RU2750830C2 - Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750830C2 RU2750830C2 RU2019121084A RU2019121084A RU2750830C2 RU 2750830 C2 RU2750830 C2 RU 2750830C2 RU 2019121084 A RU2019121084 A RU 2019121084A RU 2019121084 A RU2019121084 A RU 2019121084A RU 2750830 C2 RU2750830 C2 RU 2750830C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prechamber
- gas
- spark plug
- engine
- chamber
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
- F02B19/108—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber with fuel injection at least into pre-combustion chamber, i.e. injector mounted directly in the pre-combustion chamber
-
- 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
- F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
-
- 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
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
-
- 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
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
-
- 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
-
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к форсированным среднеоборотным газовым моторам, работающим в широком диапазоне частот вращения и нагрузок. Изобретение позволяет упростить систему подачи газа при конвертации дизельного двигателя в газовый мотор путем использования комбинированных форкамер, устанавливаемых в каждую из крышек цилиндров многоцилиндрового двигателя вместо форсунок. Комбинированная форкамера представляет собой сборочный модуль, содержащий смонтированные в его корпусе 2 дозирующий электромагнитный клапан подачи газа с электрическим разъемом 12 для подключения управляющей электронной системы, свечу зажигания 18 и сопловой наконечник 20 для отвода горящей газовоздушной смеси в основную камеру сгорания. Сопряжение форкамеры с крышкой цилиндра 1 выполнено в виде конусного соединения, позволяющего обеспечить теплоотвод от соплового наконечника к охлаждаемой опорной поверхности крышки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к форсированным среднеоборотным газовым моторам, работающим в широком диапазоне частот вращения и нагрузок, точнее к форкамерам, устанавливаемым в цилиндрах двигателей вместо штатных топливных форсунок с целью конвертации ДВС на использование газового топлива.
Применение таких форкамер связано с тем, что форкамерно-факельный процесс за счет мощного источника энергии горящей газовоздушной смеси позволяет обеспечить стабильную работу двигателя на режимах малых и холостых ходов при переходе на газовое топливо в двигателях, используемых на транспорте и часто работающих на этих режимах с высоким коэффициентом избытка воздуха в основной камере сгорания.
Из уровня техники известна форкамера (SU 1002629, публ. 1983 г.), имеющая составной корпус, состоящий из двух состыкованных частей; рабочую полость, разделенную поперечным тепловым экраном, и установленные на корпусе форсунку и свечу зажигания. Нижняя часть корпуса заканчивается сопловым наконечником с каналом для вывода продуктов сгорания в основную камеру сгорания и имеет развитую сребренную наружную поверхность, помещенную в полый цилиндр, в который через патрубок подается охлаждающий воздух, одновременно являющийся воздушным зарядом, поступающим по специальным каналам в верхний объем рабочей полости форкамеры, куда форсункой впрыскивается газовое топливо. Выступающие за габарит корпуса патрубок, форсунка и свеча зажигания усложняют конфигурацию форкамеры, что требует дополнительного пространства для ее размещения, а то обстоятельство, что форсунка в такой форкамере не имеет управляющих функций, требует подключения к ней управляемого дозирующего топливного насоса.
Эти недостатки устранены в усовершенствованной комбинированной форкамере известной из описания к патенту US 20170122184 (публ.2017 г.), имеющей более компактную лаконичную форму, и в которой корпус выполнен цельным, а свеча зажигания и топливная форсунка (инжектор) установлены на корпусе сверху в один ряд параллельно друг другу и управляются от системы топливоподачи двигателя или собственным контроллером. Форкамера в этом аналоге размещена с заходом в основную камеру сгорания и снабжена соплом с выходными каналами, выполненным за одно целое с корпусом, - это несколько снижает срок ее службы и полностью исключает возможность ремонта путем замены сопла.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является комбинированная форкамера двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с внутренней полостью и сообщающимся с ней отверстием для размещения свечи зажигания, управляемый форкамерный клапан в сочетании с дросселем, свечу зажигания и сопло, обращенное в основную камеру сгорания (RU №2240429, публ.2004 г.), в которой сопло жестко закреплено на корпусе, свеча зажигания установлена в упомянутом отверстии в корпусе, и для подвода газового топлива в корпусе имеется еще одна дополнительная проточка. Множество проточек в теле корпуса может привести к утонению его стенок, что в итоге снизит термостойкость устройства или приведет к необходимости либо увеличения поперечного габарита корпуса, либо повышения нагрузки на систему охлаждения.
Задача, решаемая настоящим изобретением, направлена на расширение арсенала технических средств в области конвертации транспортного двигателя путем дальнейшего усовершенствования комбинированной форкамеры.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с внутренней полостью и сообщающимся с ней отверстием для установки свечи зажигания, свечу зажигания и сопло, связанное с основной камерой сгорания, согласно изобретению, выполнена в виде сборочного модуля, содержащего электромагнитный клапан, закрепленный на корпусе форкамеры, снабженный штуцером для связи с источником подачи газового топлива и электрическим разъемом для подключения к управляющей электронной системе, а сопло выполнено отъемным и присоединено к корпусу форкамеры посредством колпачка, имеющего резьбовое соединение с корпусом форкамеры, при этом электромагнитный клапан обеспечивает дозированную подачу газа при подаче на его электромагнит управляющего электрического импульса, определяющего фазу и длительность подачи газа, причем доза газа представляет собой полную цикловую подачу, необходимую для организации рабочего процесса в форкамере и основной камере сгорания после зажигания рабочей смеси форкамеры свечой зажигания, управляемой регулятором опережения зажигания.
Электромагнитный клапан форкамеры выполнен в виде комплекта деталей, размещенных в обойме, связанной с корпусом форкамеры посредством втулки, имеющей резьбовое соединение с корпусом, при этом электромагнитный клапан содержит: катушку, электромагнит, подвижный якорь электромагнита, являющийся одновременно затвором клапана, оканчивающийся коническим запорным элементом, размещенный в направляющей втулке с возможностью перемещения относительно седла клапана, и снабжен полостью, предназначенной для приема подаваемого в форкамеру газа.
На представленных чертежах: на фиг. 1 дан общий вид комбинированной форкамеры в разрезе; на фиг. 2 - увеличенный вид узла крепления сопла к торцу корпуса.
Форкамера установлена в крышке 1 цилиндра вместо форсунки дизельного варианта двигателя, и содержит корпус 2 с внутренней полостью «А» и сообщающимся с ней боковым отверстием, в котором размещена свеча зажигания 18. Полость «В» предназначена для приема подаваемого в форкамеру газа. На корпусе 2 через проставку 3 с обращенным в полость «А» направляющим каналом установлен управляемый электромагнитный дозирующий клапан, выполненный в виде комплекта деталей, размещенных в обойме 7: катушки 13, электромагнита 14, подвижного якоря электромагнита 14, который является одновременно затвором 16, оканчивающийся коническим запорным элементом, размещенный в направляющей втулке 17 с возможностью перемещения относительно седла 4 клапана. Электромагнит 14 опирается на упругий стакан 6, прижимающий направляющую втулку 17 к седлу 4 - этим обеспечивается осевое сопряжение деталей 3, 4, 9, 11, 14, 17 внутри обоймы 7, связанной с корпусом форкамеры. Обойма 7 с комплектом деталей клапана крепится к корпусу форкамеры втулкой 5 с помощью резьбового соединения. Штуцер 11 для подключения электромагнитного клапана к источнику подачи газового топлива и электрический разъем 12 для подключения его к управляющей электронной системе установлены внутри обоймы 7 и с помощью колпачка 8 закреплены на ней винтами 10. Отъемное сопло 20 присоединено к корпусу 2 форкамеры посредством колпачка 19, имеющего резьбовое соединение с корпусом форкамеры. Таким образом, форкамера представляет собой сборочный модуль с установленной в корпус свечой зажигания 18 и крепится к крышке цилиндров шпильками, расположенными в плоскости, перпендикулярной представленному разрезу (могут быть использованы те же шпильки, которые используются для крепления форсунок дизельного варианта двигателя).
Электромагнитный клапан форкамеры обеспечивает дозированную подачу газа из полости «В» при подаче на его электромагнит управляющего электрического импульса, определяющего фазу и длительность подачи газа, причем доза газа представляет собой полную цикловую подачу, необходимую для организации рабочего процесса в форкамере и основной камере сгорания после зажигания рабочей смеси форкамеры свечой зажигания, управляемой регулятором опережения зажигания.
Форкамера работает следующим образом. В исходном состоянии затвор 16 прижат к седлу 4 пружиной 15. Газ с рабочим давлением 3-6 кГс/см2 находится в полостях «С» и «В». На такте всасывания после закрытия выпускного клапана (после продувки цилиндра) на катушку 13 электромагнита 14 через электрический разъем 12 подается управляющий электрический импульс. Затвор 16, являющийся одновременно подвижной частью сердечника электромагнита 14, поднимаясь и прижимаясь к сердечнику 14, открывает сечение под своим запирающим конусом, и газ под действием рабочего давления через направляющий канал проставки 3 поступает в полость «А» форкамеры. Количеством подаваемого газа управляет регулятор частоты вращения путем изменения длительности управляющего импульса, фазовое положение которого определяет регулятор опережения подачи газа. По окончании управляющего импульса затвор 16 закрывает сечение под конусом с помощью пружины 15. На такте сжатия часть воздуха основной камеры сгорания поступает в форкамеру, образуя рабочую обогащенную смесь, а часть газа форкамеры вытесняется воздухом в основную камеру, образуя обедненную смесь. Процесс горения начинается в форкамере с помощью свечи зажигания 18. Фазовое положение искры зажигания обеспечивает регулятор опережения зажигания. Выходящая через сопло 20 горящая газовоздушная смесь зажигает рабочую смесь в основной камере. Дозирование газа осуществляется электромагнитным клапаном на всех режимах работы. Форкамерный процесс может быть осуществлен двумя способами: полной подачей газа в форкамеру, либо частичной подачей газа в форкамеру и частичной подачей газа в основную камеру сгорания. В первом варианте система подачи газа существенно упрощается.
Модульность конструкции и взаимосвязь дозирующего клапана и сопла с корпусом форсунки улучшают ремонтопригодность устройства, а предлагаемое взаиморасположение дозирующего клапана и свечи зажигания с оптимизацией маршрута «подачи газа на свечу» позволяет избежать повышенной теплонапряженности.
Claims (2)
1. Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с внутренней полостью и сообщающимся с ней отверстием для установки свечи зажигания, свечу зажигания и сопло, связанное с основной камерой сгорания, отличающаяся тем, что она выполнена в виде сборочного модуля, содержащего электромагнитный клапан, закрепленный на корпусе форкамеры, снабженный штуцером для связи с источником подачи газового топлива и электрическим разъемом для подключения к управляющей электронной системе, а сопло выполнено отъемным и присоединено к корпусу форкамеры посредством колпачка, имеющего резьбовое соединение с корпусом форкамеры, при этом электромагнитный клапан обеспечивает дозированную подачу газа при подаче на его электромагнит управляющего электрического импульса, определяющего фазу и длительность подачи газа, причем доза газа представляет собой полную цикловую подачу, необходимую для организации рабочего процесса в форкамере и основной камере сгорания после зажигания рабочей смеси форкамеры свечой зажигания, управляемой регулятором опережения зажигания.
