RU2031221C1 - Method of operation of internal combustion engine - Google Patents
Method of operation of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031221C1 RU2031221C1 SU925023359A SU5023359A RU2031221C1 RU 2031221 C1 RU2031221 C1 RU 2031221C1 SU 925023359 A SU925023359 A SU 925023359A SU 5023359 A SU5023359 A SU 5023359A RU 2031221 C1 RU2031221 C1 RU 2031221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- cylinder
- heated
- cavity
- cooling
- 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
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), утилизирующих тепло, не используемое в рабочем процессе. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to methods of operation of internal combustion engines (ICE), utilizing heat not used in the working process.
Известен способ работы ДВС путем впуска в цилиндр рабочего заряда, подачи охлаждающего заряда в полость, окружающую цилиндр, сжатия в цилиндре рабочего заряда с одновременным вытеснением нагретого охлаждающего заряда из полости, воспламенения рабочего заряда, его сгорания и расширения продуктов сгорания в цилиндре с совершением механической работы и одновременным впуском свежего охлаждающего заряда в полость, выпуска отработавших газов из цилиндра [1]. A known method of operating an internal combustion engine by introducing a working charge into the cylinder, supplying a cooling charge to the cavity surrounding the cylinder, compressing the working charge in the cylinder while displacing the heated cooling charge from the cavity, igniting the working charge, burning it and expanding the combustion products in the cylinder with mechanical work and the simultaneous inlet of a fresh cooling charge into the cavity, exhaust exhaust from the cylinder [1].
Однако в известном способе не предусмотрено использование энергии, полученной охлаждающим зарядом в нагретой полости, для совершения полезной работы и повышения КПД. However, in the known method does not provide for the use of energy obtained by the cooling charge in a heated cavity to perform useful work and increase efficiency.
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр рабочего заряда, подачи охлаждающего заряда в полость, нагреваемую теплом продуктов сгорания рабочего заряда, сжатия в цилиндре рабочего заряда, воспламенения рабочего заряда, его сгорания, расширения продуктов сгорания в цилиндре с совершением механической работы, выпуска отработавших газов из цилиндра и продувки цилиндра нагретым охлаждающим зарядом [2]. A known method of operating an internal combustion engine by admitting a working charge into a cylinder, supplying a cooling charge to a cavity heated by heat of the products of combustion of the working charge, compressing the working charge in the cylinder, igniting the working charge, burning it, expanding the combustion products in the cylinder with mechanical work, releasing exhaust gases from the cylinder and blowing the cylinder with a heated cooling charge [2].
Однако в этом известном способе также не используется энергия нагретого охлаждающего заряда для совершения дополнительной механической работы. However, in this known method, the energy of the heated cooling charge is also not used to perform additional mechanical work.
Цель изобретения - повышение КПД. The purpose of the invention is improving efficiency.
Указанная цель достигается тем, что в способе работы двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр рабочего заряда, подачи охлаждающего заряда в полость, нагреваемую теплом продуктов сгорания рабочего заряда, сжатия в цилиндре рабочего заряда, сжатия и нагрева в полости охлаждающего заряда, воспламенения рабочего заряда, его сгорания, расширения продуктов сгорания в цилиндре с совершением механической работы, выпуска отработавших газов из цилиндра и выпуска нагретого охлаждающего заряда из полости, перед выпуском из полости нагретый охлаждающий заряда расширяют, продолжая нагревать, с совершением дополнительной механической работы. В частном случае расширение нагретого охлаждающего заряда осуществляют одновременно с расширением продуктов сгорания в цилиндре. This goal is achieved by the fact that in the method of operating an internal combustion engine by introducing a working charge into the cylinder, supplying a cooling charge to a cavity heated by the heat of the products of combustion of the working charge, compressing the working charge in the cylinder, compressing and heating the cooling charge in the cavity, igniting the working charge, its combustion, expansion of combustion products in the cylinder with mechanical work, exhaust gas from the cylinder and the release of the heated cooling charge from the cavity, before discharge from the cavity to the heated cooling charge is expanded while continuing to heat, with additional mechanical work. In the particular case, the expansion of the heated cooling charge is carried out simultaneously with the expansion of the combustion products in the cylinder.
Положительный эффект - повышение КПД двигателя - достигается именно за счет расширения с совершением дополнительной работы нагреваемого охлаждающего заряда. Таким образом, охлаждающий заряд, сохраняя функцию поддержания требуемого температурного режима двигателя, играет роль дополнительного рабочего тела, внутренняя энергия которого повышается не за счет собственного горения, а путем нагрева от ушедшего в элементы конструкции, в частности в стенки цилиндра, тепла продуктов сгорания топливного заряда, в том числе и отработавших газов. A positive effect - an increase in engine efficiency - is achieved precisely due to expansion with additional work of the heated cooling charge. Thus, the cooling charge, while maintaining the function of maintaining the required temperature of the engine, plays the role of an additional working fluid, the internal energy of which increases not due to its own combustion, but by heating from the heat of the combustion products of the fuel charge that has gone into the structural elements, in particular into the cylinder walls , including exhaust gases.
Предлагаемый способ может быть реализован как в двух-, так и четырехтактных двигателях, однако в нагреваемой полости процесс в любом случае идет по двухтактному циклу. В качестве охлаждающего заряда могут использоваться различные газообразные вещества, поскольку процессы газообмена в цилиндре и в нагреваемой полости идут независимо, т.е. без смешения и непосредственного контакта рабочего и охлаждающего зарядов. The proposed method can be implemented in both two- and four-stroke engines, however, in a heated cavity, the process in any case proceeds in a two-stroke cycle. Various gaseous substances can be used as a cooling charge, since gas exchange processes in the cylinder and in the heated cavity proceed independently, i.e. without mixing and direct contact of the working and cooling charges.
Работа двигателя по заявляемому способу поясняется фиг. 1 и 2, на которых изображен продольный разрез цилиндра при расположении поршня в верхней и нижней мертвой точках соответственно. The operation of the engine according to the claimed method is illustrated in FIG. 1 and 2, which depict a longitudinal section of the cylinder with the piston at the top and bottom dead center, respectively.
Двигатель содержит два коаксиальных цилиндра: внутренний 1 и наружный 2, между которыми расположена кольцевая полость 3, головку цилиндров 4, поршень, связанный с преобразовательным механизмом (не показан) и имеющий два ступени - меньшего диаметра 5 и большего диаметра 6. Первая ступень 5 поршня образует со стенками внутреннего цилиндра 1 и головкой цилиндров 4 рабочую камеру 7 переменного объема (камеру первого контура двигателя). Вторая ступень 6 поршня образует между внутренними стенками наружного цилиндра 2 и боковыми стенками первой ступени 5 поршня камеру переменного объема 8, постоянно соединенную с кольцевой полостью 3 (камера второго контура двигателя). В головке цилиндров 4 расположены форсунка 9, впускной 10 и выпускной 11 клапаны, с помощью которых осуществляется газообмен в камере 7 первого контура двигателя. В стенках наружного цилиндра 2 выполнены впускные 12 и выпускные 13 окна. Впускные окна 12 окружены впускным коллектором 14 с автоматическим клапаном 15, сообщающим кольцевую полость 3 второго контура с нагнетателем (не показан). Соответственно выпускные окна 13 окружены выпускным коллектором 16, снабженным автоматическим клапаном 17 для изоляции масляного картера (подпоршневого пространства) от внешней среды. Внутренний цилиндр 1 может иметь оребрение 18 в полости 3 для интенсификации теплообмена во втором контуре двигателя. The engine contains two coaxial cylinders: an inner 1 and an outer 2, between which there is an
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Газообмен в рабочей камере 7 первого контура происходит по обычному четырехтактному дизельному циклу. В установившемся режиме стенки внутреннего цилиндра 1 и головка цилиндров 4 нагреты от тепла продуктов сгорания топлива, впрыскиваемого форсункой 9 в рабочую камеру 7. Второй контур двигателя, включающий полости 3 и 8, работает по двухтактному циклу. При этом во время движения поршня к ВМТ происходит сжатие воздушного заряда второй ступенью 6 поршня за счет уменьшения объема камеры 8. При повышении давления во втором контуре клапаны 15 закрываются. Сжимаемый между ребрами 18 в полости 3 воздушный заряд охлаждает стенки внутреннего цилиндра 1 и частично головку цилиндров 4, нагреваясь при этом как от тепла стенок, так и от сжатия. Температура и давление охлаждающего заряда повышаются вплоть до подхода поршня к ВМТ. При обратном движении поршня к НМТ во втором контуре продолжается нагрев и происходит расширение нагреваемого охлаждающего заряда, который воздействует на вторую ступень 6 поршня, совершая при этом полезную работу, дополнительную к основной работе, совершаемой при расширении продуктов сгорания в рабочей камере 7 первого контура. При подходе поршня к НМТ вторая ступень его открывает выпускные окна 13. Под действием повышенного давления газов второго контура открываются клапаны 17 выпускного коллектора 16 - происходит выпуск нагретого отработавшего охлаждающего заряда из полости 8. Затем из-за перепада давлений на выходе нагнетателя и в полости 3 открываются клапаны 15 впускного коллектора 14 и второй контур наполняется свежим воздушным охлаждающим зарядом. Омывая внутренние поверхности полостей 3 и 8, свежий заряд начинает нагреваться. При прохождении поршнем НМТ выпускные окна 13 закрываются. Начинается сжатие свежего заряда в полостях 3 и 8. Цикл повторяется. Gas exchange in the
Таким образом, воздух второго контура охлаждает нагретые поверхности, окружающие рабочую камеру первого контура, и является при этом рабочим телом, совершающим дополнительную полезную работу, что повышает эффективный КПД двигателя. Изменяя количество воздуха, поступающего от нагнетателя в полости второго контура, можно управлять мощностью и температурным режимом двигателя. Thus, the air of the second circuit cools the heated surfaces surrounding the working chamber of the first circuit, and is at the same time a working fluid that performs additional useful work, which increases the effective efficiency of the engine. By changing the amount of air coming from the supercharger in the cavity of the secondary circuit, it is possible to control the power and temperature conditions of the engine.
Очевидно, что индикаторный КПД второго контура, а следовательно, двигателя в целом, будет повышаться при увеличении температуры стенок цилиндра. Заметный прирост КПД начинается при разогреве стенок полости выше 400оС. Однако такие температуры крайне нежелательны в традиционных ДВС, использующих масло для смазки цилиндро-поршневой группы. Поэтому заявляемый способ будет наиболее эффективен в двигателях, работающих без смазки или без компрессионных колец в ЦПГ и использующих новые конструкционные жаропрочные материалы, в частности, обладающие низким коэффициентом трения.It is obvious that the indicator efficiency of the second circuit, and therefore, the engine as a whole, will increase with increasing temperature of the cylinder walls. A noticeable increase in efficiency when heating begins cavity walls above 400 C. However, such temperatures is highly undesirable in traditional internal combustion engines using oil for the lubrication of the cylinder-piston group. Therefore, the inventive method will be most effective in engines running without lubrication or without compression rings in the CPG and using new structural heat-resistant materials, in particular, having a low coefficient of friction.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925023359A RU2031221C1 (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 |
---|---|---|---|
SU925023359A RU2031221C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of operation of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2031221C1 true RU2031221C1 (en) | 1995-03-20 |
Family
ID=21594978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU925023359A RU2031221C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Method of operation of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2031221C1 (en) |
-
1992
- 1992-01-22 RU SU925023359A patent/RU2031221C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 1407468, кл. F 02B 33/14, 1922. * |
2. Патент Австралии N 551498, кл. F 02B 33/14, 1984. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3880126A (en) | Split cylinder engine and method of operation | |
US7273023B2 (en) | Steam enhanced double piston cycle engine | |
JPH07501119A (en) | Method for cold starting a free piston engine and free piston engines suitable for use with this method | |
US4599863A (en) | Compound internal combustion and external combustion engine | |
RU2031221C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
KR20010041930A (en) | High power density, diesel engine | |
CN101253316A (en) | Steam enhanced double piston cycle engine | |
RU2043514C1 (en) | Method of operating two-stroke internal combustion engine | |
RU2031222C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
US6478006B1 (en) | Working cycle for a heat engine, especially an internal combustion engine, and an internal combustion engine | |
RU2031219C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
SU1023121A1 (en) | Method of operation of four-cycle internal combustion engine | |
RU2031218C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
RU2031223C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
RU2715307C1 (en) | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions) | |
Deshwal et al. | Optimizing internal combustion engine with the help of variable valve timing mechanism | |
GB2205900A (en) | Compound I.C. engine | |
WO2006113635A2 (en) | Steam enhanced double piston cycle engine | |
RU2017994C1 (en) | Internal combustion engine and its piston | |
RU2007593C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
RU2070977C1 (en) | Method of operation of two-stroke internal combustion engine | |
JPS5791324A (en) | Internal combustion engine | |
RU2253740C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2167315C2 (en) | Thermodynamic cycle for internal combustion engine and device for executing the cycle | |
RU2079677C1 (en) | Internal combustion engine |