RU2626611C2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626611C2 RU2626611C2 RU2016100981A RU2016100981A RU2626611C2 RU 2626611 C2 RU2626611 C2 RU 2626611C2 RU 2016100981 A RU2016100981 A RU 2016100981A RU 2016100981 A RU2016100981 A RU 2016100981A RU 2626611 C2 RU2626611 C2 RU 2626611C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- fuel
- air
- axis
- engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
- F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
Изобретение относится к проблеме совершенствования критериальных параметров поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может найти использование в двигателестроении.The invention relates to the problem of improving the criteria for piston internal combustion engines (ICE) and may find use in engine building.
Критериальными параметрами ДВС являются:The criteria for ICE are:
1. Ресурсосбережение:1. Resource saving:
- удельная массовая мощность - Nm, кг/кВт;- specific mass power - N m , kg / kW;
- эффективный удельный расход топлива - ge, г/кВт⋅ч;- effective specific fuel consumption - g e , g / kW⋅h;
2. Динамические - приспособляемость и приемистость;2. Dynamic - adaptability and throttle response;
3. Экологические - по содержанию нормируемых токсичных компонентов отработавших газов:3. Environmental - according to the content of standardized toxic components of exhaust gases:
- оксидов азота - NOx;- nitrogen oxides - NO x ;
- окиси углерода - CO;- carbon monoxide - CO;
- несгоревшего топлива - CH;- unburned fuel - CH;
- сажи - C.- carbon black - C.
В настоящее время нет поршневого двигателя со всеми наилучшими критериальными параметрами одновременно. Токсичность всех их значительно выше норм даже при установке нейтрализаторов.Currently, there is no piston engine with all the best criteria parameters at the same time. The toxicity of all of them is significantly higher than the standards even when installing neutralizers.
Двигателями, имеющими наилучшую ресурсосберегающую удельную массовую мощность, являются бензиновые двухтактные двигатели, снимаемые с производства в связи с высокой токсичностью и большим расходом топлива.Engines with the best resource-saving specific mass power are gas two-stroke engines, which are discontinued due to high toxicity and high fuel consumption.
Известно техническое решение, в котором в карбюраторном двухтактном бензиновом двигателе с наилучшим Nm делается попытка улучшения второго ресурсосберегающего параметра - ge, наихудшего среди поршневых ДВС (до 600 г/кВт⋅ч) методом раздельной подачи топлива и воздуха и заменой карбюраторной системы питания двухтактного двигателя, инжекторной системой с электронным управлением (двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания. / В.М. Кондратов, Ю.С. Григорьев, В.В. Тупов и др. - Машиностроение, 1990, с. 47-48).A technical solution is known in which an attempt is made in a carbureted two-stroke gasoline engine with the best N m to improve the second resource-saving parameter - g e , the worst among piston ICEs (up to 600 g / kW⋅h) by the separate supply of fuel and air and replacing the carburetor power system of a two-stroke engine, electronically controlled injection system (two-stroke carburetor internal combustion engines. / V.M. Kondratov, Yu.S. Grigoryev, V.V. Tupov et al. - Mechanical Engineering, 1990, p. 47-48).
Двигатель содержит цилиндр, установленный в нем поршень, головку цилиндра с камерой сгорания и свечей, топливную форсунку, установленную наклонно в стенке цилиндра, в которой выполнены впускное и выпускное продувочные окна. В этом двигателе вместо карбюратора во впускной тракт (окно) устанавливается форсунка, подача топлива через которую осуществляется электронным блоком управления ЭСУД перед перекрытием впускного окна золотником-поршнем. Такое решение снижает сопротивление впускного тракта (отсутствует диффузор карбюратора, создающий сопротивление). Это ведет к повышению коэффициента наполнения ηv, а значит, и к возможности повышения удельной массовой мощности, но не решает экономические и экологические проблемы, т.к. не исключает выброс топлива в выпускные окна при продувке.The engine comprises a cylinder, a piston installed therein, a cylinder head with a combustion chamber and spark plugs, a fuel injector mounted obliquely in the cylinder wall, in which the inlet and outlet purge windows are made. In this engine, instead of a carburetor, an injector is installed in the inlet tract (window), the fuel supply through which is carried out by the electronic ECM control unit before the inlet window is blocked by a spool-piston. This solution reduces the resistance of the intake tract (there is no carburetor diffuser that creates resistance). This leads to an increase in the filling coefficient η v , and therefore to the possibility of increasing the specific mass power, but does not solve economic and environmental problems, because does not exclude the release of fuel into the exhaust windows during purging.
Известен двухтактный двигатель с ЭСУД с установкой форсунки в камере сгорания и образованием выемки в днище поршня (патент США 6338327, МПК F02B 23/10, опубл. 15.01.2002), содержащий головку блока, корпус, форсунку, шатун, поршень, впускные и выпускные окна, свечу зажигания. В этом двигателе осуществляется раздельная подача воздуха и топлива, впрыск топлива после закрытия выпускного окна в сферическую выемку в днище поршня. Этими конструктивными мероприятиями достигается повышение экономичности за счет ликвидации выброса топлива при продувке и делается попытка повышения экономичности за счет послойного способа смесеобразования (далее ПССО).Known two-stroke engine with an ECM with the installation of the nozzle in the combustion chamber and the formation of a recess in the piston bottom (US patent 6338327, IPC F02B 23/10, publ. 15.01.2002), containing the block head, housing, nozzle, connecting rod, piston, intake and exhaust windows, spark plug. This engine provides separate air and fuel supply, fuel injection after closing the exhaust window into a spherical recess in the piston crown. With these constructive measures, an increase in efficiency is achieved by eliminating fuel emissions during purging and an attempt is made to increase efficiency due to the layered method of mixture formation (hereinafter referred to as PSO).
Основным недостатком известного двигателя является высокая неоднородность топливовоздушной смеси при ПССО и сгорания топлива, при которой локальные значения коэффициента избытка воздуха - αл при петлевой продувке колеблется в пределах αл=0,95÷2,0, предопределяя большой диапазон температуры рабочего тела Трт=2500÷1400 K, и высокое образование оксидов азота при Трт выше температуры активации реакции окисления N2 кислородом воздуха (Такт ≈ 1500 K). Другим недостатком установки форсунки в камере сгорания является то, что она расположена в зоне высоких температур (до 2500 K) и давлений (до 7 МПа). Это снижает ее надежность и долговечность.The main disadvantage of the known engine is the high heterogeneity of the air-fuel mixture during PSSO and fuel combustion, in which the local values of the coefficient of excess air - α l during loop blowing ranges from α l = 0.95 ÷ 2.0, predetermining a large range of working fluid temperature T RT = 2500 ÷ 1400 K, and the high formation of nitrogen oxides at T RT is higher than the activation temperature of the oxidation reaction of N 2 with atmospheric oxygen (T act ≈ 1500 K). Another disadvantage of installing the nozzle in the combustion chamber is that it is located in the zone of high temperatures (up to 2500 K) and pressures (up to 7 MPa). This reduces its reliability and durability.
Кроме того, установка форсунки в зоне высоких давлений предопределяет необходимость повышения давления топлива перед сопловыми отверстиями форсунки на 0,3÷0,4 МПа больше максимального давления рабочего тела в камере сгорания - Pm max.In addition, the installation of the nozzle in the high pressure zone determines the need to increase the fuel pressure in front of the nozzle nozzle openings by 0.3 ÷ 0.4 MPa more than the maximum pressure of the working fluid in the combustion chamber - P m max.
Это требует создания новой аккумуляторной системы питания двигателя высокого постоянного давления (Pm=8,3÷8,5 МПа) и узлов, рассчитанных на это давление.This requires the creation of a new battery system for supplying a high constant pressure engine (P m = 8.3 ÷ 8.5 MPa) and units designed for this pressure.
Известен двухтактный бензиновый двигатель с кривошипно-камерной продувкой воздуха, аккумуляторной системой питания топливом, электронным управлением раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндр и микропроцессорным искровым зажиганием (RU 2344299 C1, опубл. 20.01.2009 г.).Known two-stroke gasoline engine with a crank-chamber air purge, a battery fuel supply system, electronic control of the separate supply of fuel and air into the cylinder and microprocessor spark ignition (RU 2344299 C1, publ. 20.01.2009).
