RU2631842C1 - Method to control excess air by bypass valves between compressor and working cavities of pistons of single-stroke engine with external combustion chamber - Google Patents
Method to control excess air by bypass valves between compressor and working cavities of pistons of single-stroke engine with external combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631842C1 RU2631842C1 RU2016133370A RU2016133370A RU2631842C1 RU 2631842 C1 RU2631842 C1 RU 2631842C1 RU 2016133370 A RU2016133370 A RU 2016133370A RU 2016133370 A RU2016133370 A RU 2016133370A RU 2631842 C1 RU2631842 C1 RU 2631842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pistons
- combustion chamber
- compressor
- external combustion
- cavities
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/02—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with positive ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D33/00—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
- F02D33/02—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for of combustion-air
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Ближайшие аналоги заявленного изобретения - патент РФ 2543908 «Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания в цилиндре однотактного двигателя с внешней камерой сгорания» и патент РФ 2538231 «Способ рециркуляции выхлопных газов в цилиндр однотактного двигателя с внешней камерой сгорания».The closest analogues of the claimed invention are RF patent 2543908 "Method for optimizing the expansion of combustion products in a cylinder of a single-cycle engine with an external combustion chamber" and RF patent 2538231 "Method for recirculating exhaust gases into a cylinder of a single-cycle engine with an external combustion chamber".
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION
Цель изобретения - обеспечить управление коэффициентом избытка воздуха перепускным клапаном между компрессорными и рабочими полостями поршней однотактного двигателя с внешней камерой сгорания.The purpose of the invention is to provide control of the coefficient of excess air bypass valve between the compressor and working cavities of the pistons of a single-cycle engine with an external combustion chamber.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность заявленного изобретения поясняется на основе однотактного двигателя с внешней камерой сгорания и кривошипно-шатунным механизмом в одноцилиндровом исполнении по патенту РФ 2543908 (далее - двигатель). При пуске двигателя система управления подает во внешнюю камеру сгорания 1 форсункой 2 дозу топлива и воспламеняет его свечой зажигания 3 (см. фиг.). Топливо горит и, если поршни 4 и 5 находятся в положении, как показано на фигуре, то продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по трубопроводу 6 через открытый впускной клапан 7 поступают в нижнюю (по рисунку) рабочую полость поршня 4. Под воздействием поступающих в нижнюю рабочую полость поршня 4 продуктов сгорания поршень 4, штоки 8, 9 и поршень 5 начинают движение вверх. Поскольку нижняя площадь поверхности поршня 4 больше его верхней площади поверхности на разность площадей поперечного сечения штоков 8 и 9, то давление сжимаемого в верхней компрессорной полости поршня 4 воздуха больше давления продуктов сгорания в его нижней полости. Поэтому воздух из верхней компрессорной полости поршня 4 через обратный клапан 10 поступает во внешнюю камеру сгорания 1, поддерживая в ней процесс горения периодически подаваемого форсункой 2 топлива. В нижнюю компрессорную полость поршня 5 через обратный клапан 11 засасывается воздух из атмосферы, а из верхней рабочей полости поршня 5 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) через выпускной клапан 12 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, энергия продуктов сгорания через шток 9 и шатун 13 передается коленвалу 14. По прибытии поршней 4 и 5 в окрестности верхней мертвой точки система управления переводит впускной клапан 7 и выпускной клапан 12 в закрытое, а впускной клапан 15 и выпускной клапан 16 в открытое положение. Теперь продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по трубопроводу 17 через впускной клапан 15 поступают в верхнюю рабочую полость поршня 5. Поршни 4 и 5 начинают движение вниз, и коленвал двигателя 14 продолжает вращение в прежнем направлении. Сжимаемый в нижней компрессорной полости поршня 5 воздух через обратный клапан 18 поступает во внешнюю камеру сгорания 1, обеспечивая горение периодически подаваемого форсункой 2 топлива. В верхнюю компрессорную полость поршня 4 через обратный клапан 19 засасывается воздух из атмосферы, а из его нижней рабочей полости отработавшие продукты сгорания через выпускной клапан 16 выбрасываются в атмосферу. Как видно из пояснения принципа действия двигателя, расширение продуктов сгорания в основном происходит только при выбросе их из цилиндра в конце движения поршней, не производя никакой полезной работы. Увеличение эффективности расширения продуктов сгорания в