RU2653872C1 - Combined energy installation - Google Patents

Combined energy installation Download PDF

Info

Publication number
RU2653872C1
RU2653872C1 RU2017129680A RU2017129680A RU2653872C1 RU 2653872 C1 RU2653872 C1 RU 2653872C1 RU 2017129680 A RU2017129680 A RU 2017129680A RU 2017129680 A RU2017129680 A RU 2017129680A RU 2653872 C1 RU2653872 C1 RU 2653872C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
engine
working cylinder
crank
possibility
Prior art date
Application number
RU2017129680A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Поликарпович Лялин
Original Assignee
Александр Поликарпович Лялин
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 Александр Поликарпович Лялин filed Critical Александр Поликарпович Лялин
Priority to RU2017129680A priority Critical patent/RU2653872C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653872C1 publication Critical patent/RU2653872C1/en

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
    • F02B71/00—Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04—Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B11/00—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.
SUBSTANCE: invention relates to road transport, namely to its power plants, and can be used for installation both for large-capacity trucks and for buses. Power plant contains free-piston engine with horizontal arrangement of working cylinder and with crank-piston power take-off mechanism located outside working cylinder. Crank-piston mechanism is connected to engine damper chamber by two-link pipeline, with articulated links and possibility of swinging movements. Working cylinder of engine is laid on sliding supports with possibility of supplying compressed air between contacting surfaces.
EFFECT: invention provides simplification of automotive power plant, as well as increase of its fuel efficiency.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автомобильному транспорту, а именно к энергетическим установкам для него, и может использоваться для установки как на крупнотоннажный грузовой транспорт, так и на автобусы, преимущественно магистральные.The invention relates to road transport, and in particular to power plants for it, and can be used for installation on both large-capacity cargo transport and on buses, mainly trunk.

Больше столетия безраздельно царствовавшие на автомобильном транспорте карбюраторные и дизельные двигатели внутреннего сгорания, в последнее время начинают понемногу тесниться электрическими и комбинированными энергетическими установками (далее КЭУ). Но в основе всех КЭУ все тот же многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Конструктивно сложный, дорогой и крайне неэкономичный.For more than a century, carburetor and diesel internal combustion engines that reigned supreme in automobile transport have recently begun to be gradually crowded with electric and combined power plants (hereinafter referred to as KEU). But at the heart of all KEUs is the same multi-cylinder internal combustion engine. Structurally complex, expensive and extremely uneconomical.

Целью изобретения является создание автомобильной КЭУ, лишенной этих недостатков.The aim of the invention is the creation of automotive KEU, devoid of these disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что в КЭУ, содержащей свободнопоршневой двигатель с горизонтальным расположением рабочего цилиндра и с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности, по изобретению, кривошипно-поршневой механизм располагается вне рабочего цилиндра двигателя и соединяется с его демпферной камерой двухзвенным трубопроводом с шарнирным сочленением звеньев и имеющим возможность качательных перемещений, а рабочий цилиндр двигателя уложен на скользящие опоры, с возможностью подачи сжатого воздуха между контактирующими поверхностями. При этом на одном из шарниров трубопровода установлена пружина кручения двухстороннего действия. Для подвода свежего воздуха к двигателю и отвода от него отработанных газов, также использованы двухзвенные трубопроводы с шарнирным сочленением звеньев и имеющие возможность качательных перемещений.This goal is achieved by the fact that in a KEU containing a free-piston engine with a horizontal arrangement of the working cylinder and with a crank-piston power take-off, according to the invention, the crank-piston mechanism is located outside the working cylinder of the engine and is connected to its damper chamber by a two-link pipeline with articulated joints and with the possibility of rocking movements, and the working cylinder of the engine is laid on sliding bearings, with the possibility of supplying compressed air between the contact their surfaces. In this case, a double-acting torsion spring is installed on one of the hinges of the pipeline. For supplying fresh air to the engine and removing exhaust gases from it, two-link pipelines with articulated joints of the links and having the possibility of rocking movements are also used.

На фиг. 1 изображена КЭУ, вид сверху. На фиг. 2 - вид А.In FIG. 1 shows KEU, top view. In FIG. 2 - view A.

КЭУ включает в себя свободнопоршневой двигатель (далее СПД) 1, с горизонтально расположенным рабочим цилиндром 2 и поршнем 3 (см. заявку RU №2016124904) внутри. Цилиндр 2 уложен на раму 4, с использованием скользящих опор 5. Поршень 3 одним торцом взаимодействует с камерой сгорания 6, а другим с демпферной камерой 7. С помощью двухзвенных трубопроводов 8, с шарнирами 9, демпферная камера 7 взаимодействует с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности 10. Последний содержит рабочий цилиндр 11, с поршнем 12 и кривошипом 13 внутри. Выходной вал кривошипа 13 соединяется с электрическим генератором 14, с использованием муфты 15. Подвод свежего воздуха к рабочему цилиндру 2 осуществляется посредством двухзвенного трубопровода 16, а отвод отработанных газов осуществляется посредством двухзвенного трубопровода 17.KEU includes a free piston engine (hereinafter referred to as SPD) 1, with a horizontally located working cylinder 2 and a piston 3 (see application RU No. 2016124904) inside. The cylinder 2 is laid on the frame 4, using sliding bearings 5. The piston 3 interacts with the combustion chamber 6 with one end and with the damper chamber 7. With the help of two-link pipelines 8, with hinges 9, the damper chamber 7 interacts with the crank-piston selection mechanism power 10. The latter contains a working cylinder 11, with a piston 12 and a crank 13 inside. The output shaft of the crank 13 is connected to the electric generator 14, using the coupling 15. Fresh air is supplied to the working cylinder 2 by means of a two-link pipeline 16, and exhaust gas is discharged by a two-link pipeline 17.

КЭУ действует следующим образом. Собранный СПД укладывается на скользящие опоры 5 и компрессором (не показан) в зазор между контактирующими поверхностями подается сжатый воздух, образуя пленочную воздушную подушку. Запуск СПД в работу и последующий технологический режим осуществляются в полном соответствии с описанием базового изобретения (патент RU №2584769). После выхода на рабочий режим, с постоянной частотой вращения кривошипа 13, генератор 14 начинает поставлять наработанную электроэнергию как электрическим аккумуляторам, так и приводным электродвигателям в шасси автомобиля (не показаны). Обеспечение стабильного среднего положения СПД относительно рамы 4, в процессе его продольных перемещений на опорах 5, осуществляется с помощью пружины кручения, двухстороннего действия, установленной на одном из шарниров 9 (не показана). Поддержание стабильной частоты вращения кривошипа 13 (может быть разной) осуществляется с использованием электрических аккумуляторов (комбинированная схема).KEU operates as follows. The assembled SPD is placed on the sliding bearings 5 and a compressor (not shown) is supplied with compressed air in the gap between the contacting surfaces, forming a film air cushion. The launch of SPD in operation and the subsequent technological mode are carried out in full accordance with the description of the basic invention (patent RU No. 2584769). After entering the operating mode, with a constant rotation speed of the crank 13, the generator 14 begins to supply the generated electricity to both the electric batteries and the drive motors in the chassis of the car (not shown). Ensuring a stable average position of the SPD relative to the frame 4, in the process of its longitudinal movements on the supports 5, is carried out using a torsion spring, double-acting, mounted on one of the hinges 9 (not shown). Maintaining a stable speed of the crank 13 (may be different) is carried out using electric batteries (combined circuit).

При установке на автомобиль двух КЭУ, во время движения по городу, одна из них отключается. На большегрузные внедорожные автомобили (карьерные самосвалы) должны устанавливаться КЭУ более крупные, чем та, что представлена в расчетных технических характеристиках.When two KEUs are installed on a car, while driving around the city, one of them is turned off. On heavy-duty off-road vehicles (mining trucks), KEUs larger than those presented in the calculated technical characteristics should be installed.

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИDESIGN CHARACTERISTICS OF THE COMBINED POWER INSTALLATION

Наружный диаметр рабочего поршня - 300 мм.The outer diameter of the working piston is 300 mm.

Ход рабочего поршня - 1500 мм.The stroke of the working piston is 1500 mm.

Степень сжатия воздуха в камере сгорания 25÷30.The degree of compression of air in the combustion chamber 25 ÷ 30.

Скорость движения поршня (средняя) 30÷50 м/сек.The piston speed (average) 30 ÷ 50 m / s.

Частота вращения коленчатого вала 750÷1200 об/мин.The rotational speed of the crankshaft is 750 ÷ 1200 rpm.

Средняя температура рабочего цикла 420÷450°С.The average temperature of the working cycle is 420 ÷ 450 ° C.

Развиваемая мощность 150÷250 л.сDeveloped power 150 ÷ 250 hp

Эффективное КПД 60÷65%.Effective efficiency 60 ÷ 65%.

Столь высокое, по меркам существующих тепловых машин (в частности, дизельных двигателей) КПД, объясняется высокой степенью сжатия (обеспечивается отсутствием прямой механической связи между рабочим поршнем и кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности). Почти полным расширением продуктов сгорания (обеспечивается большим рабочим ходом поршня). Отсутствием необходимости в охлаждении рабочего цилиндра (обеспечивается низкой средней температурой рабочего цикла, а также отсутствием боковых нагрузок на рабочий поршень и его большим диаметром. Допускающим относительно большой зазор между боковыми стенками поршня и рабочего цилиндра). И относительно большой продолжительностью рабочего цикла (обеспечивается более полное сгорание топлива).The efficiency is so high by the standards of existing heat engines (in particular, diesel engines), it is explained by a high degree of compression (it is ensured by the absence of direct mechanical connection between the working piston and the crank-piston power take-off mechanism). Almost complete expansion of the combustion products (provided by a large stroke of the piston). No need for cooling of the working cylinder (provided by the low average temperature of the working cycle, as well as the absence of side loads on the working piston and its large diameter. Allowing a relatively large gap between the side walls of the piston and the working cylinder). And a relatively long duration of the working cycle (more complete combustion of fuel is provided).

Claims (3)

1. Комбинированная энергетическая установка, содержащая свободнопоршневой двигатель с горизонтальным расположением рабочего цилиндра и с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности, отличающаяся тем, что кривошипно-поршневой механизм располагается вне рабочего цилиндра двигателя и соединяется с его демпферной камерой двухзвенным трубопроводом с шарнирным сочленением звеньев и имеющим возможность качательных перемещений, а рабочий цилиндр двигателя уложен на скользящие опоры, с возможностью подачи сжатого воздуха между контактирующими поверхностями.1. A combined power plant comprising a free-piston engine with a horizontal arrangement of the working cylinder and with a crank-piston power take-off mechanism, characterized in that the crank-piston mechanism is located outside the working cylinder of the engine and is connected to its damper chamber by a two-link pipeline with articulated joints and having the possibility of rocking movements, and the working cylinder of the engine is laid on sliding bearings, with the possibility of supplying compressed air between the contacts rubbing surfaces. 2. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что на одном из шарниров трубопровода установлена пружина кручения двухстороннего действия.2. The power plant according to claim 1, characterized in that a double-acting torsion spring is installed on one of the hinges of the pipeline. 3. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что для подвода свежего воздуха к двигателю и отвода от него отработанных газов использованы двухзвенные трубопроводы с шарнирным сочленением звеньев и имеющие возможность качательных перемещений.3. The power plant according to claim 1, characterized in that for supplying fresh air to the engine and exhaust from it exhaust gases, two-link pipelines with articulated joints of the links and having the possibility of rocking movements are used.
RU2017129680A 2017-08-21 2017-08-21 Combined energy installation RU2653872C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129680A RU2653872C1 (en) 2017-08-21 2017-08-21 Combined energy installation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129680A RU2653872C1 (en) 2017-08-21 2017-08-21 Combined energy installation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653872C1 true RU2653872C1 (en) 2018-05-15

Family

ID=62152971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129680A RU2653872C1 (en) 2017-08-21 2017-08-21 Combined energy installation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653872C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1650953A1 (en) * 1989-06-19 1991-05-23 Тольяттинское Высшее Военное Строительное Командное Училище Hydraulic pump
WO2012177795A2 (en) * 2011-06-20 2012-12-27 Sturman Digital Systems, Llc Free piston engines with single hydraulic piston actuator and methods
US8596230B2 (en) * 2009-10-12 2013-12-03 Sturman Digital Systems, Llc Hydraulic internal combustion engines
RU2584769C1 (en) * 2015-07-02 2016-05-20 Александр Поликарпович Лялин Free-piston engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1650953A1 (en) * 1989-06-19 1991-05-23 Тольяттинское Высшее Военное Строительное Командное Училище Hydraulic pump
US8596230B2 (en) * 2009-10-12 2013-12-03 Sturman Digital Systems, Llc Hydraulic internal combustion engines
WO2012177795A2 (en) * 2011-06-20 2012-12-27 Sturman Digital Systems, Llc Free piston engines with single hydraulic piston actuator and methods
RU2584769C1 (en) * 2015-07-02 2016-05-20 Александр Поликарпович Лялин Free-piston engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4298788B2 (en) 6 cycle engine with regenerator
CN106246339A (en) There is the aerofluxus composite internal combustion engine of controlled expansion
US7143725B1 (en) Dual six-stroke self-cooling internal combustion engine
KR101878856B1 (en) Machine combination comprising an internal combustion engine and a generator
TWI314609B (en) Power unit provided with combustion engine and stirling engine
US10428863B2 (en) Variable compression ratio engine
RU2622457C1 (en) Internal combustion engine based on isothermal compression, its operating and management methods
CN105317544A (en) Horizontally-opposed piston two-stroke gasoline engine and operating method thereof
CN102094708B (en) Self-cooling backheating movable cylinder fuel-air engine and Stirling engine
CN105240120A (en) Horizontally-opposed balance type gasoline range extender and operation method thereof
CN104791096A (en) Two-in-one cylinder horizontally-opposed double-crankshaft engine
KR101748555B1 (en) Variable compression ratio engine
RU2653872C1 (en) Combined energy installation
AU2012322277A1 (en) Method and apparatus for operating an engine on natural air
US8793043B2 (en) Hybrid vehicle and method of operating engine of the same
CN2270120Y (en) One-stroke opposition-explosion free piston engine
RU2440500C2 (en) Single-cycle recovery engine
WO2015029093A1 (en) Horizontally opposed engine
SK8609Y1 (en) Method of operation of the 2-stroke hybrid engine
KR20060080910A (en) Rotary. engine
Галимов Classification of engines internal combustion
CN101349166A (en) High-pressure gas engine
CN2182267Y (en) Double-piston one cylinder engine
JP5721026B2 (en) Circulating gas hybrid engine
CN114776444B (en) High-efficiency internal combustion engine