RU2299339C1 - Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine - Google Patents

Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2299339C1
RU2299339C1 RU2005128417/06A RU2005128417A RU2299339C1 RU 2299339 C1 RU2299339 C1 RU 2299339C1 RU 2005128417/06 A RU2005128417/06 A RU 2005128417/06A RU 2005128417 A RU2005128417 A RU 2005128417A RU 2299339 C1 RU2299339 C1 RU 2299339C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
water
engine
combustion chamber
exhaust gases
Prior art date
Application number
RU2005128417/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Захаров (RU)
Александр Михайлович Захаров
Original Assignee
Александр Михайлович Захаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Михайлович Захаров filed Critical Александр Михайлович Захаров
Priority to RU2005128417/06A priority Critical patent/RU2299339C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2299339C1 publication Critical patent/RU2299339C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: proposed method consists in accumulation and compression of exhaust gases and injection of water. Part of exhaust gases is cut off from exhaust system by-passing them into accumulating space. Water preliminarily heated by thermally stressed part of engine is injected under pressure into said part of exhaust gases. Exhaust gases are expanded together with formed steam with subsequent repetition of working cycles including compression of exhaust gases together with steam, injection of water and expansion of exhaust gases and steam at working stroke. Then exhaust stroke is performed, and amount of consumed injected water is compensated. Engine is thermally insulated over entire external surface. method is implemented in internal combustion engine containing cylinder, combustion chamber, intake and exhaust valves, camshaft, crankshaft and working piston. Accumulating space is made in exhaust manifold separated from combustion chamber by exhaust valve of combustion chamber and from ambient medium by exhaust valve of accumulating space. Nozzle to inject water by plunger pump is installed in housing of accumulating space, and service reservoir is provided to keep service water.
EFFECT: improved efficiency of engine in operation.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для повышения эффективности их работы.The invention relates to internal combustion engines (ICE) and can be used to increase the efficiency of their work.

Существует и является актуальной проблема повышения эффективности ДВС с реализацией такого повышения, например, за счет уменьшения сбросового тепла, что также является важным, в первую очередь, применительно к решению проблемы реально проявляющегося парникового эффекта.There is and is an urgent problem of increasing the efficiency of internal combustion engines with the implementation of such an increase, for example, by reducing waste heat, which is also important, primarily in relation to solving the problem of the real greenhouse effect.

Известен способ (а.с. СССР №910129, опубл. 28.02.1982), направленный на повышение эффективности работы и устранение вредных воздействий при работе ДВС и заключающийся во введении топливно-воздушной смеси в двигатель вблизи области работы свечи зажигания.A known method (AS USSR No. 910129, publ. 02.28.1982), aimed at improving the efficiency and eliminating the harmful effects of the internal combustion engine, which consists in introducing a fuel-air mixture into the engine near the area of operation of the spark plug.

Недостатком такого способа является невозможность достижения существенного повышения эффективности работы двигателя, уменьшения тепловых выбросов в атмосферу и снижения уровня содержания угарного газа (СО) и парникового газа (СО2) в выбрасываемых продуктах сгорания.The disadvantage of this method is the impossibility of achieving a significant increase in engine efficiency, reducing thermal emissions into the atmosphere and reducing the levels of carbon monoxide (CO) and greenhouse gas (CO 2 ) in the exhausted combustion products.

Известно устройство впрыска воды в ДВС (патент РФ №2078240, опубл. 27.04.1997). Устройство предназначено для повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания за счет введения дополнительного, экологически чистого компонента.A device for injecting water into an internal combustion engine is known (RF patent No. 2078240, publ. 04/27/1997). The device is designed to increase the efficiency of the internal combustion engine by introducing an additional, environmentally friendly component.

Недостатком такого технического решения является ограниченная эффективность введенных конструктивных элементов и невозможность существенного повышения эффективности работы двигателя.The disadvantage of this technical solution is the limited effectiveness of the introduced structural elements and the inability to significantly increase the efficiency of the engine.

Известен способ использования сбросового тепла ДВС (патент ЕР №0756076, опубл. 29.01.97, прототип), в котором выхлопные газы по завершении первого (условно) рабочего цикла двухтактного ДВС удерживают в корпусе и за счет испарения и использования жидкости, впрыснутой перед началом второго рабочего цикла в рабочее пространство камеры сгорания, обеспечивают повышение давления смеси продуктов сгорания и испарившейся жидкости в течение дополнительного рабочего хода - второго цикла с превращением указанного тепла в механическую работу.A known method of using waste heat of internal combustion engines (patent EP No. 0756076, publ. 29.01.97, prototype), in which the exhaust gases at the end of the first (conditionally) duty cycle of a two-stroke internal combustion engine are kept in the housing and due to the evaporation and use of the liquid injected before the second the working cycle into the working space of the combustion chamber, provide an increase in the pressure of the mixture of combustion products and evaporated liquid during the additional working stroke - the second cycle with the conversion of the specified heat into mechanical work.

Недостатком такого известного способа является невозможность значительного повышения эффективности рабочего процесса, так как сохраняется отвод в атмосферу определенной составляющей тепла продуктов сгорания.The disadvantage of this known method is the inability to significantly increase the efficiency of the working process, since it retains the removal of a certain component of the heat of the combustion products into the atmosphere.

На практике при организации дополнительного цикла традиционно не используется тепло, отводимое охладителем от газообразных продуктов сгорания через стенки рабочего цилиндра, головку двигателя и от других высокотемпературных деталей. При этом общеизвестно, что величина отводимого таким образом и неиспользованного в двигателе тепла сопоставима с величиной тепла, преобразуемого в полезную работу. С другой стороны, присущее самому циклу ДВС сохранение остаточного тепла в массе продуктов сгорания после производства работы на рабочем ходе поршня даже при использовании части такой тепловой энергии на турбине на привод воздушного нагнетателя исключает возможность повышения эффективности работы двигателя напрямую за счет существенного уменьшения тепловых выбросов в атмосферу.In practice, when organizing an additional cycle, the heat removed by the cooler from the gaseous products of combustion through the walls of the working cylinder, engine head, and other high-temperature parts is not traditionally used. Moreover, it is well known that the amount of heat removed in this way and unused in the engine is comparable with the amount of heat converted into useful work. On the other hand, the retention of residual heat in the mass of combustion products inherent in the ICE cycle itself after working on the piston stroke, even when part of this heat energy is used on the turbine to drive the air supercharger, eliminates the possibility of increasing the engine’s efficiency directly by significantly reducing thermal emissions into the atmosphere .

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих известному способу. То есть изобретение направлено, прежде всего, на значительное повышение эффективности работы двигателя.The present invention is to eliminate the disadvantages inherent in the known method. That is, the invention is aimed primarily at a significant increase in engine efficiency.

Теоретическим обоснованием реализуемости решения поставленной задачи изобретения является разработанная автором модель взаимодействия рабочего тела тепловых двигателей с перемещаемой силовой оболочкой рабочего элемента таких двигателей, основанная на регистрируемом действии «энергии взаимодействия систем». Модель описана в ряде публикаций и при необходимости и по запросу будут представлены последние данные по теории, достигнутым и потенциально возможным результатам.A theoretical justification for the feasibility of solving the problem of the invention is a model developed by the author for the interaction of the working fluid of heat engines with the movable power shell of the working element of such engines, based on the recorded action of the “system interaction energy”. The model is described in a number of publications and, if necessary, and upon request, the latest data on the theory, achieved and potentially possible results will be presented.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе повышения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания, включающем накопление и сжатие выхлопных газов, впрыск воды, часть выхлопных газов отсекают от выхлопной системы, перепуская в накопительную полость, в эту часть выхлопных газов впрыскивают под давлением предварительно подогретую от теплонапряженных элементов двигателя воду, выхлопные газы совместно с образовавшимся водяным паром расширяют с последующим повторением рабочих циклов, включая сжатие выхлопных газов совместно с водяным паром, впрыск воды и расширение выхлопных газов и водяного пара на такте рабочего хода, после чего осуществляют такт выпуска, при этом двигатель теплоизолируют по всей внешней поверхности, а расход впрыскиваемой воды компенсируют. Способ осуществляется в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, камеру сгорания, впускные и выпускные клапаны, коленчатый вал, кулачковый вал, рабочий поршень. Согласно изобретению, в выпускном коллекторе двигателя выполнена накопительная полость, ограниченная от камеры сгорания выпускным клапаном камеры сгорания, а от внешней среды выпускным клапаном накопительной полости, в корпусе накопительной полости установлена форсунка впрыска воды от плунжерного насоса высокого давления, для хранения расходуемой воды введен расходный резервуар.The solution to this problem is achieved due to the fact that in the proposed method of increasing the efficiency of the internal combustion engine, including the accumulation and compression of exhaust gases, water injection, part of the exhaust gases is cut off from the exhaust system, by passing into the storage cavity, injected into this part of the exhaust gas under pressure water preheated from heat-stressed engine elements, the exhaust gases, together with the generated water vapor, are expanded with the subsequent repetition of work cycles, including exhaust gas tightness with regard together with the steam, water injection and expansion of exhaust gas and water vapor on the stroke of the working stroke, whereupon exhaust stroke is performed, the engine insulate the entire outer surface, and the flow rate of water injected compensate. The method is carried out in an internal combustion engine comprising a cylinder, a combustion chamber, intake and exhaust valves, a crankshaft, a cam shaft, a working piston. According to the invention, a storage cavity is made in the exhaust manifold of the engine, limited from the combustion chamber by the exhaust valve of the combustion chamber, and from the external environment by the exhaust valve of the storage cavity, a nozzle for injecting water from a high pressure plunger pump is installed in the housing of the storage cavity, a flow tank is introduced for storing the consumed water .

Таким образом формируются циклы двигателя, функционирующего на смеси выхлопных газов и водяного пара, образовавшегося во время впрыска воды, что позволяет в конечном итоге более эффективно использовать тепловую энергию, обычно сбрасываемую при работе ДВС с выхлопными газами. Эту смесь удерживают для последующего неоднократного использования в качестве части рабочего тела с циклическим добавлением воды. Впрыскиваемую воду подогревают, непрерывно используя тепло, отведенное на предыдущих циклах от различных теплонапряженных конструктивных элементов двигателя. Для обеспечения функционирования системы охлаждения давление воды в образованном замкнутом до впрыска контуре охлаждения поднимают насосом до значения, исключающего парообразование до момента впрыска. Воду обрабатывают до заливки в двигатель или в процессе охлаждения известными способами для снижения жесткости охладителя и минимизации образования накипи. За счет впрыска под высоким давлением воды повышается давление смеси выхлопных газов и водяного пара перед каждым тактом рабочего хода относительно исходного давления после такта сжатия.In this way, the cycles of an engine that operates on a mixture of exhaust gases and water vapor formed during the injection of water are formed, which ultimately allows more efficient use of thermal energy, usually discharged during the operation of ICE with exhaust gases. This mixture is held for subsequent repeated use as part of the working fluid with cyclic addition of water. The injected water is heated, continuously using the heat removed in previous cycles from various heat-stressed structural elements of the engine. To ensure the functioning of the cooling system, the water pressure in the formed cooling circuit closed prior to injection is raised by the pump to a value that excludes vaporization until the moment of injection. Water is treated before being poured into the engine or during cooling by known methods to reduce the stiffness of the cooler and minimize scale formation. Due to injection under high water pressure, the pressure of the mixture of exhaust gases and water vapor increases before each stroke of the working stroke relative to the initial pressure after the compression stroke.

Такую смесь на каждом последующем дополнительном рабочем такте расширяют и сжимают в камере сгорания при уменьшенной степени расширения.Such a mixture at each subsequent additional working cycle is expanded and compressed in the combustion chamber with a reduced degree of expansion.

По завершении определенного числа дополнительных тактов, определяемых в зависимости от индивидуальных характеристик и совершенства системы отбора и преобразования тепловой энергии воды из системы охлаждения и общих потерь энергии в двигателе, на последнем такте - такте выхлопа - открывают выпускной клапан накопительной полости и выбрасывают в атмосферу смесь выхлопных газов и водяного пара при меньшем удельном содержании СО2 и при пониженной относительно исходного значения температуре.At the end of a certain number of additional cycles, determined depending on the individual characteristics and the perfection of the system for selecting and converting the thermal energy of water from the cooling system and the total energy loss in the engine, at the last cycle - exhaust cycle - open the exhaust valve of the storage cavity and discharge the exhaust mixture into the atmosphere gases and water vapor at a lower specific content of CO 2 and at a temperature lower than the initial value.

Возникающий при таком способе работы расход воды компенсируют добавлением нового охладителя из расходного резервуара непосредственно в систему охлаждения двигателяThe water flow that occurs with this method of operation is compensated by the addition of a new cooler from the flow tank directly to the engine cooling system

Чертежи, поясняющие изобретение.Drawings illustrating the invention.

Фиг.1 - поперечное сечение двигателя внутреннего сгорания (два вида) с указанием основных конструктивных элементов, включая образованную накопительную полость.Figure 1 is a cross section of an internal combustion engine (two types) indicating the main structural elements, including the formed storage cavity.

Фиг.2 - условный разрез части корпуса двигателя, иллюстрирующий взаимное положение выпускных клапанов.Figure 2 - conditional section of a part of the engine housing, illustrating the relative position of the exhaust valves.

Фиг.3 - циклограмма работы двигателя и срабатывания клапанов.Figure 3 is a sequence diagram of engine operation and valve actuation.

На фигурах указаны следующие основные конструктивные элементы:The figures indicate the following main structural elements:

1 - цилиндр камеры сгорания;1 - cylinder of the combustion chamber;

2 - камера сгорания;2 - a combustion chamber;

3 - головка камеры сгорания;3 - the head of the combustion chamber;

4 - впускной клапан камеры сгорания;4 - intake valve of the combustion chamber;

5 - выпускной клапан камеры сгорания;5 - exhaust valve of the combustion chamber;

6 - выпускной клапан накопительной полости;6 - exhaust valve of the storage cavity;

7 - накопительная полость;7 - cumulative cavity;

8 - рабочий поршень;8 - working piston;

9 - кулачковый вал;9 - cam shaft;

10 - кулачок выпускного клапана камеры сгорания;10 - cam exhaust valve of the combustion chamber;

11 - кулачок выпускного клапана накопительной полости;11 - cam exhaust valve storage cavity;

12 - выпускной коллектор;12 - exhaust manifold;

13 - плунжерный насос высокого давления подачи воды в накопительную полость;13 - plunger pump for high pressure supply of water to the storage cavity;

14 - форсунка впрыска воды в накопительную полость;14 - nozzle for injecting water into the storage cavity;

15 - корпус накопительной полости;15 - housing storage cavity;

16 - водяной насос низкого давления;16 - water pump low pressure;

17 - коленчатый вал;17 - a cranked shaft;

18 - расходный бак.18 - supply tank.

Предложенное для реализации описанного способа устройство включает цилиндр 1, камеру сгорания 2 с головкой 3. В указанном цилиндре 1 при последовательных открытии и закрытии впускного клапана 4 и выпускного клапана 5 камеры сгорания 2 и выпускного клапана 6 накопительной полости 7 и при возвратно-поступательном движении рабочего поршня 8 организуют комбинированный циклический рабочий процесс. Накопительная полость 7 выполнена в выпускном коллекторе 12. Для открытия и закрытия указанных выпускных клапанов 5 и 6 в конструкцию введен традиционный кулачковый вал 9. При вращении кулачкового вала 9 на выпускной капан 5 камеры сгорания 2 и выпускной клапан 6 накопительной полости 7 воздействуют известным образом кулачки 10 и 11 соответственно. При этом указанные клапаны открывают и закрывают в соответствии с циклограммой. Кроме того, для введения воды из системы охлаждения в корпус 15 накопительной полости 7 в конструкцию введены плунжерный насос высокого давления 13 воды и форсунка 14, закрепленная на корпусе 15 накопительной полости 7. Для привода кулачкового вала 9, плунжерного насоса высокого давления 13 и водяного насоса низкого давления 16 используют требуемые элементы известной силовой передачи от коленчатого вала 17.The device proposed for the implementation of the described method includes a cylinder 1, a combustion chamber 2 with a head 3. In the specified cylinder 1, during successive opening and closing of the intake valve 4 and exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 and exhaust valve 6 of the storage cavity 7 and with the reciprocating movement of the worker piston 8 organize a combined cyclic workflow. The storage cavity 7 is made in the exhaust manifold 12. To open and close the specified exhaust valves 5 and 6, a traditional cam shaft 9 is introduced into the structure. When the cam shaft 9 is rotated, the exhaust cam 5 of the combustion chamber 2 and the exhaust valve 6 of the storage cavity 7 act in a known manner on the cams 10 and 11, respectively. Moreover, these valves are opened and closed in accordance with the sequence diagram. In addition, for the introduction of water from the cooling system into the housing 15 of the storage cavity 7, a high-pressure plunger pump 13 of water and a nozzle 14 mounted on the housing 15 of the storage cavity 7 are introduced into the structure. For driving the cam shaft 9, the high-pressure plunger pump 13 and the water pump low pressure 16 use the required elements of the known power transmission from the crankshaft 17.

Для исключения вскипания воды в системе охлаждения при повышенном давлении воды в полостях системы за счет повышения выходного давления водяного насоса низкого давления и обеспечения при этом максимального теплосъема в систему вводится известная система регулирования расхода (не показана), обеспечивающая увеличение проходного сечения жиклера (не показан). Кроме того, для повышения эффективности теплоотвода известным образом уменьшают зазор канала тракта протекания воды (высоту канала охлаждения). Выпускной клапан 5 камеры сгорания 2 выполняют из жаропрочного материала с покрытием. Для уменьшения тепловых потерь на внешние конструктивные элементы двигателя наносят теплоизоляцию, а расход охлаждающей воды компенсируют забором из расходного бака 18.In order to prevent boiling water in the cooling system at increased water pressure in the system cavities by increasing the outlet pressure of the low pressure water pump and ensuring maximum heat removal, a known flow control system (not shown) is introduced into the system, which ensures an increase in the nozzle cross section (not shown) . In addition, to increase the efficiency of heat removal in a known manner, reduce the gap of the channel of the water flow path (height of the cooling channel). The exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 is made of heat-resistant coated material. To reduce heat loss, thermal insulation is applied to the external structural elements of the engine, and the flow rate of cooling water is compensated by a fence from the supply tank 18.

В качестве примера обеспечена реализация трех дополнительных двухтактных циклов с впрыском охлаждающей воды, работа иллюстрируется диаграммой подъема кулачков кулачкового вала для выпускных клапанов 5 и 6 (средний график) на фиг.3.As an example, the implementation of three additional push-pull cycles with injection of cooling water is provided, the operation is illustrated by a diagram of the lifting of the cams of the cam shaft for exhaust valves 5 and 6 (average graph) in figure 3.

Работа по углу поворота кривошипного вала включает такты всасывания (0-180°), сжатия (180°-360°) и рабочего хода (360°-540°) для четырехтактного двигателя (0-360° - для эквивалентного двухтактного двигателя). На замещающем традиционный такт выхлопа - такте сжатия - выброс продуктов сгорания - исходной рабочей смеси не осуществляют. Из двух выпускных клапанов 5 и 6 камеры сгорания 2 и накопительной полости 7, образованной в выпускном коллекторе 12, открывают выпускной клапан 5 камеры сгорания 2. Таким образом увеличивают эквивалентный минимальный объем камеры сгорания 2 в верхней мертвой точке и перепускают продукты сгорания под воздействием рабочего поршня 8 при движении его к верхней мертвой точке в накопительную полость 7 с ростом давления в ней. При закрытии выпускного клапана 5 камеры сгорания 2 при нахождении поршня около верхней мертвой точки при закрытом выпускном клапане 6 в накопительную полость 7 под высоким давлением впрыскивают воду с использованием плунжерного насоса высокого давления 13 и форсунки 14. Т.е. данный впрыск происходит в начале такта рабочего хода, следующего за тактом сжатия. Закрытием выпускного клапана 5 камеры сгорания 2 изолируют шатунно-поршневую группу рабочего поршня 8 со всеми приводами навешенных агрегатов (не показаны) от динамических, ударных нагрузок при динамическом повышении давления в накопительной полости 7 в момент впрыска.Work on the angle of rotation of the crank shaft includes suction (0-180 °), compression (180 ° -360 °) and stroke (360 ° -540 °) strokes for a four-stroke engine (0-360 ° for an equivalent two-stroke engine). At a substitute traditional exhaust cycle - compression cycle - emission of combustion products - the initial working mixture is not carried out. From the two exhaust valves 5 and 6 of the combustion chamber 2 and the storage cavity 7 formed in the exhaust manifold 12, the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 is opened. Thus, the equivalent minimum volume of the combustion chamber 2 is increased at top dead center and the combustion products are bypassed by the working piston 8 when it moves to top dead center in the storage cavity 7 with increasing pressure in it. When closing the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 while the piston is near the top dead center with the exhaust valve 6 closed, water is injected into the storage cavity 7 under high pressure using a high pressure plunger pump 13 and nozzle 14. That is, this injection occurs at the beginning of the stroke of the stroke following the compression stroke. By closing the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2, the connecting rod-piston group of the working piston 8 with all the drives of the mounted units (not shown) is isolated from dynamic, shock loads with a dynamic increase in pressure in the storage cavity 7 at the time of injection.

После впрыска охлаждающей воды при закрытом выпускном клапане 6 накопительной полости 7 открывают выпускной клапан 5 камеры сгорания 2 и под воздействием перепада давления между камерой сгорания, где давление меньше, и накопительной полостью, давление в полости камеры сгорания значительно повышают и перемещают рабочий поршень 8 с созданием работы на валу 17.After injection of cooling water with the exhaust valve 6 of the storage cavity 7 closed, the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 is opened and, under the influence of a pressure difference between the combustion chamber, where the pressure is lower, and the storage cavity, the pressure in the cavity of the combustion chamber is significantly increased and the working piston 8 is moved to create shaft work 17.

Для организации всей последовательности операций создания дополнительной полезной работы при вращении коленчатого вала такого двигателя организуют следующую последовательность дополнительных циклов. Вводят последовательно два такта (сжатие с завершающим его впрыском воды в замкнутую полость и рабочий ход - преобразование тепла в работу при расширении). В качестве примера можно указать, что при достаточной энергетической эффективности дополнительные парные такты повторяют трехкратно. Эти такты по углам поворота коленчатого вала 17 соответственно составляют 540-900° и 900-1260° (пятый такт), 1260-1800° (шестой такт с окончательным выпуском).To organize the entire sequence of operations to create additional useful work during the rotation of the crankshaft of such an engine, the following sequence of additional cycles is organized. Two cycles are introduced sequentially (compression with the final injection of water into a closed cavity and a stroke - the conversion of heat into work during expansion). As an example, we can point out that with sufficient energy efficiency, additional paired beats are repeated three times. These measures at the angles of rotation of the crankshaft 17, respectively, are 540-900 ° and 900-1260 ° (fifth cycle), 1260-1800 ° (sixth cycle with final release).

На протяжении всех перечисленных дополнительно введенных парных тактов, как описано, закрывают и оставляют закрытыми впускной клапан 4 камеры сгорания 2 и выпускной клапан 6 накопительной полости 7. На каждом из дополнительных тактов (сжатия и рабочего хода) открывают выпускной клапан 5 камеры сгорания 2 для обеспечения равномерного сжатия продуктов сгорания в камере сгорания 2 и накопительной полости 7. При нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки выпускной клапан 5 камеры сгорания 2 закрывают на короткий промежуток времени и изолируют рабочую смесь в накопительной полости 7 и, как указано выше, таким образом развязывают поршневую группу от динамических нагрузок. При этом подбором усилий пружин закрытия выпускного клапана 5 камеры сгорания 2 и динамических характеристик его привода обеспечивают сброс избыточного давления в накопительной полости 7 при впрыске воды за счет перепуска части газовой смеси в камеру сгорания в аварийном случае.Throughout all of these additionally introduced paired strokes, as described, the inlet valve 4 of the combustion chamber 2 and the exhaust valve 6 of the accumulation cavity 7 are closed and left closed. At each of the additional clocks (compression and working stroke), the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 is opened uniform compression of the combustion products in the combustion chamber 2 and the storage cavity 7. When the piston is near the top dead center, the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 is closed for a short period of time and isolating the working mixture is stored in the accumulation cavity 7 and, as indicated above, in this way the piston group is untied from dynamic loads. In this case, the selection of the efforts of the closing springs of the exhaust valve 5 of the combustion chamber 2 and the dynamic characteristics of its actuator ensure the release of excess pressure in the storage cavity 7 during water injection by transferring part of the gas mixture to the combustion chamber in an emergency.

По завершении определенного числа дополнительных тактов (сжатия и рабочего хода) открывают выпускной клапан 6 накопительной полости 7 и выбрасывают в атмосферу смесь выхлопных газов и водяного пара.At the end of a certain number of additional cycles (compression and stroke), open the exhaust valve 6 of the storage cavity 7 and emit into the atmosphere a mixture of exhaust gases and water vapor.

Для обеспечения эффектности рабочего процесса дополнительно вводимых тактов и снижения теплонапряженности двигателя при использовании дополнительных циклов со сжатием продуктов сгорания интенсифицируют теплоотвод от всех теплонагруженных элементов конструкции двигателя: камеры сгорания 2, рабочего поршня 8 и головки цилиндра 3.To ensure the effectiveness of the working process of the additionally introduced strokes and to reduce the thermal stress of the engine when using additional cycles with compression of the combustion products, the heat sink from all heat-loaded elements of the engine structure is intensified: the combustion chamber 2, the working piston 8 and the cylinder head 3.

Кроме того, работа ДВС в соответствии с целью изобретения осуществляется преимущественно в режиме бедной смеси, что при прочих воздействиях приводит к более полному сгоранию смеси и с исключением в выхлопе продуктов неполного сгорания, к снижению теплового воздействия на выпускной клапан 5 и камеру сгорания 2.In addition, the operation of the internal combustion engine in accordance with the purpose of the invention is carried out mainly in a lean mixture mode, which, with other influences, leads to a more complete combustion of the mixture and with the exception of products of incomplete combustion in the exhaust, to reduce the thermal effect on the exhaust valve 5 and combustion chamber 2.

Таким образом, достигается повышение эффективности работы двигателя благодаря последовательному и многократному отбору тепла от продуктов сгорания в воду, использованию тепла, аккумулированного в воде и снижению благодаря этому расхода топлива.Thus, an increase in engine efficiency is achieved due to the sequential and multiple heat removal from the combustion products into water, the use of heat accumulated in water and, due to this, reduction in fuel consumption.

Claims (3)

1. Способ повышения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания, включающий накопление и сжатие выхлопных газов, впрыск воды, отличающийся тем, что часть выхлопных газов отсекают от выхлопной системы, перепуская в накопительную полость, в эту часть выхлопных газов впрыскивают под давлением предварительно подогретую от теплонапряженных элементов двигателя воду, выхлопные газы совместно с образовавшимся водяным паром расширяют с последующим повторением рабочих циклов, включая сжатие выхлопных газов совместно с водяным паром, впрыск воды и расширение выхлопных газов и водяного пара на такте рабочего хода, после чего осуществляют такт выпуска, при этом расход впрыскиваемой воды компенсируют.1. A method of increasing the efficiency of an internal combustion engine, including the accumulation and compression of exhaust gases, water injection, characterized in that part of the exhaust gas is cut off from the exhaust system by passing into the accumulation cavity, and preheated from heat-stressed elements is injected into this part of the exhaust gas under pressure engine water, the exhaust gases together with the generated water vapor are expanded with the subsequent repetition of duty cycles, including the compression of the exhaust gases together with water vapor, Ryskov water and exhaust gases and steam expansion stroke to stroke, whereupon exhaust stroke is performed, the water injection flow compensates. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что двигатель теплоизолируют по всей внешней поверхности.2. The method according to claim 1, characterized in that the engine is thermally insulated over the entire outer surface. 3. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, камеру сгорания, впускные и выпускные клапаны, коленчатый вал, кулачковый вал, рабочий поршень, отличающийся тем, что в выпускном коллекторе выполнена накопительная полость, ограниченная от камеры сгорания выпускным клапаном камеры сгорания, а от внешней среды выпускным клапаном накопительной полости, в корпусе накопительной полости установлена форсунка впрыска воды от плунжерного насоса, для хранения расходуемой воды введен расходный резервуар.3. An internal combustion engine comprising a cylinder, a combustion chamber, intake and exhaust valves, a crankshaft, a camshaft, a working piston, characterized in that an exhaust cavity is formed in the exhaust manifold, bounded from the combustion chamber by the exhaust valve of the combustion chamber, and from the external environment exhaust valve of the storage cavity, a nozzle for injecting water from the plunger pump is installed in the housing of the storage cavity, a supply tank is introduced for storing the consumed water.
RU2005128417/06A 2005-09-12 2005-09-12 Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine RU2299339C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128417/06A RU2299339C1 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128417/06A RU2299339C1 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2299339C1 true RU2299339C1 (en) 2007-05-20

Family

ID=38164159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005128417/06A RU2299339C1 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2299339C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022137A (en) * 2010-11-15 2011-04-20 王刘凯 Two-stroke heat base steam engine
RU2642973C2 (en) * 2015-08-25 2018-01-29 Михаил Васильевич Блинов Six-stroke internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022137A (en) * 2010-11-15 2011-04-20 王刘凯 Two-stroke heat base steam engine
CN102022137B (en) * 2010-11-15 2012-11-21 王刘凯 Two-stroke heat base steam engine
RU2642973C2 (en) * 2015-08-25 2018-01-29 Михаил Васильевич Блинов Six-stroke internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8371256B2 (en) Internal combustion engine utilizing dual compression and dual expansion processes
US20110220081A1 (en) Split-cycle air-hybrid engine with minimized crossover port volume
JP2010519462A (en) Split cycle engine with water injection
US20070044778A1 (en) Engine which operates repeatedly with a multi-stage combustion process
US6606970B2 (en) Adiabatic internal combustion engine with regenerator and hot air ignition
US20090064975A1 (en) Two-stroke combustion engine
RU2299339C1 (en) Method of and device to increase efficiency of internal combustion engine
CN109469557B (en) Self-adaptive compressed air continuous combustion piston engine
US20120067326A1 (en) Internal combustion engine with high efficiency
US20070245734A1 (en) Internal steam engine
US20140182544A1 (en) System and method of improving efficiency of an internal combustion engine
RU2784765C1 (en) Two-stroke internal combustion engine with additional steam power stroke
CN220890327U (en) Two-stroke one-cylinder two-piston engine
RU103855U1 (en) COMBINED ENGINE
US8360029B2 (en) Method for improving vaporization of a fuel for an internal combustion engine notably of direct injection type, in particular an autoignition engine, and more particularly of diesel type
RU29101U1 (en) Combined V-piston engine
UA149466U (en) METHOD OF OPERATION OF THE PISTON HEAT ENGINE
RU2625889C1 (en) Method of engine operation
UA149467U (en) METHOD OF OPERATION OF THE PISTON HEAT ENGINE
UA151743U (en) The method of operation of a reciprocating heat engine with induction heating of air in the inlet channel
WO2021035316A1 (en) Twin-cylinder internal combustion engine
RU15914U1 (en) ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY
RU2280188C1 (en) Internal combustion engine
RU87468U1 (en) COMBINED ENGINE
RU21070U1 (en) STEAM ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE