RU2450137C1 - Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator - Google Patents
Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450137C1 RU2450137C1 RU2011109414/06A RU2011109414A RU2450137C1 RU 2450137 C1 RU2450137 C1 RU 2450137C1 RU 2011109414/06 A RU2011109414/06 A RU 2011109414/06A RU 2011109414 A RU2011109414 A RU 2011109414A RU 2450137 C1 RU2450137 C1 RU 2450137C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- combustion chamber
- cylinder
- control system
- gas generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к энергомашиностроению.The invention relates to power engineering.
Уровень техникиState of the art
Ближайшие аналоги заявленного изобретения - патенты RU 2324060 С1 «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора» и RU 2324830 С1 «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора».The closest analogues of the claimed invention are patents RU 2324060 C1 “Free-piston gas generator of a ram engine with two compressor drive pistons” and RU 2324830 C1 “Free-piston gas generator of a ram engine with one piston of compressor drive”.
Принцип действия обоих генераторов газов во многом схож. Поэтому достаточно рассмотреть принцип действия одного из них, а именно «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями компрессора».The principle of operation of both gas generators is largely similar. Therefore, it is enough to consider the principle of operation of one of them, namely the “Free-piston gas generator of a ram engine with two compressor pistons”.
При пуске генератора газов с внешней камерой сгорания (далее - генератор газов) в камеру сгорания 1 (см. чертёж) форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания через газораспределительный клапан (далее - клапан, патент RU №2349765 С1, «Пневматический привод клапана однотактного свободнопоршневого двигателя с внешней камерой сгорания») 4 поступают в левую полость поршня привода компрессора 5, в результате чего поршень 5 и соединенный с ним штоком 6 поршень компрессора 7 движутся (по рисунку) слева направо. Так как площадь левой (по рисунку) поверхности поршня 5 больше площади его противоположной поверхности на величину площади поперечного сечения штока 6, то давление воздуха в полости справа от поршня 5 (полость компрессора) больше, чем давление продуктов сгорания слева от поршня 5. Поэтому воздух из правой полости поршня 5 (полости компрессора, клапан 8 закрыт) через клапан 9 поступает в камеру сгорания 1, тем самым обеспечивая воздухом процесс горения топлива. Одновременно при движении поршня 7 воздух (при следующих рабочих циклах продукты сгорания) из его правой полости через клапан 10 (клапан 11 закрыт) выбрасывается в атмосферу, а через открытый клапан 12 воздух из атмосферы засасывается в левую полость поршня 7. При достижении поршнями 5 и 7 крайнего правого положения система управления (не показана) переводит клапаны 4 и 10 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания поступают в правую полость поршня 7, и поршни 5 и 7 движутся налево. Воздух из левой полости поршня 7 открывает клапан 11 и поступает в камеру сгорания 1. Клапан 9 закрывается и воздух из атмосферы через открывшийся клапан 8 засасывается в правую полость поршня 5. Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания достигнет рабочего значения, открывается заслонка 13 и продукты сгорания поступают на расширительную машину.When starting the gas generator with an external combustion chamber (hereinafter referred to as the gas generator), fuel is supplied to the combustion chamber 1 (see drawing) by the
Из описания принципа действия генератора газов видно, что продукты сгорания из камеры поступают в его цилиндры на протяжении движения поршней от одной крайней точки до другой, при этом температура и давление поступающих в цилиндры продуктов сгорания практически не отличаются от давления их в камере сгорания. Основное расширение продуктов сгорания происходит в выпускном клапане при их выпуске в промежуток времени от открытия до закрытия выпускных клапанов 4 или 10. При этом их энергия не совершает никакой полезной работы. Для эффективного преобразования энергии расширяющихся продуктов сгорания необходимо организовать их расширение непосредственно в цилиндре расширительной машины генератора газов - заявка №2010119000 «Оптимизация процесса расширения продуктов сгорания свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания», дата поступления 11.05.2010, входящий №026958. По аналогии с ДВС цилиндр генератора газов можно условно разделить на два объема. Первый, меньший, соответствует камере сгорания ДВС - виртуальная камера сгорания. В зависимости от направления движения поршневой группы она попеременно находится то с одной, то с другой головки цилиндра. Остальной объем цилиндра, по сути как и в ДВС, виртуальный рабочий объем. В начале рабочего такта, когда поршневая группа находится в исходной точке движения (например, на рисунке, слева), система управления открывает впускной клапан 4 и продукты сгорания из камеры сгорания поступают в виртуальную камеру сгорания цилиндра, температура и давление которых практически равны таковым в камере сгорания 1. Поршни начинают движение слева направо и, когда они пройдут виртуальную камеру сгорания, система управления закрывает впускной клапан 4, прекращая доступ продуктов сгорания в цилиндр. С этого момента начинается собственно процесс расширения продуктов сгорания. Моменты открытия и закрытия газораспределительного клапана - длительность впуска продуктов сгорания в цилиндр - система управления определяет с учетом температуры и давления продуктов сгорания таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса их расширения в виртуальном рабочем объеме цилиндра. Таким образом, рабочий такт с термодинамической точки зрения аналогичен таковому в дизельном двигателе. Отличие состоит в том, что длина хода поршневой группы в цилиндре не зависит от конструкции кривошипно-шатунного механизма, которого в энергомодуле попросту нет, и определяется системой управления исходя из требования обеспечения условий оптимального расширения продуктов сгорания и бесшумности в соответствии с физико-химическими характеристиками используемого в данный момент топлива.From the description of the principle of operation of the gas generator, it is seen that the combustion products from the chamber enter its cylinders during the movement of the pistons from one extreme point to another, while the temperature and pressure of the combustion products entering the cylinders practically do not differ from their pressure in the combustion chamber. The main expansion of the combustion products occurs in the exhaust valve when they are released in the period from opening to closing the
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Поршневой двигатель с питанием рабочим телом, генерируемым свободнопоршневым генератором газов, действует следующим образом. Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания генератора достигнет рабочего значения, система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают к газораспределительным клапанам двигателя. Система управления отслеживает положение поршней в цилиндрах и открывает газораспределительный клапан того цилиндра, в котором поршень находится между начальной и конечной крайними точками движения. Поступающие в цилиндр продукты сгорания воздействуют на поршень и он начинает движение. Энергия движущегося поршня механизмом преобразования движения (для машин с цилиндрическими поршнями кривошипно-шатунный механизм, для машин с роторными поршнями кривошипный) преобразуется в энергию вращения вала отбора мощности. По прибытии поршня в крайнюю конечную точку движения система управления закрывает впускной клапан и открывает выпускной. Механизмом передачи поршень возвращается в исходную точку движения, выталкивая продукты из цилиндра.A piston engine powered by a working fluid generated by a free-piston gas generator operates as follows. As soon as the pressure of the combustion products in the combustion chamber of the generator reaches the operating value, the control system opens the
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания, преобразующий экзотермическую энергию моторного топлива в механическую энергию вращения отбора мощности, включает свободнопоршневой генератор с внешней камерой сгорания, поршневую расширительную машину с впускным и выпускным клапанами с электропневматическим приводом и систему управления, отличается тем, что для обеспечения действия расширительной машины двигателя система управления отслеживает положение поршня в цилиндре расширительной машины и при положении поршня в начальной крайней точке движения открывает впускной клапан, в результате чего поступающие в цилиндр продукты сгорания воздействуют на поршень, приводят его в движение, и по прибытии поршня в крайнюю конечную точку управления закрывает впускной клапан, открывает выпускной клапан и при обратном ходе поршня отработавшие газы выбрасываются из цилиндра, после чего начинается очередной рабочий цикл.A piston engine powered by a working fluid from a free-piston gas generator with an external combustion chamber that converts exothermic energy of motor fuel into mechanical energy of power take-off rotation includes a free-piston generator with an external combustion chamber, a piston expansion machine with inlet and outlet valves with an electro-pneumatic drive, and a control system, characterized in that to ensure the operation of the engine expansion machine, the control system monitors the position of the piston in the cylinder In addition to the expansion machine and when the piston is at the initial extreme point of movement, it opens the inlet valve, as a result of which the combustion products entering the cylinder act on the piston, set it in motion, and when the piston arrives at the extreme end point of control, closes the inlet valve, opens the exhaust valve and during the reverse stroke of the piston, the exhaust gases are ejected from the cylinder, after which the next working cycle begins.
Промышленное применениеIndustrial application
Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора с камерой найдет применение там, где требуется всетопливный двигатель без механической силовой тяги, например, в карьерных автомобилях.A piston engine powered by a working fluid from a free piston generator with a chamber will find application where a multi-fuel engine without mechanical power traction is required, for example, in open-cast cars.
Графический материалGraphic material
Фигура. Принципиальная схема свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания.Figure. Schematic diagram of a free-piston gas generator with an external combustion chamber.
1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4, 10 - газораспределительные клапаны, 5, 7 - поршни, 6 - шток, 8, 9, 11, 12 - обратные клапаны, 13 - заслонка.1 - combustion chamber, 2 - nozzle, 3 - spark plug, 4, 10 - gas distribution valves, 5, 7 - pistons, 6 - stem, 8, 9, 11, 12 - check valves, 13 - damper.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109414/06A RU2450137C1 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109414/06A RU2450137C1 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2450137C1 true RU2450137C1 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109414/06A RU2450137C1 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450137C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503838C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU333281A1 (en) * | Всесоюзный научно исследовательский институт железнодорожного транспорта | METHOD OF WORK OF THE FREE-PISTON GENERATORAGAZZ | ||
US3610215A (en) * | 1969-11-21 | 1971-10-05 | James S Carter | Gas generator |
WO1991014087A1 (en) * | 1990-03-05 | 1991-09-19 | Hammett Robert B | Free-piston engine |
RU2324060C1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons |
RU2324830C1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-05-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Free-piston gas generator of self-propelling engine with one compressor drive cylinder |
-
2011
- 2011-03-11 RU RU2011109414/06A patent/RU2450137C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU333281A1 (en) * | Всесоюзный научно исследовательский институт железнодорожного транспорта | METHOD OF WORK OF THE FREE-PISTON GENERATORAGAZZ | ||
US3610215A (en) * | 1969-11-21 | 1971-10-05 | James S Carter | Gas generator |
WO1991014087A1 (en) * | 1990-03-05 | 1991-09-19 | Hammett Robert B | Free-piston engine |
RU2324060C1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Free-piston gas generator of ducted jet engine with two compressor-drive pistons |
RU2324830C1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-05-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Free-piston gas generator of self-propelling engine with one compressor drive cylinder |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503838C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2417343B1 (en) | Heat engine | |
US6035637A (en) | Free-piston internal combustion engine | |
US9032918B2 (en) | Free-piston internal combustion engine | |
JP3607909B2 (en) | Improvement of free piston engine | |
US8490584B2 (en) | Air hybrid engine with dual chamber cylinder | |
US9353681B2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2398118C1 (en) | Piston engine with external combustion chamber | |
KR102353184B1 (en) | Rotary motor | |
RU2450137C1 (en) | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator | |
CA2918867A1 (en) | Piston machine | |
RU2451802C1 (en) | Optimising combustion product expansion in piston engine cylinder with working medium feed from free-piston gas generator with external combustion chamber | |
JP5020092B2 (en) | Dynamic mass transfer quick response power conversion system | |
CN101270688B (en) | Piston rotor internal combustion engine | |
US9279366B1 (en) | Steam powered engine | |
RU2538429C1 (en) | Reversing crankshaft of single-stroke engine with external combustion chamber | |
RU2538231C1 (en) | Cycling of exhaust gases in single-stroke engine with external combustion engine | |
RU2468224C1 (en) | Free-piston double-cylinder energy module of double purpose with common external combustion chamber and linear power generator | |
RU2472952C1 (en) | Pneumatic driving method of clutch mechanism of expansion machine section shafts with power take-off shaft of piston engine with feeding by working medium generated by free-piston gas generator with common external combustion chamber | |
US11698022B1 (en) | Modified cycle two-stroke engine | |
CN107218127B (en) | Four-cylinder self-supercharging engine | |
RU2503838C1 (en) | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber | |
US10393011B1 (en) | Method of operating an internal combustion engine utilizing heat in engine cycles | |
CN107387239B (en) | Eight-cylinder self-supercharging engine | |
CN104358639A (en) | Actuator controller series system | |
US8943822B2 (en) | Engine system having dedicated auxiliary connection to cylinder |