RU2254485C2 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254485C2 RU2254485C2 RU2003110592/06A RU2003110592A RU2254485C2 RU 2254485 C2 RU2254485 C2 RU 2254485C2 RU 2003110592/06 A RU2003110592/06 A RU 2003110592/06A RU 2003110592 A RU2003110592 A RU 2003110592A RU 2254485 C2 RU2254485 C2 RU 2254485C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- cylinder
- cooling chamber
- cylinders
- internal combustion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, являющимися источником механической энергии, а именно, к области поршневых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в бензиновых, газовых и дизельных двигателях различного назначения.The invention relates to internal combustion engines, which are a source of mechanical energy, namely, to the field of piston internal combustion engines and can be used in gasoline, gas and diesel engines for various purposes.
Наиболее близкой конструкцией является двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндры с гильзами, поршни, шатуны, коленчатый вал, механизм газораспределения (пат. США № 4676202, F 01 P 1/02, 1987).The closest design is an internal combustion engine containing cylinders with sleeves, pistons, connecting rods, a crankshaft, a gas distribution mechanism (US Pat. US No. 4676202, F 01 P 1/02, 1987).
Недостатками известных конструкций двигателей внутреннего сгорания являются:The disadvantages of the known designs of internal combustion engines are:
- потеря тепловой энергии при охлаждении цилиндров на вспомогательных тактах "впуск" и "сжатие", приводящая к снижению мощности;- loss of thermal energy during cooling of the cylinders on auxiliary cycles "inlet" and "compression", leading to a decrease in power;
- зависимость объема камеры охлаждения от рабочего объема цилиндра.- the dependence of the volume of the cooling chamber on the working volume of the cylinder.
Изобретение направлено на увеличение коэффициента полезного действия двигателя и снижение расхода топлива.The invention is aimed at increasing the efficiency of the engine and reducing fuel consumption.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндры с гильзами, поршни, шатуны, коленчатый вал, механизм газораспределения, причем гильзы цилиндров с увеличенным внутренним объемом выполнены с окнами охлаждения, имеют двойную стенку, образующую камеру охлаждения, сообщающуюся с внутренним объемом посредством окон охлаждения, а внешняя сторона цилиндров имеет теплоизоляционное покрытие, отличительной особенностью является то, что камера охлаждения имеет канал, соединяющий ее с компрессором, состоящим из клапанов, цилиндра и поршня, соединенного с коленчатым валом посредством шатуна.The specified technical result is achieved by the fact that in the known internal combustion engine containing cylinders with liners, pistons, connecting rods, a crankshaft, a gas distribution mechanism, the cylinder liners with increased internal volume being made with cooling windows, have a double wall forming a cooling chamber in communication with internal volume by means of cooling windows, and the outer side of the cylinders has a heat-insulating coating, a distinctive feature is that the cooling chamber has a channel connecting s it with a compressor, consisting of a valve cylinder and a piston connected to a crankshaft via a connecting rod.
Анализ известных решений не выявил аналогичного выполнения двигателей внутреннего сгорания и показал, что изобретение является новым, так как оно неизвестно и для специалиста не следует явным образом из уровня развития техники, то есть изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".An analysis of the known solutions did not reveal a similar implementation of internal combustion engines and showed that the invention is new, as it is unknown and should not be explicitly understood by a specialist from the level of technological development, that is, the invention meets the criterion of "inventive step".
На чертеже гильза цилиндра 1, выполненная с окнами охлаждения 2, имеет двойную стенку 3, образующую камеру охлаждения 4, сообщающуюся с внутренним объемом посредством окон охлаждения, имеет теплоизоляционное покрытие 5. На головке цилиндра расположены выпускной клапан 6, форсунка 7 и свеча зажигания 8. Камера охлаждения 4 имеет канал 9, соединяющий ее с компрессором, состоящим из впускного клапана 10, перепускного клапана 11, цилиндра 12 и поршня 13, соединенного с коленчатым валом 14 шатуном 15. Кроме того, коленчатый вал 14 шатуном 16 соединен с поршнем 17 рабочего цилиндра. При этом общая площадь окон охлаждения соизмерима с площадью рабочего цилиндра (площадью поршня), а местоположение окон охлаждения выбрано таким образом, что при такте "рабочий ход" в момент открытия поршнем окон охлаждения давление над поршнем равно давлению в камере охлаждения. Незначительное опережение (или запаздывание) по времени прохода поршнем компрессора верхней мертвой точки (ВМТ) относительно времени прохождения этой точки рабочим поршнем регулирует перепуск воздуха (или воздушной смеси) через окна охлаждения до закрытия поршнем окон охлаждения при движении поршней от нижней мертвой точки (НМТ) к ВМТ при такте "сжатие", обеспечивая заданную степень сжатия в камере сгорания. Объем камеры охлаждения выбирается таким образом, чтобы обеспечить охлаждение цилиндра без использования системы охлаждения. Объем цилиндра компрессора, не зависящий от объема рабочего цилиндра, обеспечивает поступление в камеру охлаждения необходимого количества воздуха. Объем рабочего цилиндра (рабочий объем) выбирается с учетом эффективного использования энергии остаточных газов.In the drawing, the cylinder liner 1, made with cooling windows 2, has a double wall 3, forming a cooling chamber 4, communicating with the internal volume through cooling windows, has a heat-insulating coating 5. An exhaust valve 6, a nozzle 7, and a spark plug 8 are located on the cylinder head. The cooling chamber 4 has a channel 9 connecting it to a compressor consisting of an inlet valve 10, an overflow valve 11, a cylinder 12 and a piston 13 connected to the crankshaft 14 by the connecting rod 15. In addition, the crankshaft 14 by the connecting rod 16 is connected to the piston 17 working cylinder. Moreover, the total area of the cooling windows is commensurate with the area of the working cylinder (the area of the piston), and the location of the cooling windows is chosen in such a way that at the stroke "stroke" at the moment the piston opens the cooling windows, the pressure above the piston is equal to the pressure in the cooling chamber. A slight advance (or delay) in the time the piston passes the top dead center (TDC) compressor relative to the time the point passes through the working piston controls the air (or air mixture) bypass through the cooling windows until the piston closes the cooling windows when the pistons move from the bottom dead center (BDC) to TDC at the stroke "compression", providing a given degree of compression in the combustion chamber. The volume of the cooling chamber is selected in such a way as to provide cooling of the cylinder without using a cooling system. The volume of the compressor cylinder, which does not depend on the volume of the working cylinder, ensures that the required amount of air enters the cooling chamber. The volume of the working cylinder (working volume) is selected taking into account the efficient use of the energy of the residual gases.
Двигатель работает следующим образом. При двухтактном цикле в рабочем цилиндре совершаются два такта -"сжатие" и "рабочий ход". Выпуск отработанных газов из рабочего цилиндра осуществляется после окончания такта "рабочий ход", в начале такта "сжатие". В цилиндре компрессора также происходит два такта - "сжатие" и "впуск". При этом такты "сжатие" происходят одновременно (не учитывая незначительного опережения или запаздывания по времени прохода поршней ВМТ и соответственно НМТ). А такту "рабочий ход" рабочего цилиндра соответствует такт "впуск" компрессора.The engine operates as follows. With a push-pull cycle, two cycles are performed in the working cylinder - “compression” and “working stroke”. The exhaust gas is released from the working cylinder after the end of the "stroke", at the beginning of the cycle "compression". Two strokes also occur in the compressor cylinder - “compression” and “inlet”. In this case, the cycles of "compression" occur simultaneously (without taking into account a slight lead or delay in the passage time of the pistons of the TDC and, accordingly, the BDC). And the cycle "working stroke" of the working cylinder corresponds to the cycle "compressor" inlet.
