RU172388U1 - Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями - Google Patents
Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями Download PDFInfo
- Publication number
- RU172388U1 RU172388U1 RU2016148370U RU2016148370U RU172388U1 RU 172388 U1 RU172388 U1 RU 172388U1 RU 2016148370 U RU2016148370 U RU 2016148370U RU 2016148370 U RU2016148370 U RU 2016148370U RU 172388 U1 RU172388 U1 RU 172388U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiver
- engine
- turbine
- piston
- exhaust gases
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
- F02B25/08—Engines with oppositely-moving reciprocating working pistons
-
- 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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
- F02B37/11—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump driven by other drive at starting only
-
- 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
- F02B71/00—Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
-
- 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
- Supercharger (AREA)
Abstract
Предлагается устройство продувки для свободнопоршневых двухтактных двигателей внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями, использующее энергию отработавших газов.Ресивер 1 устройства служит для аккумулирования энергии отработавших газов под высоким давлением на всем протяжении работы двигателя 4, а также для наполнения его перед первоначальным пуском двигателя сжатым свежим воздухом, который используется для первичного запуска турбины 2 при требуемом раскручивании ротора турбокомпрессора 3, т.е. в тот период, когда энергии отработавших газов, выделяемых двигателем 4 при пуске, недостаточно.Для заполнения ресивера 1 отработавшими газами один его вход каналом 10 с управляемым перепускным клапаном 11 и обратным клапаном 15 подключен к выпускной магистрали двигателя на выходе камеры сгорания. Наполнение ресивера сжатым воздухом осуществляется через второй вход ресивера, снабженный клапаном 12, обеспечивающим к тому же и возможность стравливания избыточного давления на всем протяжении работы устройства. На турбину 2 отработавшие газы под высоким давлением подаются с выхода ресивера 1 по каналу 13 через управляемый перепускной клапан 14.В результате обеспечивается высокое давление продувочного воздуха в начале запуска свободнопоршневого двигателя, высокое давление отработавших газов в ресивере, компактные размеры ресивера и повышение технических характеристик свободнопоршневого двигателя с встречно-движущимися поршнями.
Description
Полезная модель относится к области двигателестроения, конкретно к устройствам для прямоточной продувки свободнопоршневых двухтактных двигателей внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями, в которых требуется принудительная продувка цилиндропоршневой группы свежим воздухом под избыточным давлением после каждого рабочего такта, и может быть использована в различных отраслях, в том числе и для машин разнообразного назначения аналогичного типа.
Известно устройство продувки свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания, например двигателя-компрессора (RU №2084662, 1997 г.), имеющего компоновку с встречно-движущимися поршнями и прямоточно-щелевой продувкой, осуществляемой посредством встроенного в двигатель продувочного насоса и ресивера, с полостью которого связаны впускные окна цилиндра. Продувочный насос в нем работает по типу поршневого компрессора, поршень которого установлен на штоке одного из рабочих поршней машины и перемещается внутри полости цилиндра вместе с ним - это увеличивает массу движущихся частей, что приводит к снижению частоты работы и соответственно мощности двигателя; часть полезной мощности отбирается на сжатие продувочного воздуха; усложняется процесс управления двигателем и балансировка подвижных поршней.
Известны устройства для продувки двигателей внутреннего сгорания, снабженных турбокомпрессорами, работающими с использованием энергии отработавших газов, например устройство, состоящее по меньшей мере из одного компрессора и одной турбины, связанных общим валом, обводной трубы, соединяющей выход из компрессора и вход в турбину, и отдельно расположенной вспомогательной камеры сгорания, установленной на обводной трубе, с топливоподающей форсункой и системой воспламенения (US №4125999, 1978 г.), вал турбокомпрессора в котором может быть раскручен до номинальных оборотов за счет сжигания дополнительного топлива во вспомогательной камере сгорания. Такое решение обеспечивает условия по температуре и давлению отработавших газов, требуемые при пуске двигателя и его работе при низкой мощности, но наличие дополнительной камеры сгорания со сложной системой воспламенения топлива в ней усложняет компоновку двигателя и в совокупности с дополнительным расходом топлива удорожает его.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является устройство для продувки двигателя внутреннего сгорания, имеющего турбокомпрессор, работающий с использованием энергии отработавших газов, компрессор которого встроен во впускную магистраль подачи сжатого воздуха двигателя, а турбина - в его выпускную магистраль (RU №101093 U, 2011 г.), содержащее ресивер для аккумулирования энергии отработавших газов на режимах сброса нагрузки, канал сжатых газов с обратным клапаном, служащий для подключения входа ресивера к выпускной магистрали двигателя, и снабженный управляемым перепускным клапаном канал подачи отработавших газов, соединяющий выход ресивера с входом турбины турбокомпрессора. В нем в зависимости от режима движения транспортного средства (торможения, ускорения или равномерного движения) на турбину турбокомпрессора отработавший газ поступает либо единым потоком по выпускному трубопроводу, идущему от цилиндра, либо при суммировании этого потока с потоком отработавших газов из ресивера.
В прототипе, поскольку конструктивное исполнение ресивера не позволяет наполнять его сжатым воздухом, не решается проблема эффективной продувки свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями при его первичном запуске, что следует отнести к основному недостатку прототипа. К тому же в нем из-за взаимной интеграции канала отработавших газов и канала сжатых газов усложнен алгоритм управления работой перепускных клапанов, встроенных в эти каналы.
Кроме того, в прототипе требуется ресивер большого размера для того, чтобы запасти необходимое количество отработавших газов для раскручивания турбокомпрессора и для обеспечения необходимого расхода запасенных отработавших газов через турбокомпрессор, так как давление отработавших газов на такте выпуска не велико.
Задача, решаемая полезной моделью, и технический результат, получаемый при ее реализации, направлены на расширение арсенала технических средств для прямой продувки двигателей внутреннего сгорания, требующих эффективной принудительной продувки.
Сущность полезной модели состоит в том, что в устройстве продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями, имеющего турбокомпрессор, работающий с использованием энергии отработавших газов, компрессор которого встроен во впускную магистраль подачи сжатого воздуха двигателя, а турбина - в его выпускную магистраль, содержащем ресивер для аккумулирования энергии отработавших газов, канал сжатых газов с обратным клапаном, служащий для подключения основного входа ресивера к выпускной магистрали, и снабженный управляемым перепускным клапаном канал подачи отработавших газов для соединения выхода ресивера с входом турбины турбокомпрессора, в отличие от прототипа, ресивер снабжен дополнительным входом с клапаном аварийного сброса давления, предназначенным для его наполнения в период, предшествующий пуску двигателя, сжатым воздухом, используемым для первичного запуска турбины турбокомпрессора, и возможности стравливания избыточного давления на всем протяжении работы, и при этом основной вход ресивера подключен к выпускной магистрали на выходе камеры сгорания двигателя посредством упомянутого канала сжатых газов, выполненного с возможностью регулирования проходного сечения посредством управляемого клапана для обеспечения регулирования расхода отработавших газов.
Предлагаемое устройство прямоточной продувки позволяет осуществлять продувку свободнопоршневых двухтактных двигателей внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями (СПДДВС), начиная с момента запуска двигателя, в том числе первого пуска устройства, когда ресивер еще не заполнен отработавшими газами, за счет того, что ресивер заполняется сжатым воздухом с помощью воздушного компрессора до заданного давления через дополнительный вход с клапаном аварийного сброса давления. Применение устройства продувки позволяет в процессе работы заполнять ресивер сжатыми отработавшими газами из камеры сгорания СПДДВС, за счет которых происходят раскручивание ротора турбокомпрессора работающего двигателя и повышение давления продувочного воздуха.
На представленном чертеже дан общий вид устройства (схема).
Ресивер 1 устройства своим выходом связан с турбиной 2 турбокомпрессора 3 свободнопоршневого двигателя 4, содержащего компрессор 5, подключенный посредством впускной магистрали 6 к впускным окнам 7 цилидропоршневой группы двигателя 4, с выпускными окнами 8 которой магистралью 9 связана турбина 2.
Один (основной) вход ресивера 1 каналом 10 подачи отработавших газов подключен к выпускной магистрали двигателя 4 на выходе камеры сгорания, что позволяет наполнять ресивер отработавшими газами, имеющими давление, приближенное к 50 атмосферам (или максимальному давлению в цилиндре), и для обеспечения регулирования расхода отработавших газов канал 10 выполнен с возможностью регулирования проходного сечения посредством управляемого клапана 11.
Другой (дополнительный) вход ресивера 1 с расположенным в нем клапаном 12 аварийного давления предназначен для наполнения ресивера в период, предшествующий пуску двигателя, с помощью воздушного компрессора (условно не показан) сжатым воздухом, который используется для первичного запуска турбины турбокомпрессора, и обеспечения стравливания избыточного давления на всем протяжении работы устройства.
С турбиной 2 выход ресивера 1 соединен каналом 13 подачи отработавших газов с расположенным на нем управляемым клапаном 14.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Перед первоначальным пуском свободнопоршневого двигателя 4 ресивер 1 заполняется сжатым воздухом через клапан 12 до достижения заданного давления, определяемого клапаном, и при пуске двигателя 4 сжатый воздух по каналу 13 через открытый управляемый клапан 14 поступает на турбину 2 турбокомпрессора 3, за счет чего обеспечивается повышение частоты вращения турбокомпрессора до номинальных оборотов и повышение давления продувочного воздуха в компрессорной части 5, подаваемого посредством впускной магистрали 6 к продувочным окнам 7 двигателя 4. В процессе работы свободнопоршневого двигателя 4 часть отработавших газов под высоким давлением на такте расширения поступает по каналу 10 через открытый управляемый клапан 11 и обратный клапан 15 в ресивер 1 до тех пор, пока давление в нем не достигнет заданного значения, после чего управляемый клапан 11 закрывается. Дальнейшая работа устройства осуществляются по описанному выше алгоритму за счет запасенных в ресивере 1 сжатых отработавших газов, подаваемых в турбину 2 по каналу 13 при открытии клапана 14.
Преимуществами предлагаемого устройства являются:
- высокое давление отработавших газов в ресивере - связь ресивера с камерой сгорания позволяет повышать давление отработавших газов в нем до максимального давления в камере сгорания, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить габариты ресивера;
- высокое давление продувочного воздуха в начале запуска СПДДВС - за счет использования запасенного в ресивере свежего воздуха под высоким давлением обеспечивается за короткий период времени требуемое раскручивание ротора турбокомпрессора в период, когда отработавших газов, выделяемых свободнопоршневым двигателем при пуске, недостаточно;
- повышение технических характеристик свободнопоршневого двигателя с встречно-движущимися поршнями, т.к. для привода турбокомпрессора используется только энергии отработавших газов, а снижение времени выхода турбокомпрессора на номинальные обороты за счет подачи отработавших газов из ресивера под высоким давлением, в свою очередь, улучшает пуск свободнопоршневого двигателя.
Устройство обладает компактной и технологичной конструкцией и может быть использовано в широком спектре свободнопоршневых машин, работающих по типу двигателя Стерлинга, конструкции которых предусматривают обязательную принудительную прямую продувку.
Изготовление устройства не требует значительных капитальных затрат, оно может быть изготовлено в условиях действующего производства с использованием широко используемых и доступных материалов и комплектующих.
Claims (3)
- Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями, имеющего турбокомпрессор, работающий с использованием энергии отработавших газов, компрессор которого встроен во впускную магистраль подачи сжатого воздуха двигателя, а турбина - в его выпускную магистраль, содержащее
- ресивер для аккумулирования энергии отработавших газов, канал сжатых газов с обратным клапаном, служащий для подключения основного входа ресивера к выпускной магистрали, и снабженный управляемым перепускным клапаном канал подачи отработавших газов, служащий для соединения выхода ресивера с входом турбины турбокомпрессора, отличающееся тем, что
- ресивер снабжен дополнительным входом с клапаном аварийного сброса давления, предназначенным для наполнения его в период, предшествующий пуску двигателя, сжатым воздухом, используемым для первичного запуска турбины турбокомпрессора, и возможности стравливания избыточного давления на всем протяжении работы, и при этом основной вход ресивера подключен к выпускной магистрали на выходе камеры сгорания двигателя посредством упомянутого канала сжатых газов, выполненного с возможностью регулирования проходного сечения посредством управляемого клапана для обеспечения регулирования расхода отработавших газов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148370U RU172388U1 (ru) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148370U RU172388U1 (ru) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU172388U1 true RU172388U1 (ru) | 2017-07-06 |
Family
ID=59310296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148370U RU172388U1 (ru) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU172388U1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4244331A (en) * | 1978-10-06 | 1981-01-13 | Mettier Robert N | Free piston gas generator assemblies |
| UA41405C2 (ru) * | 1994-06-09 | 2001-09-17 | П*єр Андре Рігацці | Автономный линейный генератор электрической энергии (варианты) |
| RU2511952C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Газотурбинный двигатель со свободнопоршневым генератором газа |
-
2016
- 2016-12-09 RU RU2016148370U patent/RU172388U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4244331A (en) * | 1978-10-06 | 1981-01-13 | Mettier Robert N | Free piston gas generator assemblies |
| UA41405C2 (ru) * | 1994-06-09 | 2001-09-17 | П*єр Андре Рігацці | Автономный линейный генератор электрической энергии (варианты) |
| RU2511952C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Газотурбинный двигатель со свободнопоршневым генератором газа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4232641A (en) | Method and device for improving the efficiency of internal combustion engines | |
| JP5700839B2 (ja) | スプリットサイクル・レシプロ・ピストンエンジン | |
| GB2402169A (en) | An engine with several operating modes including operation by compressed air | |
| US9074526B2 (en) | Split cycle engine and method with increased power density | |
| US6568186B2 (en) | Hybrid expansible chamber engine with internal combustion and pneumatic modes | |
| KR102057370B1 (ko) | 예비압축냉각이 장착된 4 사이클 내연기관 엔진 | |
| WO2005068804A1 (en) | A two-stroke compression ignition engine | |
| RU2622457C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания на основе изотермического сжатия, способ его работы и его управления | |
| US20090199789A1 (en) | On demand, stored, positive pressurized air injection for internal combustion engines combustion chambers | |
| KR20010080176A (ko) | 디젤 기관의 작동 방법 | |
| US6966183B2 (en) | Supercharged internal combustion engine | |
| KR101061862B1 (ko) | 2행정 왕복 내연기관의 작동 방법 | |
| CN109519273A (zh) | 一种分置式超大膨胀比发动机及调控方法 | |
| US3103780A (en) | Turbocharged internal combustion engines | |
| RU172388U1 (ru) | Устройство продувки для свободнопоршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с встречно-движущимися поршнями | |
| RU2641998C1 (ru) | Способ управления уровнем зарядки пневмоаккумулятора двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания | |
| RU2008105066A (ru) | Способ эксплуатации двухтактного дизельного двигателя большой мощности с прямоточной продувкой, а также двухтактный дизельный двигатель большой мощности с прямоточной продувкой | |
| US3447313A (en) | Supercharged two stroke cycle internal combustion piston engine | |
| RU2324830C1 (ru) | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора | |
| US8266884B1 (en) | Asynchronous combustion system | |
| CN102913318A (zh) | 一种涡轮增压发动机 | |
| US3397532A (en) | Internal combustion engine with a turbo-compressor | |
| CN105863821A (zh) | 内燃机、内燃机的操作方法、内燃机的气缸、缸套及封板 | |
| US1420266A (en) | Internal-combustion engine | |
| CN107725175A (zh) | 一种弹簧振子共振式脉冲能量延迟释放涡轮增压系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20180221 |
|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181210 |