RU9483U1

RU9483U1 - COMBINED CAR ENGINE

Info

Publication number: RU9483U1
Application number: RU98116165/20U
Authority: RU
Inventors: Б.В. Золотарев
Original assignee: Золотарев Борис Викторович
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 1999-03-16

Abstract

1. Двигатель комбинированный автомобильный, содержащий как минимумом один рабочий цилиндр с размещенными внутри рабочим и вытеснительным поршнями, образующими "горячую" и "холодную" полости, сообщающиеся посредством каналов с холодильником, регенератором и нагревателем, а также буферную полость, расположенную между вытеснительным поршнем и торцом цилиндра, изолированную от внешней среды, содержащий механизм привода, выполненный вне цилиндра и соединенный со штоками вытеснительного и рабочего поршней, отличающийся тем, что выполняется объединение буферных полостей, отдельных от холодной, горячей и внешней среды посредством соединительных каналов напрямую или через клапаны, с дополнительным рабочим цилиндром, оборудованным системами подачи топлива и воздуха в дополнительный рабочий цилиндр и системой выброса выхлопных газов, которая объединена с нагревателем рабочего цилиндра.2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на соединительных каналах установлены холодильники.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вытеснительный поршень выполнен свободноплавающим, с выводом штока за пределы цилиндра, где он взаимодействует с механизмом, который односторонне фиксирует вытеснительный поршень, когда он находится в своей верхней "мертвой" точке, на время перемещения сжатого рабочего тела рабочим поршнем из "холодной" полости в "горячую", а шток рабочего поршня соединен с коленчатым валом.1. A combined automobile engine containing at least one working cylinder with internally mounted working and displacement pistons forming “hot” and “cold” cavities communicating via channels with a refrigerator, regenerator and heater, as well as a buffer cavity located between the displacing piston and the cylinder end, isolated from the external environment, containing a drive mechanism made outside the cylinder and connected to the rods of the displacement and working pistons, characterized in that combining buffer cavities that are separate from cold, hot and external media through connecting channels directly or through valves, with an additional working cylinder equipped with fuel and air supply systems to the additional working cylinder and an exhaust system, which is combined with a working cylinder heater. 2. An engine according to claim 1, characterized in that refrigerators are installed on the connecting channels. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the displacement piston is free-floating, with the rod outside the cylinder, where it interacts with a mechanism that unilaterally fixes the displacement piston when it is at its top dead center, while the compressed worker is moving body working piston from the "cold" cavity to the "hot", and the piston rod is connected to the crankshaft.

Description

ДВИГАТЕЛЬ КОМБИНИРОВАННЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙCOMBINED CAR ENGINE

Нредложение относится к двигателестроеншо. Разработан принципиально новый класс двигателей, представляющих собой комбинацию двигателей внутреннего сгорания /ДВС/ и двигателя Стирлинга. Изобретение может быть использовано в транспорте и для других целей. Известен двигатель ДВС по патенту РФ N 2066378, содержащий по меньшей мере один рабочий цилиндр и систему подачи топлива в его цилиндры. Недостатки таких двигателей общеизвестны и, в первую очередь, это низкий КПД /не более 40 %./, вследствии того, что значительная часть тепловой энергии удаляется из двигателя с выхлопными газами. Частично эти недостатки устраняются в двигателе Стирлинга /книга Данилевича Двигатели Стирлинга, М., 1977г. /,стр. 21, рисунок Юа, прототип/.Offer applies to engine building. A fundamentally new class of engines has been developed, which is a combination of internal combustion engines / internal combustion engines / and the Stirling engine. The invention can be used in transport and for other purposes. Known engine ICE according to RF patent N 2066378, containing at least one working cylinder and a fuel supply system to its cylinders. The disadvantages of such engines are well known and, first of all, this is a low efficiency / not more than 40%. /, Due to the fact that a significant part of the thermal energy is removed from the engine with exhaust gases. Partially, these shortcomings are eliminated in the Stirling engine / Danilevich book Stirling Engines, M., 1977. /, p. 21, Figure Yua, prototype.