цилиндре во всем диапазоне нагрузок на двигатель осуществляется следующим образом. По аналогии с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) цилиндр однотактного двигателя можно представить условно разделенным на два объема. Первый соответствует камере сгорания ДВС - виртуальная камера сгорания. Остальной объем цилиндра, по сути дела, как и в ДВС, - виртуальный рабочий объем. Например, для начала движения поршней 4 и 5 из нижнего положения в верхнее, система управления открывает впускной клапан 7, и продукты сгорания поступают из камеры сгорания 1 в виртуальную камеру сгорания цилиндра (часть нижней рабочей полости поршня 4 от его начала движения). Температура и давление поступающих в виртуальную камеру продуктов сгорания цилиндра при этом практически равна таковым в камере сгорания 1. Поршни начинают движение снизу вверх и, когда пройдут соответствующий виртуальной камере сгорания путь, система управления закрывает впускной клапан 7. Доступ продуктов сгорания в цилиндр прекращается, и начинается процесс их расширения во всей нижней рабочей полости поршня 4 - в виртуальной камере сгорания и в виртуальном рабочем объеме цилиндра. Одновременно система управления отслеживает текущие значения скорости поршней 4 и 5, давление продуктов сгорания в камере сгорания 1, в нижней рабочей полости поршня 4 и давления сжимаемого в его верхней компрессорной полости воздуха. В соответствии с этими значениями система управления определяет момента времени открытия перепускного клапана 20, обеспечивающего максимальное расширение продуктов сгорания в нижней рабочей полости поршня 4 к моменту прибытия поршней 4 и 5 в верхнюю мертвую точку, и переводит в этот момент времени перепускной клапан 20 в открытое положение. В результате сжатый в верхней компрессорной полости поршня 4 воздух через перепускной клапан 20 перетекает в нижнюю компрессорную полость поршня 5. Противодействие воздуха в нижней рабочей полости поршня 4 движению поршней уменьшается. К этому моменту в нижнюю компрессорную полость поршня 5 уже поступило некоторое количество воздуха из атмосферы. Поступающий туда же через перепускной клапан 20 до определенной степени сжатый в верхней компрессорной полости поршня 4 воздух дополнительно заряжает нижнюю компрессорную полость поршня 5, и засасывание воздуха из атмосферы через обратный клапан 11 прекращается. При этом энергия, затрачиваемая на сжатие воздуха на данной фазе такта, также вместе с воздухом перебрасывается туда же. При этом поступающий сжатый воздух, расширяясь, сообщает дополнительный импульс кинетической энергии поршням 4 и 5. Энергия на преодоление динамического сопротивления в клапане 11 переносится на клапан 19. То есть моменты времени открытия и закрытия впускного клапана 7 и перепускного клапана 20 система управления определяет таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса расширения продуктов сгорания. Управление коэффициентом избытка воздуха перепускными клапанами между компрессорными и рабочими полостями поршней однотактного двигателя с внешней камерой сгорания осуществляется следующим образом. При движении поршней 4, 5 из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку система управления отслеживает следующие текущие параметры: массу, температуру и давление сжимаемого в верхней компрессорной полости поршня 4 воздуха, температуру и давление сгораемой во внешней камере сгорания 1 топливной смеси, и температуру, и давление в рабочей полости поршня 4 продуктов сгорания. На основе полученных данных и задаваемого коэффициента избытка воздуха система управления определяет момент времени открытия перепускного клапана 22 и в этот момент открывает клапана 22. Сжимаемый в верхней компрессорной полости поршня 4 воздух перетекает в его нижнюю рабочую полость, в результате чего во внешнюю камеру сгорания 1 поступает соответствующая задаваемому коэффициенту избытка воздуха топливная смесь. При движении поршней из верхней мертвой точки в нижнюю система управления оперирует перепускным клапаном между компрессорными и рабочими полостями перепускным клапаном 21.The essence of the claimed invention is illustrated on the basis of a single-cycle engine with an external combustion chamber and a crank mechanism in a single-cylinder design according to the patent of the Russian Federation 2543908 (hereinafter - the engine). When the engine is started, the control system supplies a dose of fuel to the external combustion chamber 1 with the
