[go: up one dir, main page]

RU81532U1 - COMBINED ENGINE - Google Patents

COMBINED ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU81532U1
RU81532U1 RU2008113348/22U RU2008113348U RU81532U1 RU 81532 U1 RU81532 U1 RU 81532U1 RU 2008113348/22 U RU2008113348/22 U RU 2008113348/22U RU 2008113348 U RU2008113348 U RU 2008113348U RU 81532 U1 RU81532 U1 RU 81532U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
cylinder
internal combustion
combustion engine
engine
Prior art date
Application number
RU2008113348/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Самойлович Кукис
Евгений Викторович Зубов
Расиз Газизович Баймуратов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" ГОУ ВПО "ЧГПУ"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" ГОУ ВПО "ЧГПУ" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" ГОУ ВПО "ЧГПУ"
Priority to RU2008113348/22U priority Critical patent/RU81532U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU81532U1 publication Critical patent/RU81532U1/en

Links

Classifications

    • 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

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение на полезную модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для более полного использования энергии топлива, сжигаемого в поршневом двигателе внутреннего сгорания. Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой ДВС 1 с выпускным коллектором 2 и свободнопоршневой термоэлектрогенератор двойного действия для утилизации теплоты отработавших газов 3. Свободнопоршневой пневматический термоэлектрогенератор двойного действия 3 содержит: цилиндр 4, верхняя и нижняя части которого окружены полости 5 и 6, заполненными теплоаккумулирующим материалом, и полостями 7 и 8 для прохода отработавших газов ДВС. Крышки цилиндра 4 оборудованы выпускным клапаном 9 и 10 и пневматическими форсунками 11 и 12 с электромагнитными клапанами 13 и 14. Форсунки 11 и 12 впускными магистралями 15 и 16 соединены с ресивером 17. Внутри цилиндра 3 помещен поршень-якорь 18. На средней части наружной стороны цилиндра 4 расположена электрическая обмотка 19 для выработки электрической энергии. Выработанная электрическая энергия через соединительную панель 20 поступает на питание потребителей и компрессора 21 имеющего электрический привод. Компрессор 21 соединен нагнетательной магистралью 22 с ресивером 17. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.The invention for a utility model relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used to more fully use the energy of fuel burned in a reciprocating internal combustion engine. The proposed combined engine contains: a piston internal combustion engine 1 with an exhaust manifold 2 and a double-acting free-piston thermoelectric generator for utilizing the heat of exhaust gases 3. A double-acting pneumatic double-acting thermoelectric generator 3 contains: a cylinder 4, the upper and lower parts of which are surrounded by cavities 5 and 6 filled with heat-accumulating material, and cavities 7 and 8 for the passage of exhaust gases of the internal combustion engine. The caps of the cylinder 4 are equipped with an exhaust valve 9 and 10 and pneumatic nozzles 11 and 12 with electromagnetic valves 13 and 14. The nozzles 11 and 12 of the intake manifolds 15 and 16 are connected to the receiver 17. A piston-armature 18 is placed inside the cylinder 3. On the middle part of the outer side cylinder 4 is an electrical winding 19 for generating electrical energy. The generated electrical energy through the connecting panel 20 is supplied to the power of consumers and the compressor 21 having an electric drive. The compressor 21 is connected by a discharge line 22 to the receiver 17. 1 pp f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение на полезную модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для более полного использования энергии топлива, сжигаемого в поршневых ДВС.The invention for a utility model relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used to more fully use the energy of fuel burned in piston ICEs.

Известны комбинированные двигатели, состоящие из поршневого ДВС и двигателя с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС.Combined engines are known, consisting of a piston internal combustion engine and an engine with an external supply of heat for utilizing the heat of exhaust gas from an internal combustion engine.

Известен комбинированный двигатель. (Патент на полезную модель RU №31611 U1 7 F02G 5/02, опуб. 20.08.03), содержащий поршневой ДВС и поршневой паровой утилизационный двигатель с внутренним парообразованием. В таком утилизационном двигателе горячие отработавшие газы ДВС попадают внутрь цилиндра. Затем газы сжимаются, их температура существенно повышается. При приближении поршня к верхней мертвой точке через форсунку в цилиндр впрыскивается вода. Происходит интенсивное парообразование. Пар перегревается и расширяется, производя работу. Вырабатываемая дополнительная механическая энергия, передается с помощью редуктора и гидромуфты на коленчатый вал ДВС.Known combination engine. (Utility Model Patent RU No. 31611 U1 7 F02G 5/02, publ. 08.20.03) containing a reciprocating internal combustion engine and a reciprocating steam utilization engine with internal steam generation. In such a recovery engine, the hot exhaust gases of the internal combustion engine enter the cylinder. Then the gases are compressed, their temperature rises significantly. When the piston approaches the top dead center, water is injected into the cylinder through the nozzle. Intensive vaporization occurs. The steam overheats and expands, producing work. The generated additional mechanical energy is transmitted via a gearbox and a fluid coupling to the ICE crankshaft.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

1. Сложность системы передачи энергии, вырабатываемой утилизационным двигателем, на коленчатый вал ДВС.1. The complexity of the energy transfer system generated by the recovery engine to the engine crankshaft.

2. Большие массогабаритные показатели утилизационного двигателя, системы передачи энергии, вырабатываемой утилизационным двигателем, на коленчатый вал ДВС, а значит и комбинированного двигателя в целом.2. Large overall dimensions of the utilization engine, the system for transferring energy generated by the utilization engine to the crankshaft of the internal combustion engine, and hence the combined engine as a whole.

3. Относительно низкий КПД, обусловленный значительными потерями на механическое трение в кривошипно-шатунном механизме утилизационного 3. Relatively low efficiency, due to significant losses due to mechanical friction in the crank mechanism of utilization

двигателя и в системе передачи энергии, вырабатываемой утилизационным двигателем, на коленчатый вал ДВС.engine and in the transmission system of energy generated by the recovery engine to the crankshaft of the internal combustion engine.

Известен также комбинированный двигатель (Патент на полезную модель RU №35844 U1 7 F02G 5/02 опуб., 10.02.04), содержащий: поршневой ДВС с выпускным коллектором, тепловым аккумулятором и термоэлектрогенератор для утилизации теплоты отработавших газов ДВС. Термоэлектрогенератор содержит: свободнопоршневой паровой двигатель, работающий по двухтактному циклу и содержащий цилиндр, с впускным и выпускным окнами, обеспечивающими периодическую смену рабочего тела. В цилиндре размещены поршень-якорь и форсунка, через которую производится впрыскивание в цилиндр воды из бака. Под поршнем-якорем имеется буферная полость, заполненная воздухом. На верхней части цилиндра расположена электрическая обмотка для выработки электрической энергии.A combined engine is also known (Utility Model Patent RU No. 35844 U1 7 F02G 5/02 publ. 02/10/04), comprising: a piston internal combustion engine with an exhaust manifold, a thermal battery and a thermoelectric generator for utilizing the heat of the exhaust internal combustion engine. The thermoelectric generator contains: a free-piston steam engine operating on a two-stroke cycle and containing a cylinder, with inlet and outlet windows providing a periodic change of the working fluid. An anchor piston and a nozzle are placed in the cylinder, through which water is injected from the tank into the cylinder. Under the armature piston there is a buffer cavity filled with air. On the top of the cylinder is an electrical winding for generating electrical energy.

Недостатками данного комбинированного двигателя являются:The disadvantages of this combined engine are:

- большой расход воды, необходимый для производства работы в результате ее испарения, превышающей механические потери в двигателе, что требует организации замкнутого контура циркуляции воды;- high water consumption necessary for the production of work as a result of its evaporation, exceeding the mechanical loss in the engine, which requires the organization of a closed loop of water circulation;

- значительные затраты энергии на организацию циркуляции воды и создания высокого давления для эффективного ее распыливания в цилиндре;- significant energy costs for the organization of water circulation and the creation of high pressure for its effective atomization in the cylinder;

- серьезные проблемы, связанные с необходимостью создания системы очистки воды в замкнутом контуре ее циркуляции.- serious problems associated with the need to create a water purification system in a closed loop of its circulation.

Данная конструкции комбинированного двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.This design of the combined engine is the closest to the proposed technical essence and adopted as a prototype.

Задачей предложения является исключение воды в качестве рабочего тела и, как следствие, исключение:The objective of the proposal is to exclude water as a working fluid and, as a consequence, to exclude:

- затрат энергии на организацию циркуляции воды и создание высокого давления для эффективного ее распыливания в цилиндре;- energy costs for the organization of water circulation and the creation of high pressure for its effective atomization in the cylinder;

- проблем, связанных с необходимостью создания системы очистки воды в замкнутом контуре ее циркуляции.- problems associated with the need to create a water purification system in a closed loop of its circulation.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в комбинированном двигателе, содержащем поршневой ДВС и свободнопоршневой термоэлектрогенератор двойного действия для утилизации теплоты отработавших газов, включающий: цилиндр, закрытый сверху и снизу крышками, в котором перемещается поршень-якорь, каждая крышка содержит пневматическую форсунку, обеспечивающую впуск сжатого воздуха попеременно то в надпоршневую, то в подпоршневую полости. В каждой крышке имеется по одному выпускному клапану, которые обеспечивают выпуск рабочего тела. На наружной части цилиндра расположены полости для теплоаккумулирующего материала и прохода отработавших газов поршневого ДВС, а также электрическая обмотка для выработки электрической энергии.The solution to this problem is achieved by the fact that in a combined engine containing a reciprocating internal combustion engine and a dual-piston dual-action thermoelectric generator for utilizing the heat of exhaust gases, which includes: a cylinder closed with caps on the top and bottom, in which the armature piston moves, each cap contains a pneumatic nozzle that provides an inlet compressed air alternately in the supra-piston, then in the sub-piston cavity. Each cover has one exhaust valve, which ensures the release of the working fluid. On the outer part of the cylinder there are cavities for heat-accumulating material and the exhaust gas passage of the piston ICE, as well as an electric winding for generating electrical energy.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.An analysis of the proposed solution and the known ones allows us to conclude that it meets the patentability conditions of the utility model.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство комбинированного двигателя.The proposal is illustrated in the figure (figure 1), which shows the basic structure of the combined engine.

Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой ДВС 1 с выпускным коллектором 2 и свободнопоршневой термоэлектрогенератор двойного действия для утилизации теплоты отработавших газов 3. Свободнопоршневой пневматический термоэлектрогенератор двойного действия 3 содержит: цилиндр 4, верхняя и нижняя части которого окружены полости 5 и 6, заполненными теплоаккумулирующим материалом, и полостями 7 и 8 для прохода отработавших газов ДВС. Крышки цилиндра 4 оборудованы выпускным клапаном 9 и 10 и пневматическими форсунками 11 и 12 с электромагнитными клапанами 13 и 14. Форсунки 11 и 12 впускными магистралями 15 и 16 соединены с ресивером 17. Внутри цилиндра 3 помещен поршень-якорь 18. На средней части наружной стороны цилиндра 4 расположена электрическая The proposed combined engine contains: a piston internal combustion engine 1 with an exhaust manifold 2 and a double-acting free-piston thermoelectric generator for utilizing the heat of exhaust gases 3. A double-acting pneumatic double-acting thermoelectric generator 3 contains: a cylinder 4, the upper and lower parts of which are surrounded by cavities 5 and 6, filled with heat-accumulating material, and cavities 7 and 8 for the passage of exhaust gases of the internal combustion engine. The caps of the cylinder 4 are equipped with an exhaust valve 9 and 10 and pneumatic nozzles 11 and 12 with electromagnetic valves 13 and 14. The nozzles 11 and 12 of the intake manifolds 15 and 16 are connected to the receiver 17. A piston-armature 18 is placed inside the cylinder 3. On the middle part of the outer side cylinder 4 is located electric

обмотка 19 для выработки электрической энергии. Выработанная электрическая энергия через соединительную панель 20 поступает на питание потребителей и компрессора 21 имеющего электрический привод. Компрессор 21 соединен нагнетательной магистралью 22 с ресивером 17.winding 19 for generating electrical energy. The generated electrical energy through the connecting panel 20 is supplied to the power of consumers and the compressor 21 having an electric drive. The compressor 21 is connected to the discharge line 22 with the receiver 17.

Предлагаемый комбинированный двигатель работает следующим образом.The proposed combined engine operates as follows.

При нахождении поршня-якоря 18 свободнопоршневого термоэлектрогенератора 3 в крайнем верхнем положении через форсунку 11 из ресивера 17 по впускной магистрали 15 в надпоршневую полость цилиндра 4 подается воздух под давлением. Здесь он расширяется в условиях нагрева от стенок цилиндра 4 (который обогревается теплоаккумулирующим материалом, находящимся в полости 5 и получающим теплоту извне от отработавших газов ДВС, проходящих через полость 7) и совершает работу по перемещению поршня-якоря 18 вниз. В этот момент начала движения поршня-якоря 18 вниз открывается выпускной клапан 10 и происходит выпуск воздуха из подпоршневого пространства. При достижении поршнем-якорем 18 крайнего верхнего положения клапан 10 закрываетсяWhen the piston-armature 18 of the free-piston thermoelectric generator 3 is in its highest position, air is supplied under pressure through the nozzle 11 from the receiver 17 through the intake manifold 15 to the over-piston cavity of the cylinder 4. Here, it expands under conditions of heating from the walls of the cylinder 4 (which is heated by heat-accumulating material located in the cavity 5 and receiving heat from the exhaust gases of the internal combustion engine passing through the cavity 7) and does the work of moving the piston-armature 18 down. At this moment, the beginning of the movement of the piston-armature 18 down, the exhaust valve 10 opens and air is released from the sub-piston space. When the piston-armature 18 reaches its highest position, the valve 10 closes

После достижения поршнем-якорем 18 крайнего нижнего положения в подпоршневую полость цилиндра 4 через форсунку 12 из ресивера 17 по впускной магистрали 16 подается воздух под давлением. Здесь он расширяется в условиях нагрева от стенок цилиндра 4 (который обогревается теплоаккумулируюшим материалом, находящимся в полости 6 и получающим теплоту извне от отработавших газов ДВС, проходящих через полость 8) и совершает работу по перемещению поршня-якоря 18 вверх.After the piston-armature 18 reaches its lowest position, pressure is supplied to the piston cavity of the cylinder 4 through the nozzle 12 from the receiver 17 through the intake manifold 16. Here, it expands under conditions of heating from the walls of the cylinder 4 (which is heated by heat-accumulating material located in the cavity 6 and receiving heat from the exhaust gases of the internal combustion engine passing through the cavity 8) and does the work of moving the piston-armature 18 up.

В этот момент открывается выпускной клапан 9 и происходит выпуск воздуха из надпоршневого пространства. При достижении поршнем-якорем 18 крайнего верхнего положения клапан 9 закрывается и рабочий цикл повторяется.At this moment, the exhaust valve 9 opens and air is released from the over-piston space. When the piston-armature 18 reaches its highest position, valve 9 closes and the duty cycle repeats.

В процессе совершения описанного рабочего цикла в цилиндре 4 поршень-якорь 18 перемещается внутри обмотки 19 и возбуждает в ней ЭДС, действуя по принципу линейного генератора. Выработанная электрическая энергия через соединительную панель 20 поступает на питание потребителей и компрессора 21, имеющего электрический привод от электродвигателя.In the process of performing the described duty cycle in the cylinder 4, the piston-armature 18 moves inside the winding 19 and excites an emf in it, acting on the principle of a linear generator. The generated electrical energy through the connecting panel 20 is supplied to consumers and a compressor 21 having an electric drive from an electric motor.

Выработанная электроэнергия может быть использована для привода агрегатов ДВС 1 (вентилятора системы охлаждения, жидкостного насоса и насоса смазочной системы и т.п.), позволяет исключить затраты на привод штатного генератора, имеющегося на ДВС 1. Все это позволяет разгрузить ДВС 1 от затрат энергии на привод агрегатов и, тем самым, увеличить мощность, снимаемую с коленчатого вала ДВС 1 на 15-20%.The generated electricity can be used to drive ICE 1 units (a cooling fan, a liquid pump and a lubrication pump, etc.), eliminating the cost of driving a standard generator available on ICE 1. All this allows you to unload ICE 1 from energy costs on the drive units and, thereby, increase the power removed from the crankshaft of the engine 1 by 15-20%.

По сравнению с прототипом предлагаемый комбинированный двигатель в связи с отсутствием системы питания водой двигателя, утилизирующего теплоту отработавших газов ДВС, исключает:Compared with the prototype, the proposed combined engine due to the lack of a water supply system for the engine that utilizes the heat of exhaust gas from the internal combustion engine excludes:

- большой расход воды, необходимый для производства работы в результате ее испарения, превышающей механические потери в двигателе, что требует организации замкнутого контура циркуляции воды;- high water consumption necessary for the production of work as a result of its evaporation, exceeding the mechanical loss in the engine, which requires the organization of a closed loop of water circulation;

- значительные затраты энергии на организацию циркуляции воды и создания высокого давления для эффективного ее распыливания в цилиндре;- significant energy costs for the organization of water circulation and the creation of high pressure for its effective atomization in the cylinder;

- серьезные проблемы, связанные с необходимостью создания системы очистки воды в замкнутом контуре ее циркуляции.- serious problems associated with the need to create a water purification system in a closed loop of its circulation.

Claims (1)

Комбинированный двигатель, содержащий поршневой ДВС с выпускным коллектором и свободнопоршневой термоэлектрогенератор для утилизации теплоты отработавших газов с размещенными в его цилиндре поршнем-якорем и форсунками, а на нем - электрической обмоткой, отличающийся тем, что на наружной стороне цилиндра свободнопоршневого термоэлектрогенератора в верхней и нижней его частях расположены полости, заполненные теплоаккумулирующим материалом, и полости для прохода отработавших газов ДВС; в верхней и нижней крышках цилиндра размещены выпускные клапаны, пневматические форсунки с электромагнитными клапанами, причем форсунки впускными магистралями соединены с ресивером, при этом свободнопоршневой термоэлектрогенератор оборудован нагнетательными магистралями, соединительной панелью и компрессором, который соединен нагнетательной магистралью с ресивером.
Figure 00000001
A combined engine containing a reciprocating internal combustion engine with an exhaust manifold and a free-piston thermoelectric generator for utilizing the heat of exhaust gases with an armature piston and nozzles placed in its cylinder and an electric winding on it, characterized in that on the outside of the cylinder there is a free-piston thermoelectric generator in its upper and lower parts are cavities filled with heat-accumulating material, and cavities for the passage of exhaust gases of the internal combustion engine; exhaust valves, pneumatic nozzles with electromagnetic valves are located in the upper and lower covers of the cylinder, and the nozzles are connected to the receiver by the intake manifolds, while the free-piston thermoelectric generator is equipped with discharge manifolds, a connecting panel and a compressor that is connected by the injection manifold to the receiver.
Figure 00000001
RU2008113348/22U 2008-04-07 2008-04-07 COMBINED ENGINE RU81532U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008113348/22U RU81532U1 (en) 2008-04-07 2008-04-07 COMBINED ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008113348/22U RU81532U1 (en) 2008-04-07 2008-04-07 COMBINED ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU81532U1 true RU81532U1 (en) 2009-03-20

Family

ID=40545651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008113348/22U RU81532U1 (en) 2008-04-07 2008-04-07 COMBINED ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU81532U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103233815B (en) Free piston linear generator based on waste heat utilization
CN102022137B (en) Two-stroke heat base steam engine
CN104963784B (en) A Stirling Engine Based on Repeated Piston Heat Supply
CN103821612A (en) Magnetic drive engine energy transmission system
RU81532U1 (en) COMBINED ENGINE
RU56486U1 (en) FREE PISTON PNEUMATIC THERMOELECTRIC GENERATOR FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU2524577C1 (en) Generator plant
RU2381371C1 (en) Internal combustion engine
RU51116U1 (en) FREE PISTON PNEUMATIC THERMOELECTRIC GENERATOR FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU53379U1 (en) COMBINED ENGINE
RU55044U1 (en) FREE PISTON PNEUMATIC DUAL ACTION THERMOELECTRIC GENERATOR FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU71703U1 (en) HEAT POWER PLANT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES
RU35844U1 (en) Combined engine
RU56968U1 (en) HEAT POWER PLANT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES
RU92480U1 (en) PNEUMATIC PISTON ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS OF ICE WITH AIR COOLING OF COMPRESSED AIR
RU67184U1 (en) PISTON ENGINE (OPTIONS)
RU2522253C1 (en) Eight-cylinder plunger-free engine
CN103147857A (en) Engine with horizontally-opposed air cylinder
RU45464U1 (en) ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY
RU60996U1 (en) PNEUMATIC PISTON ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU21070U1 (en) STEAM ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU51677U1 (en) PNEUMATIC PISTON ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU28382U1 (en) A steam engine with a heat accumulator for the utilization of the heat of exhaust gas from an internal combustion engine
RU31611U1 (en) Combined engine
RU87468U1 (en) COMBINED ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090408