RU2751427C2 - Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging - Google Patents

Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging Download PDF

Info

Publication number
RU2751427C2
RU2751427C2 RU2019137636A RU2019137636A RU2751427C2 RU 2751427 C2 RU2751427 C2 RU 2751427C2 RU 2019137636 A RU2019137636 A RU 2019137636A RU 2019137636 A RU2019137636 A RU 2019137636A RU 2751427 C2 RU2751427 C2 RU 2751427C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
combustion chamber
cylinder
internal combustion
reducing
Prior art date
Application number
RU2019137636A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019137636A3 (en
RU2019137636A (en
Inventor
Александр Тихонович Зыбин
Original Assignee
Александр Тихонович Зыбин
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 Александр Тихонович Зыбин filed Critical Александр Тихонович Зыбин
Priority to RU2019137636A priority Critical patent/RU2751427C2/en
Publication of RU2019137636A3 publication Critical patent/RU2019137636A3/ru
Publication of RU2019137636A publication Critical patent/RU2019137636A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751427C2 publication Critical patent/RU2751427C2/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
    • F02B13/00—Engines characterised by the introduction of liquid fuel into cylinders by use of auxiliary fluid
    • F02B13/02—Compression ignition engines using air or gas for blowing fuel into compressed air in cylinder
    • 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
    • F02B15/00—Engines characterised by the method of introducing liquid fuel into cylinders and not otherwise provided for
    • F02B15/02—Engines characterised by the method of introducing liquid fuel into cylinders and not otherwise provided for having means for sucking fuel directly into cylinder

Abstract

FIELD: engine construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of engine construction, namely to methods for controlling the operation of diesel and gasoline four-stroke internal combustion engines, it can be used to change the compression ratio and, accordingly, reduce fuel consumption on modern four-stroke internal combustion engines. The method for improving a four-stroke internal combustion engine, containing at least one cylinder, a piston, a cylinder head, a combustion chamber formed by the surfaces of the head and the bottom of the piston, consists in reducing the standard volume of the combustion chamber of the engine produced by the manufacturer. At the same time, an increase in the compression ratio is achieved by reducing the volume of the engine combustion chamber by half. In addition, the filling coefficient of the working cylinder is also reduced by half by using constant pressure check valves of 0.5 kgf/cm2 as suction valves, which are supplied with springs without a drive mechanism, and are adjusted to open at a pressure in the cylinder from 0 to 0.5 kgf/cm2, in addition, in diesel engines, cyclic fuel injection is reduced by regulating the operation of a high-pressure fuel pump.
EFFECT: reduction in specific fuel consumption due to an increase in the compression ratio by reducing the volume of the combustion chamber by half, as well as a reduction in the filling coefficient of the working cylinder by half by using constant pressure check valves of 0.5 kgf/cm2 as suction valves.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам управления работой дизельными и бензиновыми четырехтактными двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано для изменения степени сжатия и соответственно снижение расхода топлива на современных четырехтактных ДВС.The invention relates to the field of engine building, namely to methods for controlling the operation of diesel and gasoline four-stroke internal combustion engines and can be used to change the compression ratio and, accordingly, reduce fuel consumption on modern four-stroke internal combustion engines.

Известно «Способ управления двигателем внутреннего сгорания», при этом двигатель внутреннего сгорания включает в себя механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью изменять степень механического сжатия, изменяя взаимное расположение между поршнем и цилиндром, и выполнен с возможностью выполнять прекращение подачи топлива в предварительно определенном состоянии замедления, при этом упомянутый способ управления двигателем внутреннего сгорания содержит этапы, на которых: обнаруживают отказ в механизме изменения степени сжатия; и выполняют, по меньшей мере, одну из первой и второй операций, в то время как прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия отказал, при этом первой операцией является задание более низкого отрицательного давления в цилиндре во время такта впуска, чем в то время как прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия исправен, и при этом второй операцией является задание более высокого положительного давления в цилиндре во время такта сжатия до такта расширения, чем в то время когда прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия исправен.It is known "Method for controlling an internal combustion engine", wherein the internal combustion engine includes a mechanism for changing the compression ratio, configured to change the mechanical compression ratio by changing the relative position between the piston and the cylinder, and is configured to perform fuel cutoff in a predetermined state deceleration, wherein said method of controlling an internal combustion engine comprises the steps of: detecting a failure in the mechanism for changing the compression ratio; and performing at least one of the first and second operations while the fuel cutoff is performed in a state where the compression ratio change mechanism has failed, the first operation being setting a negative cylinder pressure lower during the intake stroke than while the fuel cutoff is performed in the state where the compression ratio change mechanism is in good condition, and the second operation is to set a higher positive cylinder pressure during the compression stroke before the expansion stroke than when the fuel cutoff is performed in the state when the mechanism for changing the compression ratio is working properly.

