SE435413B - TEMPORARY PROCEDURE FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ENERGY CONVERSION CYCLE AND THE COMBINATION ENGINE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE - Google Patents

TEMPORARY PROCEDURE FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ENERGY CONVERSION CYCLE AND THE COMBINATION ENGINE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE

Info

Publication number
SE435413B
SE435413B SE7711646A SE7711646A SE435413B SE 435413 B SE435413 B SE 435413B SE 7711646 A SE7711646 A SE 7711646A SE 7711646 A SE7711646 A SE 7711646A SE 435413 B SE435413 B SE 435413B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
air
combustion chamber
fuel
combustion
chamber
Prior art date
Application number
SE7711646A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7711646L (en
Inventor
R F Blaser
Original Assignee
Heat Balanced Engines Ltd
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 Heat Balanced Engines Ltd filed Critical Heat Balanced Engines Ltd
Publication of SE7711646L publication Critical patent/SE7711646L/en
Publication of SE435413B publication Critical patent/SE435413B/en

Links

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
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/02—Pistons
    • 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
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/28—Other pistons with specially-shaped 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
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into 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
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode

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)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

7711646-5 z. förbränningsgaserna ur förbränningskammaren via en utloppsöppning. 7711646-5 z. The combustion gases from the combustion chamber via an outlet opening.

En effektiv omvandling av energi i olika former till nyttigt arbete har varit motorkonstruktörernas mål ända sedan tillkomsten av den en- ligt Otto-principen arbetande motorn, dvs. en roterande kolv- och cy- lindermotor av förgasar- eller insprutningstyp, t.ex. dieselmotorer och liknande. Med hänsyn till knappheten på motorbränslen och dessas höga kostnader, har ingenjörer och motorkonstruktörer brottats med de funda- mentala problem som hänger samman med förorenande avgasutsläpp och för- bättrad bränsleekonomi, samtidigt som man försökt förbättra effekten inom dessa områden utan att behöva ge avkall på mctorernas prestations- förmåga och verkningsgrad. Detta har lett till framställningen av för- bränningsmotorer, som fungerar med en kritisk kompromiss av bränsle- luftblandningens sammansättning, tryck och temperatur, vilken medför att motorn alstrar och avger skadliga föroreningar (CO, NOX och HC) för att man i gengäld skall uppnå en skälig prestationsförmåga resp. verk- ningsgrad.An efficient conversion of energy in various forms into useful work has been the goal of the engine designers ever since the advent of the engine operating according to the Otto principle, ie. a rotating piston and cylinder engine of the carburettor or injection type, e.g. diesel engines and the like. Given the scarcity of motor fuels and their high costs, engineers and engine designers have struggled with the fundamental problems associated with polluting exhaust emissions and improved fuel economy, while trying to improve power in these areas without sacrificing engineers' performance and efficiency. This has led to the production of internal combustion engines, which operate with a critical compromise of the composition, pressure and temperature of the fuel-air mixture, which causes the engine to generate and emit harmful pollutants (CO, NOX and HC) in order to achieve a reasonable performance resp. efficiency.

För att reducera NOX-utsläppen (utsläpp av skadliga ämnen) har]«mst- ruktörerna fördröjt tändningen och använt sådana anordningar som avgas- cirkulationssystem, vilka alla orsakar en reducering av motorns total- verkningsgrad, resulterande i en försämring av motorns prestationsför- måga, och vilka dessutom ökar HC- och CO-utsläppen ytterligare. Dessa ökade HC- och CO-utsläpp måste behandlas med dyrbara katalytiska omvand- lare, vilka i sin tur kräver icke blyhaltiga bränslen.In order to reduce NOX emissions (emissions of harmful substances), the manufacturers have delayed the ignition and used such devices as exhaust gas circulation systems, all of which cause a reduction in the overall efficiency of the engine, resulting in a deterioration in the engine's performance. and which, in addition, further increase HC and CO emissions. These increased HC and CO emissions must be treated with expensive catalytic converters, which in turn require non-leaded fuels.

En fortgående störning av förbränningsprocessen i förbrännings- motorer kan endast resultera i att man får ett sammelsurium av motor- kontroll- och reglerdon, vilket ökar motorns tillverkningskostnad och resulterar i låg prestationsförmåga hos motorn jämte dålig bränsle- ekonomi. 7 Insikten, såväl inom industrin som bland berörda myndigheter, att förbränningsmotorer kommer att kräva drastiska konstruktionsändringar för att uppnå lagligen tillåtna värden på förorenande utsläpp, har resulterat i avsevärda ansträngningar för att undersöka förbrännings- processen. Dessa ansträngningar har resulterat i diverse metoder, t.ex. ändring av brännkammarens storlek och form, av placeringen av tänd- stället i brännkammaren, användandet av flera tändställen med olika tänd- källor samt användandet av brännkamrar konstruerade för skiktad fyllning med bränsleluftblandning.A continuous disruption of the combustion process in internal combustion engines can only result in an accumulation of engine control and regulators, which increases the engine's manufacturing cost and results in low engine performance as well as poor fuel economy. 7 The realization, both in industry and among the relevant authorities, that internal combustion engines will require drastic design changes to achieve legally permissible values of polluting emissions, has resulted in considerable efforts to investigate the combustion process. These efforts have resulted in various methods, e.g. change in the size and shape of the combustion chamber, in the location of the ignition point in the combustion chamber, the use of several ignition points with different ignition sources and the use of combustion chambers designed for layered filling with fuel-air mixture.

Genom olika modifieringar av en bränslekamarform till halvsfäriska förbränningsrum, jämte förändringar av de konventionella tändställena genom utförande av tändstift med utvidgade gnistgap, har man åstad- kommit reducerade HC-utsläpp, men detta utförande är förenat med meka- 3_ 7711646-5 niska tillverkningsproblem, vilka vida överstiger fördelen med de redu- cerade utsläppen.Through various modifications of a fuel chamber shape to hemispherical combustion chambers, as well as changes to the conventional igniters by making spark plugs with widened spark gaps, reduced HC emissions have been achieved, but this design is associated with mechanical manufacturing problems, which far exceeds the benefit of the reduced emissions.

En annan metod, som för närvarande tillämpas, är användandet av en anordning med flera tändkällor för att åstadkomma bildandet av en skär- brännarliknande låga, som riktas in i en mager bränsleluftblandning i brännkammaren och som matas med samma bränsle som användes i huvud- brännkammaren. Brännartändlågan hålles mekaniskt skild från huvudbränn- kammaren genom en förkammare, som är konstruerad i motorns topplock och mynnar i huvudbrännkammaren. I En annan populär lösning är motorn med skiktad fyllning (SC-mo- torn), som kan utföras i många olika varianter. Denna SC-motors grund- idê ligger i införandet av en fet, lättantändlig blandning i närheten av tändstiftet och en mycket mager blandning inom hela den resterande delen av brännkammaren, så att man erhåller olika bränsleluftförhållan- den i olika områden av cylinderkammaren, fet i några och mager i andra, så att det totala bränsleluftförhållandet blir avsevärt magrare än det stökiometriska värdet. Förbränningen sker stegvis, så att en liten volym fet bränsleluftblandning antändes först och åstadkommer en flamma, som sprider sig ut i den med mycket mager bränsleluftblandning fyllda brännkammaren, varigenom antändning inom dessa områden sker fullstän- digare och förbränningen där blir fullständigare än i konventionella förbränningsmotorer.Another method currently in use is the use of a device with several ignition sources to effect the formation of a cutting torch-like flame, which is directed into a lean fuel-air mixture in the combustion chamber and which is fed with the same fuel used in the main combustion chamber. The burner igniter is mechanically separated from the main combustion chamber by an antechamber, which is constructed in the engine cylinder head and opens into the main combustion chamber. Another popular solution is the motor with layered filling (SC motor), which can be designed in many different variants. The basic idea of this SC engine lies in the introduction of a greasy, flammable mixture near the spark plug and a very lean mixture throughout the rest of the combustion chamber, so as to obtain different fuel-air conditions in different areas of the cylinder chamber, greasy in some and lean in others, so that the total fuel-air ratio becomes considerably leaner than the stoichiometric value. The combustion takes place step by step, so that a small volume of greasy fuel-air mixture is ignited first and produces a flame which spreads into the combustion chamber filled with very lean fuel-air mixture, whereby ignition in these areas is more complete and the combustion there is more complete than in conventional combustion.

Detta var några få av de mest närliggande anordningarna bland det otal av förslag som har gjorts för att nedbringa motorernas utsläpp av föroreningar och öka motorernas verkningsgrad och bränsleekonomi. Vart och ett av dem har vissa bestämda olägenheter, genom att det kommer i konflikt med andra motorparametrar, som är karaktäristiska för förgasar- motorn eller dieselmotorn. På grund av detta har det inom industrin uppstått ett behov av en förbränningsmotor, som arbetar på en gasomsätt- ningsprocess, som har samma egenskaper som Otto-processen, men som upp- visar ett förbränningsförlopp som är tidsreglerat och fungerar med för- delen av högt kompressionsförhållande och feta bränsleluftförhållanden, med samma verkningsgrad och totala bränsleoxidation som dieselmotorn, men utan dennas olägenheter, dvs. högt tryck, hög temperatur och knack- ningstendens.These were a few of the closest devices among the myriad of proposals that have been made to reduce engine emissions of pollutants and increase engine efficiency and fuel economy. Each of them has certain definite disadvantages, in that it conflicts with other engine parameters, which are characteristic of the carburettor engine or the diesel engine. Due to this, there has been a need in the industry for an internal combustion engine, which works on a gas conversion process, which has the same properties as the Otto process, but which exhibits a combustion process that is time-regulated and works with the advantage of high compression ratio and fat fuel air conditions, with the same efficiency and total fuel oxidation as the diesel engine, but without its disadvantages, ie. high pressure, high temperature and knocking tendency.

Föreliggande uppfinning har följaktligen utvecklats för att av- hjälpa de speciella olägenheterna med de här angivna, förut kända och andra liknande anordningar och förfaranden och åstadkomma en förbätt- rad anordning för åstadkommande av en värmeutjämnad eller -balanserad arbetsprocess för förbränningsmotorer, vilken uppvisar en prestations- förmåga, miljöföroreningsegenskaper och förmåga till förbränning av 77116lf6-5 4. flera olika bränslen, som icke förekommer eller är möjliga i samband med konventionella förgasar- eller dieselmotorer.Accordingly, the present invention has been developed to remedy the particular disadvantages of the prior art and other similar devices and methods set forth herein and to provide an improved device for providing a heat-balanced or balanced internal combustion engine working process which exhibits a performance condition. ability, environmental pollution properties and ability to burn 77116lf6-5 4. several different fuels, which do not occur or are possible in connection with conventional carburettor or diesel engines.

Ett syfte med uppfinningen har varit att reducera mängden luft- föroreningar, som orsakas av avgasutsläpp från förbränningsmotorer, ett annat att utan större modifikationer öka de konventionella förbrännings- motorernas verkningsgrad, att minska en förbränningsmotors bränsle- förbrukning, att åstadkomma en förbränningsmotor med reglerad, värme- balanserad arbetsprocess för att uppnå ett förbränningsförlopp som är relativt fritt från föroreningar, att åstadkomma en modifierad för- bränningsmotor, som kan tillverkas med redan befintliga metoder och tillverkningsutrustning, att åstadkomma en förbränningsmotor, som kan köras med ett urval av olika bränslen och alstrar ringa eller inga luft- föroreningar i sina avgaser, att åstadkomma en förbränningsmotor med en förbränningsprocess, som reducerar topptryck och -temperatur till lägre värden än dem som uppnås i hittills konventionella förbränningsmotorer, och slutligen, att åstadkomma en anordning, som kan konvertera kolv- motorer och roterande motorer av förgasar- och dieseltyp till att ar- beta enligt en reglerad värmebalanserad process. _ Det allmänna ändamålet med uppfinningen har varit att åstadkomma É en metod och anordning för förfining av Otto-processen hos numera all- I mänt använda förbränningsmotorer, så att de kommer att arbeta enligt en värmebalanserad eller värmeutjämnad process, som uppvisar ett tidsreg- lerat, naturligt förbränningsförlopp som förbättrar motorverkningsgra- den och eliminerar luftförorenande avgasutsläpp. Förloppet eller för- efarandet härför karaktäriseras av att, för varje cykel: a) enbart luft tillföres en förbränningskammare i motorn under den å inledande delen av insugningstakten medan förbränningskammarens volym I ökar; b) bränsle tillföres förbränningskammaren under en senare del av cykeln, varvid totalmängden tillfört bränsle väljes så att detsamma åstadkommer en reaktion som snabbt producerar en bestämd värmepotential och ett bestämt maximitryck i förbränningskammaren; c) temperaturen höjs för hela mängden luft och bränsle som till- förts under cykeln genom komprimering av åtminstone luften under komp- ressionstakten; c d) en del av den inledningsvis tillförda luften isoleras delvis från i huvudsak att det senare tillförda bränslet under cykeln genom att en del av den inledningsvis tillförda luften ledes in i en reservoar- kammare anordnad i närheten av förbränningskammaren, varvid reservoar- kammaren kommunicerar med förbränningskammaren via en smal spalt, som medger överföring av tryckgradienter mellan förbrännings- och reservoar- 7711646-5 kamrarna, och den isolerade delen av luften i reservoarkammaren hålles väsentligen fri från förorenande bränsle genom cykeln; e) bränslet i förbränningskammaren antändes för att starta dess snabba reaktion med omedelbart tillgängligt syre i slutet av kompres- sionstakten. varvid en kontinuerlig serie av tryckstöt- och ex- pansionsvågor alstras, vilka går genom förbränningskammaren och skär spalten för att alstra tryckdifferentialer mellan förbrännings- och reservoarkamrarna oberoende av det totala trycket i förbränningskamma- ren eller kolven och kontinuerligt genom hela reaktionen; f) genom förbränning och reservoarkammarens geometri, samt spaltens utformning medges och underlättas cyklisk snabb återstuds och återin- träde av stötvågorna tvärs över och genom spalten med en hastighet som medför reglerad pumpning av syre in i förbränningskammaren från reser- voarkammaren tack vare tryckdifferentialerna mellan kamrarna under förbränningstakten; 7 g) förbränningskammaren tillâtes expandera under expansions- (arbetsalstrings-) takten; och g h) förbränningskammaren blâses ut i slutet av utblåsningssteget.An object of the invention has been to reduce the amount of air pollutants caused by exhaust emissions from internal combustion engines, another to increase the efficiency of conventional internal combustion engines without major modifications, to reduce the fuel consumption of an internal combustion engine, to provide an internal combustion engine with regulated heat balanced work process to achieve a combustion process that is relatively free of contaminants, to provide a modified internal combustion engine that can be manufactured with already existing methods and manufacturing equipment, to provide an internal combustion engine that can be run with a selection of different fuels and produces little or no air pollutants in their exhaust gases, to provide an internal combustion engine with a combustion process which reduces peak pressure and temperature to lower values than those achieved in hitherto conventional internal combustion engines, and finally, to provide a device capable of converting piston engines and rotate the carburettor and diesel engine engines to operate according to a regulated heat-balanced process. The general object of the invention has been to provide a method and apparatus for refining the Otto process in presently commonly used internal combustion engines, so that they will operate according to a heat balanced or heat equalized process which exhibits a time controlled, natural combustion process that improves engine efficiency and eliminates air pollutant exhaust emissions. The process or procedure for this is characterized in that, for each cycle: a) only air is supplied to a combustion chamber in the engine during the initial part of the intake stroke while the volume I of the combustion chamber increases; b) fuel is supplied to the combustion chamber during a later part of the cycle, the total amount of supplied fuel being selected so that the same produces a reaction which rapidly produces a certain heat potential and a certain maximum pressure in the combustion chamber; c) the temperature is raised for the entire amount of air and fuel supplied during the cycle by compressing at least the air during the compression rate; cd) a part of the initially supplied air is partly isolated from substantially the latter supplied fuel during the cycle by passing a part of the initially supplied air into a reservoir chamber arranged in the vicinity of the combustion chamber, the reservoir chamber communicating with the combustion chamber via a narrow gap, which allows the transfer of pressure gradients between the combustion and reservoir chambers, and the isolated part of the air in the reservoir chamber is kept substantially free of polluting fuel through the cycle; e) the fuel in the combustion chamber was ignited to start its rapid reaction with immediately available oxygen at the end of the compression rate. a continuous series of pressure shock and expansion waves are generated, which pass through the combustion chamber and intersect the gap to generate pressure differentials between the combustion and reservoir chambers independent of the total pressure in the combustion chamber or piston and continuously throughout the reaction; f) by combustion and the geometry of the reservoir chamber, as well as the design of the gap allows and facilitates cyclic rapid rebound and re-entry of the shock waves across and through the gap at a rate that results in regulated pumping of oxygen into the combustion chamber from the reservoir due to the pressure differentials between the chambers the rate of combustion; 7 g) the combustion chamber is allowed to expand during the rate of expansion (work generation); and g h) the combustion chamber is blown out at the end of the exhaust stage.

Förbränningsmotorn för förfarandets genomförande uppvisar a) en anordning för att leda enbart i huvudsak bränslefri luft till förbränningskammaren via inloppsöppningen under den inledande delen av varje blandningsinsugnings- och kompressionstakt; b) en anordning för att leda bränsle till förbränningskammaren under en senare del av varje blandningsinsugnings- och kompressions- takt, varvid proportionen bränsle/luft i varje blandning varierar från överskott på bränsle nära inloppsöppningen till i huvudsak bränslefri luft nära kolven i början av kompressionstakten; c) en luftreservoarkammare i närheten av förbränningskammaren; och d) en passage mellan förbränningskammaren och luftreservoarkam- maren, varvid passagen medger begränsad förbindelse mellan nämnda kam- mare, varvid förbränningskammaren, reservoarkammaren och passagen upp- visa en geometrisk form som medger överföring via passagen av tryckstöt- vågor i förbindelse med en förbränningstakt i förbränningskammaren och reglerad pumpning av luft som komprimenmæ av stötvågorna från reservoar- kammaren till förbränningskammaren genom hela förbränningstakten oberoende av det totala trycket i förbränningskammaren eller kolv- läget p.g.a. samverkan mellan stötkomprimerings- och expansionsvågorna i passagens närhet.The combustion engine for carrying out the process has a) a device for directing only substantially fuel-free air to the combustion chamber via the inlet opening below the initial part of each mixing suction and compression stroke; b) a device for directing fuel to the combustion chamber during a later part of each mixture suction and compression rate, the fuel / air ratio in each mixture varying from excess fuel near the inlet port to substantially fuel-free air near the piston at the beginning of the compression rate; c) an air reservoir chamber in the vicinity of the combustion chamber; and d) a passage between the combustion chamber and the air reservoir chamber, the passage allowing limited connection between said chamber, the combustion chamber, the reservoir chamber and the passage having a geometric shape which allows transmission via the passage of pressure shock waves in connection with a combustion rate in the combustion chamber and regulated pumping of air as a compression of the shock waves from the reservoir chamber to the combustion chamber throughout the combustion rate regardless of the total pressure in the combustion chamber or the piston position due to interaction between the shock compression and expansion waves in the vicinity of the passage.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. l visar ett tryck och volymdiagram för den s.k. Otto-cykeln; 1711646-5 6_ fig. 2 visar ett tryck-volymdiagram för Diesel-cykeln; fig. 3 visar ett tryck-volymdiagram för den värmeutjämnande eller -balanserade arbetscykeln; fig.y4'är en schematisk framställning av anordningen enligt upp- finningen, installerad i en förbränningsmotor; fig. 4A och 4B är schematiska framställningar av tryckväxlarplat- tans form; fig. SA - SG åskådliggör funktionsförloppet i olika moment av en värmeutjämnad motors arbetscykel; fig. 6 är en schematisk framställning av anordningen enligt upp- finningen, installerad i en roterande förbränningsmotor; och fig. 7 är ett delsnitt genom den roterande motorns rotor och åskåd- liggör vissa detaljer av luftreservoarkammaren eller -rummet.The invention will be described in more detail below in connection with the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a pressure and volume diagram for the so-called Otto bicycle; Fig. 2 shows a pressure-volume diagram of the Diesel cycle; Fig. 3 shows a pressure-volume diagram for the heat equalizing or balanced working cycle; Fig. 4 is a schematic representation of the device according to the invention, installed in an internal combustion engine; Figs. 4A and 4B are schematic representations of the shape of the pressure exchanger plate; Fig. SA - SG illustrates the functional process in different parts of a heat-equalized engine's work cycle; Fig. 6 is a schematic representation of the device according to the invention, installed in a rotary internal combustion engine; and Fig. 7 is a partial section through the rotor of the rotary engine and illustrates certain details of the air reservoir chamber or space.

En jämförelse mellan de tre ideala gasomsättningscyklerna, dvs.A comparison between the three ideal gas turnover cycles, ie.

Otto-cykeln, Diesel-cykeln och den värmeutjämnande cykeln, skall först beskrivas för att förtydliga det tekniska förfarande med värmeutjämnad arbetscykel, som tillämpas vid drift av en förbränningsmotor utrustad med É tryckvâxlarplatta.The Otto cycle, the Diesel cycle and the heat equalization cycle shall first be described in order to clarify the technical procedure of the heat equalization work cycle, which is applied in the operation of an internal combustion engine equipped with a pressure exchanger plate.

I fig. l visas ett förenklat tryck-volymdiagram för en förbränninge- cykel, som är känd under benämningen konstantvolyms- eller Ottoproces- sen eller -cykeln. Om man startar vid punkten a, komprimeras luft av atmosfärstryck adiabatiskt i en cylinder till punkten b, upphettas vid konstant volym till punkten c, tillåtes expandera adiabatiskt till punk- ten d samt avkyles vid konstant volym till punkten a, varefter detta förlopp upprepas. Linjen a-b motsvarar kompressionstakten, linjen b-c motsvarar explosions- eller arbetstakten och linjen d-a motsvarar ut- blåsningstakten hos en förbränningsmotor. V1 och V2 betecknar luftens maximi- resp. minimivolym i cylindern. Förhållandet V1/V2 är förbrän- ningsmotorns kompressionsförhållande.Fig. 1 shows a simplified pressure-volume diagram for a combustion cycle, known as the constant-volume or Otto process or cycle. If starting at point a, atmospheric pressure air is compressed adiabatically in a cylinder to point b, heated at constant volume to point c, allowed to expand adiabatically to point d and cooled at constant volume to point a, after which this process is repeated. Line a-b corresponds to the compression rate, line b-c corresponds to the explosion or working rate and line d-a corresponds to the exhaust rate of an internal combustion engine. V1 and V2 denote the maximum of the air, respectively. minimum volume in the cylinder. The ratio V1 / V2 is the compression ratio of the internal combustion engine.

Processens ingångsvärme Q är den värmemängd, som vid konstant volym tillföras utefter linjen b-c. Avgasvärmet LQ, förlustvärmet, är den med avgaserna längs linjen d-a bortgående värmemängden. De följande förenk- lade ekvationerna representerar Otto-processens verkningsgrad: (1) Q = värmemängd, tillförd vid konstant volym LQ = förlustvärme. (2) Otto-processens verkningsgrad = êg-Ãà-Eg ="7 Otto I fig. 2 åskâdliggöres en dieselprocess i en förbränningsmotor för att förtydliga förloppet av denna process i jämförelse med den i det föregående beskrivna Otto-processen. Den ideala luftdieselprocessen star- tar i punkten a, upphettning vid konstant tryck sker till punkt c, adia- v. 77116116-5 batisk expansion till punkt d och avkylning vid konstant volym till punkt a. Enär det inte finns något bränsle i en dieselmotors cylinder under kompressionstakten, kan förtändning icke ske, och kompressions- förhållandet kan vara mycket högre än vid en förbränningsmotor som ar- betar enligt Otto-processen. Därför är det möjligt att uppnå högre verk- ningsgrader än vid motorer som arbetar enligt Ottoprocessen. De följande förenklade ekvationerna definierar dieselprocessens olika parametrar: (3) Q = värme tillförd vid konstant tryck, LQ = förlustvärme. (4) Dieselprocessens verkningsgrad =”l Diesel = êgïšíëg Den värmeutjämnade processen är åskådliggjord genom tryckvolym- diagrammet 9 i fig. 3,som dragits med utgångspunkt från samma begynnelse- värme Q. Linjen a-b motsvarar den adiabatiska kompressionen, linjen b-c- -c'visar värmestegringen, där b-c svarar mot den del av värmet, som tillföres vid konstant volym, och c-c' svarar mot kvarvarande värme vid konstant tryck, medan linjen c'- d är den adiabatiska expansionen och d-a är utblåsningen. Vid en blick på diagrannet finner man att den till- förda värmemängden Q nu uppdelas i två värmekvantiteter, AQ vid konstant volym, och BQ vid konstant tryck, sålunda bibehållande samma värmemängd Q, utom att denna parameter är uppdelad på två händelseförlopp. Föl- jande förenklade ekvationer gäller för sambandet mellan funktionspara- metrarna i den värmeutjämnade eller -balanserade processen: (5) AQ + BQ = Q, där AQ betecknar värme tillförd vid konstant volym, medan BQ är värme tillförd vid konstant tryck.The input heat Q of the process is the amount of heat which is supplied at a constant volume along the line b-c. The exhaust heat LQ, the loss heat, is the amount of heat exiting with the exhaust gases along the line d-a. The following simplified equations represent the efficiency of the Otto process: (1) Q = amount of heat, supplied at constant volume LQ = heat of loss. (2) Efficiency of the Otto process = êg-Ãà-Eg = "7 Otto Fig. 2 illustrates a diesel process in an internal combustion engine to clarify the course of this process in comparison with the Otto process described above. The ideal air diesel process is - takes at point a, heating at constant pressure takes place to point c, adia- v. 77116116-5 batic expansion to point d and cooling at constant volume to point a. Since there is no fuel in a diesel engine cylinder below the compression rate, ignition does not occur, and the compression ratio can be much higher than with an internal combustion engine operating according to the Otto process, therefore it is possible to achieve higher efficiencies than with engines operating according to the Otto process.The following simplified equations define the different processes of the diesel process parameters: (3) Q = heat supplied at constant pressure, LQ = heat of loss (4) Efficiency of the diesel process = ”l Diesel = êgïšíëg The heat-equalized process is in full swing made by the pressure volume diagram 9 in Fig. 3, which is drawn on the basis of the same initial heat Q. The line ab corresponds to the adiabatic compression, the line bc- -c 'shows the heat increase, where bc corresponds to the part of the heat which is supplied at constant volume, and cc 'corresponds to residual heat at constant pressure, while the line c'- d is the adiabatic expansion and then is the exhaust. A glance at the diagram shows that the amount of heat supplied Q is now divided into two quantities of heat, AQ at constant volume, and BQ at constant pressure, thus maintaining the same amount of heat Q, except that this parameter is divided into two events. The following simplified equations apply to the relationship between the function parameters in the heat-equalized or balanced process: (5) AQ + BQ = Q, where AQ denotes heat supplied at constant volume, while BQ is heat supplied at constant pressure.

Därför gäller att (6) A + B = L.Therefore, (6) A + B = L.

Utjämningsförhållandet definieras som (7) = Q ß A, varför (8) A = l och B = l + ß l + Otto-processen utgör det gränsfall, där A = l, medan dieselpro- cessen är det gränsfall, där A = 0. Genom variation av ß erhålles kom- binationer mellan Otto- och dieselprocesserna. Den värmeutjämnade pro- cessens verkningsgrad uttryckes enligt följande relationer resp. ekva- tioner: '1111645-5 8. '(9) 71 =o-Lo=Ao+ßo-L f* Q Q nß = Ao - Lmo) = Bo - L(Bo) o o n, = AAo - LtoA) - Bo - Louso) I AQ BQ h; = Ao - Luxo) + Bo '- Luna) o o (10) ”ß = AAQ ÃQ LtoA) + BBQ šQ L(oB) Vad beträffar verkningsgrad gäller att: ”ß =A1)V+B11P; ' k-l k l l l a k = l - -D - = 1 - - B - l ”Vi I' 7 (IB) ' P Om V = Qífiä à och rB = V.r, gäller att verkningsgraden för den reglerade värmeutjämnade processen är: k-1 - k-1ak (11) Tzß = 1 - -l-TÉ-ß- El åa-šå , Gränserna för den värmeutjämnande processen är desamma som för Otto- och dieselprocesserna vid samma projekterade kompressions- förhållande, dvs: k-l l - när (jag eller A _; l, Otto-processen B -ñ O 1 k-l ak - 1 . . 'hp q l - (Ex í-(ïfn-ß daàco eller A-ä O, Diesel- B _¿a 1 processen Härefter hänvisas till fig. 4 på ritningen, som i schematisk fram- ställning visar en utföringsform av en luftreservoarkammare, som är an- ordnad på en kolv för att förfina Otto-processen i en förbränningsmotor, så att denna arbetar enligt en värmebalanserad eller -utjämnad 4-takts- process. Ett motorhus eller -block 10 innehåller en cylinderkammare för en fram- och återgående kolv 14, som medelst en kolvtapp 13 är kopplad till en vevstake ll. En vevakel 12 är kopplad till vevstaken ll medelst ett Vevlager på sådant sätt, att kolvens 14 fram- och återgående rörelse omformas till roterande mekanisk energi, vilken kan utnyttjas till att driva ett maskineri, en bil e.d. och därigenom alstra nyttig uteffekt.The equalization ratio is defined as (7) = Q ß A, so (8) A = l and B = l + ß l + The Otto process is the boundary case, where A = 1, while the diesel process is the boundary case, where A = 0 By varying ß, combinations between the Otto and diesel processes are obtained. The efficiency of the heat-equalized process is expressed according to the following relations resp. equations: '1111645-5 8.' (9) 71 = o-Lo = Ao + ßo-L f * QQ nß = Ao - Lmo) = Bo - L (Bo) oon, = AAo - LtoA) - Bo - Louso) I AQ BQ h; = Ao - Luxo) + Bo '- Luna) o o (10) ”ß = AAQ ÃQ LtoA) + BBQ šQ L (oB) In terms of efficiency, the following applies:“ ß = A1) V + B11P; 'kl klllak = l - -D - = 1 - - B - l "Vi I' 7 (IB) 'P If V = Qí fi ä à and rB = Vr, the efficiency of the regulated heat-equalized process is: k-1 - k-1ak (11) Tzß = 1 - -l-TÉ-ß- El åa-šå, The limits of the heat equalization process are the same as for the Otto and diesel processes at the same projected compression ratio, ie: kl l - when (I or A _; l, Otto-process B -ñ O 1 kl ak - 1.. 'hp ql - (Ex í- (ïfn-ß daàco or A-ä O, Diesel- B _¿a 1 process Hereinafter referred to Fig. 4 of the drawing, which shows in schematic representation an embodiment of an air reservoir chamber, which is arranged on a piston to refine the Otto process in an internal combustion engine, so that it operates according to a heat-balanced or balanced 4-stroke A motor housing or block 10 contains a cylinder chamber for a reciprocating piston 14, which by means of a piston pin 13 is connected to a connecting rod 11. A crankcase 12 is connected to the connecting rod 11 by means of a Crank bearings in such a way that the reciprocating movement of the piston 14 is converted into rotating mechanical energy, which can be used to drive a machinery, a car or the like. and thereby generate useful output power.

' Motorhusets 10 innervägg bildar invid kolvens 14 mantelvägg en cy- lindervägg 36, som står i beröring med kolvringar 15, så att det bildas 77116l|6-5 en trycktät gastätning mellan den rörliga kolven 14 och cylinderväggen 36 för att förhindra utströmning av högtrycksgaser, som alstras genom förbränning av bränsle i brännkammaren 38. På motorhuset eller -blocket 10 är ett cylinderlock 37 monterat, så att det bildas en sluten för- bränningskammare mellan husets 10 översta del och lockets 37 försänkta inre delar. Cylinderlocket 37 har två portar, en utlopps- och en in- loppsport, vilka öppnas och stänges genom manövrering av en utlopps- ventil 23 resp. en inloppsventil 28. Dessa ventiler öppnas och stänges i takt med kolvens 14 fram- och âtergående rörelse med hjälp av ven- tillyftare, tryckstänger, kamaxlar o.d. (ej visade) på sådant sätt, att motorn kan arbeta enligt en 4-takts Otto-process.The inner wall of the motor housing 10 forms next to the jacket wall of the piston 14 a cylinder wall 36, which is in contact with piston rings 15, so that a pressure-tight gas seal is formed between the movable piston 14 and the cylinder wall 36 to prevent outflow of high-pressure gases. which is generated by combustion of fuel in the combustion chamber 38. On the engine housing or block 10 a cylinder cover 37 is mounted, so that a closed combustion chamber is formed between the upper part of the housing 10 and the recessed inner parts of the lid 37. The cylinder cover 37 has two ports, an outlet port and an inlet port, which are opened and closed by operating an outlet valve 23 and 23, respectively. an inlet valve 28. These valves are opened and closed in step with the reciprocating movement of the piston 14 by means of valve lifters, pressure rods, camshafts and the like. (not shown) in such a way that the engine can operate according to a 4-stroke Otto process.

