SE524223C2 - Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotor - Google Patents
Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotorInfo
- Publication number
- SE524223C2 SE524223C2 SE0103303A SE0103303A SE524223C2 SE 524223 C2 SE524223 C2 SE 524223C2 SE 0103303 A SE0103303 A SE 0103303A SE 0103303 A SE0103303 A SE 0103303A SE 524223 C2 SE524223 C2 SE 524223C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- water
- water vapor
- combustion chamber
- combustion
- cylinder
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 129
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000008215 water for injection Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/005—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for draining or otherwise eliminating condensates or moisture accumulating in the apparatus
-
- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B17/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by use of uniflow principle
- F01B17/02—Engines
- F01B17/04—Steam engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- 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
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
-
- 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
- F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
- F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/025—Adding water
- F02M25/03—Adding water into the cylinder or the pre-combustion chamber
-
- 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
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into 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
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
-
- 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
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
|1»;, .
Olika varianter av vatteninsprutning i intemförbränningsmotorer har prövats.
Dels har avsikten varit att sänka förbränningstemperaturen för att minska bil- dandet av kväveoxider och dels har avsikten varit att minska kylförlusterna för att istället erhålla mer utfört arbete. Vidare har försök gjorts med insprutning av högtrycksvattenänga i samband med förbränningen. Högtrycksångan har fram- ställts genom förångning av vatten med hjälp av heta avgaser. Försöken har vi- sat att bildande av kväveoxider minskar vid användning av vatten / vattenånga.
Vidare har förbättrad verkningsgrad påvisats. Ett problem som begränsat be- rörda försök år att vid insprutning av vatten/vattenånga åtgår stor energi, efter- som insprutning sker i samband med avslutad kompressionstakt och / eller på- gående förbränning, då cylindertrycket är högt. Ett annat problem som varit begränsande är att riklig vattenförekomst, med stor kyleffekt vid förångningen, påverkat förbränningen med oönskad stegring av oförbrända kolväten som följd.
De positiva effekterna har inte uppvägt nämnda nackdelar.
Föreliggande uppfinning innebär att nämnda problem inte förekommer och vär- me som normalt förs bort via cylinderkylning och avgaser omvandlas i påtaglig grad till arbete.
SYFTET MED UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att undgå nämnda problem och att till ar- bete i påtaglig omfattning omvandla värme, som i dagens motorer förs bort via cylinderkylning och avgaser.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppñnningens syfte tillgodoses med en metod för styrning av internförbrån- ningsmotorer med styrbara ventiler, för att till arbete omvandla värme som vid förbränning genereras i cylindern och i avgaser , kännetecknad av att arbets- takter baserade på i huvudsak expanderande förbränningsgaser alterneras med arbetstakter baserade på i huvudsak expanderande vattenånga. any;- Syftet med uppfinningen uppnås också medelst en förbrånningsmotor, av det inledningsvis definierade slaget, kännetecknad av att den innefattar medel för insprutning av vatten eller vattenånga i förbränningsrummet och att styrsyste- met är anordnat att styra inlopps- och utloppsventilerna och medlen för vatten- eller vattenångeinsprutning så, att arbetstakter baserade på i huvudsak expan- derande förbränningsgaser alterneras med arbetstakter baserade på i huvudsak expanderande vattenånga.
Dessutom avser uppfinningen en datorprogramprodukt lagrad på ett låsbart datorprogrammedium, för implementering av metoden enligt uppfinningen på en förbränningsmotor enligt uppfinningen.
Arbetstakter baserade på i huvudsak expanderande vattenånga kännetecknas av att vatten och/ eller vattenånga tillförs förbränningsrummet i samband med att evakueringstakten avslutas och kolven når sitt övre vändlâge.
Uppfinningens övriga kännetecken framgår av redogörelsen och patentkraven.
Med styrbara ventiler avses ventiler till en motorcylinders förbränningsrum som kan öppnas och stängas t.ex. genom påverkan medelst en tryckfluid baserat på signaler från ett datorprogrambaserat, företrädesvis elektroniskt styrsystem.
Arbetstakt deñnieras här som att energin i en expanderande gasmassa om- vandlas till mekaniskt arbete. Gasmassan utgörs enligt uppfinningen antingen i huvudsak av förbränningsgaser eller i huvudsak av vattenånga.
