RU2477375C2 - Method of piston engine cycling and piston engine - Google Patents

Method of piston engine cycling and piston engine Download PDF

Info

Publication number
RU2477375C2
RU2477375C2 RU2011117877/06A RU2011117877A RU2477375C2 RU 2477375 C2 RU2477375 C2 RU 2477375C2 RU 2011117877/06 A RU2011117877/06 A RU 2011117877/06A RU 2011117877 A RU2011117877 A RU 2011117877A RU 2477375 C2 RU2477375 C2 RU 2477375C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working
cylinder
piston
combustion chamber
working fluid
Prior art date
Application number
RU2011117877/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011117877A (en
Inventor
Владислав Петрович Сладкевич
Александр Юрьевич Гарбузов
Игорь Сергеевич Письменный
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет"
Priority to RU2011117877/06A priority Critical patent/RU2477375C2/en
Publication of RU2011117877A publication Critical patent/RU2011117877A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2477375C2 publication Critical patent/RU2477375C2/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

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: working medium is compressed in multistage compressor and cooled to initial compression temperature. Then, working medium is displaced into combustion chamber for heat to be fed thereto. Now, working medium is displaced into working cylinder to expanded therein with no heat losses to transfer expansion energy to engine shaft and multistage compressor drive. Note here that amount of heat fed is controlled by equalising working medium pressure increase with magnitude εk-1, where ε working medium expansion ratio and k is expansion adiabatic curve factor. Piston engine to this end comprises multistage compressor with cooling system, heat-isolated combustion chamber separated from working cylinder, and partially heat-isolated working cylinder with working piston arranged therein.
EFFECT: higher engine efficiency.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании поршневых двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to power engineering, namely to engine building, and can be used to create reciprocating internal combustion engines.

Эффективность теплового (в том числе и поршневого) двигателя определяется двумя факторами: эффективностью разработанного теоретического цикла, заложенного в способ преобразования тепловой энергии в механическую, и технической возможностью создания конструкции двигателя, реальный цикл которого максимально приближен к теоретическому циклу.The efficiency of a thermal (including piston) engine is determined by two factors: the efficiency of the developed theoretical cycle embedded in the method of converting thermal energy into mechanical energy, and the technical feasibility of creating an engine design, the real cycle of which is as close as possible to the theoretical cycle.

Известен теоретический цикл Вишарта [РЖ «Двигатели внутреннего сгорания», 1982, 4.39.10, с.31-37], который представляет собой последовательность шести термодинамических процессов: изотермического сжатия рабочего тела, изобарного подвода к рабочему телу рекуперированной части тепла, изобарного подвода основной части тепла, адиабатного расширения рабочего тела до первоначального объема или больше, изохорного отвода от рабочего тела рекуперируемой части тепла и изобарного отвода тепла.The well-known theoretical Wichart cycle [RZ “Internal combustion engines”, 1982, 4.39.10, p.31-37], which is a sequence of six thermodynamic processes: isothermal compression of the working fluid, isobaric supply to the working fluid of the recovered part of the heat, isobaric supply of the main part of the heat, adiabatic expansion of the working fluid to the original volume or more, isochoric removal of the recovered part of the heat from the working fluid and isobaric heat removal.

Недостатками данного теоретического цикла являются: во-первых, большие потери высокопотенциального тепла при изобарном подводе основной части тепла (в реальном двигателе в охлаждаемом рабочем цилиндре), и во-вторых, необходимость рекуперации и отвода неиспользованного в цикле тепла (в реальном двигателе это приводит к усложнению конструкции и тепловым потерям).The disadvantages of this theoretical cycle are: firstly, large losses of high potential heat during isobaric supply of the main part of the heat (in a real engine in a cooled working cylinder), and secondly, the need to recover and remove heat not used in the cycle (in a real engine, this leads to design complexity and heat loss).

Целью предлагаемого изобретения является осуществление способа работы поршневого двигателя по такому циклу, в котором достигается равенство термодинамических параметров (температуры и давления) рабочего тела в начале и в конце цикла, что исключает необходимость рекуперации избыточного тепла и отвод тепла в конце цикла.The aim of the invention is the implementation of the method of operation of a piston engine in such a cycle in which the equality of the thermodynamic parameters (temperature and pressure) of the working fluid at the beginning and at the end of the cycle is achieved, which eliminates the need for recovery of excess heat and heat removal at the end of the cycle.

Для достижения поставленной цели, а также для устранения указанных недостатков цикла Вишарта в предлагаемом способе реализуется цикл Сладкевича, содержащий три термодинамических процесса (далее цикл С-3тп): изотермического сжатия, изохорного подвода тепла и адиабатного расширения рабочего тела. А также осуществляется подвод оптимального количества тепла, удовлетворяющего соотношению λ≤εk-1, где λ - степень повышения давления рабочего тела при подводе тепла, ε - степень расширения рабочего тела, k - показатель адиабаты расширения.To achieve this goal, as well as to eliminate these shortcomings of the Wishart cycle, the proposed method implements the Sladkevich cycle containing three thermodynamic processes (hereinafter referred to as C-3tp cycle): isothermal compression, isochoric heat supply and adiabatic expansion of the working fluid. And also the optimal amount of heat is supplied, satisfying the relation λ≤ε k-1 , where λ is the degree of increase in the pressure of the working fluid during heat supply, ε is the degree of expansion of the working fluid, k is the exponent of the expansion adiabat.

Из уровня техники известен термодинамический цикл для двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2167315 от 29.04.1999), в котором чистый воздух сжимают в первом цилиндре, затем перемещают в камеру сжатого воздуха и в камеру сгорания, расположенные в верхней части второго цилиндра, подводят к сжатому воздуху в камере сгорания тепло, затем перемещают во второй цилиндр, в котором его расширяют. Недостатком данного цикла является осуществление одноступенчатого сжатия без возможности охлаждения рабочего тела, которое требует больших затрат энергии на сжатие, что в свою очередь снижает КПД двигателя.The thermodynamic cycle for an internal combustion engine is known from the prior art (patent RU 2167315 of 04.29.1999), in which clean air is compressed in the first cylinder, then it is transferred to the compressed air chamber and into the combustion chamber located in the upper part of the second cylinder, to the compressed the air in the combustion chamber is warm, then transferred to a second cylinder, in which it is expanded. The disadvantage of this cycle is the implementation of one-stage compression without the possibility of cooling the working fluid, which requires large amounts of energy for compression, which in turn reduces the efficiency of the engine.

Известен также способ осуществления цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2075613 С1 от 28.03.1994), в котором рабочее тело двухступенчато сжимают сначала с охлаждением, а затем с предотвращением потерь тепла, и далее внутри рабочего цилиндра двигателя подводят к рабочему телу тепло и расширяют с частичной рекуперацией тепла. Недостатком данного способа является необходимость рекуперации тепла, что приводит к неизбежным тепловым потерям и снижению КПД двигателя, а также к усложнению конструкции двигателя, работающего по данному способу.There is also known a method of performing a cycle of a reciprocating internal combustion engine (patent RU 2075613 C1 of 03/28/1994), in which the working fluid is compressed in two stages at first with cooling, and then with the prevention of heat loss, and then heat is supplied to the working fluid inside the working cylinder of the engine and expanded with partial heat recovery. The disadvantage of this method is the need for heat recovery, which leads to inevitable heat loss and lower engine efficiency, as well as to complicate the design of the engine operating in this way.

