RU2319849C2 - Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов - Google Patents
Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319849C2 RU2319849C2 RU2005113074/06A RU2005113074A RU2319849C2 RU 2319849 C2 RU2319849 C2 RU 2319849C2 RU 2005113074/06 A RU2005113074/06 A RU 2005113074/06A RU 2005113074 A RU2005113074 A RU 2005113074A RU 2319849 C2 RU2319849 C2 RU 2319849C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- combustion chamber
- valve
- engine
- gas
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневому двухтактному двигателю внутреннего сгорания. Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом объема цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов, содержит поршень, цилиндр, форсунку, головку цилиндра, при этом он снабжен турбокомпрессором с резервуаром, камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и выполнена с предкамерой и теплоизоляцией, устройством выпускного клапана воздуха от резервуара турбокомпрессора в цилиндр, устройством впускного клапана воздуха из цилиндра в камеру сгорания, устройством впускного клапана газа из камеры сгорания в цилиндр и устройством выпускного клапана отработанного газа. Изобретение обеспечивает повышение КПД двигателя по теплу до 70% и мощности в 1,6 раза. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности поршневому двухтактному двигателю внутреннего сгорания.
Для поршневого двухтактного двигателя с камерой сгорания, которая находится за пределами цилиндра и соединена цилиндром через систему клапанов, аналог - любой поршневой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
Выбираем в качестве прототипа четырехтактный четырехцилиндровый дизельный двигатель А-41 Алтайского моторного завода.
Двухтактный поршневой двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределами цилиндра и соединена цилиндром через систему клапанов, его конструктивный прототип - поршневой четырехтактный дизельный двигатель с выполнением конструктивных изменений и дополнений:
- устройство выпускного клапана отработанного газа /изменение конфигураций кулачка распределительного вала/;
- устройство впускного клапана газа из камеры сгорания в цилиндр /изменение конфигураций кулачка распределительного вала, выполнение газопровода от камеры сгорания в цилиндр/;
- устройство впускного клапана воздуха в камеру сгорания из цилиндра /установка на головке цилиндра клапана, аналог - клапан поршневого компрессора, выполнение воздухопровода от цилиндра до камеры сгорания/;
- устройство впускного клапана воздуха в цилиндр из резервуара турбокомпрессора /установка на головке цилиндра клапана, аналог - клапан поршневого компрессора, выполнение воздухопровода от резервуара турбокомпрессора до цилиндра/;
- установка коленчатого вала для двухтактного двигателя;
- устройство картера шестерен распределения для двухтактного двигателя /замена шестерен/;
- установка турбокомпрессора с резервуаром;
- установка камеры сгорания, которая находится за пределами цилиндра /камера сгорания имеет цилиндрическую форму без фланцевых разъемов вдоль образующей, изготавляется из жаропрочного материала и состоит: из корпуса, камеры сгорания, предкамеры в виде усеченного конуса, вершина которого направлена в камеру сгорания, горелочного устройства с форсункой в предкамере, теплоизоляционного слоя между стенкой камеры сгорания и корпусом;
- устройство головки поршня с увеличенной рабочей площадью (головка поршня с волнообразной рабочей площадью или другой конфигурацией рабочей площади).
Технической задачей является повышение мощности двигателя в 1,6 раза по отношению к двигателю-прототипу.
Повышение КПД до 70% и более по теплу за счет эффективного использования работы тепла (газа) в двигателе:
- уменьшение потерь тепла с отходящим газом (понижение температуры выхлопного газа);
- уменьшение потерь тепла на охлаждение, нагрев двигателя (понижение температуры в цилиндре двигателя);
- повторного использования неотработанного тепла (газа) в камере сгорания;
- более полное сгорание топлива, так как при работе двигателя минимальная температура стенок камеры сгорания около 300°С (в традиционном двигателе максимальная температура стенок камеры сгорания и сжатия не более 100°С, из-за низкой температуры около стенок камеры сгорания и сжатия происходит затухание реакций горения или неполное сгорание топлива);
- получаем дополнительную мощность и КПД двигателя к мощности и КПД двигателя по теплу за счет увеличения рабочей площади головки поршня прямо пропорционально повысится мощность и КПД двигателя (т.к. камера сгорания находится за пределом цилиндра, это дает возможность максимально увеличить рабочую площадь головки поршня).
Поставленная задача достигается за счет того, что поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом объема цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов, содержит поршень, цилиндр, форсунку, головку цилиндра, при этом он снабжен турбокомпрессором с резервуаром, камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и выполнена с предкамерой и теплоизоляцией, устройством выпускного клапана воздуха от резервуара турбокомпрессора в цилиндр, устройством впускного клапана воздуха из цилиндра в камеру сгорания, устройством впускного клапана газа из камеры сгорания в цилиндр и устройством выпускного клапана отработанного газа.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где на
фиг.1 изображена головка поршня с увеличенной рабочей площадью;
фиг.2 - схема работы одного цилиндра поршневого двухтактного двигателя с камерой сгорания, которая находится за пределами цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов.
Поршневой двухтактный двигатель содержит:
цилиндр 1,
поршень 2,
выпускной клапан отработанного газа 3,
впускной клапан 4 из цилиндра в камеру сгорания,
впускной клапан 5 из камеры сгорания в цилиндр,
впускной клапан 6 от турбокомпрессора в цилиндр,
форсунку 7,
камеру сгорания 8,
предкамеру 9, зону смесеобразования и начала реакций горения,
зону реакций горения в камере сгорания 10,
теплоизоляцию 11,
наружный корпус 12.
Осуществление изобретения.
В зависимости от конструктивного исполнения двигателя и места расположения камеры сгорания разрабатывается ее конструктивная форма.
Камера сгорания может работать на один или несколько цилиндров в зависимости от ее объема.
В объем камеры сгорания включаем:
- камеру сгорания;
- газопровод от камеры сгорания до впускного клапана газа из камеры сгорания в цилиндр;
- воздухопровод от впускного клапана воздуха из цилиндра до камеры сгорания.
Постоянные параметры для первичного расчета работы двигателя:
- объем камеры сгорания составляет 0,35% от рабочего объема цилиндра;
- при повороте коленчатого вала от НМТ выпускной клапан отработанного газа закрывается в точке 120°;
- при повороте коленчатого вала от ВМТ впускной клапан газа из камеры сгорания в цилиндр закрывается в точке 40°;
- объем воздуха, который остается в цилиндре, в точке закрытия выпускного клапана равен общему объему цилиндра.
Производим первичный расчет работы двигателя и составляем таблицы работы газа в цилиндре.
Определяем необходимые параметры работы газа в цилиндре двигателя:
- мощность;
- максимальное давление в цилиндре;
- температуру отходящего газа /согласно климатическим условиям работы двигателя/.
Производим коррекцию расчетов и таблиц согласно с необходимыми заданными параметрами работы газа в цилиндре двигателя:
- при раннем закрытии выпускного клапана 3 от первоначальной точки получаем повышение температуры выхлопного газа;
- при позднем закрытии выпускного клапана 3 от первоначальной точки получаем понижение температуры выхлопного газа;
- при раннем закрытии впускного клапана 5 от первоначальной точки получаем увеличение давления, повышение максимальной температуры в камере сгорания и цилиндре;
- при позднем закрытии впускного клапана 5 от первоначальной точки получаем уменьшение давления, понижение максимальной температуры в камере сгорания и цилиндре;
- при увеличении объема камеры сгорания от первоначального объема получаем уменьшение давления, понижение максимальной температуры, увеличение рабочего объема газа в камере сгорания;
- при уменьшении объема камеры сгорания от первоначального объема получаем увеличение давления, повышение максимальной температуры, уменьшение рабочего объема газа в камере сгорания;
- при увеличении потребляемого объема воздуха от первоначального объема получаем увеличение давления, понижение максимальной температуры, увеличение рабочего объема газа в камере сгорания и цилиндре;
- при уменьшении потребляемого объема воздуха от первоначального объема получаем уменьшение давления, повышение максимальной температуры, уменьшение рабочего объема газа в камере сгорания и цилиндре.
Работа
Камера сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена цилиндром через систему клапанов, предназначена для периодического сжигания топлива в периодическом потоке воздуха.
Совершаемые работы в поршневом двухтактном двигателе с камерой сгорания, которая находится за пределами цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов. В этом двигателе при движении поршня совершается шесть циклов работ.
Первый такт
1. Первый цикл работы /положение 1/ - происходит сгорание топлива при одновременно совмещенном расширении газа в камере сгорания и в цилиндре, открытом впускном клапане 5 и движении поршня от ВМТ к НМТ при постоянном давлении и постоянном объеме работы газа. В определенной заданной точке закрывается клапан 5 и прекращается поступление газа из камеры сгорания в цилиндр. При закрытом выпускном клапане 5 та часть неотработанного газа /тепла/, оставшегося в камере сгорания, используется в следующем цикле работы (фиг.2).
Повторное использование неотработанного газа /тепла/ составляет основу высокой экономической эффективности работы двигателя.
2. Второй цикл работы /положение 2/ - происходит расширение газа в цилиндре при закрытых клапанах и движении поршня к НМТ (фиг.2).
3. Третий цикл работы /положение 3/ - при движении поршня к НМТ происходит падение давления газа в цилиндре в определенной точке за счет незначительного превышения давления воздуха в резервуаре турбокомпрессора, чем в цилиндре, автоматически открывается клапан 6 и в цилиндр под давлением поступает воздух, начинается дополнительная доработка тепла. В заданной точке открывается выпускной клапан 3, начинается вытеснение воздухом продуктов сгорания /отработанного газа/ из цилиндра (фиг.2).
Второй такт
4. Четвертый цикл работы /положение 4/ - происходит продувка цилиндра сжатым воздухом при движении поршня от НМТ к ВМТ.
При открытом впускном клапане 6 из резервуара турбокомпрессора сжатым воздухом через открытый выпускной клапан 3 из цилиндра вытесняется продукт сгорания /отработанный газ/. В определенной расчетной точке закрывается выпускной клапан 3 и прекращается продувка цилиндра (фиг.2).
5. Пятый цикл работы /положение 5/ - происходит сжатие в цилиндре при закрытых клапанах и постоянном объеме воздуха. При движении поршня к ВМТ и закрытом выпускном клапане 3 автоматически закрывается впускной клапан 6 за счет незначительного превышения давления в цилиндре над давлением в резервуаре турбокомпрессора.
Давление воздуха, поступающего из резервуара турбокомпрессора, должно соответствовать расчетному давлению в точке закрытия выпускного клапана 3 (фиг.2).
6. Шестой цикл работы /положение 6/ - происходит одновременное совмещенное сжатие в камере сгорания и цилиндре при движении поршня к ВМТ, за счет незначительного превышения давления воздуха в цилиндре над давлением газа в камере сгорания автоматически открывается впускной клапан 4.
В начале одновременного совмещенного сжатия воздухом вытесняется из предкамеры 9 продукт сгорания. При полном заполнении воздухом предкамеры 9 через форсунку 7 в предкамеру подается топливо, происходит смесеобразование и начало реакции горения.
В определенной заданной точке открывается впускной клапан 5 и газ поступает в цилиндр двигателя (фиг.2).
Claims (1)
- Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом объема цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов, содержащий поршень, цилиндр, форсунку, головку цилиндра, отличающийся тем, что он снабжен турбокомпрессором с резервуаром, камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и выполнена с предкамерой и теплоизоляцией, устройством выпускного клапана воздуха от резервуара турбокомпрессора в цилиндр, устройством впускного клапана воздуха из цилиндра в камеру сгорания, устройством впускного клапана газа из камеры сгорания в цилиндр и устройством выпускного клапана отработанного газа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113074/06A RU2319849C2 (ru) | 2005-05-03 | 2005-05-03 | Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113074/06A RU2319849C2 (ru) | 2005-05-03 | 2005-05-03 | Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005113074A RU2005113074A (ru) | 2006-11-20 |
| RU2319849C2 true RU2319849C2 (ru) | 2008-03-20 |
Family
ID=37501562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005113074/06A RU2319849C2 (ru) | 2005-05-03 | 2005-05-03 | Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319849C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3577729A (en) * | 1969-03-11 | 1971-05-04 | Glenn B Warren | Reciprocating internal combustion engine with constant pressure combustion |
| US3932987A (en) * | 1969-12-23 | 1976-01-20 | Muenzinger Friedrich | Method of operating a combustion piston engine with external combustion |
| WO1982000178A1 (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-21 | L Hedelin | A method for regulating the operating cycle in a combustion engine,and a combustion engine having a variable working volume |
| DE2549823C2 (de) * | 1974-11-20 | 1982-10-14 | Cornelis Harderwijk Hubers | Expansions-Brennkraftmaschine mit einer außerhalb der Zylinder liegenden Brennkammer |
| SU1758264A1 (ru) * | 1989-11-21 | 1992-08-30 | Н.И. Донцов | Силова установка, способ ее работы, двигатель внутреннего сгорани и способ его работы |
| RU2121113C1 (ru) * | 1996-05-28 | 1998-10-27 | Акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газовой турбины |
-
2005
- 2005-05-03 RU RU2005113074/06A patent/RU2319849C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3577729A (en) * | 1969-03-11 | 1971-05-04 | Glenn B Warren | Reciprocating internal combustion engine with constant pressure combustion |
| US3932987A (en) * | 1969-12-23 | 1976-01-20 | Muenzinger Friedrich | Method of operating a combustion piston engine with external combustion |
| DE2549823C2 (de) * | 1974-11-20 | 1982-10-14 | Cornelis Harderwijk Hubers | Expansions-Brennkraftmaschine mit einer außerhalb der Zylinder liegenden Brennkammer |
| WO1982000178A1 (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-21 | L Hedelin | A method for regulating the operating cycle in a combustion engine,and a combustion engine having a variable working volume |
| SU1758264A1 (ru) * | 1989-11-21 | 1992-08-30 | Н.И. Донцов | Силова установка, способ ее работы, двигатель внутреннего сгорани и способ его работы |
| RU2121113C1 (ru) * | 1996-05-28 | 1998-10-27 | Акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газовой турбины |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005113074A (ru) | 2006-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6080224B2 (ja) | ２−ストローク内燃エンジン、２−ストローク内燃エンジンの運転方法及び２−ストロークエンジンの変換方法 | |
| US8371256B2 (en) | Internal combustion engine utilizing dual compression and dual expansion processes | |
| JP2022106738A (ja) | 圧縮点火エンジンの改善したシステムおよび方法 | |
| US20080034755A1 (en) | Steam enhanced double piston cycle engine | |
| WO2013023434A1 (zh) | 二冲程往复活塞式燃汽发动机 | |
| KR20200015472A (ko) | 압축 착화 엔진의 개선된 시스템 및 방법 | |
| CN103266950A (zh) | 一种油水燃料复合式废气动力型二行程发动机 | |
| RU2319849C2 (ru) | Поршневой двухтактный двигатель с камерой сгорания, которая находится за пределом цилиндра и соединена с цилиндром через систему клапанов | |
| CN102852577B (zh) | 包括具有两个凸起的排气凸轮的四冲程内燃机 | |
| RU2324830C1 (ru) | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора | |
| RU2268376C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| CN114776444A (zh) | 一种高效率内燃机 | |
| RU2206775C1 (ru) | Способ регулирования и работы бензинового двигателя внутреннего сгорания | |
| WO2006025743A2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
| US20180149079A1 (en) | Spark-ignition engine with subsequent cylinders | |
| RU2626611C2 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с наивысшими технико-экономическими и экологическими критериальными параметрами и электронным управлением аккумуляторной системой впрыска топлива широкого фракционного состава | |
| JP7574280B2 (ja) | 一対気筒を有する内燃機関 | |
| GB2425808A (en) | Supercharged two-stroke engine with separate direct injection of air and fuel | |
| RU2786859C1 (ru) | Способ и опытовая система с независимым источником наддувочного воздуха двухтактных двс | |
| RU2503832C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| RU37392U1 (ru) | Двигатель с разделенными процессами газопарообразования | |
| RU2253740C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2062342C1 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания | |
| RU45463U1 (ru) | Двигатель с внешним подводом теплоты | |
| KR810001721B1 (ko) | 내연 기관용 밸브 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110504 |