Двигатель содержит цилиндр, в стенке которого выполнены впускные и выпускные окна, топливную форсунку, установленную наклонно в стенке цилиндра, поршень (с цилиндрической выемкой в днище), выполняющий функцию золотника, головку цилиндра и свечу.The engine comprises a cylinder, in the wall of which inlet and outlet windows are made, a fuel nozzle mounted obliquely in the cylinder wall, a piston (with a cylindrical recess in the bottom) that acts as a spool, a cylinder head and a candle.
Такое техническое решение повышения топливной экономичности и улучшения экологических показателей, надежности зажигания и устойчивого горения, а также защиты форсунки от высокой температуры и давления достигается раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндр при петлевой (контурной) продувке закрученным конструктивно во впускных окнах принудительным турбулентным потоком воздуха, обеспечивающим объемно-пленочное смесеобразование (далее ОПССО) и сжигание топливно-воздушной смеси.Such a technical solution to increase fuel economy and improve environmental performance, reliability of ignition and sustainable combustion, as well as to protect the nozzle from high temperature and pressure is achieved by separate supply of fuel and air to the cylinder during loop (loop) purging by means of a constructive forced turbulent air flow twisted structurally in the inlet windows, providing volume-film mixture formation (hereinafter OPSSO) and combustion of the fuel-air mixture.
Достоинствами петлевой (контурной) схемы газообмена являются:The advantages of a loop (contour) gas exchange scheme are:
- простота конструкции двигателя, отсутствие клапанов и их привода.- simplicity of engine design, lack of valves and their drive.
- организация кривошипно-камерного наполнения цилиндра двигателя воздухом при продувке без внешнего нагнетателя.- Organization of crank-chamber filling of the engine cylinder with air when purging without an external supercharger.
Недостатками этого двигателя является:The disadvantages of this engine are:
- низкое качество очистки цилиндра при петлевой (контурной) схеме газообмена;- low quality of cylinder cleaning in a loop (contour) gas exchange scheme;
- появление застойной зоны над поршнем при большом угле наклона осей впускных окон - 45÷50°, что делает принудительную интенсификацию массообмена малоэффективной;- the appearance of a stagnant zone above the piston with a large angle of inclination of the axes of the inlet windows - 45 ÷ 50 °, which makes the forced intensification of mass transfer ineffective;
- раздельная подача продувочного воздуха (вместо смеси топливо - воздух - масло), через поддон ДВС создает проблему смазки подшипников коленчатого вала;- a separate supply of purge air (instead of the fuel-air-oil mixture), through the ICE pan creates the problem of lubricating the crankshaft bearings;
- организация ОПССО, ввиду наличия непродуваемых зон и большой неоднородности топливно-воздушной смеси из-за двухступенчатого сжигания смеси с большим диапазоном локальных значений αл=0,95÷2,0, что предопределяет высокий диапазон Tсг=2500-1400 K и образование оксидов азота;- the organization of the OPSSO, due to the presence of windproof zones and a large heterogeneity of the fuel-air mixture due to two-stage combustion of the mixture with a large range of local values α l = 0.95 ÷ 2.0, which determines a high range T cr = 2500-1400 K and the formation nitrogen oxides;
- большой расход «чистого» воздуха при наполнении цилиндра при кривошипно-камерной петлевой (контурной) продувке через поперечно-расположенные впускные и выпускные окна из-за большого выноса его в смеси с отработанными газами (далее ОГ) при очистке цилиндра.- high consumption of "clean" air when filling the cylinder during a crank-chamber loop (loop) purge through transversely arranged inlet and outlet windows due to its large removal in the mixture with exhaust gases (hereinafter referred to as exhaust gas) when cleaning the cylinder.
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за наиболее близкий аналог.This design is the closest to the proposed technical essence and is taken as the closest analogue.
