RU2727953C1 - Combustion chamber of internal combustion engine - Google Patents

Combustion chamber of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2727953C1
RU2727953C1 RU2019140302A RU2019140302A RU2727953C1 RU 2727953 C1 RU2727953 C1 RU 2727953C1 RU 2019140302 A RU2019140302 A RU 2019140302A RU 2019140302 A RU2019140302 A RU 2019140302A RU 2727953 C1 RU2727953 C1 RU 2727953C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
combustion chamber
engine
annular
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2019140302A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Воробьев
Владимир Владимирович Рогалев
Юрий Иосифович Фокин
Андрей Сергеевич Космодамианский
Михаил Юрьевич Капустин
Николай Николаевич Стрекалов
Александр Васильевич Самотканов
Дмитрий Николаевич Шевченко
Original Assignee
Андрей Сергеевич Космодамианский
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 Андрей Сергеевич Космодамианский filed Critical Андрей Сергеевич Космодамианский
Priority to RU2019140302A priority Critical patent/RU2727953C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727953C1 publication Critical patent/RU2727953C1/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
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/02—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder
    • F02B19/04—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder the isolation being effected by a protuberance on piston or cylinder head
    • 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
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/04—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being subdivided into two or more chambers
    • 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)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to internal combustion engines. Combustion chamber of internal combustion engine, formed by cylinder, cylinder head with additional chamber located in it, piston having ledge entering additional chamber, and annular cavity inside piston, connected with combustion chamber by annular nozzle, wherein annular groove is made in piston, in which split ring is made, which is made of material with shape memory effect, which closes annular nozzle connecting engine annular cavity with volume of combustion chamber located above piston during engine start-up.EFFECT: invention provides higher reliability of engine start-up by reducing working body cooling during start-up period.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, namely to internal combustion engines.

Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания, в которых камера сгорания разделяется с помощью фигурных вытеснителей, расположенных на поршне, на изолированные объемы при положении поршня в ВМТ; известны также двигатели, у которых в камере сгорания имеется тепловая вставка, выполняющая роль регенератора теплоты [1].Known designs of internal combustion engines, in which the combustion chamber is divided using figured displacers located on the piston into isolated volumes when the piston is in TDC; Also known are engines that have a thermal insert in the combustion chamber that acts as a heat regenerator [1].

Разделенные камеры сгорания состоят из основной камеры, расположенной над поршнем, и дополнительной камеры меньшего объема, расположенной в головке цилиндра. Сгорание происходит в дополнительной камере, которая при положении поршня в ВМТ разобщается с помощью фигурного вытеснителя, расположенного на поршне, с основной камерой сгорания, а затем по каналу, образующемуся между вытеснителем и горловиной дополнительной камеры, газы перетекают в основную камеру сгорания. При этом количество перетекающих газов регулируется по углу поворота коленчатого вала с помощью формы фигурного вытеснителя. Использование разделенных камер сгорания позволяет повысить качество топливоподготовки, исключить влияние на рабочий процесс периода задержки воспламенения, снизить требования к топливной аппаратуре.The split combustion chambers consist of a main chamber above the piston and an additional smaller chamber located in the cylinder head. Combustion occurs in an additional chamber, which, when the piston is at TDC, is disconnected from the main combustion chamber with the help of a figured displacer located on the piston, and then the gases flow into the main combustion chamber through the channel formed between the displacer and the throat of the additional chamber. In this case, the amount of overflowing gases is regulated by the angle of rotation of the crankshaft using the shape of a figured displacer. The use of separated combustion chambers makes it possible to improve the quality of fuel preparation, eliminate the influence of the ignition delay period on the working process, and reduce the requirements for fuel equipment.

В камерах сгорания применяются тепловые вставки, выполняющие роль регенераторов теплоты. Рабочее тело в процессе горения вокруг такой вставки нагревает ее, и тем самым оставляет часть своей теплоты в цилиндре. Эта теплота не уносится с отработавшими газами, а используется в следующем цикле для подогрева рабочей смеси и обеспечения лучшего смесеобразования при впрыске топлива на горячую вставку.In the combustion chambers, thermal inserts are used that act as heat regenerators. The working fluid in the process of combustion around such an insert heats it, and thereby leaves some of its heat in the cylinder. This heat is not carried away with the exhaust gases, but is used in the next cycle to warm up the working mixture and ensure better mixture formation when fuel is injected onto the hot insert.

