Способ повышения степени диспергирования топлива однотактным приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания
METHOD OF INCREASING THE DEGREE OF FUEL DISPERSING WITH A ONE-STROKE FUEL INJECTOR DRIVE OF A FREE-PISTON POWER MODULE WITH A COMMON EXTERNAL COMBUSTION CHAMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения патент №2591360 «Способ управления подачей топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания однотактным приводом топливной форсунки».
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 (далее - энергомодуль).
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 движение 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 (по фигуре) 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 однотактным пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем. Сжатый воздух (далее - воздух) для действия привода топливной форсунки отбирается из магистрали подачи воздуха (каналы 23, 24) во внешнюю камеру сгорания 1. Воздух по каналу 29 (фигура 2) через обратный клапан 30 поступает в пневмоаккумулятор 31 и заряжает его. Для подачи топлива во внешнюю камеру сгорания система управления устанавливает золотник управления подачей воздуха 32 в правое, как показано на рисунке, положение. Воздух из пневмоаккумулятора 31 по каналам 33, 34 поступает в левую полость поршня привода топливной форсунки 35. Поршень привода топливной форсунки 35 движется вправо, толкателем плунжера топливной форсунки 36 соединяется с плунжером топливной форсунки 37 и сжимает пружину плунжера топливной форсунки 38. При этом кинетическая энергия поршня привода топливной форсунки 35 и плунжера топливной форсунки 36 переходит в потенциальную энергию давления топлива в правой полости плунжера топливной форсунки 37. Топливо из правой полости плунжера топливной форсунки 37 по каналу 39 через обратный клапан 40 и канал 41 подается во внешнюю камеру сгорания. Отработавший воздух из правой полости поршня привода топливной форсунки 35 по каналам 42, 43 выбрасывается в атмосферу. Одновременно пружина плунжера топливной форсунки 44 перемещает плунжер топливной форсунки 45 вправо и топливо из топливного бака (на рисунке не показан) по каналу 46 через обратный клапан 47 по каналу 48 засасывается в левую полость плунжера топливной форсунки 45. Для очередного цикла подачи топлива во внешнюю камеру сгорания система управления переводит золотник управления подачей воздуха 32 в левое положение. Воздух из пневмоаккумулятора 31 по каналам 33, 42 поступает в правую полость поршня привода топливной форсунки 35. Поршень привода топливной форсунки 35 движется влево, толкателем плунжера топливной форсунки 49 соединяется с плунжером топливной форсунки 45 и сжимает пружину плунжера топливной форсунки 44. При этом кинетическая энергия поршня привода топливной форсунки 35 и плунжера топливной форсунки 45 переходит в потенциальную энергию давления топлива в левой полости плунжера топливной форсунки 45. Топливо из левой полости плунжера топливной форсунки 45 по каналу 48 через обратный клапан 50 и канал 41 подается во внешнюю камеру сгорания. Отработавший воздух из левой полости поршня привода топливной форсунки 35 по каналам 34. 51 выбрасывается в атмосферу. Одновременно пружина плунжера топливной форсунки 38 перемещает плунжер топливной форсунки 45 влево и топливо из топливного бака по каналу 46 через обратный клапан 52 по каналу 39 засасывается в правую полость плунжера топливной форсунки 37. В дальнейшем система управления, переводя золотник управления подачей воздуха 32 из одного положения в другое, обеспечивает непрерывную, или в виде серий циклов подачи топлива, подачу топлива во внешнюю камеру сгорания в соответствии с задаваемой мощностью энергомодуля. При подаче топлива во внешнюю камеру сгорания потенциальная энергия давления топлива преобразуется в энергию диспергирования топлива.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ повышения степени диспергирования топлива однотактным приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, включающего магистраль подачи сжатого воздуха во внешнюю камеру сгорания, систему управления, пневмоаккумулятор, золотник управления подачей воздуха, поршень привода топливной форсунки, толкатель плунжера топливной форсунки, плунжер топливной форсунки и внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что воздух для действия привода топливной форсунки отбирается из магистрали подачи воздуха в общую внешнюю камеру сгорания, поступает в пневмоаккумулятор и заряжает его, для подачи топлива во внешнюю камеру сгорания система управления устанавливает золотник управления подачей воздуха в положение, при котором поршень привода топливной форсунки движется в одну сторону, толкателем плунжера топливной форсунки соединяется с плунжером топливной форсунки, при этом кинетическая энергия поршня привода топливной форсунки и плунжера топливной форсунки переходит в потенциальную энергию давления топлива в полости плунжера топливной форсунки, топливо из полости плунжера топливной форсунки подается во внешнюю камеру сгорания, для очередного цикла подачи топлива во внешнюю камеру сгорания система управления переводит золотник управления подачей воздуха в положение, при котором поршень привода топливной форсунки движется в другую сторону, толкателем плунжера топливной форсунки соединяется с плунжером топливной форсунки, кинетическая энергия поршня привода топливной форсунки и плунжера топливной форсунки переходит в потенциальную энергию давления топлива в полости плунжера топливной форсунки, топливо из полости плунжера топливной форсунки подается во внешнюю камеру сгорания, при подаче топлива во внешнюю камеру потенциальная энергия давления топлива преобразуется в энергию диспергирования топлива.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР системы управления дозой топлива приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура 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.
Фигура 2. Принципиальная схема однотактного привода топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания.
29, 33, 34, 39, 42, 41, 43, 46, 48, 51 - канал; 30, 40, 47, 50, 52 - обратный клапан; 31 - пневмоаккумулятор; 32 - золотник управления подачей воздуха; 35 - поршень привода топливной форсунки; 36, 49 - толкатель плунжера топливной форсунки; 37, 45 - плунжер топливной форсунки; 38, 44 - пружина плунжера топливной форсунки.