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Способ управления коэффициентом избытка воздуха перепускным клапаном между компрессорными и рабочими полостями поршней однотактного двигателя с внешней камерой сгорания, включающего поршни с компрессорными и рабочими полостями, систему управления и перепускные клапаны между компрессорными и рабочими полостями поршней двигателя, отличающийся тем, что при движении поршней однотактного двигателя с внешней камерой сгорания из одной мертвой точки в другую мертвую точку движения система управления на основе отслеживаемой текущей величины массы, температуры и давления сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха, отслеживаемой текущей величины температуры и давления сгораемой во внешней камере сгорания топливной смеси, и отслеживаемой текущей величины температуры и давления в рабочих полостях поршней продуктов сгорания определяет момент открытия перепускных клапанов между компрессорными и рабочими полостями поршней, соответствующий задаваемому коэффициенту избытка воздуха подаваемой во внешнюю камеру сгорания дозы топлива, и открывает его, при этом сжимаемый в компрессорных полостях поршней воздух перетекает в рабочие полости поршней, в результате чего во внешнюю камеру сгорания поступает соответствующая задаваемому коэффициенту избытка воздуха топливная смесь.A method of controlling the coefficient of excess air by the bypass valve between the compressor and working cavities of the pistons of a single-cycle engine with an external combustion chamber, including pistons with compressor and working cavities, a control system and bypass valves between the compressor and working cavities of the pistons of the engine, characterized in that when the pistons of the single-stroke engine move with an external combustion chamber from one dead center to another dead center of movement, a control system based on a monitored current value The mass, temperature and pressure of the air compressed in the compressor cavities of the pistons, the current temperature and pressure that is burned in the external combustion chamber of the fuel mixture, and the current temperature and pressure in the working cavities of the pistons of the combustion products determine the moment when the bypass valves open between the compressor and working cavities pistons corresponding to a given coefficient of excess air supplied to the external combustion chamber of a dose of fuel, and opens it, while compressing Air flowing in the compressor cavities of the pistons flows into the working cavities of the pistons, as a result of which the fuel mixture corresponding to the set coefficient of excess air enters the external combustion chamber.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL APPLICABILITY OF THE INVENTION
Требования к материалам и технологиям заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.The requirements for materials and technologies of the claimed invention do not go beyond the scope of modern capabilities.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL
Фигура. Принципиальная схема однотактного двигателя с внешней камерой сгорания.Figure. Schematic diagram of a single-cycle engine with an external combustion chamber.
1 - камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4, 5 - поршень; 6, 17, 24, 25, 27, 31, 33, 35, 40, 41 - канал; 7, 12, 15, 16 - клапан; 8, 9 - шток; 10, 11, 18, 19 - обратный клапан; 13 - шатун; 14 - коленвал; 20, 21, 22 - перепускной клапан; 23 - клапан подачи воздуха; 26 - турбина; 28 - насос охлаждающей жидкости; 29 - вентилятор; 30 - труба охлаждения поршней и штоков; 32 - радиатор; 34 - полость между цилиндром двигателя и рубашкой охлаждения цилиндра двигателя; 35 - цилиндр двигателя; 36 - рубашка охлаждения цилиндра двигателя; 37 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 38, 39 - термостат.1 - combustion chamber; 2 - nozzle; 3 - spark plug; 4, 5 - the piston; 6, 17, 24, 25, 27, 31, 33, 35, 40, 41 - channel; 7, 12, 15, 16 - valve; 8, 9 - stock; 10, 11, 18, 19 - check valve; 13 - connecting rod; 14 - a crankshaft; 20, 21, 22 - bypass valve; 23 - air supply valve; 26 - turbine; 28 - coolant pump; 29 - fan; 30 - pipe cooling pistons and rods; 32 - radiator; 34 - the cavity between the engine cylinder and the cooling jacket of the engine cylinder; 35 - engine cylinder; 36 - shirt cooling the engine cylinder; 37 - coolant temperature sensor, 38, 39 - thermostat.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133370A RU2631842C1 (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Method to control excess air by bypass valves between compressor and working cavities of pistons of single-stroke engine with external combustion chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133370A RU2631842C1 (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Method to control excess air by bypass valves between compressor and working cavities of pistons of single-stroke engine with external combustion chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631842C1 true RU2631842C1 (en) | 2017-09-26 |
Family
ID=59931243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016133370A RU2631842C1 (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Method to control excess air by bypass valves between compressor and working cavities of pistons of single-stroke engine with external combustion chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631842C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5964087A (en) * | 1994-08-08 | 1999-10-12 | Tort-Oropeza; Alejandro | External combustion engine |