Med evakueringstakt avses att exempelvis en kolv, efter en arbetstakt, under sin väg från nedre vändlåget mot övre vändläget trycker ut den gasmassa som ex- panderat under arbetstakten genom utloppsventilerna.
Anledningen till att styrbara ventiler är en nödvändig förutsättning år att ar- betstakter baserade på i huvudsak expanderande förbränningsgaser skall alter- - snus -non ~» u o u u 0 n - p 0 0 en u oas: Q 524 223 ïö” 4 neras med arbetstakter baserade på i huvudsak expansion av vattenånga. De förstnämnda arbetstakterna benämns i fortsättningen förbränningstakter och de sistnämnda benämns ångexpansionstakter. I dagens kolvförbränníngsmoto- rer, som utgör exempel för denna beskrivning, öppnar inloppsventilerna och stänger utloppsventilema i anslutning till evakueringstaktens slut. Då styrsy- stemet ger signal om att vatten och/ eller vattenånga skall tillföras förbrånnings- rummet för genomförande av en ångexpansionstakt skall inloppsventilema för ordinarie lufttillförsel inte öppnas, utan hållas stängda, efter evakueringstak- tens slut. Då vatten och / eller vattenånga tillförs är således både utloppsventiler och inloppsventiler stängda och cylindertrycket lågt. Vid tillförsel av vatten är avsikten att detta skall förångas av den värme som finns tillgänglig via kolvtop- pens och förbrânningsrummets övriga heta ytor. Vid förångningen kyls de heta ytorna samtidigt som ett ångtryck byggs upp i anslutning till att en ångexpan- sionstakt skall inledas. Då vattenånga tillförs har den skapats genom att för- ånga vatten medelst den värme som finns i avgaserna. Vid tillförseln är vatten- ångan trycksatt. Både efter tillförsel av vatten och efter tillförsel av vattenånga kommer vattenånga att expandera och utföra arbete under kolvens väg mot sitt nedre vändläge. Vid kolvens nedre vändläge öppnas utloppsventilerna efter sig- nal från styrsystemet och evakueringstakten för vattenånga inleds. Då styrsy- stemet ger signal om att en förbränningstakt skall genomföras styrs inlopps- ventilerna att öppna som vanligt vid evakueringstaktens slut.
En ångexpansionstakt innebär här en arbetstakt i ett tvåtaktsförfarande, utan förbränning, där vatten och/ eller vattenånga tillförs i anslutning till kolvens övre vändläge och avslutning av en evakueringstakt. Tillförseln sker genom för ändamålet avsedda insprutningsventiler som Öppnar för insprutning väsentligen samtidigt med eller efter att utloppsventilerna stänger respektive har stängt. I detta läge är cylindertrycket relativt lågt vilket år en påtaglig fördel i jämförelse med de försök som berörts ovan i bakgrundsbeskrivningen. Vattnet tillförs för att via förångning kyla de av förbrånningsgaser upphettade ytor som omgärdar förbränningsrummet och för att samtidigt alstra vattenånga av högt tryck. Vat- tenånga av högt tryck skapas också genom att förånga vatten på avgasvärme som annars går ut i atmosfären. Vattenånga respektive vatten kan tillföras vid supa; en f o nooooo o -uoooo oo o oo-o oo 524 223 ršfv* wo o v oo ouoo u separata tillfällen, som beskrivits ovan, men också inför samma arbetstakt.
Detta innebär att enbart vatten kan tillföras inför (före) och/ eller under arbets- takten eller enbart vattenånga kan tillföras inför och/ eller under arbetstakten eller både vatten och vattenånga kan tillföras inför och/ eller under arbetstak- ten. Via expanderande vattenånga alstras indikerat arbete på kolvens väg mot sitt nedre vändläge. Genom alternering med ångexpansionstakter erhålls en påtagligt förhöjd verkningsgrad. En motor kan totalkylas via ångexpansions- takter, baserade på insprutning av vatten i förbränningsrummet, som i lämplig omfattning altemeras med förbränningstakter. Styrsystemet avgör i vilken om- fattning ångexpansionstakter baserade på insprutning av vatten skall ske.
Ottomotorns förluster är via cylinder-kylning omkring 30% och ungefär lika stor andel går bort via avgaser. För dieselmotorn är förlusterna mindre men tillräck- ligt stora för att uppfinningen skall medföra en påtagligt förhöjd verkningsgrad. Även övriga internförbränningsmotorer har värmeförluster av motsvarande storlek.
En motors cylindrar kan således isoleras utvändigt för att uppnå större behov av intern kylning via här beskriven insprutning av vatten i förbränningsrummet.
Ju effektivare isolering desto mer värme finns tillgänglig för vattenförängning på de ytor som omgärdar förbränningsrummet. Emellertid begränsas möjligheterna till att uthålligt ta ut maximal effekt ur motorn vid detta förfarande. Men även behållande av ett kylsystem av traditionellt slag innebär i kombination med uppfinningen påtagliga fördelar vad gäller verkningsgrad.
En motors avgassystem kan med fördel isoleras utvändigt för att uppnå större kapacitet för framställning av vattenånga av högt tryck. Ju effektivare isolering desto mer avgasvärme finns tillgänglig för vattenförångning. Vid mobila tillämp- ningar av uppfinningen är det en stor fördel om vattnet i avgaserna återvinns.
Det är frågan om stora mängder vatten som då skall kondenseras ut i en vär- meväxlare i avgassystemet. Detta vatten kommer att ha samlat upp föroreningar som exempelvis sot och andra förekommande partiklar. Vattnet, som utgör en påtagligt effektiv partikelfälla, filtreras innan det används för ånggenerering eller 524 223 ;wëaæë:.:a@t»» sprutas in i förbränningsrummet. Efter utkondensering av vatten år avgaserna påtagligt rena och kan med fördel recirkuleras i lämplig omfattning, även be- nämnt EGR.
Vatteninsprutning i samband med förbränning är som nämnts beprövat. I före- liggande uppfinning tillförs vatten och/ eller högtrycksvattenånga utan samband med förbränning. Förbränningen påverkas således inte av stora mängder tillfört vatten, som vid beskrivna försök, vilket är en påtaglig fördel i ansträngningarna att undvika oförbrända kolväten. I en flercylindrig motor kan arbetstakt baserad på expanderande förbränningsgaser pågå i en cylinder samtidigt som arbetstakt baserad på expanderande vattenånga pågår i en annan cylinder.
Vid insprutning av vatten är det önskvärt att vattnet börjar förångas så fort som möjligt för att uppnå så stort ångtryck som möjligt vid arbetstaktens början. För att förkorta tiden till att förångning inleds kan vattnets temperatur redan vid tillförseln vara anpassad så att förångning påbörjas omedelbart utan att någon ytterligare väsentlig uppvärmning av vatten behövs. Under förångningen stiger cylindertrycket på grund av ångbildningen varvid nödvändig temperatur för fort- satt förångning också stiger. Förångningen sker genom att värme upptas från de ytor som omgärdar förbränningsrummet. Denna värme har ackumulerats, i det material till vilket aktuella ytor hör, vid föregående förbränningscykler. Vid en viss trycknivå har ackumulerad värme omvandlats till vattenånga i sådan om- fattning att, om det finns mer vatten, förångning upphör. Mängden tillfört vatten skall anpassas så att god kylning uppnås utan att vätska ackumuleras i mo- tom.
Vattenånga, genererad av avgasvårme, kan vara av relativt högt tryck och hög temperatur. Exempel på tryck- och temperatumivåer âr 100 till 150 bar och 300 till 350 grader Celsius. Vid dessa nivåer blir bidraget till motorarbete på- tagligt stort. Under drift skall styrsystemet bl.a. övervaka behovet av motorar- bete och behovet av kylning samt tillgängliga kvantiteter av högtrycksvatten- ånga och vatten. Styrsystemet ser till att förbränningstakter alterneras med nödvändiga ångexpansionstakter baserade på insprutning av vatten i förbrän- øz>an 524 223 7 ningsrummen för att uppnå tillräcklig kylning av kolvar och cylindrar. Vidare ser styrsystemet till att ångexpansionstakter baserade på högtrycksvattenånga från avgasvärme utnyttjas då det är lämpligt.
