RU2536483C1 - Internal combustion engine with heat recovery - Google Patents

Internal combustion engine with heat recovery Download PDF

Info

Publication number
RU2536483C1
RU2536483C1 RU2013139396/06A RU2013139396A RU2536483C1 RU 2536483 C1 RU2536483 C1 RU 2536483C1 RU 2013139396/06 A RU2013139396/06 A RU 2013139396/06A RU 2013139396 A RU2013139396 A RU 2013139396A RU 2536483 C1 RU2536483 C1 RU 2536483C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
control unit
engine according
crankshaft
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2013139396/06A
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 RU2013139396/06A priority Critical patent/RU2536483C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536483C1 publication Critical patent/RU2536483C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: fuel-air intake system incorporates heat exchanger with its inlet communicated via intake line with silencer inlet while via return line with silencer outlet. Intake line between silencer and heat exchanger incorporated flow rate regulator. Engine can comprise control unit.
EFFECT: higher reliability and efficiency.
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 клапана, 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 at a relative rotation of the positions of the parts of 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, что и у предыдущего аналога.The disadvantages are the same as the previous counterpart.

Известен также двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ №2008457, МКП 5 F02B 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.Known internal combustion engine of the classical scheme used for automobiles BA3-2101, BA3-2103, etc., described in the book D.V. Kozheykina “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. 27.11.2001, 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 due to: 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.Signs common to 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 are 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 tasks of creating the invention, coinciding with the technical result, increasing efficiency and its reliability, simplifying the design and improving 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 свечей зажигания, установленной на каждом торце цилиндра, тем, что согласно изобретению в системе впуска топливовоздушной смеси установлен теплообменник, вход которого трубопроводом отбора подсоединен к входу в глушитель, а выход - трубопроводом возврата к выходу из глушителя. В трубопроводе отбора между глушителем и теплообменником установлен регулятор расхода.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, which in turn contains an air-fuel mixture intake system with a throttle valve, an exhaust system of combustion products with a silencer and 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 spark plugs installed on each end of the cylinder and in that in the system according to the invention fuel-air mixture inlet a heat exchanger having an inlet conduit connected to the selection input of a muffler, and the output - the return conduit to the outlet of the muffler. A flow regulator is installed in the extraction pipe between the muffler and the heat exchanger.

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.

Двигатель может содержать датчик температуры атмосферного воздуха, соединенный электрической связью с блоком управления.The engine may include an atmospheric temperature sensor connected by electrical communication with the control unit.

Сущность изобретения поясняется на Фиг.1…7, где:The invention is illustrated in 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 меньшей мере один цилиндр 1 и установленный в нем поршень 2.The internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine) comprises (FIGS. 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 thereof, 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 - ТВС 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.The gas distribution system contains an air-fuel mixture intake system - fuel assembly 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.

Распределительный вал 17 установлен 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 camshaft 17 is mounted parallel to the axis of the crankshaft 10. Inlet head 19 has inlet openings 19 with inlet valves 20 and outlet openings 21 with exhaust valves 22. In operation, combustion chambers 23 are formed in the cylinders 1 during operation.

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 applies only 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, which is primarily intended to ensure the operation of the ignition system, which is connected to the breaker 37 by low-voltage wires 39 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. Кроме того, в систему охлаждения входит вентилятор 49 с приводом 50. Привод 50 соединен с аккумулятором 38 и блоком управления 40. В системе охлаждения циркулирует охлаждающая жидкость, например вода или антифриз.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 In addition, the cooling system includes a fan 49 with a drive 50. The drive 50 is connected to a battery 38 and a control unit 40. Coolant, such as water or antifreeze, circulates in the cooling system.

Двигатель оборудован системой регенерации тепла выхлопных газов, которая содержит теплообменник 51. К входу из глушителя 16 присоединен трубопровод отбора 52, другой конец которого соединен с входом в теплообменник 51, а выход из теплообменника 51 трубопроводом 53 соединен с выходом из глушителя 16, т.е. теплообменник 51 и радиатор 47 соединены параллельно. После теплообменника 51 установлен датчик температуры воды (на чертежах не показан), соединенный с блоком управления 40.The engine is equipped with an exhaust heat recovery system that includes a heat exchanger 51. A sampling pipe 52 is connected to the inlet of the muffler 16, the other end of which is connected to the inlet to the heat exchanger 51, and the outlet from the heat exchanger 51 is connected by a pipe 53 to the outlet of the muffler 16, i.e. . the heat exchanger 51 and the radiator 47 are connected in parallel. After the heat exchanger 51, a water temperature sensor (not shown) is installed, connected to the control unit 40.