Патент на изобретение РФ № 2598487, МКИ: F02B 75/04, д.публ.27.09.2016.Patent for invention of the Russian Federation No. 2598487, MKI: F02B 75/04, publ. 27.09.2016.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Способ регулирования работы бензинового двигателя внутреннего сгорания», содержащего, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключающийся в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем, и увеличении степени сжатия путем уменьшения расстояния между днищем поршня и противоположной днищу поршня поверхностью камеры сгорания, отличающийся тем, что определяют величину Кс коэффициента уменьшения объема камеры сгорания, как отношение объема уменьшенной камеры сгорания к объему стандартной камеры сгорания, уменьшают проходное сечение впускного тракта для рабочего заряда на величину, кратную Кс, уменьшают величину хода впускного клапана, обеспечивая уменьшение подачи рабочего заряда в цилиндр кратно Кс, уменьшают величину хода выпускного клапана на величину, кратную Кс, и уменьшают угол опережения зажигания.The closest analogue to the one proposed as an invention is a "Method for regulating the operation of a gasoline internal combustion engine" containing at least one cylinder, a piston, a cylinder head, a combustion chamber formed by the surfaces of the head and the bottom of the piston, which consists in reducing the standard volume of the combustion chamber the engine produced by the manufacturer and increasing the compression ratio by reducing the distance between the piston crown and the combustion chamber surface opposite to the piston crown, characterized in that the value of K is determined from the coefficient of reducing the volume of the combustion chamber as the ratio of the volume of the reduced combustion chamber to the volume of the standard combustion chamber , reduce the flow area of the inlet tract for the working charge by a multiple of K s , reduce the stroke of the intake valve, providing a decrease in the supply of the working charge to the cylinder by a multiple of K s , reduce the stroke of the exhaust valve by a multiple of K s , and decrease t ignition timing.

Патент на изобретение РФ № 2206775, МКИ: F02B 75/04, д.публ.20.06.2003.Patent for invention of the Russian Federation No. 2206775, MKI: F02B 75/04, publ. 20.06.2003.

К техническому результату относится снижение удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания в два раза, а также уменьшение коэффициента наполнения рабочего цилиндра в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см2.The technical result includes a decrease in specific fuel consumption by increasing the compression ratio by reducing the volume of the combustion chamber by half, as well as reducing the filling factor of the working cylinder by half by using constant pressure check valves of 0.5 kgf / cm 2 as suction valves.

Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что «Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания», последний содержит, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключается в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем. При этом увеличение степени сжатия достигают путем уменьшения в два раза объема камеры сгорания двигателя. Кроме того уменьшают коэффициент наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см2, которые снабжают пружинами без механизма привода, и с регулировкой их на открытие при давлении в цилиндре от 0 до 0,5 кгс/см, кроме того в дизельных двигателях уменьшают цикловой впрыск топлива путем регулирования работы топливного насоса высокого давления.The achievement of this technical result is ensured by the fact that the "Method for improving a four-stroke internal combustion engine", the latter contains at least one cylinder, a piston, a cylinder head, a combustion chamber formed by the surfaces of the head and the piston crown, consists in reducing the standard volume of the engine combustion chamber manufactured by the manufacturer. In this case, an increase in the compression ratio is achieved by halving the volume of the engine combustion chamber. In addition, the filling ratio of the working cylinder is also reduced by half by using constant pressure check valves of 0.5 kgf / cm 2 as suction valves, which are supplied with springs without a drive mechanism, and with their adjustment to open at a pressure in the cylinder from 0 to 0 , 5 kgf / cm, in addition, in diesel engines, cyclic fuel injection is reduced by regulating the operation of the high-pressure fuel pump.

Известно, что удельный расход топлива в двигателях внутреннего сгорания зависит от степени сжатия, чем больше степень сжатия, тем выше КПД и ниже удельный расход топлива. Предлагаемый способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания без турбонаддува заключается в снижении удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания. В дизельном двигателе:It is known that the specific fuel consumption in internal combustion engines depends on the compression ratio, the higher the compression ratio, the higher the efficiency and the lower the specific fuel consumption. The proposed method for improving a four-stroke internal combustion engine without turbocharging consists in reducing the specific fuel consumption by increasing the compression ratio by reducing the volume of the combustion chamber. In a diesel engine:

1. Демонтируется механизм привода всасывающих клапанов.1. Dismantle the suction valve drive mechanism.

2. Пружины всасывающих клапанов регулируются на открытие при давлении в цилиндрах меньше 0,5 кгс/см2, т.е. всасывающие клапаны переоборудуются в обратные клапаны постоянного давления 0,5 кгс/см2.2. The springs of the suction valves are adjusted to open when the pressure in the cylinders is less than 0.5 kgf / cm 2 , i.e. the suction valves are converted into constant pressure check valves of 0.5 kgf / cm 2 .

3. За счет уменьшения объема камеры сгорания степень сжатия увеличивается в два раза.3. By reducing the volume of the combustion chamber, the compression ratio is doubled.

4. За счет регулировки топливного насоса высокого давления в дизельном ДВС цикловой впрыск топлива уменьшается в два раза.4. By adjusting the high pressure fuel pump in a diesel internal combustion engine, the cyclic fuel injection is halved.

В бензиновом двигателе регулировки топливной системы не требуется, остальные манипуляции те же самые.In a gasoline engine, adjustment of the fuel system is not required, the rest of the manipulations are the same.

Таким образом давление и температура сгорания остаются прежними, а давление и температура выхлопных газов уменьшаются до параметров окружающей среды, т.е. практически вся энергия топлива превращаются в механическую, КПД двигателя повышается, соответственно уменьшается удельный расход топлива и тепловое загрязнение атмосферы.Thus, the combustion pressure and temperature remain the same, while the pressure and temperature of the exhaust gases are reduced to ambient parameters, i.e. practically all the energy of the fuel is converted into mechanical energy, the efficiency of the engine increases, and accordingly the specific fuel consumption and thermal pollution of the atmosphere decrease.

Фиг 1 - Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (схема ДВС, выпускаемого заводом-изготовителем);Fig. 1 - A method for improving a four-stroke internal combustion engine (a diagram of an internal combustion engine produced by the manufacturer);

Фиг. 2 - Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (схема ДВС, с предложенными изменениями), а именно: привод всасывающего клапана 2 отсутствует, дно поршня 4 выполнено выпуклым для уменьшения объема камеры сгорания, (уменьшение объема камеры сгорания можно выполнить другими вариантами), пружина клапана 2 заменена на пружину с низкой степенью жесткости, условно изображена более тонким штрихом. Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.FIG. 2 - A method for improving a four-stroke internal combustion engine (internal combustion engine scheme, with the proposed changes), namely: there is no suction valve drive 2, the bottom of the piston 4 is convex to reduce the volume of the combustion chamber, (reducing the volume of the combustion chamber can be performed with other options), valve spring 2 is replaced by a spring with a low degree of rigidity, conventionally depicted with a thinner stroke. A method for improving a four-stroke internal combustion engine is carried out as follows.

Такт всасывания. Поршень 4 движется вниз. Клапаны 2 и 5 закрыты. В цилиндре 1 возникает разрежение, автоматически открывается всасывающий клапан 2, происходит заполнение цилиндра 1 в дизельном двигателе воздухом, в бензиновом горючей смесью, но не полностью, а до давления 0,5 кгс/см2, после чего всасывающий клапан закрывается.Suction stroke. Piston 4 moves down. Valves 2 and 5 are closed. A vacuum occurs in cylinder 1, suction valve 2 automatically opens, cylinder 1 in a diesel engine is filled with air, in a gasoline combustible mixture, but not completely, but up to a pressure of 0.5 kgf / cm 2 , after which the suction valve closes.

Такт сжатия. Поршень 4 движется вверх. Воздух в дизельном двигателе, горючая смесь в бензиновом сжимаются до такого же давления, как и до модернизации. Но масса воздуха (смеси) в два раза меньше, поэтому в дизельном двигателе в конце такта сжатия через форсунку 3 впрыскивается только половина против обычной порции топлива, в бензиновом двигателе дозировка топлива уменьшается в два раза автоматически, зажигание обычное.Compression cycle. Piston 4 moves up. The air in the diesel engine, the combustible mixture in the gasoline engine is compressed to the same pressure as before the upgrade. But the mass of air (mixture) is two times less, therefore, in a diesel engine, at the end of the compression stroke, only half is injected through injector 3 against the usual portion of fuel, in a gasoline engine the fuel dosage is automatically reduced by half, the ignition is conventional.

Рабочий ход. Поршень 4 движется вниз, газы расширяются, но не до обычных значений 2/4 кгс/см2 и 500/700°С, а до параметров окружающей среды, отдавая поршню практически всю энергию, полученную от сгорания топлива, т.е. КПД двигателя возрастает, расход топлива уменьшается.Working stroke. The piston 4 moves downward, the gases expand, but not to the usual values of 2/4 kgf / cm 2 and 500/700 ° C, but to the parameters of the environment, giving the piston almost all the energy received from the combustion of the fuel, i.e. The efficiency of the engine increases, the fuel consumption decreases.

Выхлоп. Поршень 4 движется вверх, клапан 5 открыт.Давление и температура выхлопных газов близка к атмосферной, поэтому выхлоп проходит без потери энергии и бесшумно, КПД еще повышается, соответственно уменьшается расход топлива.Exhaust. Piston 4 moves up, valve 5 is open. The pressure and temperature of the exhaust gases are close to atmospheric, therefore the exhaust passes without loss of energy and noiselessly, the efficiency is further increased, and the fuel consumption is reduced accordingly.

Затраты на модернизацию ничтожно малы по сравнению с экономическим и экологическим эффектом от нее.The cost of modernization is negligible compared to the economic and environmental impact of it.

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение обеспечивает снижение удельного расхода топлива за счет увеличения степени сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания в два раза, а также позволяет добиться уменьшения коэффициента наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см2.The technical solution proposed as an invention provides a decrease in the specific fuel consumption by increasing the compression ratio by reducing the volume of the combustion chamber by half, and also makes it possible to achieve a decrease in the filling ratio of the working cylinder also by half by using constant pressure check valves 0 as suction valves, 5 kgf / cm 2 .

Claims (1)

Способ усовершенствования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, головку цилиндра, камеру сгорания, образованную поверхностями головки и днищем поршня, заключающийся в уменьшении стандартного объема камеры сгорания двигателя, выпускаемого заводом-изготовителем, отличающийся тем, что увеличение степени сжатия достигают путем уменьшения в два раза объема камеры сгорания двигателя, при этом уменьшают коэффициент наполнения рабочего цилиндра также в два раза путем использования в качестве всасывающих клапанов обратных клапанов постоянного давления 0,5 кгс/см2, которые снабжают пружинами без механизма привода, и с регулировкой их на открытие при давлении в цилиндре от 0 до 0,5 кгс/см2, кроме того в дизельных двигателях уменьшают цикловой впрыск топлива путем регулирования работы топливного насоса высокого давления.A method of improving a four-stroke internal combustion engine containing at least one cylinder, a piston, a cylinder head, a combustion chamber formed by the surfaces of the head and a piston crown, which consists in reducing the standard volume of the combustion chamber of an engine manufactured by the manufacturer, characterized in that the increase compression ratios are achieved by halving the volume of the engine combustion chamber, while reducing the filling ratio of the working cylinder also halving by using constant pressure check valves of 0.5 kgf / cm 2 as suction valves, which are supplied with springs without a drive mechanism, and with adjusting them to open at a pressure in the cylinder from 0 to 0.5 kgf / cm 2 , in addition, in diesel engines, cyclic fuel injection is reduced by regulating the operation of the high-pressure fuel pump.
RU2019137636A 2019-11-21 2019-11-21 Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging RU2751427C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137636A RU2751427C2 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137636A RU2751427C2 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019137636A3 RU2019137636A3 (en) 2021-05-21
RU2019137636A RU2019137636A (en) 2021-05-21
RU2751427C2 true RU2751427C2 (en) 2021-07-13

Family

ID=76033654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019137636A RU2751427C2 (en) 2019-11-21 2019-11-21 Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751427C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084553A (en) * 1975-04-17 1978-04-18 Louis Forde Piston and rod assembly with displacement features
WO1992005349A1 (en) * 1990-09-13 1992-04-02 Larsen Gregory J A reciprocating piston engine with a varying compression ratio
RU2070642C1 (en) * 1994-05-10 1996-12-20 Владимир Борисович Хохлов Internal combustion engine
RU2206775C1 (en) * 2002-02-14 2003-06-20 Ибадуллаев Гаджикадир Алиярович Method of control and operation of gasoline internal combustion engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084553A (en) * 1975-04-17 1978-04-18 Louis Forde Piston and rod assembly with displacement features
WO1992005349A1 (en) * 1990-09-13 1992-04-02 Larsen Gregory J A reciprocating piston engine with a varying compression ratio
RU2070642C1 (en) * 1994-05-10 1996-12-20 Владимир Борисович Хохлов Internal combustion engine
RU2206775C1 (en) * 2002-02-14 2003-06-20 Ибадуллаев Гаджикадир Алиярович Method of control and operation of gasoline internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019137636A3 (en) 2021-05-21
RU2019137636A (en) 2021-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7806102B2 (en) Variable coordination volume type eight-stroke engine
WO2020147678A1 (en) Opposed-piston, three-stroke internal combustion linear generator
JPH11257108A (en) Compression ignition type internal combustion engine and control method thereof
US20070062193A1 (en) Combustion engine including fluidically-controlled engine valve actuator
US8056541B1 (en) Internal combustion engine having an electric solenoid poppet valve and air/fuel injector
MX2022010464A (en) Fuel agnostic compression ignition engine.
JPH0233439A (en) Fuel injection control device for two-cycle direct injection engine
JP6410813B2 (en) Internal combustion engine
RU2665763C1 (en) Internal combustion engine and method of control thereof
RU2751427C2 (en) Method for improving four-stroke internal combustion engine without turbocharging
US20020129777A1 (en) Two stroke internal combustion engine
JP4983747B2 (en) Internal combustion engine
US8256390B1 (en) Six-cycle internal combustion engine
US20200088115A1 (en) Method for compensating a gas spring effect during cylinder shut-off with exhaust gas trapping
US3402704A (en) Gaseous fuel engine
US10113453B2 (en) Multi-fuel compression ignition engine
JP2021050641A (en) Fuel injection control device
WO2023209893A1 (en) Independent-throttle-type four-stroke engine
WO2012062165A1 (en) Engine having novel structure and working method thereof
US8948999B2 (en) Fuel injection during negative valve overlap for stoichiometric diesel operations
RU180758U1 (en) 2-STROKE DIESEL ENGINE
US8251041B2 (en) Accelerated compression ignition engine for HCCI
JPS5851376Y2 (en) Scavenging device for crank chamber compression type 2-stroke engine
CN112302791A (en) Air precompression internal combustion engine device
RU2578934C1 (en) Method for reversal of internal combustion engine with starter mechanism and pneumatic actuator system of three-valve gas distributor with charging of accumulator of system by atmospheric air