[go: up one dir, main page]

RU2724071C1 - Piston engine and method of using fuel in piston engine - Google Patents

Piston engine and method of using fuel in piston engine Download PDF

Info

Publication number
RU2724071C1
RU2724071C1 RU2019122215A RU2019122215A RU2724071C1 RU 2724071 C1 RU2724071 C1 RU 2724071C1 RU 2019122215 A RU2019122215 A RU 2019122215A RU 2019122215 A RU2019122215 A RU 2019122215A RU 2724071 C1 RU2724071 C1 RU 2724071C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
fuel
steam
engine
piston
Prior art date
Application number
RU2019122215A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Черкасов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ)
Priority to RU2019122215A priority Critical patent/RU2724071C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724071C1 publication Critical patent/RU2724071C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/04Engines with prolonged expansion in main cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: group of inventions relates to transport machine building and can be used in automobiles, tractors and other vehicles and in transport-process machines operated at variable loads in start-stop mode at low negative temperatures. Essence of inventions consists in the fact that in turn the working strokes are performed in the beginning on the basis of working medium expansion in the form of steam-air mixture of fuel, as in the single-action steam machine, and then based on expansion of combustion products of said mixture, as in internal combustion engine (ICE), wherein the fuel used is a monobasic biobutanol alcohol in view of its preferred energy, environmental and application properties, in particular a freezing point of −114 °C. Method can be implemented in a single-cylinder engine with 6-stroke cycle, in a single-cylinder direct-flow engine with 2-cycle cycle with a longitudinal by blowdown, in two-cylinder engine with two consecutive 4-cycle cycles. In all embodiments, higher thermal efficiency due to rational use of heat, simplified design by combining fuel circulation systems and working medium, simplified maintenance and operation and eliminated toxicity of exhaust due to use of single fuel and working body in form of biobutanol alcohol.EFFECT: technical result is increase in engine efficiency and increase in its service life.6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах и других транспортных и транспортно-технологических машинах, эксплуатирующихся при переменных нагрузках в старт-стопном режиме и при низких отрицательных температурах.The invention relates to a transport mechanical engineering and can be used in automobiles, tractors and other transport and transport-technological machines operating at variable loads in a start-stop mode and at low negative temperatures.

Известен 4-х-тактный комбинированный двигатель, в одном (основном) цилиндре которого процессы трех первых тактов протекают в обычном порядке, то есть происходят всасывание, сжатие, рабочий ход, но в конце рабочего хода в цилиндр впрыскивают воду, которая испаряется в атмосфере горячих продуктов сгорания и выхлоп происходит во второй (дополнительный) цилиндр большего диаметра. Расширяющийся пар, имея одинаковое давление в обоих цилиндрах, давит на поршень дополнительного цилиндра с большей силой и эта разница создает дополнительный крутящий момент на валу двигателя. Когда в основном цилиндре повторяются первые три такта, поршень дополнительного цилиндра после выталкивания отработанной паро-газовой смеси в глушитель никакой работы не производит (RU №2338076, МПК F02B 41/06, F02B 47/02, опубл. 10.11.2008).A 4-stroke combined engine is known, in one (main) cylinder of which the processes of the first three cycles proceed in the usual manner, that is, suction, compression, and stroke occur, but at the end of the stroke water is injected into the cylinder, which evaporates in an atmosphere of hot combustion products and exhaust occurs in the second (additional) cylinder of larger diameter. The expanding steam, having the same pressure in both cylinders, presses on the piston of the additional cylinder with greater force and this difference creates additional torque on the motor shaft. When the first three cycles are repeated in the main cylinder, the piston of the additional cylinder does not perform any work after pushing the exhaust gas-vapor mixture into the muffler (RU No. 2338076, IPC F02B 41/06, F02B 47/02, publ. 10.11.2008).

Недостатками двигателя являются противодавление, возникающее в начальный момент испарения впрыснутой воды, потери механической энергии на преодоление сил трения и инерции при холостых движениях дополнительного поршня, выброс в глушитель газопаровой смеси со значительным запасом тепла, наличие двух систем питания топливом и рабочим телом, использование воды, замерзающей при 0°С, непроработанность процедуры запуска двигателя.The disadvantages of the engine are the backpressure that occurs at the initial moment of injection of the injected water, the loss of mechanical energy to overcome the friction and inertia forces during idle movements of the additional piston, the emission of a gas-vapor mixture with a significant heat reserve, the presence of two fuel and working fluid supply systems, the use of water, freezing at 0 ° С, inadequate engine starting procedure.

Известен 6-ти-тактный двигатель Б. Кроуэра, осуществленный на основе 4-х-тактного ДВС с добавлением системы впрыска воды в цилиндры в конце хода выхлопа после закрытия выпускного клапана. К обычным 4-м тактам ДВС добавлены 2 такта в режиме паровой машины, в ходе которых после совершения работы расширения образовавшегося в цилиндре пара он выпускается через отдельный выпускной клапан (USA 2007/0022977 А1 США, МКИ F01B 29/04. Method and apparatus for operating an internal combustion engine / Crower H.B., 2007).Known 6-stroke engine B. Crower, implemented on the basis of a 4-stroke internal combustion engine with the addition of a water injection system into the cylinders at the end of the exhaust stroke after closing the exhaust valve. To the usual 4 strokes of the internal combustion engine, 2 strokes were added in the steam engine mode, during which, after the expansion of the steam formed in the cylinder was completed, it was released through a separate exhaust valve (USA 2007/0022977 A1 USA, MKI F01B 29/04. Method and apparatus for operating an internal combustion engine / Crower HB, 2007).

Недостатками известного двигателя являются необходимость в дополнительном оснащении для хранения и циркуляции воды, применение дистиллированной воды, замерзающей при 0°С, применение невозобновляемого топлива нефтяного происхождения.The disadvantages of the known engine are the need for additional equipment for storage and circulation of water, the use of distilled water, freezing at 0 ° C, the use of non-renewable fuels of petroleum origin.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по техническим признакам является способ использования энергии ДВС, заключающийся в том, что преобразуют жидкость, пропускаемую через систему охлаждения цилиндров, в пар отбором тепла от внешних стенок цилиндров и тепла от отработанных газов, подают перегретый пар в ресивер, из которого его через впускной клапан направляют в цилиндр, где он совершает работу расширения, затем через выпускной клапан в конденсатор в жидком виде возвращается в систему охлаждения, при этом цилиндр помимо паровых клапанов снабжен двумя клапанами для управления работой ДВС, а электронная система управления работой клапанов устроена с возможностью переключения работы двигателя либо на работу в режиме ДВС, либо на работу в режиме паровой машины простого действия (RU №2491430, МПК F02B 47/02, F02M 25/03, опубл. 27.08.2013).Closest to the claimed invention by technical features is a method of using ICE energy, which consists in converting the liquid passed through the cylinder cooling system into steam by taking heat from the outer walls of the cylinders and heat from the exhaust gases, superheated steam is supplied to the receiver, from which it is sent through the inlet valve to the cylinder, where it performs the expansion work, then through the exhaust valve into the condenser it is returned to the cooling system in liquid form, while the cylinder, in addition to the steam valves, is equipped with two valves for controlling the operation of the internal combustion engine, and the electronic valve control system is arranged with the ability to switch the engine either to work in the engine mode or to work in the steam engine mode of simple action (RU No. 2491430, IPC F02B 47/02, F02M 25/03, published on 08.27.2013).

Недостатками способа являются наличие традиционной системы конденсации отработанного пара, наличие двух независимых систем циркуляции топлива для ДВС и рабочего тела для паровой машины и применение двух веществ для парового и топливного контура.The disadvantages of the method are the presence of a traditional system for condensing spent steam, the presence of two independent fuel circulation systems for internal combustion engines and a working fluid for a steam engine and the use of two substances for the steam and fuel circuit.

Технический результат заявленного изобретения заключается в более полной рекуперации тепла продуктов сгорания и отработанного пара, устранении токсичных выбросов в атмосферу, упрощении конструкции силовой установки и увеличении ее ресурса, упрощении процедур обслуживания и эксплуатации, в особенности при низких отрицательных климатических температурах.The technical result of the claimed invention is to more fully recover the heat of combustion products and exhaust steam, eliminate toxic emissions into the atmosphere, simplify the design of the power plant and increase its life, simplify maintenance and operation procedures, especially at low negative climatic temperatures.

Заявляемый технический результат достигается подогревом топлива продуктами его сгорания, применением в качестве топлива-рабочего тела возобновляемого вещества, не дающего при сгорании токсичных продуктов, совмещением процесса расширения пара с процессом подготовки рабочей смеси для ДВС-цикла, объединением деталей топливного и парового контура.The claimed technical result is achieved by heating the fuel with its combustion products, using a renewable substance as a fuel-working fluid that does not produce toxic products during combustion, combining the expansion of steam with the process of preparing the working mixture for the ICE cycle, combining parts of the fuel and steam circuit.

Сущность изобретения состоит в том, что поочередно осуществляют рабочие такты вначале на основе расширения рабочего тела в виде паровоздушной смеси топлива, как в паровой машине простого действия, а затем на основе расширения продуктов сгорания этой смеси, как в ДВС, причем в качестве топлива используют одноатомный спирт биобутанол ввиду его предпочтительных энергетических, экологических и применительных качеств, в частности, температуры замерзания -114°С. Способ может быть осуществлен в одноцилиндровом двигателе с 6-и-тактным циклом, в одноцилиндровом прямоточном двигателе с 2-х-тактным циклом с продольной продувкой, в двухцилиндровом двигателе с двумя последовательными 4-х-тактными циклами. Во всех вариантах достигается повышение термического КПД за счет рационального использования тепла, упрощается конструкция за счет совмещения систем циркуляции топлива и рабочего тела, упрощается обслуживание и эксплуатация и устраняется токсичность выхлопа за счет применения единого топлива и рабочего тела в виде спирта биобутанола, причем все варианты допускают многоцилиндровую компоновку.The essence of the invention lies in the fact that alternately operating cycles are carried out initially on the basis of the expansion of the working fluid in the form of a steam-air mixture of fuel, as in a simple steam engine, and then on the basis of the expansion of the combustion products of this mixture, as in ICE, using a monoatomic fuel alcohol biobutanol due to its preferred energy, environmental and applicative qualities, in particular, freezing point -114 ° C. The method can be implemented in a single-cylinder engine with a 6-stroke cycle, in a single-cylinder ramjet engine with a 2-cycle cycle with longitudinal blowing, in a two-cylinder engine with two consecutive 4-cycle cycles. In all cases, an increase in thermal efficiency is achieved due to the rational use of heat, the design is simplified by combining the fuel and working fluid circulation systems, maintenance and operation are simplified, and exhaust toxicity is eliminated through the use of a single fuel and working fluid in the form of biobutanol alcohol, and all options allow multi-cylinder layout.

Изобретение поясняется графически (фиг. 1-3). На фиг. 1 представлена конструктивная схема установки для реализации заявляемого способа применения топлива и рабочего тела в варианте одноцилиндрового двигателя с 6-и тактным циклом, содержащей цилиндр 1 с поршнем 2 и кривошипно-шатунным механизмом, впускным клапаном 3, инжектором (форсункой) 4, запальной свечой 5, обогревательным кожухом 6, турбокомпрессор 7-8, топливный насос 9, топливный бак 10 и стартер, теплообменник 11, газоходы 12-13, трубопровод 14, воздуховод 15, выпускной клапан 16.The invention is illustrated graphically (Fig. 1-3). In FIG. 1 shows a structural diagram of an apparatus for implementing the inventive method of using fuel and a working fluid in a variant of a single-cylinder engine with a 6-stroke cycle, comprising a cylinder 1 with a piston 2 and a crank mechanism, an intake valve 3, an injector (nozzle) 4, a glow plug 5 , a heating casing 6, a turbocharger 7-8, a fuel pump 9, a fuel tank 10 and a starter, a heat exchanger 11, flues 12-13, a pipe 14, an air duct 15, an exhaust valve 16.

