RU2557816C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2557816C1
RU2557816C1 RU2014128146/06A RU2014128146A RU2557816C1 RU 2557816 C1 RU2557816 C1 RU 2557816C1 RU 2014128146/06 A RU2014128146/06 A RU 2014128146/06A RU 2014128146 A RU2014128146 A RU 2014128146A RU 2557816 C1 RU2557816 C1 RU 2557816C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
piston
internal combustion
shape memory
supports
Prior art date
Application number
RU2014128146/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иосифович Фокин
Владимир Владимирович Рогалев
Максим Александрович Новиков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет"
Priority to RU2014128146/06A priority Critical patent/RU2557816C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2557816C1 publication Critical patent/RU2557816C1/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

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: internal combustion engine includes a combustion chamber in a cylinder head, which is connected to the working cylinder through a neck hole, into which a projection on the piston enters with a gap at its movement to the upper dead centre with formation of an air passage. An injector is fixed in the combustion chamber and a thermal insert from heat-resistant material is installed on supports. With that, thermal insert supports and a ring in the upper part of the neck hole are made from material having shape memory effect, for example from titanium nickelide.
EFFECT: improving efficient performance of the engine at its start and in partial operating modes.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением от сжатия.The invention relates to internal combustion engines (ICE) with compression ignition.

Известны форкамерные ДВС с воспламенением от сжатия, использующие предкамеру, расположенную в головке цилиндра, которая соединяется с основной камерой сгорания соединительным каналом [1]. Процесс сгорания протекает в обеих частях камеры за счет подачи топлива в предкамеру. Топливо впрыскивается в предкамеру, а процесс сгорания происходит как в предкамере, так и в основной камере сгорания. Несмотря на высокую турбулентность, воздушный заряд не имеет организованного движения и сгорание происходит неполно. Следствием этого является невысокий уровень эффективного КПД и высокая токсичность отработавших газов двигателя.Known pre-chamber internal combustion engines with compression ignition using a pre-chamber located in the cylinder head, which is connected to the main combustion chamber by a connecting channel [1]. The combustion process takes place in both parts of the chamber by supplying fuel to the pre-chamber. Fuel is injected into the pre-chamber, and the combustion process occurs both in the pre-chamber and in the main combustion chamber. Despite the high turbulence, the air charge has no organized movement and combustion is incomplete. The consequence of this is a low level of effective efficiency and high toxicity of engine exhaust gases.

Известен также двигатель внутреннего сгорания и способ сжигания топлива в двигателе внутреннего сгорания [2], являющийся наиболее близким и предлагаемому техническому решению, содержащий камеру сгорания в головке цилиндра, соединенную с рабочим цилиндром отверстием-горловиной, в которое входит с зазором выступ на поршне при его движении к верхней мертвой точке (ВМТ) с образованием воздушного канала. В камере сгорания закреплена форсунка и на опорах установлена тепловая вставка из жаропрочного материала. При этом выступ на поршне, отверстие-горловина и тепловая вставка при движении поршня к ВМТ в такте сжатия обеспечивают вытеснение воздушного заряда из цилиндра через воздушный канал между стенками тепловой вставки и камеры сгорания с образованием осевого вихря вокруг вертикальной части стенки вставки.Also known is an internal combustion engine and a method of burning fuel in an internal combustion engine [2], which is the closest and the proposed technical solution, comprising a combustion chamber in the cylinder head connected to the working cylinder by an opening-neck, which includes a protrusion on the piston with a gap when it movement to top dead center (TDC) with the formation of an air channel. A nozzle is fixed in the combustion chamber and a thermal insert of heat-resistant material is installed on the supports. In this case, the protrusion on the piston, the throat hole and the thermal insert during the movement of the piston to TDC in the compression stroke ensure the air charge is displaced from the cylinder through the air channel between the walls of the thermal insert and the combustion chamber with the formation of an axial vortex around the vertical part of the insert wall.

Недостатком этого изобретения, принятого за прототип, являются невысокий уровень эффективного КПД и высокая токсичность отработавших газов при запуске и на частичных режимах работы двигателя, так как на этих режимах температура вставки невысока, а скорость перемещения воздушного заряда незначительна.The disadvantage of this invention, adopted as a prototype, is the low level of effective efficiency and high toxicity of exhaust gases at start-up and in partial engine operation modes, since in these modes the insertion temperature is low and the speed of movement of the air charge is negligible.