В основу изобретения положена техническая задача разработки рабочего процесса двигателя единого цикла со всеми наилучшими критериальными, ресурсосберегающими, технико-экономическими и экологическими параметрами, надежностью и долговечностью работы всех узлов.The invention is based on the technical task of developing a single-cycle engine workflow with all the best criteria, resource-saving, technical, economic and environmental parameters, reliability and durability of all nodes.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в двигателе единого цикла с электронным управлением раздельной подачей топливо-воздушной смеси и очистки цилиндра от ОГ топливоподающая форсунка установлена в воздухо-топливоподающем канале головки цилиндра, а сам воздухо-топливоподающий канал расположен под углом β=75÷80° к оси клапана и тангенциальным входом в завихритель.The solution to this problem is achieved by the fact that in a single-cycle engine with electronic control of separate supply of the fuel-air mixture and cleaning the cylinder from exhaust gas, the fuel supply nozzle is installed in the air-fuel supply channel of the cylinder head, and the air-fuel supply channel is located at an angle β = 75 ÷ 80 ° to the valve axis and tangential inlet to the swirl.
Расположение форсунки в зоне низкой температуры (≈ 300÷350 K) и давления при наддуве Pa≈0,15÷0,2 МПа в воздухо-топливоподающем канале обеспечивает повышение надежности и долговечности форсунки.The location of the nozzle in the zone of low temperature (≈ 300 ÷ 350 K) and boost pressure P a ≈0.15 ÷ 0.2 MPa in the air-fuel supply channel improves the reliability and durability of the nozzle.
Низкий уровень давления в воздухо-топливоподающем канале и невысокие требования к качеству распыляемого топлива предопределяют использование аккумуляторной системы питания топливом низкого давления, близкого к давлению в инжекторной системе Pm=0,3÷0,5 МПа, что снижает стоимость агрегатов (насоса, форсунок, трубопроводов и др.) и предопределяет простоту их конструкции.The low level of pressure in the air-fuel supply channel and low requirements for the quality of the sprayed fuel predetermine the use of an accumulator power supply system for low-pressure fuel, close to the pressure in the injection system Pm = 0.3 ÷ 0.5 MPa, which reduces the cost of units (pump, nozzles, pipelines, etc.) and determines the simplicity of their design.
Электромагнитный управляемый контролером клапан с фаской β1=10÷15° к его оси образует пленочно-вихревой способ интенсификации смесеобразования и тепломассообмена в камере сгорания. Малый угол закрутки завихрителя и равный ему угол фаски клапана β1≈10÷l5° создает тангенциальный поток воздуха, который при расширении на входе в камеру сгорания практически перпендикулярен оси цилиндра, что при осевой скорости воздуха Vx → 0, создает слоистое (без смешивания с вытесняемыми продуктами сгорания) вытеснение продуктов сгорания.An electromagnetic valve controlled by the controller with a bevel β 1 = 10 ÷ 15 ° to its axis forms a film-vortex method of intensification of mixture formation and heat and mass transfer in the combustion chamber. The small swirl angle of the swirl and the equal chamfer angle β 1 ≈ 10 ÷ l5 ° creates a tangential air flow, which, when expanding at the inlet of the combustion chamber, is almost perpendicular to the cylinder axis, which creates a layered air flow at axial velocity V x → 0 (without mixing with displaced combustion products) displacement of combustion products.
Повышение ресурсосберегающего критериального параметра - удельной массовой мощности Nm достигается за счет интенсификации тепломассообмена при пленочно-вихревом способе сжигания бедной смеси с α=1,5-2, диссипацией лучистой энергии в тепловую энергию рабочего тела и снижения теплопередачи в систему охлаждения.An increase in the resource-saving criterion parameter - specific mass power N m is achieved due to the intensification of heat and mass transfer during the film-vortex method of burning a poor mixture with α = 1.5-2, dissipation of radiant energy into the heat energy of the working fluid and reduction of heat transfer to the cooling system.
Выпускные окна-щели (далее выпускные окна) выполнены по всему периметру (диаметру) цилиндра с высотой окон h, равной ≈0,063 хода поршня S, тангенциально поверхности окружности цилиндра и под углом граней β2=75÷80° к оси цилиндра.Outlet windows-slots (hereinafter outlet windows) are made along the entire perimeter (diameter) of the cylinder with a window height h equal to ≈0.063 of the piston stroke S, tangentially to the circumference of the cylinder circumference and at an angle of faces β 2 = 75 ÷ 80 ° to the cylinder axis.
Повышение топливной экономичности обеспечивается раздельной подачей закрученной в завихрителе топливовоздушной обедненной смеси через впускной клапан в цилиндр двигателя и очисткой его от продуктов сгорания с электронным управлением подачи топлива форсункой и моментом открытия и закрытия клапана на различных скоростных режимах работы двигателя, обеспечивающими максимальное наполнение (ηv) и минимальное количество остаточных газов (ηог) в свежем заряде при клапанно-щелевой прямоточной продувке.Improving fuel economy is ensured by the separate supply of the air-fuel lean mixture swirling in a swirl through the inlet valve to the engine cylinder and cleaning it of combustion products with electronic control of the fuel supply by the nozzle and the moment the valve opens and closes at various high-speed engine operation modes ensuring maximum filling (η v ) and the minimum amount of residual gases (η og ) in a fresh charge with valve-slot direct-flow blowing.
Улучшение экологических показателей (уменьшение образования оксидов азота NOx) достигается за счет конструктивно организованного принудительного турбулентного / кг и Такт=1500 K коэффициент избыткаImproving environmental performance (reducing the formation of nitrogen oxides NO x ) is achieved through structurally organized forced turbulent / kg and T act = 1500 K excess coefficient
воздуха не ниже α=1,5. Это при большом избытке кислорода предопределяет снижение содержания и других токсичных нормируемых компонентов: CO, CH и сажи до уровня Евро-5.air not lower than α = 1.5. This, with a large excess of oxygen, predetermines a decrease in the content of other toxic normalized components: CO, CH and soot to the level of Euro-5.
Снижение максимальной температуры продуктов сгорания до Tсг=l500 K уменьшает долю лучистой энергии, передаваемой стенке КС и цилиндра, а высокая степень черноты паров топлива и пленки, наносимой при пленочно-вихревом способе смесеобразования, увеличит диссипацию лучистой энергии в рабочем теле, повышая долю тепловой энергии передаваемой ему теплопередачей с характеристиками турбулентного тепломассообмена (λт, μт, αт), во много раз большим по сравнению с диффузионным тепломассобменом (λт, μт, αт). Это ведет к снижению температуры стенки и теплоотводу в окружающую среду.Reducing the maximum temperature of the combustion products to T cr = l500 K reduces the proportion of radiant energy transmitted to the wall of the COP and the cylinder, and a high degree of blackness fuel film vapor deposition at a film-vortex method of mixing, increase the dissipation of radiant energy in the working fluid, increasing the heat stake energy transferred to it by heat transfer with the characteristics of turbulent heat and mass transfer (λ t , μ t , α t ), many times greater than diffusion heat and mass transfer (λ t , μ t , α t ). This leads to a decrease in wall temperature and heat dissipation into the environment.
Использование бензиновой фракции топлива широкого фракционного состава за счет сокращения периода задержки воспламенения достигающего δ=0,2 до δ → 0 при искровом регулируемом контроллером ЭСУД зажигании улучшает технические (жесткость, максимальное давление и др.) показатели двигателя.The use of a gasoline fraction of fuel with a wide fractional composition due to a reduction in the ignition delay period reaching δ = 0.2 to δ → 0 with spark ignition regulated by the ECM controller improves the technical (stiffness, maximum pressure, etc.) engine performance.
Представленные конструктивное решения обеспечивают выполнение поставленной цели:The presented constructive solutions ensure the achievement of the goal:
1. Создания двигателя со всеми наилучшими критериальными параметрами:1. Creation of an engine with all the best criteria parameters:
- удельной массовой мощности - Nm (кг/кВт);- specific mass power - N m (kg / kW);
- удельными эффективным расходом топлива широкого фракционного состава (ge, г/кВт⋅ч);- specific effective fuel consumption of a wide fractional composition (g e , g / kW⋅h);
- удельным содержанием нормируемых компонентов в ОГ до норм Евро - 5 (г/кВт⋅ч).- specific content of standardized components in the exhaust gas up to Euro - 5 (g / kW⋅h).
2. Повышения надежности и долговечности форсунки, свечи и деталей цилиндро-поршневой группы.2. Improving the reliability and durability of the nozzle, spark plug and parts of the cylinder-piston group.
3. Применение топлива широкого фракционного состава снизит требования к физико-химическим (антидетонационным и другим) свойствам, технологии производства и расширит топливную базу углеводородного топлива, в том числе и газовых конденсатов.3. The use of fuel of a wide fractional composition will reduce the requirements for physicochemical (antiknock and other) properties, production technology and expand the fuel base of hydrocarbon fuel, including gas condensates.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is illustrated by drawings:
Фиг. 1 - общая схема двигателя единого цикла;FIG. 1 is a general diagram of a single cycle engine;
Фиг. 2 - горизонтальное сечение А-А по воздухо-топливоподающему каналу;FIG. 2 - horizontal section AA along the air-fuel supply channel;
Фиг. 3 - вертикальное сечение топливо - воздушного канала;FIG. 3 - vertical section of the fuel - air channel;
Фиг. 4 - сечение цилиндра по выпускным окнам;FIG. 4 - section of the cylinder at the outlet windows;
Фиг. 5 - сечение по выпускному окну.FIG. 5 is a section along the outlet window.
Двухтактный двигатель единого цикла содержит корпус с цилиндром - 1, по всему диаметру которого выполнены тангенциальные выпускные окна - 2 с наклоном по высоте h граней (равной половине высоты окон при кривошипно-камерной продувке), равным углу закрутки потока ОГ для снижения гидравлических потерь на входе в кольцевую полость газосборника - 3, соединенную с продувочным насосом (на фиг. не указан), поршень-золотник - 4 и головку цилиндра - 5 с камерой сгорания - 6, конструктивно образованного в воздухо-топливоподающем канале – 7 завихрителя - 8 и форсунки - 9, а также впускной клапан - 10 и свечу -11.A single-cycle two-stroke engine contains a housing with a cylinder - 1, along the entire diameter of which there are tangential exhaust windows - 2 with a slope in height h of the faces (equal to half the height of the windows with a crank chamber purge) equal to the swirl angle of the exhaust gas flow to reduce hydraulic losses at the inlet in the annular cavity of the gas collector - 3, connected to the purge pump (not shown in Fig.), the piston-spool - 4 and the cylinder head - 5 with the combustion chamber - 6, structurally formed in the air-fuel supply channel - 7 swirler - 8 and nozzles - 9, as well as the inlet valve - 10 and the candle -11.
Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.
При перемещении поршня-золотника - 4 от верхней мертвой точки (далее ВМТ) к нижней мертвой точке (далее НМТ) на такте рабочего хода (расширения) открываются выпускные окна - 2 и продукты сгорания под давлением начинают поступать в кольцевую полость газосборника - 3 и далее в турбину агрегата наддува (турбокомпрессора).When the piston-spool - 4 is moved from the top dead center (hereinafter TDC) to the bottom dead center (hereinafter BDC), exhaust ports open at the stroke of the stroke (expansion) - 2 and combustion products under pressure begin to enter the annular cavity of the gas collector - 3 and further to the turbine of the boost unit (turbocharger).
Расположение продувочных окон в НМТ при клапанно-щелевой прямоточной продувке позволяет увеличить суммарную площадь проходных сечений выпускных окон и уменьшить высоту щелей, а значит, и долю потерянного хода поршня - S что, не ухудшая очистку цилиндра от отработавших газов. При понижении давления в цилиндре - 1 до давления меньше давления воздуха перед впускным клапаном - 10 в завихрителе - 8 открывается впускной клапан - 10, через который под давлением, создаваемым продувочным компрессором, по воздухо-топливоподающему каналу - 7 закрученный в завихрителе - 8 воздух поступает в цилиндр - 1, вытесняя продукты сгорания.The location of the purge windows in the BDC with valve-slotted straight-through purge allows to increase the total area of the bore sections of the exhaust windows and reduce the height of the slots, and hence the proportion of the lost piston stroke - S, which does not impair the cleaning of the cylinder from exhaust gases. When the pressure in the cylinder - 1 is reduced to a pressure lower than the air pressure in front of the inlet valve - 10 in the swirler - 8, the inlet valve - 10 opens, through which the air enters through the air-fuel supply channel - 7 and swirls in the swirl - 8 through the air-fuel supply channel - 7 in the cylinder - 1, displacing combustion products.
