RU2018004C1 - Free-piston internal combustion engine - Google Patents
Free-piston internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018004C1 RU2018004C1 SU4949079A RU2018004C1 RU 2018004 C1 RU2018004 C1 RU 2018004C1 SU 4949079 A SU4949079 A SU 4949079A RU 2018004 C1 RU2018004 C1 RU 2018004C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- volume
- working
- engine
- working fluid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания, в частности к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to piston internal combustion engines, in particular to free-piston internal combustion engines.
Известен свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания с гидравлической передачей мощности. Этот свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания содержит рабочие цилиндры, каждый из которых содержит рабочий поршень, разделяющий объем цилиндра на рабочую камеру, в которой установлены элементы механизма газораспределения, включающие, в частности, впускное окно и выпускной клапан, и элементы системы подачи топлива, и на герметичную подпоршневую полость, образованную гидроцилиндром и заполненную рабочей жидкостью. Подпоршневые полости цилиндров соединены герметичной соединительной магистралью, в которой установлены преобразователь движения рабочей жидкости в механическую энергию. Система подачи топлива и механизм газораспределения двигателя связаны с зубчатой шестерней, входящей в зацепление с зубчатой рейкой, закрепленной на внешней стороне соответствующего гидроцилиндра. Режим работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания устанавливается задатчиком режима работы, соединенным с системой подачи топлива. Known free-piston internal combustion engine with hydraulic power transmission. This free-piston internal combustion engine contains working cylinders, each of which contains a working piston dividing the cylinder volume into a working chamber, in which elements of the gas distribution mechanism are installed, including, in particular, the inlet window and exhaust valve, and the elements of the fuel supply system, and a sub-piston cavity formed by a hydraulic cylinder and filled with a working fluid. Piston cavities of the cylinders are connected by a hermetic connecting line, in which a transducer of movement of the working fluid into mechanical energy is installed. The fuel supply system and the engine gas distribution mechanism are connected with a gear gear meshing with a gear rack fixed to the outside of the corresponding hydraulic cylinder. The operating mode of the free piston internal combustion engine is set by the operating mode adjuster connected to the fuel supply system.
Этот свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания имеет неизменные рабочий объем и степень сжатия, а также не позволяет изменять непосредственно в процессе его работы вид топлива. This free-piston internal combustion engine has a constant working volume and compression ratio, and also does not allow changing the type of fuel directly during its operation.
Целью изобретения является одновременное обеспечение в процессе работы взаимонезависимых изменений рабочего объема, степени сжатия и вида топлива для обеспечения необходимой для потребителя рабочей мощности двигателя. The aim of the invention is the simultaneous provision in the process of operation of interdependent changes in the working volume, compression ratio and type of fuel to provide the engine operating power necessary for the consumer.
Поставленная цель достигается тем, что свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере два рабочих цилиндра, каждый из которых содержит рабочий поршень, разделяющий объем цилиндра на рабочую камеру, в которой установлены элементы механизма газораспределения и элемент системы подачи топлива, и герметичную подпоршневую полость, заполненную рабочей жидкостью и соединенную герметичной соединительной магистралью с подпоршневой полостью другого рабочего цилиндра, систему подачи топлива, механизм газораспределения, задатчик режима работы, преобразователь движения рабочей жидкости в механическую энергию, отличающийся тем, что свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит регулятор объема рабочей жидкости подпоршневых полостей цилиндров, камера изменяемого объема которого заполнена рабочей жидкостью и герметически присоединена к соединительной магистрали подпоршневых полостей, а элемент регулировки его рабочего объема соединен через дополнительно введенный усилитель-преобразователь с задатчиком режима работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, соединенным с системой подачей топлива и механизмом газораспределения. This goal is achieved in that a free-piston internal combustion engine containing at least two working cylinders, each of which contains a working piston dividing the cylinder volume into a working chamber, in which elements of the gas distribution mechanism and an element of the fuel supply system are installed, and a sealed piston cavity, filled with a working fluid and connected by a sealed connecting line with a piston cavity of another working cylinder, fuel supply system, gas distribution mechanism a unit, an operating mode adjuster, a converter for moving the working fluid into mechanical energy, characterized in that the free-piston internal combustion engine further comprises a volume control of the working fluid of the piston cylinder cavities, the variable-volume chamber of which is filled with the working fluid and hermetically connected to the connecting piston of the piston cavities, and the element adjusting its working volume is connected through an additionally introduced amplifier-converter with a slave mode master you svobodnoporshnevogo internal combustion engine connected to a fuel supply system and a gas distribution mechanism.
В одном из возможных вариантов реализации двигателя регулятор объема рабочей жидкости подпоршневых полостей цилиндров выполняется в виде цилиндра, герметически соединенного с соединительной магистралью подпоршневых полостей, внутри которого размещен подвижный поршень, образующий рабочую камеру, заполненную рабочей жидкостью, другая сторона поршня соединена с задатчиком режима работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания через усилитель-преобразователь. In one of the possible embodiments of the engine, the regulator of the volume of the working fluid of the piston cylinder cavities is made in the form of a cylinder hermetically connected to the connecting line of the piston cavities, inside of which there is a movable piston forming a working chamber filled with working fluid, the other side of the piston is connected to the master of the free piston operating mode internal combustion engine through an amplifier converter.
На фиг. 1 изображен один из возможных вариантов реализации устройства, где: 1, 2 - рабочие цилиндры, 3, 4 - рабочие поршни, 5 - соединительная магистраль, 6-1, 6-2 - впускные клапаны, 7-1, 7-2 - выпускные клапаны, 8-1, 8-2 - элемент подачи топлива, 9 - преобразователь движения рабочей жидкости в механическую энергию, 10 - распределительный вал, 11 - электромотор, 12 - поршень, 13 - регулятор объема рабочей жидкости, 14 - цилиндр, 15 - рабочая камера, 16 - усилитель-преобразователь, 17 - задатчик режима работы, 18 - система подачи топлива. На фиг. 2 изображены временные диаграммы режимов работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания,
где Vр.ж.д. - объем рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания;
Vр.ж.р. - объем рабочей жидкости регулятора;
Vдв. - объем свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания;
Е - степень сжатия;
N - мощность свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания;
V1'- коэффициент пересчета разницы величин степеней сжатия |(E)н - (Е)max| в объем;
V2' - коэффициент пересчета разницы величин степеней сжатия |(E)min - (E)max| в объем;
0-t1 - период работы, при котором все параметры двигателя имеют номинальное значение;
t1-t2 - режим работы, при котором увеличиваем (Vдв.)н до (Vдв.)max(фиг. 2, б), при этом (Vр.ж.р.)н увеличиваем до (Vр.ж.р.)max (фиг. 2, а), (Vр.ж.д.)н уменьшаем до (Vр.ж.д.)min (фиг. 2, а), (N)н увеличиваем до (N)max (фиг. 2, г), степень сжатия (Е)н не меняем (фиг. 2, в), вид топлива не меняем;
t2-t3 - установившийся режим работы, при котором Vдв. = (Vдв.)max, Vр.ж.р. = (Vр.ж.р.)max, Е = (Е)н, Vр.ж.д. = (Vр.ж.д.)min, N = (N)max;
t3-t4 - режим работы, при котором не меняем вид топлива, уменьшаем (Vдв.)max до (Vдв.)min (фиг. 2, б), (Vр.ж.р.)max уменьшаем до (Vр.ж.р.)min, (Vр.ж.д.)min увеличиваем до (Vр.ж.д.)max (фиг. 2, а), (N)max снижаем до (N)min (фиг. 2, г), (Е)н = const (фиг. 2, в);
t4-t5 - установившийся режим работы, при котором Vдв. = (Vдв.)min, Vр.ж.р. = (Vр.ж.р.)min, Vр.ж.д. = (Vр.ж.д.)max, (Е) = (Е)н, N = (N)min;
t5-t6 - режим работы, при котором меняем вид топлива, (Е)н повышаем до (Е)max (фиг. 2, в), (Vр.ж.р.)min уменьшаем до (Vр.ж.р.)min - V1' (фиг. 2, а), (Vр.ж.д.)max увеличиваем до (Vр.ж.д.)max + V1' (фиг. 2, а), (Vдв.)min= = const (фиг. 2, б), (N)min = const (фиг. 2, г);
t6-t7 - установившийся режим работы, при котором Е = (Е)max, N = (N)min, Vдв. = = (Vдв.)min, Vр.ж.р. = (Vр.ж.р.)min - V1', Vр.ж.д. = = (Vр.ж.д.)max + V1';
t7-t8 - режим работы, при котором меняем вид топлива, (Е)maxуменьшаем до (Е)min (фиг. 2, в), (Vр.ж.р.)min - V1' увеличиваем до (Vр.ж.р.)min - V1' + V2 1, (Vр.ж.д.)max + V1' уменьшаем до (Vр.ж.д.)max + V1' - V2' (фиг. 2, а), (Vдв.) = =const (фиг. 2, б), (N)min = const (фиг. 2, г);
t8-t9 - установившийся режим работы, при котором Е = (Е)min, Vдв. = (Vдв.)min, Vр.ж.р. = = (Vр.ж.р.)min - V1' + V2', Vр.ж.д. = (Vр.ж.д.)max+ +V1' - V2', N = (N)min;
t9-t10 - режим работы, при котором меняем вид топлива, (E)minувеличиваем до (Е)max (фиг. 2, в), увеличиваем (Vдв.)min до (Vдв.)max(фиг. 2, б), (Vр.ж.р.)min - V1' + V2' увеличиваем до (Vр.ж.р.)max - V1' + V2' - V2', т.е. до (Vр.ж.р.)max - V1' (фиг. 2, а), (Vр.ж.д.)max + V1' - -V2' уменьшаем до (Vр.ж.д.)min + V1' - V2' + V2', т.е. до (Vр.ж.д.)min+ V1' (фиг. 2, а), (N)min увеличиваем до (N)max (фиг. 2, г);
t10-t11 - установившийся режим работы, при котором Е = (Е)max, Vдв.= (Vдв.)max, Vр.ж.р. = = (Vр.ж.р.)max - V1', Vр.ж.д. = (Vр.ж.д.)min + V1', N = = (N) max;
t11-t12 - режим работы, при котором меняем вид топлива, (Е)maxснижаем до (Е)н (фиг. 2, в), снижаем (Vдв.)max до (Vдв.)н (фиг. 2, б), (Vр.ж.р.)max - V1' cнижаем до (Vр.ж.р.)н - V1' + + V1', т.е. до (Vр.ж.р.)н (фиг. 2, а), (Vр.ж.д.)min + +V1' увеличиваем до (Vр.ж.д.)н + V1' - V2', т.е. до (Vр.ж.д.)н (фиг. 2, а), (N)max снижаем до (N)н (фиг. 2, г);
t12-t13 - установившийся режим работы, при котором Е = (Е)н, Vдв. = (Vдв.)н Vр.ж.р. = =(Vр.ж.р.)н, Vр.ж.д. = (Vр.ж.д.)н, N = (N)н;
t13-t14 - режим работы, при котором меняем вид топлива, (Е)нувеличиваем до (Е)max (фиг. 2, в), снижаем (Vдв.)н до (Vдв.)min (фиг. 2, б), (Vр.ж.р.)н снижаем до (Vр.ж.р.)min - V1' (фиг. 2, а), (Vр.ж.д.)нувеличиваем до (Vр.ж.д.)max + +V1' (фиг. 2, а), (N)н снижаем до (N)min(фиг. 2, г).In FIG. 1 shows one of the possible embodiments of the device, where: 1, 2 - working cylinders, 3, 4 - working pistons, 5 - connecting line, 6-1, 6-2 - intake valves, 7-1, 7-2 - exhaust valves, 8-1, 8-2 - fuel supply element, 9 - transducer of working fluid movement into mechanical energy, 10 - camshaft, 11 - electric motor, 12 - piston, 13 - working fluid volume regulator, 14 - cylinder, 15 - a working chamber, 16 — an amplifier-converter, 17 — an operating mode adjuster, 18 — a fuel supply system. In FIG. 2 shows time diagrams of operating modes of a free piston internal combustion engine,
where V r.d. - the volume of the working fluid of a free piston internal combustion engine;
V r. - the volume of the working fluid of the regulator;
V dv. - the volume of the free piston internal combustion engine;
E is the compression ratio;
N is the power of the free piston internal combustion engine;
V 1 'is the conversion factor of the difference in the values of the degrees of compression | (E) n - (E) max | in volume;
V 2 'is the conversion factor of the difference in the values of the compression ratios | (E) min - (E) max | in volume;
0-t 1 - period of operation at which all engine parameters have a nominal value;
t 1 -t 2 is the operation mode in which we increase (V dv. ) n to (V dv. ) max (Fig. 2, b), while (V r.zh.r. ) n increase to (V r .zh.r. ) max (Fig. 2, a), (V r.zh.d. ) n reduce to (V r.zh.d. ) min (Fig. 2, a), (N) n increase to (N) max (Fig. 2, d), the compression ratio (E) n is not changed (Fig. 2, c), the type of fuel is not changed;
t 2 -t 3 - steady state operation, in which V dv. = (V dv. ) Max , V r. = (V r.h. r. ) Max , E = (E) n , V r.d. = (V r.zh.d. ) min , N = (N) max ;
t 3 -t 4 - operating mode in which we do not change the type of fuel, reduce (V dv. ) max to (V dv. ) min (Fig. 2, b), (V r.zh.r. ) max reduce to (V r.zh.r. ) min , (V r.zh.d. ) min increase to (V r.zh.d. ) max (Fig. 2, a), (N) max decrease to (N) min (Fig. 2, d), (E) n = const (Fig. 2, c);
t 4 -t 5 - steady state operation, in which V dv. = (V dd.) Min, V r.zh.r. = (V r.zh.r. ) min , V r.zh.d. = (V r.d. ) max , (E) = (E) n , N = (N) min ;
t 5 -t 6 - operation mode in which we change the type of fuel, (E) n increase to (E) max (Fig. 2, c), (V r.zh. ) R. min decrease to (V r.zh .r. ) min - V 1 '(Fig. 2, a), (V r.d. ) max increase to (V r.d. ) max + V 1 ' (Fig. 2, a) , (V dv. ) Min = const (Fig. 2, b), (N) min = const (Fig. 2, d);
t 6 -t 7 - steady-state operation at which E = (E) max , N = (N) min , V dv. = = (V dd.) Min, V r.zh.r. = (V r.zh.r.) min - V 1 ', V r.zh.d. = = (V r.d. ) max + V 1 ';
t 7 -t 8 - operating mode in which we change the type of fuel, (E) max decrease to (E) min (Fig. 2, c), (V r.zh. ) R. min - V 1 'increase to ( V rg ) min - V 1 '+ V 2 1 , (V r.d. ) max + V 1 ' decrease to (V r.d. ) max + V 1 '- V 2 '(Fig. 2, a), (V dv. ) = = Const (Fig. 2, b), (N) min = const (Fig. 2, d);
t 8 -t 9 - steady-state operation at which E = (E) min , V dv. = (V dd.) Min, V r.zh.r. = = (V r.zh.r.) min - V 1 '+ V 2', V r.zh.d. = (V r.d. ) max + + V 1 '- V 2 ', N = (N) min ;
t 9 -t 10 - operating mode in which we change the type of fuel, (E) min increase to (E) max (Fig. 2, c), increase (V dv. ) min to (V dv. ) max (Fig. 2, b), (V r.zh.r.) min - V 1 '+ V 2' is increased to (V r.zh.r.) max - V 1 '+ V 2' - V 2 ', ie. e. to (V r.zh.r. ) max - V 1 '(Fig. 2, a), (V r.zh.d. ) max + V 1 ' - -V 2 'reduce to (V r.zh. d. ) min + V 1 '- V 2 ' + V 2 ', i.e. to (V r.zh.d. ) min + V 1 '(Fig. 2, a), (N) min increase to (N) max (Fig. 2, d);
t 10 -t 11 - steady state operation at which E = (E) max , V dv. = (V dv. ) Max , V r. = = (V r.h. r. ) Max - V 1 ', V r. = (V r.zh.d. ) min + V 1 ', N = (N) max ;
t 11 -t 12 - operating mode in which we change the type of fuel, (E) max reduce to (E) n (Fig. 2, c), reduce (V dv ) max to (V dv ) n (Fig. 2b ), (V r.h.a. ) max - V 1 'reduce to (V r.a. r.h. ) n - V 1 ' + + V 1 ', i.e. to (V r.zh.r. ) n (Fig. 2, a), (V r.zh.d. ) min + + V 1 'increase to (V r.zh.d. ) n + V 1 ' - V 2 ', i.e. to (V r.zh.d. ) n (Fig. 2, a), (N) max reduce to (N) n (Fig. 2, d);
t 12 -t 13 - steady state operation, in which E = (E) n , V dv. = (V dv. ) N V r.zh.r. = = (V r.zh.r. ) n , V r.zh.d. = (V r.zh.d. ) n , N = (N) n ;
t 13 -t 14 - operating mode in which we change the type of fuel, (E) n increase to (E) max (Fig. 2, c), reduce (V dv. ) n to (V dv. ) min (Fig. 2, b), (V r.zh.r.) H is reduced to (V r.zh.r.) min - V 1 '(Figure 2a), (V r.zh.d.) n increases. to (V r.zh.d. ) max + + V 1 '(Fig. 2, a), (N) n we reduce to (N) min (Fig. 2, d).
Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит, как минимум, два рабочих цилиндра 1, 2, два рабочих поршня 3, 4, разделяющих объемы цилиндров 1, 2 на герметичные подпоршневые полости, заполненные рабочей жидкостью и соединенные герметичной соединительной магистралью 5, и на герметичные рабочие камеры, которые содержат впускные 6-1, 6-2 и выпускные 7-1, 7-2 клапаны; элементы 8-1, 8-2 системы подачи топлива, преобразователь 9 движения рабочей жидкости в механическую энергию. Работа клапанов 6, 7 осуществляется распределительным валом 10, приводящимся в движение электромотором 11, частота вращения которого синхронизируется положением подвижного поршня 12 регулятора 13 объема рабочей жидкости. Регулятор 13 объема рабочей жидкости подпоршневых полостей цилиндров 1, 2 содержит по меньшей мере один подвижный поршень 12, размещенный внутри цилиндра 14 и образующий с цилиндром 14 рабочую камеру 15 изменяемого объема, заполненную рабочей жидкостью и герметически присоединенную к соединительной магистрали 5 подпоршневых полостей цилиндров 1, 2, а другая сторона подвижного поршня 12 соединена через усилитель-преобразователь 16 с задатчиком 17 режима работы свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, который соединен с системой подачи топлива 18 и механизмом газораспределения. The free piston internal combustion engine (Fig. 1) contains at least two working
Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Режим работы Е = const, Vдв. = const. В цилиндре 1 происходит сгорание топлива за счет самовоспламенения. При этом в цилиндре 1 клапаны 6-1, 7-1 закрыты. В это время в цилиндре 2 поршень 4 находится в крайнем нижнем положении, происходит продувка рабочей камеры за счет подачи воздуха через впускной клапан 6-2, а отработанные газы отводятся через выпускной клапан 7-2, приводимые в действие распределительным валом 10. Поршень 3 в цилиндре 1 движется вниз, вытесняя рабочую жидкость, которая, совершив работу в преобразователе 9 движения рабочей жидкости в механическую энергию, действует на поршень 4, заставляя его перемещаться вверх и сжимать газовую среду в цилиндре 2 до тех пор, пока степень сжатия не достигнет установленной величины, заданной с помощью подвижного поршня 12 регулятора 13 объема рабочей жидкости и задатчиком 17 режима работы двигателя, который действует на подвижный поршень 12 регулятора 13 объема рабочей жидкости посредством усилителя-преобразователя 16. Топливо в цилиндр 2 подается через элемент 8-2 системы подачи топлива 18, когда степень сжатия достигнет установленной величины Е = (Е)н, заданной задатчиком 17 режима работы двигателя, связанным с распределительным валом 10. В момент подачи топлива в цилиндр 2 в нем происходит воспламенение, в цилиндре 1 производится продувка путем открытия выпускного 7-1 и впускного 6-1 клапанов посредством распределительного вала 10, и процесс повторяется. Поршень 12 в цилиндре 14 неподвижен.Free piston internal combustion engine operates as follows. Operating mode E = const, V dv. = const. In cylinder 1, combustion of fuel occurs due to self-ignition. Moreover, in cylinder 1, valves 6-1, 7-1 are closed. At this time, in the
Далее рассмотрим работу в режиме Vдв. = = var, N = var, E = const (фиг. 2, t1-t2). Например требуется увеличение мощности свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания во время работы. Задатчик режима работы 17 воздействует на поршень 12, через усилитель-преобразователь 16, поршень 12 изменил свое положение относительно цилиндра 14 таким образом, что объем Vр.ж.р. рабочей жидкости регулятора в камере 15 регулятора объема рабочей жидкости 13 увеличился, а объем Vр.ж.д. рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания уменьшился (фиг. 2, а, t1-t2). Объем свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания Vдв., исходя из формулы
C
(1) пропорционален объему Vр.ж.р. рабочей жидкости регулятора 13 (фиг. 2, а, t1-t2). Объем Vдв. свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания увеличивается (фиг. 2, б), возросла мощность свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания пропорционально увеличению объема Vдв.свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания (фиг. 2, г, t1-t2).Next, we consider the operation in the mode V dv. = var, N = var, E = const (Fig. 2, t 1 -t 2 ). For example, an increase in the power of a free piston internal combustion engine during operation is required. The operating mode adjuster 17 acts on the piston 12, through the amplifier-converter 16, the piston 12 has changed its position relative to the cylinder 14 so that the volume V r.zh.r. the working fluid of the regulator in the chamber 15 of the regulator of the volume of the working fluid 13 increased, and the volume V r.d. working fluid free piston internal combustion engine decreased (Fig. 2, a, t 1 -t 2 ). The volume of the free piston internal combustion engine Vdv., Based on the formula
C
(1) is proportional to the volume V r.zh.r. the working fluid of the regulator 13 (Fig. 2, a, t 1 -t 2 ). Volume V dv. free piston internal combustion engine increases (Fig. 2, b), increased power of the free piston internal combustion engine is proportional to the increase in volume V dv. free piston internal combustion engine (Fig. 2, g, t 1 -t 2 ).
Рассмотрим режим работы при Vдв. = =var, E = const, N = var. Требуется снижение мощности. Задатчик режима работы 17 воздействует на поршень 12 через усилитель-преобразователь 16, поршень 12 изменил свое положение относительно цилиндра 14 таким образом, что объем Vр.ж.р.рабочей жидкости регулятора в камере 15 регулятора объема рабочей жидкости 13 уменьшился (фиг. 2, а, t3-t4), объем Vдв. свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания также уменьшился (см. формулы 1 и фиг. 2, б, t3-t4), следовательно мощность N снизилась (фиг. 2, г, t3-t4). Работа свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания на разных видах топлива. Режим Vдв. = const, N = =const, E = var, t5-t6. При изменении вида топлива нужно изменить степень сжатия Е, например, в сторону увеличения и момент впрыска топлива. Задатчик режима работы 17 воздействует на систему топлива подачи и изменяет момент впрыска топлива, также задатчик режима работы 17 через усилитель-преобразователь 16 воздействует на поршень 12, который относительно цилиндра 14 изменяет свое положение таким образом, что Vр.ж.р. объем рабочей жидкости регулятора в камере 15 регулятора объема рабочей жидкости 13 уменьшился, следовательно увеличился Vр.ж.д. объем рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя (фиг. 2, а, б, t5-t6, t7-t8). Необходимо перейти от Е1 к Е2, что равносильно изменению объема Vр.ж.д. рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания и Vр.ж.р.рабочей жидкости регулятора 13 на величину V' перевода разницы величин степеней сжатия |Е2 - Е1| в объем
V′= E2-E , α= , где V1 - объем камеры сгорания при начальной степени сжатия Е1,
V2 - объем камеры сгорания при измененной степени сжатия Е2. Следовательно,
Vдв. = Vр.ж.р. ± V' + C; C = C2 - C1 . Режим работы, где Vдв. = var, N = var, E = var, t9-t10 является комбинацией режимов Vдв.= = var, N = var, E = const, t1-t2, и N = const, Vдв. = const, E = var, t5-t6. Поясним подробнее. Необходимо одновременно увеличить мощность и степень сжатия свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания (фиг. 2, в, г, t9-t10). Задатчик режима работы 17 через усилитель-преобразователь 16 воздействует на поршень 12, который относительно цилиндра 14 изменяет свое положение таким образом, что объем Vр.ж.р. рабочей жидкости регулятора в камере 15 увеличивается с (Vр.ж.р.)min - V1' + V2' до (Vр.ж.р.)max - V1', т.е. Vр.ж.р. увеличился на ΔVр.ж.р. - V2', где
ΔVр.ж.р. = (Vр.ж.р.)max - (Vр.ж.р.)min
(Vр.ж.р.)min - V1' + V2' + ΔVр.ж.р. - V2' = =(Vр.ж.р.)max - V1' . Увеличение объема Vр.ж.р. рабочей жидкости регулятора на ΔVр.ж.р.обусловлено увеличением объема Vдв. свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания от (Vдв.)min до (Vдв.)max (фиг. 2, а, б, t9-t10). А уменьшение на величину V2' обусловлено увеличением степени сжатия от (Е)min до (E)max (фиг. 2, в, t9-t10). Объем Vр.ж.д. рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания уменьшается с (Vр.ж.д.)max + V1' - V2' до (Vр.ж.д.)min + V1', т.е. Vр.ж.д. уменьшился на ΔVр.ж.д. - V2', где ΔVр.ж.д. = (Vр.ж.д.)max - -(Vр.ж.д.)min, (Vр.ж.д.)max + V1' - V2' - (Δ Vр.ж.д.- -V2') = (Vр.ж.д.)min + V1'. Уменьшение объема Vр.ж.д. рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания на ΔVр.ж.д. происходит за счет увеличения Vдв.объема свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания с (Vдв.)min до (Vдв.)max (фиг. 2, б, t9-t10). А вычитание V2' обусловлено увеличением степени сжатия от (Е)min до (E)max (фиг. 2, в, t9-t10). Режим: Vдв. - снижаем, N - снижаем, Е - снижаем. Необходимо одновременное снижение мощности и степени сжатия до номинальных значений (фиг. 2, в, г, t11-t12). Задатчик режима работы 17 через усилитель-преобразователь 16 воздействует на поршень 12, который относительно цилиндра 14 изменяет свое положение таким образом, что Vр.ж.р. объем рабочей жидкости регулятора уменьшается от (Vр.ж.р.)max - V1' до (Vр.ж.р.)н, т.е. Vр.ж.р. уменьшился на , где
) (фиг. 2а, ). А Vр.ж.д. объем рабочей жидкости свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания увеличился до (Vр.ж.д.)min + V1' до (Vр.ж.д.)н. т.е. увеличился на +V
()н-()min
(Vр.ж.р.)н-+V= (Vр.ж.р.)min-V
(фиг. 2, а, t13-t14). Следовательно снижается Vдв. объем свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания (фиг. 2, б, t13-t14). Режим Vдв. - увеличиваем, N - увеличиваем, Е - снижаем аналогичен режиму (фиг. 2, t13-t14).Consider the mode of operation at V dv. = var, E = const, N = var. Reduced power required. The operating mode adjuster 17 acts on the piston 12 through the amplifier-converter 16, the piston 12 has changed its position relative to the cylinder 14 so that the volume V r.zh.r. the working fluid of the regulator in the chamber 15 of the regulator of the volume of the working fluid 13 decreased (Fig. 2, a, t 3 -t 4 ), the volume of V d. free piston internal combustion engine also decreased (see formulas 1 and Fig. 2, b, t 3 -t 4 ), therefore, the power N decreased (Fig. 2, g, t 3 -t 4 ). The operation of the free piston internal combustion engine on different types of fuel. V mode dv. = const, N = const, E = var, t 5 -t 6 . When changing the type of fuel, it is necessary to change the compression ratio E, for example, in the direction of increase and the moment of fuel injection. The operating mode adjuster 17 acts on the feed fuel system and changes the fuel injection moment, and the operating mode adjuster 17 through the amplifier-converter 16 acts on the piston 12, which relative to the cylinder 14 changes its position so that V r.zh.r. the volume of the working fluid of the regulator in the chamber 15 of the regulator of the volume of the working fluid 13 decreased, therefore, increased V r.zh.d. the volume of the working fluid of the free piston engine (Fig. 2, a, b, t 5 -t 6 , t 7 -t 8 ). It is necessary to move from E 1 to E 2 , which is equivalent to a change in volume V r.d. working fluid of a free piston internal combustion engine and V r.zh.r. the working fluid of the regulator 13 by the value V 'of the translation of the difference in the values of the degrees of compression | E 2 - E 1 | in volume
V ′ = E 2 -E , α = where V 1 - the volume of the combustion chamber with an initial compression ratio E 1 ,
V 2 - the volume of the combustion chamber with a modified compression ratio E 2 . Hence,
V dv. = V r.zh.r. ± V '+ C; C = C 2 - C 1 . Operating mode, where V dv. = var, N = var, E = var, t 9 -t 10 is a combination of modes V dv. = var, N = var, E = const, t 1 -t 2 , and N = const, V dv. = const, E = var, t 5 -t 6 . We explain in more detail. It is necessary to simultaneously increase the power and compression ratio of the free piston internal combustion engine (Fig. 2, c, d, t 9 -t 10 ). The mode switch 17 through the amplifier Converter 16 acts on the piston 12, which relative to the cylinder 14 changes its position in such a way that the volume V r.zh.r. the working fluid of the regulator in the chamber 15 increases from (V r.zh. ) R. min - V 1 '+ V 2 ' to (V r.zh. ) R. max - V 1 ', i.e. V r. increased by ΔV r.zh. - V 2 ', where
ΔV r.h. = (V r.zh.r.) max - (V r.zh.r.) min
(V r.h. ) R. min - V 1 '+ V 2 ' + ΔV r.h. - V 2 '= = (V r.zh. r. ) Max - V 1 '. The increase in volume V r.zh.r. regulator working fluid at ΔV r.zh.r. due to the increase in volume V dv. free piston internal combustion engine from (V dv. ) min to (V dv. ) max (Fig. 2, a, b, t 9 -t 10 ). A decrease in the value of V 2 'is due to an increase in the compression ratio from (E) min to (E) max (Fig. 2, c, t 9 -t 10 ). Volume V r.d. the working fluid of a free- piston internal combustion engine decreases from (V r.d. ) max + V 1 '- V 2 ' to (V r.d. ) min + V 1 ', i.e. V railroad decreased by ΔV p.d. - V 2 ', where ΔV r.d. = (V r.zh.d. ) max - - (V r.d.d. ) min , (V r.d.d. ) max + V 1 '- V 2 ' - (Δ V r.d. d -. -V 2 ') = (V r.zh.d.) min + V 1'. The decrease in volume V r.d. working fluid of a free piston internal combustion engine at ΔV r.d. occurs due to an increase in V dv. the volume of the free piston internal combustion engine from (V dv. ) min to (V dv. ) max (Fig. 2, b, t 9 -t 10 ). And the subtraction of V 2 'is due to the increase in the compression ratio from (E) min to (E) max (Fig. 2, c, t 9 -t 10 ). Mode: V dv. - reduce, N - reduce, E - reduce. It is necessary to simultaneously reduce the power and compression ratio to nominal values (Fig. 2, c, d, t 11 -t 12 ). The mode switch 17 through the amplifier-Converter 16 acts on the piston 12, which relative to the cylinder 14 changes its position so that V RH the volume of the working fluid of the regulator decreases from (V r.zh.r. ) max - V 1 'to (V r.zh.r. ) n , i.e. V r. decreased by where
) (Fig. 2A,). A V r.d. the volume of the working fluid of a free piston internal combustion engine increased to (V r.zh.d. ) min + V 1 'to (V r.zh.d. ) n . those. increased by + V
( ) n - ( ) min
(V r.zh.R. ) n - + V = (V r.zh.r. ) min -V
(Fig. 2, a, t 13 -t 14 ). Therefore, reduced V dv. the volume of the free piston internal combustion engine (Fig. 2, b, t 13 -t 14 ). V mode dv . - increase, N - increase, E - decrease is similar to the mode (Fig. 2, t 13 -t 14 ).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949079 RU2018004C1 (en) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | Free-piston internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949079 RU2018004C1 (en) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | Free-piston internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018004C1 true RU2018004C1 (en) | 1994-08-15 |
Family
ID=21581158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4949079 RU2018004C1 (en) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | Free-piston internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018004C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7191738B2 (en) * | 2002-02-28 | 2007-03-20 | Liquidpiston, Inc. | Liquid piston internal combustion power system |
WO2008024019A1 (en) * | 2006-08-15 | 2008-02-28 | Sergej Vitalievich Eliseev | Energy converting plant |
WO2008060128A2 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Mukhit Aueskhanovich Khabiyev | Hydraulic piston internal combustion engine-variator |
WO2008060129A2 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Mukhit Aueskhanovich Khabiyev | Hydraulic piston internal combustion engine |
WO2012050541A1 (en) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | Samko Ivan | Internal combustion engine |
RU2475354C2 (en) * | 2011-01-27 | 2013-02-20 | Вадим Израилович Раховский | High-precision positioner |
-
1991
- 1991-06-24 RU SU4949079 patent/RU2018004C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1000567, кл. F 02B 71/04, 1981. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7191738B2 (en) * | 2002-02-28 | 2007-03-20 | Liquidpiston, Inc. | Liquid piston internal combustion power system |
WO2008024019A1 (en) * | 2006-08-15 | 2008-02-28 | Sergej Vitalievich Eliseev | Energy converting plant |
WO2008060128A2 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Mukhit Aueskhanovich Khabiyev | Hydraulic piston internal combustion engine-variator |
WO2008060129A2 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Mukhit Aueskhanovich Khabiyev | Hydraulic piston internal combustion engine |
WO2008060129A3 (en) * | 2006-11-14 | 2008-07-31 | Mukhit Aueskhanovich Khabiyev | Hydraulic piston internal combustion engine |
WO2008060128A3 (en) * | 2006-11-14 | 2008-07-31 | Mukhit Aueskhanovich Khabiyev | Hydraulic piston internal combustion engine-variator |
WO2012050541A1 (en) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | Samko Ivan | Internal combustion engine |
RU2475354C2 (en) * | 2011-01-27 | 2013-02-20 | Вадим Израилович Раховский | High-precision positioner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0772735B1 (en) | Free-piston engine | |
JP4490429B2 (en) | Engine with multiple modes of operation including operation with compressed air | |
RU2487254C1 (en) | Air hybrid engine with splitted cycle | |
KR20010012405A (en) | Device for varying a piston engine effective volumetric displacement and/or volumetric ratio of during its operation | |
RU2018004C1 (en) | Free-piston internal combustion engine | |
WO2012050541A1 (en) | Internal combustion engine | |
US4149370A (en) | Self starting internal combustion engine with means for changing the expansion ratio | |
KR100768769B1 (en) | Cyclically operated fluid displacement machine | |
US4620836A (en) | Oil pump with oscillating piston | |
US4803960A (en) | Internal combustion engine, particularly, a free-piston engine | |
US7146940B2 (en) | Combustion engine | |
AU7281096A (en) | Inlet system for a piston internal combustion engine | |
GB2050509A (en) | Internal combustion engine and operating cycle therefor | |
SU1650953A1 (en) | Hydraulic pump | |
US4817386A (en) | Method for the supply of combustion air to the combustion chamber of an internal combustion engine | |
US5327857A (en) | Vehicular drive system using stored fluid power for improved efficiency | |
CN1014342B (en) | Two-stroke piston internal-combustion engine | |
SU1740725A1 (en) | Free-piston diesel-compressor | |
RU2078962C1 (en) | Internal combustion engine with hydraulic drive | |
RU2139431C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2309277C2 (en) | Vacuum pump | |
RU2103529C1 (en) | Free-piston internal combustion engine | |
RU2043524C1 (en) | Axial internal combustion engine | |
US2854963A (en) | Free piston engines | |
SU1511470A1 (en) | Adaptor between two axial fans |