Такт "сжатие". Поршни 17 и 13 находятся в НМТ. В рабочем цилиндре отработанные газы и воздух в камере охлаждения находятся под небольшим давлением. Открывается выпускной клапан 6 и избыток отработанных газов из цилиндра устремляется в атмосферу в том числе и под воздействием поршня, движущегося от НМТ к ВМТ. При этом воздух из камеры охлаждения поступает в цилиндр и уменьшает концентрацию отработанных газов, увеличивает содержание кислорода в воздушной смеси. Открывается перепускной клапан 11 и закрывается выпускной клапан 6. При одновременном движении поршней 17 и 13 от НМТ к ВМТ происходит вытеснение воздуха из цилиндра компрессора через перепускной клапан в камеру охлаждения и сжатие воздушной смеси в рабочем цилиндре с одновременным сжатием воздуха в камере охлаждения. При закрытии поршнем окон охлаждения и его дальнейшем движении до ВМТ в рабочем цилиндре происходит сжатие воздушной смеси в камере сгорания. А весь воздух из компрессора под действием поршня вытеснен в камеру охлаждения, где происходит его нагрев от стенок гильзы цилиндра с повышением давления в камере охлаждения. Поршни 17 и 13 достигли ВМТ. Закрывается перепускной клапан 11 и открывается впускной клапан 10. В цилиндре компрессора начинается такт "впуск". И при движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндр компрессора через впускной клапан 10 поступает свежий воздух. В это время в рабочем цилиндре при нахождении поршня в ВМТ происходит впрыск и воспламенение топлива. Начинается такт "рабочий ход". При движении поршня от ВМТ к НМТ, при достижении поршнем окон охлаждения, когда давление в цилиндре будет равно давлению в камере охлаждения, окна открываются и воздух из камеры охлаждения через окна охлаждения поступает в цилиндр и совместно с находящимися там газами совершает работу. При этом в рабочем цилиндре повышается концентрация кислорода, который вместе с кислородом, поступающим из камеры охлаждения при такте "сжатие", участвует в процессе горения следующего такта "рабочий ход". При достижении поршней НМТ открывается выпускной клапан 6, закрывается впускной клапан 10 и тактами "сжатие" начинается новый цикл работы двигателя.Tact "compression". Pistons 17 and 13 are located at the BDC. In the working cylinder, the exhaust gases and air in the cooling chamber are under slight pressure. The exhaust valve 6 opens and the excess of exhaust gases from the cylinder rushes into the atmosphere, including under the influence of a piston moving from BDC to TDC. In this case, air from the cooling chamber enters the cylinder and reduces the concentration of exhaust gases, increases the oxygen content in the air mixture. The bypass valve 11 opens and the exhaust valve 6 closes. With the simultaneous movement of the pistons 17 and 13 from the BDC to the TDC, air is displaced from the compressor cylinder through the bypass valve into the cooling chamber and the air mixture is compressed in the working cylinder while air is compressed in the cooling chamber. When the piston closes the cooling windows and its further movement to TDC in the working cylinder, the air mixture is compressed in the combustion chamber. And all the air from the compressor is displaced by the piston into the cooling chamber, where it is heated from the walls of the cylinder liner with increasing pressure in the cooling chamber. Pistons 17 and 13 reached TDC. The bypass valve 11 closes and the inlet valve 10 opens. The “intake” cycle begins in the compressor cylinder. And when the piston moves from TDC to BDC, fresh air enters the compressor cylinder through the intake valve 10. At this time, in the working cylinder, when the piston is in TDC, fuel injection and ignition occur. Begins the "stroke". When the piston moves from TDC to BDC, when the piston reaches the cooling windows, when the pressure in the cylinder is equal to the pressure in the cooling chamber, the windows open and air from the cooling chamber through the cooling windows enters the cylinder and, together with the gases located there, does the work. In this case, the concentration of oxygen in the working cylinder increases, which, together with the oxygen coming from the cooling chamber during the “compression” cycle, participates in the “stroke” of the next cycle. When the NMT pistons are reached, the exhaust valve 6 opens, the intake valve 10 closes, and a new compression cycle begins with the compression strokes.
При двухтактном цикле в рабочих цилиндрах нет потери тепловой энергии, вызванной охлаждением цилиндров на вспомогательных тактах поступающей воздушной смесью, т.к. этих двух тактов в рабочем цилиндре просто нет, а следовательно, тепловая энергия стенок цилиндров будет участвовать в совершении работы. Кроме того, использование компрессора для нагнетания свежего воздуха в камеру охлаждения позволяет сжимать в камере охлаждения более холодный воздух, чем четырехтактным способом в известном двигателе, что при равном количестве поступающей воздушной смеси в известном и заявляемом двигателях, в заявляемом расходуется меньшая мощность на сжатие. К тому же, более холодный воздух позволяет эффективнее охлаждать гильзы цилиндров, позволяя тем самым также эффективнее использовать тепловую энергию стенок гильз. Расчеты показывают, что использование компрессора и двухтактного цикла работы рабочих цилиндров позволяют увеличить коэффициент полезного действия двигателя на 5-7% и следовательно уменьшить расход топлива на 5-7% по сравнению с известным двигателем при равной их мощности.With a push-pull cycle, there is no loss of thermal energy in the working cylinders caused by cooling of the cylinders at auxiliary cycles by the incoming air mixture, because these two cycles in the working cylinder simply do not exist, and therefore, the thermal energy of the cylinder walls will participate in the work. In addition, the use of a compressor to inject fresh air into the cooling chamber allows you to compress cooler air than the four-stroke method in the known engine, which, with an equal amount of incoming air mixture in the known and claimed engines, uses less compression power in the claimed one. In addition, colder air allows more efficient cooling of cylinder liners, thereby also allowing more efficient use of the thermal energy of the walls of the liners. Calculations show that the use of a compressor and a two-stroke cycle of working cylinders can increase the efficiency of the engine by 5-7% and therefore reduce fuel consumption by 5-7% compared with the known engine with equal power.
Основным достоинством данного двигателя является повышение коэффициента полезного действия, снижение расхода топлива, а также расширение области применения двигателей за счет независимости объема камеры охлаждения от рабочего объема цилиндра.The main advantage of this engine is to increase the efficiency, reduce fuel consumption, as well as expand the scope of engines due to the independence of the volume of the cooling chamber from the working volume of the cylinder.
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110592/06A RU2254485C2 (en) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Internal combustion engine |
| PCT/RU2003/000555 WO2004088102A1 (en) | 2003-04-01 | 2003-12-11 | Internal combustion engine |
| AU2003296035A AU2003296035A1 (en) | 2003-04-01 | 2003-12-11 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110592/06A RU2254485C2 (en) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003110592A RU2003110592A (en) | 2004-10-10 |
| RU2254485C2 true RU2254485C2 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35836062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003110592/06A RU2254485C2 (en) | 2003-04-01 | 2003-04-14 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2254485C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4656975A (en) * | 1985-04-22 | 1987-04-14 | Johnson Kenneth A | Engine cooling system |
| US4676202A (en) * | 1986-05-05 | 1987-06-30 | Johnson Kenneth A | Engine cooling system |
| DE3733370A1 (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-13 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Cooling air feed device for an internal combustion engine |
| SU1605007A1 (en) * | 1989-02-24 | 1990-11-07 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Sleeve of i.c. engine cylinder |
-
2003
- 2003-04-14 RU RU2003110592/06A patent/RU2254485C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4656975A (en) * | 1985-04-22 | 1987-04-14 | Johnson Kenneth A | Engine cooling system |
| US4676202A (en) * | 1986-05-05 | 1987-06-30 | Johnson Kenneth A | Engine cooling system |
| DE3733370A1 (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-13 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Cooling air feed device for an internal combustion engine |
| SU1605007A1 (en) * | 1989-02-24 | 1990-11-07 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Sleeve of i.c. engine cylinder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5265564A (en) | Reciprocating piston engine with pumping and power cylinders | |
| RU2438023C2 (en) | Engine with split cycle and method for increasing air pressure in it | |
| EP0476010B1 (en) | Reciprocating piston engine with pumping and power cylinders | |
| CA2674672A1 (en) | Split-cycle four-stroke engine | |
| EE02987B1 (en) | Internal combustion engine and internal combustion engine operating method | |
| US3785355A (en) | Engine with internal charge dilution and method | |
| US4993372A (en) | Two stroke internal combustion engine with decompression valve | |
| US4307687A (en) | Internal combustion engines | |
| WO2006059100A3 (en) | Improvements to reciprocating machines | |
| JP2016526635A (en) | Internal combustion engine | |
| WO2007088560A1 (en) | An improved hybrid internal combustion engine with extended expansion | |
| JP2820793B2 (en) | Reciprocating engine with pump cylinder and power cylinder | |
| WO2004109073A3 (en) | Internal combustion engine and method of enhancing engine performance | |
| AU3560897A (en) | Two-stroke engine operation method and internal combustion two-stroke engine | |
| RU2027879C1 (en) | Internal combustion engine | |
| CA2568167A1 (en) | Ultra-expansion four-stroke internal combustion engine | |
| RU2254485C2 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2144141C1 (en) | Four-stroke combination internal combustion engine and method of use of high-pressure hot gases | |
| GB2196384A (en) | Diesel and steam engine | |
| RU2299999C2 (en) | Internal combustion engine with auxiliary cylinder (versions) | |
| BR0013260B1 (en) | method for enhancing the performance of a two-stroke, internal combustion engine with compression ignition, two-piston split crankshaft and two-piston internal combustion engine, and two-stroke internal combustion engine with two-piston compression ignition with double connecting rod. | |
| RU2316658C1 (en) | Diesel engine | |
| RU2253740C2 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2820915C1 (en) | Window gas distribution mechanism | |
| RU234316U1 (en) | Two-stroke internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070415 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100510 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120415 |