускное отверстие 19 закрыто впускным клапаном 20. Продукты сгорания из второго цилиндра 1 поступают в систему выхлопа 15 и глушитель 16 через выпускное отверстие 21 при открытом впускном клапане 22. После того как коленчатый вал 10 совершит пол-оборота, произойдет сжатие топливовоздушной смеси в камере сгорания 23 первого цилиндра 1 и блок управления 41 по электрической связи 42 подает сигнал на прерыватель 38, в котором формируется электрический импульс, который по высоковольтному проводу 37 подает на свечу зажигания 36 первого цилиндра 1 первую серию импульсов для воспламенения топливовоздушной смеси. И так циклы повторяются. Цилиндры 1 нагреваются до температуры 500…700°C и без охлаждения двигатель неработоспособен.The air-fuel mixture is supplied from the inlet pipe 12 through the air-fuel mixture intake system 11 (Fig. 3) through the inlet openings 19 with the inlet valve 20 open to the combustion chamber 23. In this case, the first piston 2 is located at the top dead center of TDC and starts to move downward, working in air intake mode. The air-fuel mixture enters the combustion chamber 23 of the first cylinder 1. The exhaust system 15 of the first cylinder 1 is closed at this time. At the same time, for the second cylinder 1, the inlet 19 is closed by the inlet valve 20. The combustion products from the second cylinder 1 enter the exhaust system 15 and the muffler 16 through the outlet 21 with the inlet valve open 22. After the crankshaft 10 completes half a turn , the air-fuel mixture will be compressed in the combustion chamber 23 of the first cylinder 1 and the control unit 41 by electrical connection 42 provides a signal to the chopper 38, in which an electrical pulse is generated, which feeds the glow plug through the high-voltage wire 37 ganiya 36 of the first cylinder 1 the first series of pulses for igniting the air-fuel mixture. And so the cycles are repeated. Cylinders 1 are heated to a temperature of 500 ... 700 ° C and without cooling the engine is inoperative.

Наиболее эффективно жидкостное охлаждение. Для этого вокруг всех цилиндров 1 сформирована полость 43, заполненная охлаждающей жидкостью. Нагретая охлаждающая жидкость отбирается из полости 43 трубопроводом отбора 44 и насосом 45 через промежуточный трубопровод 46 подается в радиатор 47, где охлаждается воздухом. В существующих схемах это тепло не используется. В предложенном двигателе охлаждающая жидкость отбирается трубопроводом отбора 50 и подается в теплообменник 49, где охлаждается, нагревая при этом воздух, поступающий из атмосферы в коллектор впуска 12. Далее охлажденная охлаждающая жидкость подается в трубопровод подачи 48 после радиатора 47. В результате все тепло или его часть утилизируется. Для полной утилизации тепла следует при помощи привода 53 полностью перекрыть регулятор расхода 52 (фиг.5). Но это невозможно на всех режимах, т.к. может привести к перегреву двигателя. Для этого датчик температуры охлаждающей среды 54 контролирует ее температуру и при превышении допустимой 95…100°C открывает регулятор расхода 52 и подает часть охлаждающей жидкости в радиатор. По этой причине нельзя полностью отказаться от применения радиатора 47. Кроме того, размеры теплообменника 49 для полной утилизации тепла на всех режимах были бы очень велики.The most effective liquid cooling. For this, a cavity 43 is formed around all the cylinders 1, filled with coolant. Heated coolant is drawn from the cavity 43 by a sampling pipe 44 and a pump 45 is supplied through an intermediate pipe 46 to a radiator 47, where it is cooled by air. In existing schemes, this heat is not used. In the proposed engine, the cooling liquid is taken off by a sampling pipe 50 and supplied to a heat exchanger 49, where it is cooled, heating the air coming from the atmosphere to the intake manifold 12. Then, the cooled cooling liquid is supplied to the supply pipe 48 after the radiator 47. As a result, all the heat or its part is disposed of. For the complete utilization of heat, it is necessary to completely shut off the flow regulator 52 using the actuator 53 (Fig. 5). But this is not possible in all modes, because may cause engine overheating. For this, the temperature sensor of the cooling medium 54 monitors its temperature and, when the permissible 95 ... 100 ° C is exceeded, opens the flow regulator 52 and supplies part of the coolant to the radiator. For this reason, it is impossible to completely abandon the use of radiator 47. In addition, the dimensions of the heat exchanger 49 for complete heat recovery in all modes would be very large.

Датчик частоты вращения коленчатого вала 55 контролирует частоту вращения коленчатого вала 10, датчик числа оборотов коленчатого вала 56 - общее число оборотов, а датчик углового положения коленчатого вала 57 постоянно измеряет угловое положение коленчатого вала 10 и в зависимости от этих показателей блок управления 41 подает команды на прерыватель 38 для подачи импульса на свечи зажигания 36.The crankshaft speed sensor 55 monitors the rotational speed of the crankshaft 10, the crankshaft speed sensor 56 controls the total number of revolutions, and the crankshaft angular position sensor 57 constantly measures the angular position of the crankshaft 10 and, depending on these indicators, the control unit 41 gives commands to a chopper 38 for supplying a pulse to the spark plugs 36.

Кроме того, датчик углового положения 58 распределительного вала 17 определяет истинное угловое положение распределительного вала 17, которое может, во-первых, не соответствовать угловому положению коленчатого вала 10, во вторых, расходиться и между собой, например, при вытяжке цепи 32 или ее проскальзывании относительно звездочек 30 и 31, и блок управления 41 вносит коррекцию в угол опережения зажигания в соответствии с истинным положением распределительного вала 17, а не в соответствии с положением коленчатого вала 10.In addition, the angular position sensor 58 of the camshaft 17 determines the true angular position of the camshaft 17, which may, firstly, not correspond to the angular position of the crankshaft 10, and secondly, diverge from each other, for example, when drawing the chain 32 or slipping relative to the sprockets 30 and 31, and the control unit 41 corrects the ignition timing in accordance with the true position of the camshaft 17, and not in accordance with the position of the crankshaft 10.

Контроль температуры атмосферного воздуха датчиком температуры атмосферного воздуха 61 позволит исключить перегрев двигателя, например, при работе двигателя в относительно жаркое время года и позволит корректировать опережение зажигания и одновременно приоткрывать регулятор расхода 53 для активизации радиатора 47.Monitoring the temperature of the air with the air temperature sensor 61 will prevent the engine from overheating, for example, when the engine is running in a relatively hot season and will allow you to adjust the ignition timing and at the same time open the flow regulator 53 to activate the radiator 47.

Предложенное техническое решение позволит более четко подавать импульсы на свечи зажигания 36 и корректировать опережение зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала 10. Кроме того, при вытягивании цепи 32 или ее проскальзывании относительно ведомой звездочки 31 осуществляется коррекция момента опережения зажигания.The proposed technical solution will allow more clearly to apply pulses to the spark plugs 36 and adjust the ignition timing depending on the speed of the crankshaft 10. In addition, when pulling the chain 32 or slipping relative to the driven sprocket 31, the timing of the ignition timing is corrected.

Корректирование момента опережения зажигания осуществляется и в зависимости от температуры атмосферного воздуха, определяемой датчиком температуры 61. При увеличении температуры момент опережения зажигания увеличивается и наоборот.Correction of the ignition timing is also carried out depending on the temperature of the air detected by the temperature sensor 61. With increasing temperature, the timing of the ignition timing increases and vice versa.

Порядок работы цилиндров 9 на примере первого цилиндра 1 показан на фиг.7. Поз.62 обозначает импульс энергии на свече зажигания 36. Первый импульс соответствует моменту опережения зажигания.The order of operation of the cylinders 9 on the example of the first cylinder 1 is shown in Fig.7. Pos.62 denotes a pulse of energy on the spark plug 36. The first pulse corresponds to the time of ignition advance.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Повысить КПД двигателя на 12…18% за счет более полной утилизации тепла, уходящего в атмосферу в традиционных системе охлаждения двигателя и в выхлопных газах одновременно. При этом возможна полная утилизации этого тепла (регенерация) при использовании регулятора расхода, выполненного с возможностью полного закрывания.1. To increase engine efficiency by 12 ... 18% due to more complete utilization of heat leaving into the atmosphere in a traditional engine cooling system and in exhaust gases at the same time. In this case, the complete utilization of this heat (regeneration) is possible when using a flow regulator made with the possibility of complete closure.

2. Исключить перегрев двигателя за счет применения регулятора расхода и контроля температуры атмосферного воздуха и охлаждающей жидкости после теплообменника и в полости около цилиндров.2. Eliminate engine overheating through the use of a flow regulator and control of the temperature of atmospheric air and coolant after the heat exchanger and in the cavity near the cylinders.

3. Повысить надежность и ресурс системы за счет исключения влияния регулировок и износа деталей механизма газораспределения.3. To increase the reliability and service life of the system by eliminating the influence of adjustments and wear of parts of the gas distribution mechanism.

Claims (8)

1. Двигатель внутреннего сгорания с регенерацией тепла, содержащий коленчатый вал с ведущей звездочкой, систему газораспределения, выполненную в головке цилиндров, в свою очередь, содержащую систему впуска топливовоздушной смеси с дроссельной заслонкой, систему выхлопа продуктов сгорания с глушителем и, по меньшей мере, один цилиндр с установленным в нем поршнем, систему жидкостного охлаждения, содержащую трубопроводы, насос и радиатор, и систему зажигания со свечами зажигания, установленными на каждом торце цилиндра, отличающийся тем, что в системе впуска топливовоздушной смеси установлены два теплообменника: вход первого теплообменника трубопроводом отбора подсоединен к входу в радиатор, а выход трубопроводом возврата - к выходу из радиатора, вход второго теплообменника трубопроводом соединен с входом в глушитель, а выход соединен трубопроводом с выходом из глушителя.1. An internal combustion engine with heat recovery, comprising a crankshaft with a drive sprocket, a gas distribution system made in the cylinder head, in turn, comprising an air-fuel mixture intake system with a throttle valve, an exhaust system for exhausting combustion products with a silencer and at least one a cylinder with a piston installed in it, a liquid cooling system comprising pipelines, a pump and a radiator, and an ignition system with spark plugs mounted on each end of the cylinder, characterized in then in the intake air-fuel mixture two heat exchangers installed: input of the first heat exchanger sampling pipe connected to the inlet of the radiator, and an output return pipe - to the exit of the radiator inlet of the second heat exchanger conduit connected to the inlet to the muffler, and an output connected through a duct to the outlet of the muffler. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что между насосом и радиатором установлен регулятор расхода, выполненный с возможностью полного закрывания.2. The engine according to claim 1, characterized in that between the pump and the radiator a flow regulator is installed, made with the possibility of complete closure. 3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит блок управления.3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it contains a control unit. 4. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит датчик температуры воды, установленный после теплообменника, соединенный с блоком управления.4. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it contains a water temperature sensor installed after the heat exchanger connected to the control unit. 5. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит датчик углового положения дроссельной заслонки.5. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it contains a sensor for the angular position of the throttle. 6. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит датчик частоты вращения коленчатого вала и датчик угла поворота коленчатого вала, соединенные электрической связью с блоком управления.6. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a crankshaft speed sensor and a crankshaft angle sensor connected by electrical communication with the control unit. 7. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит датчик углового положения распределительного вала, соединенный электрическими связями с блоком управления.7. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a camshaft angle sensor connected by electrical connections to the control unit. 8. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит датчик температуры атмосферного воздуха, соединенный электрической связью с блоком управления. 8. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an atmospheric air temperature sensor connected by electrical communication with the control unit.
RU2013139393/06A 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery RU2527230C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013139393/06A RU2527230C1 (en) 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013139393/06A RU2527230C1 (en) 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2527230C1 true RU2527230C1 (en) 2014-08-27

Family

ID=51456415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013139393/06A RU2527230C1 (en) 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2527230C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1390395A1 (en) * 1986-02-10 1988-04-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Методики И Техники Разведки Liquid-type cooling system of heat engine
US5018490A (en) * 1989-04-28 1991-05-28 J. Eberspacher Heating system, in particular for motor vehicles, with an internal combustion engine and a heater
US5655506A (en) * 1995-09-25 1997-08-12 Hollis; Thomas J. System for preheating intake air for an internal combustion engine
RU2186228C2 (en) * 2000-05-12 2002-07-27 Закрытое акционерное общество "Волжский дизель им.Маминых" Device to provide economical operation of heat machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1390395A1 (en) * 1986-02-10 1988-04-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Методики И Техники Разведки Liquid-type cooling system of heat engine
US5018490A (en) * 1989-04-28 1991-05-28 J. Eberspacher Heating system, in particular for motor vehicles, with an internal combustion engine and a heater
US5655506A (en) * 1995-09-25 1997-08-12 Hollis; Thomas J. System for preheating intake air for an internal combustion engine
RU2186228C2 (en) * 2000-05-12 2002-07-27 Закрытое акционерное общество "Волжский дизель им.Маминых" Device to provide economical operation of heat machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU142014U1 (en) TURBOCHARGER SYSTEM WITH PRESSURE REGULATOR
CN103266950A (en) Oil water fuel composite exhaust gas powered two-stroke engine
JP2021025488A (en) Opposed-piston engine
RU2527230C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
RU2324830C1 (en) Free-piston gas generator of self-propelling engine with one compressor drive cylinder
RU2316658C1 (en) Diesel engine
RU2536483C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
RU2544115C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
RU2527229C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
RU2531460C1 (en) Internal combustion engine with heat regeneration
CN102852577B (en) Four-stroke internal combustion engine including exhaust cam provided with two bulges
US11149628B2 (en) Internal combustion engines
US9074556B2 (en) Internal combustion steam engine
RU2544642C1 (en) Four-stroke internal combustion engine
RU2300650C1 (en) Diesel engine
RU2362893C2 (en) Single-chamber multicylinder internal combustion engine with movement of pistons in opposite direction to each other
RU2011153776A (en) METHOD FOR MANAGING THE OPERATION OF THE MOTOR UNIT
EP2088283A1 (en) Reciprocating rotary internal combustion engine
RU2531473C1 (en) Internal combustion engine and method of internal combustion engine operation
RU2564174C1 (en) Diesel engine and method of its operation
RU2544123C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
RU2767659C1 (en) Air injection device in internal combustion engine (ice)
US8875672B2 (en) Engine system having dedicated cylinder-to-cylinder connection
JP2013213486A (en) Structure of internal combustion engine with unprecedented high efficiency
RU2566847C1 (en) Diesel engine