SU1508001A1 - Free piston gas generator - Google Patents
Free piston gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- SU1508001A1 SU1508001A1 SU843752801A SU3752801A SU1508001A1 SU 1508001 A1 SU1508001 A1 SU 1508001A1 SU 843752801 A SU843752801 A SU 843752801A SU 3752801 A SU3752801 A SU 3752801A SU 1508001 A1 SU1508001 A1 SU 1508001A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- piston
- cylinder
- working cylinder
- windows
- additional
- Prior art date
Links
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
- F02B71/06—Free-piston combustion gas generators per se
Abstract
Изобретение относитс к свободнопоршневым генераторам газа и позвол ет улучшить продувку рабочего цилиндра генератора двустороннего действи с одной поршневой группой за счет организации разделенного выхлопа на больших нагрузках. В дополнение к штатным продувочным и выхлопным органам газораспределени в рабочем цилиндре выполнены дополнительные выпускные отверсти , открываемые подвижными золотниками, имеющими привод через кривошипно-шатунный механизм, св занный с рабочим цилиндром. Эффект разделенного выхлопа возникает при взаимном возвратно-поступательном перемещении рабочего цилиндра генератора, закрепленного на неподвижном основании, и подвижных золотников при достаточно больших амплитудах колебаний. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.The invention relates to free piston gas generators and allows for improving the purging of a working cylinder of a double acting generator with one piston group by organizing a split exhaust under heavy loads. In addition to the standard purge and exhaust camshafts, additional outlets are made in the working cylinder, which are opened by movable sliders driven through a crank mechanism connected to the working cylinder. The effect of a split exhaust occurs when reciprocating the working cylinder of the generator, fixed on a fixed base, and moving spools at a sufficiently large oscillation amplitudes, reciprocates. 1 hp f-ly, 4 ill.
Description
Изобретение относитс к свободнопорш- невым двигател м двустороннего действи и может быть использовано как генератор газа.This invention relates to two-stroke free piston engines and can be used as a gas generator.
Целью изобретени вл етс улучшение продувки свободнопоршневого генератора газа (СПГГ) путем реализации разделенного выхлопа на больших нагрузках за счет принудительного открыти дополнительных выхлопных окон.The aim of the invention is to improve the purge of a free piston gas generator (SPGG) by implementing a split exhaust at high loads due to the forced opening of additional exhaust ports.
На фиг. 1 изображена обша схема СПГГ; на фиг. 2 - золотниковый выпускной клапан, закрываюший дополнительное выпускное окно, и механизм привода этого -клапана; на фиг. 3 - золотниковый механизм, закрываюший дополн ительное выпускное окно, в св зи с диаграммами движени цилиндра, дополнительных выпускных окон и клапана в функции перемещени поршн ; на фиг. 4 - индикаторна диаграмма СПГГ в координатах Р (давление) и V (объем полости цилиндра и фазы газораспределени ).FIG. 1 shows the general scheme of LNG; in fig. 2 - spool discharge valve, closing the additional outlet window, and the drive mechanism of this valve; in fig. 3 - a spool mechanism that closes the additional exhaust port in connection with the flow diagrams of the cylinder, the additional exhaust ports and the valve as a function of piston movement; in fig. 4 is an SPGG indicator diagram in coordinates P (pressure) and V (volume of the cylinder cavity and valve timing).
СПГГ двycfopoннeгo действи состоит из цилиндра 1 и поршн 2. Цилиндр 1 имеет торцовые стенки - головки-3 и 4 с впускными окнами 5 и 6 и выпускные окна 7. В цилиндре 1 расположен поршень 2, имеюший выступы 8 и 9. Поршень раздел ет цилиндр на верхнюю (фиг. 2) 10 и нижнюю (фиг. 2) 11 полости.The LNGG double action consists of cylinder 1 and piston 2. Cylinder 1 has end walls - heads-3 and 4 with inlet ports 5 and 6 and outlet ports 7. In cylinder 1 there is a piston 2 having projections 8 and 9. The piston divides the cylinder On upper (fig. 2) 10 and lower (fig. 2) 11 cavities.
Размеры поперечного сеченк выступов 8, 9 соответствуют размерам окон 5, 6. Дл уплотнени зазоров в окнах 5. 6 на выступах 8, 9 могут быть установлены уплотнени . Окна 5, 6 закрыты выпускными коллекторами (не показаны), вл ющимис одновременно и кожухами, предохран юшимн от контакта с выступами поршн .The cross section dimensions of the protrusions 8, 9 correspond to the sizes of the windows 5, 6. To seal the gaps in the windows 5. 6 seals can be mounted on the protrusions 8, 9. Windows 5, 6 are closed by exhaust manifolds (not shown), which are also shrouds at the same time, preventing contact with the protrusions of the piston.
Цилиндр устанавливаетс на основании подвижно и удерживаетс слабыми пружинами , усилие предварительной зат жки которых равно силе случайных воздействий, а при вертикальной компоновке СПГГ - сумме веса и этих сил. Жесткость пружины может быть минимальной, а ход деформации должен превышать амплитуду колебаний цилиндра.The cylinder is mounted on the basis of the movable and held by weak springs, the force of the preliminary tightening of which is equal to the strength of random effects, and with the vertical layout of the SPGG - the sum of the weight and these forces. The stiffness of the spring may be minimal, and the course of deformation must exceed the amplitude of oscillation of the cylinder.
При жестких пружинах увеличиваютс нагрузки на фундамент и даже могут возникнуть биени цилиндра, сказывающиес With stiffer springs, the load on the foundation increases and even cylinder beats can occur, affecting
слcl
оabout
0000
на стабильности рабочих циклов. Если выполн ть пружины слабы ли, чтобы цилиндр почти свободно совершал колебани , последний ввиду высокой цикличности мало удал етс от начального положени (на 5- 35 мм) и передает на фундамент очень малые нагрузки, равные усилию слабых пружин при указанных деформаци х.on the stability of work cycles. If the springs are made weakly, so that the cylinder almost freely oscillates, the latter, due to the high cyclicity, moves a little away from the initial position (by 5–35 mm) and transfers very small loads to the foundation, equal to the force of weak springs at the indicated deformations.
Если по конструктивным соображени м возможно перемещение цилиндра на длину X а максимальна амплитуда колебаний цилиндра равна А,,,ах, минимальна жесткость пружины определ етс из соотношений:If, by design considerations, it is possible to move the cylinder by a length X and the maximum amplitude of oscillation of the cylinder is A ,,, ah, the minimum spring stiffness is determined from the relations:
A--,,,«.v-f ALc.,;A - ,,, ". V-f ALc.,;
ALc., где Af ел и ALtALc., Where Af ate and ALt
Afc СAfc C
(2)(2)
соответственно сила случайных воздействий и пе- ре.мещение под действием этой силы;respectively, the strength of random effects and displacement under the action of this force;
С - жесткость пружины. Если используетс пружина с предварительной зат жкой, то величина предварительной зат жки выбираетс такой, чтобы уравновесить случайные воздействи , и также определ етс из соотношений (1) и (2). При вертикальной компоновке вес прибавл етс к силе случайных воздействий. С позиций надежности лучшим вл етс вариант выполнени СПГГ, при котором Окна 5, 6 в.л ютс впускными, т. е. соединены с виускным коллектором, а окна 7 в- выпускными. В этом варианте длина выступов превын1ает рабочий ход поршн . Рациональна длина выступов, равна сумме геометрического хода поршн и длины образующей окна в головке. Выстуны поршн выполнены полыми, толщина уменьшаетс но мере удалени от поршн . Последнее св зано с тем, что обусловленные силой инерции нагрузки убывают в направлении от поршн к концу выступов. В стенках полых частей выступов имеютс прорези 12.C - spring stiffness. If a pre-tightening spring is used, the pre-tightening value is chosen such as to balance the random effects, and is also determined from relations (1) and (2). In the vertical arrangement, the weight is added to the strength of the random effects. From the standpoint of reliability, the best option is to implement SPGG, in which Windows 5, 6 in. Are inlet, i.e., are connected to the view collector, and windows 7 are in-out. In this embodiment, the length of the protrusions exceeds the stroke of the piston. Rational length of the protrusions is equal to the sum of the geometrical stroke of the piston and the length of the generatrix of the window in the head. The piston projections are hollow, the thickness is reduced but as far as the piston is removed. The latter is due to the fact that the loads caused by the inertia force decrease in the direction from the piston to the end of the projections. In the walls of the hollow parts of the projections there are slots 12.
В поршне дл его охлаждени поступающим воздухом .могут выполн тьс каналы, выход щие в полую часть выступов. В каналах могут быть расположены самодействующие клапапы. Рационально также .масл ное охлаждение поршн выполнением герметичных частично заполненных маслом полостей, св зывающих поршень и выступы. Эти полости могут быть превращены в тепловые трубы, что позволит еще лучше охлаждать поршень.In the piston, in order to cool it with incoming air, channels can be formed that extend into the hollow portion of the protrusions. Self-acting valves can be located in the channels. It is also rational to lubricate the pistons by making sealed, partially oil-filled cavities connecting the piston and the protrusions. These cavities can be turned into heat pipes, which will even better cool the piston.
Кроме этого варианта, в котором окна 5, 6 вл ютс впускными, а окна 7 - выпускными , возможен вариант, в котором окна 5, 6 вл ютс выпускными - выпуск производитс через прорези и внутреннюю часть полых выступов, а окна 7 вл ютс впускными .In addition to this option, in which the windows 5, 6 are inlet, and the windows 7 are outlet, a variant is possible in which the windows 5, 6 are outlet — the outlet is through the slots and the inside of the hollow projections, and the windows 7 are inlet.
Использование выступов как органов впуска целесообразнее, чем их использоваUsing projections as inlets is better than using them.
5five
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
ние как органов выпуска, с точки зрени надежности, термостойкости и прочности. ,П.ействительно, при выступах - элементах органов впуска --- прорезанна часть выступов начинаетс ближе к их концу. Это позвол ет увеличить внутренний диаметр, следовательно, уменьшить вес. Кроме того, уменьщение веса обуславливаетс снижением тепловой напр женности. А- инималь- на длина цилиндра в этом варианте меньше.as organs of issue, in terms of reliability, heat resistance and strength. P., in fact, when the protrusions are elements of the intake organs, the cut-out part of the protrusions begins closer to their end. This allows an increase in the internal diameter, therefore, a reduction in weight. In addition, the reduction in weight is caused by a decrease in thermal stress. A is minimal on the cylinder length in this variant.
Ввиду высокой частоты циклов, обус;;ав- ливающей малое врем газообмена, наилучшим вариантом СПГГ вл етс двигатель , снабженный дополнительными выпускными окнами (фиг. 1--3) 13 и 14, закрытыми дополнительными клапанами - блоками 15 и 16. Клапаны дополнительных блоков могут быть различий конструкции (например, самодействующие клапаны и др.). Конструкци , обеспечивающа надежность и оптимальность фазы газораспределен.ч , приведена на фиг. 2, 3. В этом варианте выполнени блока-выпуска клапаны 17 привод тс в движение кризошипно-и1атуипым механизмом , кривошип 18 которого св зан шатуном 19 с цилиндром 1. Кривошип 20 этого механизма смещен по углу относительно кривошипа 21 и св зан отдельным ц атуном 8 с клапаном 17.Due to the high frequency of cycles, obus ;; which shortens the gas exchange time, the best option for SPGG is an engine equipped with additional outlets (Fig. 1-3) 13 and 14, closed with additional valves - blocks 15 and 16. Valves of additional units There may be design differences (for example, self-acting valves, etc.). The design, ensuring the reliability and optimality of the gas distribution phase, is shown in FIG. 2, 3. In this embodiment of the output unit, the valves 17 are driven by a cylinder-and-piston mechanism, the crank 18 of which is connected by a connecting rod 19 to the cylinder 1. The crank of this mechanism is offset in an angle relative to the crank 21 and connected by a separate centerpiece 8 with valve 17.
Радиус кривошипа 21 выбран исход из амплитуды перемещени цилиндра на полной нагрузке, а радиус кривоп ипа 20 - исход из необходимой амплитуды перемещени клапана 17 (при аксиальных механизмах указанные радиусы равны соответствующим амплитудам). Обща ось 22 вращени кривошипов 21 и 20 св зана с неподвижным основанием. Эта св зь может быть жесткой или допускающей некоторую подвижность (закрепление жесткой пружиной). Некоторую приспособл емость механизму может придать выполнение щатунов измен емой (в небольших пределах) длины. Центр вращении кривопптов относительно окна 13 специально расположен со стороны центра цилиндра. Это обусловлено тем, что в момент начала открыти направлени движени цилиндра и клапана противоположны. Поэтому окно 3 открываетс быстро, что уменьшает дросселирование газа высокой энергии. Противоположное расположение указанного центра приводит к совпадению направлени скоростей клапана и цилиндра в моменты начала выпуска, что снижает скорость открыти выпускного окна. Дополнительные выпускные клапаны противоположных полостей цилиндра при рациональной организации перемещени этих клапанов движутс по близким траектори м. Поэтому дополнительные выпускные клапаны обеих полостей могут приводитьс в движение от одного механизма. Дл осуществлени топливоподачк и сгорани топлива цилиндр СПГГ снабжен форсунками 23 или свечами и соответствующей топливной апThe radius of the crank 21 is selected based on the amplitude of the cylinder moving at full load, and the radius of the crank 20 is based on the required amplitude of movement of the valve 17 (for axial mechanisms, the specified radii are equal to the corresponding amplitudes). The common axis of rotation 22 of the cranks 21 and 20 is associated with a fixed base. This bond may be rigid or allow some mobility (fixed with a rigid spring). Some adaptability to the mechanism may be made by the implementation of the rods of variable (in small limits) length. The center of rotation of the curved shots with respect to the window 13 is specially located on the side of the center of the cylinder. This is due to the fact that at the moment of the beginning of the opening, the directions of movement of the cylinder and the valve are opposite. Therefore, the window 3 opens quickly, which reduces the throttling of high energy gas. The opposite location of the specified center leads to a coincidence of the direction of the velocities of the valve and the cylinder at the moments of the beginning of the release, which reduces the speed of opening the outlet window. Additional exhaust valves of opposite cylinder cavities with rational organization of movement of these valves move along close trajectories. Therefore, additional exhaust valves of both cavities can be driven by one mechanism. For fuel supply and combustion, the LNGG cylinder is equipped with nozzles 23 or plugs and a corresponding fuel tank.
паратурой. Выпуск продуктов сгорани может производитьс в две турбины,св занные между собой и с потребителем. Можно использовать набор СПГГ, расположенных в виде кольца турбинами или вокруг них. Така компоновка приближает выпускные окна к турбинам. При одноцилиндровом СПГГ дл увеличени массы газа, проход щего через одну турбину, дополнительные выпускные окна 13, 14 с клапанами - бло- ками 15, 16, установленными на этих окнах, соедин ютс с одной силовой турбиной 24. Подвижный цилиндр и неподвижна турбина (при работе СПГГ как генератора газа дл турбины) сопр гаютс подвижным уп- лотнительным контактом, который выпол- н етс в наиболее узких сечени х. Например, на входе или выходе коллектора.paratura. Combustion products may be discharged into two turbines connected to one another and to the consumer. You can use a set of SPGG, located in the form of a ring turbines or around them. This arrangement brings the outlet windows closer to the turbines. With single-cylinder SPGG, to increase the mass of gas passing through one turbine, additional outlets 13, 14 with valves — blocks 15, 16 — installed on these windows, are connected to one power turbine 24. A moving cylinder and a fixed turbine the operation of the SPGG as a gas generator for a turbine is mated with a movable sealing contact, which is made in the narrowest sections. For example, at the inlet or outlet of the collector.
Дл улучшени газообмена СПГГ имеет турбокомпрессор, турбина которого может располагатьс за силовой турбиной или за основным выпускным коллектором.In order to improve gas exchange, SPGG has a turbocharger whose turbine may be located behind the power turbine or behind the main exhaust manifold.
Работа дополнительных выпускных клапанов , изображенных на фиг. 1-3, основана на том, что цилиндр, закрепленный подви.ж- но (на пружинах), движетс вверх (фиг. 2) от НМТ полости 10 к этой полости, ци- линдр 1 перемещаетс вниз, и наоборот, когда порщень движетс вниз, цилиндр - вверх Движение цилиндра 1 через шатун 19 приводит во вращение кривошип 21. Кривошип 20 жестко соединен с шатуном 19 и по углу сдвинут относительно него в сторону, противоположную направлению вращени . Таким образом, кривошип 20 повтор ет вращательное движение кривошипа 21 с фазовым запаздыванием.The operation of the additional exhaust valves shown in FIG. 1-3, based on the fact that the cylinder, fixed by movement (on the springs), moves upwards (FIG. 2) from the BDC cavity 10 to this cavity, the cylinder 1 moves down, and vice versa, when the piston moves down, cylinder upwards. The movement of cylinder 1 through crank 19 causes crank 21 to rotate. Crank 20 is rigidly connected to connecting rod 19 and angularly shifted relative to it in the direction opposite to the direction of rotation. Thus, the crank 20 repeats the rotational movement of the crank 21 with phase delay.
На фиг. 3 слева изображены: половина (до оси) продольного разреза цилиндра, золотниковый клапан с кривошипно-шатун- ным приводом. Там же стрелками показаны прин тые направлени отсчета пере.мешений поршн , цилиндра и клапана. Их перемеше- ние вверх (по фиг. 3) считаетс положитель- ным, вниз - отрицательным. За нуль прин то положение, при котором поршень находитс посредине цили1(дра. На диаграмме в правой части фиг. 3 перемещени поршн Sii .ip, как независи.ма переменна , отложены по оси абсцисс. По оси ординат отложены перемешени цилиндра SUH.,. Положительному перемещению цилиндра соответствует отрицательное перемещение поршн и наоборот . Положени ВМТ и НМТ дл «верхней полости 10 отмечены на чертеже и коир- динатах.FIG. 3 on the left shows: half (to the axis) of the longitudinal section of the cylinder, a spool valve with a crank drive. In the same place, the arrows indicate the accepted directions of reference for intermixing the piston, cylinder and valve. Their upmixing (in FIG. 3) is considered positive, downward - negative. The zero position is assumed in which the piston is in the middle of cylinder 1 (cores. In the diagram on the right-hand side of Fig. 3, the displacement of the piston Sii .ip, as independent. The positive movement of the cylinder corresponds to the negative movement of the piston and vice versa. The position of the upper dead center and lower dead center for the “upper cavity 10” is marked on the drawing and on the coordinates.
Траектории движени границ дополнительного выпускного окна обозначены SOK. Поскольку окно выполнено в цилиндре, его траектори эквидистантна траектории движени цилиндра (центра цилиндра). Траек- тори движени конца золотникового клапана 5кл близка к эллипсу с ос ми, повернутыми относительно прин тых осей координат. Положени , при которых конец золотникаThe trajectories of the boundaries of the additional outlet window are marked SOK. Since the window is made in the cylinder, its trajectories are equidistant to the trajectories of the cylinder (the center of the cylinder). The trajectory of movement of the end of the spool valve 5kl is close to the ellipse with the axes rotated relative to the accepted axes of coordinates. Positions at which the end of the spool
00
р 5 p 5
5 five
0 5 0 5
00
5five
00
находитс ниже верхней границы окна, соответствует открытому окну. Рассто ние, на которое клапан окрыл окно, изображено штриховкой. При данном механизме распределени клапан начинает открывать окно ВМТ (точка 6). Истечени в этот момент не происходит, т. к. дополнительное выпускное окно 13 перекрыто боковой поверхностью порщн . Затем клапан открывает окно полностью (точка в). При приближении поршн к центру цилиндра, к основному выпускному окну 7, дополнительный выпускной клапан закрывает окно (точка с ) с некоторым перекрытием фаз дополнительного и основного окон.is below the upper border of the window, corresponds to an open window. The distance at which the valve opened the window is depicted by hatching. With this distribution mechanism, the valve begins to open the TDC window (point 6). Expiration at this point does not occur, because the additional outlet port 13 is blocked by the side surface of the core. Then the valve opens the window completely (point b). When the piston approaches the center of the cylinder, to the main exhaust window 7, an additional exhaust valve closes the window (point c) with some overlap of the phases of the additional and main windows.
Измен геометр1-;в кривошипно-шатун- ного механизма к др. узлов данного клапанного блока и его привода, можно осуществить любые заданные фазы газораспределени . Так, увеличив длину кривошипа 20, можно умены11ить продолжительность открыти окна 13.By changing the geometry1-; in the crank mechanism to the other units of this valve block and its drive, it is possible to carry out any specified valve timing. So, by increasing the length of the crank 20, you can reduce the duration of opening windows 13.
Г1{41 уменьшении нагрузки уменьшаетс амплитуда колебаний цилиндра. Вследствие этого кривошипы 20 и 2 не совери зют полного оборота. Их возвратно-враш.ательное (качательное) перемещение приводит к тому что клапан 17 остаетс закрытым.G1 {41 reducing the load decreases the amplitude of oscillation of the cylinder. As a result, cranks 20 and 2 do not go through a complete revolution. Their reciprocating (swinging) movement causes the valve 17 to remain closed.
СПГГ может работать как по циклу с са- мовоспламене1И1ем, так и по циклу с принудительным зажиганием.SPGG can operate both in self-ignition cycle and in forced ignition cycle.
Рассмотрим работу СПГГ по дизельному циклу.Consider the work SPGG diesel cycle.
При движении поршн вниз в верхней полост11 10, заключечгхзй между поршнем 2 и головкой 3, происходит процесс расп1ире- ни , 113ображенный на индикаторной диаграмме (фиг. 4) кривой между объемами в точках а и б. Когда поршень 2, двига сь вниз, проходит дополнительные выпускные окна 13, клана 17 открывает эти окна, продукты сгорани , обладающие высокой энергией (давлением и температурой), вы.ход т в дополнительный выпускной коллектор и силовую турбину 24 (направление движени продуктов сгорани из окон 13 и 14 показано стрелками на фиг. 1). После силовой турбины продукты сгорани л огут поступать на турбину турбокомпрессора (в варианте, когда турбина последнего расположена после турбины турбокомпрессора (ТКР).When the piston moves downwards in the upper cavity 11 10, between the piston 2 and the head 3, the process of spreading occurs, shown on the indicator diagram (Fig. 4) of the curve between the volumes at points a and b. When the piston 2, moving down, passes the additional exhaust ports 13, the clan 17 opens these windows, the combustion products with high energy (pressure and temperature) go to the additional exhaust manifold and the power turbine 24 (the direction of movement of the combustion products from Windows 13 and 14 are shown by arrows in Fig. 1). After the power turbine, the products of combustion and flow to the turbine of the turbocompressor (in the variant, when the turbine of the latter is located after the turbine of the turbocompressor (TCR).
Вследствие истечени газа давление в полости 10 падает и приблп.ч аетс к давлению перед силовой турбиной Р--.-. Индикаторна диаграмма этого процесса изображена ка фиг. 4 линией б-н. При дальнейшем движении пор1пн 2 K. ianan 7 ii.i;iBno закрывает окно 13, истечение продуктов сгорани умень- паетс , а в точке г нрекращаегс (крива б-г). Когда пор пень проходит выпускное окно 7, продукты сгорани низкого ,1,аилепи устремл ютс из по. ьостн 10 в это окпо и далее в атмосфер} пл .; турбин}- ТКР н зависимости от вариа; та расположени ТКР. Давление в пилиндое npii этом им1Ы11астс иDue to the outflow of gas, the pressure in the cavity 10 drops and is approx. To the pressure in front of the power turbine P --.-. An indicator diagram of this process is depicted in FIG. 4 line bn. Upon further movement, the porpins 2 K. ianan 7 ii.i; iBno closes window 13, the outflow of combustion products decreases, and at point r it stops (curve bb). When the stump passes through the outlet port 7, the products of combustion are low, 1, aylepi rush out. Host 10 in this okpo and further in atmospheres} pl .; turbines} - TKR n depending on the varia; This is the location of the TCR. The pressure in the npii pilinda this im11111 and
становитс ниже давлени носле компрессора . Это давление обозначено Р . Прн дальнейшем неремен1ении поргни и св занном с ним неремещении выстуна 9 прорези 12 вход т в нолость 10. Через эти прорези и внутреннюю нолость выступа 9 полость сооб- П1аетс с впускным коллектором и компрессором турбокомпрессора. Сжатый в последнем воздух поступает в полость 10 и осу- П1ествл ет наполнение. Движение воздуха через внутреннюю часть выступа способствует отводу тепла от поршн , что снижает его теплонанр женность и повышает надежность СП ГГ. Далее, двига сь вниз, поршень сжимает свежий зар д в Полости 11, и туда же подаетс топливо. После достижени необходимой степени сжати в полости 1 1 нроисходит самовоспламенение топлива. Давление в полости 1 1 резко повышаетс , в результате чего поршень 2 прекращает движение вниз и начинает двигатьс вверх. В полости 10 при движении поршн вверх продолжаетс наполнение и осушествл етс выталкивание в окна 7 оставшихс продуктов сгорани и продувка. После того, как при движении вверх поршн и выступа 9 прорези 12 минуют окна 6 в головке 3, пре- крашаетс впуск. Затем nopiuenb 2 проходит окна 7, что прекращает выталкивание остатков продуктов сгорани и продувку.becomes lower than the pressure at the compressor. This pressure is indicated by p. After further non-reproduc- tion of the porgni and associated with it the displacement of the protrusion 9, the slots 12 enter into the floor 10. Through these slots and the internal slope of the protrusion 9, the cavity communicates with the intake manifold and the compressor of the turbocharger. The air compressed in the latter enters cavity 10 and is filled. The movement of air through the inner part of the protrusion contributes to the removal of heat from the piston, which reduces its thermal intensity and improves the reliability of the SP GG. Next, moving down, the piston compresses the fresh charge in Cavity 11, and fuel is also fed there. After the required degree of compression in the cavity 1 1 is reached, self-ignition of the fuel occurs. The pressure in the cavity 1 1 rises sharply, with the result that the piston 2 stops moving downwards and begins to move upwards. In the cavity 10, as the piston moves upward, the filling continues and the extrusion of the remaining combustion products and purging into the windows 7 takes place. After upward movement of the piston and the protrusion 9 of the slot 12 bypasses the windows 6 in the head 3, the inlet stops. Then nopiuenb 2 passes through windows 7, which stops the ejection of the remnants of the products of combustion and purging.
При последующем движении поршн вверх к ВМТ полости 10 клапан 17 по-прежнему закрывает окно 13 (фиг. 3) и в полос- ти 10 происходит сжатие свежего зар да (крива л-м на фиг. 4), топливоподача н самовоспламенение топлива. После сгорани топлива давление в полости 10 возрастает (крива м-а и далее), под действием этого давлени поршень движетс вниз, на- чинаетс такт расширени и т. д. В полости 11 происход т те же процессы, но сдвинутые по фазе относительно процессов в полости 10.During the subsequent movement of the piston upwards to the TDC cavity 10, the valve 17 still closes the window 13 (FIG. 3) and in zone 10 the compression of the fresh charge occurs (curve lm in Fig. 4), the fuel injection and self-ignition of the fuel. After the fuel burns, the pressure in cavity 10 increases (curve me –and farther), under the action of this pressure the piston moves downwards, the expansion stroke begins, etc. In cavity 11, the same processes occur, but are out of phase with respect to the processes in the cavity 10.
На малых нагрузках (малых цикловых подачах топлива) уменьшаетс амплитуда перемещений цилиндра и поршн и,- как указано выше, дополнительное выпускное ок- но 13 остаетс закрытым в течение всего цикла. Энерги газа расходуетс на разгон поршн и поддержание рабочего состо ни СПГГ. Такое саморегулирование СПГГ особенно полезно дл режимов холостого хода, пуска, когда энерги газа мала и ее не хватает дл разгона поршн и одновременного привода турбины высокого давлени .At low loads (small cyclic feeds of fuel), the amplitude of the cylinder and piston movements decreases and, as indicated above, the additional discharge window 13 remains closed during the entire cycle. The energy of the gas is expended on accelerating the piston and maintaining the operating state of the SPGG. Such self-regulation of SPGG is especially useful for idling, starting, when the gas energy is low and not enough to accelerate the piston and simultaneously drive a high-pressure turbine.
Основные преимуп ества предлагаемого СПГГ заключаютс в следующем. Разделенный выпуск в сочетании с окнами в головках и гильзе обеспечивают хорошие фазы газораспределени и газообмен даже при высокой частоте циклов СПГГ. Это повышает КПД. Наличие на поршне полых выступов с прорез ми позвол ет одним и тем же поршнем открывать и закрывать окна в головке и гильзе. Простой и прочный механизм позвол ет в однопоршневом двигателе открывать дополнительные выпускные окна на такте расширени , не открыва их на такте сжати . Указанные механизмы газораспределени более просты и надежны, чем известные.The main advantages of the proposed LNG are as follows. The split release, combined with the windows in the heads and the liner, provide good valve timing and gas exchange even at high frequency of SPGG cycles. This increases efficiency. The presence of hollow protrusions with slits on the piston allows the same piston to open and close the windows in the head and sleeve. A simple and durable mechanism allows the single-piston engine to open additional exhaust ports on the expansion stroke without opening them on the compression stroke. These gas distribution mechanisms are simpler and more reliable than the known ones.
Кроме того, механизм открывани дополнительных выпускных окон не открывает эти окна на режимах малых нагрузок и пуска, что улучшает пуск и повышает КПД на этих нагрузках.In addition, the mechanism for opening additional outlet windows does not open these windows on low load and start modes, which improves the start and increases the efficiency on these loads.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843752801A SU1508001A1 (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Free piston gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843752801A SU1508001A1 (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Free piston gas generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1508001A1 true SU1508001A1 (en) | 1989-09-15 |
Family
ID=21123671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843752801A SU1508001A1 (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Free piston gas generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1508001A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503838C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber |
RU2539906C2 (en) * | 2009-12-24 | 2015-01-27 | ЛИБЕРТИН ЭфПиИ ЛТД | Plunger-free engine |
US10968742B2 (en) | 2014-04-24 | 2021-04-06 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with work stroke and gas exchange through piston rod |
US11008864B2 (en) | 2014-04-24 | 2021-05-18 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with work stroke and gas exchange through piston rod |
US11346219B2 (en) | 2014-04-24 | 2022-05-31 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with work stroke and gas exchange through piston rod |
-
1984
- 1984-06-11 SU SU843752801A patent/SU1508001A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 802586, кл. F 02 В 71/00, 1981. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539906C2 (en) * | 2009-12-24 | 2015-01-27 | ЛИБЕРТИН ЭфПиИ ЛТД | Plunger-free engine |
RU2503838C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of increasing torque at power takeoff shaft of piston engine with working medium feed from plunger-free gas generator with common combustion chamber |
US10968742B2 (en) | 2014-04-24 | 2021-04-06 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with work stroke and gas exchange through piston rod |
US11008864B2 (en) | 2014-04-24 | 2021-05-18 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with work stroke and gas exchange through piston rod |
US11346219B2 (en) | 2014-04-24 | 2022-05-31 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with work stroke and gas exchange through piston rod |
US11686199B2 (en) | 2014-04-24 | 2023-06-27 | Aquarius Engines (A.M.) Ltd. | Engine with gas exchange through piston rod |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7954462B2 (en) | Split-cycle air hybrid engine | |
US4798184A (en) | Extended expansion diesel cycle engine | |
US5431130A (en) | Internal combustion engine with stroke specialized cylinders | |
US20140165967A1 (en) | Internal combustion engines | |
US4884532A (en) | Swinging-piston internal-combustion engine | |
US5970924A (en) | Arc-piston engine | |
US4169434A (en) | Internal combustion engine with stepped piston supercharger | |
US20140196693A1 (en) | Internal combustion engines | |
US7500462B2 (en) | Internal combustion engine | |
US3242665A (en) | Compound turbine engine | |
SU1508001A1 (en) | Free piston gas generator | |
WO2003058036A1 (en) | Rotating positive displacement engine | |
US11519324B1 (en) | Four-stroke engine with two-stage exhaust cycle | |
US5048473A (en) | Method and apparatus for equipping a two-stroke engine which is self-supercharged by post-charging and in which an admission duct provides pre-exhaust into a storage chamber | |
EP0013180A1 (en) | Internal combustion engine for compound use | |
WO1995010698A1 (en) | Two stroke engine having migrating combustion chamber | |
US3874346A (en) | Internal combustion engine | |
US10578009B2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
JP3039147B2 (en) | 2-4 stroke switching engine | |
JPS6312821A (en) | Two-cycle internal combustion engine | |
US6520128B2 (en) | Piston valve for two-stroke engine | |
JP3123190B2 (en) | Two-stroke engine with turbocharger | |
US5870893A (en) | Method of carrying out a cycle in a piston internal combustion engine and a piston internal combustion engine | |
SU1728514A1 (en) | Multicylinder internal combustion engine | |
GB2076465A (en) | Turbocharged two-stroke engine |