RU2163975C1 - Способ работы двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Способ работы двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2163975C1 RU2163975C1 RU2000103288/06A RU2000103288A RU2163975C1 RU 2163975 C1 RU2163975 C1 RU 2163975C1 RU 2000103288/06 A RU2000103288/06 A RU 2000103288/06A RU 2000103288 A RU2000103288 A RU 2000103288A RU 2163975 C1 RU2163975 C1 RU 2163975C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- mixture
- fuel
- ignition
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, использующего топливо с высокой температурой самовоспламенения, отличается тем, что энергию, необходимую для самовоспламенения топлива в конце сжатия смеси в цилиндре, получают от остаточных газов. Изобретение обеспечивает упрощение работы и конструкции двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области двигателестроения и технологии переработки углеводородного сырья.
Известно, что при использовании в двигателях внутреннего сгорания с высокой температурой самовоспламенения, например, газообразных смесей на основе метана, для их воспламенения применяется внешний подвод энергии.
Известны способы принудительного воспламенения смеси: искровой и от запальной дозы легковоспламеняемого топлива, например, дизельного. По первому способу работают газовые моторы, по второму - газодизели. При этом с ростом количества смеси в цилиндре, определяемого, при прочих равных условиях, давлением, требуемая энергия воспламенения возрастает. В случае искрового зажигания это требует повышения ресурса свечи, что является узким местом в осуществлении данного способа. Сегодня разрабатываются новые виды источников внешней энергии, которые призваны заменить традиционные - это лазерные, плазменные, плазмохимические и др. В качестве запальной дозы легковоспламеняемого топлива, с целью замены дизтоплива в газодизелях, применяют специальные химические инициаторы горения (см., например, Ю.Н. Васильев, Л.С. Золотаревский, С.И. Ксенофонтов. Газовые и газодизельные двигатели. М.: ВНИИгазпром, 1992, с. 102-105).
Известны способы работы двигателя внутреннего сгорания, в которых температура самовоспламенения топлива в конце сжатия обеспечивается за счет повышения температуры свежего заряда (воздуха или смеси), поступающего в цилиндры в момент наполнения, путем его предварительного подогрева (см., например, RU, патент N 2096313, кл. С 01 В 3/36, 1996. "Способ получения синтез-газа"). Так, в упомянутом способе получения синтез-газа на основе конверсии метана воспламенение газовоздушной смеси обеспечивается за счет ее предварительного подогрева во внешнем теплообменнике до температуры 200 - 450oC.
Данный способ по технической сущности является наиболее близким к заявленному и выбирается в качестве прототипа.
Способ-прототип имеет существенный недостаток, заключающийся в нагреве впускного коллектора (ресивера блока цилиндров), в связи с чем необходимо вводить конструктивные мероприятия по его теплоизоляции.
В изобретении ставятся задачи упрощения способа работы и упрощение конструкции двигателя внутреннего сгорания.
Эти задачи решены в способе работы двигателя внутреннего сгорания, использующего топливо с высокой температурой воспламенения, в связи с чем требующего внешнего подвода энергии для его воспламенения, в котором энергию, необходимую для самовоспламенения топлива в конце сжатия смеси в цилиндре, получают от остаточных газов, количество которых подбирают путем прекращения вывода отработавших газов из цилиндра в процессе их принудительного выталкивания, а воздух или смесь подают в цилиндр в момент, когда исключено попадание остаточных газов в ресивер в опасных количествах, при этом в случае необходимости уменьшение количества воздуха (смеси) в цилиндре компенсируют повышением давления наддува.
Отличие предложенного способа заключается в том, что энергию, необходимую для самовоспламенения топлива в конце сжатия смеси в цилиндре, получают от остаточных газов, количество которых подбирают путем прекращения вывода отработавших газов из цилиндра в процессе их принудительного выталкивания, а воздух или смесь подают в цилиндр в момент, когда исключено попадание остаточных газов в ресивер в опасных количествах, при этом в случае необходимости уменьшение количества воздуха (смеси) в цилиндре компенсируют повышением давления наддува.
Первый вариант предложенного способа отличается тем, что в зависимости от назначения двигателя и режимов его работы фазы газораспределения выполняют регулируемыми. Второй вариант отличается тем, что его применяют в двигателях, работающих на любых видах топлива с целью снижения вредных выбросов (прежде всего NOx). Третий вариант способа отличается тем, что его применяют для газового двигателя с искровым зажиганием на малых нагрузках и холостом ходу с целью дополнительного подвода энергии и обогащения смеси, что исключает применение дополнительных конструктивных мероприятий, например, форкамеры.
Сущность данного изобретения заключается в том, что температуру, необходимую для самовоспламенения топлива в конце такта сжатия, получают за счет нагрева свежего заряда при поступлении в цилиндр от остаточных газов, количество которых подбирают в зависимости от режимов эксплуатации. Необходимое количество остаточных газов обеспечивают за счет прекращения их вывода из цилиндра при принудительном выталкивании: в четырехтактном двигателе - при движении поршня к ВМТ на такте выпуска; в двухтактном двигателе - продувочным воздухом в процессе газообмена.
Например, для четырехтактного двигателя необходимое количество остаточных газов в цилиндре достигают за счет изменения фаз газораспределения: конец закрытия выпускного клапана устанавливают в диапазоне 60o п.к.в. до ВМТ - 20o п.к.в. за ВМТ, когда количество остаточных газов значительно и они обладают высокой тепловой энергией (энтальпией); начало открытия впускного клапана в момент, когда исключено попадание (заброс) в опасных (с точки зрения поджига топливного заряда) количествах остаточных газов в ресивер, например, в моменты от 10o п.к.в. до ВМТ до 50o п.к.в. за ВМТ. Значения фаз зависят от необходимого количества остаточных газов и мгновенного соотношения эффективного проходного сечения клапанов и описываемого поршнем объема цилиндра.
Необходимая для самовоспламенения топлива температура смеси в конце такта сжатия может достигаться также подбором следующих параметров: степени сжатия в цилиндре, степени предварительного охлаждения (подогрева) воздуха или смеси перед подачей в ресивер и коэффициента остаточных газов в зависимости от режима работы двигателя и состава смеси. Для обеспечения работы двигателя в широком диапазоне режимов фазы газораспределения могут выполняться регулируемыми.
Увеличением количества инертных остаточных газов снижают максимальную температуру цикла и за счет этого уменьшают выделение окислов азота в выпускных газах двигателей, работающих на любых видах топлива. Обогащением смеси до α = 0,36 - 0,45 и получением температуры в цилиндре 1300 - 2300oC на период 10-2- 10-3 с при частоте вращения коленчатого вала, превышающей 350 мин-1 обеспечивают работу двигателя в режиме генератора синтез-газа.
Предлагаемый способ, например, в отличие от известного способа рециркуляции, когда выпускные газы возвращают на вход в дизель, при прочих равных условиях, не требует очистки газов (исключает закоксовывание впускного тракта двигателя и прежде всего холодильника наддувочного воздуха при его наличии) и обладает большей энергоемкостью остаточных газов.
Потеря доли свежего заряда в цилиндре, вызванная увеличением количества остаточных газов, при необходимости компенсируется повышением давления наддува.
Пример работы двигателя типа Д49 (ЧН26/26) по данному способу иллюстрируется приведенными фиг. 1 и 2.
На фиг.1 приведены зависимости изменения количества остаточных газов γr и величины заброса газов во впускной коллектор (ресивер) γzk в зависимости от угла начала открытия впускных клапанов φн.вп и двух значений угла конца закрытия выпускных клапанов φк.вып. : 1 - 335o угла п.к.в., 2 - 345o угла п. к.в.
На фиг. 2 приведены зависимости температуры смеси в конце такта сжатия Тс в цилиндре двигателя ЧН 26/26 от угла начала открытия впускных клапанов φн.вп.
Результаты расчета, полученные численным моделированием рабочего процесса, показывают, что нагрев свежего заряда от остаточных газов обеспечивает температуру смеси в конце такта сжатия на уровне, достаточном для самовоспламенения топлива с высокой температурой самовоспламенения. Например, для метана температура в конце такта сжатия Тс= 1200-1300К. При расчете было принято, что предварительный подогрев смеси на входе в цилиндр не производится.
Результаты расчета, полученные численным моделированием рабочего процесса, показывают, что нагрев свежего заряда от остаточных газов обеспечивает температуру смеси в конце такта сжатия на уровне, достаточном для самовоспламенения топлива с высокой температурой самовоспламенения. Например, для метана температура в конце такта сжатия Тс= 1200-1300К. При расчете было принято, что предварительный подогрев смеси на входе в цилиндр не производится.
Из условия сохранения количества свежего заряда в цилиндре давление наддува повышалось. По этой причине растет плотность заряда и при более раннем открытии впускных клапанов температура конца сжатия Тс также повышается. Однако при изменении фазы начала впуска в сторону опережения увеличивается доля остаточных газов γzk, забрасываемых во впускной ресивер, и возрастает опасность поджига топливного заряда в ресивере.
Из опыта работы газодизельных двигателей (например, 12ЧН26/26 на станциях ПЭ-6) известно, что величина заброса газов в ресивер до 5% от начального заряда в цилиндре не приводит к нарушениям нормальной работы дизеля или к появлению вспышек газа в ресивере. Если принять указанную величину в 5% допустимой, а также учитывая, что температура газов резко снижается при дросселировании в щели впускного органа, то для работы двигателя по предлагаемому способу наилучшими будут следующие фазы газораспределения:
конец закрытия выпускных клапанов 25 град. п.к.в. до ВМТ;
начало открытия впускных клапанов 15 град. п.к.в. за ВМТ.
конец закрытия выпускных клапанов 25 град. п.к.в. до ВМТ;
начало открытия впускных клапанов 15 град. п.к.в. за ВМТ.
При этом доля остаточных газов в цилиндре (коэффициент остаточных газов γr) составляет 0,14-0,18 от объема смеси. На фиг.1 и 2 также видно, что при опережении закрытия выпускного клапана эффективность внутреннего подвода энергии возрастает.
Claims (4)
1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, использующего топливо с высокой температурой воспламенения, в связи с чем требующего внешнего подвода энергии для его воспламенения, отличающийся тем, что энергию, необходимую для самовоспламенения топлива в конце сжатия смеси в цилиндре, получают от остаточных газов, количество которых подбирают путем прекращения вывода отработавших газов из цилиндра в процессе их принудительного выталкивания, а воздух или смесь подают в цилиндр в момент, когда исключено попадание остаточных газов в ресивер в опасных количествах, при этом в случае необходимости уменьшение количества воздуха (смеси) в цилиндре компенсируют повышением давления наддува.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зависимости от назначения двигателя и режимов его работы фазы газораспределения выполняют регулируемыми.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что его применяют в двигателях, работающих на любых видах топлива с целью снижения вредных выбросов (прежде всего Nox).
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что его применяют для газового двигателя с искровым зажиганием на малых нагрузках и холостом ходу с целью дополнительного подвода энергии и обогащения смеси, что исключает применение дополнительных конструктивных мероприятий, например, форкамеры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000103288/06A RU2163975C1 (ru) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000103288/06A RU2163975C1 (ru) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2163975C1 true RU2163975C1 (ru) | 2001-03-10 |
Family
ID=20230478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000103288/06A RU2163975C1 (ru) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2163975C1 (ru) |
-
2000
- 2000-02-14 RU RU2000103288/06A patent/RU2163975C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1233313B (zh) | 带最佳燃烧控制的预混合可燃混合气压燃发动机 | |
US4565167A (en) | Internal combustion engine | |
US6918358B2 (en) | Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder | |
US5119780A (en) | Staged direct injection diesel engine | |
Uchida et al. | Combined effects of EGR and supercharging on diesel combustion and emissions | |
US8550042B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
US20120096853A1 (en) | Two-Stroke Uniflow Turbo-Compound Internal Combustion Engine | |
CN103748334A (zh) | 内燃式两冲程发动机、运转内燃式两冲程发动机的方法以及转换两冲程发动机的方法 | |
CA1329780C (en) | Internal combustion engine | |
CN110914525B (zh) | 压缩点火发动机的改进***和方法 | |
US20240191665A1 (en) | Internal combustion engine | |
Duret et al. | Reduction of pollutant emissions of the IAPAC two-stroke engine with compressed air assisted fuel injection | |
WO2021005344A1 (en) | Hydrogen fuelled internal combustion engine | |
US8973539B2 (en) | Full expansion internal combustion engine | |
US20080110445A1 (en) | Two-Stroke Internal Combustion Engine | |
US20040025829A1 (en) | Method and computer programme for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine | |
Meyer et al. | Development of a CNG Engine | |
US20220112834A1 (en) | Device for fuel injection for internal combustion engines | |
RU2163975C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания | |
EP4182549A1 (en) | Internal combustion engine | |
US20160032821A1 (en) | Six Stroke Internal-Combustion Engine | |
GB2218153A (en) | Internal combustion engine | |
RU2169850C2 (ru) | Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания | |
Yan et al. | Internal combustion engines | |
Sasaki et al. | Low-emission combustion of a pre-chamber-type compression ignition natural gas engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NF4A | Reinstatement of patent | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20061024 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130215 |