Установка работает следующим образом. При движении поршня 2 вниз и открытом клапане 3 компрессор 7 нагнетает в цилиндр 1 воздух. Обратным движением при закрытых клапанах поршень 2 сжимает воздух, что приводит к некоторому его нагреванию. Вблизи ВМТ инжектор 4 впрыскивает порцию распыленного топлива, которое от соприкосновения с внутренними поверхностями цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и нагретым воздухом испаряется и в процессе расширения воздушнопаровая смесь совершает рабочий ход, двигая поршень 2 к НМТ. Обратным движением вверх поршень 2 сжимает несколько остывшую воздушнопаровую смесь. Вблизи ВМТ срабатывает запальная свеча, смесь воспламеняется и расширяющиеся продукты сгорания совершают второй рабочий ход. Обратным движением вверх при открывшемся клапане 16 поршень 2 выталкивает раскаленные продукты сгорания в турбину 8, затем в обогревательный кожух 6, в корпус подогревателя 11 и в атмосферу. Таким образом, в рассмотренном варианте в цилиндре двигателя из 6-ти выполненных тактов 2 такта рабочие (отношение составляет 1:3) в отличие от обычного 4-х-тактного ДВС (отношение составляет 1:4).Installation works as follows. When the piston 2 moves down and the valve 3 is open, the compressor 7 pumps air into the cylinder 1. The reverse movement with the valves closed, the piston 2 compresses the air, which leads to some heating. Near TDC, injector 4 injects a portion of atomized fuel, which, due to contact with the internal surfaces of the cylinder-piston group (CPG) and heated air, evaporates and, in the process of expansion, the air-vapor mixture makes a working stroke, moving piston 2 to BDC. The reverse movement of the piston 2 compresses the somewhat cooled air-vapor mixture. Near TDC, a spark plug fires, the mixture ignites, and the expanding combustion products make a second working stroke. The reverse movement upward when the valve 16 opens, the piston 2 pushes the hot products of combustion into the turbine 8, then into the heating casing 6, into the heater body 11 and into the atmosphere. Thus, in the considered embodiment, in the engine cylinder from 6 completed cycles of 2 cycles, the workers (the ratio is 1: 3), in contrast to the usual 4-stroke ICE (the ratio is 1: 4).

На фиг. 2 приведена конструктивная схема установки для реализации заявленного способа применения топлива и рабочего тела в варианте одноцилиндрового прямоточного двигателя с продольной продувкой с 2-х-тактным циклом, содержащая цилиндр 1 с поршнем 2 и кривошипно-шатунным механизмом, впускным клапаном 3, инжектором (форсункой) 4, запальной свечой 5, выхлопным окном и обогревательным кожухом 6, турбокомпрессор 7-8, топливный насос 9, топливный бак 10 и стартер, теплообменник (подогреватель) 11, газоходы 12-13, трубопровод 14, воздуховод 15, впускной клапан 16. На фиг. 2 показан также вертикальный разрез по клапану 3 перпендикулярно плоскости чертежа.In FIG. 2 shows a structural diagram of an apparatus for implementing the claimed method of using fuel and a working fluid in a variant of a single-cylinder ramjet with longitudinal blowing with a 2-stroke cycle, comprising a cylinder 1 with a piston 2 and a crank mechanism, an intake valve 3, an injector (nozzle) 4, a spark plug 5, an exhaust window and a heating casing 6, a turbocharger 7-8, a fuel pump 9, a fuel tank 10 and a starter, a heat exchanger (heater) 11, flues 12-13, a pipe 14, an air duct 15, an inlet valve 16. On FIG. 2 also shows a vertical section through the valve 3 perpendicular to the plane of the drawing.

Установка работает следующим образом. При движения поршня 2 от ВМТ вниз открывается впускной клапан 3 и цилиндр заполняется воздухом из картера или нагнетается компрессором в зависимости от стадии работы. При этом производится продольная продувка цилиндра от клапана 3 до выхлопного окна в стенке цилиндра. При обратном движении поршня клапан 3 закрывается и производится сжатие воздуха. Когда поршень приблизится к ВМТ, инжектором 4 впрыскивается порция топлива в подогретый сжатием воздух, которая испаряется, толкает поршень вниз и происходит паровой рабочий ход. На некоторой его доле (например, на 1/3) срабатывает свеча 5, паро-воздушная смесь воспламеняется и рабочий ход продолжается за счет расширения продуктов сгорания. По достижении поршнем уровня выпускного окна открывается клапан 3 и происходит продувка с возможным частичным выходом продувочного воздуха в выхлопной канал. При обратном движении поршня вверх все повторяется. При запуске двигателя с помощью электростартера или другим устройством все происходит в принудительном порядке, а после некоторого прогрева деталей ЦПГ работа становится самоподдерживающейся. Продукты сгорания по газоходу 12 направляются в турбину 8, из нее по газоходу 13 - в обогревательный кожух 6, змеевиковый подогреватель топлива 11 и на выхлоп в атмосферу. Таким образом, в двигателе рассмотренной схемы комбинированные рабочие ходы выполняются на каждом обороте вала двигателя (1:2), его предпочтительнее выполнять с удлиненным цилиндром, чтобы увеличить продолжительность стадий расширения паровой и газовой фаз.Installation works as follows. When the piston 2 moves from TDC down, the inlet valve 3 opens and the cylinder is filled with air from the crankcase or is pumped by the compressor, depending on the stage of operation. In this case, a longitudinal purge of the cylinder is made from valve 3 to the exhaust window in the cylinder wall. When the piston moves backward, valve 3 closes and air is compressed. When the piston approaches TDC, injector 4 injects a portion of fuel into the air heated by compression, which evaporates, pushes the piston down and a steam stroke occurs. At a certain fraction of it (for example, 1/3), candle 5 is activated, the vapor-air mixture ignites and the stroke continues due to the expansion of the combustion products. When the piston reaches the level of the outlet window, valve 3 opens and purge occurs with a possible partial release of purge air into the exhaust channel. When the piston moves back up, everything repeats. When you start the engine using an electric starter or other device, everything happens in a forced manner, and after some warming up of the CPG parts, the work becomes self-sustaining. The combustion products through the duct 12 are sent to the turbine 8, from it through the duct 13 to the heating casing 6, the coil heater of fuel 11 and the exhaust into the atmosphere. Thus, in the engine of the considered circuit, combined working strokes are performed on each revolution of the engine shaft (1: 2), it is preferable to perform it with an elongated cylinder in order to increase the duration of the expansion stages of the vapor and gas phases.

На фиг. 3 представлена конструктивная схема установки для реализации заявленного способа применения топлива и рабочего тела в варианте двухцилиндрового двигателя с двумя последовательными 4-х-тактными циклами, содержащая паровой ПМ-цилиндр 1 с поршнем 2, ДВС-цилиндр 3 с поршнем 4, обогревательный кожух 5, рубашку охлаждения 6 в виде плотно облегающего змеевика, впускной (воздушный) клапан 7, выпускной клапан 8, инжектор (форсунку) 9, выпускной клапан 10, впускной клапан 11, запальную свечу 12. Поршни цилиндров присоединены шатунами к противофазным кривошипам. Внешние устройства представлены турбокомпрессором 13-14, подогревателем топлива 15, топливным насосом 16 и топливным баком 17. Установка содержит стартер 18, перепускной газоход 19, газоход 20, трубопровод 21, газоход 22.In FIG. 3 presents a structural diagram of an apparatus for implementing the claimed method of using fuel and a working fluid in a variant of a two-cylinder engine with two consecutive 4-stroke cycles, comprising a steam PM cylinder 1 with a piston 2, an ICE cylinder 3 with a piston 4, a heating casing 5, a cooling jacket 6 in the form of a tight-fitting coil, an inlet (air) valve 7, an exhaust valve 8, an injector (nozzle) 9, an exhaust valve 10, an intake valve 11, an ignition plug 12. The pistons of the cylinders are connected to the antiphase cranks by connecting rods. External devices are represented by a turbocharger 13-14, a fuel heater 15, a fuel pump 16 and a fuel tank 17. The installation includes a starter 18, a bypass duct 19, a duct 20, a pipe 21, a duct 22.

Установка работает следующим образом. При движении ПМ-поршня вниз и открытом клапане 7 компрессор 14 заполняет ПМ-цилиндр воздухом. При обратном движении клапан 7 закрывается и поршень 2 сжимает воздух, что сопровождается некоторым его нагревом. Вблизи ВМТ инжектор 9 впрыскивает в цилиндр распыленное топливо, которое при соприкосновении с нагретыми деталями ЦПГ и нагретым воздухом испаряется, перегревается и, расширяясь, двигает поршень 2 вниз, то есть совершает рабочий ход. При обратном движении поршня 2 к ВМТ и открытых клапанах 8 и 11 продолжающая расширение воздушно-паровая смесь переталкивается в ДВС-цилиндр, где производится дополнительный рабочий ход.Installation works as follows. When the PM piston moves down and the valve 7 is open, the compressor 14 fills the PM cylinder with air. With the reverse movement, the valve 7 closes and the piston 2 compresses the air, which is accompanied by some of its heating. Near TDC, the injector 9 injects atomized fuel into the cylinder, which, in contact with the heated parts of the CPG and heated air, evaporates, overheats and, expanding, moves the piston 2 down, that is, makes a working stroke. When the piston 2 moves back to TDC and open valves 8 and 11, the continued expansion of the air-steam mixture is pushed into the internal combustion engine cylinder, where an additional working stroke is performed.

В ходе следующего полуоборота поршень 2 идет вниз и цилиндр 1 заполняется воздухом, а поршень 4 идет вверх, сжимая паровоздушную смесь. Вблизи ВМТ срабатывает свеча 12, смесь воспламеняется и совершается ДВС- рабочий ход. В это же время происходит сжатие воздуха в ПМ-цилиндре и впрыскивание в него топлива. Далее в ДВС-цилиндре открывается выпускной клапан 10 и происходит выпуск продуктов сгорания, а в ПМ-цилиндре совершается рабочий ход. Отношение рабочих ходов к их общему числу составляет 1:4. Продукты сгорания из цилиндра 3 проходят по маршруту «газоход 20 - турбина 13 - обогревательный кожух 5 - корпус подогревателя 15 - выхлопная труба», либо по маршруту «газоход 20 - турбина 13 - подогреватель 15 - обогревательный кожух 5 - выхлопная труба» в зависимости от конкретных конструктивных решений установки. Выхлопные газы представляют собой смесь углекислого газа, азота и других газов, содержащихся в воздухе (за исключением кислорода) и водяных паров. Все эти вещества по отношению к земной атмосфере являются возвратными, а не избыточными и по своей природе экологически безвредными.During the next half-turn, the piston 2 goes down and the cylinder 1 is filled with air, and the piston 4 goes up, compressing the vapor-air mixture. Near TDC, the candle 12 is triggered, the mixture ignites and the ICE-working stroke is performed. At the same time, air is compressed in the PM cylinder and fuel is injected into it. Next, in the internal combustion engine cylinder, the exhaust valve 10 opens and combustion products are released, and a working stroke is made in the PM cylinder. The ratio of working moves to their total number is 1: 4. The products of combustion from cylinder 3 pass along the route "gas duct 20 - turbine 13 - heating casing 5 - heater body 15 - exhaust pipe", or along the route "gas duct 20 - turbine 13 - heater 15 - heating casing 5 - exhaust pipe" depending on specific design decisions of the installation. Exhaust gases are a mixture of carbon dioxide, nitrogen and other gases contained in air (excluding oxygen) and water vapor. All of these substances with respect to the Earth’s atmosphere are recyclable, not redundant and inherently environmentally friendly.

По сравнению с известными способами представленный обеспечивает более полную рекуперацию тепла продуктов сгорания и отработанного пара, устранение токсичных выбросов в атмосферу, упрощение конструкции силовой установки и увеличение ее ресурса, упрощение процедур обслуживания и эксплуатации, в особенности при низких отрицательных климатических температурах.Compared with the known methods, the presented one provides a more complete recovery of the heat of combustion products and exhaust steam, elimination of toxic emissions into the atmosphere, simplifying the design of the power plant and increasing its life, simplifying maintenance and operation procedures, especially at low negative climatic temperatures.

Claims (6)

1. Способ применения топлива в поршневом двигателе, заключающийся в том, что топливо используют путем сжигания в цилиндре поршневого двигателя и расширения продуктов его сгорания для совершения рабочего хода и получения механической работы с последующим удалением продуктов сгорания, при этом в цилиндр вводят рабочее тело, испаряют его за счет тепла стенки цилиндра и используют расширение пара для совершения рабочего хода и получения механической работы, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют топливо, при этом в цилиндре с помощью инжектора и турбонагнетателя воздуха за счет контакта с предварительно нагретой стенкой цилиндра образуют воздушно-паровую смесь рабочего тела и путем ее расширения совершают рабочий ход с получением механической работы, затем эту же смесь в последующих ходах поршня повторно используют путем сжигания с помощью запальной свечи и расширения продуктов сгорания для совершения рабочего хода и получения механической работы с последующим удалением продуктов сгорания и использования их для регенерации остаточной тепловой энергии путем приведения в действие турбонагнетателя воздуха, подогрева цилиндра на стадии испарения рабочего тела, подогрева рабочего тела перед подачей в цилиндр, для чего цилиндр снабжают охватывающим обогревательным кожухом, в который продукты сгорания поступают после срабатывания их кинетической энергии в турбокомпрессоре, а также змеевиковым теплообменником, который обогревается продуктами сгорания, прошедшими через обогревательный кожух, и из которого они выбрасываются через выхлопную трубу в атмосферу.1. The method of application of fuel in a piston engine, which consists in the fact that the fuel is used by burning a piston engine in the cylinder and expanding its combustion products to complete the stroke and obtain mechanical work, followed by removal of the combustion products, while the working fluid is introduced into the cylinder, evaporate it is due to the heat of the cylinder wall and steam expansion is used to complete the working stroke and obtain mechanical work, characterized in that fuel is used as the working fluid, while in the cylinder, using the injector and turbocharger, they form air through contact with the preheated cylinder wall - a steam mixture of the working fluid and, by expanding it, make a working stroke to obtain mechanical work, then the same mixture in subsequent piston strokes is reused by burning with a glow plug and expanding the combustion products to complete the working stroke and obtain mechanical work with subsequent removal products of combustion and their use for regeneration of residual thermal energy by actuating a turbocharger, heating the cylinder at the stage of evaporation of the working fluid, heating the working fluid before being fed into the cylinder, for which the cylinder is provided with a covering heating casing into which the combustion products enter after their kinetic actuation energy in the turbocharger, as well as the coil heat exchanger, which is heated by the combustion products passing through the heating casing, and from which they are discharged through the exhaust pipe into the atmosphere. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что паровую и газовую стадии цикла осуществляют в одном рабочем ходе путем воспламенения паровоздушной смеси после выполнения расчетной части паровой стадии.2. The method according to p. 1, characterized in that the steam and gas stages of the cycle are carried out in one working stroke by igniting the steam-air mixture after performing the calculated part of the steam stage. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что удаление продуктов сгорания в конце рабочего хода производится через выхлопное окно в стенке цилиндра и совмещается с подачей воздуха в цилиндр.3. The method according to p. 2, characterized in that the removal of combustion products at the end of the stroke is carried out through the exhaust window in the cylinder wall and is combined with the air supply to the cylinder. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продукты сгорания проходят по маршруту «газоход - турбина - обогревательный кожух - корпус подогревателя - выхлопная труба» либо по маршруту «газоход - турбина - корпус подогревателя - выхлопная труба» в зависимости от конкретных конструктивных решений установки.4. The method according to p. 1, characterized in that the combustion products pass along the route "gas duct - turbine - heating casing - heater body - exhaust pipe" or along the route "gas duct - turbine - heater body - exhaust pipe" depending on the specific design installation decisions. 5. Поршневой двигатель, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, сжимающим воздух при движении к верхней мертвой точке, с возможностью впрыскивания в сжатый воздух порции топлива, образования паров топлива, их расширения с передачей поршню работы расширения и последующего сжигания расширившихся паров топлива.5. A piston engine containing a cylinder with a piston placed inside it, compressing the air when moving to top dead center, with the possibility of injecting a portion of fuel into compressed air, generating fuel vapor, expanding it, transferring the expansion piston to the piston and then burning expanded fuel vapor. 6. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что он содержит дополнительный цилиндр, при этом цилиндры связаны между собой перепускным газоходом, расширение паров топлива осуществляют в одном цилиндре, перепускают расширившуюся паровоздушную смесь в другой цилиндр по газоходу и воспламеняют паровоздушную смесь в другом цилиндре.6. The engine according to claim 5, characterized in that it contains an additional cylinder, while the cylinders are interconnected by a gas duct, the expansion of fuel vapor is carried out in one cylinder, the expanded steam-air mixture is passed into the other cylinder through the gas duct, and the vapor-air mixture is ignited in the other cylinder .
RU2019122215A 2019-07-11 2019-07-11 Piston engine and method of using fuel in piston engine RU2724071C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122215A RU2724071C1 (en) 2019-07-11 2019-07-11 Piston engine and method of using fuel in piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122215A RU2724071C1 (en) 2019-07-11 2019-07-11 Piston engine and method of using fuel in piston engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724071C1 true RU2724071C1 (en) 2020-06-19

Family

ID=71096215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122215A RU2724071C1 (en) 2019-07-11 2019-07-11 Piston engine and method of using fuel in piston engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724071C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU742616A1 (en) * 1977-04-06 1980-06-25 Омский Ордена Ленина Сельскохозяйственный Институт Им. С.М.Кирова Diesel feeding method
RU2153085C1 (en) * 1999-01-26 2000-07-20 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Method of operation of four-stroke internal combustion engine and design of such engine
US20030167768A1 (en) * 2001-12-05 2003-09-11 Clawson Lawrence G. High-efficiency otto cycle engine with power generating expander
RU2258818C1 (en) * 2003-11-26 2005-08-20 Скоблилкин Вениамин Степанович Swirl stroke internal combustion engine
US20070022977A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Crower H B Method and apparatus for operating an internal combustion engine
RU2491430C2 (en) * 2011-11-07 2013-08-27 Евгений Вадимович Задорожный Method of using ice heat power

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU742616A1 (en) * 1977-04-06 1980-06-25 Омский Ордена Ленина Сельскохозяйственный Институт Им. С.М.Кирова Diesel feeding method
RU2153085C1 (en) * 1999-01-26 2000-07-20 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Method of operation of four-stroke internal combustion engine and design of such engine
US20030167768A1 (en) * 2001-12-05 2003-09-11 Clawson Lawrence G. High-efficiency otto cycle engine with power generating expander
RU2258818C1 (en) * 2003-11-26 2005-08-20 Скоблилкин Вениамин Степанович Swirl stroke internal combustion engine
US20070022977A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Crower H B Method and apparatus for operating an internal combustion engine
RU2491430C2 (en) * 2011-11-07 2013-08-27 Евгений Вадимович Задорожный Method of using ice heat power

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4048113B2 (en) In particular, a method of operating a steam heat engine as a vehicle drive device
US5894729A (en) Afterburning ericsson cycle engine
US20090314005A1 (en) Piston engine systems and methods
CN102449284A (en) Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine according to the method
JP2010506072A (en) Combustion engine with self-ignition of air-fuel mixture
KR20100061432A (en) Insulated and fireproof diesel engine and high efficient engine for electric generator therewith
RU2724071C1 (en) Piston engine and method of using fuel in piston engine
JP4286419B2 (en) Piston type internal combustion engine
WO1999017001A1 (en) Power output engine
FI128013B (en) SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCTION OF POWER
CN104088719A (en) Efficient thermal energy power equipment and working method thereof
CN87102463A (en) Six strokes adiabatic engine device
JPH04209933A (en) Piston type engine
RU2098645C1 (en) Heat engine
JP2006242165A (en) Steam explosion engine utilizing exhaust gas
CN100560956C (en) Combined power engines
RU2153085C1 (en) Method of operation of four-stroke internal combustion engine and design of such engine
RU2300650C1 (en) Diesel engine
RU2511952C1 (en) Gas turbine engine with free-piston gas generator
RU94000342A (en) THERMAL ENGINE
RU2435975C2 (en) Menshov internal combustion engine
KR100815091B1 (en) High efficiency differential engine for generators combining an internal combustion engine and an external combustion engine
RU2413084C2 (en) Kazantsev piston engine
RU2018015C1 (en) Internal combustion engine
SK10049Y1 (en) FOUR-STROKE DIESEL COMBUSTION ENGINE WITH WATER INJECTION INTO THE CYLINDER AND METHOD OF ITS OPERATIONv