RU2179644C2 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179644C2 RU2179644C2 RU2000108262/06A RU2000108262A RU2179644C2 RU 2179644 C2 RU2179644 C2 RU 2179644C2 RU 2000108262/06 A RU2000108262/06 A RU 2000108262/06A RU 2000108262 A RU2000108262 A RU 2000108262A RU 2179644 C2 RU2179644 C2 RU 2179644C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion
- volume
- combustion chamber
- piston
- volumes
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием. В двигателе камера сгорания разделена по меньшей мере на два объема, сгорание смеси происходит только в одном объеме, выполненном постоянным или переменным, объемы камеры сгорания расположены либо в головке, либо в поршне, либо комбинация обеих схем расположения, причем один из объемов разделен на два объема. Процесс сгорания протекает с коэффициентом избытка воздуха α = 1,5-3. Изобретение обеспечивает повышение экономичности двигателя и уменьшение токсичности выхлопных газов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием.
Известно, что современные ДВС достигли предела термодинамического КПД - ηт по причине достижения предела степени сжатия ε = 12, после чего наступает нарушение процесса сгорания, вызванного детонацией. Дальнейшее совершенствование двигателей с искровым зажиганием по экономичности и токсичности выхлопных газов проблематично. Однако с целью преодоления данных ограничений внедряются технические решения, связанные с изменением процесса смесеобразования посредством прямого впрыска топлива непосредственно в камеру сгорания (внутрицилиндровое смесеобразование - GDI).
Известен ДВС (МКИ: F 02 B 17/00, патент РФ 1469194), в котором камера сгорания расположена как в головке, так и в поршне, однако в нем не предусматривается устройства дополнительного повышения степени сжатия. Улучшение экономичности в предложенной конструкции осуществляется за счет улучшения смесеобразования за счет кольцевого вытеснителя, образованного поршнем и головкой. Также известен ДВС (Германия 3110764, МКИ F 02 D 15/04), имеющий дополнительный поршень для создания повышенной переменной степени сжатия. Камера сгорания в этом двигателе образуется между дополнительным поршнем со сферической выемкой и полусферой, выполненной в головке цилиндров и имеющей перепускной канал, соединяющий первую предкамеру со второй, образованной плоскостью головки цилиндров и основным поршнем (аналог двигателя с форкамерой). Однако такая конструкция имеет существенный недостаток, так как большая площадь второй камеры между плоскостью головки и основным поршнем способствует интенсивной потере теплоты в процессе догорания смеси и затуханию процесса сгорания смеси и падению КПД теплового процесса и, как следствие, увеличение расхода топлива и ухудшению экологичности выхлопных газов.
Целью данного изобретения является значительное повышение экономичности двигателей с искровым зажиганием на полной нагрузке на 15-20% и в 2-2,5 раза на частичных нагрузках с максимальным уменьшением токсичности выхлопных газов.
Указанная цель достигается применением новой камеры сгорания, имеющей переменную степень сжатия, изменяемую с помощью поршня 5 (фиг.1).
С целью повышения термодинамического коэффициента полезного действия (ηт), оказывающего решающее влияние на экономичность двигателя и токсичность выхлопных газов, за счет увеличения степени сжатия ε, без увеличения максимального давления сгорания Pz, после которого возникает детонация, камера сгорания должна быть разделена по меньшей мере на два объема А и Б, при этом сгорание смеси происходит только в одном объеме, который может быть как постоянным, так и переменным. Такая камера, именуемая в дальнейшем как интегральная, предполагает разделение объемов, которые будут располагаться каждая или в головке цилиндров или в поршне, или частично в головке, а частично в поршне (фиг.1). На фиг.1 частичный объем второго объема Б обозначен как Б'. Объемы А и Б интегральной камеры сгорания соединены перепускным каналом.
Принцип работы такой головки следующий.
В конце такта сжатия при полной нагрузке основной поршень 2, перемещающийся в цилиндре 1, на фиг.1 находится в верхней ВМТ, при этом камера сгорания образуется поверхностью основного поршня 2 и поверхностью головки 3, определяющей объем А, имеющим высоту Нmах или Hmin (в зависимости на какой нагрузке работает двигатель), а в днище поршня находится объем Б. При этом в объеме Б' располагается выпускной клапан, управляемый кулачковым валом. Несколько ранее до ВМТ происходит впрыск топлива в объем А через форсунку 7, после чего происходит воспламенение смеси от свечи зажигания 6. В случае, если в двух объемах камеры сгорания находится рабочая смесь, то при ее сгорании давление сгорания Pz не должно быть более давления, вызывающего детонацию, при определенной степени сжатия ε и значения термодинамического КПД ηт Если сгорание происходит в одном объеме, общую для двух объемов степень сжатия ε можно увеличить до определенного предела без возникновения детонации с увеличением ηт. В этом случае возрастает индикаторный КПД ηi, так как в сгорании участвует воздух, находящийся в объеме Б. Процесс сгорания происходит при постоянном объеме Vconst, но давление сгорания Pz в объеме А может быть выше давления, вызывающего детонацию. Однако учитывая то, что давление сгорания распределяется на два объема А и Б, то в результате среднее давление сгорания Pz в интегральной камере сгорания не превышает величину давления, после которого возникает детонация.
Для процесса сгорания в одном объеме (коэффициент избытка воздуха α = 1, при этом коэффициент теплоиспользования ξmax) следует учитывать два коэффициента избытка воздуха:
- α сгорания, характеризующий процесс сгорания в объеме А;
- α общий, характеризующий процесс теплоиспользования с учетом объема Б (для общего объема А+Б).
- α сгорания, характеризующий процесс сгорания в объеме А;
- α общий, характеризующий процесс теплоиспользования с учетом объема Б (для общего объема А+Б).
Общий коэффициент αобщ. зависит от объемов Va, Vб, и αсг и определяется из выражений:
αобщ> αсг.. При максимальной нагрузке αобщ= 1,5-1,3..
αобщ> αсг.. При максимальной нагрузке αобщ= 1,5-1,3..
С уменьшением нагрузки двигателя уменьшается количество всасываемого воздуха, при этом степень сжатия ε в объеме А следует увеличивать с целью повышения давления сжатия Рс как при полной нагрузке, при этом возрастает термодинамический КПД ηт и индикаторный КПД ηi и увеличивается αобщ, для чего необходимо иметь изменяемый объем А камеры сгорания с помощью поршня 5, который будет перемещаться в объеме А на величину хода S.
При минимальной нагрузке (холостой ход) высота объема A=Hmin, при этом коэффициент избытка воздуха αобщ достигает максимальной величины α = 3 (для традиционных двигателей 0,95-1,15).
Предлагаемая конструкция позволяет значительно увеличить термодинамический КПД ηт на 20% и степень сжатия ε = 15 на полной нагрузке и до ε = 20-30 на малых нагрузках (фиг.2), что позволяет уменьшить расход топлива на средних и малых нагрузках в 1,5-2 раза (фиг.3) при предельно низкой токсичности выхлопных газов при α = 3.
С увеличением степени сжатия компактность интегральной камеры сгорания (соотношение поверхность/объем) близка к оптимальной и недостижима в традиционных двигателях, что способствует уменьшению тепловых потерь и повышению значения политропы сжатия.
С увеличением степени сжатия компактность интегральной камеры сгорания (соотношение поверхность/объем) близка к оптимальной и недостижима в традиционных двигателях, что способствует уменьшению тепловых потерь и повышению значения политропы сжатия.
Claims (1)
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с возвратно-поступательно движущимся в нем поршнем и приводящим в движение коленчатый вал, головку цилиндра, камеру сгорания, свечу зажигания, отличающийся тем, что камера сгорания разделена по меньшей мере на два объема, при этом сгорание смеси происходит только в одном объеме, который выполнен постоянным или переменным, а объемы камеры сгорания расположены либо в головке, либо в поршне, либо комбинация обоих схем расположения, причем один из объемов разделен на два объема и они также расположены либо в головке цилиндров, либо в поршне, при этом процесс сгорания протекает с коэффициентом избытка воздуха α = 1,5-3.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в головке цилиндров выполнено отверстие для размещения форсунки для впрыска топлива в объем, в котором происходит сгорание смеси, а выпускной клапан для отработавших газов расположен в другом объеме.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в головке цилиндров выполнено отверстие для размещения форсунки для впрыска топлива в объем, в котором происходит сгорание смеси, а выпускной клапан для отработавших газов расположен в другом объеме.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000108262/06A RU2179644C2 (ru) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000108262/06A RU2179644C2 (ru) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Двигатель внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2179644C2 true RU2179644C2 (ru) | 2002-02-20 |
Family
ID=20232788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000108262/06A RU2179644C2 (ru) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | Двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2179644C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006009491A1 (fr) * | 2004-07-13 | 2006-01-26 | Andrey Alekseevich Kutyayev | Procede de creation de couple libre sur un arbre de travail de moteurs a pistons ou a piston rotatif a combustion interne (et variantes) et moteurs a pistons ou a piston rotatif utilisant ce procede (et variantes) |
RU2702072C2 (ru) * | 2016-02-02 | 2019-10-03 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Способ (варианты) и система для извлечения тепловой энергии из отработавших газов цилиндров двигателя |
RU2703872C2 (ru) * | 2015-10-27 | 2019-10-22 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Способ и система для управления двигателем |
-
2000
- 2000-04-05 RU RU2000108262/06A patent/RU2179644C2/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006009491A1 (fr) * | 2004-07-13 | 2006-01-26 | Andrey Alekseevich Kutyayev | Procede de creation de couple libre sur un arbre de travail de moteurs a pistons ou a piston rotatif a combustion interne (et variantes) et moteurs a pistons ou a piston rotatif utilisant ce procede (et variantes) |
RU2703872C2 (ru) * | 2015-10-27 | 2019-10-22 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Способ и система для управления двигателем |
RU2702072C2 (ru) * | 2016-02-02 | 2019-10-03 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Способ (варианты) и система для извлечения тепловой энергии из отработавших газов цилиндров двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5119780A (en) | Staged direct injection diesel engine | |
US7370626B2 (en) | High compression spark-ignition engine with throttle control, externally supplied ignition, and direct fuel injection into a precombustion chamber | |
EP0348828A2 (en) | Pistons | |
US20210040913A1 (en) | Method for operating a spark-ignition internal combustion engine | |
JP2002048035A (ja) | 過給機付筒内噴射エンジン | |
US4211189A (en) | Internal combustion engine with dual induction system and more particularly to combustion chamber design thereof | |
US6129065A (en) | Piston for a cylinder injection engine | |
US5203298A (en) | Pre-combustion chamber for internal combustion engine | |
GB2387638A (en) | A piston for a direct injection spark ignition engine including a shallow bowl with maximum depth of one to five millimetres | |
US4167161A (en) | Directional auxiliary intake injection for internal combustion engine | |
US4023541A (en) | Combustion chamber for internal-combustion engine | |
US4307687A (en) | Internal combustion engines | |
US5010860A (en) | Internal combustion engine with twin combustion chambers | |
US5908012A (en) | Combustion control device for an engine | |
US4962736A (en) | Diesel engine | |
RU2179644C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
US20020129777A1 (en) | Two stroke internal combustion engine | |
WO2004109073A3 (en) | Internal combustion engine and method of enhancing engine performance | |
KR920701621A (ko) | 디젤-압축 점화방식의 2행정 내연기관 | |
US7895978B2 (en) | Non-polluting two-stroke engine with air-cooled piston | |
GB2108581A (en) | Fuel injection stratified charge internal combustion engine | |
US20050217616A1 (en) | Engine | |
GB2196384A (en) | Diesel and steam engine | |
JP4145177B2 (ja) | エンジン及びその運転方法 | |
RU2626611C2 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с наивысшими технико-экономическими и экологическими критериальными параметрами и электронным управлением аккумуляторной системой впрыска топлива широкого фракционного состава |