US6397579B1 (en) * | 1996-04-15 | 2002-06-04 | Guy Negre | Internal combustion engine with constant-volume independent combustion chamber |
US20100282224A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Shapiro Robert L | Combustion Engine with Heat Recovery System |
RU2455507C1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-07-10 | Александр Фроимович Равич | Method for running cycle realisation and design of pulse internal combustion engine |
RU2538231C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Cycling of exhaust gases in single-stroke engine with external combustion engine |
RU2543908C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in cylinder of single-cycle engine with external combustion chamber |
-
2016
- 2016-08-12 RU RU2016133370A patent/RU2631842C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5964087A (en) * | 1994-08-08 | 1999-10-12 | Tort-Oropeza; Alejandro | External combustion engine |
US6397579B1 (en) * | 1996-04-15 | 2002-06-04 | Guy Negre | Internal combustion engine with constant-volume independent combustion chamber |
US20100282224A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Shapiro Robert L | Combustion Engine with Heat Recovery System |
RU2455507C1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-07-10 | Александр Фроимович Равич | Method for running cycle realisation and design of pulse internal combustion engine |
RU2538231C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Cycling of exhaust gases in single-stroke engine with external combustion engine |
RU2543908C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in cylinder of single-cycle engine with external combustion chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20120042964A (en) | Split-cycle air-hybrid engine with a threshold minimum tank pressure | |
KR20120042987A (en) | Split-cycle engine having a crossover expansion valve for load control | |
RU2543908C1 (en) | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in cylinder of single-cycle engine with external combustion chamber | |
WO2015110257A3 (en) | Reciprocating piston internal combustion engine, and method for operating a reciprocating piston internal combustion engine | |
SE0600198L (en) | Two stroke internal combustion engine with liquid injection | |
RU2641998C1 (en) | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber | |
RU2631842C1 (en) | Method to control excess air by bypass valves between compressor and working cavities of pistons of single-stroke engine with external combustion chamber | |
RU2538231C1 (en) | Cycling of exhaust gases in single-stroke engine with external combustion engine | |
RU2538429C1 (en) | Reversing crankshaft of single-stroke engine with external combustion chamber | |
RU2532082C2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
KR101931461B1 (en) | A method of controlling an operation of a variable inlet valve system of an internal combustion piston engine, and an internal combustion piston engine | |
RU2634504C1 (en) | Method of lubrication of friction couple of piston-cylinder of two-stroke engine with external combustion chamber | |
JP7036823B2 (en) | Internal combustion engine and how to operate an internal combustion engine | |
RU2635013C1 (en) | Method for cooling piston of two-stroke engine with external combustion chamber | |
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 | |
RU2496014C2 (en) | Engine with offset crank gear | |
RU2637594C1 (en) | Method for starting and reversing tandem two-stroke engine with external combustion chamber | |
RU2631179C1 (en) | Method for ensuring operation of tandem two-stroke engine with energy of combustion products from common external combustion chamber | |
WO2015057112A1 (en) | Two-stroke piston engine | |
RU2647950C1 (en) | Method of reversing the power takeoff shaft rotation of the two-motor engine with external combustion chamber | |
Jangalwa et al. | Scuderi Split Cycle Engine: A Review | |
RU2591364C1 (en) | Method of reversing internal combustion engine by starter mechanism and system of pneumatic drive of two-valve gas distributor with charging of its system air accumulator by atmospheric air | |
RU2576699C1 (en) | Method for reversal of internal combustion engine with reverse starter mechanism and pneumatic actuator system of two-valve gas distributor with charging of pneumatic accumulator of system with gas from compensation pneumatic accumulator | |
RU2576772C1 (en) | Method of controlling exhaust gas recycling in internal combustion engine using pneumatic drive system of two-valve gas distributor with charging of pneumatic accumulator of system with gas from compensation hydraulic accumulator | |
RU2578934C1 (en) | Method for reversal of internal combustion engine with starter mechanism and pneumatic actuator system of three-valve gas distributor with charging of accumulator of system by atmospheric air |