Общим недостатком этих технических решений является большая площадь охлаждения рабочего тела, постоянно контактирующего с поверхностью тепловой вставки, и находящегося как в основной, так и в дополнительной камере, что увеличивает потери теплоты и ухудшает пусковые качества двигателя.A common disadvantage of these technical solutions is the large cooling area of the working fluid, which is constantly in contact with the surface of the thermal insert, and located both in the main and in the additional chamber, which increases heat loss and worsens the starting qualities of the engine.

Известен двигатель внутреннего сгорания [2], содержащий дополнительную камеру, расположенную в головке цилиндра и соединенную с основной камерой сгорания отверстием-горловиной, в которое входит с зазором выступ на поршне при его движении к ВМТ. В камере сгорания установлена на опорах тепловая вставка из жаропрочного материала без возможности активного теплового контакта со стенками камеры сгорания. Выступ на поршне, отверстие-горловина и тепловая вставка выполнены таким образом, что во время такта сжатия при движении поршня к ВМТ воздушный заряд из цилиндра вытесняется через воздушный канал в объем между стенками тепловой вставки и камеры сгорания с образованием осевого вихря вокруг тепловой вставки.Known internal combustion engine [2], containing an additional chamber located in the cylinder head and connected to the main combustion chamber by a hole-neck, which includes a gap on the piston when it moves to TDC. In the combustion chamber, a thermal insert made of heat-resistant material is installed on supports without the possibility of active thermal contact with the walls of the combustion chamber. The protrusion on the piston, the throat hole and the thermal insert are made in such a way that during the compression stroke when the piston moves to TDC, the air charge from the cylinder is displaced through the air channel into the volume between the walls of the thermal insert and the combustion chamber with the formation of an axial vortex around the thermal insert.

Недостатком данного технического решения является большая площадь охлаждения рабочего тела, постоянно контактирующего с поверхностью тепловой вставки и находящегося как в основной, так и в дополнительной камере, что увеличивает потери теплоты и ухудшает пусковые качества двигателя.The disadvantage of this technical solution is the large cooling area of the working fluid, which is constantly in contact with the surface of the thermal insert and located both in the main and in the additional chamber, which increases heat loss and worsens the starting qualities of the engine.

Известен также двигатель внутреннего сгорания [3], являющийся наиболее близким к предлагаемому техническому решению, содержащий дополнительную камеру, расположенную в головке цилиндра и соединенную с основной камерой сгорания отверстием-горловиной, в которое входит с зазором выступ на поршне при его движении к ВМТ. В поршне имеется кольцевая камера, стенки которой нагреваются горячими газами, вследствие чего массивная центральная часть поршня является тепловой вставкой. В двигателе обеспечивается торообразная вихревая закрутка топливовоздушной смеси в основной камере сгорания с помощью двух сопел, одно из которых расположено в горловине, соединяющей кольцевую полость поршня с основной камерой сгорания, а в качестве другого используется горловина дополнительной камеры.Also known is an internal combustion engine [3], which is the closest to the proposed technical solution, containing an additional chamber located in the cylinder head and connected to the main combustion chamber by a throat hole, which includes a protrusion on the piston with a gap when it moves to TDC. The piston has an annular chamber, the walls of which are heated by hot gases, as a result of which the massive central part of the piston is a thermal insert. The engine provides toroidal vortex swirling of the fuel-air mixture in the main combustion chamber by means of two nozzles, one of which is located in the throat connecting the annular cavity of the piston with the main combustion chamber, and the throat of the additional chamber is used as the other.

