RU181683U1 - Multi-focal volumetric internal combustion engine - Google Patents
Multi-focal volumetric internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU181683U1 RU181683U1 RU2018105853U RU2018105853U RU181683U1 RU 181683 U1 RU181683 U1 RU 181683U1 RU 2018105853 U RU2018105853 U RU 2018105853U RU 2018105853 U RU2018105853 U RU 2018105853U RU 181683 U1 RU181683 U1 RU 181683U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave radiation
- piston
- engine
- combustion chamber
- internal combustion
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 40
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 27
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 30
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P23/00—Other ignition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к двигателестроению, и может быть использована при реализации двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с системой зажигания на основе СВЧ-излучения, применяемым в автомобилестроении, в авиации и в иных областях, в которых используются ДВС. Технический результат - обеспечение сжигания топлива по всему объему камеры сгорания, значительное снижение затрат энергии пробоя; увеличение скорости и полноты сгорания топлива, а также повышение экологичности. ДВС содержит, по меньшей мере, одну камеру сгорания, образованную цилиндром и рабочей поверхностью поршня, установленного в цилиндре с возможностью совершения возвратно-поступательных перемещений внутри цилиндра, с отверстиями для впускного и выпускного клапанов. Как минимум, одна камера сгорания снабжена генератором СВЧ-излучения и инициаторами, расположенными или выполненными, как минимум, на рабочей поверхности поршня. Инициаторы, находящиеся на рабочей поверхности поршня, выполнены в виде стержней, длина определена из условия соответствия половине длины волны СВЧ-излучения, возникающего при работе генератора СВЧ-излучения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to engine building, and can be used in the implementation of an internal combustion engine (ICE) with an ignition system based on microwave radiation used in the automotive industry, in aviation and in other areas in which ICEs are used. The technical result is the provision of fuel combustion throughout the volume of the combustion chamber, a significant reduction in the cost of breakdown energy; increase in speed and completeness of fuel combustion, as well as increased environmental friendliness. ICE contains at least one combustion chamber formed by the cylinder and the working surface of the piston mounted in the cylinder with the possibility of reciprocating movements inside the cylinder, with openings for the intake and exhaust valves. At least one combustion chamber is equipped with a microwave radiation generator and initiators located or made at least on the working surface of the piston. The initiators located on the working surface of the piston are made in the form of rods, the length is determined from the condition of matching half the wavelength of microwave radiation arising from the operation of the microwave radiation generator. 5 cp f-ly, 1 ill.
Description
Полезная модель относится к двигателестроению, и может быть использована при реализации двигателя внутреннего сгорания с системой зажигания на основе сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения, применяемым в автомобилестроении, в авиации (в том числе в беспилотных летательных аппаратах), а также в судостроении, железнодорожной технике и в иных областях, в которых используются двигатели внутреннего сгорания.The utility model relates to engine building, and can be used in the implementation of an internal combustion engine with an ignition system based on microwave radiation used in the automotive industry, in aviation (including unmanned aerial vehicles), as well as in shipbuilding, railway equipment and in other areas in which internal combustion engines are used.
Широко известны двигатели внутреннего сгорания, в том числе поршневые (см., например, RU 94036612 A1, Кл. F02P 3/01, F02P 15/10, опубл. 10.08.1996; RU 94025682 А1, Кл. F01L 1/26, F02F1/24, опубл. 27.05.1996; RU 94036862 А, Кл. А02В 19/00, F02B 19/16, опубл. 20.09.1996, и иных источниках), в которых для инициирования воспламенения топлива в камере сгорания устанавливают одну или несколько свечей зажигания.Internal combustion engines, including piston ones, are widely known (see, for example, RU 94036612 A1, Cl.
Недостатком такого двигателя является воспламенение топлива в зазоре свечи зажигания, т.е. не по всему объему камеры сгорания. Локальность такого поджигания ведет к образованию вредных выбросов, в числе которых оксиды и окислы азота (Nox), в высокотемпературных зонах и ограничению скорости горения, т.е. фактически частоты вращения двигателя.The disadvantage of this engine is the ignition of the fuel in the gap of the spark plug, i.e. not over the entire volume of the combustion chamber. The locality of such ignition leads to the formation of harmful emissions, including nitrogen oxides and oxides (Nox), in high-temperature zones and a limitation of the burning rate, i.e. actually engine speeds.