Целью изобретения является повышение эффективного КПД двигателя при его запуске и на частичных режимах работы. Указанная цель достигается тем, что в верхней части отверстия-горловины в головке цилиндра установлено кольцо из материала, обладающего эффектом памяти формы.The aim of the invention is to increase the effective efficiency of the engine when it is started and in partial modes of operation. This goal is achieved by the fact that in the upper part of the opening-neck in the cylinder head is installed a ring of material having a shape memory effect.

Новым в двигателе внутреннего сгорания является установка в верхней части отверстия-горловины в головке цилиндра кольца из материала, обладающего эффектом памяти формы. Новым в двигателе внутреннего сгорания является также то, что опоры вставки выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.New in the internal combustion engine is the installation of a ring made of a material with a shape memory effect in the upper part of the neck opening in the cylinder head. New in the internal combustion engine is also that the insert supports are made of a material having a shape memory effect.

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия содержит камеру сгорания, размещенную в головке цилиндра и соединенную с цилиндром отверстием-горловиной, в которое входит с зазором выступ на поршне при его движении к ВМТ с образованием воздушного канала; установленную в камере сгорания на опорах тепловую вставку из жаропрочного материала, форсунку. При этом выступ на поршне, отверстие-горловина и тепловая вставка при движении поршня к ВМТ в такте сжатия обеспечивают вытеснение воздушного заряда из цилиндра через воздушный канал между стенками тепловой вставки и камеры сгорания с образованием осевого вихря вокруг вертикальной части стенки вставки. Опоры выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы. В верхней части отверстия-горловины в головке закреплено кольцо из материала, обладающего эффектом памяти формы.The compression ignition internal combustion engine comprises a combustion chamber disposed in the cylinder head and connected to the cylinder by a throat hole, into which a protrusion on the piston enters with a gap when it moves to the upper center with the formation of an air channel; a thermal insert installed in a combustion chamber on supports, made of heat-resistant material, nozzle. In this case, the protrusion on the piston, the throat hole and the thermal insert during the movement of the piston to TDC in the compression stroke ensure the air charge is displaced from the cylinder through the air channel between the walls of the thermal insert and the combustion chamber with the formation of an axial vortex around the vertical part of the insert wall. The supports are made of a material having a shape memory effect. In the upper part of the neck opening, a ring of material with a shape memory effect is fixed in the head.

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия характеризуется тем, что в качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, использован никелид титана.A compression ignition internal combustion engine is characterized in that titanium nickelide is used as a material having a shape memory effect.

На фиг. 1 представлен разрез камеры сгорания двигателя с воспламенением от сжатия. Двигатель содержит камеру сгорания 1, выполненную в виде тела вращения и расположенную в головке цилиндра. С одной стороны камеры сгорания установлена форсунка 2, а с другой имеется отверстие-горловина 3, в которое с зазором входит выступ 4 на поршне 5 при движении поршня к ВМТ. Выступ 4 на поршне 5 плавно сопрягается с плоской поверхностью вытеснения 6 поршня 5. В камере сгорания 1 на опорах 7 (фиг. 2) установлена полая сквозная тепловая вставка 8, выполненная из жаропрочного материала и разделяющая камеру сгорания на два функциональных объема: функциональный объем А - внутренняя полость тепловой вставки 8, и функциональный объем Б - полость между наружными стенками тепловой вставки 8 и стенками камеры сгорания 1. Камера сгорания 1 в головке цилиндра, отверстие-горловина 3, выступ 4 на поршне 5, тепловая вставка 8 и форсунка 2 располагаются на оси цилиндра. Распыленное топливо 9 подается форсункой 2 в функциональный объем А и на стенки тепловой вставки 8. Выступ 4 на поршне 5 вместе с отверстием-горловиной 3 образуют воздушный канал 10, по которому при движении поршня 5 к ВМТ движется вытесняемый из цилиндра воздушный заряд 11.In FIG. 1 is a sectional view of a compression ignition engine combustion chamber. The engine contains a combustion chamber 1, made in the form of a body of revolution and located in the cylinder head. On one side of the combustion chamber, a nozzle 2 is installed, and on the other there is an opening-neck 3, into which the protrusion 4 on the piston 5 enters with a gap when the piston moves to the TDC. The protrusion 4 on the piston 5 smoothly mates with the flat displacement surface 6 of the piston 5. In the combustion chamber 1 on the supports 7 (Fig. 2) there is a hollow through heat insert 8 made of heat-resistant material and separating the combustion chamber into two functional volumes: functional volume A - the internal cavity of the thermal insert 8, and the functional volume B is the cavity between the outer walls of the thermal insert 8 and the walls of the combustion chamber 1. The combustion chamber 1 in the cylinder head, the opening-neck 3, the protrusion 4 on the piston 5, the thermal insert 8 and the nozzle 2 are located on the axis of the cylinder. The atomized fuel 9 is supplied by the nozzle 2 to the functional volume A and to the walls of the heat insert 8. The protrusion 4 on the piston 5 together with the opening-neck 3 form an air channel 10 through which, when the piston 5 moves to TDC, the air charge 11 displaced from the cylinder moves.

Опоры 7 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы (фиг. 2). В верхней части отверстия-горловины 3 камеры сгорания 1 закреплено кольцо 12 из материала, обладающего эффектом памяти формы [3].The supports 7 are made of a material having a shape memory effect (FIG. 2). In the upper part of the opening-neck 3 of the combustion chamber 1, a ring 12 of material with a shape memory effect is fixed [3].

Для уменьшения потерь теплоты в системе охлаждения наружные стенки камеры сгорания 1 могут использовать тепловую защиту, например, на основе керамической вставки 13 (фиг. 1 и 3).To reduce heat loss in the cooling system, the outer walls of the combustion chamber 1 can use thermal protection, for example, based on a ceramic insert 13 (Fig. 1 and 3).

Двигатель работает следующим образом. При пуске двигателя и в частичных режимах его работы температура в камере сгорания невелика. Кольцо 12 перекрывает поток газа из цилиндра в функциональный объем Б. Вследствие этого при движении поршня 5 к ВМТ вытесняемый из цилиндра воздушный заряд 11 устремляется в функциональный объем А. Такое движение обеспечивает улучшение перемешивания воздушного заряда 11 с впрыскиваемым форсункой 2 топливом.The engine operates as follows. When starting the engine and in partial modes of its operation, the temperature in the combustion chamber is low. The ring 12 blocks the gas flow from the cylinder to the functional volume B. As a result, when the piston 5 moves to TDC, the air charge 11 displaced from the cylinder rushes into the functional volume A. This movement improves the mixing of the air charge 11 with the injected fuel nozzle 2.

При увеличении цикловой подачи топлива и оборотов коленчатого вала двигателя температура в камере сгорания 1 возрастает, повышается температура кольца 12, и в нем происходит мартенситное превращение. Вследствие этого кольцо 12 прижимается к стенкам камеры сгорания 1 (фиг. 3). Поршень 5 при движении к ВМТ вытесняет из цилиндра воздушный заряд 11 в функциональный объем Б вдоль плоских опор 7 кольцевой вставки 8 (фиг. 2). Вследствие этого увеличивается температура опор 7, в их материале происходит мартенситное превращение, и они поворачиваются под углом к образующей тепловой вставки 8 (фиг. 4) для придания осевому движению воздушного заряда между стенками тепловой вставки 8 и камеры сгорания 1 дополнительного вращательного движения. Это способствует интенсификации смесеобразования, сокращению продолжительности сгорания и снижению токсичности отработавших газов при работе двигателя.With increasing cyclic fuel supply and engine speed, the temperature in the combustion chamber 1 increases, the temperature of the ring 12 rises, and martensitic transformation occurs in it. As a result, the ring 12 is pressed against the walls of the combustion chamber 1 (Fig. 3). When moving toward TDC, the piston 5 displaces the air charge 11 from the cylinder into the functional volume B along the flat supports 7 of the annular insert 8 (Fig. 2). As a result of this, the temperature of the supports 7 increases, martensitic transformation occurs in their material, and they rotate at an angle to the generatrix of the thermal insert 8 (Fig. 4) to give the axial movement of the air charge between the walls of the thermal insert 8 and the combustion chamber 1 an additional rotational movement. This contributes to the intensification of mixture formation, reducing the duration of combustion and reducing the toxicity of exhaust gases during engine operation.

При снижении цикловой подачи топлива и оборотов коленчатого вала двигателя температура в камере сгорания 1 уменьшается, снижается температура опор 7, в их материале происходит обратное мартенситное превращение, и они занимают первоначальное положение, способствуя только осевому движению воздушного заряда в функциональном объеме А.With a decrease in the cyclic fuel supply and revolutions of the engine crankshaft, the temperature in the combustion chamber 1 decreases, the temperature of the supports 7 decreases, the martensitic transformation occurs in their material, and they occupy the initial position, contributing only to the axial movement of the air charge in the functional volume A.

При дальнейшем снижении цикловой подачи топлива и оборотов коленчатого вала двигателя температура в камере сгорания 1 еще уменьшится, понизится температура кольца 12, вследствие чего в кольце 12 происходит обратное мартенситное превращение (фиг. 1). Оно поворачивается свободным концом и перекрывает функциональный объем Б. Далее при прогреве двигателя цикл повторяется.With a further decrease in the cyclic fuel supply and engine speed, the temperature in the combustion chamber 1 will decrease further, the temperature of the ring 12 will decrease, as a result of which the reverse martensitic transformation occurs in the ring 12 (Fig. 1). It rotates with its free end and blocks the functional volume of B. Then, when the engine warms up, the cycle repeats.

Если двигатель запускается в горячем состоянии, то опоры 7 повернуты под углом к образующей тепловой вставки 8, а кольцо 12 открывает поток газов в функциональный объем Б, что позволяет обеспечить надежный пуск горячего двигателя.If the engine starts in a hot state, then the bearings 7 are rotated at an angle to the generatrix of the thermal insert 8, and the ring 12 opens the gas flow into the functional volume B, which ensures reliable starting of the hot engine.

Предлагаемое техническое решение предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.The proposed solution is intended for use in internal combustion engines with compression ignition.

Использование предлагаемого технического решения способствует повышению эффективного КПД двигателя при его запуске и в частичных режимах работы.Using the proposed technical solution helps to increase the effective efficiency of the engine when it is started and in partial operation modes.

ЛитератураLiterature

1. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учебник для вузов. - М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 720 с.1. Kavtaradze R.Z. Theory of piston engines. Special chapters: textbook for universities. - M.: Publishing house of MSTU. N.E. Bauman, 2008 .-- 720 p.

2. Гальговский В.Р., Гальговская О.В., Голосов А.А. Двигатель внутреннего сгорания и способ снижения топлива в двигателе внутреннего сгорания. Патент РФ №2 359 136. Опубл. 20.06.2009. Бюл. №17. F02B 19/04, F02B 23/04.2. Galgovsky V.R., Galgovskaya O.V., Golosov A.A. Internal combustion engine and method for reducing fuel in an internal combustion engine. RF patent №2 359 136. Publ. 06/20/2009. Bull. Number 17. F02B 19/04, F02B 23/04.

3. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохоров. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.3. Application of the shape memory effect in modern engineering / A.S. Tikhonov, A.P. Gerasimov, I.I. Prokhorov. - M.: Mechanical Engineering, 1981. - 80 p.

Claims (2)

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания в головке цилиндра, соединенную с рабочим цилиндром отверстием-горловиной, в которое входит с зазором выступ на поршне при его движении к ВМТ с образованием воздушного канала, в камере сгорания закреплена форсунка и на опорах установлена тепловая вставка из жаропрочного материала, при этом выступ на поршне, отверстие-горловина и тепловая вставка при движении поршня к ВМТ в такте сжатия обеспечивают вытеснение воздушного заряда через воздушный канал между стенками тепловой вставки и камеры сгорания с образованием осевого вихря вокруг вертикальной части стенки тепловой вставки, отличающийся тем, что опоры тепловой вставки выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, а в верхней части отверстия-горловины в головке закреплено кольцо из материала, обладающего эффектом памяти формы.1. An internal combustion engine containing a combustion chamber in the cylinder head, connected to the working cylinder by a throat hole, into which a protrusion on the piston enters with a gap when it moves to TDC with the formation of an air channel, a nozzle is fixed in the combustion chamber and a thermal insert is mounted on the supports of heat-resistant material, with the protrusion on the piston, the throat hole and the thermal insert when the piston moves to the TDC in the compression stroke to ensure the displacement of the air charge through the air channel between the walls of the heat avki and the combustion chamber to form an axial vortex around the vertical wall portion of thermal paste, characterized in that the supports thermal paste is made of a material having shape memory effect, and in the upper part, the neck hole in the head fixed ring of a material having shape memory. 2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, использован никелид титана. 2. An internal combustion engine according to claim 1, characterized in that titanium nickelide is used as a material having a shape memory effect.
RU2014128146/06A 2014-07-09 2014-07-09 Internal combustion engine RU2557816C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014128146/06A RU2557816C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014128146/06A RU2557816C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2557816C1 true RU2557816C1 (en) 2015-07-27

