RU2018015C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2018015C1
RU2018015C1 SU904835068A SU4835068A RU2018015C1 RU 2018015 C1 RU2018015 C1 RU 2018015C1 SU 904835068 A SU904835068 A SU 904835068A SU 4835068 A SU4835068 A SU 4835068A RU 2018015 C1 RU2018015 C1 RU 2018015C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
engine
expansion
cylinders
working
Prior art date
Application number
SU904835068A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фарид Фуатович Дебердеев
Original Assignee
Фарид Фуатович Дебердеев
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 Фарид Фуатович Дебердеев filed Critical Фарид Фуатович Дебердеев
Priority to SU904835068A priority Critical patent/RU2018015C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018015C1 publication Critical patent/RU2018015C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: internal combustion engine has working cylinder 3 with combustion chamber, expanding cylinder 1, pistons 4,5 received within the cylinders, passage for supplying fresh charge with valve 12, passage for discharging of exhaust gases provided with valves 13,14, by-pass valve 2, and steam generator with unit 15 for steam supply. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению. The invention relates to mechanical engineering.

Известен двигатель внутреннего сгорания, работающий путем впуска свежего заряда в основной цилиндр сжатия, поджига, перепуска части продуктов сгорания в расширительный цилиндр, расширения и выпуска отработавших газов. Known internal combustion engine, working by admitting fresh charge into the main compression cylinder, ignition, bypassing part of the combustion products into the expansion cylinder, expansion and exhaust gas.

В двигателе недоиспользовано тепло, теряемое с отработавшими газами. The engine uses under-utilized heat lost with exhaust gases.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере один рабочий цилиндр с камерой сгорания и один расширительный цилиндр, поршни, размещенные в цилиндрах и кинематически связанные с кривошипами, по крайней мере одного вала, канал подачи свежего заряда в рабочий цилиндр, выпускной канал рабочего цилиндра, клапан выпуска отработавших газов из расширительного цилиндра, перепускной клапан между рабочим и расширительным цилиндром, свечу зажигания в рабочем цилиндре. Also known is an internal combustion engine containing at least one working cylinder with a combustion chamber and one expansion cylinder, pistons placed in the cylinders and kinematically connected with the cranks of at least one shaft, a fresh charge supply channel to the working cylinder, an exhaust channel of the working cylinder , exhaust valve from the expansion cylinder, bypass valve between the working and expansion cylinder, spark plug in the working cylinder.

В этом двигателе также недоиспользуется тепло, теряемое с отработавшими газами, хотя и в меньшей степени, чем в других двигателях. This engine also under-utilizes the heat lost with the exhaust gases, albeit to a lesser extent than other engines.

Цель изобретения - повышение эффективности двигателя. The purpose of the invention is to increase engine efficiency.

Это достигается путем испарения воды теплом отработавших газов, впуска пара в основной цилиндр при расположении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) в конце сжатия или сразу после поджига, перепуска в расширительный цилиндр свежего заряда с моментом начала перепуска в конечных стадиях сжатия либо до, либо одновременно с поджигом, воспламенения перепущенной части заряда в расширительном цилиндре, прекращении перепуска газов при заданном расположении поршней в цилиндрах, подогрева и расширения газов выпускаемых из основного цилиндра, охлаждения газов после дорасширения с конденсацией, содержащегося в газах водяного пара, отсоса неконденсируемых газов, вращения вала двигателя, относящегося к расширительному поршню со скоростью, по меньшей мере в 1,5 раза превышающей скорость вала основного поршня, ввода поршня расширительного цилиндра в ВМТ по меньшей мере на (5-20)о поворота основного вала ранее основного поршня, при этом нагрузку снимают с вала расширительного цилиндра.This is achieved by evaporating water with heat from the exhaust gases, introducing steam into the main cylinder when the piston is located at top dead center (TDC) at the end of compression or immediately after ignition, bypassing a fresh charge into the expansion cylinder with the moment the bypass starts in the final stages of compression, either before or at the same time as ignition, ignition of the bypassed part of the charge in the expansion cylinder, termination of gas bypass at a given location of the pistons in the cylinders, heating and expansion of the gases discharged from the main cylinder, oh gas deposition after further expansion with condensation contained in the water vapor gases, suction of non-condensable gases, rotation of the engine shaft related to the expansion piston at a speed of at least 1.5 times the speed of the main piston shaft, the piston of the expansion cylinder into the TDC at least at least (5-20) about the rotation of the main shaft before the main piston, while the load is removed from the shaft of the expansion cylinder.

В двигателе внутреннего сгорания, содержащем по крайней мере один рабочий цилиндр с камерой сгорания и один расширительный цилиндр, поршни, размещенные в цилиндрах и кинематически связанные с кривошипами по крайней мере одного вала, канал подачи свежего заряда в рабочий цилиндр, выпускной канал рабочего цилиндра, клапан выпуска отработавших газов из расширительного цилиндра, перепускной клапан между рабочим и расширительным цилиндрами, свечу зажигания в рабочем цилиндре, двигатель дополнительно содержит устройство подачи пара, парогенератор, при этом устройство подачи пара расположено напротив перепускного клапана. In an internal combustion engine containing at least one working cylinder with a combustion chamber and one expansion cylinder, pistons placed in the cylinders and kinematically connected with the cranks of at least one shaft, a fresh charge supply channel to the working cylinder, an exhaust channel of the working cylinder, a valve exhaust gas from the expansion cylinder, the bypass valve between the working and expansion cylinders, the spark plug in the working cylinder, the engine further comprises a steam supply device, a steam nerator, while the steam supply device is located opposite the bypass valve.

Кроме того, в двигателе камера сгорания выполнена из щелеобразной части и части торообразной поверхности, при этом устройство подачи пара расположено в щелеобразной части камеры сгорания. In addition, in the engine, the combustion chamber is made of a slit-like part and a part of a toroidal surface, wherein the steam supply device is located in the slit-like part of the combustion chamber.

Двигатель дополнительно содержит устройство зажигания, расположенное в расширительном цилиндре и подогреватель выпускаемых газов и силовую турбину, при этом подогреватель располагается в выпускном канале рабочего цилиндра, подключенном к силовой турбине. Кроме того, поршни рабочих цилиндров и поршни расширительных цилиндров подсоединены к самостоятельным валам, при этом валы соединены шестернями. The engine further comprises an ignition device located in the expansion cylinder and an exhaust gas heater and a power turbine, the heater being located in the exhaust channel of the working cylinder connected to the power turbine. In addition, the pistons of the working cylinders and the pistons of the expansion cylinders are connected to independent shafts, while the shafts are connected by gears.

На фиг.1 изображена цилиндропоршневая группа двигателя; на фиг.2 - двигатель. Figure 1 shows the cylinder-piston group of the engine; figure 2 - engine.

Двигатель содержит по меньшей мере одну цилиндропоршневую группу, состоящую из расширительного цилиндра 1, к которому перепускным клапаном 2 подключен основной цилиндр 3, поршни 4, 5 в цилиндрах, связанные шатунами 6, 7 с валами 8, 9, соединенными между собой шестернями 10, 11, впускной 12 и выпускные 13, 14 клапаны с каналами, паровую форсунку (или клапан) 15, установленную в зоне основного цилиндра, максимально удаленной от клапана 2, многоступенчатый компрессор 16 со средствами 17 промежуточного охлаждения, подключенный к карбюратору 18, и турбину 19 со средствами 20 промежуточного подвода тепла, испаритель 21 с гидронасосом 22, подогреватель 23, турбину 24, холодильник-конденсатор 25, подключенные к пассивному соплу 26 эжектора с активным соплом 27, свечу 28 зажигания и средства поджига в расширительном цилиндре (электроспираль 29, подключенную к аккумулятору или теплоизолирующий слой 30 на поверхностях поршня или головки), полость 31, в которой устанавливается форсунка. Органы 2, 12, 13, 14, 15 работают от валов двигателя, объем цилиндра 1 больше 3. Буквенные обозначения и стрелки показывают пути движения воздуха - а, воды - в, смеси - с, пара - п, отработавших газов - б. The engine contains at least one cylinder-piston group, consisting of an expansion cylinder 1, to which a bypass valve 2 is connected to the main cylinder 3, pistons 4, 5 in the cylinders, connected by connecting rods 6, 7 with shafts 8, 9, interconnected by gears 10, 11 , inlet 12 and outlet 13, 14 valves with channels, a steam nozzle (or valve) 15, installed in the area of the main cylinder as far as possible from valve 2, a multistage compressor 16 with means 17 for intercooling connected to the carburetor 18, and a turbine 19 with wed means 20 of the intermediate heat supply, an evaporator 21 with a hydraulic pump 22, a heater 23, a turbine 24, a condenser-condenser 25 connected to a passive nozzle 26 of the ejector with an active nozzle 27, a spark plug 28 and ignition means in the expansion cylinder (electric coil 29 connected to the battery or heat insulating layer 30 on the surfaces of the piston or head), the cavity 31 in which the nozzle is mounted. Bodies 2, 12, 13, 14, 15 work from the engine shafts, cylinder volume 1 is greater than 3. The letters and arrows show the paths of air movement - a, water - c, mixtures c, steam - p, exhaust gases - b.

Камера сгорания основного цилиндра при расположении поршня 5 в ВМТ представляет собой узкую щель в зоне, удаленной от органа 2, которая по мере приближения к органу 2 плавно увеличивается, переходя в основную камеру сгорания (где зазор между головкой и поршнем увеличен) с дальнейшим переходом ее в канал над цилиндром 1, подключенный к клапану 2. Полость 31 представляет собой естественное продолжение щели, плавно переходящей в полость. The combustion chamber of the main cylinder, when the piston 5 is located at the TDC, is a narrow gap in the zone remote from the organ 2, which, as it approaches the organ 2, gradually increases, passing into the main combustion chamber (where the gap between the head and the piston is increased) with its further transition into the channel above the cylinder 1, connected to the valve 2. The cavity 31 is a natural continuation of the gap, smoothly passing into the cavity.

Клапаны 12, 14 максимально удалены друг от друга и расположены в противоположных зонах камеры сгорания. Valves 12, 14 are maximally distant from each other and are located in opposite areas of the combustion chamber.

При расположении поршня 4 в ВМТ поршень 5 на такте "сжатие" находится на пути к ВМТ за (5-20)о поворота основного вала до ВМТ.When the piston 4 is located at TDC, piston 5 on the compression stroke is on the way to TDC for (5-20) about the rotation of the main shaft to TDC.

Камера сгорания расширительного цилиндра при расположении поршня 4 в ВМТ представляет собой минимально возможную щель между поверхностями головки и поршня, при этом клапаны во избежание касаний с поршнем втапливаются в голов-ку. The combustion chamber of the expansion cylinder with the piston 4 in the TDC is the smallest possible gap between the surfaces of the head and the piston, while the valves are flooded into the head to avoid touching the piston.

Свеча 28 зажигания располагается в основной камере сгорания, при наличии в цилиндре 1 элементов 29, 30 свеча располагается в противоположной от клапана 2 зоне основной камеры сгорания (как показано на чертеже), при отсутствии элементов 29, 30 свеча располагается в центральной части основной полости камеры сгорания. The spark plug 28 is located in the main combustion chamber, if there are elements 29, 30 in the cylinder 1, the candle is located in the zone of the main combustion chamber opposite to the valve 2 (as shown in the drawing), in the absence of elements 29, 30 the candle is located in the central part of the main chamber cavity combustion.

Число зубьев шестерен 11 (Н1) и 10 (Н2) зависит от тактности двигателя и числа основных цилиндров (К), подключенных к расширительному, и удовлетворяет соотношению: двухтактный цикл Н1:Н2 = К; четырехтактный цикл 2Н1:Н2 = К. The number of gear teeth 11 (Н1) and 10 (Н2) depends on the engine cycle and the number of main cylinders (K) connected to the expansion cylinder and satisfies the relation: push-pull cycle Н1: Н2 = К; four-cycle cycle 2H1: H2 = K.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Воздух сжимают в компрессоре 16, образуют топливо-воздушную смесь в карбюраторе 18, через клапан 12 впускают в цилиндр 3 и ходом поршня 5 к ВМТ сжимают. При расположении поршня 5 близ ВМТ открывают клапан 2, впускают пар форсункой 15, смесь поджигают свечой 28, перепускают смесь через клапан 2 в цилиндр 1, где ее поджигают либо элементами 29, 30, либо продуктами сгорания цилиндра 3. Продукты сгорания в цилиндрах расширяют, при заданном положении поршней 4, 5 в цилиндрах перепуск прекращают, газы дорасширяют. К моменту закрытия клапана 2 пар форсунки 15 полностью вытесняет продукты сгорания из цилиндра 3 в цилиндре 1, таким образом после закрытия клапана 2 в цилиндре 3 расширяется в основном пар, а в цилиндре 1 - продукты сгорания, отработавшие газы выпускают из цилиндров через клапаны 13, 14. Отработавшие газы цилиндра 1 дорасширяют в турбине 19, испаряют воду в испарителе 21, подогревают отработавшие газы цилиндра 1 в подогревателе 23 и удаляют в атмосферу. Газы цилиндра 3 подогревают в подогревателе 23, дорасширяют в турбине 24, конденсируют пар в конденсаторе 25, неконденсируемые газы отсасывают в пассивное сопло 26 эжектора, активное сопло которого питается от испарителя 21. Air is compressed in the compressor 16, a fuel-air mixture is formed in the carburetor 18, it is introduced into the cylinder 3 through the valve 12, and compressed to the TDC by the stroke of the piston 5. When the piston 5 is located near the TDC, the valve 2 is opened, steam is injected by the nozzle 15, the mixture is ignited by the candle 28, the mixture is passed through the valve 2 into the cylinder 1, where it is ignited either by elements 29, 30 or by the combustion products of cylinder 3. The combustion products in the cylinders are expanded, at a given position of the pistons 4, 5 in the cylinders, the bypass is stopped, the gases are expanded. By the time of closing valve 2, the vapor of the nozzle 15 completely displaces the combustion products from the cylinder 3 in the cylinder 1, so after closing the valve 2 in the cylinder 3, mainly steam expands, and in the cylinder 1 - the combustion products, exhaust gases are discharged from the cylinders through the valves 13, 14. The exhaust gases of the cylinder 1 are expanded in the turbine 19, the water in the evaporator 21 is evaporated, the exhaust gases of the cylinder 1 in the heater 23 are heated and removed to the atmosphere. The gases of the cylinder 3 are heated in the heater 23, further expanded in the turbine 24, the steam is condensed in the condenser 25, the non-condensable gases are sucked into the passive nozzle 26 of the ejector, the active nozzle of which is powered from the evaporator 21.

Изобретение позволяет обеспечить полное расширение пара в цилиндре 3 вне цилиндра за счет минимальных смешивающих моментов:
максимальное получение пара в испарителе вследствие использования для испарения всего тепла отработавших продуктов сгорания;
улучшить очистку цилиндра от отработавших газов;
наилучшее вытеснение паром продуктов сгорания из цилиндра 3 в условиях ограниченного объема пара, получаемого за счет тепла отработавших газов двигателя;
уменьшить потери расширения за счет сведения к минимуму мертвой зоны расширительного цилиндра.The invention allows for the complete expansion of steam in cylinder 3 outside the cylinder due to minimal mixing moments:
maximum steam production in the evaporator due to the use of exhaust heat of combustion products for evaporation;
improve cleaning of the cylinder from exhaust gases;
the best vapor displacement of combustion products from the cylinder 3 in conditions of a limited volume of steam obtained due to the heat of the exhaust gases of the engine;
reduce expansion loss by minimizing the dead zone of the expansion cylinder.

Кроме того, обеспечивается максимальная скорость горения в цилиндрах, а подогрев газов цилиндра 3 увеличивает уровень подвода тепла за цикл. In addition, the maximum burning rate in the cylinders is provided, and the heating of the gases of the cylinder 3 increases the level of heat input per cycle.

Claims (5)

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по крайней мере один рабочий цилиндр с камерой сгорания и один расширительный цилиндр, поршни, размещенные в цилиндрах и кинематически связанные с кривошипами по крайней мере одного вала, канал подачи свежего заряда в рабочий цилиндр, выпускной канал рабочего цилиндра, клапан выпуска отработавших газов из расширительного цилиндра, перепускной клапан между рабочим и расширительным цилиндрами, свечу зажигания в рабочем цилиндре, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, двигатель дополнительно содержит устройство подачи пара, парогенератор, при этом устройство подачи пара расположено напротив перепускного клапана. 1. INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising at least one working cylinder with a combustion chamber and one expansion cylinder, pistons placed in the cylinders and kinematically connected to the cranks of at least one shaft, a fresh charge supply channel to the working cylinder, an exhaust channel of the working cylinder, an exhaust valve for the exhaust cylinder, an overflow valve between the working and expansion cylinders, a spark plug in the working cylinder, characterized in that, in order to increase efficiency, the engine the device further comprises a steam supply, the steam generator, wherein the steam supply device is arranged opposite the overflow valve. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена из щелеобразной части и части торообразной поверхности, при этом устройство подачи пара расположено в щелеобразной части камеры сгорания. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is made of a slit-like part and part of a toroidal surface, while the steam supply device is located in the slit-like part of the combustion chamber. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что двигатель дополнительно содержит устройство зажигания, расположенное в расширительном цилиндре. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the engine further comprises an ignition device located in the expansion cylinder. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что двигатель дополнительно содержит подогреватель выпускаемых газов и силовую турбину, при этом подогреватель располагается в выпускном канале рабочего цилиндра, подключенном к силовой турбине. 4. The engine according to claim 1, characterized in that the engine further comprises an exhaust gas heater and a power turbine, wherein the heater is located in the exhaust channel of the working cylinder connected to the power turbine. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поршни рабочих цилиндров и поршни расширительных цилиндров подсоединены к самостоятельным валам, при этом валы соединены между собой шестернями. 5. The engine according to claim 1, characterized in that the pistons of the working cylinders and the pistons of the expansion cylinders are connected to independent shafts, while the shafts are interconnected by gears.
SU904835068A 1990-06-08 1990-06-08 Internal combustion engine RU2018015C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904835068A RU2018015C1 (en) 1990-06-08 1990-06-08 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904835068A RU2018015C1 (en) 1990-06-08 1990-06-08 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018015C1 true RU2018015C1 (en) 1994-08-15

Family

ID=21518628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904835068A RU2018015C1 (en) 1990-06-08 1990-06-08 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018015C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 3918263, кл. 60-614, 1975. *
Патент США N 4307687, кл. 123-53, 1981. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6095100A (en) Combination internal combustion and steam engine
RU2082891C1 (en) Internal combustion engine and method of its operation
US3918263A (en) Hydrogen-fueled internal-combustion and steam engine power plant
US4791787A (en) Regenerative thermal engine
US5894729A (en) Afterburning ericsson cycle engine
US4393653A (en) Reciprocating external combustion engine
US4936262A (en) Regenerative thermal engine
EP0236344A1 (en) Shaft power generator
US3842808A (en) Regenerative steam ignition internal combustion engine
US5372107A (en) Rotary engine
US4571946A (en) Internal combustion engine with rankine bottoming cycle
JP4286419B2 (en) Piston type internal combustion engine
WO1999017001A1 (en) Power output engine
RU2018015C1 (en) Internal combustion engine
CN101253316A (en) Steam enhanced double piston cycle engine
RU2055997C1 (en) Method of operation of internal combustion engine and internal combustion engine
RU2074967C1 (en) Rotary engine
SU1560746A1 (en) Ic-engine
SU1090906A1 (en) Method of operating heat engine
CA1324542C (en) Regenerative thermal engine
RU2153085C1 (en) Method of operation of four-stroke internal combustion engine and design of such engine
RU2724071C1 (en) Piston engine and method of using fuel in piston engine
KR20080038273A (en) Steam enhanced double piston cycle engine
WO1984004779A1 (en) Internal combustion engine
RU2072434C1 (en) Internal combustion engine and method of its operation