RU156745U1 - POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES - Google Patents

POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES Download PDF

Info

Publication number
RU156745U1
RU156745U1 RU2015105473/06U RU2015105473U RU156745U1 RU 156745 U1 RU156745 U1 RU 156745U1 RU 2015105473/06 U RU2015105473/06 U RU 2015105473/06U RU 2015105473 U RU2015105473 U RU 2015105473U RU 156745 U1 RU156745 U1 RU 156745U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiver
expansion machine
power plant
compressor
expansion
Prior art date
Application number
RU2015105473/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Самойлович Кукис
Максим Игоревич Куколев
Андрей Викторович Романов
Дмитрий Станиславович Агапов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority to RU2015105473/06U priority Critical patent/RU156745U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU156745U1 publication Critical patent/RU156745U1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения, содержащая расширительную машину с поршнем, кривошипно-шатунным механизмом, впускным и выпускным клапанами в одноименных патрубках и форсункой между ними, топливный бак, соединенный топливопроводом с форсункой, двигатель Стерлинга с полостью для прохода отработавших газов, соединенной с выпускным патрубком, компрессор, соединенный трубопроводом с ресивером, отличающаяся тем, что расширительная машина дополнительно содержит свечу зажигания, установленную рядом с форсункой, ресивер окружен полостью охлаждения, силовая установка дополнительно содержит вихревую трубу Ранка-Хилша, вход в которую соединен трубопроводом с компрессором, а выходы с полостью охлаждения ресивера и с выпускным патрубком расширительной машины.A power plant with separated compression and expansion processes, containing an expansion machine with a piston, a crank mechanism, inlet and outlet valves in the pipes of the same name and an injector between them, a fuel tank connected by a fuel line to an injector, a Sterling engine with a cavity for the passage of exhaust gases connected with an outlet pipe, a compressor connected by a pipeline to a receiver, characterized in that the expansion machine additionally contains a spark plug installed next to the nozzle, the receiver is surrounded by a cooling cavity, the power plant additionally contains a Rank-Hilsch vortex tube, the entrance to which is connected by a pipeline to the compressor, and the outputs with the receiver cooling cavity and the outlet of the expansion machine.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использована для повышения мощности силовой установки.The utility model relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used to increase the power of the power plant.

Известна силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения (RU 52938, F02G 5/02, опубл. 27.04.2006), содержащая поршневую расширительную машину с кривошипно-шатунным механизмом, поршнем, впускным и выпускным клапанами, выпускным патрубком и форсункой; топливный бак с топливопроводом; двигатель Стерлинга с полостью для прохода отработавших газов; компрессор, соединенный трубопроводом с ресивером.A known power plant with separate compression and expansion processes (RU 52938, F02G 5/02, publ. 04/27/2006), containing a piston expansion machine with a crank mechanism, a piston, inlet and outlet valves, exhaust pipe and nozzle; fuel tank with fuel line; Stirling engine with a cavity for the passage of exhaust gases; compressor connected to the receiver by piping.

Недостатками этой силовой установки является то, что сжатый воздух, поступающий из ресивера в цилиндр расширительной машины, имеет высокую температуру, что обусловливает его малую плотность, а значит, и меньшую массу воздушного заряда в цилиндре (меньший коэффициент наполнения). Последнее ограничивает количество топлива, которое может быть сожжено в цилиндре и, соответственно, мощность, вырабатываемую силовой установкой.The disadvantages of this power plant is that the compressed air coming from the receiver into the cylinder of the expansion machine has a high temperature, which causes its low density, and hence a smaller mass of air charge in the cylinder (lower filling ratio). The latter limits the amount of fuel that can be burned in the cylinder and, accordingly, the power generated by the power plant.

Полезная модель решает задачу повышения мощности, вырабатываемой силовой установкой за счет обеспечения возможности сжигания большего количества топлива в цилиндре расширительной машины.The utility model solves the problem of increasing the power generated by the power plant by providing the ability to burn more fuel in the cylinder of the expansion machine.

Это достигается тем, что в силовой установке с разделенными процессами сжатия и расширения, содержащей расширительную машину с поршнем, кривошипно-шатунным механизмом, впускным и выпускным клапанами в одноименных патрубках и форсункой между ними, топливный бак, соединенный топливопроводом с форсункой, двигатель Стерлинга с полостью для прохода отработавших газов, соединенной с выпускным патрубком, компрессор, соединенный трубопроводом с ресивером, согласно полезной модели расширительная машина дополнительно содержит свечу зажигания, установленную рядом с форсункой, ресивер окружен полостью охлаждения, силовая установка дополнительно содержит вихревую трубу Ранка-Хилша, вход в которую соединен трубопроводом с компрессором, а выходы с полостью охлаждения ресивера и с выпускным патрубком расширительной машины.This is achieved by the fact that in a power plant with separate compression and expansion processes, containing an expansion machine with a piston, a crank mechanism, intake and exhaust valves in the pipes of the same name and an injector between them, a fuel tank connected by a fuel line to the nozzle, a Sterling engine with a cavity for the passage of exhaust gases connected to the exhaust pipe, the compressor connected by a pipe to the receiver, according to a utility model, the expansion machine further comprises a spark plug installed next to the nozzle, the receiver is surrounded by a cooling cavity, the power unit additionally contains a Rank-Hillsch vortex tube, the inlet of which is connected by a pipeline to the compressor, and the outputs with the cooling cavity of the receiver and the exhaust pipe of the expansion machine.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображено принципиальное устройство силовой установки.The utility model is illustrated by the drawing, which shows the basic structure of the power plant.