Этот двигатель содержит, как минимум, один рабочий цилиндр с размещенными внутри рабочим и вытеснительными порщнями, образующими горячую и холодную полости, сообщающиеся посредством каналов с холодильником, регенератором и нагревателем. Недостатком двигателя является его тихоходность, медленно набирает обороты, КПД сравним с КПД ДВС, громоздкость приводов. Задачами создания полезной модели являются повыщение КПД, мощности, оборотистости двигателя путем совмещения преимуществ двигателя Стирлинга и ДВС, используя уже существующие разработки. Предложено в двигателе, содержащем, как минимум, один рабочий цилиндр с размещенными внутри рабочим и вытеснительным порщнями, образ тощими горячую и холодную полости, сообщающиеся посредством каналов с холодильником, регенератором и нагревателем, имеющих буфернуюполость,This engine contains at least one working cylinder with internal working and displacing portions forming hot and cold cavities communicating via channels with a refrigerator, regenerator and heater. The disadvantage of the engine is its slow speed, it is slowly gaining momentum, the efficiency is comparable to the efficiency of the internal combustion engine, and the bulkiness of the drives. The tasks of creating a utility model are to increase the efficiency, power, engine revolutions by combining the advantages of the Stirling engine and ICE, using existing developments. It is proposed in an engine containing at least one working cylinder with working and displacing pistons placed inside, forming hot and cold cavities, communicating via channels with a refrigerator, regenerator and heater having a buffer cavity,

МКИ F02 Bll/22MKI F02 Bll / 22

приводом, обеспечивающим заданную функциональную зависимость их взаимных перемещений и преобразование линейных колебательных движений порщней во вращательное, ВЫПОЛНИТЬ обьединение буферных полостей, отдельных от холодной и горячей, соединительными каналами напрямую или через клапаны, с дополнительным рабочим щшиндром, оборудованным системами подачи топлива и воздуха в дополнительный рабочий щшиндр и системой выброса выхлопных газов, которая объединена с нагревателем для утилизации тепла. Патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, кроме того, оно промышленно применимо, т.к. при изготовлении двигателя могут быть использованы уже существующие разработки. Заявляемый двигатель может составить конкуренцию двигателям внутреннего сгорания в автомобилестроении и др.a drive providing a predetermined functional dependence of their mutual displacements and converting linear oscillatory movements of the piston into rotational, EXECUTE combining the buffer cavities, separate from cold and hot, by connecting channels directly or through valves, with an additional working cylinder equipped with fuel and air supply systems for additional working and an exhaust system, which is combined with a heater for heat recovery. Patent studies have shown that the proposed technical solution has novelty, in addition, it is industrially applicable, because in the manufacture of the engine can be used already existing developments. The inventive engine can compete with internal combustion engines in the automotive industry, etc.

Сущность предложения поясняется на чертежах фиг. 1-4. На фиг.1 показан двигатель с одним рабочим и одним дополнительным цилиндром.The essence of the proposal is illustrated in the drawings of FIG. 1-4. Figure 1 shows an engine with one working and one additional cylinder.

На фиг. 2 - двухцилиндровый двигатель с одним дополнительным цилиндром.In FIG. 2 - two-cylinder engine with one additional cylinder.

На фиг.З - двигатель, на соединительных каналах которого установлен холодильник.In Fig.Z - engine, on the connecting channels of which a refrigerator is installed.

На фиг.4 - двигатель со свободноплавающем вытеснительным поршнем.Figure 4 - engine with a floating displacement piston.