På cylinderlocket 37 är en inloppsfördelare 27 monterad, vilken bil- dar en kanal, genom vilken strömmen av bränsle och atmosfärsluft kan ledas in i förbränningskammaren 38. Ett luftfilter 33 är anordnat att rena luft som strömmar in i en förgasarliknande anordning 29 genom en stryphals 35, som uppvisar ett munstycke eller en port 41, som står i förbindelse med bränsletanken 32 genom en ventil och en bränsletill- ledning 31. Luft som strömmar genom halsen 35 alstrar ett undertryck, som suger fram bränsle från tanken 32 och blåser in denna luft i bränn- kammaren 38} Det förgasarliknande organet 29 kan, såsom lätt inses av fackmannen, ersättas med andra lämpliga bränsletillförselorgan, t.ex. bränsleinsprutare e.d. En spjällskiva 34 som är fäst vid ett ej visat länksystem, reglerar undertrycket i stryphalsen 35 genom att begränsa luftflödet genom denna för att reglera den motorn tillförda bränsle- mängden. Ett annat ej visat länksystem kan vara anordnat för reglering av luftflödet genom luftinloppet 26 för att ytterligare reglera den mängd atmosfärluft, som tillföres motorn under dennas arbete. Luftin- loppet 26 för atmosfärluft tillåter en stor volym luft att strömma in i brännkammaren 38 under motonm insugningstakt, före tillförseln av någon bränsleluftblandning. Denna luftningsanordning 26 är i det visade fallet placerad i närheten av inloppsventilen 28 men kan vara placerad var som helst mellan förgasarorganet 29, en bränsleinsprutare eller annat bränsletillförselorgan och inloppsventilens 28 inloppsport.Mounted on the cylinder cover 37 is an inlet manifold 27, which forms a channel through which the flow of fuel and atmospheric air can be led into the combustion chamber 38. An air filter 33 is arranged to purify air flowing into a carburettor-like device 29 through a throttling neck 35. , which has a nozzle or a port 41, which communicates with the fuel tank 32 through a valve and a fuel supply 31. Air flowing through the throat 35 generates a negative pressure which sucks fuel from the tank 32 and blows this air into The carburetor-like member 29 may, as will be readily appreciated by those skilled in the art, be replaced with other suitable fuel supply means, e.g. fuel injectors e.d. A damper plate 34 attached to a link system (not shown) regulates the negative pressure in the throttle neck 35 by limiting the air flow through it in order to regulate the amount of fuel supplied to the engine. Another link system (not shown) may be provided to control the flow of air through the air inlet 26 to further control the amount of atmospheric air supplied to the engine during its operation. The air inlet 26 for atmospheric air allows a large volume of air to flow into the combustion chamber 38 below the engine suction rate, prior to the supply of any fuel-air mixture. This aeration device 26 is in the case shown located in the vicinity of the inlet valve 28 but can be located anywhere between the carburettor means 29, a fuel injector or other fuel supply means and the inlet port of the inlet valve 28.

Ett tändstift 24 är monterat i cylinderlocket 37 på vanligt sätt och tjänar till att alstra en elspänning, som ger en tändgnista i brännkammaren 38 i rätt tidpunkt i förhållande till andra motorelement för att antända bränslet i brännkammaren 38 och alstra driveffekt för kolven 14.A spark plug 24 is mounted in the cylinder head 37 in the usual manner and serves to generate an electrical voltage which provides an ignition spark in the combustion chamber 38 at the right time relative to other engine elements to ignite the fuel in the combustion chamber 38 and generate driving power for the piston 14.

Ett hattliknande organ 19 är anbragt på kolvens 14 frontyta med hjälp av en nit, skruvbult eller liknande fästdon. Detta hattliknande organ 19 är svampformigt med ett tjockt cylindriskt stjälkformigt cent- 7711646-5 10. ralt parti 17 vars ena cirkulära ändyta står i kontakt med kolvens 14 cirkulära frontyta. Godsfast med den stjälkformiga delens l7 andra cir- kulära ändyta är en relativt tunn, cylindrisk platta 20, som är belägen på ett förutbestämt avstånd 18 från cylinderväggen 36. Kolvens l4 reste- rande fria yta, detstjälkformiga partiets 17 mantelyta och plattans 20 undersida-avgränsar mellan sig en luftreservoarkammare 16, som står i dförbindelse med brännkammaren genom en passage eller spalt 18, som be- gränsas av cylinderns inre väggyta och plattans 20 kantyta, som kan sträcka sig runt plattans 20 hela periferi eller någon förutbestämd del därav. Kammaren 16 är på sin undersida tätande tillsluten av kolvringar- na 15. Kammaren 16 begränsas sålunda av en del av kolvens 14 frontyta, en del av plattans 20 undersida och det stjälkformiga partiets 17 cy- lindriska mantelyta. f Det hattliknande organet 19 har här beskrivits såsom fast anbragt på kolven, men det må-framhållas att organet l9 kan vara utfört i ett med kolven l4, och kammaren 16 kan vara urfräst eller utformad i kol- ven på samma sätt som kolvringspåren. Dessutom är att märka, att även om kammaren 16 här visas formad med parallella sidoytor, så kan dess sidor vara stympkoniska för att bilda en stympkonisk platta 42, såsom ; visas i fig. 4a, eller också utformade som diametralt motsatta plan- faser för att bilda en polygonalt formad utjämningskammare 16 utan av- steg från uppfinningstanken. ” Funktionssättet hos en förbränningsmotor i enlighet med den värme- utjämnanmaprocessen kan bäst förklaras med hänvisning till fig. 3, som visar ett tryck- och volymdiagram för den värmebalanserade arbets- principen, samt fig. 5 (A-G), som åskådliggör arbetssekvensen enligt den värmeutjämnande.arbetsprincipen under dess fyra takter. I fig. 5A visas kolven 14 fullbordande ett utblåsningsslag med utloppsventilen 23 i begrepp att stängas, medan kolven 14 rör sig uppåt och trycker strömmen av förbränningsgaser, antydda genom pilar, genom utloppsven- 5 tilporten ut genom en kanal i utloppssamlaren 22. Vid detta moment är Ä inloppsventilen 28 stängd och ingen luft strömmar genom inloppsfördelar- kanalen 27. Luftinloppet 26, som är beläget nära inloppsventilen, har släppt in en kvantitet bränslefri luft av atmosfärstryck, som fyller hela volymen av inloppskanalen i inloppsfördelaren fram till och genom stryphalsen 35. Då inloppsventilen 28 öppnas, kommer såsom tydligast visas i fig. 5B, kolven l4, som nu befinner sig nära ÖDP (övre död- punkten), att röra sig nedåt, varigenom rummet i cylinderns övre del förstoras, varvid till följd av luften av atmosfärstryck och tryck- minskningen hos luften till följd av kolvens nedåtgående rörelse med- för, att luft strömmar in och fyller det fria utrymmet i cylindern. Den 7711646-5 inloppsluft, som först strömmar in i förbränningskammaren 38, är den luftmängd i inloppsfördelarkanalen, som påfylles något genom luftin- loppet 26 innan det uppstått ett tillräckligt undertryck i stryphalsen 35 för att suga in en sats av fet bränsleluftblandning i cylinderkam- maren. Då kolven uppnår sitt lägsta läge, undre dödpunkten (UDP), har cylinderrummet blivit fyllt med en kvantitet bränsleluftblandning, vars fethet varierar från cylindertoppen 37 till kolven 14. Blandningen är sålunda mycket fet invid och i närheten av cylindertoppen och blir allt magrare, så att den praktiskt taget är bränslefri i närheten av plattan 19 och i luftreservoarkammaren 16. _ Då kolven 14 anländer till sin lägsta punkt i cylindern, (UDP), är trycket i cylindern fortfarande lägre än atmosfärstrycket, så att ytterligare luft och bränsle kan strömma in i cylindern, även efter att kolven har börjat röra sig uppåt. Därför stänges icke inloppsventilen 26, förrän vevstaken ll befinner sig en given vinkel förbi UDP, och detta tillstånd visas tydligast i fig. 5C.A hat-like member 19 is mounted on the front surface of the piston 14 by means of a rivet, screw bolt or similar fastener. This hat-like member 19 is sponge-shaped with a thick cylindrical stem-shaped central portion 17, one circular end surface of which is in contact with the circular front surface of the piston 14. Solid to the second circular end surface of the stem-shaped portion 17 is a relatively thin, cylindrical plate 20, which is located at a predetermined distance 18 from the cylinder wall 36. The remaining free surface of the piston 14, the mantle surface of the stem-shaped portion 17 and the underside delimiters of the plate 20 between them an air reservoir chamber 16, which communicates with the combustion chamber through a passage or gap 18 defined by the inner wall surface of the cylinder and the edge surface of the plate 20, which may extend around the entire periphery of the plate 20 or some predetermined portion thereof. The chamber 16 is sealingly closed on its underside by the piston rings 15. The chamber 16 is thus delimited by a part of the front surface of the piston 14, a part of the underside of the plate 20 and the cylindrical circumferential surface of the stem-shaped portion 17. The hat-like member 19 has been described herein as fixedly mounted on the piston, but it should be noted that the member 19 may be formed integrally with the piston 14, and the chamber 16 may be milled out or formed in the piston in the same manner as the piston ring grooves. In addition, it is to be noted that although the chamber 16 is shown here formed with parallel side surfaces, its sides may be frustoconical to form a frustoconical plate 42, such as; shown in Fig. 4a, or also designed as diametrically opposite planar phases to form a polygonally shaped smoothing chamber 16 without deviating from the inventive concept. The mode of operation of an internal combustion engine in accordance with the heat equalization process can best be explained with reference to Fig. 3, which shows a pressure and volume diagram of the heat balanced working principle, and Fig. 5 (AG), which illustrates the working sequence according to the heat equalization. the working principle under its four bars. Fig. 5A shows the piston 14 completing an exhaust stroke with the outlet valve 23 about to close, while the piston 14 moves upwards and pushes the flow of combustion gases, indicated by arrows, through the outlet valve port out through a channel in the outlet collector 22. At this moment the inlet valve 28 is closed and no air flows through the inlet manifold 27. The air inlet 26, which is located near the inlet valve, has let in a quantity of fuel-free air of atmospheric pressure which fills the entire volume of the inlet duct in the inlet manifold to and through the inlet manifold. the inlet valve 28 is opened, as most clearly shown in Fig. 5B, the piston 14, which is now close to the ODP (upper dead center), will move downwards, whereby the space in the upper part of the cylinder is enlarged, whereby due to the air of atmospheric pressure and the reduction in pressure of the air as a result of the downward movement of the piston causes air to flow in and fill the free space in the cylinder. The inlet air which first flows into the combustion chamber 38 is the amount of air in the inlet manifold which is slightly filled through the air inlet 26 before a sufficient negative pressure has been created in the throttle neck 35 to suck a batch of greasy fuel-air mixture into the cylinder chamber. . When the piston reaches its lowest position, the lower dead center (UDP), the cylinder space has been filled with a quantity of fuel-air mixture, the fatness of which varies from the cylinder top 37 to the piston 14. The mixture is thus very oily near and near the cylinder top and becomes thinner. it is practically fuel-free in the vicinity of the plate 19 and in the air reservoir chamber 16. When the piston 14 reaches its lowest point in the cylinder, (UDP), the pressure in the cylinder is still lower than the atmospheric pressure, so that additional air and fuel can flow into the cylinder, even after the piston has started to move upwards. Therefore, the inlet valve 26 is not closed until the connecting rod 11 is at a given angle past the UDP, and this condition is most clearly shown in Fig. 5C.

Såsom tydligast visas i fig. 5D, stänges efter insugningsslaget båda ventilerna 23 och 28 och förskjutes kolven 14 uppåt under kompres- sionsslaget. Kolven komprimerar då bränsleluftblandningen genom att pressa den uppåt in i ett litet, minskande utrymme 38 mellan cylinder- locket och kolven, vilket utrymme bildar en förbränningskammare. Under kolvens 14 hela uppåtrörelse pressas en kvantitet mycket mager bränsle- luftblandning in i luftreservoarkammaren 16. Under motorns arbete upp- hettar de brinnande gaserna kolvtoppen eller plattan 20, vilken funge- rar som värmeväxlare och åstadkommer upphettning av bränsleluftbland- ningen under kompresstionsslaget, då blandningen strömmar över och runtom denna platta, varigenom ytterligare upphettning av gaserna sker.As most clearly shown in Fig. 5D, after the suction stroke, both valves 23 and 28 are closed and the piston 14 is displaced upwards during the compression stroke. The piston then compresses the fuel-air mixture by forcing it upwards into a small, decreasing space 38 between the cylinder head and the piston, which space forms a combustion chamber. During the entire upward movement of the piston 14, a quantity of very lean fuel-air mixture is forced into the air reservoir chamber 16. During engine operation, the burning gases heat the piston top or plate 20, which acts as a heat exchanger and causes heating of the fuel-air mixture during compression stroke. flows over and around this plate, whereby further heating of the gases takes place.

Fig. 5E åskådliggör den första fasen av förbränningen med kolven 14 i närheten av ÖDP och båda ventilerna stängda. Kolven 14 har kompri- merat bränsleluftfyllningen för att ge de expanderande gaserna större kraft under förbränningen. I detta moment antänder en gnista bränsle- luftblandningen, som brinner med en explosivkraft, vilken driver kol- ven 14 nedåt. Under tryckstegring vid ungefär konstant volym kommer förbränningen enligt linjen b-c i fig. 3 att driva en tryckvåg in i luft- reservoarkammaren 16 genom passagen 18, varvid luften i denna kompri- meras mot kammarens 16 innerväggar. Samtidigt kommer den genom gasernas förbränning alstrade expansionsvågen, som driver tryckvågen, att ut- breda sig in i rummet mellan plattans 19 översida 20 och cylinder- locket 37, varigenom trycket avtar i brännkammaren 38. Tryckutjäm- ningen uppstår genom att stötkompressionen av den mycket magra, i huvudsak bränslefria blandningen i luftreservoarkammaren 16 bringar den '77116læ6-5 12. magra bränsleluftblandningen i kammaren 16 att genom passagen 18 strömma in i förbränningskammaren 38. Detta tillstånd är tydligast åskådlig- gjort i fig} 5F och fig. 3, där linjen c-c' representerar den vid i huvudsak konstant tryck skeende delen av förbränningsförloppet. Vev- staken ll överför den i cylinder-kolvaggregatet alstrade kraften till vevtappen 12, som i sin tur driver vevaxeln för att avge nyttig uteffekt.Fig. 5E illustrates the first phase of combustion with the piston 14 in the vicinity of the ÖDP and both valves closed. The piston 14 has compressed the fuel air filling to give the expanding gases greater power during combustion. At this point, a spark ignites the fuel-air mixture, which burns with an explosive force, which drives the piston 14 downwards. During pressure increase at approximately constant volume, the combustion according to the line b-c in Fig. 3 will drive a pressure wave into the air reservoir chamber 16 through the passage 18, the air in this being compressed against the inner walls of the chamber 16. At the same time, the expansion wave generated by the combustion of the gases, which drives the pressure wave, propagates into the space between the top 20 of the plate 19 and the cylinder cover 37, whereby the pressure decreases in the combustion chamber 38. The pressure equalization occurs by the shock compression of the very lean The substantially fuel-free mixture in the air reservoir chamber 16 causes the lean fuel-air mixture in the chamber 16 to flow through the passage 18 into the combustion chamber 38. This condition is most clearly illustrated in Fig. 5F and Fig. 3, where the line cc 'represents the part of the combustion process which takes place at a substantially constant pressure. The crankshaft 11 transmits the force generated in the cylinder-piston assembly to the crank pin 12, which in turn drives the crankshaft to deliver useful output power.

Utbiåsningstakten börjar då kolven 14 vid arbetsslagets slut an- länder till UDP, såsom tydligast visas i fig. 5G. Utloppsventilen 23 öppnas, kolven 14 rör sig uppåt i cylindern och blåser ut förbrännings- gaserna genom denna ventil 23 och avgassamlaren 22. Vid slutet av ut- blåsningsslaget stänges utloppsventilen 23 och startas insugningsslaget på nytt för att upprepa motorns beskrivna, periodiska arbetsförlopp. växelverkan mellan luftreservoarkammaren och förbränningskammaren är av avgörande betydelse för en korrekt värmeutjämning eller -balans i moümzm periodiska arbetsprocess. För att säkerställa den erforderliga pendlingsverkan mellan kompressions- och expansionsvågorna under den tidsperiod av arbetsslaget, då de i tur och ordning växelverkar inom förbränningszonen, samt för att åstadkomma pumpverkan för att suga ut bränslefri luft ur kammaren 16 under hela arbetsslaget krävs visst dimensionssamband mellan förbränningskammarens volym A, luftreservoar- kammarvolymen B och passagen 18. I en förbränningsmotor ligger utjäm- nings- eller jämnviktsförhållandet ß = å (ekv. 7) normalt inom ett område mellan 0,20 och 3. Passagens 18 öppningsvidd bör ligga inom om- rådet 1,27 till 5,1 mm. Det lägre värdet är typiskt för bilmotorcylind- rar av standardstorlek, medan det högre värdet är typiskt för motorer med kompressionständning.The blow-out rate begins when the piston 14 arrives at the UDP at the end of the work stroke, as most clearly shown in Fig. 5G. The outlet valve 23 opens, the piston 14 moves upwards in the cylinder and blows out the combustion gases through this valve 23 and the exhaust gas collector 22. At the end of the exhaust stroke the outlet valve 23 is closed and the intake stroke is restarted to repeat the engine described periodic operation. the interaction between the air reservoir chamber and the combustion chamber is crucial for a correct heat equalization or balance in moümzm periodic work process. To ensure the required oscillating effect between the compression and expansion waves during the time period of the working stroke, when they in turn interact within the combustion zone, and to provide the pumping action to suck fuel-free air out of the chamber 16 throughout the working stroke, a certain dimensional relationship between the combustion chamber A, the air reservoir chamber volume B and the passage 18. In an internal combustion engine, the equalization or equilibrium ratio ß = å (eq. 7) is normally in a range between 0.20 and 3. The opening width of the passage 18 should be in the range 1, 27 to 5.1 mm. The lower value is typical for standard size car engine cylinders, while the higher value is typical for compression-ignition engines.

Efterföljande tabell upptar tryck och temperaturer som råder vid angivna punkter på tryck-volym-kurvorna i fig. l och 3 vid jämförelse mellan två identiskt lika motorer, den ena arbetande enligt Ottopro- cessen.The following table takes into account pressures and temperatures prevailing at the specified points on the pressure-volume curves in Figs. 1 and 3 when comparing two identical engines, one operating according to the Otto process.

Otto-process f Värmeutjämnande process = s ß = o j = 8 ß - 0,43 Tillstånd f Tryckzi f To R f Tryckzi f To R _ Tillstånd I Kp/cm ; 2 Kp/cm ; a 14,7 sou f 14,7 600 a a 240 1200 : 240 1200 b C looo 4980 f 670 zsoo C C 1000 4980 : 670 3070 C' En tvåtaktsmotor, som har samma förbränningscykel som fyrtakts- motorn, men genomför denna cykel under endast ett varvs vridning av kamaxeln, kan också modifieras för att arbeta med värmeutjämnad process.Otto process f Heat equalization process = s ß = o j = 8 ß - 0.43 Condition f Pressure f To R f Pressure f To R _ Condition I Kp / cm; 2 Kp / cm; a 14.7 sou f 14.7 600 aa 240 1200: 240 1200 b C looo 4980 f 670 zsoo CC 1000 4980: 670 3070 C 'A two-stroke engine, which has the same combustion cycle as the four-stroke engine, but performs this cycle for only one rotation of the camshaft, can also be modified to work with heat equalization process.

Under arbetskolvens kompressionsslag suges en frisk luftfyllning in i vevhuset. Under kompressionsslaget komprimeras denna luft och sprutas bränsle in i brännkammaren. En kolvplatta, som till sin konstruk- tion liknar den i det föregående beskrivna, fungerar på samma sätt som denna för att upprätthålla förbränning av bränsleluftblandningen i brännkammaren, så att motanß arbetsprocess förfinas till en värmeut- jämnad sådan.During the compression stroke of the work piston, fresh air filling is sucked into the crankcase. During the compression stroke, this air is compressed and fuel is injected into the combustion chamber. A piston plate, which in construction is similar to that described above, functions in the same way as this in order to maintain combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber, so that the opposite working process is refined to a heat-equalized one.

Den anordning som användes för modifiering av förbränningsmotorer av fram- och återgående kolvtyp, dvs. för utveckling av energi medelst kolvar som rör sig fram och åter i cylindrar för att driva en vevaxel, som omvandlar den fram- och âtergående rörelsen till rotationsrörelse, kan också användas till att förbättra verkningsgraden resp. prestations- förmågan hcs "roterande" motorer, dvs. motorer, vilka alstrar energi ge- nom inverkan av en rotor, eller vridkolv, som roterar inuti en ovalt formad brännkammare, dvs. s.k. "Wankel"-motorer.The device used for modifying reciprocating piston type internal combustion engines, i.e. for the development of energy by means of pistons moving back and forth in cylinders to drive a crankshaft, which converts the reciprocating motion into rotational motion, can also be used to improve the efficiency resp. performance hcs "rotating" motors, ie. motors, which generate energy by the action of a rotor, or rotary piston, which rotates inside an oval-shaped combustion chamber, ie. s.k. "Wobble" motors.

Den vanliga, konventionella kolven är därvid ersatt med en tre- sidig rotor 60, som visas tydligast i fig. 6. Brännkammarfickor som avgränsas kring rotorn, roterar förbi en inloppsport 51, ett tändstift 61 och en utloppsport 67 för att åstadkomma en roterande förbränning.The conventional conventional piston is then replaced with a three-sided rotor 60, which is most clearly shown in Fig. 6. Combustion chamber pockets defined around the rotor rotate past an inlet port 51, a spark plug 61 and an outlet port 67 to effect a rotary combustion.

Den periodiska förbränningsprocessen följer det välkända mönstret för den konventionella 4-taktsprocessen, Otto-processen, hos en förbrän- ningsmotor i dess fyra takter eller faser; insugning, kompression, ar- betstakt och utblåsning, såsom visas i tryck-volymdiagrammet i fig. l.The periodic combustion process follows the well-known pattern of the conventional 4-stroke process, the Otto process, of an internal combustion engine in its four beats or phases; suction, compression, working rate and exhaust, as shown in the pressure-volume diagram in Fig. 1.

Genom att modifiera motorn med luftreservoarkamrar, förfinas dess arbetsprocess så att motorn arbetar enligt värme-utjämnad princip, så- som visas i fig. 3, dvs. på samma sätt som i det föregående förklarats med avseende på motorn med fram- och återgående kolv.By modifying the engine with air reservoir chambers, its working process is refined so that the engine operates according to the heat-equalized principle, as shown in Fig. 3, i.e. in the same manner as previously explained with respect to the reciprocating piston engine.

I fig. 6 visas en roterande motor 50, vars rotor 60 har modi- fierats med en luftreservoarkammare 66. Kammaren 66 bildas genom partiell tillslutning av de normala kaviteterna 68 i rotorn 60 medelst en spe- cialformad platta eller ett lock 63, som sträcker sig tvärsöver kavi- teten 68, såsom tydligast visas i fig. 7. En öppning eller passage 64 begränsas av en yta på den skålformiga kaviteten och ett långsträckt, läppliknande utsprång 7l längs plattans eller lockets 63 ena tvärgående kant. Det läppliknande utsprånget är riktat inåt mot kaviteten för att begränsa en avsmalnande öppning, som bildar en passage i luftreservoar- kammarens 66 mynning. En avsevärt smalare öppning 65 är belägen vid luft- reservoarkammarens 66 bakre ände, så att denna kammare 66 uppvisar en 7711646-5 14. mer eller mindre halvcirkelformig tvärsnittsprofil, som avsmalnar grad- vis i riktning från läppen 71 till öppningen 65. Det bör framhållas, att även annorlunda formade luftreservoarkamrar kan komma till använd- ning, under förutsättning att det i ekv. 7 uppställda volymutjämnings- Här visas visserligen endast en luftreservoar- att en sådan kammare av förhållandet satisfieras. kammare 66 i rotorn, men det är att märka, liknande utförande är anordnad i vardera av de båda övriga visade rotor-; loberna resp. -sidorna. En axel 62 är med lämplig inre och yttre kugg- ringsväxel kopplad till rotorn 60 för överföring av axeleffekt till ett yttre belastningsobjekt.Fig. 6 shows a rotating motor 50, the rotor 60 of which has been modified with an air reservoir chamber 66. The chamber 66 is formed by partially closing the normal cavities 68 in the rotor 60 by means of a specially shaped plate or a cover 63 which extends across the cavity 68, as most clearly shown in Fig. 7. An opening or passage 64 is defined by a surface of the cup-shaped cavity and an elongate, lip-like projection 71 along one transverse edge of the plate or lid 63. The lip-like protrusion is directed inwardly toward the cavity to define a tapered opening which forms a passage in the mouth of the air reservoir chamber 66. A considerably narrower opening 65 is located at the rear end of the air reservoir chamber 66, so that this chamber 66 has a more or less semicircular cross-sectional profile, which tapers gradually in the direction from the lip 71 to the opening 65. It should be emphasized , that even differently shaped air reservoir chambers can be used, provided that in eq. 7 set up volume equalization- Admittedly, only one air reservoir is shown here - that such a chamber is satisfied by the condition. chamber 66 in the rotor, but it is to be noted, a similar embodiment is arranged in each of the two other shown rotor-; loberna resp. pages. A shaft 62 is connected to the rotor 60 with a suitable internal and external gearing gear for transmitting shaft power to an external load object.

Wankelmotorns rotorhus 50 har två genomloppsöppningar, nämligen en inloppsport 51 och en utloppsport 67, vilka tjänar för insugning resp. utblåsning av gaser. En tubulär inloppskanal 49 utformad med en stryphals 48, är ansluten till motorhuset 50 och har sin yttre ände stående i förbindelse med atmosfärsluften genom ett luftfilter 43. En bränsletank 44 mynnar genom en bränsleledning 45 i inloppet till stryp- halsen 48, så att bränsle suges in i motorhuset 50 genom ett lågtrycks- område, som erhålles genom luftströmmens passage genom stryphalsen 48.The rotor housing 50 of the Wankel motor has two through-openings, namely an inlet port 51 and an outlet port 67, which serve for suction and exhaust gases. A tubular inlet duct 49 formed with a throttle neck 48, is connected to the engine housing 50 and has its outer end in communication with the atmospheric air through an air filter 43. A fuel tank 44 opens through a fuel line 45 in the inlet to the throttle neck 48, so that fuel is sucked into the motor housing 50 through a low pressure range obtained by the passage of the air stream through the throttle neck 48.

Ytterligare ett luftinlopp 47, som tillslutes av ett filter 46, är pla- cerat mellan inloppsporten 51 och bränsleinloppet för att införa atmos- färsluft i kanalen 49. Det må framhållas, att även andra slags anord- ningar för bränsletillförsel, t.ex. bränsleinsprutare eller andra lik- nande don också skulle kunna användas för tillförsel av bränsle till Wankelmotorn 50.A further air inlet 47, which is closed by a filter 46, is located between the inlet port 51 and the fuel inlet for introducing atmospheric air into the duct 49. It should be emphasized that other types of devices for fuel supply, e.g. fuel injectors or other similar devices could also be used to supply fuel to the Wankel engine 50.

I drift roterar rotorn 60 kring sin egen geometriska centrumaxel; samtidigt åstadkommer den i rotorns 60 inre anordnade kuggrings- eller planetkuggväxeln 62 att rotorns centrumlinje beskriver en excentrisk bana. Resultatet blir att rotorlobernas alla tre hörn står i ständig beröring med rotorhusets innervägg. Då rotorn 60 roterar, begränsar de tre rotorloberna tre roterande brännkamrar, vilkas volym ständigt varie- rar. Detta förlopp åstadkommer i var och en av de tre brännkamrarna insugning-, kompressions-, arbets- och utblåsningstakter på samma sätt som i den fyrkantsprocess som utspelar sig i den fram- och återgående kolvmotorn.In operation, the rotor 60 rotates about its own geometric center axis; at the same time, the gear ring or planetary gear 62 arranged in the interior of the rotor 60 causes the center line of the rotor to describe an eccentric path. The result is that all three corners of the rotor lobes are in constant contact with the inner wall of the rotor housing. As the rotor 60 rotates, the three rotor lobes limit three rotating combustion chambers, the volume of which constantly varies. This process produces in each of the three combustion chambers intake, compression, working and exhaust rates in the same way as in the square process which takes place in the reciprocating piston engine.

Fig. 6 åskådliggör rotorn 60 under insugningsläget i förbrännings- kammaren utanför den rotorlob, kammaren 66. Inloppsporten 51 har frilagts av den roterande rotorn, brännkammaren börjar fyllas med luft genom kanalen 49 och ytterligare som visas utrustad med luftreservoar- och atmosfärsluft genom luftinloppet 47. Omedelbart därefter införes en fet bränsleluftblandning genom stryphalsen 48, bränsleledningen 45 och luft som har passerat genom filtret 43. Den första, magra luft-Fig. 6 illustrates the rotor 60 during the suction position in the combustion chamber outside the rotor lobe, chamber 66. The inlet port 51 has been exposed by the rotating rotor, the combustion chamber begins to be filled with air through the duct 49 and further shown equipped with air reservoir and atmospheric air through the air inlet 47. Immediately thereafter, a greasy fuel-air mixture is introduced through the throttle neck 48, the fuel line 45 and air which has passed through the filter 43. The first, lean air

Claims (11)

l5_ 7711646-5 och hränsleblandningen i brännkammaren strömmar in i luftreservoarkam- maren 66, och då bränsleluftblandningen fortsätter att fylla brännkam- maren, sträcker sig den bränslerika luften i en från fet till mager va- rierande blandning från förbränningskammarens vägg till rotorns yttre yta. Under rotorns 60 fortsatta rotation tillsluter den inloppsöppningen 51, då brännkammaren innehåller maximal mängd bränsleluftblandning. Under rotorns fortsatta rotation minskar brännkammarens volym, varvid bränsleluftblandningen komprimeras och luft tryckas in i luftreservoar- kammaren 66. Ett tändstift 61 antänder den komprimerade gasblandningen, så att denna expanderar explosionsartat. Trycket stiger vid nästan konstant volym, varigenom en tryckvâg drives in i luftreservoarkammaren 66. Samtidigt utbreder sig den expansionsvåg, som driver tryckvågen, in i brännkammaren under avtagande tryck i denna. Emedan en tryckutjämning sker till följd av tryckvågen, kommer luften i reservoarkammaren att strömma ut i brännkammaren och där underhålla en fullständigare för- bränningsprocess. Denna pendling mellan kompression och expansion fort- sätter en mångfald gånger under rotorns hela arbetstakt och tillför så- lunda luft under hela förbränningsperioden i tidsbestämd takt med rotorns 60 rotation, beroende på förhållandet mellan förbränningskammarens volym och luftreservoarkammarens volym samt kanalens 64 storlek. Utjämningens uppgift är att tillföra luft, och denna luft är så fattig på bränsle, att det icke sker någon förbränning av gaser i luftreservoarkammaren 66. Såsom framgått av det föregående, erhålles enligt uppfinningen en anordning och ett tekniskt förfarande för reglering av tryck och tempera- tur i en förbränningsmotor i drift, antingen av fram- och återgående kolvtyp eller av roterande typ, med gnist- eller kompressionständning och av två- eller fyrtaktsutförande, i en förfinad termodynamisk perio- disk process, genom anordnandet av en luftreservoarkammare och passager med parametrar, som står i givet samband med motorns brännkammarvolym. Genom att variera dessa parametrar inom vissa gränser, kan en motor bringas att arbeta enligt en utjämnad värmeprocess, som har många av fördelarna hos såväl Otto- som dieselprocessen, men få eller ingen av dessæsolägenheter. Särskilt gäller, att en motor som arbetar enligt värmeutjämnad process har bättre verkningsgrad i drift, bättre presta- tionsförmåga vad avser varvtals- och belastningsförhållanden, bättre bränsleekonomi och mindre utsläpp av miljöfarliga ämnen. Detta är några av de fördelar, som saknas vid de i det föregående angivna anordningarna och förfarandena enligt teknikens hittills kända ståndpunkt. Patentkrav:and the fuel mixture in the combustion chamber flows into the air reservoir chamber 66, and as the fuel-air mixture continues to fill the combustion chamber, the fuel-rich air extends in a fat-to-lean mixture from the surface of the combustion chamber outer surface to the rotor. During the continued rotation of the rotor 60, it closes the inlet opening 51, as the combustion chamber contains the maximum amount of fuel-air mixture. During the continued rotation of the rotor, the volume of the combustion chamber decreases, whereby the fuel-air mixture is compressed and air is forced into the air reservoir chamber 66. A spark plug 61 ignites the compressed gas mixture, so that it expands explosively. The pressure rises at almost constant volume, whereby a pressure wave is driven into the air reservoir chamber 66. At the same time, the expansion wave which drives the pressure wave propagates into the combustion chamber under decreasing pressure therein. Since a pressure equalization takes place as a result of the pressure wave, the air in the reservoir chamber will flow out into the combustion chamber and there maintain a more complete combustion process. This oscillation between compression and expansion continues a multiple times throughout the rotor's entire operating rate, thus supplying air throughout the combustion period at a timed rate with the rotor 60 rotating, depending on the ratio of combustion chamber volume to air reservoir chamber volume and duct 64 size. The task of the equalizer is to supply air, and this air is so poor in fuel that no combustion of gases takes place in the air reservoir chamber 66. As stated above, according to the invention an apparatus and a technical method for regulating pressure and temperature are obtained. operation of an internal combustion engine, either reciprocating piston type or rotary type, with spark or compression ignition and of two or four stroke design, in a refined thermodynamic periodic process, by providing an air reservoir chamber and passages with parameters, which is related to the engine's combustion chamber volume. By varying these parameters within certain limits, an engine can be made to operate according to a smoothed heating process, which has many of the advantages of both the Otto and diesel processes, but few or none of these designs. In particular, an engine that operates according to a heat-equalized process has better efficiency in operation, better performance in terms of speed and load conditions, better fuel economy and less emissions of environmentally hazardous substances. These are some of the advantages which are lacking in the above-mentioned devices and methods according to the prior art. Claims: 1. l. Tidsberoende förfarande för genomförande av en energiomvandlings- vv11s4sés l lr cykel innefattande omvandling av kemisk energi till värmepotential genom utnyttjande av de tryckvågor som alstras under ett brännbart bränsles snabba reaktion i närvaro av syre, och utnyttjande av värme- potentialen för att producera användbart arbete i förbränningskammaren i en kolvförbränningsmotor som arbetar under periodiska cykler, vilka resp. omfattar insugning, kompression, expansion (arbetsæsudng) och utblåsning, k ä n n e t e c k naa t ha v att för varje cykel: a) enbart luft tillföres en förbränningskammare (38) i motorn under den inledande delen av insugningstakten medan förbränningskam- marens volym ökar; 7 b) bränsle tillföres förbränningskammaren under en senare del av cykeln, varvid tctalmängden tillfört bränsle väljes så att detsamma åstadkommer en reaktion som snabbt producerar en bestämd värmepoten- tial och ett bestämt maximitryck i förbränningskammaren; c) temperaturen höjs för hela mängden luft och bränsle som till- förts under cykeln genom komprimering av åtminstone luften under komp- ressionstakten; d) en del av den inledningsvis tillförda luften isoleras delvis från i huvudsak att det senare tillförda bränslet under cykeln genom A att en del av den inledningsvis tillförda luften ledes in i en reservoar- kammare (16) anordnad i närheten av förbränningskammaren, varvid re- V servoarkammaren kommunicerar med förbränningskammaren via en smal spalt (l8), som medger överföring av tryckgradienter mellan förbrännings- och reservoarkamrarna, och den isolerade delen av luften i reservoar- kammaren hålles väsentligen fri från förorenande bränsle genom cykeln; e) bränslet i förbränningskammaren antändes för att starta dess snabba reaktion med omedelbart tillgängligt syre i slutet av kompres- sionstakten, varvid en kontinuerlig serie av tryckstöt- och expan- sionsvågor alstras, vilka går genom förbränningskammaren och skär spal- ten för att alstra tryckdifferentialer mellan förbrännings- och reser- voarkamrarna oberoende av det totala trycket i förbränningskammaren eller kolven och kontinuerligt genom hela reaktionen; f) genom förbränning_och reservoarkammarens geometri, samt spal- tens utformning medges och underlättas cyklisk snabb återstuds och återinträde av stötvågorna tvärs över och genom spalten med en hastig- het som medför reglerad pumpning av syre in i förbränningskammaren från reservoarkammaren tack vare tryckdifferentialerna mellan kamrarna under förbränningstakten; g) förbränningskammaren tillåtes expandera under expansions- (ar- betsalstrings-) takten; och h) förbränningskammaren blåses ut i slutet av utblåsningssteget. '7711646-5 17.A time-dependent process for carrying out an energy conversion cycle comprising a conversion of chemical energy to heat potential by utilizing the pressure waves generated during the rapid reaction of a combustible fuel in the presence of oxygen, and utilizing the heat potential to produce useful work in the combustion chamber of a piston internal combustion engine operating during periodic cycles, which resp. includes intake, compression, expansion (working pressure) and exhaust, characterized in that for each cycle: a) only air is supplied to a combustion chamber (38) in the engine during the initial part of the intake stroke while the volume of the combustion chamber increases; B) fuel is supplied to the combustion chamber during a later part of the cycle, the total amount of supplied fuel being selected so that the same produces a reaction which rapidly produces a certain heat potential and a certain maximum pressure in the combustion chamber; c) the temperature is raised for the entire amount of air and fuel supplied during the cycle by compressing at least the air during the compression rate; d) a part of the initially supplied air is partly isolated from essentially the later supplied fuel during the cycle by A that a part of the initially supplied air is led into a reservoir chamber (16) arranged in the vicinity of the combustion chamber, wherein The servo chamber communicates with the combustion chamber via a narrow gap (18), which allows the transfer of pressure gradients between the combustion and reservoir chambers, and the isolated part of the air in the reservoir chamber is kept substantially free of polluting fuel through the cycle; e) the fuel in the combustion chamber was ignited to start its rapid reaction with immediately available oxygen at the end of the compression stroke, generating a continuous series of pressure surges and expansion waves, which pass through the combustion chamber and cut the gap to generate pressure differentials between the combustion and reservoir chambers independent of the total pressure in the combustion chamber or piston and continuously throughout the reaction; f) by combustion_and the geometry of the reservoir chamber, as well as the design of the gap, cyclic rapid rebound and re-entry of the shock waves across and through the gap at a rate that results in controlled pumping of oxygen into the combustion chamber from the reservoir chamber due to the pressure differential ; g) the combustion chamber is allowed to expand during the rate of expansion (work generation); and h) the combustion chamber is blown out at the end of the exhaust stage. 7711646-5 17. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att bränsle tillföres förbränningskammaren under insugningstakten genom tillförsel av detsamma till luft som aspirerat in i förbränningskamma- ren under insugningstakten efter det endast luft först aspirerats och att bränslets temperatur höjs genom komprimering därav samt av luften under kompressionstakten.2. A method according to claim 1, characterized in that fuel is supplied to the combustion chamber during the intake stroke by supplying it to air aspirated into the combustion chamber during the intake stroke after only air is first aspirated and that the fuel temperature is raised by compression thereof and by the air under compression rate . 3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att förhållandet mellan reservoar- och förbränningskamrarnas volym hålles vid minsta volym mellan 0,2 och 3,0.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio between the volume of the reservoir and the combustion chambers is kept at a minimum volume between 0.2 and 3.0. 4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att spalten på sitt smalaste ställe ges en bredd på l,27 -- 5,08 mm.4. A method according to claim 3, characterized in that the gap in its narrowest place is given a width of 1.27 - 5.08 mm. 5. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att reservoarkammaren är lokaliserad i motorkolven (14) invid den- nas funktionsyta, varvid steget att leda en del av den inledningsvis tillförda luften till reservoarkammaren åstadkommes genom att kolven förskjutes mot en förbränningskammarvägg under en kompressionstakt efter det endast luft tillförts förbränningskammaren.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the reservoir chamber is located in the engine piston (14) next to its functional surface, wherein the step of directing a part of the initially supplied air to the reservoir chamber is effected by displacing the piston against a combustion chamber wall below a compression rate after only air has been supplied to the combustion chamber. 6. Förbränningsmotor för genomförande av förfarandet enligt något av föregående patentkrav och innefattande en förbränningskammare (38) med variabel volym, vari införes en bränsleluftblandning under åtmins- tone en del av en insugnings- och kompressionstakt som utgör en del av moumnm arbetscykel, varvid blandningen komprimeras under åtminstone en del av insugnings- och kompressionstakten, fås att reagera under en förbrännings-/expansionstakt samt blåses ut under en utblåsningstakt; en kolv (14) som är rörlig i en cylinder för att variera dess volym mellan kolven och cylinderhuvudet (37), varvid förbränningskammaren är anordnad mellan kolven och cylinderhuvudet; en anordning (32, 33) för att var för sig leda luft och bränsle till förbränningskammaren i ett tidsberoende förhållande till kolvrörelsen; samt in- och utloppsventi- ler (23, 28) för reglering av tillförseln av luft och bränsle till förbränningskammaren via en inloppsöppning (27) resp. utströmningen av förbränningsgaserna ur förbränningskammaren via en utloppsöppning (22), k ä n n e t e c k n a d a) en anordning (26, 27) för att leda enbart i huvudsak bränslefri av luft till förbränningskammaren via inloppsöppningen under den inledande delen av varje blandningsinsugnings- och kompressionstakt; b) en anordning (32) för att leda bränsle till förbränningskamma- ren under en senare del av varje blandningsinsugnings- och kompressions- takt, varvid proportionen bränsle/luft i varje blandning varierar från överskott på bränsle nära inloppsöppningen till i huvudsak bränslefri luft nära kolven i början av kompressionstakten; 1711646-s år lt c) en luftreservoarkammare (16) i närheten av förbränningskamma- ren; och d) en passage (18) mellan förbränningskammaren och luftreservoar- kammaren, varvid passagen medger begränsad förbindelse mellan nämnda kammare, varvid förbränningskammaren, reservoarkammaren och passagen uppvisar en geometrisk form som medger överföring via passagen av tryck- stötvågor i förbindelse med en förbränningstakt-i förbränningskammaren och reglerad pumpning av luft som komprimerats av stötvågorna från re- servoarkammaren till förbränningskammaren genom hela förbränningstakten oberoende av det totala trycket i förbränningskammaren eller kolvläget p.g.a. samverkan mellan stötkomprimerings- och expansionsvågorna i passagens närhet. ' 'An internal combustion engine for carrying out the method according to any one of the preceding claims and comprising a variable volume combustion chamber (38), wherein a fuel-air mixture is introduced during at least a part of an intake and compression stroke which forms part of a moumnm working cycle, the mixture being compressed during at least a portion of the intake and compression rate, reacted during a combustion / expansion rate and blown out during an exhaust rate; a piston (14) movable in a cylinder for varying its volume between the piston and the cylinder head (37), the combustion chamber being arranged between the piston and the cylinder head; a device (32, 33) for separately conducting air and fuel to the combustion chamber in a time-dependent relationship to the piston movement; and inlet and outlet valves (23, 28) for regulating the supply of air and fuel to the combustion chamber via an inlet opening (27) resp. the outflow of the combustion gases from the combustion chamber via an outlet opening (22), characterized by a device (26, 27) for directing only substantially fuel-free air to the combustion chamber via the inlet opening during the initial part of each mixing suction actuation; b) a device (32) for conducting fuel to the combustion chamber during a later part of each mixing suction and compression rate, the fuel / air ratio in each mixture varying from excess fuel near the inlet opening to substantially fuel-free air near the piston at the beginning of the compression rate; 1711646-s year lt c) an air reservoir chamber (16) in the vicinity of the combustion chamber; and d) a passage (18) between the combustion chamber and the air reservoir chamber, the passage allowing limited connection between said chamber, the combustion chamber, the reservoir chamber and the passage having a geometric shape which allows transmission via the passage of pressure shock waves in connection with a combustion stroke the combustion chamber and regulated pumping of air compressed by the shock waves from the reservoir chamber to the combustion chamber throughout the combustion rate regardless of the total pressure in the combustion chamber or the piston position due to interaction between the shock compression and expansion waves in the vicinity of the passage. '' 7. Förbränningsmotor enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att kolven uppvisar ett fram- och återgående kolvelement (14) och en del (19) ovanpå kolvelementet som sträcker sig mot cylinderhuvudet, varvid nämnda del innefattar ett radiellt sig sträckande läpparti (20) anordnat på avstånd från och gående längs cylinderväggen (36) samt på avstånd ovanför kolvelementet; att reservoarkammaren upptar utrymmet mellan nämnda läpp och kolvelementets överdel; att passagen har en bredd och längd som definieras som avståndet mellan läppen och cylinderväggen respektive det periferiella avståndet utmed cylinderväggen, över vilken läppen sträcker sig; och att passagens bredd ligger mellan 1,27 och 5,08 mm.Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the piston has a reciprocating piston element (14) and a part (19) on top of the piston element extending towards the cylinder head, said part comprising a radially extending lip portion (20) arranged on distance from and walking along the cylinder wall (36) and at a distance above the piston element; that the reservoir chamber occupies the space between said lip and the upper part of the piston element; that the passage has a width and length defined as the distance between the lip and the cylinder wall and the peripheral distance along the cylinder wall, over which the lip extends; and that the width of the passage is between 1.27 and 5.08 mm. 8. Förbränningsmotor enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att passagen har en jämn bredd och en längd som sträcker sig över huvuddelen av kolvelementets periferi. ,Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the passage has an even width and a length extending over the main part of the periphery of the piston element. , 9. Förbränningsmotor enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d š a v att förhållandet mellan förbränningskammarens minsta volym och reservoarkammarens volym är mellan 0,2 och 3,0.Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the ratio between the minimum volume of the combustion chamber and the volume of the reservoir chamber is between 0.2 and 3.0. 10. Förbränningsmotor enligt patentkrav 6, k ä n n e tee c k n a d 2 a v en blandningsinloppsfördelare (27) som är anordnad uppströms om Å inloppsöppningen varvid lufttillförselanordningen innefattar en luft- 2 tillförselventil (26) som är anordnad i nämnda fördelare uppströms om och tätt intill inloppsventilen, samt en kontroll för reglering av tillförselventilen att släppa in luft i inloppsfördelaren invid in- loppsventilen mellan inloppsventilöppningar.Internal combustion engine according to claim 6, characterized by a mixing inlet distributor (27) arranged upstream of the inlet opening, the air supply device comprising an air supply valve (26) arranged in said distributor upstream of the inlet valve and and a control for regulating the supply valve to let air into the inlet distributor next to the inlet valve between inlet valve openings. 11. ll. Förbränningsmotor enligt patentkrav 10, k ä n n e t e cik - n a d a v att luftbränsleblandningen genom aspiration ledes genom inloppsöppningen och att förbränningsmotorn dessutom innefattar ett tändorgan (24) i förbränningskammaren för att starta förbränningen av blandningen.11. ll. Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the air fuel mixture is passed through aspiration through the inlet opening and that the internal combustion engine further comprises an ignition means (24) in the combustion chamber for starting the combustion of the mixture.
SE7711646A 1976-10-19 1977-10-17 TEMPORARY PROCEDURE FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ENERGY CONVERSION CYCLE AND THE COMBINATION ENGINE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE SE435413B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US73396276A 1976-10-19 1976-10-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7711646L SE7711646L (en) 1978-04-20
SE435413B true SE435413B (en) 1984-09-24

Family

ID=24949785

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7711646A SE435413B (en) 1976-10-19 1977-10-17 TEMPORARY PROCEDURE FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ENERGY CONVERSION CYCLE AND THE COMBINATION ENGINE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE
SE7711645A SE435412B (en) 1976-10-19 1977-10-17 DEVICE FOR COMBUSTION ENGINES

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7711645A SE435412B (en) 1976-10-19 1977-10-17 DEVICE FOR COMBUSTION ENGINES

Country Status (9)

Country Link
JP (2) JPS5351319A (en)
BR (2) BR7706997A (en)
CA (2) CA1096256A (en)
DE (2) DE2745923A1 (en)
ES (2) ES463354A1 (en)
FR (2) FR2368610A1 (en)
GB (2) GB1591125A (en)
IT (2) IT1090515B (en)
SE (2) SE435413B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4465033A (en) * 1978-10-25 1984-08-14 Blaser Richard Florencio Energy conversion cycle for internal combustion engine and apparatus for carrying out the cycle
DE2908756C3 (en) * 1979-03-06 1984-08-09 Spurk, Joseph H., Prof. Dr.-Ing., 6123 Bad König Externally ignited reciprocating internal combustion engine with a main combustion chamber and a secondary combustion chamber
US4485779A (en) * 1982-12-20 1984-12-04 Spurk Joseph H Internal combustion piston engine including a cylinder having a main combustion chamber and at least one secondary combustion chamber
US4592331A (en) * 1983-09-23 1986-06-03 Sonex Research Inc. Combustion process for I.C. engine using a resonating air chamber in a reciprocating piston to induce closed organ pipe resonance in the combustion chamber
US4788942A (en) * 1986-06-30 1988-12-06 Sonex Research, Inc. Internal combustion engine using dynamic resonating air chamber
GB2294976A (en) * 1994-11-08 1996-05-15 Centrad Marketing Pte Ltd Rotary internal combustion engine
RU2160373C2 (en) * 1999-01-11 2000-12-10 Яримов Марат Отеллович Internal combustion engine operation method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR645974A (en) * 1927-12-20 1928-11-06 Improvements to pistons and sealing rings
US2187724A (en) * 1936-11-30 1940-01-23 Herman Howie Uhli Piston and ring assembly
DE2114901A1 (en) * 1971-03-27 1972-09-28 Hentsch, Erwin, 2800 Bremen Internal combustion engine with air storage space and fuel injection
DE2828749C2 (en) * 1978-06-30 1983-10-20 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Pistons for internal combustion engines

Also Published As

Publication number Publication date
CA1096256A (en) 1981-02-24
ES463354A1 (en) 1978-07-16
JPS6110649B2 (en) 1986-03-31
IT1090515B (en) 1985-06-26
FR2368609A1 (en) 1978-05-19
FR2368610A1 (en) 1978-05-19
JPS5351319A (en) 1978-05-10
SE7711646L (en) 1978-04-20
CA1133337A (en) 1982-10-12
JPS6110650B2 (en) 1986-03-31
JPS5351318A (en) 1978-05-10
GB1591125A (en) 1981-06-17
FR2368610B3 (en) 1980-06-27
DE2745902A1 (en) 1978-04-20
ES463353A1 (en) 1978-07-01
IT1090516B (en) 1985-06-26
DE2745923C2 (en) 1987-10-29
SE435412B (en) 1984-09-24
DE2745902C2 (en) 1987-01-29
DE2745923A1 (en) 1978-04-20
SE7711645L (en) 1978-04-20
BR7706997A (en) 1978-06-27
GB1591124A (en) 1981-06-17
FR2368609B3 (en) 1980-06-27
BR7706996A (en) 1978-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4157080A (en) Internal combustion engine having compartmented combustion chamber
US4334506A (en) Reciprocating rotary engine
US7905221B2 (en) Internal combustion engine
RU2178090C2 (en) Method of operation of internal combustion engine
US3645239A (en) Rotary piston machine
US4212163A (en) Heat engine
US4212162A (en) Constant combustion engine
EA006116B1 (en) Rotary machine and thermal cycle
US8205593B2 (en) DEV cycle engine
US6343575B1 (en) Rotating/reciprocating cylinder positive displacement device
CN110778394A (en) Energy-saving four-stroke internal combustion engine
US4513568A (en) Method for the transformation of thermal energy into mechanical energy by means of a combustion engine as well as this new engine
CA1082603A (en) Reciprocating rotary engine
US4437437A (en) Dual-expansion internal combustion cycle and engine
SE435413B (en) TEMPORARY PROCEDURE FOR THE IMPLEMENTATION OF AN ENERGY CONVERSION CYCLE AND THE COMBINATION ENGINE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE
US5117788A (en) Apparatus for control of pressure in internal combustion engines
US7210429B2 (en) Rotating positive displacement engine
GB2050509A (en) Internal combustion engine and operating cycle therefor
US5095869A (en) Apparatus for control of pressure in internal combustion engines
GB2145152A (en) Rotary valve i.c. engine
JP2004530828A (en) Rotary internal combustion engine
CN211144636U (en) Energy-saving four-stroke internal combustion engine
US5052356A (en) Method for control of pressure in internal combustion engines
KR20020044171A (en) Z-engine
US10393011B1 (en) Method of operating an internal combustion engine utilizing heat in engine cycles

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 7711646-5

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7711646-5

Format of ref document f/p: F