Устройство содержит поршневую расширительную машину 1 с кривошипно-шатунным механизмом 2, поршнем 3, выпускным 4 и впускным 5 клапанами, выпускным патрубком 6, форсункой 7 и свечой зажигания 8, топливный бак 9 с топливопроводом 10, двигатель Стерлинга 11 с полостью для прохода отработавших газов 12, компрессор 13, соединенный трубопроводом 14 с ресивером 15 и трубопроводом 16 с вихревой трубой Ранка-Хилша 17, которая трубопроводом 18 соединена с выпускным патрубком 6 и трубопроводом 19 с полостью охлаждения 20 ресивера 15. Ресивер 15 посредством впускного коллектора 21 соединен с поршневой расширительной машиной 1.The device comprises a piston expansion machine 1 with a crank mechanism 2, a piston 3, an exhaust 4 and an inlet 5 valve, an exhaust pipe 6, a nozzle 7 and an spark plug 8, a fuel tank 9 with a fuel pipe 10, a Sterling engine 11 with an exhaust gas passage 12, a compressor 13 connected by a pipe 14 to a receiver 15 and a pipe 16 with a Rank-Hills vortex pipe 17, which is connected by a pipe 18 to an exhaust pipe 6 and a pipe 19 with a cooling cavity 20 of the receiver 15. The receiver 15 by means of an inlet the manifold 21 is connected to the piston expansion machine 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После завершения очередного рабочего цикла, отработавшие газы из расширительной машины 1 через выпускной клапан 4 по выпускному патрубку 6 поступают в полость 12, окружающую нагреватель двигателя Стирлинга 11 и обеспечивают его работу. Мощность, вырабатываемая двигателем Стирлинга 11, используется для сжатия воздуха в компрессоре 13. Основная часть сжатого воздуха по трубопроводу 14 подается в ресивер 15, откуда через впускной клапан 5 поступает в цилиндр расширительной машины 1 в момент, когда поршень 3 начинает перемещаться от верхней мертвой точки к нижней. Другая часть сжатого в компрессоре 13 воздуха по трубопроводу 16 направляется в вихревую трубу Ранка-Хилша 17, в которой поток воздуха разделяется на два: холодный и нагретый. Холодный поток по трубопроводу 19 направляется в полость охлаждения 20 ресивера 15 и затем выходит в атмосферу, а нагретый по трубопроводу 18 попадает в выпускной патрубок 6 и смешивается с отработавшими газами. Холодный поток воздуха, проходящий через полость охлаждения 20, понижает температуру сжатого воздуха в ресивере 15, в результате чего плотность сжатого воздуха увеличивается и в надпоршневое пространство расширительной машины 1 попадает большее его количество. В это же время в цилиндр расширительной машины 1 через форсунку 7 впрыскивается топливо, поступающее по топливопроводу 10 из топливного бака 9. Поступившее в цилиндр топливо первоначально воспламеняется с помощью свечи зажигания 8 и в дальнейшем горит по мере поступления его в надпоршневое пространство. Наличие в цилиндре расширительной машины 1 большего количества воздуха в связи с его повышенной плотностью (в сравнении с прототипом), обеспечивает возможность сжигания большего количества топлива и соответствующее повышение мощности, вырабатываемой силовой установкой (по данным работы: Берестнев Г.А. Оценка влияния температуры наддувочного воздуха на мощностные, экономические показатели дизеля ЯМ3-8424 и особенности протекания его рабочего цикла // Ползуновский вестник. - №4. - Барнаул, 2006. - С. 84-91, рис. 1, понижение температуры воздуха, поступающего в цилиндр дизеля, на каждые 10 К приводит к повышению мощности на 3.3%).After the completion of the next working cycle, the exhaust gases from the expansion machine 1 through the exhaust valve 4 through the exhaust pipe 6 enter the cavity 12 surrounding the heater of the Stirling engine 11 and ensure its operation. The power generated by the Stirling engine 11 is used to compress the air in the compressor 13. The main part of the compressed air through a pipe 14 is supplied to the receiver 15, from where through the inlet valve 5 it enters the cylinder of the expansion machine 1 at the moment when the piston 3 begins to move from top dead center to the bottom. Another part of the compressed air in the compressor 13 through the pipe 16 is sent to the Rank-Hills vortex tube 17, in which the air flow is divided into two: cold and heated. The cold stream through the pipe 19 is directed to the cooling cavity 20 of the receiver 15 and then goes into the atmosphere, and the heated through the pipe 18 enters the exhaust pipe 6 and mixes with the exhaust gases. The cold air stream passing through the cooling cavity 20 lowers the temperature of the compressed air in the receiver 15, as a result of which the density of the compressed air increases and a larger amount of it enters the supra-piston space of the expansion machine 1. At the same time, fuel is injected into the cylinder of the expansion machine 1 through the nozzle 7, which enters the fuel line 10 from the fuel tank 9. The fuel entering the cylinder is initially ignited with the help of the spark plug 8 and then burns as it enters the over-piston space. The presence of a larger amount of air in the cylinder of the expansion machine 1 due to its increased density (in comparison with the prototype) provides the possibility of burning more fuel and a corresponding increase in the power generated by the power plant (according to the work: G. Berestnev. Assessing the effect of the charge-air temperature air power, economic indicators of the YaM3-8424 diesel engine and features of its working cycle // Polzunovsky Bulletin - No. 4. - Barnaul, 2006. - P. 84-91, Fig. 1, lowering the air temperature, post dipping into the cylinder of the cylinder, for every 10 K leads to an increase in power by 3.3%).

Claims (1)

Силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения, содержащая расширительную машину с поршнем, кривошипно-шатунным механизмом, впускным и выпускным клапанами в одноименных патрубках и форсункой между ними, топливный бак, соединенный топливопроводом с форсункой, двигатель Стерлинга с полостью для прохода отработавших газов, соединенной с выпускным патрубком, компрессор, соединенный трубопроводом с ресивером, отличающаяся тем, что расширительная машина дополнительно содержит свечу зажигания, установленную рядом с форсункой, ресивер окружен полостью охлаждения, силовая установка дополнительно содержит вихревую трубу Ранка-Хилша, вход в которую соединен трубопроводом с компрессором, а выходы с полостью охлаждения ресивера и с выпускным патрубком расширительной машины.
Figure 00000001
A power plant with separate compression and expansion processes, comprising an expansion machine with a piston, a crank mechanism, intake and exhaust valves in the pipes of the same name and an injector between them, a fuel tank connected by a fuel line to the nozzle, a Stirling engine with an exhaust gas passage connected to with an exhaust pipe, a compressor connected by a pipe to the receiver, characterized in that the expansion machine further comprises a spark plug mounted next to the nozzles Coy, the receiver is surrounded by a cooling cavity, the power plant additionally contains a Rank-Hills vortex tube, the inlet of which is connected by a pipeline to the compressor, and the outputs with the cooling cavity of the receiver and with the exhaust pipe of the expansion machine.
Figure 00000001
RU2015105473/06U 2015-02-17 2015-02-17 POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES RU156745U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105473/06U RU156745U1 (en) 2015-02-17 2015-02-17 POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105473/06U RU156745U1 (en) 2015-02-17 2015-02-17 POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU156745U1 true RU156745U1 (en) 2015-11-20

Family

ID=54598445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015105473/06U RU156745U1 (en) 2015-02-17 2015-02-17 POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU156745U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109311385A (en) * 2016-06-15 2019-02-05 沃尔沃卡车集团 Gas tank device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109311385A (en) * 2016-06-15 2019-02-05 沃尔沃卡车集团 Gas tank device
CN109311385B (en) * 2016-06-15 2022-04-08 沃尔沃卡车集团 Air box device
US11850936B2 (en) 2016-06-15 2023-12-26 Volvo Truck Corporation Gas tank arrangement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201560839U (en) Internal combustion stirling engine
Gonca et al. Performance analysis and simulation of a diesel-miller cycle (DiMC) engine
WO2015110257A3 (en) Reciprocating piston internal combustion engine, and method for operating a reciprocating piston internal combustion engine
CN105115733B (en) A kind of constant volume burning system and control method for simulating in-cylinder direct-jet natural gas engine
JP2010285977A (en) Built-in compressor type six-stroke engine exclusive for hydrogen
RU156745U1 (en) POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES
WO2016000400A1 (en) Efficient thermal energy power device and work-doing method therefor
RU155349U1 (en) HEAT POWER PLANT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES
RU2549745C2 (en) Operation of two-stroke ice running on hydrogen and with application of exhaust power in pulsating pipe
CN204099043U (en) A kind of two stroke IC engine
RU108497U1 (en) PULSING REACTIVE PISTON ENGINE
RU78527U1 (en) PISTON ENGINE
CN205047324U (en) Oxyhydrogen mixes combustion -supporting formula control by temperature change internal combustion device that economizes on fuel
CN103388500A (en) Range energy-saving method of common reciprocating piston engine
RU45463U1 (en) ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY
CN102392734B (en) Method for controlling motion of cylinder piston of piston engine and device for implementing method
RU167335U1 (en) Pneumatic piston engine for the utilization of the heat of exhaust gas from an internal combustion engine
CN102678273A (en) Self-matching adjusting device for air intake flow and environmental pressure
RU176215U1 (en) SECONDARY VEHICLE CIRCUIT OF ICE VEHICLE
RU94637U1 (en) COMBINED STEAM-GAS ENGINE
RU87469U1 (en) COMBINED STEAM-GAS ENGINE
RU37392U1 (en) ENGINE WITH SEPARATED GAS STEAMING PROCESSES
RU29101U1 (en) Combined V-piston engine
RU49114U1 (en) HEAT ENGINE WITH SEPARATE GAS VAPOR PROCESSES
RU27645U1 (en) ENGINE WITH CATALYTIC HEATING OF WORKING GASES

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160218