RU2031218C1 - Method of operation of internal combustion engine - Google Patents
Method of operation of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031218C1 RU2031218C1 SU925023358A SU5023358A RU2031218C1 RU 2031218 C1 RU2031218 C1 RU 2031218C1 SU 925023358 A SU925023358 A SU 925023358A SU 5023358 A SU5023358 A SU 5023358A RU 2031218 C1 RU2031218 C1 RU 2031218C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- cylinder
- fresh charge
- compression
- piston
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building.
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) путем подачи свежего заряда топливовоздушной смеси (ТВС) в подпоршневую компрессорную полость, сжатия его в этой полости, перепуска свежего заряда в цилиндр, воспламенения заряда от сжатия, сгорания, расширения и выпуска продуктов сгорания из цилиндра [1]. A known method of operation of an internal combustion engine (ICE) by supplying a fresh charge of the air-fuel mixture (FA) to the piston compressor cavity, compressing it in this cavity, transferring the fresh charge to the cylinder, igniting the charge from compression, combustion, expansion and release of combustion products from the cylinder [ 1].
Однако в известном способе сжимают ТВС в компрессорной полости без отвода тепла, что приводит к разогреву сжимаемого заряда, повышению потерь на сжатие, возникает опасность детонации ТВС. However, in the known method, the fuel assemblies are compressed in the compressor cavity without heat removal, which leads to heating of the compressible charge, an increase in compression losses, and there is a danger of fuel assembly detonation.
Известен способ работы ДВС путем впуска в цилиндр рабочего заряда, подачи свежего заряда в полость, нагреваемую теплом продуктов сгорания рабочего заряда, сжатия в цилиндре рабочего заряда, сжатия и нагрева в полости свежего заряда, воспламенения рабочего заряда, его сгорания, расширения продуктов сгорания, выпуска отработавших газов из цилиндра и продувки цилиндра свежим зарядом из полости [2]. A known method of operating an internal combustion engine by introducing a working charge into a cylinder, supplying a fresh charge to a cavity heated by heat of combustion products of a working charge, compressing a working charge in a cylinder, compressing and heating a fresh charge in a cavity, igniting a working charge, burning it, expanding combustion products, exhaust exhaust gases from the cylinder and purging the cylinder with a fresh charge from the cavity [2].
Однако в известном способе свежий заряд нагревается в полости и от сжатия, и от горячих стенок цилиндра, что приводит к дополнительному росту давления в полости, повышению потерь на сжатие и уменьшает КПД ДВС. However, in the known method, a fresh charge is heated in the cavity both from compression and from the hot walls of the cylinder, which leads to an additional increase in pressure in the cavity, an increase in compression losses and reduces the efficiency of the internal combustion engine.
Цель изобретения - повышение КПД ДВС. The purpose of the invention is to increase the efficiency of internal combustion engines.
Цель достигается тем, что по способу работы ДВС путем впуска в цилиндр рабочего заряда, подачи в компрессорную камеру свежего заряда, сжатия в цилиндре рабочего заряда, воспламенения его, сгорания и расширения продуктов сгорания, сжатия и нагрева в компрессоpной камере свежего заряда, выпуска отработавших газов из цилиндра и перепуска сжатого свежего заряда из компрессорной камеры в цилиндр при сжатии свежего заряда его тепло частично аккумулируют в компрессорной камере, а во время перепуска из компрессорной камеры в цилиндр свежий заряд расширяют, передавая ему аккумулированное в компрессорной камере тепло. The goal is achieved by the fact that according to the method of ICE operation, by introducing a working charge into the cylinder, supplying a fresh charge to the compressor chamber, compressing the working charge in the cylinder, igniting it, burning and expanding the products of combustion, compressing and heating the fresh charge in the compressor chamber, exhaust gas from the cylinder and bypassing the compressed fresh charge from the compressor chamber to the cylinder, when the fresh charge is compressed, its heat is partially accumulated in the compressor chamber, and during the bypass from the compressor chamber to the cylinder, the fresh charge expanding, passing it the heat accumulated in the compressor chamber.