Недостатком этого изобретения, принятого за прототип, является большая площадь охлаждения рабочего тела, находящегося в основной камере сгорания, расположенной над поршнем, в дополнительной камере, расположенной в головке цилиндра, и в кольцевой полости поршня, что увеличивает потери теплоты и ухудшает пусковые качества двигателя.The disadvantage of this invention, taken as a prototype, is a large cooling area of the working fluid located in the main combustion chamber located above the piston, in an additional chamber located in the cylinder head, and in the annular cavity of the piston, which increases heat loss and deteriorates the starting qualities of the engine.

Цель изобретения - повышение надежности пуска двигателя внутреннего сгорания путем уменьшения площади охлаждения рабочего тела в период пуска.The purpose of the invention is to improve the reliability of starting an internal combustion engine by reducing the cooling area of the working fluid during the start-up period.

Поставленная цель достигается установкой в горловине кольцевой полости поршня разрезного кольца, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы. В период пуска двигателя кольцо имеет увеличенный диаметр и закрывает кольцевое сопло, соединяющие кольцевую полость поршня и основную камеру сгорания, расположенную над поршнем.This goal is achieved by installing a split ring made of a material with a shape memory effect in the throat of the annular cavity of the piston. During engine start-up, the ring has an enlarged diameter and closes the annular nozzle connecting the annular cavity of the piston and the main combustion chamber located above the piston.

Новым двигателе внутреннего сгорания является установка в горловине кольцевой полости поршня разрезного кольца, выполненного из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающего в период пуска двигателя канал, соединяющий кольцевую полость поршня и основную камеру сгорания.The new internal combustion engine is the installation in the throat of the annular cavity of the piston of a split ring made of a material with a shape memory effect, which closes the channel connecting the annular cavity of the piston and the main combustion chamber during engine start-up.

На фиг. 1 представлена камера сгорания двигателя внутреннего сгорания при пуске холодного двигателя; на фиг. 2 представлена камера сгорания при работе двигателя.FIG. 1 shows the combustion chamber of an internal combustion engine when starting a cold engine; in fig. 2 shows the combustion chamber when the engine is running.

Камера сгорания 4 двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) образована цилиндром 1, поршнем 2 и головкой цилиндра 3. В головке цилиндра 3 расположена дополнительная камера 5. Поршень имеет выступ 6, входящий в дополнительную камеру 5 при положении поршня 2 в ВМТ. Внутри поршня 2 имеется кольцевая полость 7, соединяющаяся с основной камерой сгорания 4 кольцевым соплом 8. В поршне 2 выполнена кольцевая канавка 9, в которой установлено разрезное кольцо 10, изготовленное из материала, обладающего эффектом памяти формы.The combustion chamber 4 of the internal combustion engine (Fig. 1) is formed by the cylinder 1, the piston 2 and the cylinder head 3. An additional chamber 5 is located in the cylinder head 3. The piston has a protrusion 6 entering the additional chamber 5 when the piston 2 is at TDC. Inside the piston 2 there is an annular cavity 7, which is connected to the main combustion chamber 4 by an annular nozzle 8. The piston 2 has an annular groove 9, in which a split ring 10 is installed, made of a material having a shape memory effect.

При пуске холодного двигателя (фиг. 1) разрезное кольцо 10 имеет максимальный диаметр и перекрывает кольцевое сопло 8, соединяющее кольцевую полость 7 с основной камерой сгорания 4, препятствуя перетеканию газов между кольцевой полостью 7 и основной камерой сгорания 4.When starting a cold engine (Fig. 1), the split ring 10 has a maximum diameter and overlaps the annular nozzle 8 connecting the annular cavity 7 with the main combustion chamber 4, preventing the flow of gases between the annular cavity 7 and the main combustion chamber 4.

При работе двигателя (фиг. 2) разрезное кольцо 10, выполненное из материала, обладающего эффектом памяти формы, имеет минимальный диаметр и открывает кольцевое сопло 8, соединяющее кольцевую полость 7, с основной камерой сгорания 4.When the engine is running (Fig. 2), the split ring 10 made of a material with a shape memory effect has a minimum diameter and opens an annular nozzle 8 connecting the annular cavity 7 with the main combustion chamber 4.