Family

ID=53762529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014128146/06A RU2557816C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2557816C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1615293A (en) * 1923-03-14 1927-01-25 Tartrais Eugene Henri Liquid-fuel internal-combustion engine
DE2118359A1 (en) * 1970-04-15 1971-10-28 Institut Francais Du Petrole Des Carburants Et Lubrifiants, Rueil-Malmaison, Hauts-De-Seine (Frankreich) Compression ignition engine
RU2227835C2 (en) * 2002-05-28 2004-04-27 Брянский государственный технический университет Internal combustion engine
RU2233382C2 (en) * 2002-01-23 2004-07-27 Брянский государственный технический университет Internal combustion engine
RU2239708C2 (en) * 2002-10-31 2004-11-10 Брянский государственный технический университет Internal combustion engine
RU2359136C2 (en) * 2006-12-25 2009-06-20 Владимир Рудольфович Гальговский Internal combustion engine and method of ice fuel combustion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1615293A (en) * 1923-03-14 1927-01-25 Tartrais Eugene Henri Liquid-fuel internal-combustion engine
DE2118359A1 (en) * 1970-04-15 1971-10-28 Institut Francais Du Petrole Des Carburants Et Lubrifiants, Rueil-Malmaison, Hauts-De-Seine (Frankreich) Compression ignition engine
RU2233382C2 (en) * 2002-01-23 2004-07-27 Брянский государственный технический университет Internal combustion engine
RU2227835C2 (en) * 2002-05-28 2004-04-27 Брянский государственный технический университет Internal combustion engine
RU2239708C2 (en) * 2002-10-31 2004-11-10 Брянский государственный технический университет Internal combustion engine
RU2359136C2 (en) * 2006-12-25 2009-06-20 Владимир Рудольфович Гальговский Internal combustion engine and method of ice fuel combustion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6699050B2 (en) Gasoline internal combustion engine with pre-combustion chamber and two spark plugs
KR20220021441A (en) How to inject ammonia fuel into a reciprocating engine
JP2013519834A (en) Piston arranged to reciprocate in the combustion engine cylinder
US20160169086A1 (en) Combustion chamber with ducts for internal combustion engines
EP3486471B1 (en) Internal combustion engine
JP2002276373A (en) Direct injection type internal combustion engine
RU2006146518A (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR COMBUSING FUEL IN THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US9441529B2 (en) Fuel system having sealed injection port
US5042442A (en) Internal combustion engine
RU2557816C1 (en) Internal combustion engine
JP2005090369A (en) Two cycle type internal combustion engine enabling self-ignition operation for self-igniting air-fuel mixture by compression
RU2549382C1 (en) Internal combustion engine
KR20130136917A (en) Injection system for compression ingnition diesel engine
WO2007080746A1 (en) Premixing compression self-ignition combustion engine
CN209244715U (en) Internal combustion engine and electrically actuated gasoline engine
RU2009148140A (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP2011208499A (en) Engine and ignition plug mounted on the same
RU2626611C2 (en) Two-stroke internal combustion engine with highest technical-economical and environmental criterial parameters and electronic control of accumulated fuel injection system of large fraction composition
JP2008169695A (en) Internal combustion engine
RU2727953C1 (en) Combustion chamber of internal combustion engine
CN104018939A (en) Engine with oppositely-arranged pistons and oppositely-arranged cylinders
CN103628977A (en) Dual-prism rotor engine
RU2239708C2 (en) Internal combustion engine
RU2351777C1 (en) Ice combustion chamber with compression ignition
JP2001152859A (en) Diesel engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160710