Известен двигатель внутреннего сгорания с разделенным циклом (патент WO 82/01741 от 04.05.1981), содержащий многоступенчатый цилиндр сжатия и рабочий цилиндр. В данном двигателе сжатие рабочего тела осуществляется одновременно во всех ступенях цилиндра сжатия, а подвод тепла и расширение рабочего тела - в рабочем цилиндре. Недостатком такого двигателя является снижение КПД за счет отсутствия возможности эффективного охлаждения рабочего тела при его сжатии и потери при подводе тепла в охлаждаемый цилиндр.Known internal combustion engine with a divided cycle (patent WO 82/01741 from 05/04/1981), containing a multi-stage compression cylinder and a working cylinder. In this engine, the compression of the working fluid is carried out simultaneously in all stages of the compression cylinder, and the heat supply and expansion of the working fluid are carried out in the working cylinder. The disadvantage of this engine is a decrease in efficiency due to the lack of the ability to effectively cool the working fluid when it is compressed and loss when heat is supplied to the cooled cylinder.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение КПД поршневого двигателя.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the piston engine.

Указанный технический результат достигается тем, что в цикле С-3тп поршневого двигателя рабочее тело сначала сжимают в многоступенчатом компрессоре, одновременно охлаждая до температуры начала сжатия. Затем рабочее тело перемещают в камеру сгорания, где при сохранении объема подводят к нему тепло. И далее рабочее тело перемещают в рабочий цилиндр, где его расширяют с предотвращением потерь тепла, передавая энергию расширения на рабочий вал двигателя и на привод многоступенчатого компрессора. При этом количество подводимого в камере сгорания тепла регулируют, уравнивая степень повышения давления рабочего тела в камере сгорания и величину εk-1, где ε - степень расширения рабочего тела в рабочем цилиндре, а k - показатель адиабаты расширения.The specified technical result is achieved by the fact that in the cycle C-3tp of the reciprocating engine, the working fluid is first compressed in a multi-stage compressor, while cooling to the temperature at which compression began. Then the working fluid is moved to the combustion chamber, where heat is maintained while maintaining volume. And then the working fluid is moved to the working cylinder, where it is expanded to prevent heat loss, transferring the expansion energy to the working shaft of the engine and to the drive of the multi-stage compressor. The amount of heat supplied to the combustion chamber is controlled by equalizing the degree of increase in the pressure of the working fluid in the combustion chamber and the value ε k-1 , where ε is the degree of expansion of the working fluid in the working cylinder, and k is the exponent of the expansion adiabat.

Предлагаемый способ работы поршневого двигателя позволяет создать необходимые условия для осуществления цикла, близкого к циклу С-3тп. Сжатие рабочего тела в многоступенчатом компрессоре с одновременным интенсивным охлаждением позволяет осуществить процесс сжатия, близкий к изотермическому, и за счет этого снизить затраты на работу сжатия. Подвод тепла в теплоизолированной камере постоянного объема позволяет значительно снизить потери высокопотенциального тепла при его подводе. Ограничение количества подведенного в камере сгорания топлива в соответствии с величиной εk-1 позволяет не отводить тепло по завершении цикла и не производить его рекуперацию. Теплоизоляция рабочего цилиндра и головки поршня рабочего цилиндра позволяет осуществить процесс расширения, близкий к адиабатному, и снизить потери тепла при расширении рабочего тела.The proposed method of operation of a piston engine allows you to create the necessary conditions for the implementation of a cycle close to the cycle S-3TP. Compression of the working fluid in a multistage compressor with simultaneous intensive cooling allows a compression process close to isothermal, and thereby reduce the cost of compression work. The supply of heat in a thermally insulated chamber of constant volume can significantly reduce the loss of high potential heat when it is supplied. Limiting the amount of fuel supplied in the combustion chamber in accordance with the value of ε k-1 allows not to remove heat at the end of the cycle and not to recover it. Thermal insulation of the working cylinder and piston head of the working cylinder allows the expansion process to be close to adiabatic and to reduce heat loss during expansion of the working fluid.

Указанный технический результат достигается тем, что поршневой двигатель содержит многоступенчатый компрессор, камеру сгорания, рабочий цилиндр и резервный баллон, разделенные управляемыми клапанами. В многоступенчатом компрессоре установлены по меньшей мере два охлаждаемых цилиндра с размещенными в них спаренными охлаждаемыми поршнями двухстороннего действия. Охлаждаемые цилиндры закрыты крышками с возможностью перемещения рабочего тела из надпоршневого пространства цилиндров в подпоршневое пространство и перемещения рабочего тела между цилиндрами. Камера сгорания содержит теплоизолированный керамическим слоем корпус, форсунку для подачи топлива, запальную свечу. В рабочем цилиндре установлен поршень, объединенный коленчатым валом со спаренными поршнями компрессора. Внутренняя поверхность рабочего цилиндра до 1/2 рабочего хода поршня от верхней мертвой точки, а также внутренняя поверхность крышки рабочего цилиндра и головка поршня рабочего цилиндра теплоизолированы керамическим слоем. Выход компрессора соединен с входом камеры сгорания и резервным баллоном, а выход камеры сгорания соединен теплоизолированным патрубком с входом рабочего цилиндра.The specified technical result is achieved by the fact that the piston engine contains a multi-stage compressor, a combustion chamber, a working cylinder and a backup cylinder, separated by controlled valves. In a multi-stage compressor, at least two cooled cylinders are installed with paired double-acting cooled cooled pistons. Cooled cylinders are closed with covers with the possibility of moving the working fluid from the above-piston space of the cylinders to the under-piston space and moving the working fluid between the cylinders. The combustion chamber contains a body insulated with a ceramic layer, a nozzle for supplying fuel, a spark plug. A piston is installed in the working cylinder, combined by a crankshaft with twin compressor pistons. The inner surface of the working cylinder is up to 1/2 of the piston stroke from the top dead center, as well as the inner surface of the cover of the working cylinder and the piston head of the working cylinder are insulated with a ceramic layer. The compressor output is connected to the input of the combustion chamber and the backup cylinder, and the output of the combustion chamber is connected by a thermally insulated pipe to the input of the working cylinder.

На Фиг.1 представлена диаграмма в координатах (P, V) теоретически рассчитанного цикла С-3тп поршневого двигателя при следующих значениях параметров: степень повышения давления λ=2.107, степень расширения ε=12; коэффициент политропы сжатия n=1.1 (близкий к изотерме); коэффициент адиабаты расширения k=1.4. На диаграмме кривая 1-2 представляет процесс сжатия, отрезок 2-3 - процесс подвода тепла, кривая 3-4 - процесс расширения. При этом термический КПД цикла составляет 0.932, что с учетом тепловых и механических потерь в реальном двигателе позволяет получить эффективный КПД порядка 0.6.Figure 1 presents a diagram in the coordinates (P, V) of a theoretically calculated cycle C-3tp of a piston engine with the following parameter values: the degree of pressure increase λ = 2.107, the degree of expansion ε = 12; compression polytropic coefficient n = 1.1 (close to isotherm); expansion adiabatic coefficient k = 1.4. In the diagram, curve 1-2 represents the compression process, segment 2-3 represents the heat supply process, curve 3-4 represents the expansion process. In this case, the thermal efficiency of the cycle is 0.932, which, taking into account thermal and mechanical losses in a real engine, allows to obtain an effective efficiency of the order of 0.6.

На Фиг.2 представлена возможная реализация конструкции поршневого двигателя, работающего по предложенному способу.Figure 2 presents a possible implementation of the design of a piston engine operating according to the proposed method.

Двигатель содержит многоступенчатый компрессор А, камеру сгорания В и рабочий цилиндр С. Компрессор А состоит из двух цилиндров 2, 3, причем диаметр цилиндра 3 меньше диаметра цилиндра 2. Цилиндры 2, 3 установлены в охлаждаемом корпусе 4 и закрыты крышками 5, 6 сверху и крышками 7, 8 снизу. Крышки 5, 6, 7, 8 снабжены автоматическими клапанами 9, причем крышка 5 соединена с крышкой 7, крышка 6 соединена с крышкой 8, а крышка 7 соединена с крышкой 6 перепускными трубками 10. В цилиндрах 2, 3 установлены спаренные общим шатунным пальцем поршни 11, 12 двухстороннего действия с трубчатыми штоками разного диаметра. На крышке 5 цилиндра 2 установлен впускной патрубок 13 с автоматическим клапаном 14. К крышке 8 через автоматический клапан 9 подключена трубка 15, отводящая сжатый воздух из компрессора А и подводящая его к резервному баллону 16 через управляемый клапан 17 и к камере сгорания В через управляемый клапан 18. Камера сгорания В установлена над рабочим цилиндром С, соединена с ним через управляемый клапан 19 теплоизолированным патрубком 20 и состоит из корпуса 21, теплоизолированного с внутренней стороны керамическим слоем 22, впускного управляемого клапана 18, форсунки 23 для подачи топлива и запальной свечи 24. Рабочий цилиндр С, в котором установлен поршень 26 с теплоизолированной керамическим слоем головкой 32, теплоизолирован изнутри в верхней своей части до 1/2 рабочего хода поршня керамическим слоем 25. На цилиндр С установлена теплоизолированная керамическим слоем 28 крышка 27 с управляемыми впускным клапаном 19, выпускным клапаном 30 и с выпускным патрубком 31. Рабочий поршень 26 и спаренные поршни 11,12 компрессора А соединены с общим коленчатым валом 34 через шатуны 32 и 33.The engine contains a multi-stage compressor A, a combustion chamber B and a working cylinder C. Compressor A consists of two cylinders 2, 3, and the diameter of cylinder 3 is less than the diameter of cylinder 2. Cylinders 2, 3 are installed in the cooled case 4 and are closed with covers 5, 6 on top and lids 7, 8 from the bottom. The caps 5, 6, 7, 8 are equipped with automatic valves 9, and the cap 5 is connected to the cap 7, the cap 6 is connected to the cap 8, and the cap 7 is connected to the cap 6 bypass tubes 10. In the cylinders 2, 3 are installed pistons paired with a common crank pin 11, 12 double-acting with tubular rods of different diameters. An inlet pipe 13 with an automatic valve 14 is installed on the cover 5 of the cylinder 2. A pipe 15 is connected to the cover 8 through the automatic valve 9, which exhausts compressed air from compressor A and leads it to the backup cylinder 16 through the controlled valve 17 and to the combustion chamber B through the controlled valve 18. The combustion chamber B is installed above the working cylinder C, connected to it through a controlled valve 19 with a thermally insulated pipe 20 and consists of a housing 21, thermally insulated from the inside with a ceramic layer 22, an inlet controlled valve Ana 18, nozzles 23 for supplying fuel and a spark plug 24. A working cylinder C, in which a piston 26 with a head 32 insulated with a ceramic layer is installed, is insulated from the inside in its upper part to 1/2 of the piston stroke with a ceramic layer 25. A cylinder C is installed heat-insulated ceramic layer 28 cover 27 with controlled inlet valve 19, exhaust valve 30 and with exhaust pipe 31. The working piston 26 and the paired pistons 11,12 of the compressor A are connected to a common crankshaft 34 through the connecting rods 32 and 33.

Работа поршневого двигателя по предлагаемому в изобретении способу осуществляется следующим образом. При вращении коленчатого вала 34 рабочий поршень 26 и спаренные поршни 11, 12 компрессора А движутся в противоположных направлениях (на Фиг.2 поршень 26 перемещается вверх, а поршни 11, 12 вниз). При этом в объеме цилиндра 2 над поршнем 11 происходит забор воздуха через патрубок 13 и автоматический клапан 14, а в подпоршневом объеме цилиндра 2 осуществляется вторая ступень сжатия воздуха с одновременным его перемещением через перепускную охлаждаемую трубку 10 с автоматическими клапанами 9 в надпоршневое пространство цилиндра 3, где осуществляется третья ступень сжатия. В подпоршневом объеме цилиндра 12 в это время осуществляется четвертая ступень сжатия воздуха и вытеснение его в камеру сгорания В или в резервный баллон 16 через трубку 15 с автоматическим клапаном 9 в зависимости от положения управляемых клапанов 17 и 18. Рабочий поршень 26 в это время заканчивает вытеснение отработавших газов из цилиндра С через управляемый клапан 30 и выпускной патрубок 31. В это же время в камеру сгорания подается сжатый воздух через управляемый клапан 18 и при подходе поршня 26 к верхней мертвой точке осуществляется впрыск топлива через форсунку 23, которое перемешивается с воздухом и воспламеняется от запальной свечи 24 при пуске двигателя и от горячих стенок камеры сгорания при работе двигателя. Процесс сгорания топлива происходит при закрытых клапанах 18 и 19. Когда поршень 26 подходит к верхней мертвой точке, клапан 31 закрывается, а клапан 19 открывается и рабочее тело из камеры сгорания В начинает поступать в рабочий цилиндр С и начинает осуществляться рабочий ход поршня 26. В компрессоре А в этот момент в надпоршневом пространстве цилиндров 2, 3 начинается процесс сжатия первой и третьей ступеней с одновременным перемещением воздуха через перепускные охлаждаемые трубки 10 с автоматическими клапанами 9 в подпоршневое пространство цилиндров 2 и 3 соответственно. Далее, при каждом обороте коленчатого вала цикл повторяется.The operation of a piston engine according to the method of the invention is as follows. When the crankshaft 34 is rotated, the working piston 26 and the paired pistons 11, 12 of the compressor A move in opposite directions (in FIG. 2, the piston 26 moves up and the pistons 11, 12 down). Moreover, in the volume of the cylinder 2 above the piston 11, air is drawn in through the nozzle 13 and the automatic valve 14, and in the sub-piston volume of the cylinder 2, the second stage of air compression is performed with its simultaneous movement through the bypass cooled tube 10 with automatic valves 9 into the over-piston space of the cylinder 3, where the third stage of compression is carried out. At this time, the fourth stage of air compression is carried out in the piston volume of the cylinder 12 and it is forced into the combustion chamber B or into the reserve cylinder 16 through the tube 15 with an automatic valve 9, depending on the position of the controlled valves 17 and 18. At this time, the working piston 26 ends the displacement exhaust gas from cylinder C through the controlled valve 30 and exhaust pipe 31. At the same time, compressed air is supplied to the combustion chamber through the controlled valve 18 and, when the piston 26 approaches the top dead center, the top liv through the nozzle 23, which is mixed with air and ignited by the spark plug 24 when starting the engine and from the hot walls of the combustion chamber when the engine is running. The fuel combustion process occurs when the valves 18 and 19 are closed. When the piston 26 approaches the top dead center, the valve 31 closes and the valve 19 opens and the working fluid from the combustion chamber B begins to flow into the working cylinder C and the piston stroke 26 starts to take place. B compressor A at this moment in the above-piston space of cylinders 2, 3, the process of compression of the first and third stages begins with the simultaneous movement of air through the bypass cooled tubes 10 with automatic valves 9 into the under-piston space of qi lindrov 2 and 3 respectively. Further, with each revolution of the crankshaft, the cycle repeats.

Анализ известных технических решений в данной области не выявил способов осуществления цикла поршневых двигателей и самих поршневых двигателей с перечисленной совокупностью отличительных признаков.An analysis of the known technical solutions in this area did not reveal ways of implementing a cycle of piston engines and piston engines themselves with the above set of distinctive features.

Claims (5)

1. Способ осуществления цикла поршневого двигателя, характеризующийся тем, что рабочее тело сжимают в многоступенчатом компрессоре, одновременно охлаждая до температуры начала сжатия, затем перемещают в камеру сгорания, где при сохранении объема подводят к рабочему телу тепло, и затем перемещают в рабочий цилиндр, где рабочее тело расширяют с предотвращением потерь тепла, передавая энергию расширения на рабочий вал двигателя и на привод многоступенчатого компрессора, при этом количество подводимого в камере сгорания тепла регулируют, уравнивая степень повышения давления рабочего тела в камере сгорания и величину εk-1, где ε - степень расширения рабочего тела в рабочем цилиндре, a k - показатель адиабаты расширения.1. A method of implementing a piston engine cycle, characterized in that the working fluid is compressed in a multi-stage compressor, while cooling to the temperature at which the compression began, then it is transferred to the combustion chamber, where heat is maintained to the working fluid while maintaining volume, and then it is transferred to the working cylinder, where the working fluid is expanded to prevent heat loss, transferring the expansion energy to the working shaft of the engine and to the drive of the multi-stage compressor, while the amount of heat supplied to the combustion chamber is controlled, equalizing the degree of increase in the pressure of the working fluid in the combustion chamber and the quantity ε k-1 , where ε is the degree of expansion of the working fluid in the working cylinder, ak is the exponent of the expansion adiabat. 2. Поршневой двигатель, включающий многоступенчатый компрессор, камеру сгорания, рабочий цилиндр, коленчатый вал и резервный баллон, характеризующийся тем, что в многоступенчатом компрессоре установлены, по меньшей мере, два охлаждаемых цилиндра с размещенными в них спаренными охлаждаемыми поршнями двухстороннего действия, охлаждаемые цилиндры закрыты крышками с возможностью перемещения рабочего тела из надпоршневого пространства цилиндров в подпоршневое пространство и перемещения рабочего тела между цилиндрами, резервный баллон снабжен управляемым клапаном, камера сгорания, содержащая теплоизолированный корпус, снабжена форсункой для подачи топлива, запальной свечей и управляемыми клапанами для подвода и отвода рабочего тела, в рабочем цилиндре установлен поршень, объединенный коленчатым валом со спаренными поршнями компрессора, внутренняя поверхность рабочего цилиндра, внутренняя поверхность крышки рабочего цилиндра и головка поршня рабочего цилиндра выполнены теплоизолированными, при этом выход компрессора соединен с входом камеры сгорания и резервным баллоном, а выход камеры сгорания соединен теплоизолированным патрубком с входом рабочего цилиндра.2. A piston engine including a multi-stage compressor, a combustion chamber, a working cylinder, a crankshaft and a backup cylinder, characterized in that at least two cooled cylinders are installed in the multi-stage compressor with paired double-acting cooled pistons, the cooled cylinders are closed caps with the ability to move the working fluid from the above-piston space of the cylinders to the under-piston space and move the working fluid between the cylinders, a backup cylinder with is ignored by a controlled valve, a combustion chamber containing a thermally insulated body is equipped with a nozzle for supplying fuel, spark plugs and controlled valves for supplying and discharging a working fluid, a piston is installed in the working cylinder, combined by a crankshaft with paired compressor pistons, the inner surface of the working cylinder, the inner surface the working cylinder covers and the piston head of the working cylinder are thermally insulated, while the compressor output is connected to the input of the combustion chamber and the backup llonom and combustor outlet is connected to the input of a thermally insulated pipe working cylinder. 3. Поршневой двигатель по п.2, характеризующийся тем, что в крышках цилиндров многоступенчатого компрессора установлены автоматические клапаны с присоединенными к ним перепускными трубками для перемещения рабочего тела.3. The piston engine according to claim 2, characterized in that automatic valves with bypass tubes attached to them for moving the working fluid are installed in the cylinder covers of the multistage compressor. 4. Поршневой двигатель по п.2, характеризующийся тем, что спаренные поршни многоступенчатого компрессора снабжены трубчатыми охлаждаемыми штоками.4. The piston engine according to claim 2, characterized in that the paired pistons of the multi-stage compressor are equipped with tubular cooled rods. 5. Поршневой двигатель по п.2, характеризующийся тем, что внутренняя поверхность рабочего цилиндра до 1/2 рабочего хода поршня от верхней мертвой точки, головка поршня рабочего цилиндра и внутренняя поверхность камеры сгорания покрыты теплоизолирующим керамическим слоем. 5. The piston engine according to claim 2, characterized in that the inner surface of the working cylinder is up to 1/2 of the piston stroke from the top dead center, the piston head of the working cylinder and the inner surface of the combustion chamber are coated with a heat-insulating ceramic layer.
RU2011117877/06A 2011-05-03 2011-05-03 Method of piston engine cycling and piston engine RU2477375C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117877/06A RU2477375C2 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Method of piston engine cycling and piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117877/06A RU2477375C2 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Method of piston engine cycling and piston engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011117877A RU2011117877A (en) 2012-11-10
RU2477375C2 true RU2477375C2 (en) 2013-03-10

