RU2644795C1 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644795C1 RU2644795C1 RU2017100868A RU2017100868A RU2644795C1 RU 2644795 C1 RU2644795 C1 RU 2644795C1 RU 2017100868 A RU2017100868 A RU 2017100868A RU 2017100868 A RU2017100868 A RU 2017100868A RU 2644795 C1 RU2644795 C1 RU 2644795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- cylinder
- internal combustion
- ice
- 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
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ДВС, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей топливный насос высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки 5, расположенные в цилиндрах 1 ДВС, соединенные гидравлически, электронный блок управления. В каждом цилиндре двигателя расположены, по меньшей мере, две взаимозаменяемые топливные форсунки, оснащенные распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий. Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок с возможностью осуществлять варьирование закона подачи топлива позволяет оптимизировать характеристики распыливания топлива не только по времени цикла, но и в объеме цилиндра за счет выбора расположения форсунок для конкретной конструкции ДВС с учетом особенностей вихреобразования в цилиндре. Это расширяет возможности совершенствования рабочего процесса ДВС. 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания - дизелям большой цилиндровой мощности на мобильных энергоустановках, транспорте, на тракторах в сельском хозяйстве, для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью. К современным дизелям указанного назначения предъявляются жесткие, зачастую противоречивые требования, заключающиеся в повышении удельной мощности, топливной экономичности и эксплуатационных свойств, при одновременном снижении эмиссии вредных веществ с отработавшими газами. В двигателях такого рода используются системы непосредственного впрыска топлива с организацией кругового воздушного потока. При непосредственном впрыске особое значение имеют положение и количество впрыскиваемых струй в камере сгорания. Основная проблема - за очень короткий промежуток времени распределить холодное жидкое топливо в горячем воздухе и смешать их таким образом, чтобы получить относительно «тихое» сгорание с небольшими выбросами вредных веществ, предотвращение образования сажи и детонационного сгорания. Весь процесс сгорания, а также выбросы вредных веществ и уровень шума определяются процессами во время запаздывания воспламенения. У современных дизельных двигателей инженеры пытаются оптимизировать процессы, происходящие во время запаздывания воспламенения во всех диапазонах нагрузки и оборотов. Интервал запаздывания воспламенения и процессы во время запаздывания воспламенения определяются большим количеством порой противоположных факторов. Слишком короткое запаздывание воспламенения приводит к повышенному выбросу сажи, но более мягкому и тихому сгоранию. Слишком длинное запаздывание воспламенения дает сгорание с меньшим выбросом сажи, но более шумное, с повышенными выбросами NOx и более высокой нагрузкой на детали. Одним из перспективных способов решения проблемы является совершенствование рабочего цикла дизеля путем повышения степени управляемости процессом смесеобразования и сгорания, применением управляемого впрыскивания топлива. Для обеспечения высоких экономических и экологических показателей топливоподающие системы современных дизельных двигателей должны осуществлять распределенные по времени впрыски с высоким рабочим давлением (Марченко А.П., Мешков Д.В., Рыкова И.В. Тенденции развития форсунок аккумуляторных топливных систем типа Common Rail // Двигатели внутреннего сгорания. 2005. №1. С. 68~74).
Известен двигатель внутреннего сгорания, преимущественно дизель с непосредственным впрыском топлива, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки, расположенные в цилиндрах двигателя, соединенные гидравлически, электронный блок управления, осуществляющий управление моментом начала и продолжительностью впрыска топлива каждого из двух уровней отверстий распылителя форсунки в соответствующий цилиндр двигателя (Bartsch С. Common Rail oder ? Dieseleinspritzung auf neuen Wegen // MTZ: Motortechnische Zeitschrift. - 2005. - 66. - №4. - S. 254-258. RU 2383772, F02M 61/08, F02M 51/06, F02M 47/02 10.03.2010).
Недостатками такого двигателя являются:
- сложность изготовления такого типа форсунок, особенно их распылителей и их удорожание за счет увеличения количества исполнительных механизмов (электромагнитных или пьезоэлектрических);
- невозможность распределить очаги впрыскивания топлива по объему камеры сгорания, что актуально при больших размерах камеры сгорания.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение повышенной удельной мощности, топливной экономичности и эксплуатационных свойств двигателя внутреннего сгорания - дизеля большой цилиндровой мощности на мобильных энергоустановках, транспорте, на тракторах в сельском хозяйстве, для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью, при одновременном снижении эмиссии вредных веществ с отработавшими газами путем организации впрыска топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания с распределением очагов впрыскивания топлива по объему камеры сгорания и с осуществлением управления начала и продолжительностью впрыска топлива.
Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата в двигателе внутреннего сгорания, преимущественно дизеле с непосредственным впрыском топлива, оснащенном аккумуляторной системой подачи топлива, включающей источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, электроуправляемые форсунки, расположенные в цилиндрах двигателя, соединенные гидравлически, электронный блок управления, осуществляющий управление моментом начала и продолжительностью впрыска топлива каждой форсункой в соответствующий цилиндр двигателя, в каждом цилиндре двигателя расположено, по меньшей мере, две форсунки.
