RU2548528C1 - Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves - Google Patents
Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548528C1 RU2548528C1 RU2014105238/06A RU2014105238A RU2548528C1 RU 2548528 C1 RU2548528 C1 RU 2548528C1 RU 2014105238/06 A RU2014105238/06 A RU 2014105238/06A RU 2014105238 A RU2014105238 A RU 2014105238A RU 2548528 C1 RU2548528 C1 RU 2548528C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pistons
- compressor
- control system
- valves
- combustion products
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Ближайший прототип заявленного изобретения - «Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания», патент 2431752.The closest prototype of the claimed invention is “A method for optimizing the process of expanding the products of combustion of a free-piston gas generator with an external combustion chamber”, patent 2431752.
Реферат к патенту 2431752: Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания, включающего внешнюю камеру сгорания, цилиндры, поршни, впускные клапаны и систему управления, состоит в том, что система управления закрывает впускной клапан генератора газов, обеспечивающий поступление продуктов сгорания из камеры сгорания в цилиндр свободнопоршневого генератора газов до прибытия поршней в крайнюю точку движения, и тем самым прекращает подачу продуктов сгорания из внешней камеры сгорания в цилиндр свободнопоршневого генератора газов до прибытия его поршней в крайнюю точку движения. Изобретение обеспечивает повышение удельной мощности свободнопоршневого генератора газов и коэффициента полезного действия.Abstract to patent 2431752: The invention relates to the field of power engineering. A method for optimizing the expansion process of the combustion products of a free-piston gas generator with an external combustion chamber, including an external combustion chamber, cylinders, pistons, intake valves and a control system, consists in that the control system closes the intake valve of the gas generator, which ensures the combustion products enter the combustion chamber into the cylinder of the free piston gas generator until the pistons arrive at the extreme point of movement, and thereby stops the supply of combustion products from the external combustion chamber to the cylinder PDR of the free-piston gas generator until its pistons arrive at the extreme point of movement. The invention provides an increase in the specific power of the free-piston gas generator and efficiency.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION
Цель изобретения состоит в оптимизации процесса расширения продуктов сгорания газораспределительными клапанами в цилиндрах свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов.The purpose of the invention is to optimize the expansion of the combustion products by gas distribution valves in the free piston cylinders with the opposite movement of the pistons of the energy module connected to the pistons of the gas compression compressor.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Способ оптимизации газораспределительными клапанами процесса расширения продуктов сгорания в цилиндрах свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов, поясняется на примере его действия.A method for optimizing gas distribution valves for the expansion of combustion products in free piston cylinders with the opposite movement of the pistons of an energy module connected to the pistons of a gas compression compressor is illustrated by the example of its action.
Система управления компрессором подает во внешнюю камеру сгорания 1 (чертеж, система управления не показана) топливо форсункой 2 и воспламеняет свечой зажигания 3. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 4 через впускной клапан 5 поступают в правую (по чертежу) полость поршня 6 и через впускной клапан 7 в левую полость поршня 8, и под действием поступающих продуктов сгорания поршни начинают расходиться. Так как площадь правой поверхности поршня 6 больше площади его левой поверхности на разность площадей поперечного сечения штоков 9 и 10, то давление сжимаемого в левой полости поршня 6 воздуха будет больше, чем давление продуктов сгорания в его правой полости. Поэтому воздух из левой полости поршня 6 через обратный клапан 11 по трубопроводу 12 подается во внешнюю камеру сгорания 1. Туда же форсункой 2 впрыскивается очередная доза топлива. Одновременно через обратный клапан 13 из атмосферы засасывается воздух в правую полость поршня 14, а из его левой полости через выпускной клапан 15 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) выбрасываются в атмосферу. Аналогично по тем же причинам при движении поршня 8 сжимаемый в его правой полости воздух через обратный клапан 16 по трубопроводу 12 подается во внешнюю камеру сгорания 1. Через обратный клапан 17 из атмосферы засасывается воздух в левую полость поршня 18, а из его правой полости через выпускной клапан 19 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) выбрасываются в атмосферу. По достижении поршнями точек крайнего расхождения система управления переводит впускные клапаны 5, 7, 20 21 и выпускные клапаны 15, 19, 22, 23 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по трубопроводу 4 через впускной клапан 20 поступают в левую торцевую полость поршня 14 и через впускной клапан 21 в правую торцевую полость поршня 18, и поршни начинают сходиться. Через обратные клапаны 24 и 25 сжимаемый в правой полости поршня 14 и в левой полости поршня 18 воздух по трубопроводу 12 поступает во внешнюю камеру сгорания 1. Туда же форсункой 2 впрыскивается очередная доза топлива. Через обратные клапаны 26 и 27 из атмосферы засасывается воздух в левую полость поршня 6 и правую полость поршня 8. Из правой полости поршня 6 через выпускной клапан 22 и из левой полости поршня 8 через выпускной клапан 23 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) выбрасывается в атмосферу. Одновременно при расхождении поршней 6, 7, 14, 18 в полостях соединенных с ними поршней 28, 34 происходит сжатие различных газов - основная функция компрессора. Сжимаемый в левой полости поршня 28 газ через выпускной клапан 29 по трубопроводу 30 поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 33 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его правую полость. Соответственно сжимаемый в правой полости поршня 34 газ через выпускной клапан 35 также по трубопроводу 30 поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 36 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его левую полость. По достижении поршнями крайних точек расхождения система управления переводит выпускные клапаны 29, 35, 37, 38 в противоположные положения. Теперь сжимаемый в правой полости поршня 28 газ через выпускной клапан 37 по трубопроводу 30 поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 39 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его левую полость. Сжимаемый в левой полости поршня 34 газ через выпускной клапан 38 по трубопроводу 30 также поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 40 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его правую полость. Сжатый таким образом в компрессоре газ из ресивера 32 по трубопроводу 41 подается потребителю.The compressor control system delivers fuel to the external combustion chamber 1 (drawing, control system not shown) by the nozzle 2 and ignites the spark plug 3. The combustion products from the combustion chamber 1 through pipeline 4 through the inlet valve 5 enter the right (according to the drawing) piston cavity 6 and through the inlet valve 7 into the left cavity of the piston 8, and under the action of incoming combustion products, the pistons begin to diverge. Since the area of the right surface of the piston 6 is greater than the area of its left surface by the difference in the cross-sectional area of the rods 9 and 10, the pressure of the air compressed in the left cavity of the piston 6 will be greater than the pressure of the combustion products in its right cavity. Therefore, air from the left cavity of the piston 6 through the non-return valve 11 through a pipe 12 is supplied to the external combustion chamber 1. The next dose of fuel is injected there by the nozzle 2. At the same time, air is drawn into the right cavity of the piston 14 from the atmosphere through a non-return valve 13, and air (hereinafter exhausted combustion products) is released into the atmosphere from its left cavity through an exhaust valve 15. Similarly, for the same reasons, when the piston 8 moves, the air compressed in its right-hand cavity through the check valve 16 is piped 12 to the external combustion chamber 1. Through the check valve 17, air is sucked into the left-hand cavity of the piston 18 from the atmosphere, and from the right-hand cavity through the exhaust valve 19 air (hereinafter exhaust combustion products) are released into the atmosphere. When the pistons reach the extreme divergence points, the control system translates the intake valves 5, 7, 20 21 and exhaust valves 15, 19, 22, 23 into opposite positions. Now, the combustion products from the external combustion chamber 1 through the pipe 4 through the inlet valve 20 enter the left end cavity of the piston 14 and through the inlet valve 21 into the right end cavity of the piston 18, and the pistons begin to converge. Through the check valves 24 and 25, the air compressed in the right-hand cavity of the piston 14 and in the left-hand cavity of the piston 18 passes through a pipe 12 to the external combustion chamber 1. The next dose of fuel is injected there by the nozzle 2. Through the check valves 26 and 27, air is drawn in from the atmosphere into the left piston cavity 6 and the right piston cavity 8. From the right piston cavity 6 through the exhaust valve 22 and from the left piston cavity 8 through the exhaust valve 23, air (hereinafter exhausted combustion products) is discharged into the atmosphere. At the same time, when the pistons 6, 7, 14, 18 diverge in the cavities of the pistons 28, 34 connected to them, various gases are compressed - the main function of the compressor. Compressed gas in the left cavity of the piston 28 through the exhaust valve 29 through a pipe 30 enters the radiator 31, where it is cooled, and then from there to the receiver 32, and through the check valve 33 the gas from the source of compressible gas is sucked into its right cavity. Accordingly, the gas compressed in the right cavity of the piston 34 through the exhaust valve 35 also passes through the pipe 30 to the radiator 31, where it is cooled, and then from there to the receiver 32, and through the check valve 36, the gas from the source of the compressed gas is sucked into its left cavity. When the pistons reach the extreme points of divergence, the control system transfers the exhaust valves 29, 35, 37, 38 to opposite positions. Now, the gas compressed in the right cavity of the piston 28 through the exhaust valve 37 through a pipe 30 enters the radiator 31, where it is cooled, and then from there to the receiver 32, and through the check valve 39, the gas from the source of compressible gas is sucked into its left cavity. The gas compressed in the left cavity of the piston 34 through the exhaust valve 38 also passes through the pipe 30 to the radiator 31, where it is cooled, and then from there to the receiver 32, and through the check valve 40, the gas from the source of compressible gas is sucked into its right cavity. Thus compressed in the compressor gas from the receiver 32 through the pipe 41 is supplied to the consumer.
Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания газораспределительными клапанами в цилиндрах свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов, состоит в следующем. Система управления на основании физико-химических характеристик топлива, задаваемой нагрузки на компрессор и задаваемой степени расширения продуктов сгорания, определяет момент времени закрытия впускных клапанов 5, 7, и в определенный системой управления момент времени закрывает их.A method for optimizing the expansion of combustion products by gas distribution valves in free-piston cylinders with the opposite movement of the pistons of the energy module connected to the pistons of the gas compression compressor is as follows. The control system, based on the physicochemical characteristics of the fuel, the specified load on the compressor and the specified degree of expansion of the combustion products, determines the timing of the closing of the intake valves 5, 7, and closes them at a certain point in the control system.
Таким образом достигается оптимальная, максимальная при заданной нагрузке на компрессор и при используемом в данном случае топливе степень расширения продуктов сгорания.In this way, an optimum maximum is achieved at a given compressor load and with the fuel used in this case, the degree of expansion of the combustion products.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Способ оптимизации газораспределительными клапанами процесса расширения продуктов сгорания в цилиндрах свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов, включающего внешнюю камеру сгорания, впускные клапаны подачи продуктов сгорания, поршни привода компрессора, поршни компрессора и систему управления, отличающийся тем, что продукты сгорания из внешней камеры сгорания через впускные клапаны подачи продуктов сгорания поступают в полости поршней приводов компрессора, в результате чего поршни приводов компрессора и поршни компрессора приходят в движение, одновременно система управления отслеживает текущее положение поршней приводов компрессора и поршней компрессора, и в соответствии с задаваемой степенью расширения продуктов сгорания система управления определяет момент времени закрытия впускных клапанов подачи продуктов сгорания, и в определенный системой управления момент времени закрывает впускные клапаны подачи продуктов сгорания.A method for optimizing gas distribution valves for the expansion of combustion products in free piston cylinders with opposed pistons of an energy module connected to pistons of a gas compression compressor including an external combustion chamber, intake valves for supplying combustion products, compressor drive pistons, compressor pistons and a control system, characterized in that the products combustion from the external combustion chamber through the intake valves of the supply of combustion products enter the cavity of the pistons of the compressor drives, in As a result, the compressor drive pistons and compressor pistons move, at the same time, the control system monitors the current position of the compressor drive pistons and compressor pistons, and in accordance with the set degree of expansion of the combustion products, the control system determines the timing of the closing of the intake valves of the supply of combustion products, and at a certain system control moment closes the intake valves of the supply of products of combustion.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL APPLICABILITY OF THE INVENTION
Затраты на НИОКР и производство заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработки классических компрессоров.The costs of R&D and production of the claimed invention cannot differ significantly from those in the design and development of classical compressors.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL
На чертеже изображена принципиальная схема свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов.The drawing shows a schematic diagram of a free-piston with the opposite movement of the pistons of the energy module connected to the pistons of a gas compression compressor.
1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4, 12, 30, 41 - трубопроводы; 5, 7, 20, 21 - впускные клапаны; 6, 8, 14, 18, 28, 34 - поршни; 9, 10 - штоки; 11, 13, 16, 17, 24, 25, 26, 27, 33, 36, 39, 40 - обратные клапаны; 15, 19, 22, 23, 29, 35, 37, 38 - выпускные клапаны; 31 - радиатор; 32 - ресивер.1 - external combustion chamber; 2 - nozzle; 3 - spark plug; 4, 12, 30, 41 - pipelines; 5, 7, 20, 21 - inlet valves; 6, 8, 14, 18, 28, 34 - pistons; 9, 10 - stocks; 11, 13, 16, 17, 24, 25, 26, 27, 33, 36, 39, 40 - non-return valves; 15, 19, 22, 23, 29, 35, 37, 38 - exhaust valves; 31 - a radiator; 32 - receiver.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105238/06A RU2548528C1 (en) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105238/06A RU2548528C1 (en) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2548528C1 true RU2548528C1 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014105238/06A RU2548528C1 (en) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548528C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1303004A (en) * | 1970-04-01 | 1973-01-17 | ||
US3835824A (en) * | 1973-01-22 | 1974-09-17 | Donald R Mac | 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 |
RU2431752C1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-10-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in plunger-free gas generator with external combustion chamber |
-
2014
- 2014-02-11 RU RU2014105238/06A patent/RU2548528C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1303004A (en) * | 1970-04-01 | 1973-01-17 | ||
US3835824A (en) * | 1973-01-22 | 1974-09-17 | Donald R Mac | 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 |
RU2431752C1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-10-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in plunger-free gas generator with external combustion chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2014118576A (en) | AIRCRAFT DIESEL ENGINE | |
GB201205102D0 (en) | Combined heat and power | |
RS20180681A2 (en) | Gas-turbine power-plant with pneumatic motor with isobaric internal combustion | |
RU2548528C1 (en) | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of gas distribution valves | |
RU2548704C1 (en) | Method to optimise combustion product expansion process in pistons of free piston power unit with opposite piston movement connected to pistons of gas compressor with help of relief valves | |
US10533518B2 (en) | Internal combustion engine having independent combustion chamber | |
RU2545259C1 (en) | Method of gradual gas compression by group of free pistons with pistons opposite movement power module connected with pistons of gas compressors | |
RU2539695C1 (en) | Method of movement synchronisation of pistons of double-cylinder free piston with pistion opposite movement power module connected with pistons of gas compressor | |
RU2544118C1 (en) | Method to drive compressor pistons by energy of gases from outer combustion chamber of double-cylinder free piston power module with opposite piston movement | |
RU2431752C1 (en) | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in plunger-free gas generator with external combustion chamber | |
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 | |
CN107218127B (en) | Four-cylinder self-supercharging engine | |
RU2624156C1 (en) | Method of cooling pistons, rodss and cylinders of multi-cylinder one-stroke engine with external combustion chamber using energy of air compressed in compressor cavities of pistons | |
RU2545258C1 (en) | Method of recirculation of exhaust gases to outside combustion chamber of free piston with opposite pistons movement power modules connected with pistons of gas compressor | |
RU2537324C1 (en) | Method of compressed air generation by free-piston power module with common external combustion chamber | |
RU2624076C1 (en) | Method of power generation by single-stroke engine with external combustion chamber using energy of air compressor in piston compression cavities | |
RU2622222C1 (en) | Method of non-contact cooling of pistons, strokes and cylinders of multi-cylinder one-step engine with external chamber of combustion of compression energy in compressor pistons of piston air | |
CN107387239B (en) | Eight-cylinder self-supercharging engine | |
RU2426900C1 (en) | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in plunger-free power module with external combustion chamber | |
RU101737U1 (en) | COMBINED POWER PLANT WITH MHD GENERATOR | |
RU2623025C1 (en) | Method of non-contact cooling of pistons, strocks and cylinder of ulti-cylinder one-step engine with external combustion chamber by pump with electric drive | |
RU2623024C1 (en) | Method of non-contact cooling of pistons, strokes and cylinders of multi-cylinder one-step engine with external chamber of combustion of exhaust gases energy | |
RU2631843C1 (en) | Method for cooling pistons, rods and cylinder of single-stroke engine with external combustion chamber using energy of air compression in compressor cavities | |
RU2637591C1 (en) | Method of increasing degree of fuel dispersion by pneumatic actuator of fuel injector nozzle of free-piston energy module with common external combustion chamber |