Способ повышения степени диспергирования топлива пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания
METHOD OF INCREASING DEGREE OF FUEL DISPERSION BY PNEUMATIC ACTUATOR OF FUEL INJECTOR NOZZLE OF FREE-PISTON ENERGY MODULE WITH COMMON EXTERNAL COMBUSTION CHAMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент №2597710 «Способ повышения диспергирования впрыскивае6мого топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания».
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прототип заявленного изобретения обеспечивает повышение степени диспергирования топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Цель заявленного изобретения состоит в повышении степени диспергирования топлива, подаваемого во внешнюю камеру сгорания свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется на основе патента РФ 2422655 «Двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением поршней», который действует следующим образом. Продукты сгорания (фиг. 1) из общей внешней камеры сгорания 1 (далее - внешняя камера сгорания 1) по каналу 2 через клапан 3 поступают в правую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по каналу 6 и клапан 7 в левую полость поршня 8 правой расширительной машины 9. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни 4 и 8 и соединенные с ними якоря линейного электрогенератора 10 и 11 начинают расходиться. Якоря 10 и 11 могут представлять собой постоянные магниты либо электромагниты, намагничиваемые катушкой подмагничивания 12. В обоих случаях магнитный поток замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10. При расхождении якорей 10 и 11 магнитные линии их магнитных полей пересекаются, в результате чего в статорном магните 13 и якорях 10 и 11 изменяется магнитный поток и в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления переводит клапаны 3, 7, 15, 16 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по каналу 2 и через клапан 15 поступают в левую полость поршня 17, а по каналу 6 и через клапан 16 - в правую полость поршня 18. Поршни и якоря электрогенераторов начинают сходиться. В статорной катушке 14 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие продукты сгорания при расхождении поршней 17, 18 выбрасываются в атмосферу через 15 и 16, а при схождении - через клапаны 3 и 7. Одновременно из соответствующих полостей поршней 4, 8, 17, 18 через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 по трубопроводам 23, 24 во внешнюю камеру сгорания 1 для обеспечения процесса горения топлива подается воздух, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 из атмосферы засасывается воздух.
Способ повышения степени диспергирования топлива пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем. Сжатый воздух для действия привода топливной форсунки отбирается из магистрали подачи сжатого воздуха (каналы 23, 24) в общую внешнюю камеру сгорания 1 (далее - внешняя камера сгорания) и по каналу 29 (фиг. 2) через обратный клапан 30 поступает в пневмоаккумулятор 31 и заряжает его. Для подачи топлива во внешнюю камеру сгорания система управления переводит золотник управления подачей сжатого воздуха 32 в верхнее положение. Сжатый воздух из пневмоаккумулятора 31 по каналам 33, 34 поступает в верхнюю полость поршня привода топливной форсунки 35. Под действием сжатого воздуха поршень привода топливной форсунки 35 с ускорением движется вниз, накапливает кинетическую энергию и через плунжер топливной форсунки 36 (фиг. 3) передает ее топливу в нижней полости плунжера топливной форсунки 36. Вследствие этого кинетическая энергия движущихся деталей переходит в энергию сжатия топлива и энергию упругой деформации стенок нижней полости плунжера топливной форсунки 36. В результате давление топлива в нижней полости плунжера топливной форсунки 36 возрастает. Топливо из нижней полости плунжера топливной форсунки 36 через обратный клапан 37 подается во внешнюю камеру сгорания. При этом энергия сжатия топлива и упругой деформации стенок нижней полости плунжера топливной форсунки 36 преобразуется в энергию диспергирования топлива. Отработавший воздух из нижней полости поршня привода топливной форсунки 36 по каналам 38, 39 (фиг. 2) выбрасывается в атмосферу. Для подготовки топливной форсунки к очередному циклу подачи топлива система управления переводит золотник управления подачей сжатого воздуха 32 в верхнее положение. Сжатый воздух из пневмоаккумулятора 31 по каналам 33, 38 поступает в нижнюю полость поршня привода топливной форсунки 35. Под действием поступающего в эту полость сжатого воздуха поршень привода топливной форсунки 35 перемещается в верхнее положение. Отработавший воздух из верхней полости плунжера топливной форсунки 35 по каналам 34, 40 вбрасывается в атмосферу. При этом пружина плунжера топливной форсунки 41 также перемещает плунжер топливной форсунки 36 в верхнее положение. Топливо из топливного бака (не показан) через обратный клапан 42 всасывается в нижнюю полость плунжера топливной форсунки 36. Топливная форсунка готова к очередному циклу подачи топлива во внешнюю камеру сгорания.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ повышения степени диспергирования топлива пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, включающего магистраль подачи сжатого воздуха во внешнюю камеру сгорания, пневмоаккумулятор, систему управления, золотник управления подачей сжатого воздуха, поршень привода топливной форсунки, внешнюю камеру сгорания и плунжер топливной форсунки, отличается тем, что сжатый воздух для привода топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания отбирается из магистрали подачи сжатого воздуха во внешнюю камеру сгорания, поступает в пневмоаккумулятор и заряжает его, для подачи топлива во внешнюю камеру сгорания система управления переводит золотник управления подачей сжатого воздуха в положение, при котором сжатый воздух из пневмоаккумулятора поступает в ту полость поршня привода топливной форсунки, при поступлении сжатого воздуха в которую поршень привода топливной форсунки с ускорением движется в сторону внешней камеры сгорания, накапливает кинетическую энергию и через плунжер топливной форсунки передает кинетическую энергию топливу в полости плунжера топливной форсунки, вследствие чего кинетическая энергия поршня привода топливной форсунки переходит в энергию сжатия топлива и энергию упругой деформации стенок полости плунжера топливной форсунки, топливо из полости плунжера топливной форсунки подается во внешнюю камеру сгорания, при этом энергия сжатия топлива и упругой деформации стенок нижней полости плунжера топливной форсунки преобразуется в энергию диспергирования топлива.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР системы управления дозой топлива пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - Принципиальная схема двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей.
1 - камера сгорания; 2, 6, 23, 24 - канал; 3, 7, 15, 16 - газораспределительный клапан; 4, 8, 17, 18 - поршень; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - катушка подмагничивания якоря; 13 - статорный магнит; 14 - статорная катушка; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратный клапан.
Фиг. 2 - Принципиальная схема пневматического привода топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания в позиции до подачи топлива во внешнюю камеру сгорания.
29, 33, 34, 38, 39, 40 - канал; 30, 37, 42 - обратный клапан; 31 - пневмоаккумулятор; 32 - золотник управления подачей сжатого воздуха; 35 - поршень привода топливной форсунки; 36 - плунжер топливной форсунки; 41 - пружина плунжера топливной форсунки.
Фиг. 3 - Принципиальная схема пневматического привода топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания в позиции после подачи топлива во внешнюю камеру сгорания.
34, 38 - канал; 37, 42 - обратный клапан; 35 - поршень привода топливной форсунки; 36 - плунжер топливной форсунки; 41 - пружина плунжера топливной форсунки.