Сущность предлагаемых технических решений поясняется графически.
На фиг. 1 схематично показана камера сгорания одного цилиндра предлагаемого двигателя внутреннего сгорания.
На фиг. 2 показана система топливоподачи двигателя внутреннего сгорания.
В качестве доказательства промышленной осуществимости заявленного изобретения с достижением вышеуказанного технического результата ниже приводится описание конкретной, но не единственно возможной конструкции двигателя внутреннего сгорания.
Каждый цилиндр 1 предлагаемого двигателя внутреннего сгорания 2 оснащен впускными газовыми каналами (не показаны), создающими завихрение воздуха на впуске в цилиндр 1, впускными клапанами 3, а также выпускными газовыми каналами (не показаны) с выпускными клапанами 4; электроуправляемыми взаимозаменяемыми топливными форсунками 5, через которые впрыскивается топливо в цилиндр 1, создавая струи распыленного топлива 6, направление воздушного вихря 7 в камере сгорания показано условно. Топливный насос высокого давления 8 соединен с топливным баком 9, а выход топливного насоса высокого давления 8 соединен трубопроводом с гидроаккумулятором топлива 10. Гидроаккумулятор топлива 10 соединен с электроуправляемыми форсунками 5 для подачи топлива в цилиндры 1. Электронный блок управления впрыском 11 электрически соединен с датчиком положения 12 рычага подачи топлива 13, с органами управления электроуправляемых (электромагнитных или пьезоэлектрических) форсунок 5 для подачи топлива (по меньшей мере, по две на каждый цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания 2). К электронному блоку управления впрыском 11 электрически присоединены датчик положения верхней мертвой точки поршня первого цилиндра, датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик давления топлива в гидроаккумуляторе топлива 10 и другие датчики, осуществляющие контроль режима работы двигателя внутреннего сгорания 2 (эти датчики на схеме фиг. 2 не показаны).
Для расширения возможностей совершенствования процессов смесеобразования и сгорания в конкретных конструкциях двигателей внутреннего сгорания взаимозаменяемые электроуправляемые форсунки могут оснащаться распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий.
Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания 2 работает следующим образом. На такте впуска при открытии впускных клапанов 3 происходит заполнение цилиндра свежим воздухом через впускные газовые каналы (не показаны), создающие завихрение воздуха на впуске в цилиндр 1. На такте сжатия при закрытых впускных 3 и выпускных 4 клапанах происходит сжатие воздушного заряда с повышением его давления и температуры. При этом увеличивается скорость завихрения воздуха, созданная при впуске. При положении поршня вблизи верхней мертвой точки электронный блок управления впрыском 11 подает сигнал органам управления электроуправляемых форсунок 5 для подачи топлива. Момент начала впрыска, степень нарастания подачи топлива и продолжительность впрыска определяются моментом начала сигнала, характером изменения его интенсивности и продолжительностью. Эти характеристики сигнала формируются в электронном блоке управления впрыском 11 в соответствии с заложенной в него программой в зависимости от требуемого скоростного и нагрузочного режима работы двигателя внутреннего сгорания 2 и информации датчиков, соединенных с электронным блоком управления впрыском 11. При этом формируемые таким образом характеристики впрыска позволяют за короткое время при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки при наличии, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок впрыснуть большее количество топлива через большее количество отверстий при равномерном распыливании топлива с высоким импульсом и при большом постоянном давлении. Это способствует интенсивному равномерному сгоранию топлива. При ходе поршня к нижней мертвой точке происходит расширение продуктов сгорания топлива и совершается полезная работа. После открытия выпускных клапанов 4 при ходе поршня к верхней мертвой точке осуществляется такт выпуска и завершается один цикл работы двигателя внутреннего сгорания 2.
Расположение электроуправляемых форсунок и их количество в каждом цилиндре конкретного двигателя внутреннего сгорания может быть выбрано отдельно для наилучшего достижения вышеуказанного технического результата. Момент начала, окончания и закон подачи топлива каждой форсункой в цилиндре могут быть индивидуальны.
Реализация цикла работы предложенного двигателя внутреннего сгорания 2 позволяет организовать впрыск топлива и его сгорание с максимальным приближением к циклу с подводом теплоты при постоянном давлении и максимальном индикаторном кпд и минимальных вредных выбросах.
Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок позволяет
- осуществлять управляемый во времени впрыск топлива при улучшенном качестве впрыска за счет наличия большего суммарного количества отверстий для впрыска и увеличения за счет этого времени на управление впрыском во время цикла;
- выполнить требования равномерности распыливания топлива в камере сгорания путем распыливания мелких капель с высоким импульсом при большом давлении и через большое количество отверстий распылителей, распределенных по объему цилиндра;
- за счет лучшего распределения распыленного топлива по объему цилиндра представляется возможность снизить интенсивность вихреобразования при впуске и, как следствие, снизить энергозатраты на газообмен;
- за счет уменьшения времени на смесеобразование и сгорание повысить частоту вращения коленчатого вала предложенного двигателя внутреннего сгорания.
