RU2078962C1 - Internal combustion engine with hydraulic drive - Google Patents

Internal combustion engine with hydraulic drive Download PDF

Info

Publication number
RU2078962C1
RU2078962C1 RU93001821A RU93001821A RU2078962C1 RU 2078962 C1 RU2078962 C1 RU 2078962C1 RU 93001821 A RU93001821 A RU 93001821A RU 93001821 A RU93001821 A RU 93001821A RU 2078962 C1 RU2078962 C1 RU 2078962C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
cylinder
engine
expansion
engine according
Prior art date
Application number
RU93001821A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93001821A (en
Inventor
Константин Васильевич Доманов
Original Assignee
Константин Васильевич Доманов
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 Константин Васильевич Доманов filed Critical Константин Васильевич Доманов
Priority to RU93001821A priority Critical patent/RU2078962C1/en
Publication of RU93001821A publication Critical patent/RU93001821A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2078962C1 publication Critical patent/RU2078962C1/en

Links

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: cylinder is divided by diaphragms 5 into delivery space 2, buffer space 3 filled with cooling liquid and expansion space 4. Fuel mixture is combusted in space formed by inner diameter of ring-shaped piston 16, cylinder head 17 and partition 14 with bypass valve 15 connecting combustion chamber with expansion space 4. Piston remains motionless in process of mixture combustion, expansion and exhaust. Engine is controlled by regulating flow of working liquid through auxiliary hydraulic motor 24 which sets into operation timing gear 25 and piston 16. EFFECT: enlarged operating capabilities. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, namely to internal combustion engines.

Известен двигатель внутреннего сгорания, который содержит цилиндры, поршни, соединенные через шатуны с коленчатым валом, с которым жестко связан газораспределительный механизм. Known internal combustion engine, which contains cylinders, pistons connected via connecting rods to the crankshaft, with which the gas distribution mechanism is rigidly connected.

Такая конструкция двигателя имеет следующие недостатки:
сгорание топливной смеси начинается до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ), оказывая сопротивление движению поршня, и заканчивается далеко за ВМТ в расширяющемся объеме, что снижает КПД двигателя;
при работе двигателя на переменных режимах и с неполной нагрузкой дроссельная заслонка карбюратора создает дополнительное сопротивление во впускном тракте, ухудшается наполнение цилиндров и снижается КПД;
низкий коэффициент приспосабливаемости, который зависит от отношения максимального крутящего момента к номинальному (1,25 1,35 у карбюраторных двигателей и 1,05 1,15 у дизелей), что создает необходимость применения коробки передач.
This engine design has the following disadvantages:
combustion of the fuel mixture begins before the piston arrives at top dead center (TDC), resisting the movement of the piston, and ends far beyond TDC in an expanding volume, which reduces engine efficiency;
when the engine is operating in variable modes and with a partial load, the carburetor throttle creates additional resistance in the intake tract, the filling of the cylinders deteriorates and the efficiency decreases;
low coefficient of adaptability, which depends on the ratio of maximum torque to nominal (1.25 1.35 for carburetor engines and 1.05 1.15 for diesel engines), which makes it necessary to use a gearbox.

Известен также свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания с гидроприводом, выбранный в качестве прототипа, который содержит разделенные перегородкой цилиндры, в которых размещены с образованием насосных камер и камер сгорания поршни, связанный с насосными камерами гидродвигатель, устройство для подачи топливной смеси в цилиндры двигателя, выполненное в виде свободнопоршневого насоса с гидроприводом. Also known is a free-piston hydraulic internal combustion engine, selected as a prototype, which contains cylinders separated by a baffle, in which pistons are arranged to form pump chambers and combustion chambers, a hydraulic motor connected to pump chambers, a device for supplying the fuel mixture to the engine cylinders, made in the form hydraulic piston pump.

В этом двигателе легко осуществить бесступенчатое регулирование крутящего момента, однако остальные недостатки, присущие описанному выше примеру, характерны и для этого двигателя, кроме того, подвижное уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, отделяющее насосную камеру от камеры сгорания, недостаточно надежно. In this engine, it is easy to carry out stepless torque control, however, the remaining disadvantages inherent in the example described above are also characteristic of this engine, in addition, the movable seal between the piston and the cylinder wall separating the pump chamber from the combustion chamber is not reliable enough.

Целью изобретения является повышение КПД двигателя путем обеспечения сгорания большей части топливной смеси при постоянном объеме и увеличения степени наполнения цилиндров на переменных режимах работы и неполной нагрузке, а также повышение надежности путем замены подвижного уплотнения на неподвижное. The aim of the invention is to increase the efficiency of the engine by ensuring the combustion of most of the fuel mixture at a constant volume and increasing the degree of filling of the cylinders under variable operating conditions and part load, as well as improving reliability by replacing the movable seal with a stationary one.

Указанная цель достигается тем, что перегородка имеет перепускной клапан с серводействием, отрегулированный на давление открытия больше давления в конце сжатия, и разделяет цилиндр на камеру сгорания и расширительную полость, снабженную выпускными клапанами и отделенную от насосной полости буферной полостью, ограниченной двумя диафрагмами и заполненной охлаждающей жидкостью. Подвод охлаждающей жидкости может осуществляться через обратный клапан, а отвод через дроссельное отверстие или через перепускной клапан или клапан с приводом от газораспределительного устройства. Поршень выполнен в виде кольца и помещен в цилиндр с образованием в ВМТ камеры сгорания внутренним диаметром поршня, головкой цилиндра и перегородкой и соединен с газораспределительным устройством. This goal is achieved by the fact that the baffle has a bypass valve with servo action, adjusted to an opening pressure greater than the pressure at the end of compression, and divides the cylinder into a combustion chamber and an expansion cavity equipped with exhaust valves and separated from the pump cavity by a buffer cavity bounded by two diaphragms and filled with a cooling liquid. Coolant can be supplied through a non-return valve, and drain through a throttle orifice or through a bypass valve or valve driven by a gas distribution device. The piston is made in the form of a ring and placed in a cylinder with the formation of a combustion chamber in the TDC with an internal diameter of the piston, a cylinder head and a baffle, and connected to a gas distribution device.

С целью увеличения КПД на переменных режимах и неполной нагрузке и повышения маневренности двигателя привод газораспределительного устройства может быть выполнен в виде вспомогательного гидродвигателя, соединенного с источником давления через регулирующий орган. In order to increase the efficiency in variable modes and under-load and increase the maneuverability of the engine, the gas distribution device drive can be made in the form of an auxiliary hydraulic motor connected to a pressure source through a regulatory body.

С целью упрощения конструкции перепускного клапана он может быть выполнен в виде конусной пробки, укрепленной в центре диафрагмы и плотно входящей в конусное отверстие в перегородке. Регулировка перепускного клапана может осуществляться изменением давления на диафрагму охлаждающей жидкости. In order to simplify the design of the bypass valve, it can be made in the form of a cone plug fixed in the center of the diaphragm and tightly entering the conical hole in the partition. The bypass valve can be adjusted by changing the pressure on the diaphragm of the coolant.

С целью упрощения конструкции двигателя буферная полость может быть объединена с расширительной полостью, тогда выпуск охлаждающей жидкости будет происходить вместе с отработанными газами через выпускные клапаны. In order to simplify the design of the engine, the buffer cavity can be combined with the expansion cavity, then the coolant will be discharged together with the exhaust gases through the exhaust valves.

С целью упрощения конструкции двигателя возможна также установка одного общего компрессора вместо поршней в каждом цилиндре. In order to simplify the design of the engine, it is also possible to install one common compressor instead of pistons in each cylinder.

В двигателе с принудительным воспламенением для обеспечения более полного сгорания топлива свеча зажигания должна быть расположена как можно ближе к перепускному клапану, например в головке цилиндра напротив клапана, тогда при его открытии несгоревшая рабочая смесь будет двигаться навстречу фронту пламени. In a forced ignition engine, to ensure more complete combustion of the fuel, the spark plug should be located as close as possible to the bypass valve, for example, in the cylinder head opposite the valve, then when it opens, the unburned working mixture will move towards the front of the flame.

На чертеже изображен предлагаемый двигатель внутреннего сгорания с гидроприводом. The drawing shows the proposed internal combustion engine with hydraulic drive.

Двигатель состоит из корпуса 1, разделенного на три полости: нагнетательную 2, буферную 3 и расширительную 4 двумя диафрагмами 5. Нагнетательная полость 2 заполнена рабочей жидкостью и через обратные клапаны 6 и 7 соединена с напорной 8 и сливной 9 магистралями. Буферная полость 3 заполнена охлаждающей жидкостью, подводимой через обратный клапан 10 и отводимой через дроссельное отверстие 11 в корпусе 1. Расширительная полость 4 сообщается с атмосферой чрез выпускные клапаны 12. The engine consists of a housing 1, divided into three cavities: injection 2, buffer 3 and expansion 4 with two diaphragms 5. The injection cavity 2 is filled with a working fluid and is connected through pressure valves 6 and 7 to pressure 8 and drain 9 highways. The buffer cavity 3 is filled with coolant supplied through the check valve 10 and discharged through the throttle hole 11 in the housing 1. The expansion cavity 4 communicates with the atmosphere through the exhaust valves 12.

На корпусе 1 установлен цилиндр 13, отделенный от расширительной полости 4 перегородкой 14 с перепускным клапаном 15 с поршнем кольцеобразной формы 16. В головке цилиндра 17 расположены впускной 18 и выпускной 19 клапаны и свеча зажигания 20. A cylinder 13 is installed on the housing 1, which is separated from the expansion cavity 4 by a baffle 14 with an overflow valve 15 with an annular piston 16. The inlet 18 and the outlet 19 valves and the spark plug 20 are located in the cylinder head 17.

С напорной 8 и сливной 9 магистралями соединены исполнительный гидромотор 21 и через регулирующее устройство 22 и гидроаккумулятор 23 вспомогательный гидромотор 24 привода газораспределительного устройства 25 и масляного насоса 26. An actuating hydraulic motor 21 is connected to a pressure line 8 and a drain 9 lines and, through a regulating device 22 and a hydraulic accumulator 23, an auxiliary hydraulic motor 24 for driving a gas distribution device 25 and an oil pump 26.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Вспомогательный гидромотор 24, питаемый от напорной магистрали 8 или гидроаккумулятора 23, через регулирующее устройство 22 приводит в движение газораспределительное устройство 25 и соединенный с ним поршень 16. При движении поршня 16 в нижнюю мертвую точку (НМТ) открывается впускной клапан 18 и происходит всасывание горючей смеси. При обратном ходе поршня 16 впускной клапан 18 закрыт и происходит сжатие заряда, после чего поршень 16 останавливается в ВМТ. От свечи зажигания 20 смесь воспламеняется, давление в камере сгорания повышается, и открывается перепускной клапан 15 в перегородке 14, выпуская рабочие газы в расширительную полость 4, где они через диафрагмы 5 и несжимаемую жидкость в буферной полости производят давление на рабочую жидкость, которая через клапан 7 подается в напорную магистраль 8, заряжает гидроаккумулятор 23, приводит во вращение гидромоторы 21 и 24 и попадает в сливную магистраль 9. Нагретая охлаждающая жидкость вытесняется через дроссельное отверстие 11. The auxiliary hydraulic motor 24, powered from the pressure line 8 or the accumulator 23, through the control device 22 drives the gas distribution device 25 and the piston 16 connected to it. When the piston 16 moves to the bottom dead center (BDC), the inlet valve 18 opens and the combustible mixture is sucked in . During the reverse stroke of the piston 16, the intake valve 18 is closed and the charge is compressed, after which the piston 16 stops at the TDC. From the spark plug 20, the mixture ignites, the pressure in the combustion chamber rises, and the bypass valve 15 in the partition 14 opens, releasing the working gases into the expansion cavity 4, where they through the diaphragms 5 and incompressible fluid in the buffer cavity exert pressure on the working fluid, which through the valve 7 is supplied to the pressure line 8, charges the accumulator 23, drives the motors 21 and 24 into rotation, and enters the drain line 9. The heated coolant is displaced through the throttle hole 11.

Затем открываются выпускные клапаны 12 и 19, через которые продукты сгорания удаляются в атмосферу. Одновременно происходит наполнение нагнетательной 2 и буферной 3 полостей рабочей и охлаждающей жидкостями через обратные клапаны 6 и 10. Напор рабочей жидкости поддерживается масляным насосом 26. Then the exhaust valves 12 and 19 are opened, through which the products of combustion are discharged into the atmosphere. At the same time, the discharge 2 and buffer 3 cavities are filled with working and cooling fluids through check valves 6 and 10. The pressure of the working fluid is maintained by the oil pump 26.

Выпускные клапаны закрываются, и цикл повторяется. The exhaust valves close and the cycle repeats.

Для изменения мощности двигателя изменяют количество поступающей к вспомогательному гидромотору 24 рабочей жидкости, и, воздействуя на регулирующее устройство 22, изменяется частота вращения вала гидромотора 24 и частота срабатывания газораспределительного устройства 25. To change the engine power, the amount of working fluid supplied to the auxiliary hydraulic motor 24 is changed, and, acting on the control device 22, the rotational speed of the hydraulic motor shaft 24 and the response frequency of the gas distribution device 25 are changed.

Крутящий момент на валу исполнительного гидромотора 21 изменяется автоматически в зависимости от нагрузки. При увеличении нагрузки уменьшается ход диафрагм 5 и возрастает давление, в результате чего падает число оборотов гидромотора 21 и увеличивается крутящий момент. The torque on the shaft of the actuator motor 21 changes automatically depending on the load. When the load increases, the stroke of the diaphragms 5 decreases and the pressure increases, as a result of which the number of revolutions of the hydraulic motor 21 decreases and the torque increases.

В двигателе с гидравлической передачей применение диафрагм для передачи давления позволяет надежно разделить жидкие и газообразные тела, исключить перегрев и загрязнение рабочей жидкости. Поршень кольцеобразной формы не участвует в передаче давления, что дает возможность осуществить цикл с остановкой поршня в ВМТ во время процессов сгорания и выпуска, снизить механические потери и повысить среднее давление цикла. In an engine with hydraulic transmission, the use of diaphragms for pressure transmission allows reliable separation of liquid and gaseous bodies, eliminating overheating and contamination of the working fluid. The ring-shaped piston does not participate in the pressure transfer, which makes it possible to carry out a cycle with the piston stopped at TDC during combustion and exhaust processes, reduce mechanical losses and increase the average cycle pressure.

Кроме того, появляется возможность регулировать мощность двигателя без изменения цикловой подачи топлива частотой срабатывания газораспределительного устройства, улучшить тем самым наполнение цилиндра и уменьшить или даже полностью исключить работу двигателя на холостом ходу. In addition, it becomes possible to adjust the engine power without changing the cyclic fuel supply by the frequency of the gas distribution device, thereby improving the filling of the cylinder and reducing or even completely eliminating the engine idling.

Применение поршня кольцеобразной формы увеличивает турбулентность смеси в процессах наполнения и сжатия, что способствует более устойчивому воспламенению и горению топливной смеси, повышает КПД и уменьшает токсичность выхлопных газов, особенно при малых нагрузках. The use of a ring-shaped piston increases the turbulence of the mixture in the filling and compression processes, which contributes to more stable ignition and combustion of the fuel mixture, increases the efficiency and reduces the toxicity of exhaust gases, especially at low loads.

Автоматическое изменение крутящего момента на валу гидромотора дает возможность применять двигатель без коробки передач. Automatic change of torque on the motor shaft makes it possible to use the engine without gearbox.

Claims (5)

1. Двигатель внутреннего сгорания с гидроприводом, содержащий хотя бы один цилиндр, разделенный перегородкой, поршень, насосную полость, связанную с исполнительным гидромотором, и связанное с поршнем газораспределительное устройство с приводом, отличающийся тем, что перегородка имеет перепускной клапан и разделяет цилиндр на камеру сгорания и расширительную полость, снабженную выпускными клапанами и отделенную от насосной полости буферной полостью, заполненной охлаждающей жидкостью, ограниченной двумя диафрагмами, поршень выполнен в виде кольца и помещен в цилиндр с образованием в верхней мертвой точке камеры сгорания внутренним диаметром поршня, перегородкой и головкой цилиндра. 1. A hydraulic internal combustion engine comprising at least one cylinder separated by a baffle, a piston, a pump cavity associated with an actuating hydraulic motor, and a gas-driven distributor associated with the piston, characterized in that the baffle has a bypass valve and divides the cylinder into a combustion chamber and an expansion cavity equipped with exhaust valves and separated from the pump cavity by a buffer cavity filled with coolant bounded by two diaphragms, the piston is made in in the form of a ring and placed in the cylinder with the formation of the internal diameter of the piston, the baffle and the cylinder head at the top dead center of the combustion chamber. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что привод газораспределительного устройства и поршня выполнен в виде вспомогательного гидромотора, соединенного через регулирующий орган с источником давления. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the gas distribution device and the piston are made in the form of an auxiliary hydraulic motor connected through a regulatory body to a pressure source. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перепускной клапан выполнен в виде пробки, укрепленной на диафрагме. 3. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the bypass valve is made in the form of a tube mounted on the diaphragm. 4. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что буферная и расширительная полости объединены в одну. 4. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the buffer and expansion cavities are combined into one. 5. Двигатель по пп. 1 4, отличающийся тем, что вместо поршней установлен один общий для всех цилиндров компрессор. 5. The engine according to paragraphs. 1 4, characterized in that instead of the pistons installed one common compressor for all cylinders.
RU93001821A 1993-01-12 1993-01-12 Internal combustion engine with hydraulic drive RU2078962C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93001821A RU2078962C1 (en) 1993-01-12 1993-01-12 Internal combustion engine with hydraulic drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93001821A RU2078962C1 (en) 1993-01-12 1993-01-12 Internal combustion engine with hydraulic drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93001821A RU93001821A (en) 1995-04-20
RU2078962C1 true RU2078962C1 (en) 1997-05-10

Family

ID=20135543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93001821A RU2078962C1 (en) 1993-01-12 1993-01-12 Internal combustion engine with hydraulic drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2078962C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774925C1 (en) * 2021-11-26 2022-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" Hydropneumatic internal combustion engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1017804, кл. F 02 В 71/04, 1979. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774925C1 (en) * 2021-11-26 2022-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" Hydropneumatic internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9133758B2 (en) Split-cycle air-hybrid engine with air expander and firing mode
CA2693521C (en) Split-cycle engine with early crossover compression valve opening
US4907544A (en) Turbocharged two-stroke internal combustion engine with four-stroke capability
JPH07504010A (en) Internal combustion engine with variable combustion chamber
US5970924A (en) Arc-piston engine
US7124718B2 (en) Multi-chamber internal combustion engine
US6712039B2 (en) Internal combustion engines
US6065440A (en) Internal combustion engine with binary cylinder sizing for variable power output
KR910010039A (en) 2-cycle engine with variable valve timing
WO1999019646A2 (en) Rotating/reciprocating cylinder positive displacement device
US7121235B2 (en) Reciprocating internal combustion engine
US5109810A (en) Two cycle internal combustion hydrocycle engine
US6112707A (en) Engine fuel system with a super charged air compressor
WO1993018287A1 (en) Metered induction two cycle engine
RU2078962C1 (en) Internal combustion engine with hydraulic drive
US5143029A (en) Two cycle internal combustion hydrocycle engine
KR100231333B1 (en) Apparatus for varying volume of combustion chamber
CA1149750A (en) Internal combustion engine with improved expansion ratio
US20060048729A1 (en) Supercharged two-stroke engine with upper piston extensions
RU2309277C2 (en) Vacuum pump
RU2818438C1 (en) Two-stroke internal combustion engine with an additional piston
RU2191910C2 (en) Internal combustion engine
GB2090910A (en) I.C. Engine Driving an Hydraulic Turbine
RU2078963C1 (en) Paired two-four stroke engine
GB2149006A (en) Engine and compressor valve gear