Двигатель /фиг. 1/ включает классический двигатель Стирлинга с ромбичесим приводом /на фиг. 1-3 изображен условно/, содержащий рабочий цилиндр 1, рабочий поршень 2, вытеснительный порщень 3. Между вытеснительным поршнем 3 и нижним торцом цилиндра 1 размещена буферная полость 6. Между верхним торцом рабочего цилиндра 1 и рабочим поршнем 2, расположена горячая полость 4. Между рабочим поршнем 2 и вьггеснительным поршнем 3 , находится холодная полость 5. Двигатель также содержитEngine / FIG. 1 / includes the classic Stirling engine with a rhombic drive / in FIG. 1-3 depicts conditionally / containing a working cylinder 1, a working piston 2, a displacement piston 3. Between the displacing piston 3 and the lower end of the cylinder 1 is a buffer cavity 6. Between the upper end of the working cylinder 1 and the working piston 2, a hot cavity 4 is located. Between the working piston 2 and the compression piston 3, there is a cold cavity 5. The engine also contains

нагреватель 7, регенератор 8 и холодильник 9, соединенные между собой и с полостями 4 и 5 посредством каналов 10.a heater 7, a regenerator 8 and a refrigerator 9 connected to each other and to the cavities 4 and 5 through channels 10.

Шток рабочего поршня 11 и шток вытеснительного поршня 12 выведены в одну сторону и соединены с ромбическим приводом 13 .The rod of the working piston 11 and the rod of the displacement piston 12 are brought out in one direction and connected to the rhombic drive 13.

/ Возможны другие конструктивные решения привода.// Other drive designs possible. /

На фиг. 4 вьггеснительный поршень 3 выполняется свободноплаваюшим с выведением штока за пределы цилиндра, где он взаимодействует с механизмом фиксирования /14 / вытеснительного поршня в момент достижения верхнего крайнего положения вытеснительным поршнем 3 в конце фазы сжатия холодного рабочего тела, на время перемещения рабочего тела (газа) в рабочем цилиндре 1 из холодной полости 5 в горячую полость 4, и соединением штока 11 рабочего поршня 2 с коленчатым валом, с которого снимается нагрузка на потребитель энергии (фиг. 4 ). Буферная полость 6 одного или нескольких рабочих цилиндров /фиг. 1 - 4/ сообшена с одним или несколькими дополнительными цилиндрами 15, посредством соединительных каналов 16, в которых могут быть установлены клапаны 17. Дополнительный цилиндр 15 оборудован системами подачи топлива в дополнительный цилиндр - 22 с клапаном 23 и системой подачи воздуха 18 с клапаном 19, системой сброса выхлопных газов 20 с клапаном 21 .Система сброса выхлопных газов 20 соединена с корпусом 28, в котором установлен нагреватель 7. В системе подачи воздуха 19, установлен нагнетатель 24.In FIG. 4, the compression piston 3 is free-floating with the rod extending beyond the cylinder, where it interacts with the locking mechanism / 14 / of the displacement piston when the displacement piston 3 reaches its upper extreme position at the end of the compression phase of the cold working fluid, while the working fluid (gas) is moving to the working cylinder 1 from the cold cavity 5 to the hot cavity 4, and connecting the rod 11 of the working piston 2 to the crankshaft, from which the load on the energy consumer is removed (Fig. 4). Buffer cavity 6 of one or more working cylinders / Fig. 1 to 4 / communicates with one or more additional cylinders 15, through connecting channels 16 in which the valves 17 can be installed. The additional cylinder 15 is equipped with fuel supply systems for the additional cylinder 22 with a valve 23 and an air supply system 18 with a valve 19, exhaust system 20 with a valve 21. The exhaust system 20 is connected to a housing 28 in which a heater 7 is installed. In the air supply system 19, a supercharger 24 is installed.

Внутри дополнительного цилиндра 15, установлен поршень 25, деляший обьем цилиндра на две полости: рабочую 26 и буферную 27. В цилиндре 15 может быть установлена свеча зажигания /на фиг. 1 - 4 не показана/. Если дополнительный цилиндр работает в режиме дизельного двигателя, то свеча зажигания не нужна.Inside the additional cylinder 15, a piston 25 is installed, dividing the volume of the cylinder into two cavities: a working 26 and a buffer 27. An spark plug can be installed in the cylinder 15 / in FIG. 1 - 4 not shown. If the auxiliary cylinder is in diesel engine mode, then the spark plug is not needed.

Стирлинга, только фаза сжатия холодного рабочего тела в холодной полости 5 осуществляется давлением газа (рабочего тела), предварительно заправленного в буферные полости 6 рабочего цилиндра 1 и буферные полости 26 дополнительного цилиндра 15, за счет сжигания топлива в дополнительном цилиндре 15, а нагреватель 7 работае на выхлопных газах из дополнительного цилиндра 15.Stirling, only the compression phase of the cold working fluid in the cold cavity 5 is carried out by the pressure of the gas (working fluid) previously charged into the buffer cavities 6 of the working cylinder 1 and the buffer cavities 26 of the additional cylinder 15, by burning fuel in the additional cylinder 15, and the heater 7 is operated on exhaust gases from an additional cylinder 15.

Естественно, что работа циклов Стирлинга и ДВС должна быть согласована, что осуществляется управляемыми клапанами 17, 23,21 . Управление может осуществляться от ЭВМ, или датчиков температуры, давления, перемещения / концевиков / и т.д.Naturally, the operation of the Stirling and ICE cycles must be coordinated, which is carried out by controlled valves 17, 23,21. Control can be carried out from a computer, or sensors of temperature, pressure, displacement / trailer / etc.

В связи с тем, что двигатель Стирлинга более тихоходный, чем ДВС, можно сделать так, что за один цикл открытия клапана 17, клапан 23 открывается неоднократно, например 2 раза /фиг.2/.Due to the fact that the Stirling engine is slower than the internal combustion engine, it can be done so that in one cycle of opening the valve 17, the valve 23 opens repeatedly, for example 2 times / Fig.2/.

Реальный КПД рабочего цикла в дополнительном цилиндре 15 - 30%. Из оставщихся 70% Стирлинг утилизирует около 40% тепла. Если учесть, что из цикла Стирлинга исключается фаза сжатия за счет энергии нагревателя 7 и связанные ней энергетические потери, то оставщихся 40% из 70% может быть достаточно для развиггия оптимальной мощности.The actual efficiency of the working cycle in the additional cylinder is 15 - 30%. Of the remaining 70%, Stirling utilizes about 40% of the heat. If we take into account that the compression phase is excluded from the Stirling cycle due to the energy of the heater 7 and the associated energy losses, the remaining 40% of 70% may be enough to develop optimal power.

Применение полезной модели позволяет:Application of the utility model allows:

1.Повысить КПД двигателя.1. Increase engine efficiency.

2.Уменьщить выброс токсичных веществ на единицу мощности.2. Reduce the release of toxic substances per unit capacity.

3.Использовать для реализации уже имеющиеся промыщленные разработки.3. Use for implementation the already existing industrial development.

4.Повысить оборотистость двигателя.4. Increase engine speed.

5.Создать двигатель пожаро и взрывобезопасный.5. Create a fire engine and explosion proof.

Claims

1. A combined automobile engine containing at least one working cylinder with internally mounted working and displacement pistons forming “hot” and “cold” cavities communicating via channels with a refrigerator, regenerator and heater, as well as a buffer cavity located between the displacing piston and the cylinder end, isolated from the external environment, containing a drive mechanism made outside the cylinder and connected to the rods of the displacement and working pistons, characterized in that the combination of buffer cavities separate from the cold, hot and external medium through the connecting channels directly or through valves, with an additional working cylinder equipped with fuel and air supply systems to the additional working cylinder and an exhaust system, which is combined with a working cylinder heater.

2. The engine according to claim 1, characterized in that refrigerators are installed on the connecting channels.

3. The engine according to claim 1, characterized in that the displacement piston is made floating, with the rod outside the cylinder, where it interacts with a mechanism that unilaterally fixes the displacement piston when it is at its top dead center, while moving a compressed working fluid by a working piston from a “cold” cavity to a “hot” one, and the piston rod is connected to the crankshaft.