Family

ID=47322024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011117877/06A RU2477375C2 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Method of piston engine cycling and piston engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2477375C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193001U1 (en) * 2019-05-29 2019-10-09 Вячеслав Степанович Калекин PISTON ENGINE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267661A (en) * 1965-01-19 1966-08-23 Frank J Petrie Internal combustion engine
RU2013629C1 (en) * 1992-08-14 1994-05-30 Евгений Борисович Пасхин Engine
RU2178090C2 (en) * 1996-04-15 2002-01-10 Ги Негр Method of operation of internal combustion engine
US20060124085A1 (en) * 2003-02-12 2006-06-15 D-J Engineering Inc. Air injection engine
US20060243229A1 (en) * 2005-03-09 2006-11-02 John Zajac Internal combustion engine and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267661A (en) * 1965-01-19 1966-08-23 Frank J Petrie Internal combustion engine
RU2013629C1 (en) * 1992-08-14 1994-05-30 Евгений Борисович Пасхин Engine
RU2178090C2 (en) * 1996-04-15 2002-01-10 Ги Негр Method of operation of internal combustion engine
US20060124085A1 (en) * 2003-02-12 2006-06-15 D-J Engineering Inc. Air injection engine
US20060243229A1 (en) * 2005-03-09 2006-11-02 John Zajac Internal combustion engine and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193001U1 (en) * 2019-05-29 2019-10-09 Вячеслав Степанович Калекин PISTON ENGINE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011117877A (en) 2012-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009066178A4 (en) Heat engines
US7273023B2 (en) Steam enhanced double piston cycle engine
US9494075B2 (en) Four-cycle internal combustion engine with pre-stage cooled compression
CN102022137B (en) Two-stroke heat base steam engine
WO2016000401A1 (en) Efficient thermal energy power engine and work-doing method therefor
US8353159B2 (en) Combustion engine with heat recovery system
WO2016000400A1 (en) Efficient thermal energy power device and work-doing method therefor
WO2016114683A1 (en) Internal combustion engine and operating method therefor
RU2477375C2 (en) Method of piston engine cycling and piston engine
JP4286419B2 (en) Piston type internal combustion engine
JP2010285964A (en) Internal combustion stirling engine
KR20100136654A (en) External combustion engine and output method thereof
CN203717159U (en) External-heating engine
RU2432474C2 (en) Reciprocating internal combustion engine operation method
CN101482056B (en) Heat absorption and energy recovery type internal combustion engine
EP3665379A1 (en) Efficient heat recovery engine
RU2565933C1 (en) Closed-cycle piston engine
CN103104370B (en) Single-cylinder three-valve entropy circulation engine
RU2449138C2 (en) Internal combustion engine
KR20060071827A (en) An external combustion engine combined with cylinder, re-generator and cooler
CN104712454A (en) Hot-air engine
RU2636642C2 (en) Unified piston engine without cooling system
RU2013115035A (en) METHOD FOR OPERATION OF A TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH HYDROGEN AS A FUEL AND WITH A PULSATION EXHAUST PIPE
CN103016148A (en) Four-stroke and two-stroke combined cycle internal-combustion engine
WO2017091098A1 (en) Internal combustion engine operation method

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150114

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180504