Сущность заявляемого способа заключается в аккумулировании возникающего при сжатии в компрессорной полости тепла с целью снижения температуры заряда и давления в полости. В результате снижаются потери энергии на сжатие свежего заряда и повышается КПД ДВС. Саккумулированное в компрессорной полости тепло возвращается затем в заряд на стадии его расширения при перепуске в цилиндр. Таким образом достигается положительный эффект. Предложенная циклическая аккумуляция тепла при сжатии с отдачей тепла при расширении заряда может быть осуществлена с помощью размещенного в компрессорной полости регенеративного теплообменника. The essence of the proposed method consists in the accumulation of heat arising during compression in the compressor cavity in order to reduce the temperature of the charge and pressure in the cavity. As a result, energy losses due to compression of the fresh charge are reduced and the efficiency of the internal combustion engine is increased. The heat accumulated in the compressor cavity is then returned to the charge at the stage of expansion when it is transferred to the cylinder. Thus, a positive effect is achieved. The proposed cyclic heat storage during compression with heat loss during charge expansion can be carried out using a regenerative heat exchanger located in the compressor cavity.
На фиг. 1 и 2 изображен цилиндр ДВС с расположением кольцевой компрессорной камеры вокруг цилиндра с двухступенчатым поршнем, расположенным в нижней (НМТ) и верхней (ВМТ) мертвых точках соответственно; на фиг.3 - ДВС с подпоршневой компрессорной камерой. In FIG. 1 and 2, an internal combustion engine cylinder with an annular compressor chamber around a cylinder with a two-stage piston located at the bottom (BDC) and top (TDC) dead points, respectively, is shown; figure 3 - ICE with a piston compressor chamber.
П р и м е р 1 (фиг.1 и 2). PRI me R 1 (figures 1 and 2).
Двигатель содержит два коаксиальных цилиндра: внутренний 1 и наружный 2, между которыми расположена кольцевая компрессорная камера 3, заполненная набивкой регенеративного теплообменника, головку 4 цилиндров, поршень, связанный с преобразовательным механизмом (не показан) и имеющий две ступени - первую 5 меньшего диаметра и вторую 6 большего диаметра. Первая ступень 5 поршня образует со стенками внутреннего цилиндра 1 и головкой 4 цилиндров рабочую камеру 7 переменного объема. Вторая ступень 6 поршня образует между внутренними стенками наружного цилиндра 2 и боковыми стенками первой ступени 5 поршня перепускную камеру 8, которая отделена от компрессорной камеры 3 перепускными каналами 9 автоматическими клапанами 10. В головке цилиндров расположены форсунка 11, выступающая в рабочую камеру 7, и выпускной клапан 12. В стенке внутреннего цилиндра 1 выполнены продувочные окна 13, управляемые первой ступенью 5 поршня и соединяющие компрессорную 3 и рабочую 7 камеры при расположении поршня вблизи НМТ (фиг.1). В стенке наружного цилиндра 2 ниже перепускных каналов 9 выполнены впускные окна 14 с клапанами 15, через которые в двигатель подается свежий заряд. Регенератор, размещенный в компрессорной камере 3, представляет собой набор концентрических "галет" (набивка), спрессованных из тонкой проволочной путанки диаметром 30-60 мкм. Кроме этого, может использоваться фольга. The engine contains two coaxial cylinders: inner 1 and outer 2, between which there is an
Способ по примеру 1 осуществляется следующим образом. The method according to example 1 is as follows.