Наличие в каждом цилиндре, по меньшей мере, двух электроуправляемых форсунок с возможностью осуществлять варьирование закона подачи топлива позволяет оптимизировать характеристики распыливания топлива не только по времени цикла, но и в объеме цилиндра за счет выбора расположения форсунок для конкретной конструкции двигателя внутреннего сгорания с учетом особенностей вихреобразования в цилиндре. Это расширяет возможности совершенствования рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания с целью достижения вышеуказанного технического результата.
Claims (1)
- Двигатель внутреннего сгорания, преимущественно дизель с непосредственным впрыском топлива, оснащенный аккумуляторной системой подачи топлива, включающей источник высокого давления в виде топливного насоса высокого давления, гидравлический аккумулятор высокого давления, по меньшей мере, по две взаимозаменяемые электроуправляемые форсунки, расположенные в каждом цилиндре двигателя, соединенные гидравлически, электронный блок управления, осуществляющий управление моментом начала и продолжительностью впрыска топлива каждой форсункой в соответствующий цилиндр двигателя, отличающийся тем, что взаимозаменяемые электроуправляемые форсунки оснащены распылителями, отличающимися количеством, расположением и ориентацией распыливающих отверстий.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100868A RU2644795C1 (ru) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | Двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100868A RU2644795C1 (ru) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | Двигатель внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644795C1 true RU2644795C1 (ru) | 2018-02-14 |
Family
ID=61226911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100868A RU2644795C1 (ru) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | Двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644795C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723260C1 (ru) * | 2019-09-12 | 2020-06-09 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57148019A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Mazda Motor Corp | Fuel injector for diesel engine |
JPH08210169A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-20 | Shin A C Ii:Kk | ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 |
JP2005291181A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Man B & W Diesel As | 燃焼室を備えたシリンダを有するクロスヘッドディーゼルエンジン及びこのようなエンジンへ燃料を噴射する方法 |
RU2499899C1 (ru) * | 2012-04-11 | 2013-11-27 | Эмель Борисович Ахметов | Двухтактный поршневой дизель |
US20140216397A1 (en) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | Mazda Motor Corporation | Diesel engine |
RU2014138201A (ru) * | 2014-09-22 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ и устройство для реализации процесса смесеобразования в ДВС |
-
2017
- 2017-01-12 RU RU2017100868A patent/RU2644795C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57148019A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Mazda Motor Corp | Fuel injector for diesel engine |
JPH08210169A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-20 | Shin A C Ii:Kk | ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 |
JP2005291181A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Man B & W Diesel As | 燃焼室を備えたシリンダを有するクロスヘッドディーゼルエンジン及びこのようなエンジンへ燃料を噴射する方法 |
RU2499899C1 (ru) * | 2012-04-11 | 2013-11-27 | Эмель Борисович Ахметов | Двухтактный поршневой дизель |
US20140216397A1 (en) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | Mazda Motor Corporation | Diesel engine |
RU2014138201A (ru) * | 2014-09-22 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ и устройство для реализации процесса смесеобразования в ДВС |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723260C1 (ru) * | 2019-09-12 | 2020-06-09 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100516475C (zh) | 给柴油发动机加注燃料的策略 | |
CN1934340B (zh) | 运行压缩点火发动机的方法和压缩点火发动机 | |
CN101248263B (zh) | 用于控制先导喷射的系统和方法 | |
US9115640B2 (en) | Internal combustion engine with a first and a second injecter | |
CN1997813A (zh) | 通过可选择地使用燃料加注图谱来延伸hcci燃烧的范围从而用于给一柴油发动机加注燃料的策略 | |
CN102108909A (zh) | 缸内喷射式内燃机的控制装置 | |
CN109386396B (zh) | 一种天然气发动机燃烧控制方法 | |
US20150369192A1 (en) | Low Soot Dual Tip Variable Conicity Injector | |
CN109026412B (zh) | 一种双燃料发动机稀薄燃烧组织方法 | |
CN101375038A (zh) | 具有液体喷射的两冲程内燃机 | |
CN105264202A (zh) | 内燃发动机 | |
US20180100469A1 (en) | Dual Fuel Ammonia Combustion in Diesel Engines | |
CN103635679B (zh) | 缸内喷射式发动机的控制装置 | |
CN102918240B (zh) | 在内燃机中用于供给燃料的方法和装置 | |
CN109236478B (zh) | 一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法 | |
RU2644795C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU188228U1 (ru) | Дизель | |
CN100441849C (zh) | 内燃机的燃料供应装置 | |
CN112282960A (zh) | 一种二冲程船用低速机带中央喷油器的多喷油器喷射系统 | |
JP2004522899A (ja) | 内燃機関への流体の噴射を制御する方法 | |
JP2009250194A (ja) | 筒内噴射エンジン | |
CN103370519A (zh) | 内燃机的燃料喷射控制装置 | |
WO2015022445A1 (en) | Method for injecting liquid fuel and fuel injection system | |
US11808232B2 (en) | High pressure port fuel injection system | |
KR20120058151A (ko) | 차량용 인젝터 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190113 |