Известны варианты двигателей внутреннего сгорания с соответствующими устройствами воспламенения рабочей смеси (см. RU 2003128545 А, кл. F02P 1/00, опубл. 20.03.2005).Known options for internal combustion engines with appropriate ignition devices for the working mixture (see RU 2003128545 A,
По первому варианту, устройство воспламенения рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания, содержащем камеру сгорания рабочей смеси с установленным в ней воспламенителем рабочей смеси, схему формирования импульса энергии поджига рабочей смеси с длительностью τ и, вход которой подключен к электронному датчику момента зажигания, а выход соединен с воспламенителем рабочей смеси, дополнительно к электронному датчику момента зажигания подключены через линию задержки с временем задержки τ 3, взятым τ у≤τ3≤(2-3)τ и, вход схемы формирования импульса энергии поджига рабочей смеси и через выключатель - клемма запуска ждущего генератора импульса СВЧ-энергии с частотой сигнала не менее собственной резонансной частоты камеры сгорания рабочей смеси, а выход ждущего генератора импульса СВЧ-энергии длительностью τ с равной τ с=τ 3+(0-5)τ и и выход схемы формирования импульса энергии поджига рабочей смеси подключены к воспламенителю рабочей смеси через цепь СВЧ-развязки со схемой формирования импульса энергии поджига рабочей смеси, где τ 3 - время опережения переднего фронта импульса СВЧ-энергии момента зажигания, τ с - длительность импульса СВЧ-энергии, τ у - время установления импульса СВЧ-энергии в камере сгорания, τ и - длительности импульса энергии поджига рабочей смеси.According to the first embodiment, the device for ignition of the working mixture in internal combustion engines, containing the combustion chamber of the working mixture with a working mixture igniter, a pulse generation circuit for igniting the working mixture with a duration of τ and, the input of which is connected to an electronic sensor of the ignition moment, and the output is connected with the ignitor of the working mixture, in addition to the electronic sensor of the ignition moment, they are connected via a delay line with a delay time of
По второму варианту, устройство воспламенения рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания, содержащее камеру сгорания рабочей смеси с установленной в ней форсункой соединенной с системой подачи топлива, достигается тем, что в камере сгорания рабочей смеси установлен излучатель импульса СВЧ-энергии длительностью τ с равной τ с=τ 3+(0-5)τ и, который подсоединен к выходу ждущего генератора импульса СВЧ-энергии с частотой сигнала не менее собственной резонансной частоты камеры сгорания рабочей смеси, клемма запуска которого через выключатель подсоединена к электронному датчику момента зажигания связанного с системой подачи топлива в форсунку отрегулированного на опережение момента зажигания на величину τ 3 взятым τ у≤τ3≤(2-3)τ и, где τ 3 - время опережения переднего фронта импульса СВЧ-энергии момента зажигания, τ с длительность импульса СВЧ-энергии, τ у - время установления импульса СВЧ-энергии в камере сгорания, τ и - длительности импульса энергии поджига рабочей смеси.According to the second option, the device for igniting the working mixture in internal combustion engines, containing the combustion chamber of the working mixture with a nozzle installed in it and connected to the fuel supply system, is achieved by the fact that a microwave pulse emitter with a duration of τ equal to τ s is installed in the combustion chamber of the working mixture =
Основным недостатком обоих вариантов является большое количество энергии, необходимое для поджига рабочей смеси. Кроме того, несмотря на применение импульсов СВЧ-энергии. Такое поджигание все же является локальным, что ограничивает объемное (в полном объеме) сгорание топлива с высокой скоростью, и, как следствие, ограничивает частоту вращения двигателя и приводит к образованию вредных веществ (в числе которых оксиды и окислы азота (Nox)).The main disadvantage of both options is the large amount of energy required to ignite the working mixture. In addition, despite the use of pulses of microwave energy. Such ignition is still local, which limits the volume (in full) combustion of the fuel at a high speed, and, as a result, limits the engine speed and leads to the formation of harmful substances (including nitrogen oxides and oxides (Nox)).