Камера сгорания (фиг. 1) в период пуска холодного двигателя работает следующим образом. Перед пуском двигателя разрезное кольцо 10 имеет низкую температуру, максимальный диаметр и перекрывает кольцевое сопло 8, соединяющее кольцевую полость 7, с основной камерой сгорания 4, препятствуя перетеканию газов между кольцевой полостью 7 и основной камерой сгорания 4.The combustion chamber (Fig. 1) during the start of a cold engine operates as follows. Before starting the engine, the split ring 10 has a low temperature, maximum diameter and overlaps the annular nozzle 8 connecting the annular cavity 7 with the main combustion chamber 4, preventing the flow of gases between the annular cavity 7 and the main combustion chamber 4.

После пуска двигателя и появления в цилиндре открытого пламени разрезное кольцо 10 нагревается, в его материале происходит мартенситное превращение [4], и разрезное кольцо 10 изменяет форму, уменьшая свой диаметр и занимая рабочее положение (фиг. 2). При этом открывается кольцевое сопло 8, соединяющее кольцевую полость 7 с основной камерой сгорания 4, что обеспечивает свободное перетекание газов между кольцевой полостью 7 и основной камерой сгорания 4 при работе двигателя.After starting the engine and the appearance of an open flame in the cylinder, the split ring 10 heats up, a martensitic transformation occurs in its material [4], and the split ring 10 changes shape, reducing its diameter and occupying a working position (Fig. 2). This opens the annular nozzle 8, which connects the annular cavity 7 with the main combustion chamber 4, which ensures free flow of gases between the annular cavity 7 and the main combustion chamber 4 during engine operation.

При остановке и остывании двигателя разрезное кольцо 10, выполненное из материала, обладающего эффектом памяти формы, охлаждается, и в его материале происходит обратное мартенситное превращение [4], его диаметр увеличивается, и оно принимает исходное положение (фиг. 1). Если пуск производится на горячем двигателе, разрезное кольцо 10 остается в рабочем положении и имеет высокую температуру, обеспечивая надежное воспламенение топлива и пуск горячего двигателя.When the engine is stopped and cooled, the split ring 10, made of a material with a shape memory effect, cools, and the reverse martensitic transformation occurs in its material [4], its diameter increases, and it takes its original position (Fig. 1). If starting with a hot engine, the split ring 10 remains in the operating position and has a high temperature, ensuring reliable ignition of the fuel and starting the hot engine.

Использование предлагаемого технического решения способствует повышению надежности пуска двигателя внутреннего сгорания.The use of the proposed technical solution improves the reliability of starting the internal combustion engine.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES

1. Павлович, Л.М. Камеры сгорания высокоэкономичных и малотоксичных дизелей / Л.М. Павлович // Сб. ЦНИИ информации и технико-экономических исследований по тяжелому и транспортному машиностроению. - М., 1981. - №4-81-32. - 52 с.1. Pavlovich, L.M. Combustion chambers of highly economical and low-toxic diesel engines / L.M. Pavlovich // Sat. Central Research Institute of Information and Technical and Economic Research on Heavy and Transport Engineering. - M., 1981. - No. 4-81-32. - 52 p.

2. Двигатель внутреннего сгорания и способ сжигания топлива в двигателе внутреннего сгорания. Патент РФ №2359136. Опубл. 27.06.2008 г., бюл. №18.2. Internal combustion engine and method of fuel combustion in an internal combustion engine. RF patent №2359136. Publ. June 27, 2008, bul. No. 18.

3. Способ работы ДВС. Патент РФ №2187666. Опубл. 20.08.2002 г., бюл. №23.3. The way the internal combustion engine works. RF patent №2187666. Publ. 20.08.2002, bul. No. 23.

4. Тихонов А.С., Герасимов А.П., Прохорова И.И. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.4. Tikhonov A.S., Gerasimov A.P., Prokhorova I.I. Application of the shape memory effect in modern mechanical engineering. - M .: Mashinostroenie, 1981 .-- 80 p.

Claims (1)

Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания, образованная цилиндром, головкой цилиндра с расположенной в ней дополнительной камерой, поршнем, имеющим выступ, входящий в дополнительную камеру, и кольцевой полостью внутри поршня, соединяющейся с камерой сгорания кольцевым соплом, отличающаяся тем, что в поршне выполнена кольцевая канавка, в которой установлено разрезное кольцо, изготовленное из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающее в период пуска двигателя кольцевое сопло, соединяющее кольцевую полость поршня с объемом камеры сгорания, расположенной над поршнем.The combustion chamber of an internal combustion engine, formed by a cylinder, a cylinder head with an additional chamber located in it, a piston having a protrusion entering the additional chamber, and an annular cavity inside the piston connected to the combustion chamber by an annular nozzle, characterized in that an annular groove is made in the piston , in which a split ring is installed, made of a material having a shape memory effect, which closes an annular nozzle during engine start-up and connects the annular cavity of the piston with the volume of the combustion chamber located above the piston.
RU2019140302A 2019-12-09 2019-12-09 Combustion chamber of internal combustion engine RU2727953C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140302A RU2727953C1 (en) 2019-12-09 2019-12-09 Combustion chamber of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140302A RU2727953C1 (en) 2019-12-09 2019-12-09 Combustion chamber of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727953C1 true RU2727953C1 (en) 2020-07-27

Family

ID=71741211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019140302A RU2727953C1 (en) 2019-12-09 2019-12-09 Combustion chamber of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727953C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3777724A (en) * 1971-11-03 1973-12-11 Teledyne Ind Internal combustion engine having a variable volume precombustion chamber
US5121722A (en) * 1990-04-23 1992-06-16 Isuzu Motors Ltd. Combustion chamber defining piston for an internal combustion engine
RU2187666C1 (en) * 2001-01-09 2002-08-20 Шмаков Юрий Михайлович Internal combustion engine operation method
RU2209359C2 (en) * 2001-04-06 2003-07-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Connection device
RU2527925C1 (en) * 2013-07-01 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3777724A (en) * 1971-11-03 1973-12-11 Teledyne Ind Internal combustion engine having a variable volume precombustion chamber
US5121722A (en) * 1990-04-23 1992-06-16 Isuzu Motors Ltd. Combustion chamber defining piston for an internal combustion engine
RU2187666C1 (en) * 2001-01-09 2002-08-20 Шмаков Юрий Михайлович Internal combustion engine operation method
RU2209359C2 (en) * 2001-04-06 2003-07-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Connection device
RU2527925C1 (en) * 2013-07-01 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9567896B2 (en) Method for modifying combustion chamber in a reciprocating piston internal combustion engine and resulting engine
US10024274B2 (en) Control apparatus of engine
KR101252668B1 (en) Method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine
AU626481B2 (en) Internal combustion engine
CA2898646C (en) Thermally stratified regenerative combustion chamber and method for modifying a combustion chamber in an internal combustion engine and resulting engine
CA2046602A1 (en) Piston and process for achieving controlled ignition
JP2013511641A (en) Fuel injection method for a diesel engine having injection nozzles arranged tangentially around the cylinder
US11680512B2 (en) Method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor car
CA2340693C (en) Reciprocating machine with two sub-chambers
RU2727953C1 (en) Combustion chamber of internal combustion engine
US2719514A (en) Prechamber compression ignition engine
US20210131336A1 (en) Systems, apparatus, and methods for increasing combustion temperature of fuel-air mixtures in internal combustion engines
RU2549382C1 (en) Internal combustion engine
RU2727951C1 (en) Combustion chamber of internal combustion engine with compression ignition
JP2021014851A (en) Internal combustion engine
JP2014156852A (en) Compression ignition engine
JP2841553B2 (en) Fuel injection system for sub-chamber insulated engine
KR20020044171A (en) Z-engine
JP7424732B2 (en) Control device for direct injection engine
WO2002002918A1 (en) A working cycle for a heat engine, especially an internal combustion engine, and an internal combustion engine
RU2187666C1 (en) Internal combustion engine operation method
JP7342720B2 (en) Compression ignition internal combustion engine system
RU2620138C1 (en) Vortex-camera diesel
JP6489157B2 (en) Engine combustion chamber structure
JP2021131083A (en) Compression ignition engine