RU2398118C1 - Piston engine with external combustion chamber - Google Patents
Piston engine with external combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2398118C1 RU2398118C1 RU2009115044/06A RU2009115044A RU2398118C1 RU 2398118 C1 RU2398118 C1 RU 2398118C1 RU 2009115044/06 A RU2009115044/06 A RU 2009115044/06A RU 2009115044 A RU2009115044 A RU 2009115044A RU 2398118 C1 RU2398118 C1 RU 2398118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- combustion chamber
- external combustion
- compressor
- power
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Ближайший аналог заявленного изобретения - двигатель внешнего сгорания, двигатель Стирлинга (Большой политехнический словарь ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ, Научное издательство «Большая Российская энциклопедия, М.: 1998, с.505, 506). Двигатель внешнего сгорания - двигатель с внешним подводом и регенерацией тепловой энергии, преобразуемой в полезную механическую работу. Современный двигатель Стирлинга работает по замкнутому регенеративному циклу, состоящему из последовательно чередующихся двух изотермических и двух изохорических процессов. В отличие от двигателя Стирлинга в предлагаемом поршневом двигателе с внешней камерой сгорания процесс сгорания топлива осуществляется во внешней камере сгорания с последующей подачей продуктов сгорания в цилиндры двухтактной поршневой расширительной машины, где энергия расширяющихся продуктов сгорания преобразуется в механическую энергию вращения вала.The closest analogue of the claimed invention is an external combustion engine, a Stirling engine (Large Polytechnical Dictionary POLYTECHNIC, Scientific Publishing House "Big Russian Encyclopedia, M .: 1998, p. 505, 506). External combustion engine - an engine with an external supply and regeneration of thermal energy, converted into useful mechanical work. The modern Stirling engine operates in a closed regenerative cycle, consisting of two isothermal and two isochoric processes sequentially alternating. Unlike the Stirling engine in the proposed piston engine with an external combustion chamber, the fuel combustion process is carried out in an external combustion chamber with the subsequent supply of combustion products to the cylinders of a two-stroke piston expansion machine, where the energy of expanding combustion products is converted into mechanical shaft rotation energy.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия поршневого двигателя с внешней камерой сгорания.The invention is illustrated by a description of the principle of operation of a piston engine with an external combustion chamber.
В состав двигателя входят (см. чертеж): 1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4 - газорапределительный клапан, 5 - силовой поршень, 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня, 7 - соединительный вал, 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора, 9 - поршень компрессора, 10 - перепускной клапан, 11 - пневмоаккумулятор, 12 - маховик, 13 - клапан впуска воздуха, 14 - выпускной канал, 15 - вал отбора мощности.The engine consists of (see drawing): 1 - combustion chamber, 2 - nozzle, 3 - spark plug, 4 - gas distribution valve, 5 - power piston, 6 - crank mechanism of the power piston, 7 - connecting shaft, 8 - crank mechanism of the compressor piston, 9 - compressor piston, 10 - bypass valve, 11 - pneumatic accumulator, 12 - flywheel, 13 - air intake valve, 14 - exhaust channel, 15 - power take-off shaft.
При пуске двигателя в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 через газораспределительный клапан 4 (клапан находится в правом крайнем положении) поступают в надпоршневую полость силового поршня 5. Здесь расширяющиеся продукты сгорания воздействуют на силовой поршень 5, и он начинает движение вниз. Поступательное движение поршня 5 кривошипно-шатунным механизмом 6 преобразуется во вращательное движение соединительного вала 7, которое передается кривошипно-шатунному механизму компрессора 8 таким образом, что поршень компрессора 9 движется вверх. Сжимаемый в надпоршневой полости поршня компрессора 9 воздух через открытый перепускной клапан 10 поступает в камеру сгорания 1 и пневмоаккумулятор 11, пополняя расход кислорода воздуха в камере сгорания 1 в процессе горения топлива и заряжая пневмоаккумулятор 11. После того как силовой поршень 5 окажется в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 9 в верхней мертвой точке, кинетическая энергия маховика 12 меняет направление движения обоих поршней. Перепускной клапан 10 закрывается, а клапан впуска воздуха 13 открывается, и воздух из атмосферы поступает в надпоршневую полость поршня компрессора 9. Одновременно газораспределительный клапан 4 переводится в левое крайнее положение и отработавшие продукты сгорания по выпускному каналу 14 выбрасываются в атмосферу. В течение этого такта процесс сгорания в камере сгорания 1 поддерживается поступающим из пневмоаккумулятора 11 воздухом. В конце такта газораспределительный клапан 4 снова переводится в левое положение, перепускной клапан 10 и клапан впуска воздуха 13 приходят в исходные положения, и начинается очередной рабочий такт. Площадь силового поршня 5 больше площади поршня компрессора 9, и поэтому давление воздуха на входе в камеру сгорания 1 больше, чем давление продуктов сгорания на ее выходе, чем и обеспечивается работоспособность двигателя. Энергия на валу отбора мощности 15 определяется разностью среднего давления продуктов сгорания в надпоршневой полости силового поршня 5 и среднего давления воздуха в надпоршневой полости поршня компрессора 9.When the engine is started, fuel is injected into the combustion chamber 1 by the
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания, содержащий внешнюю камеру сгорания с форсункой и свечой зажигания, газораспределительный клапан, перепускной клапан и клапан впуска воздуха, силовой поршень и поршень компрессора с кривошипно-шатунными механизмами, соединительный вал, маховик и вал отбора мощности, при этом процесс преобразования химической энергии топлива в механическую энергию разделен на процесс сгорания топлива во внешней камере сгорания и на процесс расширения продуктов сгорания в цилиндре поршневой расширительной машины, отличающийся тем, что двигатель снабжен пневмоаккумулятором, воздух в который поступает из надпоршневой полости компрессора и который пополняет воздухом внешнюю камеру сгорания в процессе горения топлива.A piston engine with an external combustion chamber, comprising an external combustion chamber with a nozzle and spark plug, a gas distribution valve, an overflow valve and an air intake valve, a power piston and a compressor piston with crank mechanisms, a connecting shaft, a flywheel and a power take-off shaft, the process the conversion of chemical energy of fuel into mechanical energy is divided into the process of fuel combustion in the external combustion chamber and the process of expansion of the combustion products in the piston cylinder th machine, characterized in that the engine is equipped with a pneumatic accumulator, the air into which comes from the supra-piston cavity of the compressor and which replenishes the external combustion chamber with air during the combustion of the fuel.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания предназначен для использования в качестве механического привода общего назначения, в том числе и как силовой агрегат транспортных средств всех назначений. Здесь рассматривался принцип действия двигателя с одним цилиндром силового поршня и одним цилиндром компрессора. Относительно устойчивый момент силы на валу отбора мощности обеспечивается в двигателе с двумя силовыми цилиндрами. При трех силовых цилиндрах и более возможно изменение направления вращения вала отбора мощности путем изменения порядка срабатывания газораспределительных клапанов в цилиндрах. Что касается равномерности подачи воздуха в камеру сгорания, то она обеспечивается оптимальным соотношением числа цилиндров компрессора и емкостью пневмоаккумулятора. Это соотношение имеет обратную зависимость. Чем больше емкость пневмоаккумулятора, тем меньше число цилиндров компрессора и наоборот. Двухтактность двигателя увеличивает его удельную мощность вдвое по сравнению с четырехтактным двигателем. Разделения процессов сгорания топлива и расширения продуктов сгорания обеспечивает многотопливность - можно применять любое моторное топливо как жидкое, так и газообразное, без переналадки топливной аппаратуры. Сгорание топлива происходит при стехиометрическом соотношении топливо-окислитель до конечных продуктов сгорания, не оставляя кислорода для образования оксидов азота. Кроме того, двигатель имеет благоприятную тяговую характеристику при использовании его в качестве силового агрегата автомобиля. Чем больше нагрузка на двигатель, тем, до определенных пределов, выше давление продуктов сгорания, и тем больше момент силы на валу. Требования к материалам и технологии не выходят за пределы современных требований.A piston engine with an external combustion chamber is intended for use as a general-purpose mechanical drive, including as a power unit of vehicles for all purposes. Here we examined the principle of the engine with one cylinder of the power piston and one cylinder of the compressor. A relatively stable moment of force on the power take-off shaft is provided in an engine with two power cylinders. With three power cylinders and more, it is possible to change the direction of rotation of the power take-off shaft by changing the operating order of the gas distribution valves in the cylinders. As for the uniformity of air supply to the combustion chamber, it is ensured by the optimal ratio of the number of compressor cylinders and the capacity of the pneumatic accumulator. This ratio has an inverse relationship. The larger the capacity of the pneumatic accumulator, the smaller the number of compressor cylinders and vice versa. The two-stroke engine doubles its power density compared to a four-stroke engine. Separation of the processes of fuel combustion and expansion of the combustion products provides multi-fuel - you can use any motor fuel, both liquid and gaseous, without changing the fuel equipment. Fuel combustion occurs at a stoichiometric ratio of fuel-oxidizer to the final combustion products, without leaving oxygen to form nitrogen oxides. In addition, the engine has a favorable traction characteristic when used as a power unit of a car. The greater the load on the engine, the more, to certain limits, the higher the pressure of the combustion products, and the greater the moment of force on the shaft. The requirements for materials and technology do not go beyond modern requirements.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL
Чертеж. Принципиальная схема поршневого двигателя с внешней камерой сгорания.Drawing. Schematic diagram of a piston engine with an external combustion chamber.
1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4 - газораспределительный клапан, 5 - силовой поршень, 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня, 7 - соединительный вал, 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора, 9 - поршень компрессора, 10 - перепускной клапан, 11 - пневмоаккумулятор, 12 - маховик, 13 - клапан впуска воздуха, 14 - выпускной канал, 15 - вал отбора мощности.1 - combustion chamber, 2 - nozzle, 3 - spark plug, 4 - gas distribution valve, 5 - power piston, 6 - crank mechanism of the power piston, 7 - connecting shaft, 8 - crank mechanism of the compressor piston, 9 - piston compressor, 10 - bypass valve, 11 - pneumatic accumulator, 12 - flywheel, 13 - air intake valve, 14 - exhaust channel, 15 - power take-off shaft.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009115044/06A RU2398118C1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | Piston engine with external combustion chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009115044/06A RU2398118C1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | Piston engine with external combustion chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2398118C1 true RU2398118C1 (en) | 2010-08-27 |
Family
ID=42798806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009115044/06A RU2398118C1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | Piston engine with external combustion chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2398118C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104343527A (en) * | 2014-10-30 | 2015-02-11 | 魏伯卿 | Pressurization system for air inlet piston of engine |
RU2631179C1 (en) * | 2016-11-23 | 2017-09-19 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method for ensuring operation of tandem two-stroke engine with energy of combustion products from common external combustion chamber |
RU2638242C1 (en) * | 2016-12-12 | 2017-12-12 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of providing functionment of tandemic two-total engine with energy of combustion products from general external combustion chamber and compressed air energy from general pneumatic accumulator |
RU2641998C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-01-23 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber |
RU2665766C2 (en) * | 2016-01-26 | 2018-09-04 | Юрий Владимирович Синельников | One-stroke internal combustion engine |
RU2680279C1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-02-19 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of controlling the coefficient of the excess of air in the external combustion camera of a free-piston energy module with the external combustion chamber |
CN112065574A (en) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 高富 | Middle combustion hot gas turbine capable of improving heat engine efficiency and reducing tail gas pollution |
-
2009
- 2009-04-20 RU RU2009115044/06A patent/RU2398118C1/en active
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104343527A (en) * | 2014-10-30 | 2015-02-11 | 魏伯卿 | Pressurization system for air inlet piston of engine |
CN104343527B (en) * | 2014-10-30 | 2016-06-22 | 魏伯卿 | Engine charge plunger booster system |
RU2665766C2 (en) * | 2016-01-26 | 2018-09-04 | Юрий Владимирович Синельников | One-stroke internal combustion engine |
RU2631179C1 (en) * | 2016-11-23 | 2017-09-19 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method for ensuring operation of tandem two-stroke engine with energy of combustion products from common external combustion chamber |
RU2641998C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-01-23 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of a two-motor engine with external combustion chamber |
RU2638242C1 (en) * | 2016-12-12 | 2017-12-12 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of providing functionment of tandemic two-total engine with energy of combustion products from general external combustion chamber and compressed air energy from general pneumatic accumulator |
RU2680279C1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-02-19 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of controlling the coefficient of the excess of air in the external combustion camera of a free-piston energy module with the external combustion chamber |
CN112065574A (en) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 高富 | Middle combustion hot gas turbine capable of improving heat engine efficiency and reducing tail gas pollution |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398118C1 (en) | Piston engine with external combustion chamber | |
US8371256B2 (en) | Internal combustion engine utilizing dual compression and dual expansion processes | |
CN100347422C (en) | Continuous combustion constant power engine | |
CN101225765B (en) | Cylinder linkage technique for multi-cylinder internal combustion engine | |
CN100360773C (en) | Superhigh boosting double-circulation variable discharge I.C. engine | |
CN101666267A (en) | Combustion engine | |
US20040255880A1 (en) | Linear motion engine | |
CN101608569A (en) | Changeable-stroke engine with cylinder outside compression | |
US20130276761A1 (en) | Variable-compression engine assembly | |
RU2525995C2 (en) | Internal combustion engine | |
CN201531309U (en) | Internal combustion engine | |
RU2449138C2 (en) | Internal combustion engine | |
CN201953467U (en) | Internal combustion engine | |
RU2270925C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2768430C1 (en) | Hybrid power plants | |
RU73399U1 (en) | DIESEL PISTON UNLOADED COMBUSTION ENGINE | |
RU2450137C1 (en) | Piston engine with external combustion chamber fed from free-piston gas generator | |
CN203730129U (en) | Internal combustion engine with moving handle mechanism driven by gear shaft | |
RU2808328C1 (en) | Engine with variable volume prechamber operating in cycle with mixed combustion | |
RU2451802C1 (en) | Optimising combustion product expansion in piston engine cylinder with working medium feed from free-piston gas generator with external combustion chamber | |
RU226062U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
WO2003058043A1 (en) | A kind of structures of a reciprocating internal combustion engine | |
RU2800634C1 (en) | Turbine piston internal combustion engine | |
CN104632362B (en) | Exhaust gas expanding mechanism for two-stroke pure oxygen engine | |
RU2747244C1 (en) | Four-cylinder internal combustion engine with the addition of the fifth stroke |