При движении поршня от НМТ к ВМТ первая ступень 5 поршня перекрывает продувочные окна 13, автоматические клапаны 15 впускных окон 14 закрываются под действием перепада давления, а перепускные клапаны 10 открываются. Начинается раздельное сжатие рабочего заряда в рабочей камере 7 и свежего заряда в компрессорной 3 и перепускной 8 камерах. При этом свежий заряд через перепускные каналы 9 поступает в компрессорную камеру 3 и сжимается в объеме, заполненном набивкой регенератора, нагреваясь при этом как от стенок внутреннего цилиндра 1, так и от сжатия. Одновременно регенератор частично забирает тепло от воздушного заряда, также нагреваясь при этом. Поскольку толщина проволоки "галет" и полная теплоемкость регенератора определены из условия их минимальной тепловой инерционности, температура набивки отслеживает температуру воздушного заряда путем частичного аккумулирования тепла в материале набивки. Температура набивки и заряда, а также давление в компрессорной камере повышаются вплоть до подхода поршня к ВМТ. Однако температура максимального сжатия свежего заряда не должна превышать температуры стенок внутреннего цилиндра 1 во избежание перегрева двигателя. Увеличение полной теплоемкости компрессорной камеры 3 благодаря размещенной в ней набивке позволяет выполнять это условие при степени сжатия до 5-7, что невозможно при отсутствии регенератора, когда степень сжатия в камере 3 не должна превышать 2-3. Вблизи ВМТ в нагретый от сжатия в камере 7 рабочий заряд впрыскивают топливо форсункой 11, воспламеняют и выжигают его. Начинается рабочий ход поршня, расширение продуктов сгорания с совершением механической работы. Сжатый в компрессорной камере 3 свежий заряд остается в ней почти до конца рабочего хода поршня, поскольку в конце такта сжатия перепускной клапан 10 закрывается, отсекая камеру 3 от перепускной камеры 8. В самой перепускной камере начинается накопление новой порции свежего заряда, поступающего через впускные окна 14, клапаны 15 на которых открываются под действием перепада давления. При подходе поршня к НМТ открывают выпускной клапан 12 и осуществляют свободный выпуск отработавших газов из рабочей камеры 7. Затем первая ступень поршня открывает продувочные окна 13 и свежий заряд из компрессорной камеры 3 начинает под давлением поступать в рабочую камеру 7, вытесняя продукты сгорания через открытый выпускной тракт. При этом происходит расширение сжатого заряда в объеме регенератора, температура заряда уменьшается, и начинается передача ранее саккумулированного тепла от более горячей (на этой стадии) набивки в охлаждающийся при расширении газ. Использование проволоки малого диаметра для образования развитой поверхности набивки и минимальной тепловой инерционности ее делает процесс передачи тепла за время цикла от газа регенератору и наоборот чрезвычайно эффективным. Таким образом, в конце продувки и наполнения рабочей камеры 7 регенератор отдает в свежий заряд саккумулированное ранее тепло и возвращается в начальное состояние. Поршень находится в НМТ. Выпускной клапан 12 закрыт. В перепускной камере 8 накоплен свежий заряд для следующего цикла, и автоматический клапан 15 закрывается. С началом нового такта сжатия открываются перепускные клапаны 10 и закрываются первой ступенью 5 поршня продувочные окна 13. Цикл повторяется. When the piston moves from BDC to TDC, the
П р и м е р 2 (фиг.3). PRI me R 2 (figure 3).
Двигатель содержит цилиндр 16, поршень 17 с перепускным клапаном 18, разделяющий внутрицилиндровый объем на надпоршневую рабочую камеру 19 и подпоршневую компрессорную камеру 20. Последняя имеет впускные отверстия 21 с клапанами 22 и содержит регенеративный теплообменник 23, форма которого соответствует внутренней поверхности юбки поршня 17. В полость рабочей камеры 19 выступает форсунка 24. В стенке цилиндра 16 выполнены выпускные окна 25. Регенератор 23 аналогичен описанному в примере 1. The engine includes a
Способ по примеру 2 осуществляют следующим образом. The method according to example 2 is as follows.
