RU2398118C1 - Piston engine with external combustion chamber - Google Patents

Piston engine with external combustion chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2398118C1
RU2398118C1 RU2009115044/06A RU2009115044A RU2398118C1 RU 2398118 C1 RU2398118 C1 RU 2398118C1 RU 2009115044/06 A RU2009115044/06 A RU 2009115044/06A RU 2009115044 A RU2009115044 A RU 2009115044A RU 2398118 C1 RU2398118 C1 RU 2398118C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
combustion chamber
external combustion
compressor
power
Prior art date
Application number
RU2009115044/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Александрович Рыбаков (RU)
Анатолий Александрович Рыбаков
Original Assignee
Анатолий Александрович Рыбаков
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 Анатолий Александрович Рыбаков filed Critical Анатолий Александрович Рыбаков
Priority to RU2009115044/06A priority Critical patent/RU2398118C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398118C1 publication Critical patent/RU2398118C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to automotive industry. Proposed engine comprises external combustion chamber with nozzle and spark plug, gas control valve, bypass valve and air intake valve, power piston and compressor piston with crank drives, coupling shaft, flywheel and p.t.o.-shaft. Note here that conversion of fuel chemical energy into mechanical power is divided into fuel combustion in external combustion chamber and expansion of combustion products in the cylinder of piston expander. In compliance with this invention, proposed engine incorporates pneumatic accumulator wherein air is forced from compressor head-end space to add air into external combustion chamber in combustion process.
EFFECT: higher specific power and possibility to run on various fuels.
1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Ближайший аналог заявленного изобретения - двигатель внешнего сгорания, двигатель Стирлинга (Большой политехнический словарь ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ, Научное издательство «Большая Российская энциклопедия, М.: 1998, с.505, 506). Двигатель внешнего сгорания - двигатель с внешним подводом и регенерацией тепловой энергии, преобразуемой в полезную механическую работу. Современный двигатель Стирлинга работает по замкнутому регенеративному циклу, состоящему из последовательно чередующихся двух изотермических и двух изохорических процессов. В отличие от двигателя Стирлинга в предлагаемом поршневом двигателе с внешней камерой сгорания процесс сгорания топлива осуществляется во внешней камере сгорания с последующей подачей продуктов сгорания в цилиндры двухтактной поршневой расширительной машины, где энергия расширяющихся продуктов сгорания преобразуется в механическую энергию вращения вала.The closest analogue of the claimed invention is an external combustion engine, a Stirling engine (Large Polytechnical Dictionary POLYTECHNIC, Scientific Publishing House "Big Russian Encyclopedia, M .: 1998, p. 505, 506). External combustion engine - an engine with an external supply and regeneration of thermal energy, converted into useful mechanical work. The modern Stirling engine operates in a closed regenerative cycle, consisting of two isothermal and two isochoric processes sequentially alternating. Unlike the Stirling engine in the proposed piston engine with an external combustion chamber, the fuel combustion process is carried out in an external combustion chamber with the subsequent supply of combustion products to the cylinders of a two-stroke piston expansion machine, where the energy of expanding combustion products is converted into mechanical shaft rotation energy.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия поршневого двигателя с внешней камерой сгорания.The invention is illustrated by a description of the principle of operation of a piston engine with an external combustion chamber.

В состав двигателя входят (см. чертеж): 1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4 - газорапределительный клапан, 5 - силовой поршень, 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня, 7 - соединительный вал, 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора, 9 - поршень компрессора, 10 - перепускной клапан, 11 - пневмоаккумулятор, 12 - маховик, 13 - клапан впуска воздуха, 14 - выпускной канал, 15 - вал отбора мощности.The engine consists of (see drawing): 1 - combustion chamber, 2 - nozzle, 3 - spark plug, 4 - gas distribution valve, 5 - power piston, 6 - crank mechanism of the power piston, 7 - connecting shaft, 8 - crank mechanism of the compressor piston, 9 - compressor piston, 10 - bypass valve, 11 - pneumatic accumulator, 12 - flywheel, 13 - air intake valve, 14 - exhaust channel, 15 - power take-off shaft.

При пуске двигателя в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 через газораспределительный клапан 4 (клапан находится в правом крайнем положении) поступают в надпоршневую полость силового поршня 5. Здесь расширяющиеся продукты сгорания воздействуют на силовой поршень 5, и он начинает движение вниз. Поступательное движение поршня 5 кривошипно-шатунным механизмом 6 преобразуется во вращательное движение соединительного вала 7, которое передается кривошипно-шатунному механизму компрессора 8 таким образом, что поршень компрессора 9 движется вверх. Сжимаемый в надпоршневой полости поршня компрессора 9 воздух через открытый перепускной клапан 10 поступает в камеру сгорания 1 и пневмоаккумулятор 11, пополняя расход кислорода воздуха в камере сгорания 1 в процессе горения топлива и заряжая пневмоаккумулятор 11. После того как силовой поршень 5 окажется в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 9 в верхней мертвой точке, кинетическая энергия маховика 12 меняет направление движения обоих поршней. Перепускной клапан 10 закрывается, а клапан впуска воздуха 13 открывается, и воздух из атмосферы поступает в надпоршневую полость поршня компрессора 9. Одновременно газораспределительный клапан 4 переводится в левое крайнее положение и отработавшие продукты сгорания по выпускному каналу 14 выбрасываются в атмосферу. В течение этого такта процесс сгорания в камере сгорания 1 поддерживается поступающим из пневмоаккумулятора 11 воздухом. В конце такта газораспределительный клапан 4 снова переводится в левое положение, перепускной клапан 10 и клапан впуска воздуха 13 приходят в исходные положения, и начинается очередной рабочий такт. Площадь силового поршня 5 больше площади поршня компрессора 9, и поэтому давление воздуха на входе в камеру сгорания 1 больше, чем давление продуктов сгорания на ее выходе, чем и обеспечивается работоспособность двигателя. Энергия на валу отбора мощности 15 определяется разностью среднего давления продуктов сгорания в надпоршневой полости силового поршня 5 и среднего давления воздуха в надпоршневой полости поршня компрессора 9.When the engine is started, fuel is injected into the combustion chamber 1 by the nozzle 2 and ignited by the spark plug 3. The combustion products from the combustion chamber 1 through the gas distribution valve 4 (the valve is in the rightmost position) enter the over-piston cavity of the power piston 5. Here, the expanding combustion products affect the power the piston 5, and it starts to move down. The translational movement of the piston 5 by the crank mechanism 6 is converted into the rotational motion of the connecting shaft 7, which is transmitted to the crank mechanism of the compressor 8 so that the piston of the compressor 9 moves up. Compressed air in the piston cavity of the compressor piston 9 through an open bypass valve 10 enters the combustion chamber 1 and the pneumatic accumulator 11, replenishing the flow of oxygen in the combustion chamber 1 during fuel combustion and charging the pneumatic accumulator 11. After the power piston 5 is at bottom dead center and the compressor piston 9 is at top dead center, the kinetic energy of the flywheel 12 changes the direction of movement of both pistons. The bypass valve 10 closes, and the air inlet valve 13 opens, and air from the atmosphere enters the piston cavity of the piston of the compressor 9. At the same time, the gas distribution valve 4 is moved to the left extreme position and the exhaust products of combustion through the exhaust channel 14 are released into the atmosphere. During this cycle, the combustion process in the combustion chamber 1 is supported by air coming from the pneumatic accumulator 11. At the end of the cycle, the gas distribution valve 4 is again moved to the left position, the bypass valve 10 and the air intake valve 13 come to their original positions, and the next working cycle begins. The area of the power piston 5 is larger than the area of the piston of the compressor 9, and therefore, the air pressure at the inlet to the combustion chamber 1 is greater than the pressure of the products of combustion at its output, which ensures the efficiency of the engine. The energy on the power take-off shaft 15 is determined by the difference between the average pressure of the combustion products in the supra-piston cavity of the power piston 5 and the average air pressure in the supra-piston cavity of the compressor 9.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания, содержащий внешнюю камеру сгорания с форсункой и свечой зажигания, газораспределительный клапан, перепускной клапан и клапан впуска воздуха, силовой поршень и поршень компрессора с кривошипно-шатунными механизмами, соединительный вал, маховик и вал отбора мощности, при этом процесс преобразования химической энергии топлива в механическую энергию разделен на процесс сгорания топлива во внешней камере сгорания и на процесс расширения продуктов сгорания в цилиндре поршневой расширительной машины, отличающийся тем, что двигатель снабжен пневмоаккумулятором, воздух в который поступает из надпоршневой полости компрессора и который пополняет воздухом внешнюю камеру сгорания в процессе горения топлива.A piston engine with an external combustion chamber, comprising an external combustion chamber with a nozzle and spark plug, a gas distribution valve, an overflow valve and an air intake valve, a power piston and a compressor piston with crank mechanisms, a connecting shaft, a flywheel and a power take-off shaft, the process the conversion of chemical energy of fuel into mechanical energy is divided into the process of fuel combustion in the external combustion chamber and the process of expansion of the combustion products in the piston cylinder th machine, characterized in that the engine is equipped with a pneumatic accumulator, the air into which comes from the supra-piston cavity of the compressor and which replenishes the external combustion chamber with air during the combustion of the fuel.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания предназначен для использования в качестве механического привода общего назначения, в том числе и как силовой агрегат транспортных средств всех назначений. Здесь рассматривался принцип действия двигателя с одним цилиндром силового поршня и одним цилиндром компрессора. Относительно устойчивый момент силы на валу отбора мощности обеспечивается в двигателе с двумя силовыми цилиндрами. При трех силовых цилиндрах и более возможно изменение направления вращения вала отбора мощности путем изменения порядка срабатывания газораспределительных клапанов в цилиндрах. Что касается равномерности подачи воздуха в камеру сгорания, то она обеспечивается оптимальным соотношением числа цилиндров компрессора и емкостью пневмоаккумулятора. Это соотношение имеет обратную зависимость. Чем больше емкость пневмоаккумулятора, тем меньше число цилиндров компрессора и наоборот. Двухтактность двигателя увеличивает его удельную мощность вдвое по сравнению с четырехтактным двигателем. Разделения процессов сгорания топлива и расширения продуктов сгорания обеспечивает многотопливность - можно применять любое моторное топливо как жидкое, так и газообразное, без переналадки топливной аппаратуры. Сгорание топлива происходит при стехиометрическом соотношении топливо-окислитель до конечных продуктов сгорания, не оставляя кислорода для образования оксидов азота. Кроме того, двигатель имеет благоприятную тяговую характеристику при использовании его в качестве силового агрегата автомобиля. Чем больше нагрузка на двигатель, тем, до определенных пределов, выше давление продуктов сгорания, и тем больше момент силы на валу. Требования к материалам и технологии не выходят за пределы современных требований.A piston engine with an external combustion chamber is intended for use as a general-purpose mechanical drive, including as a power unit of vehicles for all purposes. Here we examined the principle of the engine with one cylinder of the power piston and one cylinder of the compressor. A relatively stable moment of force on the power take-off shaft is provided in an engine with two power cylinders. With three power cylinders and more, it is possible to change the direction of rotation of the power take-off shaft by changing the operating order of the gas distribution valves in the cylinders. As for the uniformity of air supply to the combustion chamber, it is ensured by the optimal ratio of the number of compressor cylinders and the capacity of the pneumatic accumulator. This ratio has an inverse relationship. The larger the capacity of the pneumatic accumulator, the smaller the number of compressor cylinders and vice versa. The two-stroke engine doubles its power density compared to a four-stroke engine. Separation of the processes of fuel combustion and expansion of the combustion products provides multi-fuel - you can use any motor fuel, both liquid and gaseous, without changing the fuel equipment. Fuel combustion occurs at a stoichiometric ratio of fuel-oxidizer to the final combustion products, without leaving oxygen to form nitrogen oxides. In addition, the engine has a favorable traction characteristic when used as a power unit of a car. The greater the load on the engine, the more, to certain limits, the higher the pressure of the combustion products, and the greater the moment of force on the shaft. The requirements for materials and technology do not go beyond modern requirements.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL

Чертеж. Принципиальная схема поршневого двигателя с внешней камерой сгорания.Drawing. Schematic diagram of a piston engine with an external combustion chamber.

1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4 - газораспределительный клапан, 5 - силовой поршень, 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня, 7 - соединительный вал, 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора, 9 - поршень компрессора, 10 - перепускной клапан, 11 - пневмоаккумулятор, 12 - маховик, 13 - клапан впуска воздуха, 14 - выпускной канал, 15 - вал отбора мощности.1 - combustion chamber, 2 - nozzle, 3 - spark plug, 4 - gas distribution valve, 5 - power piston, 6 - crank mechanism of the power piston, 7 - connecting shaft, 8 - crank mechanism of the compressor piston, 9 - piston compressor, 10 - bypass valve, 11 - pneumatic accumulator, 12 - flywheel, 13 - air intake valve, 14 - exhaust channel, 15 - power take-off shaft.

Claims (1)

Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания, содержащий внешнюю камеру сгорания с форсункой и свечой зажигания, газораспределительный клапан, перепускной клапан и клапан впуска воздуха, силовой поршень и поршень компрессора с шатунно-кривошипными механизмами, соединительный вал, маховик и вал отбора мощности, при этом процесс преобразования химической энергии топлива в механическую энергию разделен на процесс сгорания топлива во внешней камере сгорания и на процесс расширения продуктов сгорания в цилиндре поршневой расширительной машины, отличающийся тем, что двигатель снабжен пневмоаккумулятором, воздух в который поступает из надпоршневой полости компрессора, и который пополняет воздухом внешнюю камеру сгорания в процессе горения. A piston engine with an external combustion chamber, comprising an external combustion chamber with a nozzle and spark plug, a gas distribution valve, an overflow valve and an air intake valve, a power piston and a compressor piston with connecting rod and crank mechanisms, a connecting shaft, a flywheel and a power take-off shaft, the process the conversion of chemical energy of fuel into mechanical energy is divided into the process of fuel combustion in the external combustion chamber and the process of expansion of the combustion products in the piston cylinder machine, characterized in that the engine is equipped with a pneumatic accumulator, the air into which comes from the supra-piston cavity of the compressor, and which replenishes the external combustion chamber with air during combustion.
RU2009115044/06A 2009-04-20 2009-04-20 Piston engine with external combustion chamber RU2398118C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115044/06A RU2398118C1 (en) 2009-04-20 2009-04-20 Piston engine with external combustion chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115044/06A RU2398118C1 (en) 2009-04-20 2009-04-20 Piston engine with external combustion chamber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398118C1 true RU2398118C1 (en) 2010-08-27

Family

ID=42798806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009115044/06A RU2398118C1 (en) 2009-04-20 2009-04-20 Piston engine with external combustion chamber

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398118C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104343527A (en) * 2014-10-30 2015-02-11 魏伯卿 Pressurization system for air inlet piston of engine
RU2631179C1 (en) * 2016-11-23 2017-09-19 Анатолий Александрович Рыбаков Method for ensuring operation of tandem two-stroke engine with energy of combustion products from common external combustion chamber
RU2638242C1 (en) * 2016-12-12 2017-12-12 Анатолий Александрович Рыбаков Method of providing functionment of tandemic two-total engine with energy of combustion products from general external combustion chamber and compressed air energy from general pneumatic accumulator
RU2641998C1 (en) * 2016-11-23 2018-01-23 Анатолий Александрович Рыбаков Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber
RU2665766C2 (en) * 2016-01-26 2018-09-04 Юрий Владимирович Синельников One-stroke internal combustion engine
RU2680279C1 (en) * 2018-06-20 2019-02-19 Анатолий Александрович Рыбаков Method of controlling the coefficient of the excess of air in the external combustion camera of a free-piston energy module with the external combustion chamber
CN112065574A (en) * 2020-09-09 2020-12-11 高富 Middle combustion hot gas turbine capable of improving heat engine efficiency and reducing tail gas pollution

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104343527A (en) * 2014-10-30 2015-02-11 魏伯卿 Pressurization system for air inlet piston of engine
CN104343527B (en) * 2014-10-30 2016-06-22 魏伯卿 Engine charge plunger booster system
RU2665766C2 (en) * 2016-01-26 2018-09-04 Юрий Владимирович Синельников One-stroke internal combustion engine
RU2631179C1 (en) * 2016-11-23 2017-09-19 Анатолий Александрович Рыбаков Method for ensuring operation of tandem two-stroke engine with energy of combustion products from common external combustion chamber
RU2641998C1 (en) * 2016-11-23 2018-01-23 Анатолий Александрович Рыбаков Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber
RU2638242C1 (en) * 2016-12-12 2017-12-12 Анатолий Александрович Рыбаков Method of providing functionment of tandemic two-total engine with energy of combustion products from general external combustion chamber and compressed air energy from general pneumatic accumulator
RU2680279C1 (en) * 2018-06-20 2019-02-19 Анатолий Александрович Рыбаков Method of controlling the coefficient of the excess of air in the external combustion camera of a free-piston energy module with the external combustion chamber
CN112065574A (en) * 2020-09-09 2020-12-11 高富 Middle combustion hot gas turbine capable of improving heat engine efficiency and reducing tail gas pollution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2398118C1 (en) Piston engine with external combustion chamber
US8371256B2 (en) Internal combustion engine utilizing dual compression and dual expansion processes
CN101225765B (en) Cylinder linkage technique for multi-cylinder internal combustion engine
CN100360773C (en) Superhigh boosting double-circulation variable discharge I.C. engine
CN101666267A (en) Combustion engine
US20040255880A1 (en) Linear motion engine
US20130276761A1 (en) Variable-compression engine assembly
CN101608569A (en) Changeable-stroke engine with cylinder outside compression
RU2525995C2 (en) Internal combustion engine
CN201531309U (en) Internal combustion engine
RU2449138C2 (en) Internal combustion engine
CN203925742U (en) A kind of swashplate engine
CN201953467U (en) Internal combustion engine
RU2270925C1 (en) Internal combustion engine
RU2768430C1 (en) Hybrid power plants
RU73399U1 (en) DIESEL PISTON UNLOADED COMBUSTION ENGINE
RU2450137C1 (en) Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator
CN203730129U (en) Internal combustion engine with moving handle mechanism driven by gear shaft
CN104632362B (en) Exhaust gas expanding mechanism for two-stroke pure oxygen engine
RU2808328C1 (en) Engine with variable volume prechamber operating in cycle with mixed combustion
RU2451802C1 (en) Optimising combustion product expansion in piston engine cylinder with working medium feed from free-piston gas generator with external combustion chamber
RU2747244C1 (en) Four-cylinder internal combustion engine with the addition of the fifth stroke
RU226062U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2800634C1 (en) Turbine piston internal combustion engine
WO2003058043A1 (en) A kind of structures of a reciprocating internal combustion engine