Известен (см. RU 2011123536 А, кл. F02D 23/00, опубл. 20.12.2012) двигатель внутреннего сгорания с устройством воспламенения рабочей смеси, содержащим камеру сгорания рабочей смеси, устройство подачи топлива в камеру сгорания, систему подачи СВЧ-энергии в камеру сгорания и излучатель СВЧ-энергии. В систему подачи СВЧ-энергии дополнительно введен компаратор, система подачи СВЧ-энергии выполнена в виде волновода, а излучатель СВЧ-энергии выполнен в виде излучающего раструба, закрытого со стороны камеры сгорания огнеупорной радиопрозрачной заглушкой.Known (see RU 2011123536 A, class F02D 23/00, publ. 12/20/2012) an internal combustion engine with a device for ignition of a working mixture containing a combustion chamber of a working mixture, a device for supplying fuel to a combustion chamber, a system for supplying microwave energy to a chamber combustion and microwave energy emitter. A comparator is additionally introduced into the microwave energy supply system, the microwave energy supply system is made in the form of a waveguide, and the microwave energy emitter is made in the form of a radiating bell, closed from the side of the combustion chamber with a refractory radio-transparent plug.
Недостатки данного двигателя практически повторяют недостатки, указанные выше для вариантов двигателя согласно RU 2003128545 А.The disadvantages of this engine practically repeat the disadvantages indicated above for engine options according to RU 2003128545 A.
Техническим результатом настоящей полезной модели:The technical result of this utility model:
обеспечение сжигания топлива в камере сгорания по всему ее объему;ensuring the combustion of fuel in the combustion chamber throughout its volume;
значительное снижение затрат энергии пробоя;significant reduction in breakdown energy costs;
увеличение скорости сгорания топлива;increase in fuel combustion rate;
обеспечение полноты сгорания топлива;ensuring the completeness of fuel combustion;
повышение экологичности - снижение вредных веществ (в том числе оксидов и окислов азота (Nox)) в выбросах,environmental friendliness - reduction of harmful substances (including oxides and nitrogen oxides (Nox)) in emissions,
повышение КПД двигателя внутреннего сгорания, за счет синергетического эффекта - достижения указанных преимуществ в совокупности;increasing the efficiency of the internal combustion engine, due to the synergistic effect - the achievement of these advantages in the aggregate;
создание двигателя внутреннего сгорания с объемным многоочаговым зажиганием согласно предложенному техническому решению, охарактеризованному в формуле полезной модели;creation of an internal combustion engine with volumetric multifocal ignition according to the proposed technical solution, described in the formula of the utility model;
простота настройки и регулирования двигателя и - при необходимости - возможность управления им в процессе работы.ease of adjustment and regulation of the engine and, if necessary, the ability to control it during operation.
Достигаемый технический результат обеспечивается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с объемным многоочаговым зажиганием, содержащем, по меньшей мере, одну камеру сгорания, образованную цилиндром и рабочей поверхностью поршня, установленного в цилиндре с возможностью совершения возвратно-поступательных перемещений внутри цилиндра, с отверстиями для впускного и выпускного клапанов, как минимум, одна камера сгорания снабжена генератором СВЧ-излучения и инициаторами, расположенными или выполненными, как минимум, на рабочей поверхности поршня, причем инициаторы, находящиеся на рабочей поверхности поршня, выполнены в виде стержней, длина которых соответствует половине длины волны СВЧ-излучения, возникающего при работе генератора СВЧ-излучения.Achievable technical result is ensured by the fact that in an internal combustion engine with volumetric multifocal ignition containing at least one combustion chamber formed by a cylinder and a piston working surface mounted in the cylinder with the possibility of reciprocating movements inside the cylinder, with inlet openings and exhaust valves, at least one combustion chamber is equipped with a microwave generator and initiators located or made at least on the working surface NOSTA piston, wherein the initiators are on the working surface of the piston, made in the form of rods, the length of which corresponds to half the wavelength of the microwave radiation produced by the microwave generator.
В частных случаях выполнения двигателя:In special cases of engine performance:
Преимущественно, стержни имеют одинаковую длину и сечение.Mostly, the rods have the same length and cross section.
В некоторых частных случаях выполнения, по меньшей мере, один из стержней отличается от других, по крайней мере, сечением и/или длиной, причем условие соответствия длины стержня половине длины волны СВЧ-излучения не нарушается.In some particular cases of execution, at least one of the rods differs from the others by at least a cross-section and / or length, and the condition for the correspondence of the length of the rod to half the wavelength of the microwave radiation is not violated.
Инициаторы на рабочей поверхности поршня и/или генератор СВЧ-излучения размещены таким образом, чтобы, при работе двигателя, по меньшей мере, при подходе поршня к верхней мертвой точке (в момент воспламенения или поджигания топлива) они находились в фокусе СВЧ-излучения.The initiators on the piston working surface and / or the microwave radiation generator are placed in such a way that, when the engine is running, at least when the piston approaches the top dead center (at the moment of ignition or ignition of the fuel), they are in the focus of microwave radiation.
Двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит блок управления или контроллер, при этом впускной и выпускной клапаны, а также генератор СВЧ-излучения соединены с указанным блоком управления или контроллером двигателя внутреннего сгорания.The internal combustion engine further comprises a control unit or controller, wherein the intake and exhaust valves, as well as the microwave radiation generator, are connected to said control unit or controller of the internal combustion engine.
Генератор СВЧ-излучения выполнен с возможностью изменения параметров, формы и/или направления СВЧ-излучения, например, по заранее заданному алгоритму.The microwave radiation generator is configured to change the parameters, shape and / or direction of the microwave radiation, for example, according to a predetermined algorithm.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами (фиг. 1), на котором представлена принципиальная схема предложенного двигателя внутреннего сгорания с объемным многоочаговым зажиганием.The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials (Fig. 1), which shows a schematic diagram of the proposed internal combustion engine with volumetric multifocal ignition.
Двигатель внутреннего сгорания содержит камеру сгорания, образованную цилиндром 1, в котором находится поршень 2, который выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения (перемещения) относительно цилиндра.The internal combustion engine comprises a combustion chamber formed by a
Поршень посредством кинематического соединения соединен с валом, в процессе работы двигателя приводя его во вращение. Цилиндр 1 (и, соответственно, камера сгорания) содержит отверстия для впускного клапана 3 и выпускного клапана 4, соответственно, соединенных с системами подачи топлива и отвода продуктов сгорания (не показаны). Впускной 3 и выпускной 4 клапаны установлены в соответствующих отверстиях, как показано на рис. 1. Возможны также частные случаи выполнения, при котором камера сгорания через указанные отверстия соединена с соответствующими клапанами 3 и 4 в случае их установки не в указанных отверстиях.The piston by means of a kinematic connection is connected to the shaft, during the operation of the engine, causing it to rotate. The cylinder 1 (and, accordingly, the combustion chamber) contains openings for the
С одного из торцов цилиндра 1 (со стороны рабочей поверхности поршня 2) располагается генератор СВЧ-излучения 5. Генератор СВЧ-излучения 5 соединен с системой (узлом) подачи СВЧ-энергии или/или с источником СВЧ-энергии и/или узлом формирования СВЧ-сигнала, или может содержать соответствующие вышеуказанные узлы.From one of the ends of the cylinder 1 (from the side of the working surface of the piston 2) there is a
Как минимум, на верхней (рабочей) поверхности поршня 2 расположены - установлены (например, запрессованы) или выполнены инициаторы 6 в виде стержней. Стержни размещены на поверхности поршня 2 протяженной своей стороной, например, с определенным шагом друг от друга. В частных случаях возможно расположение стержней другом за другом или в клетчатом порядке.At least, on the upper (working) surface of the
Длина упомянутых стержней 6 определяется исходя из условия соответствия ее половине длины волны СВЧ-излучения, которое будет использовано при работе двигателя.The length of the said rods 6 is determined based on the condition that it corresponds to half the wavelength of the microwave radiation that will be used when the engine is running.
В идеальных условиях должно соблюдаться полное равенство длины стержней и половины длины волны СВЧ-излучения, т.е. тождество; однако на практике, в силу различных причин, сложно обеспечить выполнения этого равенства.Under ideal conditions, the full equality of the length of the rods and half the wavelength of microwave radiation should be observed, i.e. identity; however, in practice, for various reasons, it is difficult to ensure the fulfillment of this equality.
Таким образом, под условием соответствия длины стержней и половины длины волны СВЧ-излучения понимается как условие равенства (точного или полного соответствие указанных величин), так и условие приблизительного равенства упомянутых величин, с незначительным отклонением, вызванным, например, определенной долей погрешности или допущения, однако с максимально возможным приближением к точному соответствию. Указанное отклонение может быть вызвано, например, погрешностями или допущениями при изготовлении.Thus, under the condition of correspondence of the length of the rods and half the wavelength of the microwave radiation is understood both the condition of equality (exact or complete correspondence of the indicated values) and the condition of approximate equality of the said values, with a slight deviation caused, for example, by a certain share of error or assumption, however, as close as possible to an exact match. The indicated deviation may be caused, for example, by errors or manufacturing assumptions.
Таким образом, длина стержней должна быть равна или примерно равна половине длины волны применяемого СВЧ-излучения.Thus, the length of the rods should be equal to or approximately equal to half the wavelength of the applied microwave radiation.
Целесообразно, чтобы инициаторы (стержни) 6 на рабочей поверхности поршня 2 располагались таким образом, чтобы, при работе двигателя, по меньшей мере, при подходе поршня 2 к верхней мертвой точке (в момент воспламенения или поджигания топлива) они находились в фокусе СВЧ-излучения генератора 6.It is advisable that the initiators (rods) 6 on the working surface of the
Очевидно, что стержни 6 должны быть выполнены из токопроводящего, жаростойкого и тугоплавкого материала с высокой твердостью. Характеристики такого материала могут быть аналогичны характеристикам материала, из которого изготовлен поршень 2.It is obvious that the rods 6 should be made of conductive, heat-resistant and refractory material with high hardness. The characteristics of such a material may be similar to the characteristics of the material of which the
Расположение инициаторов 6 в виде стержней по отношению к оси цилиндра может быть как ортогональным, так и с отклонением от ортогональности, таким образом, чтобы при взаимодействии с СВЧ-излучением от генератора 5 они образовывали полуволновой вибратор.The location of the initiators 6 in the form of rods with respect to the axis of the cylinder can be either orthogonal or deviating from orthogonality, so that when interacting with microwave radiation from the
Необходимо отметить, что в дополнение к инициаторам 6, расположенным на рабочей поверхности поршня 2, камера сгорания может быть также снабжена дополнительными инициаторами, расположенными, например, на торцевой поверхности цилиндра или на его внутренней поверхности (не показаны).It should be noted that in addition to the initiators 6 located on the working surface of the
Двигатель внутреннего сгорания с объемным многоочаговым зажиганием работает следующим образом:An internal combustion engine with volumetric multifocal ignition operates as follows:
В камеру сгорания через впускной клапан 3 подается топливная смесь. В момент сжатия топливной смеси путем перемещения поршня 2 происходит поджиг горючей смеси.The fuel mixture is supplied to the combustion chamber through the
Инициаторы 6 облучаются квазиоптическими пучками, которые генерируются излучением (преимущественно, импульсами, длительностью порядка 1 мкс) генератора 5. Инициаторы разряда 6 выступают в роли полуволнового вибратора, и в результате возникающего резонанса генерируется стримерный СВЧ разряд, который распространяется от инициаторов в направлении, противоположном направлению СВЧ-излучения, и, с учетом отражений, охватывает весь объем камеры сгорания.The initiators 6 are irradiated with quasi-optical beams, which are generated by the radiation (mainly pulses, of the order of 1 μs) of the
Разряд, распространяясь по всему объему камеры сгорания, в свою очередь, возбуждает атомы кислорода, вследствие чего появляется жесткое ультрафиолетовое (УФ) излучение, осуществляющее дополнительную активацию топливной смеси, что содействует большей области горения и ускоряет сгорание топливной смеси при сравнимых значениях затраченной энергии.The discharge, spreading over the entire volume of the combustion chamber, in turn, excites oxygen atoms, as a result of which hard ultraviolet (UV) radiation appears, which additionally activates the fuel mixture, which contributes to a larger combustion area and accelerates the combustion of the fuel mixture at comparable energy expended.
Таким образом, стримерный разряд обеспечивает постоянное наличие "горячих" плазменных каналов во всем объеме камеры сгорания, и, тем самым, создаются условия для образования лавины электронов и большого количества промоторов горения. Все это приводит к существенному улучшению качества процесса сгорания топлива: увеличивается скорость и полнота сгорания топлива.Thus, the streamer discharge ensures the constant presence of “hot” plasma channels in the entire volume of the combustion chamber, and, thereby, conditions are created for the formation of an avalanche of electrons and a large number of combustion promoters. All this leads to a significant improvement in the quality of the fuel combustion process: the speed and completeness of fuel combustion increases.
Скорость распространения стримерного разряда в зависимости от скорости, температуры и полного давления рабочей смеси может достигать 10-15 км/с, то есть обеспечивает практически мгновенное объемное инициирование горения топлива в камере сгорания.Depending on the speed, temperature and total pressure of the working mixture, the streamer discharge propagation velocity can reach 10-15 km / s, that is, it provides almost instantaneous volumetric initiation of fuel combustion in the combustion chamber.
По сравнению с источниками, принятыми в качестве аналогов, при прочих равных условиях затрачивается значительно меньше энергии на разряд пробоя, причем обеспечиваются необходимые (настраиваемые или регулируемые) объем и форма инициирования объемного сгорания топливаCompared to sources accepted as analogues, ceteris paribus significantly less energy is spent on breakdown discharge, and the necessary (customizable or adjustable) volume and form of initiation of volumetric combustion of the fuel are provided
Величина разряда зависит от напряженности СВЧ-поля, которая, при необходимости, может быть заранее предустановленной, настраиваемой либо регулируемой в процессе работы.The magnitude of the discharge depends on the microwave field strength, which, if necessary, can be pre-installed, adjustable or adjustable during operation.
Продукты сгорания выводятся через выпускной клапан, соответственно, в систему отвода продуктов сгорания.The combustion products are discharged through the exhaust valve, respectively, into the exhaust system.
Верхнее значение длины волны СВЧ-излучения определяется исходя из размеров поршня двигателя. Таким образом, наиболее часто используемым будет СВЧ-излучение с длиной волны в диапазоне ориентировочно от 1 до 20 см. Тем не менее, возможно использование всего диапазона волн СВЧ-излучения.The upper value of the wavelength of microwave radiation is determined based on the size of the piston of the engine. Thus, microwave radiation with a wavelength in the range of approximately 1 to 20 cm will be most commonly used. Nevertheless, it is possible to use the entire wavelength range of microwave radiation.
Очевидно, что двигатель может содержать более одной камеры сгорания, например, при использовании большего количества цилиндров. По меньшей мере, часть из них могут быть оборудованы соответствующими генераторами СВЧ-излучения и инициаторами.Obviously, an engine may contain more than one combustion chamber, for example, when using more cylinders. At least some of them can be equipped with appropriate microwave generators and initiators.
В частных случаях выполнения технического решения:In special cases, the implementation of a technical solution:
В предпочтительных случаях выполнения стержни могут быть выполнены одинаковой длины и сечения.In preferred cases, the rods can be made of the same length and cross section.
Однако в некоторых случаях, по меньшей мере, один из стержней отличается от других, по крайней мере, сечением и/или незначительно отличается длиной, причем должно выполняться условие примерного равенства половине длины волны СВЧ-излучения.However, in some cases, at least one of the rods differs from the others, at least in cross-section and / or slightly different in length, and the condition of approximately equal to half the wavelength of microwave radiation should be fulfilled.
В некоторых случаях целесообразно, чтобы инициаторы на рабочей поверхности поршня и/или генератор СВЧ-излучения размещены (и предварительно настроены) таким образом, чтобы, по меньшей мере, при подходе поршня к верхней мертвой точке - в момент воспламенения (за счет сжатия) или поджигания топлива - они находились в фокусе СВЧ-излучения.In some cases, it is advisable that the initiators on the piston working surface and / or the microwave radiation generator are placed (and pre-configured) so that, at least when the piston approaches the top dead center, at the moment of ignition (due to compression) or ignition of fuel - they were in the focus of microwave radiation.
Двигатель внутреннего сгорания может также дополнительно содержать блок управления или контроллер (не показаны), при этом впускной 3 и выпускной 4 клапаны, а также генератор СВЧ-излучения 5 соединены с указанным блоком управления или контроллером двигателя внутреннего сгорания.The internal combustion engine may also further comprise a control unit or controller (not shown), wherein the
Генератор СВЧ-излучения 5 выполнен с возможностью изменения параметров (амплитуды, частоты в незначительных пределах), формы и/или направления СВЧ-излучения, например, по заранее заданному алгоритму.The
Однако в некоторых частных случаях выполнения осуществляется настройка двигателя перед его запуском, и в процессе работы двигателя изменение параметров, формы или направления СВЧ-излучения не осуществляется.However, in some special cases, the engine is tuned before it is started, and during the operation of the engine, the parameters, shapes or directions of the microwave radiation are not changed.
Указанные выше признаки позволят регулировать объем и форму области объемного инициирования горения топлива и обеспечить сжигание топлива в камере сгорания по всему ее объемуThe above signs will allow you to adjust the volume and shape of the area of the volumetric initiation of fuel combustion and ensure the combustion of fuel in the combustion chamber throughout its volume
За счет возникновения стримерного разряда и образования большого количества промоторов горения достигается значительное снижение затрат энергии пробоя (Расчеты и проведенные эксперименты показывают, что энергия пробоя может быть снижена на 2 порядка по сравнению с электроискровым зажиганием посредством свечей), а также значительное увеличение скорости сгорания смеси (в 2-3 раза по сравнению с электроискровым зажиганием посредством свечей), что обеспечивает полное сгорание по всему объему камеры сгорания на высоких оборотах двигателя внутреннего сгорания (что, в свою очередь, важно для спортивных автомобилей и мотоциклов).Due to the occurrence of a streamer discharge and the formation of a large number of combustion promoters, a significant reduction in the breakdown energy is achieved (calculations and experiments show that the breakdown energy can be reduced by 2 orders of magnitude compared to spark ignition by means of candles), as well as a significant increase in the rate of combustion of the mixture ( 2-3 times compared to spark ignition by means of spark plugs), which ensures complete combustion throughout the entire volume of the combustion chamber at high engine speeds Cored oil combustion (which, in turn, is important for the sports cars and motorcycles).
Увеличение полноты (качества) сгорания и скорости горения топлива за счет наличия промоторов горения приводит также к существенному снижению в выбросах оксидов и окислов азота (Nox),An increase in the completeness (quality) of combustion and the burning rate of the fuel due to the presence of combustion promoters also leads to a significant decrease in emissions of nitrogen oxides and oxides (Nox),
При выполнении технического решения может быть достигнута такая скорость сгорания топлива, которая позволяет поднять скорость вращения вала двигателя до 15-18 тыс. об/мин, что особенно важно для малогабаритных высокофорсированных двигателей внутреннего сгорания, используемых в беспилотных летательных аппаратах. Снижение вредных выбросов позволит применять такие двигатели для модернизации газовых двигателей городских автобусов и грузовиков.When implementing the technical solution, such a rate of fuel combustion can be achieved that allows you to increase the speed of rotation of the engine shaft to 15-18 thousand rpm, which is especially important for small-sized highly accelerated internal combustion engines used in unmanned aerial vehicles. Reducing harmful emissions will allow the use of such engines to modernize the gas engines of city buses and trucks.
В итоге, за счет кумулятивного эффекта также увеличивается КПД двигателя внутреннего сгорания.As a result, due to the cumulative effect, the efficiency of the internal combustion engine also increases.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105853U RU181683U1 (en) | 2018-02-16 | 2018-02-16 | Multi-focal volumetric internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105853U RU181683U1 (en) | 2018-02-16 | 2018-02-16 | Multi-focal volumetric internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU181683U1 true RU181683U1 (en) | 2018-07-26 |
Family
ID=62982079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018105853U RU181683U1 (en) | 2018-02-16 | 2018-02-16 | Multi-focal volumetric internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU181683U1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU826056A1 (en) * | 1979-08-09 | 1981-04-30 | Kb Aviat I | I.c.engine |
US4446826A (en) * | 1981-01-07 | 1984-05-08 | Hitachi, Ltd. | Ignition system for internal combustion engine |
RU2256817C2 (en) * | 2003-09-18 | 2005-07-20 | Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Method of and device for ignition working mixture in internal combustion engine (versions) |
RU2418978C2 (en) * | 2006-09-20 | 2011-05-20 | Имэджиниринг, Инк. | Ignition device, internal combustion engine, ignition plug, plasma equipment, device for decomposition of waste gas, ozone-forming/sterilising/disinfecting device and odour control device |
RU2011123536A (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-20 | Юрий Михайлович Киселёв | METHOD FOR IGNITING WORKING MIXTURE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
RU2490491C1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) | Device for pulse ignition of combustible mixture |
-
2018
- 2018-02-16 RU RU2018105853U patent/RU181683U1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU826056A1 (en) * | 1979-08-09 | 1981-04-30 | Kb Aviat I | I.c.engine |
US4446826A (en) * | 1981-01-07 | 1984-05-08 | Hitachi, Ltd. | Ignition system for internal combustion engine |
RU2256817C2 (en) * | 2003-09-18 | 2005-07-20 | Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Method of and device for ignition working mixture in internal combustion engine (versions) |
RU2418978C2 (en) * | 2006-09-20 | 2011-05-20 | Имэджиниринг, Инк. | Ignition device, internal combustion engine, ignition plug, plasma equipment, device for decomposition of waste gas, ozone-forming/sterilising/disinfecting device and odour control device |
RU2011123536A (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-20 | Юрий Михайлович Киселёв | METHOD FOR IGNITING WORKING MIXTURE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
RU2490491C1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) | Device for pulse ignition of combustible mixture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5027764A (en) | Method of and apparatus for igniting a gas/fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine | |
JP4465186B2 (en) | Internal combustion engine with a divided combustion chamber | |
US2741230A (en) | Method of operating an internal combustion engine | |
CN102619643B (en) | Jet ignition device of pulse detonation engine | |
US2546966A (en) | Multicircuit quarter wave pulse jet engine | |
AU2002363662A1 (en) | An internal combusion engine with divided combustion chamber | |
US2615437A (en) | Method of operating internal-combustion engines | |
CN104005862A (en) | Method and system for controlling internal combustion engine and vehicle | |
US2692587A (en) | Internal-combustion engine | |
RU181683U1 (en) | Multi-focal volumetric internal combustion engine | |
US2977942A (en) | Method of operating an internal combustion engine | |
JP5835570B2 (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
US4176649A (en) | Emission control | |
JP2004197660A (en) | Internal combustion engine and its combustion method | |
US3166904A (en) | Combustion chamber for gas turbine engines | |
US3266252A (en) | Resonant pressure generating combustion machine | |
GB781482A (en) | Gas turbine engine | |
JP3556783B2 (en) | Combustion device for low cetane number engine | |
CN110761898A (en) | Device for generating super-enthalpy detonation by utilizing micro-scale spiral channel | |
RU2416726C1 (en) | Rotary engine | |
US20130000568A1 (en) | Fuel cracking for internal combustion engines | |
RU2256817C2 (en) | Method of and device for ignition working mixture in internal combustion engine (versions) | |
RU2161717C2 (en) | Device to increase efficiency of heat engine | |
US2650472A (en) | Resonating combustion power gas generator | |
Pancheshnyi et al. | SI Engine with repetitive NS spark plug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200217 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20210624 |