Система регенерации тепла может быть оборудована регулятором расхода 54 с приводом 55 (фиг.5) для предотвращения перегрева ТВС и двигателя. Привод 55 соединен с блоком управления 40 и аккумулятором 38.The heat recovery system can be equipped with a flow regulator 54 with a drive 55 (figure 5) to prevent overheating of the fuel assembly and engine. The drive 55 is connected to the control unit 40 and the battery 38.

Кроме того, двигатель может быть оборудован датчиком частоты вращения коленчатого вала 56, датчиком углового положения коленчатого вала 57, датчиком числа оборотов коленчатого вала 58 (для определения четного или нечетного оборота коленчатого вала) и датчиком углового положения распределительного вала 59, соединенными электрическими связями 41 с блоком управления 40.In addition, the engine can be equipped with a crankshaft speed sensor 56, a crankshaft angular position sensor 57, a crankshaft speed sensor 58 (for detecting an even or odd crankshaft revolution) and a camshaft angle sensor 59, connected by electrical connections 41 with control unit 40.

Двигатель может быть оборудован датчиком углового положения дроссельной заслонки 60 и датчиком разрежения за дроссельной заслонкой 61. Датчики 60 и 61 электрическими связями 41 соединены с блоком управления 40 (фиг.5). Это позволит скорректировать опережение зажигания при работе с минимальной нагрузкой на высоких оборотах коленчатого вала 10 для экономии топлива. 4The engine can be equipped with a sensor for the angular position of the throttle valve 60 and a rarefaction sensor behind the throttle valve 61. The sensors 60 and 61 are connected by electrical connections 41 to the control unit 40 (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. four

Кроме того, двигатель может быть оборудован датчиком температуры атмосферного воздуха 62, установленным, например, на входе во впускной патрубок 12, и датчиком температуры топливовоздушной смеси 63.In addition, the engine may be equipped with a temperature sensor 62, installed, for example, at the inlet to the inlet pipe 12, and a temperature sensor air-fuel mixture 63.

Порядок работы цилиндров и импульсы энергии показаны на фиг.7 поз.64.The order of operation of the cylinders and energy pulses are shown in Fig.7 pos.64.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯENGINE OPERATION

Работает двигатель следующим образом.The engine operates as follows.

Двигатель запускается стартером (на фиг.1…7 не показано).The engine is started by a starter (not shown in FIG. 1 ... 7).

Топливовоздушная смесь подается из впускного патрубка 12 по системе впуска топливовоздушной смеси 11 (Фиг.3), через впускные отверстия 19 при открытом впускном клапане 20 поступает 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 полоборота, произойдет сжатие топливовоздушной смеси в камере сгорания 23 первого цилиндра 1 и блок управления 40 по электрической связи 41 подает сигнал на прерыватель 37, в котором формируется электрический импульс, который по высоковольтному проводу 36 подает на свечу зажигания 35 первого цилиндра 1 первую серию импульсов для воспламенения топливовоздушной смеси. И так циклы повторяются. Цилиндры 1 нагреваются до температуры 500…700°С 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, it enters 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 the 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 22 open. After the crankshaft 10 completes a half-turn, the compression of the air-fuel mixture in the combustion chamber 23 of the first cylinder 1 and the control unit 40 by electrical connection 41 supplies a signal to a chopper 37, in which an electrical pulse is generated, which, through a high-voltage wire 36, feeds the glow plug anija 35 of the first cylinder 1, a first series of pulses to ignite the fuel-air 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.

Для этого применена система охлаждения 42. 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.For this, a cooling system 42 is used. 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.

В предложенном двигателе часть выхлопных газов отбирается трубопроводом отбора 52 и подается в теплообменник 51, где охлаждается, нагревая при этом воздух, поступающий из атмосферы в коллектор впуска 12. Далее охлажденные выхлопные газы подаются в трубопровод подачи 52 и возвращаются в систему выхлопа 15 после глушителя 16. В результате часть тепла выхлопных газов утилизируется. Для полной утилизации тепла теплообменник 51 должен иметь очень большие габариты, что нецелесообразно. Чтобы исключить перегрев двигателя на некоторых режимах, и особенно при высоких температурах атмосферного воздуха, датчик температуры атмосферного воздуха 63 контролирует его температуру и при превышении допустимой примерно 95…100°C по команде с блока управления 55 открывает регулятор расхода 54 и уменьшает расход выхлопных газов через теплообменник 51.In the proposed engine, part of the exhaust gases is taken off by a sampling pipe 52 and fed to a heat exchanger 51, where it is cooled, heating the air coming from the atmosphere to the intake manifold 12. Then, the cooled exhaust gases are supplied to the supply pipe 52 and returned to the exhaust system 15 after the muffler 16 As a result, part of the heat of the exhaust gases is utilized. For complete heat recovery, the heat exchanger 51 must have very large dimensions, which is impractical. To prevent overheating of the engine in some modes, and especially at high ambient temperatures, the temperature sensor 63 controls its temperature and, when it exceeds a permissible temperature of about 95 ... 100 ° C, opens a flow regulator 54 upon command from control unit 55 and reduces the exhaust gas flow rate through heat exchanger 51.

Датчик частоты вращения коленчатого вала 57 контролирует частоту вращения коленчатого вала 10, датчик числа оборотов коленчатого вала 58 - общее число оборотов, а датчик углового положения коленчатого вала 59 постоянно измеряет угловое положение коленчатого вала 10 и в зависимости от этих показателей блок управления 40 подает команды на прерыватель 37 для подачи импульса на свечи зажигания 35The crankshaft speed sensor 57 monitors the rotational speed of the crankshaft 10, the crankshaft speed sensor 58 controls the total number of revolutions, and the crankshaft angular position sensor 59 constantly measures the angular position of the crankshaft 10 and, depending on these indicators, the control unit 40 gives commands to chopper 37 for applying a pulse to the spark plugs 35

Кроме того, датчик углового положения 60 распределительного вала 17 определяет истинное угловое положение распределительного вала 17, которое может, во-первых, не соответствовать угловому положению коленчатого вала 10, во-вторых, может расходиться и между собой, например, при вытяжке цепи 32 или ее проскальзывании относительно звездочек 30 и 31, блок управления 40 вносит коррекцию в угол опережения зажигания в соответствии с истинным положением распределительного вала 17, а не в соответствии с положением коленчатого вала 10In addition, the angular position sensor 60 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, may diverge from each other, for example, when drawing the chain 32 or slippage relative to the sprockets 30 and 31, the control unit 40 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 62 позволит исключить перегрев двигателя, например, при работе двигателя в относительно жаркое время года и позволит корректировать опережение зажигания и одновременно приоткрывать регулятор расхода 54 для снижения температуры ТВС.Monitoring the temperature of the air with the temperature sensor 62 will prevent overheating of the engine, for example, when the engine is in a relatively hot season and will allow you to adjust the ignition timing and at the same time open the flow control 54 to lower the temperature of the fuel assembly.

Предложенное техническое решение позволит более четко подавать импульсы на свечи зажигания 35 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 35 and to 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 воздуха 62. При увеличении температуры момент опережения зажигания увеличивается и наоборот.Correction of the ignition timing is also carried out depending on the temperature of the atmospheric air detected by the air temperature sensor 62. As the temperature increases, the timing of the ignition timing increases and vice versa.

Порядок работы цилиндров на примере первого цилиндра 1 показан на фиг.7. Поз. 64 обозначает импульс энергии на свече зажигания 35 первого цилиндра 1. Первый импульс соответствует моменту опережения зажигания.The operation of the cylinders on the example of the first cylinder 1 is shown in Fig.7. Pos. 64 denotes an energy pulse in the spark plug 35 of the first cylinder 1. The first pulse corresponds to the timing of the ignition timing.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Повысить КПД двигателя на 7…10% за счет более полной утилизации тепла, уходящего в атмосферу с выхлопными газами. При этом полная утилизация этого тепла (регенерация) возможна только теоретически.1. To increase engine efficiency by 7 ... 10% due to more complete utilization of heat leaving to the atmosphere with exhaust gases. Moreover, the complete utilization of this heat (regeneration) is possible only theoretically.

2. Исключить перегрев двигателя за счет применения регулятора расхода отбираемых выхлопных газов и контроля температуры атмосферного воздуха и охлаждающей жидкости.2. Eliminate engine overheating through the use of a flow regulator for selected exhaust gases and temperature control of atmospheric air and coolant.

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 установлен теплообменник, вход которого трубопроводом отбора подсоединен к входу в глушитель, а выход трубопроводом возврата - к выходу 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 of combustion products with a silencer and at least one cylinder with installed in it by a piston, a liquid cooling system containing pipelines, a pump and a radiator, and an ignition system with spark plugs installed on each end of the cylinder, characterized in that of a fuel mixture intake system, a heat exchanger, whose selection input is connected to the pipe entry in the muffler, and the output of the return duct - to exit the muffler. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в трубопроводе отбора между глушителем и теплообменником установлен регулятор расхода.2. The engine according to claim 1, characterized in that a flow regulator is installed in the extraction pipe between the muffler and the heat exchanger. 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.
RU2013139396/06A 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery RU2536483C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013139396/06A RU2536483C1 (en) 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013139396/06A RU2536483C1 (en) 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2536483C1 true RU2536483C1 (en) 2014-12-27

Family

ID=53287324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013139396/06A RU2536483C1 (en) 2013-08-23 2013-08-23 Internal combustion engine with heat recovery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536483C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4086896A (en) * 1976-09-29 1978-05-02 Acf Industries, Inc. Throttle structure for imparting supersonic characteristics in the intake manifold of an internal combustion engine
US4140094A (en) * 1976-01-15 1979-02-20 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Vaporization accelerating apparatus for an internal combustion engine
US4170203A (en) * 1977-08-08 1979-10-09 Caterpillar Tractor Co. Intake and exhaust manifolds
RU2420666C2 (en) * 2006-03-02 2011-06-10 Ман Нутцфарцойге Акциенгезелльшафт Drive unit with heat recovery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4140094A (en) * 1976-01-15 1979-02-20 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Vaporization accelerating apparatus for an internal combustion engine
US4086896A (en) * 1976-09-29 1978-05-02 Acf Industries, Inc. Throttle structure for imparting supersonic characteristics in the intake manifold of an internal combustion engine
US4170203A (en) * 1977-08-08 1979-10-09 Caterpillar Tractor Co. Intake and exhaust manifolds
RU2420666C2 (en) * 2006-03-02 2011-06-10 Ман Нутцфарцойге Акциенгезелльшафт Drive unit with heat recovery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6095100A (en) Combination internal combustion and steam engine
RU2008148123A (en) AIR-FUEL MIXTURE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US8353159B2 (en) Combustion engine with heat recovery system
RU2324830C1 (en) Free-piston gas generator of self-propelling engine with one compressor drive cylinder
RU2536483C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
RU2316658C1 (en) Diesel engine
RU2527230C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
JP2001227368A (en) Piston type internal combustion engine
RU2544115C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
GB2481980A (en) I.c. engine in which water is recovered from the exhaust and re-used
RU2527229C1 (en) Internal combustion engine with heat recovery
RU2531460C1 (en) Internal combustion engine with heat regeneration
US11149628B2 (en) Internal combustion engines
RU2327048C1 (en) Internal combustion engine
RU2544642C1 (en) Four-stroke internal combustion engine
US9074556B2 (en) Internal combustion steam engine
US20160215682A1 (en) Ignition system utilizing controllably vented pre-chamber
RU2300650C1 (en) Diesel engine
RU2362893C2 (en) Single-chamber multicylinder internal combustion engine with movement of pistons in opposite direction to each other
RU2531473C1 (en) Internal combustion engine and method of internal combustion engine operation
RU2544123C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
RU2564174C1 (en) Diesel engine and method of its operation
EP2088283A1 (en) Reciprocating rotary internal combustion engine
RU2011153776A (en) METHOD FOR MANAGING THE OPERATION OF THE MOTOR UNIT
US8875672B2 (en) Engine system having dedicated cylinder-to-cylinder connection