Очистка цилиндра заканчивается после перекрытия поршнем-золотником - окон - 2 на такте сжатия (движения от НМТ к ВМТ) при открытом положении впускного клапана - 10. Электронный блок управления осуществляет впрыск топлива форсункой - 9 в воздухо-топливоподающий канал - 7. Смесь закручивается завихрителем - 8 и через клапан - 10 за счет центробежных сил топливо наносится на поверхность камеры сгорания и верхнюю часть цилиндра (примерно до ВМТ первого поршневого кольца), образуя на них прочную пленку. Момент отсечки подачи топлива и закрытия затем впускного клапана определяется электронный блок управления в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы ДВС.The cylinder cleaning ends after the piston-spool shuts off - windows - 2 on the compression stroke (movement from BDC to TDC) with the intake valve open - 10. The electronic control unit injects fuel with the nozzle - 9 into the air-fuel supply channel - 7. The mixture is twisted with a swirl - 8 and through the valve - 10 due to centrifugal forces, fuel is applied to the surface of the combustion chamber and the upper part of the cylinder (approximately to the TDC of the first piston ring), forming a strong film on them. The moment of cutoff of the fuel supply and then closing of the intake valve is determined by the electronic control unit depending on the load and high-speed operation of the internal combustion engine.
При турбулентном (вихревом) движении потока воздуха, омывающего поверхность топливной пленки, с которой начинается испарение и образование паров, интенсифицируется массообмен между топливом и воздухом - смесеобразование с коэффициентом массообмена - μт, во много раз превышающим молекулярный μ, что обеспечивает (при отсутствии застойных зон) высокую однородность смеси и α≈const - по всему объему камеры сгорания.During turbulent (vortex) movement of the air stream washing the surface of the fuel film, with which evaporation and vapor formation begins, mass transfer between fuel and air is intensified - mixture formation with a mass transfer coefficient of μ t , many times higher than molecular μ, which ensures (in the absence of stagnant zones) high homogeneity of the mixture and α≈const - over the entire volume of the combustion chamber.
После воспламенения свечой - 11 высокооднородной при μт>μ однофазной паро-воздушной смеси и теплообмен с коэффициентом λт>>λ обеспечивает понижение температуры продуктов сгорания при α>1,5 - Тсг до величины не превышающей Такт реакции образования NOx и низкое содержание CO, CH и сажи.After ignition spark - 11 μ m when the highly> μ-phase vapor-air mixture, and a heat exchange coefficient λt >> λ ensures lowering combustion temperature when α> 1,5 - T c to a value not exceeding T act NO x formation reactions and low content of CO, CH and soot.
По окончании процесса сгорания и открытии поршнем-золотником - 4 выпускных окон - 2 начинается выпуск под давлением ОГ, а после снижения его до давления продувки, давлением, создаваемым компрессором перед клапаном - 10.At the end of the combustion process and the piston-spool opens - 4 exhaust ports - 2, the exhaust starts under exhaust pressure, and after reducing it to the purge pressure, the pressure created by the compressor in front of the valve is 10.
В результате такой конструктивной организации пленочно-вихревого способа смесеобразования и сгорания осуществляется повышение технико-экономических ресурсосберегающих и экологических критериальных параметров до наилучших параметров мирового уровня.As a result of such a constructive organization of the film-vortex method of mixture formation and combustion, the technical and economic resource-saving and environmental criteria parameters are increased to the best world-class parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100981A RU2626611C2 (en) | 2016-01-13 | 2016-01-13 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100981A RU2626611C2 (en) | 2016-01-13 | 2016-01-13 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016100981A RU2016100981A (en) | 2017-07-18 |
RU2626611C2 true RU2626611C2 (en) | 2017-07-31 |
Family
ID=59497051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100981A RU2626611C2 (en) | 2016-01-13 | 2016-01-13 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626611C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180758U1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | 2-STROKE DIESEL ENGINE |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT167985B (en) * | 1949-07-08 | 1951-03-27 | Franz Czaak | Two-stroke internal combustion engine |
JPS5523315A (en) * | 1978-08-02 | 1980-02-19 | Nippon Soken Inc | Two-cycle internal combustion engine |
US4995349A (en) * | 1988-02-08 | 1991-02-26 | Walbro Corporation | Stratified air scavenging in two-stroke engine |
DE4341885A1 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Kurt Koenig | Controlled two-stroke internal combustion engine |
RU2231657C2 (en) * | 2002-08-07 | 2004-06-27 | Каменев Юрий Георгиевич | Two-stroke internal combustion engine |
RU2344299C1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Two-stroke gasoline engine with direct injection of fuel and electronic control system |
RU81262U1 (en) * | 2008-10-02 | 2009-03-10 | Федор Камильевич Глумов | PISTON ENGINE |
-
2016
- 2016-01-13 RU RU2016100981A patent/RU2626611C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT167985B (en) * | 1949-07-08 | 1951-03-27 | Franz Czaak | Two-stroke internal combustion engine |
JPS5523315A (en) * | 1978-08-02 | 1980-02-19 | Nippon Soken Inc | Two-cycle internal combustion engine |
US4995349A (en) * | 1988-02-08 | 1991-02-26 | Walbro Corporation | Stratified air scavenging in two-stroke engine |
DE4341885A1 (en) * | 1993-12-08 | 1995-06-14 | Kurt Koenig | Controlled two-stroke internal combustion engine |
RU2231657C2 (en) * | 2002-08-07 | 2004-06-27 | Каменев Юрий Георгиевич | Two-stroke internal combustion engine |
RU2344299C1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Two-stroke gasoline engine with direct injection of fuel and electronic control system |
RU81262U1 (en) * | 2008-10-02 | 2009-03-10 | Федор Камильевич Глумов | PISTON ENGINE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180758U1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | 2-STROKE DIESEL ENGINE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016100981A (en) | 2017-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8561581B2 (en) | Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine | |
US5119780A (en) | Staged direct injection diesel engine | |
US7624709B2 (en) | Cao cycles of internal combustion engine with increased expansion ratio, constant-volume combustion, variable compression ratio, and cold start mechanism | |
US8550042B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
US20110030654A1 (en) | Two-Stroke Uniflow Turbo-Compound Internal Combustion Engine | |
US20110108012A1 (en) | Internal combustion engine and working cycle | |
US10669926B2 (en) | Systems and methods of compression ignition engines | |
US9228491B2 (en) | Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine | |
KR20220021441A (en) | How to inject ammonia fuel into a reciprocating engine | |
CN110914525B (en) | Improved system and method for compression ignition engine | |
US7841308B1 (en) | Rotary valve in an internal combustion engine | |
CN104929767A (en) | Electric control direct injection multi-fuel two-stroke engine | |
US8973539B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
JP2005201075A (en) | Internal combustion engine capable of self-ignition operation allowing compression self-ignition of air-fuel mixture | |
JP4238682B2 (en) | A two-cycle internal combustion engine capable of self-ignition operation in which air-fuel mixture is compressed and self-ignited | |
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 | |
KR920701621A (en) | 2-stroke internal combustion engine with diesel-compressed ignition | |
GB2425808A (en) | Supercharged two-stroke engine with separate direct injection of air and fuel | |
RU2344299C1 (en) | Two-stroke gasoline engine with direct injection of fuel and electronic control system | |
US20160032821A1 (en) | Six Stroke Internal-Combustion Engine | |
JP2005163686A (en) | Internal combustion engine capable of self-ignition operation for permitting compressive self-ignition of air-fuel mixture | |
JP2018172981A (en) | Control device of homogeneous charge compression ignition type engine | |
US8251041B2 (en) | Accelerated compression ignition engine for HCCI | |
RU2378518C1 (en) | Four-stroke gasoline ice with fuel injection electronic control | |
JP2004176620A (en) | Overhead valve type multiple cylinder engine capable of two-cycle operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180114 |