RU55875U1

RU55875U1 - TWO-STROKE STEEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU55875U1
Application number: RU2005110130/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Михеев
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенными для работы в паре с электрогенератором или компрессором и может быть использована как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах. Полезная модель представляет собой для двухтактного двигателя двусторонний поршень-шток, находящийся внутри пространства, образованного двумя симметричными оппозитно расположенными цилиндрами. Возвратно-поступательное движение поршень-штока преобразуется в электроэнергию линейным электрогенератором с якорем на поршень-штоке и статором вокруг него; либо используется для сжатия газа с помощью компрессоров, цилиндры которых есть внутренняя часть поршень-штока, а поршни компрессоров неподвижны и находятся внутри поршень-штока. Технический результат предлагаемой полезной модели является повышение общего к.п.д. и снижение веса комплексов ДВС-компрессора, ДВС-генератора, которые могут быть использованы как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах.The utility model relates to internal combustion engines designed to work in tandem with an electric generator or compressor and can be used both stationary and in moving objects: ships, cars, airplanes. A useful model is a two-stroke piston-rod for a two-stroke engine located inside the space formed by two symmetrical opposed cylinders. The reciprocating movement of the piston rod is converted into electricity by a linear electric generator with an armature on the piston rod and a stator around it; or is used to compress gas using compressors, the cylinders of which are the internal part of the piston rod, and the pistons of the compressors are stationary and are located inside the piston rod. The technical result of the proposed utility model is to increase the overall efficiency and weight reduction of ICE-compressor, ICE-generator complexes, which can be used both stationary and in moving objects: ships, cars, airplanes.

Description

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенными для работы в паре с электрогенератором или компрессором и может быть использована как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах.The utility model relates to internal combustion engines designed to work in tandem with an electric generator or compressor and can be used both stationary and in moving objects: ships, cars, airplanes.

Полезная модель представляет собой для двухтактного двигателя двусторонний поршень-шток (1), находящийся внутри пространства, образованного двумя симметричными оппозитно расположенными цилиндрами (2). Возвратно-поступательное движение поршень-штока преобразуется в электроэнергию линейным электрогенератором с якорем на поршень-штоке и статором вокруг него; либо используется для сжатия газа с помощью компрессоров, цилиндры которых есть внутренняя часть поршень-штока, а поршни компрессоров (9) неподвижны и находятся внутри поршень-штока.A useful model is a two-stroke piston-rod (1) for a two-stroke engine, located inside the space formed by two symmetrical opposed cylinders (2). The reciprocating movement of the piston rod is converted into electricity by a linear electric generator with an armature on the piston rod and a stator around it; or is used to compress gas using compressors, the cylinders of which are the internal part of the piston rod, and the pistons of the compressors (9) are stationary and are located inside the piston rod.

Другой вариант двухтактного штокового ДВС заключается в фиксации поршень-штока и организации возвратно-поступательного движения жестко сцепленных цилиндров вдоль него. Тогда свечи зажигания или форсунки (6) (для дизеля) располагаются в поршень-штоке. Якорь линейного электрогенератора тогда располагается на соединении цилиндров или на их продолжении.Another variant of the push-pull rod ICE is to fix the piston rod and organize the reciprocating movement of rigidly coupled cylinders along it. Then the spark plugs or nozzles (6) (for diesel) are located in the piston rod. The armature of the linear generator is then located at the connection of the cylinders or at their extension.

Уровень техники в этой области представлен несколькими группами известных технических решений.The prior art in this area is represented by several groups of known technical solutions.

К первой группе можно отнести технические решения, основанные на принципе возвратно-поступательного движения, которое преобразуется в окончательный результат без промежуточного преобразования во вращательное движение.The first group includes technical solutions based on the principle of reciprocating motion, which is converted to the final result without intermediate conversion into rotational motion.

Известным техническим решением является двухтактный дизель-копер, содержащий поршень, закрепляемый на забиваемой свае, подвижный цилиндр и направляющие для него. Кинетическая энергия падающего под воздействием силы тяжести цилиндра используются для сжатия воздуха в камере сгорания; давление в ней используется для подбрасывания цилиндра и через поршень передается на сваю.A well-known technical solution is a two-stroke diesel coper containing a piston fixed on a driven pile, a movable cylinder and guides for it. The kinetic energy of a cylinder falling under the influence of gravity is used to compress air in the combustion chamber; the pressure in it is used to toss the cylinder and is transmitted to the pile through the piston.

Решение проблемы разгрузки бокового давления на цилиндр известны из уровня техники, в частности, устройства разгрузки известны в паровых машинах. Таковым целям служит обычный шток, направляющие которого принимают на себя поперечную составляющую силы противодействия шатуна. Известны также бесштоковые паровые машины с качающимися цилиндрами.The solution to the problem of unloading lateral pressure onto a cylinder is known in the art, in particular, unloading devices are known in steam engines. Such goals are the usual stock, the guides of which take on the transverse component of the connecting rod counteraction force. Rodless steam engines with oscillating cylinders are also known.

Сущность полезной модели состоит в следующем.The essence of the utility model is as follows.

Внутри двух соосных оппозитно, головными частями друг от друга расположенных цилиндров (2) размещается двусторонний поршень (1) - поршень-шток. Рабочему такту в одной камере сгорания (3) соответствует сжатие рабочей смеси или (в дизеле) воздуха в другой, и наоборот. Таким образом, сила гравитации не используется, как в основном прототипе. Воспламенение горючей смеси (или, для дизеля, впрыск топлива) происходит свечами (форсунками для дизеля) (6). Отработанные газы из камер сгорания выпускаются через отверстия 5 в нижних частях цилиндров; впуск рабочей смеси или (для дизеля) продувка камер сгорания воздухом происходит через отверстия (4), еще более удаленные от головных частей цилиндров. Отбор энергии от поршень-штока может происходить линейным электрогенератором, якорь которого располагается где-то на средней части поршень-штока, а статор - вокруг него (Фиг.1).A two-sided piston (1) —the piston-rod — is located inside two coaxial opposed, head parts of the cylinders (2) located from each other. The working cycle in one combustion chamber (3) corresponds to the compression of the working mixture or (in a diesel engine) air into another, and vice versa. Thus, the force of gravity is not used, as in the main prototype. Ignition of a combustible mixture (or, for a diesel engine, fuel injection) occurs by candles (nozzles for a diesel engine) (6). Exhaust gases from the combustion chambers are discharged through openings 5 in the lower parts of the cylinders; the intake of the working mixture or (for diesel) the purging of the combustion chambers with air occurs through holes (4), even more remote from the cylinder head parts. The selection of energy from the piston rod can occur by a linear electric generator, the anchor of which is located somewhere in the middle of the piston rod, and the stator is around it (Figure 1).

Ко второй группе можно техническое решение, которое основано на ином варианте отбора энергии - с использованием компрессора высокого давления, располагаемого внутри поршень-штока. В этом случае рабочие камеры компрессора (10) формируются во внутренних полостях поршень-штока, а расположенные внутри поршень-штока поршни компрессора (9) - неподвижны (Фиг.2). Подводящие в рабочие камеры компрессора пути (7) проходят через прорези в шток-поршне и поршень компрессора, заканчиваясь клапанами (11). Аналогично от клапанов (12) проложены отводящие пути (8).The second group can be a technical solution, which is based on a different option for energy selection - using a high-pressure compressor located inside the piston rod. In this case, the working chambers of the compressor (10) are formed in the internal cavities of the piston rod, and the pistons of the compressor (9) located inside the piston rod are stationary (Figure 2). The paths (7) leading into the working chambers of the compressor pass through the slots in the piston rod and the compressor piston, ending with valves (11). Similarly, from the valves (12), outlet paths (8) are laid.

Еще одна группа технических решений состоит в возможной комбинации линейного электрогенератора с компрессором, с использованием последнего для продувки камер сгорания. Неизбежный при расположении компрессора внутри поршень-штока недостаток воздуха можно компенсировать эффектом подсоса дополнительных объемов в струю.Another group of technical solutions consists in the possible combination of a linear electric generator with a compressor, using the latter to purge the combustion chambers. Inevitable when the compressor is located inside the piston rod, the lack of air can be compensated by the effect of suction of additional volumes into the stream.

Из уровня техники известны технические решения с подвижными цилиндрами и неподвижным поршень-штоком (Фиг.3). Крепление неподвижного поршень-штока расположено вне плоскости рисунка и не показано. Также вне плоскости рисунка проходят подводящие каналы к коллектору (4) и отводящие пути от коллектора (15). Они The prior art technical solutions with movable cylinders and a fixed piston rod (Figure 3). The fixed piston rod mount is located outside the drawing plane and is not shown. Also, outside the plane of the figure, supply channels pass to the collector (4) and take-off paths from the collector (15). They

тоже не показаны. В конце рабочего хода поршень-шток освобождает вход в перепускной канал (14) на стенке цилиндра и продукты сгорания покидают камеру сгорания, продвигаясь по каналу (5) в теле поршень-штока к коллектору (15). При дальнейшем продвижении цилиндра открывается перепускной канал (13), освобождая впускной канал (4) из разветвления (16) с горючей смесью или (для дизеля) со сжатым воздухом для продувки камеры сгорания. Свечи или (для дизеля) форсунки (6) размещаются на поршень-штоке. На одном из головных частей цилиндров может располагаться линейный якорь, перемещающийся внутри линейного статора.also not shown. At the end of the stroke, the piston rod releases the entrance to the bypass channel (14) on the cylinder wall and the combustion products leave the combustion chamber, moving along the channel (5) in the body of the piston rod to the manifold (15). With further advancement of the cylinder, the bypass channel (13) opens, freeing the inlet channel (4) from the branch (16) with a combustible mixture or (for diesel) with compressed air to purge the combustion chamber. Candles or (for diesel) nozzles (6) are placed on the piston rod. On one of the cylinder head parts, a linear anchor can be located moving inside the linear stator.

Еще одно решение - отбор энергии с размещением на головной части одного цилиндра, или обеих, поршней компрессоров.Another solution is energy extraction with placement on the head of one cylinder, or both, of the pistons of the compressors.

Четырехтактный штоковый ДВС состоит из двух соосно спаренных двухтактных штоковых ДВС, в которых организован четырехтактный цикл.The four-stroke rod ICE consists of two coaxially paired two-stroke rod ICEs in which a four-stroke cycle is organized.

При подвижных поршень-штоках головные части 4-х цилиндров выполняются обычным образом: с впускными клапанами и каналами (4), с выпускными клапанами и каналами (5) и свечой зажигания или (для дизеля) с форсункой (6) (Фиг.4). Поршень-штоки (1) связаны жестким соединением (17), на котором возможно размещение якоря линейного электрогенератора. Когда в камере сгорания 3-1 рабочий ход, в камере сгорания 3-3 - всасывание, и наоборот. Такое же соответствие тактов в камерах сгорания 3-2 и 3-4.With movable piston rods, the head parts of 4 cylinders are made in the usual way: with inlet valves and channels (4), with exhaust valves and channels (5) and an spark plug or (for diesel) with a nozzle (6) (Figure 4) . The piston rods (1) are connected by a rigid connection (17), on which the armature of a linear electric generator is possible. When the combustion chamber has a 3-1 working stroke, the combustion chamber 3-3 has suction, and vice versa. The same correspondence of clock cycles in combustion chambers 3-2 and 3-4.

При подвижных цилиндрах впуск горючей смеси или (для дизеля) воздуха происходит через клапаны (19) и коллекторы (16) в неподвижных поршень-штоках (Фиг.5), в них же располагаются свечи или (для дизеля) форсунки (6), клапаны (18) и коллекторы (15) для выпуска отработанных газов. Конструктивно все цилиндры можно изготовить из одной трубы с перегородками и прорезями для крепления поршень-штоков. В какой-то части этой трубы может быть помещен линейный якорь (не показан на этом рисунке) или компрессор с поршнем компрессора (20), цилиндром (21), клапанами (7, 8), подводящими (7) и отводящими (8) каналами (симметрично расположенная часть компрессора не показана на рисунке).With movable cylinders, the intake of a combustible mixture or (for diesel) air occurs through valves (19) and manifolds (16) in the fixed piston rods (Figure 5), and candles or (for diesel) nozzles (6), valves are located in them (18) and collectors (15) for exhaust gas. Structurally, all cylinders can be made from one pipe with partitions and slots for mounting the piston rods. A linear armature (not shown in this figure) or a compressor with a compressor piston (20), a cylinder (21), valves (7, 8), inlet (7) and outlet (8) channels can be placed in some part of this pipe (symmetrically located part of the compressor is not shown in the figure).

В четырехтактном штоковом ДВС проблема продувки и наполнения цилиндров горючей смесью или (для дизеля) воздухом проще так же, как и для традиционных ДВС.In a four-stroke rod ICE, the problem of purging and filling the cylinders with a combustible mixture or (for diesel) air is easier in the same way as for traditional ICEs.

Технический результат предлагаемой полезной модели является повышение общего к.п.д. и снижение веса комплексов ДВС-компрессора, ДВС-генератора, которые могут быть использованы как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах.The technical result of the proposed utility model is to increase the overall efficiency and weight reduction of ICE-compressor, ICE-generator complexes, which can be used both stationary and in moving objects: ships, cars, airplanes.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой полезной модели, содержащей два оппозитных симметричных цилиндра и два поршня, поршни жестко посажены на один шток, образуя поршень-шток, который совместно с двумя цилиндрами формирует две камеры сгорания для двухтактного цикла.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed utility model, containing two opposed symmetrical cylinders and two pistons, the pistons are rigidly mounted on one rod, forming a piston rod, which together with two cylinders forms two combustion chambers for a two-stroke cycle.

Кроме того, в средней части поршень-штока вмонтирован линейный якорь, вокруг которого расположен линейный статор.In addition, a linear armature is mounted in the middle of the piston rod, around which a linear stator is located.

Помимо этого, во внутренней полости поршень-штока формируется два цилиндра для компрессора, которые сжимают газ с помощью неподвижных поршней, введенных внутрь поршень-штока.In addition, two cylinders for the compressor are formed in the internal cavity of the piston rod, which compress the gas by means of stationary pistons inserted into the piston rod.

Вместе с тем, продувка камер сгорания производится с помощью компрессора, а объемный недостаток сжимаемого компрессором воздуха компенсируется эффектом вовлечения дополнительного объема в движущуюся струю воздуха.At the same time, the combustion chambers are purged with the help of a compressor, and the volumetric disadvantage of the air compressed by the compressor is compensated by the effect of involving additional volume in the moving air stream.

Кроме этого, поршень-шток, в котором находятся свечи зажигания или (для дизеля) форсунки для впрыска топлива, неподвижен, а возвратно-поступательное движение осуществляют два жестко соединенных рабочих цилиндра.In addition, the piston rod, in which the spark plugs or (for the diesel engine) nozzles for fuel injection are located, is stationary, and the reciprocating movement is carried out by two rigidly connected working cylinders.

Вместе с тем, к донным частям цилиндров соосно прикреплены донными частями цилиндры компрессоров, работающие в парах с неподвижными частями компрессоров.At the same time, to the bottom parts of the cylinders are coaxially attached to the bottom parts of the cylinders of the compressors, working in pairs with the stationary parts of the compressors.

Помимо того, на соединении рабочих цилиндров смонтирован линейный якорь, вокруг которого расположен линейный статор.In addition, a linear anchor is mounted on the connection of the working cylinders, around which a linear stator is located.

Помимо этого, полезная модель имеет пары штоковых ДВС с соосным жестким соединением двух пар подвижных цилиндров и четырехтактным циклом.In addition, the utility model has a pair of rod ICE with coaxial rigid connection of two pairs of movable cylinders and a four-stroke cycle.

Кроме того, на блоке цилиндров полезной модели смонтирован линейный якорь, а линейный статор находится снаружи или внутри него.In addition, a linear anchor is mounted on the cylinder block of the utility model, and the linear stator is located outside or inside it.

Кроме этого, на блоке цилиндров полезной модели расположен компрессор.In addition, a compressor is located on the cylinder block of the utility model.

Вместе с тем, штоковый ДВС полезной модели имеет цилиндры, в которых находятся свечи зажигания или (для дизеля) форсунки для впрыска топлива, которые расположены неподвижно, а возвратно-поступательное движение осуществляют два жестко соединенных поршень-штока.At the same time, the rod ICE of the utility model has cylinders in which there are spark plugs or (for diesel) injectors for fuel injection, which are stationary, and the reciprocating movement is carried out by two rigidly connected piston rods.

Предложенное техническое решение заявляемой полезной модели полезной модели позволяет избавить двигатель от ДВС-генератора и ДВС-компрессора от таких массивных и объемных деталей, как шатуны и коленчатый вал, а также устраняет боковое давление поршней на стенки цилиндров и, тем самым, уменьшает их износ и повышает общий к.п.д. ДВС-генератора и ДВС-компрессора.The proposed technical solution of the claimed utility model of the utility model allows you to save the engine from the internal combustion engine generator and internal combustion engine compressor from such massive and voluminous parts as connecting rods and crankshaft, and also eliminates the lateral pressure of the pistons on the cylinder walls and, thereby, reduces their wear and increases overall efficiency ICE generator and ICE compressor.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Патент РФ №22358941. RF patent No. 2235894

2. Патент РФ №223 5 8052. RF patent No. 223 5 805

3. Патент РФ №22366033. RF patent No. 2236603

Claims

1. A two-stroke rod internal combustion engine containing two opposed symmetrical cylinders and two pistons, characterized in that the pistons are rigidly mounted on one rod, forming a piston rod, which together with two cylinders forms two combustion chambers for a two-stroke cycle.

2. The stock ICE according to claim 1, characterized in that a linear armature is mounted in the middle part of the piston rod, around which a linear stator is located.

3. The stock internal combustion engine according to claim 1, characterized in that two cylinders for the compressor are formed in the internal cavity of the piston rod, which compress the gas using stationary pistons inserted into the piston rod.

4. The stock internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the exhaust ducts of the compressor are connected to the respective inlets of the combustion chambers, the ducts have openings for suctioning an additional volume of air into the moving air stream.

5. The stock internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the piston-rod is stationary, and the reciprocating movement is carried out by two rigidly connected working cylinders.

6. The stock internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the compressor cylinders coaxially coupled to the stationary parts of the compressors are coaxially attached to the bottom parts of the cylinders.

7. The stock ICE according to claim 5, characterized in that a linear armature is mounted on the connection of the working cylinders, around which a linear stator is located.

8. The stock ICE according to claim 5, characterized in the presence of a pair of stock ICE with coaxial rigid connection of two pairs of movable cylinders and a four-stroke cycle.

9. The stock ICE according to claim 8, characterized in that a linear armature is mounted on the cylinder block, and the linear stator is located outside or inside it.

10. The stock engine according to claim 6, characterized in that a compressor is located on the cylinder block.

11. The stock engine according to claim 8, characterized in that the cylinders are stationary, and the reciprocating movement is carried out by two rigidly connected piston-rod.