Anordningen enligt uppfinningen innefattar en eller flera sensorer för mätning av cylindertemperatur, och baserat på information från dessa avgör styrsyste- met när ångexpansionstakt baserad på tillförsel av vatten i förbränningsrummet skall ske, och vilken mängd vatten som skall tillföras, varefter beordring av vat- teninsprutning sker via styrsignal. Via sensorer för tryck i högtrycksvattenånga bestämmer styrsystemet när, och med vilken mängd, högtrycksvattenånga skall tillföras förbränningsrummet, samt beordrar vattenånginsprutning via styrsig- nal. Högtrycksvattenångan tillförs med fördel då dess tryck har nått en sådan nivå att utfört arbete vid ångexpansionstakten i huvudsak blir lika stort som vid övriga aktuella arbetstakter, då detta innebär att exempelvis en fordonsförare inte kommer att uppfatta någon variation i motorns arbete. Styrsystemet alter- nerar optimalt förbränningstakter med beskrivna ångexpansionstakter.
En ångexpansionstakt kan även tänkas genomföras efter en blandning av de två nämnda förfarandena. Detta innebär inte att uppfinningen frångås. Inte heller frångås uppfinningen genom att vatten får förångas på ytor som utvändigt om- gårdar förbränningsrummet eller att detta sker i kombination med det ovan be- skrivna förfarandet.
FIGURBESKRIVNING Ett föredraget utföringsexempel på uppfinningen ska nedan beskrivas med hän- visning till ritningen, på vilken; Fig. 1 är ett schematiskt tvärsnitt av en del av en förbränningsmotor enligt upp- ñnningen. 524 222, ~- 8 BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL Fig. 1 är en exempliñerande schematisk bild av en anordning enligt uppfinning- en som visar en cylinder 1 med kolv 16. Anordningen innefattar en inloppsventil 2 och en utloppsventil 3 som utgörs av styrbara ventiler, som båda för ögon- blicket är stängda efter en just avslutad evakueringstakt. Kolven 16 har nått sitt övre våndläge. Vatten har tillförts förbrånningsrummet 15, via insprutnings- ventilen 10, för att kyla de ytor som omgårdar förbränningsrummet 15, och för- ångning med tryckstegring pågår inför en ångexpansionstakt. En krets 4 an- vänds för aktivering av ventilerna 2 och 3. En styrenhet 5 är operativt förbun- den med kretsen 4 för signalstyrning av kretsen och de med kretsen förbundna ventilerna 2 och 3. Ett organ 6, t ex gaspedal, är operativt kopplad till styren- heten 5 för vridmomentordergivning. En givare 7, vid en på motoraxeln 8 mon- terad gradskiva 9, operativt förbunden med styrenheten 5, ger löpande uppgifter till styrenheten 5 om motorvarv och kolvens 16 läge i cylindern 1. Styrenheten 5 avgör när de styrbara ventilerna 2 och 3 skall öppna eller stänga. En tryckfluid- krets 11, operativt förbunden med styrenheten 5, används för att aktivera ett medel i form av en insprutningsventil 10 för tillförsel av vatten eller vattenånga till förbrånningsrummet 15. Ett återföringsorgan 14 används för att återföra vattenånga, för insprutning via insprutningsventilen 10. I en ånggenerator, kopplad till avgassystemet, med tryckgivare 13, operativt kopplad till styrenhe- ten 5, sker förångning av vatten, som via återföringsorganet 14, på signal från styrenheten 5 till kretsen 11, som aktiverar insprutningsventilen 10, tillförs för- bränningsrummet 15. En temperaturgivare 12, operativt kopplad till styrenhe- ten 5, ger styrenheten 5 information om aktuell cylindertemperatur. Styrenhe- ten 5 använder informationen om cylindertemperatur för att avgöra när kretsen 4 skall beordras att stänga ventilema 2 och 3, och när kretsen 11 skall beordras för att aktivera insprutningsventilen 10 för insprutning av vatten i förbrånnings- rummet 15. Allt vatten och all vattenånga som används blandas med avgaser och förs till avgassystemet. I en värmeväxlare 17, operativt kopplad till styren- heten 5, nedströms ånggeneratom i avgassystemet återvinns via kondensering, luftkylning av avgaserna, den mängd vatten som behövs. Detta vatten, konden- satet, renas i ett partikelñlter 21, här placerat i värmevåxlaren 17, innan det av - en ø . - ø n u v o I » o u s . . 524 223 n.. .n 9 används. Det gäller dels vatten för kylning av de ytor som omgärdar förbrän- ningsrummet invändigt, och dels vatten som skall omvandlas till vattenånga via avgasvärme. Vatten för insprutning i förbränningsrummet förs via återförings- organet 18 till kretsen 1 1. Från värmeväfclaren 17 förs vatten till ånggeneratorn med tryckgivare 13. Insprutningsventilen 10 kan vara uppdelad i två separata ventiler, en för vatten och en för vattenånga. Den kan också i en Ottomotor vara sammanbyggd med tändstift och / eller bränsleinsprutningsventilen. I en diesel- motor kan den vara sammanbyggd med bränsleinsprutningsventilen. Via ett uppsamlingsorgan 19, operativt förbundet med styrenheten 5, uppsamlas avga- ser för att i lämplig mängd, via återföringsorganet 20 tillföras motorn. Detta be- nämns vanligen EGR. Förbindelsen mellan uppsamlingsorganet 19 och återfö- ríngsorganet 20 samt operativ koppling till styrenheten 5 är inte utritade på. bild.
Det ska inses att ett flertal varianter pä det ovan beskrivna utföringsexemplet pä en anordning och ett förfarande enligt uppfinningen kommer att vara uppenba- ra för en fackman inom området utan att därmed uppfinningens ram frångäs, såsom denna är definierad i de bifogade kraven, med stöd av beskrivningen och de bifogade ritningarna.
Det ska vidare poängteras att anordningen enligt uppfinningen lämpligen, men inte nödvändigtvis, innefattar samtliga ovan, i samband med beskrivningen av ett föredraget utföringsexempel angivna komponenter.
Claims (14)
1. l. Metod för styrning av internförbränningsmotorer, vid vilken arbetstakter baserade på i huvudsak expanderande förbränningsgaser alterneras med ar- betstakter baserade på i huvudsak expanderande vattenånga för att till arbete omvandla värme som vid förbränning genereras i cylindern och i avgaser, varvid vatten och / eller vattenånga tillförs ett förbränningsrum (15) i anslutning till en evakueringstakts slut, kännetecknad av att motorn innefattar styrbara ventiler (2,3) som styrs baserat på ett datorprogrambaserat, elektroniskt styrsystem, och att inloppsventiler till förbränningsrummet (15) styrs att stänga som svar på att styrsystemet ger signal om att vatten/vattenånga ska tillföras förbrännings- rummet (15).
2. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att tillförsel av vatten kyler toppen hos en i en cylinder (1) anordnad, fram- och tillbakagàende kolv (16) och heta ytor som omgärdar förbränningsrummet (15) under det att vattnet förångas i kontakt med de heta ytorna.
3. Metod enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att tillförd vattenånga ge- nereras via förångning av vatten medelst avgasvärrne.
4. Metod enligt krav 3, kännetecknad av att temperaturen på till för- bränningsrummet (15) tillfört vatten anpassas för påbörjan av omedelbar för- ångning då det kommer in i förbränningsrummet eller då det kommer i kontakt med heta ytor i detta.
5. Metod enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att ett till motorn kopplat avgassystem är isolerat för att minska yttre kylning från omgivningen av avgaserna i detta.
6. Metod enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att motorns cylinder eller cylindrar (1) är isolerade för att minska yttre kylning av nämnda cylinder eller cylindrar (1). l0 l5 20 25 30 524 223 11
7. Metod enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att vatten som till- förs förbränningsrummet (15) eller används för generering av vattenånga filtre- ras från partiklar efter att det kondenserats från vattenånga i ett till motorn kopplat avgassystem.
8. Metod enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att den implemente- ras med hjälp av ett styrsystem (5) som innefattar ett datorprogram anordnat för att optimalt alternera förbränningstakter med ångexpansionstakter.
9. Metod enligt något av kraven 1-8, kännetecknad av att vissa av ångex- pansionstakterna väljs att huvudsakligen innefatta tillförsel av vatten i förbrän- ningsrummet (15) samt att övriga ångexpansionstakter väljs att huvudsakligen innefatta tillförsel av vattenånga i förbränningsrummet (15).
10. Metod enligt något av kraven 1-9, kännetecknad av att tillförsel av vat- ten eller vattenånga utförs i samband med avslutning av en evakueringstakt.
11. Metod enligt patentkrav 9, kännetecknad av att de ångexpansionstakter som huvudsakligen innefattar tillförsel av vatten utförs baserat på cylindervägg- temperaturen så ofta att en överhettning av motorns cylinder eller cylindrar (1) undviks.
12. Metod enligt krav 1 1, kännetecknad av att tillförsel av vattenånga utförs då ångtrycket är så högt att utfört arbete under ångexpansionstakten i huvud- sak blir lika stort som för övriga arbetstakter.
13. Förbrånningsmotor, innefattande åtminstone en cylinder (1), en i cylin- dern (1) anordnad, fram- och återgående kolv (16), ett av cylindern (1) och kol- ven (16) avgränsat förbrånningsrum (15), och ett elektroniskt styrsystem (5), och medel (10) för insprutning av vatten eller vattenånga i förbrånningsrummet (15) och att styrsystemet (5) år anordnat att styra medlen (10) för vatten- eller vattenånginsprutning så, att arbetstakter baserade på i huvudsak expanderan- 10 524 223 12 de förbränningsgaser alterneras med arbetstakter baserade på i huvudsak ex- panderande vattenånga, varvid vatten och / eller vattenånga tillförs förbrän- ningsrummet (15) i anslutning till en evakueringstakts slut, kännetecknad av att den innefattar av det elektroniska styrsystemet (5) styrda inlopps- och ut- loppsventiler (2,3) och att inloppsventilerna (2) till förbränningsrurnmet (15) är anordnade att stänga som svar på att styrsystemet (5) ger signal om att vat- ten/ vattenånga ska tillföras förbrånningsrummet (1 5).
14. Datorprogramprodukt lagrat på ett läsbart datorprogrammedium, för im- plementering av metoden enligt något av kraven l-l2 på en förbränningsmotor enligt krav 13.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0103303A SE524223C2 (sv) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotor |
DE60228471T DE60228471D1 (sv) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | |
RU2004111005/06A RU2304224C2 (ru) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | Двигатель внутреннего сгорания с тактом расширения пара |
EP02773112A EP1440229B1 (en) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | An internal combustion engine with steam expansion stroke |
KR10-2004-7004864A KR20040048924A (ko) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | 증기 팽창 행정을 갖는 내연 기관 |
US10/491,661 US6986252B2 (en) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | Internal combustion engine with steam expansion stroke |
PCT/SE2002/001777 WO2003029627A1 (en) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | An internal combustion engine with steam expansion stroke |
ES02773112T ES2311628T3 (es) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | Motor de combustion interna con carrera motriz basada en la expansion de vapor. |
JP2003532819A JP4130803B2 (ja) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | 蒸気の膨張行程を有する内燃機関 |
AT02773112T ATE405734T1 (de) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | Verbrennungsmotor mit dampfexpansionshub |
CNB028197089A CN100470016C (zh) | 2001-10-04 | 2002-10-01 | 一种内燃机及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0103303A SE524223C2 (sv) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotor |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0103303D0 SE0103303D0 (sv) | 2001-10-04 |
SE0103303L SE0103303L (sv) | 2003-04-05 |
SE524223C2 true SE524223C2 (sv) | 2004-07-13 |
Family
ID=20285545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0103303A SE524223C2 (sv) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotor |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6986252B2 (sv) |
EP (1) | EP1440229B1 (sv) |
JP (1) | JP4130803B2 (sv) |
KR (1) | KR20040048924A (sv) |
CN (1) | CN100470016C (sv) |
AT (1) | ATE405734T1 (sv) |
DE (1) | DE60228471D1 (sv) |
ES (1) | ES2311628T3 (sv) |
RU (1) | RU2304224C2 (sv) |
SE (1) | SE524223C2 (sv) |
WO (1) | WO2003029627A1 (sv) |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE526379C2 (sv) * | 2004-01-22 | 2005-09-06 | Cargine Engineering Ab | Metod och system för styrning av en anordning för kompression |
US20070022977A1 (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-01 | Crower H B | Method and apparatus for operating an internal combustion engine |
AR053113A1 (es) * | 2006-01-04 | 2007-04-25 | Juan G Kippes | Motor a vapor con caldera por conveccion. |
SE529569C2 (sv) * | 2006-01-31 | 2007-09-18 | Cargine Engineering Ab | Tvåtakts förbränningsmotor med vätskeinsprutning |
US7739985B2 (en) * | 2006-03-23 | 2010-06-22 | Lonox Engine Company, Inc. | Internal combustion water injection engine |
US7367306B1 (en) | 2006-11-30 | 2008-05-06 | Holden Randall W | Internal combustion engine and method of operating |
US8109097B2 (en) * | 2007-03-07 | 2012-02-07 | Thermal Power Recovery, Llc | High efficiency dual cycle internal combustion engine with steam power recovered from waste heat |
WO2008109174A1 (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-12 | Harmon James V | Internal combustion engine with auxiliary steam power recovered from waste heat |
US7975485B2 (en) * | 2007-08-29 | 2011-07-12 | Yuanping Zhao | High efficiency integrated heat engine (HEIHE) |
US20090178642A1 (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-16 | Lai Shi Huang | Heat energy recycling device for an engine and two-stroke engine using the same |
NL1035106C2 (nl) * | 2008-02-29 | 2009-09-01 | Hendrik Loggers | Werkwijze toepassen van water als vervanging van een deel van gebruikelijke motorbrandstof. |
WO2010030864A2 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | Will Weldon Mathews | Hybrid combustion energy conversion engines |
US20100077986A1 (en) * | 2008-09-28 | 2010-04-01 | Jack Yajie Chen | Steam Combustion Engine |
US8291872B2 (en) * | 2009-06-12 | 2012-10-23 | Ut-Battelle, Llc | Highly efficient 6-stroke engine cycle with water injection |
GB2481980A (en) * | 2010-07-12 | 2012-01-18 | Matthew P Wood | I.c. engine in which water is recovered from the exhaust and re-used |
DE102010038532A1 (de) * | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Robert Bosch Gmbh | Kolbenmaschine zur Umwandlung von Wärme in mechanische Energie |
DE102010038542A1 (de) * | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Robert Bosch Gmbh | Kolbenmaschine |
US20120240578A1 (en) * | 2011-03-21 | 2012-09-27 | Roland Lawes | Hot Charge Dual Drive Engine with Steam Assist |
RU2491430C2 (ru) * | 2011-11-07 | 2013-08-27 | Евгений Вадимович Задорожный | Способ использования тепловой энергии двигателя внутреннего сгорания |
KR20130063672A (ko) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | 현대자동차주식회사 | 복합 동력 사이클 엔진 |
CN109083770B (zh) * | 2013-01-17 | 2021-01-26 | 尼马尔·穆利 | 操作内燃机的方法 |
JP5935943B2 (ja) * | 2013-04-25 | 2016-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | 多気筒内燃機関 |
DE102015208489A1 (de) * | 2015-05-07 | 2016-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Wassereinspritzvorrichtung |
RU2642973C2 (ru) * | 2015-08-25 | 2018-01-29 | Михаил Васильевич Блинов | Шеститактный двигатель внутреннего сгорания |
US10267243B2 (en) * | 2016-12-19 | 2019-04-23 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for pulsed engine water injection |
WO2021074666A1 (en) | 2019-10-14 | 2021-04-22 | Ablabs, Sia | Lpg ultrasonic transducer system and method for operating a diesel common-rail engine |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2671311A (en) * | 1951-03-16 | 1954-03-09 | Joe Reilly | Engine having alternate internal-combustion and fluid pressure power strokes |
US3964263A (en) * | 1974-12-31 | 1976-06-22 | Tibbs Robert C | Six cycle combustion and fluid vaporization engine |
CA986727A (en) * | 1975-03-21 | 1976-04-06 | Ernst Eggmann | Hybrid motor unit with energy storage |
AU5249979A (en) | 1978-04-07 | 1980-05-15 | Rory O'Brian Bell | Combined cycle steam and i.c. engine |
GB2077853A (en) | 1980-06-12 | 1981-12-23 | Greenhough John Heath | I.C. Engine with Power Stroke Cooling Fluid Injection |
US4322950A (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-06 | Jepsen Marshall P | Combined internal combustion and steam engine |
US4402182A (en) * | 1981-07-17 | 1983-09-06 | Miller Hugo S | Combined internal combustion and steam engine |
US4552106A (en) * | 1982-12-03 | 1985-11-12 | John P. Ohl | Internal combustion engine |
DE3533592A1 (de) * | 1985-09-20 | 1987-04-02 | Konrad Stieve | Kombimotor |
DE3613270A1 (de) * | 1986-04-19 | 1986-08-28 | Helmut 32427 Minden Nowack | 6 takt brennkraftmaschine mit einspritzung von kraftstoff und wasser |
SE515966C2 (sv) * | 1994-06-20 | 2001-11-05 | Ranotor Utvecklings Ab | Motoraggregat omfattande en förbränningsmotor och en ångmotor |
-
2001
- 2001-10-04 SE SE0103303A patent/SE524223C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-10-01 AT AT02773112T patent/ATE405734T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-10-01 DE DE60228471T patent/DE60228471D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-01 CN CNB028197089A patent/CN100470016C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-01 EP EP02773112A patent/EP1440229B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-01 RU RU2004111005/06A patent/RU2304224C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-10-01 JP JP2003532819A patent/JP4130803B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-01 KR KR10-2004-7004864A patent/KR20040048924A/ko active IP Right Grant
- 2002-10-01 ES ES02773112T patent/ES2311628T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-01 WO PCT/SE2002/001777 patent/WO2003029627A1/en active Application Filing
- 2002-10-01 US US10/491,661 patent/US6986252B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2311628T3 (es) | 2009-02-16 |
CN1564907A (zh) | 2005-01-12 |
WO2003029627A1 (en) | 2003-04-10 |
EP1440229B1 (en) | 2008-08-20 |
JP4130803B2 (ja) | 2008-08-06 |
SE0103303L (sv) | 2003-04-05 |
US6986252B2 (en) | 2006-01-17 |
RU2304224C2 (ru) | 2007-08-10 |
EP1440229A1 (en) | 2004-07-28 |
US20050034456A1 (en) | 2005-02-17 |
KR20040048924A (ko) | 2004-06-10 |
ATE405734T1 (de) | 2008-09-15 |
SE0103303D0 (sv) | 2001-10-04 |
DE60228471D1 (sv) | 2008-10-02 |
JP2005504222A (ja) | 2005-02-10 |
RU2004111005A (ru) | 2005-05-20 |
CN100470016C (zh) | 2009-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE524223C2 (sv) | Metod för styrning av internförbränningsmotor med expansionstakt samt förbränningsmotor | |
SE526379C2 (sv) | Metod och system för styrning av en anordning för kompression | |
US8661817B2 (en) | High efficiency dual cycle internal combustion steam engine and method | |
US8661816B2 (en) | Hybrid combustion energy conversion engines | |
JP5145326B2 (ja) | 作業媒体を内部フラッシュ蒸発させるピストン蒸気機関 | |
JP5700839B2 (ja) | スプリットサイクル・レシプロ・ピストンエンジン | |
US6845738B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
US7367306B1 (en) | Internal combustion engine and method of operating | |
US4406127A (en) | Internal combustion engine with steam power assist | |
CN115013192A (zh) | 分置循环内燃发动机 | |
JP2008038756A (ja) | 内燃機関の吸気温度低減装置及び吸気温度低減方法 | |
JP2001132555A (ja) | エンジンのegr装置に設けた水分離装置 | |
JPH05340241A (ja) | 特に自動車用の駆動ユニット | |
WO1999017001A1 (fr) | Moteur de puissance | |
CN85104160A (zh) | 冷却内燃机的方法及其装置 | |
JP2006242165A (ja) | 排気ガス利用水蒸気爆発エンジン | |
US1791523A (en) | Combustion engine | |
CN106837612A (zh) | 一种完全内冷却油电混合动力电动汽车用汽油机 | |
Hewavitarane et al. | The Fundamentals Governing the Operation and Efficiency of a Superheated Liquid Flash, Boiling (SLFB) Cycle Powered Reciprocating Engine for Automotive Waste Heat Recovery | |
JPH0759888B2 (ja) | 水噴射式断熱セラミツクデイ−ゼルエンジン | |
GB2108580A (en) | Internal combustion and steam engine | |
RU167883U1 (ru) | Устройство подготовки и подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания. | |
WO2017014668A1 (ru) | Устройство и способ подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания | |
Wang et al. | Recovery of Waste Heat in Diesel Engine Coolant for Air Conditioning | |
JP2009002182A (ja) | エンジンの冷却装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |