RU2723727C1 - Method of fuel supply to internal combustion engine chamber - Google Patents

Method of fuel supply to internal combustion engine chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2723727C1
RU2723727C1 RU2018105228A RU2018105228A RU2723727C1 RU 2723727 C1 RU2723727 C1 RU 2723727C1 RU 2018105228 A RU2018105228 A RU 2018105228A RU 2018105228 A RU2018105228 A RU 2018105228A RU 2723727 C1 RU2723727 C1 RU 2723727C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
temperature
pressure
combustion chamber
piston
Prior art date
Application number
RU2018105228A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Александрович Оленев
Original Assignee
Евгений Александрович Оленев
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 Евгений Александрович Оленев filed Critical Евгений Александрович Оленев
Priority to RU2018105228A priority Critical patent/RU2723727C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723727C1 publication Critical patent/RU2723727C1/en

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
    • F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • 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
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • 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
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F02M31/125—Fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to propulsion engineering, namely, to methods of fuel spraying in combustion chambers. From tank 14 along fuel line 13 fuel is supplied to pump 12 and it is pumped via line 11 into accumulating reservoir 8 of closed volume. By means of heater 10, fuel 9 is heated to temperature and pressure, which values are higher than in combustion chamber 5 at the moment of fuel injection. When piston 2 moves upwards, the air sucked through valve 3 starts to be compressed in cylinder 1, reaching the pressure compression stroke end by the compression degree towards the end, at the same time its temperature also increases, but their values remain less than pressure and temperature of fuel in reservoir 8. At piston 2 approach to TDC, fuel 9 is injected into combustion chamber 5 by means of injector 6. There is explosive boiling of fuel, due to which it is ground to even smaller particles, which fly apart, well mixing with air, and additionally turbulize the combustible mixture. Technical ignition is switched on and the produced fuel charge is burnt.EFFECT: object of the invention is to simplify the design method, increase the reliability and operational characteristics of the engine.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам распиливания топлива в камерах сгорания.The invention relates to engine building, and in particular to methods of sawing fuel in combustion chambers.

Прототипом является способ распиливания горючего, основанный на предварительном подогреве, переводе его в метастабильное состояние с помощью понижения давления при истечении через распыливающее устройство и взрывообразном вскипании и нагреве до приведенной температуры дисперсионной среды = Т0/Ткр=0,75-0,93, где Т0 - температура нагрева на входе в распыливающее устройство, Ткр - критическая температура дисперсионной среды, с последующим истечением и распыливанием на выходе из распыливающего устройства [Пат. РФ 2183286 МПК F02M 31/02, F23D 11/24, 2002].The prototype is a method of sawing up fuel, based on preheating, converting it to a metastable state by lowering the pressure when it flows through a spray device and explosively boiling and heating to a reduced temperature of the dispersion medium = T 0 / T cr = 0.75-0.93, where T 0 is the heating temperature at the inlet of the spray device, T cr - the critical temperature of the dispersion medium, with subsequent expiration and spraying at the exit of the spray device [Pat. RF 2183286 IPC F02M 31/02, F23D 11/24, 2002].

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- сложность реализующей способ конструкции и недостаточная ее надежность, обусловленные необходимостью поддерживать топливо в метастабильном состоянии, что сделать в диапазоне рабочих температур, режимов и нагрузок двигателя внутреннего сгорания достаточно трудно, так как метастабильное состояние жидкости является неустойчивым;- the complexity of the design that implements the method and its lack of reliability due to the need to maintain the fuel in a metastable state, which is quite difficult to do in the range of operating temperatures, modes and loads of the internal combustion engine, since the metastable state of the liquid is unstable;

- снижение качества распыла топлива в случае впрыска его в двигатель внутреннего сгорания, поскольку при сжатии горючей смеси (на такте сжатия) повышается давление, приводящее к конденсации части паров горючей смеси, т.е. к укрупнению распыленных частиц, что увеличивает время сгорания последних, снижает КПД двигателя и его эксплуатационные характеристики, а также повышает выброс вредных веществ с отработавшими газами.- a decrease in the quality of fuel atomization if it is injected into an internal combustion engine, because when the combustible mixture is compressed (at the compression stroke), the pressure increases, leading to the condensation of part of the vapor of the combustible mixture, i.e. to the enlargement of atomized particles, which increases the combustion time of the latter, reduces the efficiency of the engine and its operational characteristics, and also increases the emission of harmful substances with exhaust gases.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, упрощение реализующей способ конструкции, повышение надежности и эксплуатационных характеристик двигателя.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely, simplifying the method of construction, increasing the reliability and performance of the engine.

Задача решается тем, что в способе подачи топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания, включающем перевод жидкого топлива в состояние перегрева, путем нагрева жидкого топлива в закрытом объеме повышают его температуру и давление до значений соответственно больших температуры и давления в камере сгорания в момент подачи.The problem is solved in that in the method of supplying fuel to the chamber of an internal combustion engine, including transferring liquid fuel to a state of overheating, by heating the liquid fuel in a closed volume, its temperature and pressure are increased to values corresponding to large temperatures and pressures in the combustion chamber at the time of supply.

Нагрев топлива в закрытом объеме осуществляют до температуры большей температуры самовоспламенения его паров. Перевод топлива в камеру сгорания двигателя осуществляют в конце такта сжатия.The heating of fuel in a closed volume is carried out to a temperature higher than the temperature of self-ignition of its vapor. The transfer of fuel into the combustion chamber of the engine is carried out at the end of the compression stroke.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.These distinctive features allow you to achieve the following advantages compared with the prototype.

Повышение температуры и давления топлива путем нагрева его в закрытом объеме до значений соответственно больших температуры и давления в камере сгорания в момент подачи и перевод топлива в состояние перегрева, позволяет осуществить взрывное вскипание топлива непосредственно в самой камере, за счет чего осуществляется его мелкий распыл и турбулизация горючей смеси, что улучшает процесс сгорания. Это, в свою очередь, повышает КПД и снижает выброс вредных веществ в атмосферу, повышая, в конечном счете, эксплуатационные характеристики.Increasing the temperature and pressure of the fuel by heating it in a closed volume to values correspondingly high temperature and pressure in the combustion chamber at the time of supply and transferring the fuel to a state of overheating allows explosive boiling of fuel directly in the chamber itself, due to which it is finely atomized and turbulized combustible mixture, which improves the combustion process. This, in turn, increases efficiency and reduces the emission of harmful substances into the atmosphere, ultimately increasing operational characteristics.

Нагрев топлива в закрытом объеме до температуры большей температуры самовоспламенения его паров позволяет осуществить воспламенение топлива в момент впрыска его в камеру сгорания, содержащей окислитель (воздух), при этом в отличие от дизеля температура окислителя может быть меньше температуры самовоспламенения паров топлива. Это позволяет отказаться от технического зажигания и улучшить процесс горения, поскольку появляется множество очагов воспламенения по сравнению с искровым зажиганием. В результате этого упрощается конструкция двигателя, повышаются его КПД, надежность и эксплуатационные характеристики.Heating the fuel in a closed volume to a temperature higher than the self-ignition temperature of its vapors allows the fuel to ignite at the moment it is injected into the combustion chamber containing the oxidizing agent (air), while, unlike diesel, the temperature of the oxidizing agent may be lower than the temperature of self-ignition of the fuel vapor. This allows you to abandon technical ignition and improve the combustion process, since there are many foci of ignition compared to spark ignition. As a result of this, the engine design is simplified, its efficiency, reliability and operational characteristics are increased.

Перевод топлива в камеру сгорания двигателя в конце такта сжатия позволяет сохранить размер распыленных частиц топлива, так как давление окислителя в камере сгорания уже не будет повышаться, что предотвратит конденсацию паров и укрупнение частиц после впрыска.The transfer of fuel to the combustion chamber of the engine at the end of the compression stroke allows you to save the size of the atomized fuel particles, since the pressure of the oxidizer in the combustion chamber will no longer increase, which will prevent vapor condensation and particle enlargement after injection.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На фиг. изображена схема устройства подачи топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания.In FIG. shows a diagram of a device for supplying fuel to the chamber of an internal combustion engine.

Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и соединенную через впускной клапан 3 с воздушным каналом 4 камеру 5 сгорания, в которой установлено устройство 6 впрыска (форсунка), связанное посредством магистрали 7 высокого давления с резервуаром 8, имеющим топливо 9 с погруженным в него нагревателем 10 и соединенным магистралью 11 высокого давления с насосом 12, который топливопроводом 13 связан с баком 14.The engine comprises a cylinder 1 with a piston 2 and a combustion chamber 5 connected via an intake valve 3 to the air channel 4, in which an injection device 6 (nozzle) is installed, connected via a high-pressure line 7 to a reservoir 8 having fuel 9 with a heater 10 immersed in it and connected by a high-pressure line 11 to a pump 12, which is connected by a fuel line 13 to the tank 14.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Из бака 14 по топливопроводу 13 производят подвод топлива к насосу 12, который через магистраль 11 закачивает его в накопительный резервуар 8 закрытого объема. Посредством нагревателя 10 осуществляют нагрев топлива 9 до температуры и давления, значения которых выше, чем в камере 5 сгорания на момент его впрыска. При движении поршня 2 вниз открывается впускной клапан 3. В результате чего воздух из канала 4 поступает (засасывается) в цилиндр 1. При движении поршня вверх клапан 3 закрывается, и воздух начинает сжиматься в цилиндре, достигая к концу такта сжатия давления, обусловленного степенью сжатия, при этом также повышается и температура сжимаемого воздуха, но их значения остаются меньше, чем давление и температура топлива в резервуаре 8. При подходе поршня 2 к верхней мертвой точке осуществляют впрыск топлива 9 в камеру 5 сгорания посредством форсунки 6. Поскольку в камере сгорания давление и температура меньше, чем во впрыснутом (распыленном) топливе, то происходит взрывное вскипание последнего, благодаря чему оно измельчается на еще более мелкие частицы, которые разлетаются, хорошо перемешиваясь с воздухом, и дополнительно турбулизируют горючую смесь. Включают техническое зажигание (например искровую свечу) и осуществляют горение полученного топливного заряда. Заметим, что при подогреве топлива в резервуаре 8 выше температуры самовоспламенения его паров происходит возгорание последних после смешивание в камере 5 сгорания с воздухом, температура которого (в отличие от дизеля) может быть ниже указанной температуры самовоспламенения. В этом случае технического зажигания не требуется. Поскольку топливо впрыскивается к концу такта сжатия, то давление в камере 5 сгорания больше не растет, что исключает конденсацию паров топлива и связанное с этим укрупнение распыленных частиц топлива. По мере расхода топлива из резервуара 8, последний постоянно пополняется с помощью насоса 12.From the tank 14 through the fuel line 13, fuel is supplied to the pump 12, which through the line 11 pumps it into the storage tank 8 of a closed volume. By means of the heater 10, the fuel 9 is heated to a temperature and pressure, the values of which are higher than in the combustion chamber 5 at the time of its injection. When the piston 2 moves down, the inlet valve 3 opens. As a result, air from the channel 4 enters (is sucked) into the cylinder 1. When the piston moves up, the valve 3 closes, and the air begins to compress in the cylinder, reaching the end of the compression stroke due to the degree of compression , this also increases the temperature of the compressed air, but their values remain lower than the pressure and temperature of the fuel in the tank 8. When the piston 2 approaches the top dead center, fuel 9 is injected into the combustion chamber 5 by means of a nozzle 6. Since the pressure in the combustion chamber and the temperature is lower than in the injected (atomized) fuel, the latter boils explosively, due to which it is crushed into even smaller particles, which fly apart, mix well with air, and additionally turbulent the combustible mixture. Technical ignition is switched on (for example, a spark plug) and the resulting fuel charge is burned. Note that when the fuel in the tank 8 is heated above the self-ignition temperature of its vapors, the latter ignites after mixing in the combustion chamber 5 with air, the temperature of which (unlike diesel) can be lower than the specified self-ignition temperature. In this case, technical ignition is not required. Since the fuel is injected towards the end of the compression stroke, the pressure in the combustion chamber 5 does not increase anymore, which eliminates the condensation of the fuel vapor and the associated enlargement of the atomized fuel particles. As the fuel consumption from the tank 8, the latter is constantly replenished using the pump 12.

Внедрение изобретения позволит улучшить процесс горения топливного заряда, упростить конструкцию двигателя, повысить его надежность, КПД и эксплуатационные характеристики.The implementation of the invention will improve the combustion process of the fuel charge, simplify the design of the engine, increase its reliability, efficiency and operational characteristics.

Claims (2)

1. Способ подачи топлива в камеру двигателя внутреннего сгорания, включающий перевод жидкого топлива в состояние перегрева, отличающийся тем, что путем нагрева жидкого топлива в закрытом объеме повышают его температуру и давление до значений, соответственно больших температуры и давления в камере сгорания в момент подачи, которую осуществляют в конце такта сжатия, после чего производят техническое зажигание.1. The method of supplying fuel to the chamber of an internal combustion engine, comprising transferring liquid fuel to an overheating state, characterized in that by heating the liquid fuel in a closed volume, its temperature and pressure are increased to values correspondingly high temperature and pressure in the combustion chamber at the time of supply, which is carried out at the end of the compression stroke, after which technical ignition is performed. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу топлива осуществляют посредством устройства впрыска, которое соединяют магистралью высокого давления с резервуаром, в котором осуществляют нагрев топлива.2. The method according to p. 1, characterized in that the fuel supply is carried out by means of an injection device, which is connected by a high pressure line to the tank in which the fuel is heated.
RU2018105228A 2018-02-12 2018-02-12 Method of fuel supply to internal combustion engine chamber RU2723727C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105228A RU2723727C1 (en) 2018-02-12 2018-02-12 Method of fuel supply to internal combustion engine chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105228A RU2723727C1 (en) 2018-02-12 2018-02-12 Method of fuel supply to internal combustion engine chamber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723727C1 true RU2723727C1 (en) 2020-06-19

Family

ID=71096174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018105228A RU2723727C1 (en) 2018-02-12 2018-02-12 Method of fuel supply to internal combustion engine chamber

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723727C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945352A (en) * 1974-10-16 1976-03-23 Foundation For Research And Engineering Education Fuel vaporization and injection system for internal combustion engine
US6213104B1 (en) * 1996-02-14 2001-04-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and a device for supplying fuel to an internal combustion engine
US20040065307A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Fiveland Scott B. Fuel injection system and method
RU2340786C1 (en) * 2007-05-31 2008-12-10 Екатерина Владимировна Полякова Method of preparing fuel to be combusted in ice
US20130104543A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 Transonic Combustion, Llc Super-critically fueled direct-injection compression ignition system using exhaust gas recirculation
RU2012130762A (en) * 2012-07-18 2014-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" METHOD FOR FUEL FEEDING AND MIXING FORMATION IN DIESEL ENGINES

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945352A (en) * 1974-10-16 1976-03-23 Foundation For Research And Engineering Education Fuel vaporization and injection system for internal combustion engine
US6213104B1 (en) * 1996-02-14 2001-04-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and a device for supplying fuel to an internal combustion engine
US20040065307A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Fiveland Scott B. Fuel injection system and method
RU2340786C1 (en) * 2007-05-31 2008-12-10 Екатерина Владимировна Полякова Method of preparing fuel to be combusted in ice
US20130104543A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 Transonic Combustion, Llc Super-critically fueled direct-injection compression ignition system using exhaust gas recirculation
RU2012130762A (en) * 2012-07-18 2014-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" METHOD FOR FUEL FEEDING AND MIXING FORMATION IN DIESEL ENGINES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101931840B1 (en) A two-stroke internal combustion engine, method operating a two-stroke internal combustion engine and method of converting a two-stroke engine
CN101368527B (en) Hydrogen gas fuel internal combustion engine, its hydrogen gas injection system and combustion method
CN102251897A (en) Multi-fuel premixing combustion system for internal combustion engine
US6981484B2 (en) Internal combustion engine with divided combustion chamber
KR20030001393A (en) A two stroke internal combustion engine
US10087817B2 (en) Reciprocating piston internal combustion engine having an ancillary chamber containing a piston, and method for operating the same
JP4328016B2 (en) Combined diesel-rankin cycle reciprocating engine
CN116163847A (en) Engine and control method thereof
RU2723727C1 (en) Method of fuel supply to internal combustion engine chamber
JP4719797B2 (en) Internal combustion engine operation method
US9556832B1 (en) Adiabatic fuel injection-ignition method and device
CN104879251A (en) Two-stroke homogeneity compression ignition multi-fuel engine and working method thereof
CN113574261B (en) Method for operating an internal combustion engine
RU2744262C1 (en) Operating method of internal combustion engine
US6499463B1 (en) Dual fuel source diesel engine
KR100568994B1 (en) Energy increment device of heat engine
CN112832904A (en) Small multi-fuel triangle rotor engine and working mode
CN105888814A (en) Gas-explosion ramjet homogeneous charge compression ignition engine
JPS6045716A (en) Internal-combustion engine
SU1802185A1 (en) Internal combustion engine
CN209925127U (en) Fuel evaporation-promoting energy-saving device for internal combustion engine
RU2215882C2 (en) Method of operation of internal combustion engine and device for its implementing
RU2022107359A (en) Method of operating an internal combustion engine
JPH08135515A (en) Engine
KR20200053151A (en) 2-stroke engine

Legal Events

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

Effective date: 20200311