При движении поршня 17 от НМТ к ВМТ перепускной клапан 18 закрыт и в замкнутой компрессорной камере 20 создается начальное разряжение, в результате чего открываются клапаны 22 впускных отверстий 21 и начинает поступать свежий заряд. Одновременно в рабочей камере 19 происходит сжатие рабочего заряда и впрыск топлива в разогретый от сжатия заряд. При прохождении поршнем ВМТ клапаны 22 закрываются - заканчивается накопление свежего заряда в компрессорной камере 20 и начинается его сжатие в объеме регенератора 23 при рабочем ходе поршня 17 под действием расширяющихся продуктов сгорания. Аналогично примеру 1 набивка регенератора аккумулирует часть возникающего при сжатии тепла, "отслеживая" температуру свежего заряда. В результате процесс сжатия проходит при более низких температуре и давлении свежего заряда, и потери на сжатие уменьшаются. При подходе к НМТ поршень 17 открывает выпускные окна 25. Затем открывается поршневой перепускной клапан 18, и свежий заряд, сжатый в объеме регенератора 23 (занимающего весь подпоршневой объем при положении поршня в НМТ), начинает поступать в рабочую камеру, вытесняя остатки продуктов сгорания. На этой стадии, когда температура расширяющегося свежего заряда уменьшается, более нагретая проволочная набивка начинает отдавать газу ранее саккумулированное тепло, стремясь приблизить процесс расширения к изотермическому. Поршень 17 проходит НМТ, продувка и наполнение рабочей камеры 19 заканчиваются. Перепускной клапан 18 и выпускные окна 25 закрываются. Цикл повторяется. When the
Описанный процесс осуществим в ДВС с различными видами смесеобразования, разными типами компрессорных камер и способами использования сжатого свежего заряда (продувка, наддув, охлаждение цилиндра или последующее расширение сжатого в объеме регенератора заряда с совершением полезной механической работы). Во всех случаях достигается повышение КПД ДВС за счет уменьшения механических потерь на сжатие свежего заряда, поскольку "отслеживание" набивкой температуры газа делает процесс расширения и сжатия более близким к изотермическому, т.е. более энергетически выгодным по сравнению с прототипом. The described process is feasible in ICE with different types of mixture formation, different types of compressor chambers and methods of using compressed fresh charge (blowing, pressurizing, cooling the cylinder or subsequent expansion of the charge compressed in the volume of the regenerator with the performance of useful mechanical work). In all cases, an increase in the efficiency of the internal combustion engine is achieved by reducing the mechanical loss of compression of the fresh charge, since the "tracking" of the gas temperature by packing makes the expansion and compression process closer to isothermal, i.e. more energy efficient compared to the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925023358A RU2031218C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of operation of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925023358A RU2031218C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of operation of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2031218C1 true RU2031218C1 (en) | 1995-03-20 |
Family
ID=21594977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU925023358A RU2031218C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of operation of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2031218C1 (en) |
-
1992
- 1992-01-22 RU SU925023358A patent/RU2031218C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1137815, кл. F 02B 71/00, 1983. * |
2. Патент Австралии N 551498, кл. F 02B 33/14, 1984. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3786958B2 (en) | Regenerative engine with a heating stroke | |
US5857436A (en) | Internal combustion engine and method for generating power | |
CA2421023C (en) | Internal combustion engine with regenerator and hot air ignition | |
US4928658A (en) | Regenerative internal combustion engine | |
US4790284A (en) | Regenerative internal combustion engine | |
US5465702A (en) | Regenerated engine with improved heating and cooling strokes | |
JP4275534B2 (en) | Static regenerator, reciprocating reciprocating engine | |
US6606970B2 (en) | Adiabatic internal combustion engine with regenerator and hot air ignition | |
US6116222A (en) | Two stroke regenerative engine | |
US6314925B1 (en) | Two-stroke internal combustion engine with recuperator in cylinder head | |
RU2031218C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
CN101253316A (en) | Steam enhanced double piston cycle engine | |
US20060112913A1 (en) | Internal combustion engine | |
SU1470987A1 (en) | Ic-engine and method of operation thereof | |
RU2031219C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
JPH07324626A (en) | Uniflow scavenging type two-cycle diesel engine with scavenging port control valve | |
RU2031223C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
RU2043514C1 (en) | Method of operating two-stroke internal combustion engine | |
RU2031221C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
RU2706091C1 (en) | Two-stroke ice with aerodynamic valve in piston and conversion of waste gas heat (versions) | |
RU2031222C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
SU746126A1 (en) | I.c.engine | |
US20050166871A1 (en) | Internal combustion engine with heat exchanger | |
US4489558A (en) | Compound internal combustion engine and method for its use | |
US4489560A (en) | Compound internal combustion engine and method for its use |