2. Комбинированная форкамера по п. 1, отличающаяся тем, что электромагнитный клапан выполнен в виде комплекта деталей, размещенных в обойме, связанной с корпусом форкамеры посредством втулки, имеющей резьбовое соединение с корпусом, при этом электромагнитный клапан содержит: катушку, электромагнит, подвижный якорь электромагнита, являющийся одновременно затвором клапана, оканчивающийся коническим запорным элементом, размещенный в направляющей втулке с возможностью перемещения относительно седла клапана, и снабжен полостью, предназначенной для приема подаваемого в форкамеру газа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019121084A RU2750830C2 (ru) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019121084A RU2750830C2 (ru) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019121084A RU2019121084A (ru) | 2021-01-11 |
RU2019121084A3 RU2019121084A3 (ru) | 2021-01-11 |
RU2750830C2 true RU2750830C2 (ru) | 2021-07-05 |
Family
ID=74185044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019121084A RU2750830C2 (ru) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2750830C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU694093A3 (ru) * | 1975-12-12 | 1979-10-25 | Тойота Дзидося Когио Кабусики Кайся (Фирма) | Двигатель внутреннего сгорани |
RU2240429C1 (ru) * | 2003-04-11 | 2004-11-20 | Закрытое акционерное общество "Волжский дизель им. Маминых" | Форкамера газового двигателя внутреннего сгорания |
CN204572180U (zh) * | 2014-04-04 | 2015-08-19 | 卡特彼勒能源方案有限公司 | 预燃室本体 |
US20160053668A1 (en) * | 2015-11-02 | 2016-02-25 | Caterpillar Inc. | Prechamber assembly for engine |
US20170122184A1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Woodward, Inc. | Gaseous Fuel Combustion |
US20170314456A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Mahle Powertrain Llc | Internal combustion engine |
US9835066B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-12-05 | Clean Train Propulsion | Efficiency and emissions improvements for natural gas conversions of EMD 2-cycle medium speed engines |
-
2019
- 2019-07-05 RU RU2019121084A patent/RU2750830C2/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU694093A3 (ru) * | 1975-12-12 | 1979-10-25 | Тойота Дзидося Когио Кабусики Кайся (Фирма) | Двигатель внутреннего сгорани |
RU2240429C1 (ru) * | 2003-04-11 | 2004-11-20 | Закрытое акционерное общество "Волжский дизель им. Маминых" | Форкамера газового двигателя внутреннего сгорания |
US9835066B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-12-05 | Clean Train Propulsion | Efficiency and emissions improvements for natural gas conversions of EMD 2-cycle medium speed engines |
CN204572180U (zh) * | 2014-04-04 | 2015-08-19 | 卡特彼勒能源方案有限公司 | 预燃室本体 |
US20170122184A1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Woodward, Inc. | Gaseous Fuel Combustion |
US20160053668A1 (en) * | 2015-11-02 | 2016-02-25 | Caterpillar Inc. | Prechamber assembly for engine |
US20170314456A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Mahle Powertrain Llc | Internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019121084A (ru) | 2021-01-11 |
RU2019121084A3 (ru) | 2021-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5715788A (en) | Integrated fuel injector and ignitor assembly | |
US7650873B2 (en) | Spark ignition and fuel injector system for an internal combustion engine | |
US9822692B2 (en) | Fuel gas feed and ignition apparatus for a gas engine | |
US6955154B1 (en) | Fuel injector spark plug | |
US8800527B2 (en) | Method and apparatus for providing adaptive swirl injection and ignition | |
CN101368527B (zh) | 一种氢气燃料内燃机及其氢气喷射系统和燃烧方法 | |
WO2015138987A1 (en) | Pre-chamber injector-igniter for gaseous fuel combustion and associated systems and methods | |
RU2007135829A (ru) | Двигатель с пилотным воспламенением гомогенного заряда и оппозитными поршнями | |
US11300089B2 (en) | Injector and method for injecting fuel and an additional fluid | |
US10619556B2 (en) | Internal combustion engine with gas feeding system | |
RU2750830C2 (ru) | Комбинированная форкамера для двигателя внутреннего сгорания | |
FR3100580A1 (fr) | Procede d’injection d’eau dans la chambre de combustion d’un moteur thermique a allumage commande | |
CN113153515A (zh) | 一种改善燃烧和降低热负荷的预燃室装置及发动机 | |
CN114483286A (zh) | 预燃点火装置、燃烧装置及发动机 | |
EP3431745A1 (en) | Spark plug for an internal combustion engine | |
RU2808331C1 (ru) | Устройство форкамерно-факельного воспламенения воздушно-топливной смеси для двигателей внутреннего сгорания | |
RU2717201C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
EP3037646B1 (en) | Method for operating internal combustion engines | |
JP6439431B2 (ja) | 内燃機関の吸気ポート断熱構造 | |
RU191665U1 (ru) | Устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания | |
CN211500837U (zh) | 一种发动机燃烧装置 | |
RU199203U1 (ru) | Поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
JP2018062869A (ja) | 燃料噴射装置および座金 | |
RU2340786C1 (ru) | Устройство приготовления топлива для сжигания его в двигателе внутреннего сгорания | |
CN117780487A (zh) | 火花点火式四冲程内燃机的操作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |