RU2718463C1 - Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718463C1 RU2718463C1 RU2019107986A RU2019107986A RU2718463C1 RU 2718463 C1 RU2718463 C1 RU 2718463C1 RU 2019107986 A RU2019107986 A RU 2019107986A RU 2019107986 A RU2019107986 A RU 2019107986A RU 2718463 C1 RU2718463 C1 RU 2718463C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working cylinder
- cylinder
- combustion chamber
- fuel
- channel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B13/00—Engines characterised by the introduction of liquid fuel into cylinders by use of auxiliary fluid
- F02B13/06—Engines having secondary air mixed with fuel in pump, compressed therein without ignition, and fuel-air mixture being injected into air in cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
- F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
- F02B33/10—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with the pumping cylinder situated between working cylinder and crankcase, or with the pumping cylinder surrounding working cylinder
- F02B33/16—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with the pumping cylinder situated between working cylinder and crankcase, or with the pumping cylinder surrounding working cylinder working and pumping pistons having differing movements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
- F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
- F02B33/22—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with pumping cylinder situated at side of working cylinder, e.g. the cylinders being parallel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к двигателям внутреннего сгорания. Технический результат заключается в повышении стабильности работы двигателя. Сущность изобретений заключается в том, что двигатель содержит рабочий цилиндр с рабочим поршнем, кинематически связанный с ним компрессорный поршень с компрессорным цилиндром и камеру сгорания со свечой зажигания. Вокруг камеры сгорания выполнен кольцевой канал, связанный с ней малыми каналами. Кольцевой канал соединен с каналом подачи топливовоздушной смеси (ТВС) из компрессорного цилиндра. Вокруг камеры сгорания выполнен второй кольцевой канал, соединенный с рабочим цилиндром двумя или более каналами, которые расположены равномерно по окружности кольцевого канала. Оси этих каналов наклонены в сторону оси рабочего цилиндра. Второй кольцевой канал соединен с компрессорным цилиндром дополнительным каналом, который снабжен клапаном с управляемым приводом и лепестковым обратным клапаном. При мощностном режиме работы одновременно с подачей топливовоздушной смеси в камеру сгорания клапан с управляемым приводом открывают и через дополнительный канал, второй кольцевой канал и каналы, соединяющие его с рабочим цилиндром, подают ТВС в рабочий цилиндр из компрессорного цилиндра. Продолжительность подачи ТВС в рабочий цилиндр в течение цикла работы двигателя регулируют, а в режиме холостого хода и малых нагрузок подачу ТВС в рабочий цилиндр прекращают. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть применено при производстве и эксплуатации двигателей для транспортных средств.
Известен двигатель внутреннего сгорания, защищенный патентом РФ №2278985 от 24.09.2004 г., МКИ7 F02B 19/10, 33/22. Двигатель имеет рабочий цилиндр с рабочим поршнем, форкамеру со свечой зажигания и камеру сгорания, которые соединены с нагнетателем топливовоздушной смеси, выполненным в виде компрессорного цилиндра с поршнем. Каналы подачи топлива и воздуха расположены вверху компрессорного цилиндра выше верхней мертвой точки его поршня и снабжены обратными клапанами. Каналы подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания и в форкамеру выполнены в виде трубки, разделенной вдоль ее оси перегородкой, или в виде двух трубок, установленных параллельно друг другу, расположены в полости с охлаждающей жидкостью и снабжены нагревателем. В зоне расположения этих каналов установлен датчик температуры, соединенный с блоком питания нагревателя. Канал подачи топливо-воздушной смеси в форкамеру снабжен регулировочным механизмом с приводом, связанным с датчиком числа оборотов коленчатого вала двигателя или с устройством для подачи топлива. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму. Проекции осей участков каналов подачи топливо-воздушной смеси, входящих в камеру сгорания и в форкамеру, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра перпендикулярны его оси. Такая конструкция обеспечивает повышение стабильности работы двигателя и увеличение его мощности, а также уменьшение расхода топлива вследствие гомогенизации топливовоздушной смеси.
Однако эксперименты по отработке известного двигателя показали, что струя топливовоздушной смеси при входе в форкамеру и в камеру сгорания прижимается к стенкам камер и, завихряясь, образует в средней части этих камер застойную зону, не участвующую в процессе смесеобразования, что приводит к неоднородности смеси по ее качеству. В пристеночных областях камеры сгорания образуется богатая смесь, а в центре камеры сгорания смесь будет бедной. Кроме того, при сжатии топливо-воздушной смеси в компрессорном цилиндре давление может превышать величину давления, на которое рассчитано устройство для подачи топлива (например, форсунка). Это может привести к прекращению подачи топлива, что вызовет потерю мощности и нестабильность работы двигателя. Применение форсунок и насосов высокого давления существенно увеличит стоимость двигателя. Впрыск топлива по прототипу производлится после начала движения компрессорного поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, при этом газификация топлива происходит во время движения поршня на 180° вниз и на 180° вверх. Времени этого движения может оказаться недостаточно для полной газификации топлива, что также нарушит стабильность работы двигателя, повысит непроизводительный расход топлива и увеличит загрязнение окружающей среды.
Известен также двигатель внутреннего сгорания, защищенный патентом РФ №2348819, МКИ F02B 19/10, который принят за прототип. Двигатель по прототипу содержит рабочий цилиндр с рабочим поршнем, форкамеру со свечой зажигания, камеру сгорания, имеющую цилиндрическую или коническую форму и каналы подачи топливовоздушной смеси (ТВС) в камеру сгорания, нагнетатель ТВС, выполненный в виде компрессорного цилиндра с поршнем и снабженный одним или несколькими устройствами для подачи топлива. Между каналом подачи топлива и компрессорным цилиндром установлен обратный клапан. Форкамера выполнена в форме полусферы или усеченного конуса. Вокруг камеры сгорания расположен кольцевой канал, соединенный с одной или несколькими парами каналов подачи ТВС в камеру сгорания. Оси этих каналов направлены попарно навстречу друг другу. Угол между осями этих каналов и осью камеры сгорания выбран в интервале между точкой пересечения этих каналов на центральном электроде свечи зажигания и точкой пересечения оси камеры сгорания с днищем рабочего цилиндра при его положении в верхней мертвой точке.
Конструкция двигателя по прототипу обеспечивает более равномерное распределение ТВС в объеме форкамеры и камеры сгорания. Повышается качество подготовки ТВС, уменьшается токсичность отработавших газов и увеличивается мощность двигателя.
Однако оказалось, что при работе двигателя по прототипу на мощностном режиме увеличение подачи топлива приводит к переобогащению ТВС в районе электрода свечи зажигания. Это ухудшает стабильность работы двигателя на мощностном режиме. Если же при этом подавать дополнительное топливо в полость рабочего цилиндра, то вследствие того, что при этом будут открыты выпускные окна, часть заряда топлива будет выбрасываться в атмосферу, что снизит КПД двигателя, приводя к увеличению расхода топлива, и понизит стабильность его работы.
Технический результат предлагаемого двигателя и способа управления им: повышение стабильности работы двигателя.
Этот результат достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр с рабочим' поршнем, кинематически связанный с ним компрессорный поршень с компрессорным цилиндром и камеру сгорания со свечой зажигания. Вокруг камеры сгорания выполнен кольцевой канал, связанный с ней малыми каналами. Кольцевой канал соединен с каналом подачи ТВС из компрессорного цилиндра. В отличие от прототипа вокруг камеры сгорания под первым кольцевым каналом выполнен второй кольцевой канал, соединенный с рабочим цилиндром двумя или более каналами, которые расположены равномерно по окружности второго кольцевого канала. Оси этих каналов наклонены в сторону оси рабочего цилиндра. Второй кольцевой канал соединен с компрессорным цилиндром дополнительным каналом, который снабжен клапаном с управляемым приводом и лепестковым обратным клапаном.
При мощностном режиме работы, одновременно с подачей ТВС в камеру сгорания, клапан с управляемым приводом открывают и через дополнительный канал, второй кольцевой канал и каналы, соединяющие его с рабочим цилиндром, подают ТВС в рабочий цилиндр из компрессорного цилиндра. Продолжительность подачи ТВС в рабочий цилиндр в течение цикла работы двигателя регулируют, а в режиме холостого хода и малых нагрузок подачу ТВС в рабочий цилиндр прекращают.
Предлагаемый двигатель и способ управления им обеспечивают подачу дополнительной ТВС при мощностном режиме работы непосредственно в рабочий цилиндр, но небольшими порциями и в верхнюю часть цилиндра. В объеме рабочего цилиндра это - бедная смесь. Ситуация в районе электрода свечи зажигания при этом не меняется. Поэтому стабильность работы двигателя при увеличении его мощности не меняется.
Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания и способ управления им иллюстрируются чертежом, где показана общая схема конструкции двигателя по прототипу с добавленными признаками предлагаемой конструкции двигателя.
Предлагаемый двигатель работает, а способ управления им осуществляется следующим образом. Так же, как и в прототипе, шток 3 рабочего поршня 2 кинематически связан со штоком 22 компрессорного поршня 15. По прототипу компрессорный поршень 15 опережает движение рабочего поршня 2 на 90°. Впрыск ТВС в камеру сгорания 5 осуществляется при положении рабочего поршня 2 в рабочем цилиндре 1 выше впускного окна 25 и выпускного окна 32. В режиме холостого хода и малых нагрузок, так же, как и в двигателе по прототипу, топливо может поступать в полость 8 компрессорного цилиндра 12 от устройств 11 или 21 для подачи топлива через каналы подачи воздуха 10 и 14 и через канал 13 через лепестковые клапаны 24. При движении поршня 15 компрессорного цилиндра 12 вверх, в полости 8 растет давление и увеличивается температура смеси топлива с воздухом - происходит гомогенизация ТВС. При достижении давления, заданного пружиной 16, расположенной в головке 23 компрессорного цилиндра 12, клапан отсечки 17 откроется и через канал 20 и лепестковый клапан 19 ТВС попадает в кольцевой канал 18, расположенный вокруг камеры сгорания 5 и форкамеры 6 в головке 4 рабочего цилиндра 1. Через радиальные каналы 9 ТВС поступает в камеру сгорания 5 и форкамеру 6. При возбуждении искры на электроде свечи зажигания 7 ТВС воспламеняется - происходит рабочий ход рабочего поршня 2.
При мощностном режиме работы двигателя требуется увеличение количества ТВС. Чтобы устранить возможность расслоения заряда ТВС, чрезмерного ее обогащения в камере сгорания 5 и ухудшения стабильности работы двигателя, по предлагаемому варианту двигателя в отличие от прототипа дополнительную порцию ТВС подают в рабочий цилиндр 1. Поскольку ТВС впрыскивается в камеру сгорания 5 и в рабочий цилиндр 1 одновременно при положении рабочего поршня 2, при котором рабочий поршень 2 полностью перекрывает впускное окно 25 и выпускное окно 32, то дополнительная порция ТВС, вводимая в рабочий цилиндр 1 распределится в нем, образуя бедную смесь. Для этого вокруг камеры сгорания 5 выполнен второй кольцевой канал 26, который соединен с рабочим цилиндром 1 двумя или более каналами 27, расположенными равномерно по окружности кольцевого канала 26. Оси каналов 27 наклонены в сторону оси рабочего цилиндра 1. Кольцевой канал 26 соединен через лепестковый клапан 29, регулировочный клапан 30 с управляемым приводом 31 и через дополнительный канал 28 с полостью 8 компрессорного цилиндра 12.
Дополнительный кольцевой канал 26, равномерное расположение каналов 27 по его окружности и наклон каналов 27 в сторону оси рабочего цилиндра 1 необходимы для того, чтобы ТВС, подаваемая в рабочий цилиндр 1 распределялась равномерно в рабочем цилиндре 1 образуя бедную смесь. Количество ТВС, подаваемое в рабочий цилиндр 1 регулируют, управляя продолжительностью ее подачи с помощью клапана 30 с регулируемым приводом 31. Лепестковый клапан 29 устраняет возможность обратного перемещения ТВС в случае, если давление в рабочем цилиндре 1 при сжатии превысит давление в полости 8 компрессорного цилиндра 12. При переходе на режим холостого хода или малых нагрузок подачу ТВС в рабочий цилиндр 1 прекращают, выключая привод 31 клапана 30. В качестве клапана 30 с управляемым приводом 31 может быть применен электромагнитный клапан любой известной конструкции.
Таким образом, предлагаемый вариант конструкции двигателя и способ управления им обеспечивают технический результат, заключающийся в повышении стабильности работы двигателя. Предлагаемый двигатель может быть изготовлен с помощью известных в технике и применяемых в двигателестроении оборудования, технологий и материалов. Следовательно, предлагаемый двигатель и способ управления им обладают промышленной применимостью.
Claims (2)
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр с рабочим поршнем, кинематически связанный с ним компрессорный поршень с компрессорным цилиндром, камеру сгорания со свечой зажигания, с кольцевым каналом вокруг камеры сгорания, связанным с ней малыми каналами, причем кольцевой канал соединен с каналом подачи топливовоздушной смеси из компрессорного цилиндра, отличающийся тем, что вокруг камеры сгорания выполнен второй кольцевой канал, соединенный с рабочим цилиндром двумя или более каналами, расположенными равномерно по окружности кольцевого канала, причем оси этих каналов наклонены в сторону оси рабочего цилиндра, второй кольцевой канал соединен с компрессорным цилиндром дополнительным каналом, который снабжен клапаном с управляемым приводом и лепестковым обратным клапаном.
2. Способ управления двигателем по п. 1, отличающийся тем, что при мощностном режиме работы одновременно с подачей топливовоздушной смеси в камеру сгорания клапан с управляемым приводом открывают и через дополнительный канал, второй кольцевой канал и каналы, соединяющие его с рабочим цилиндром, подают топливовоздушную смесь в рабочий цилиндр из компрессорного цилиндра, причем продолжительность подачи топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр в течение цикла работы двигателя регулируют, а в режиме холостого хода и малых нагрузок подачу топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр прекращают.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107986A RU2718463C1 (ru) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107986A RU2718463C1 (ru) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2718463C1 true RU2718463C1 (ru) | 2020-04-08 |
Family
ID=70156624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019107986A RU2718463C1 (ru) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2718463C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792487C2 (ru) * | 2021-06-28 | 2023-03-22 | Александр Николаевич Сергеев | Цикл А.Н. Сергеева управления двигателем внутреннего сгорания и двигатель для его осуществления |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4185597A (en) * | 1978-03-06 | 1980-01-29 | Cinquegrani Vincent J | Self-supercharging dual piston engine apparatus |
EP0593064A1 (de) * | 1992-10-16 | 1994-04-20 | Franz Rupp | Verbrennungsmotor |
RU2066379C1 (ru) * | 1994-07-13 | 1996-09-10 | Юрий Николаевич Скрипов | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
US20020134325A1 (en) * | 2001-03-23 | 2002-09-26 | Tapia P. Hector L. | Two stroke engine having reduced height pistons |
RU2220301C2 (ru) * | 2002-03-11 | 2003-12-27 | Ахметов Сафа Ахметович | Устройство универсального экологически чистого поршневого двигателя внутреннего сгорания |
RU2665763C1 (ru) * | 2017-03-16 | 2018-09-04 | Александр Николаевич Сергеев | Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им |
-
2019
- 2019-03-20 RU RU2019107986A patent/RU2718463C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4185597A (en) * | 1978-03-06 | 1980-01-29 | Cinquegrani Vincent J | Self-supercharging dual piston engine apparatus |
EP0593064A1 (de) * | 1992-10-16 | 1994-04-20 | Franz Rupp | Verbrennungsmotor |
RU2066379C1 (ru) * | 1994-07-13 | 1996-09-10 | Юрий Николаевич Скрипов | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
US20020134325A1 (en) * | 2001-03-23 | 2002-09-26 | Tapia P. Hector L. | Two stroke engine having reduced height pistons |
RU2220301C2 (ru) * | 2002-03-11 | 2003-12-27 | Ахметов Сафа Ахметович | Устройство универсального экологически чистого поршневого двигателя внутреннего сгорания |
RU2665763C1 (ru) * | 2017-03-16 | 2018-09-04 | Александр Николаевич Сергеев | Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792487C2 (ru) * | 2021-06-28 | 2023-03-22 | Александр Николаевич Сергеев | Цикл А.Н. Сергеева управления двигателем внутреннего сгорания и двигатель для его осуществления |
RU2819967C1 (ru) * | 2023-08-30 | 2024-05-28 | Александр Николаевич Сергеев | Оппозитный двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3060912A (en) | Fuel injector-igniter | |
US9957880B2 (en) | Low reactivity, compression-ignition, opposed-piston engine | |
RU2087731C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
US7047946B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
US4232638A (en) | Internal combustion engine equipped with an auxiliary combustion chamber | |
JP2000064876A (ja) | 内燃機関の運転方法及びこの方法を実施する内燃機関 | |
US7188586B2 (en) | Fuel injection system for diesel engines | |
US5421301A (en) | Direct cylinder fuel injection system for internal combustion engines | |
US4236490A (en) | Internal combustion engine | |
US4077368A (en) | Four-cycle reciprocating-piston internal combustion engine | |
US4237826A (en) | Multi-cylinder internal combustion engine equipped with an accumulation chamber | |
RU2348819C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
CN1035895C (zh) | 内燃机 | |
US4178903A (en) | Internal combustion engine with an auxiliary combustion chamber | |
US4052973A (en) | Internal combustion engine and a process for its operation | |
RU2718463C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания и способ управления им | |
KR20210129586A (ko) | 종방향 소기식 대형 엔진 | |
CN101403334A (zh) | 一种汽车氢气燃料内燃机燃烧方法和装置 | |
RU2740663C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU2808706C1 (ru) | Устройство двигателя внутреннего сгорания | |
RU2717201C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
JPS633129B2 (ru) | ||
RU2770967C1 (ru) | Многотопливный двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями | |
US2958313A (en) | Internal combustion engine | |
KR20210000649U (ko) | 저속-운전 대형 엔진을 동작시키는 방법 및 저속-운전 대형 엔진 |