Способ управления уровнем зарядки пневмоаккумулятора двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания Российский патент 2018 года по МПК F02B33/00 F02G3/02 F01L9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения патент 2398118 «Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания».

При пуске двигателя (см. чертеж) в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 через открытый впускной клапан 4 поступают в надпоршневую полость силового поршня 5, и он под действием продуктов сгорания начинает движение вниз, которое кривошипно-шатунным механизмом 6 преобразуется во вращательное движение соединительного вала 7, через который передается кривошипно-шатунному механизму поршня компрессора 8 таким образом, что поршень компрессора 9 движется вверх. Сжимаемый в надпоршневой полости поршня компрессора 9 воздух через обратный клапан 10 поступает во внешнюю камеру сгорания 1 и пневмоаккумулятор 11, пополняя расход воздуха во внешней камере сгорания 1 в процессе горения топлива и заряжая пневмоаккумулятор 11. Площадь силового поршня 5 больше площади поршня компрессора 9, и поэтому давление сжимаемого воздуха на входе во внешнюю камеру сгорания 1 больше, чем давление продуктов сгорания на ее выходе. После того как силовой поршень 5 окажется в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 9 в верхней мертвой точке, кинетическая энергия маховика 12 меняет направление движения обоих поршней. При движении поршня компрессора 9 в нижнюю мертвую точку воздух из атмосферы через обратный клапан 13 засасывается в надпоршневую полость поршня компрессора 9. Одновременно система управления переводит впускной клапан 4 в закрытое (левое) положение, а выпускной клапан 14 в открытое (правое) положение, и при движении силового поршня 5 в верхнюю мертвую точку отработавшие продукты сгорания из надпоршневой полости силового поршня 5 через выпускной клапан 14 выбрасываются в атмосферу. После прибытия силового поршня 5 в нижнюю мертвую точку, а поршня компрессора 9 в верхнюю мертвую точку система управления снова переводит впускной клапан 4 в открытое положение, а выпускной клапан 14 в закрытое положение, и начинается очередной рабочий такт.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - обеспечить управление уровнем зарядки пневмоаккумулятора двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется на основе принципа действия поршневого двигателя с внешней камерой сгорания, патент 2398118.

С уменьшением задаваемой мощности двигателя необходимо соответственно уменьшать и массу подаваемого во внешнюю камеру сгорания 1 воздуха из пневмоаккумулятора 11. Однако при движении поршня компрессора 9 из нижней мертвой точки в верхнюю в пневмоаккумулятор 11 подается вся масса воздуха, находящаяся в надпоршневой полости поршня компрессора 9. Таким образом, в пневмоаккумулятор 11 поступает масса воздуха, превышающая ту, которая требуется для обеспечения оптимального значения коэффициента избытка воздуха на переходных режимах - при мощности, меньшей максимальной. В результате происходят нерациональные расходы энергии и ресурса - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора 9 испытывает избыточные нагрузки, через зазор между цилиндром и поршнем компрессора 9 происходит сверхнеизбежная утечка воздуха, и дополнительная потеря тепла через стенки цилиндра. Для соответствия уровня зарядки пневмоаккумулятора 11 с задаваемой мощностью двигателя и оптимального значения коэффициента избытка воздуха система управления открывает клапан выброса воздуха 16 в момент времени, когда давление в пневмоаккумуляторе 11 достигнет уровня, при котором обеспечивается требуемое давление подаваемого во внешнюю камеру сгорания 1 воздуха, излишек воздуха выбрасывается в атмосферу.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления уровнем зарядки пневмоаккумулятора двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания, включающего поршень компрессора, внешнюю камеру сгорания, пневмоаккумулятор, систему управления и клапан выброса излишка воздуха в атмосферу, при этом из пневмоаккумулятора подают воздух во внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что для соответствия уровня зарядки пневмоаккумулятора воздухом, подаваемым из компрессора, с задаваемой мощностью двигателя и оптимального значения коэффициента избытка воздуха путем уменьшения массы подаваемого во внешнюю камеру сгорания воздуха система управления открывает клапан выброса излишка воздуха в атмосферу в момент времени, когда давление в пневмоаккумуляторе достигнет уровня, при котором обеспечивается требуемое давление подаваемого во внешнюю камеру сгорания воздуха.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработке классических ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж. Принципиальная схема двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания.

1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4 - газораспределительный клапан; 5 - силовой поршень; 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня; 7 - соединительный вал; 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора; 9 - поршень компрессора; 10, 13 - обратные клапаны; 11 - пневмоаккумулятор; 12 - маховик; 14 - выпускной канал; 15 - вал отбора мощности: 16 - клапан выброса воздуха.

Изобретение относится к двухтактным двигателям с внешней камерой сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двухтактный двигатель с внешней камерой сгорания включает пневмоаккумулятор, систему управления и клапан выброса излишка воздуха в атмосферу. Для соответствия уровня зарядки пневмоаккумулятора с задаваемой мощностью двигателя и оптимального значения коэффициента избытка воздуха система управления открывает клапан выброса излишка воздуха в атмосферу в момент времени, когда давление в пневмоаккумуляторе достигнет уровня, при котором обеспечивается требуемое давление подаваемого во внешнюю камеру сгорания воздуха. 1 ил.

Способ управления уровнем зарядки пневмоаккумулятора двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания, включающего поршень компрессора, внешнюю камеру сгорания, пневмоаккумулятор, систему управления и клапан выброса излишка воздуха в атмосферу, при этом из пневмоаккумулятора подают воздух во внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что для соответствия уровня зарядки пневмоаккумулятора воздухом, подаваемым из компрессора, с задаваемой мощностью двигателя и оптимального значения коэффициента избытка воздуха путем уменьшения массы подаваемого во внешнюю камеру сгорания воздуха система управления открывает клапан выброса излишка воздуха в атмосферу в момент времени, когда давление в пневмоаккумуляторе достигнет уровня, при котором обеспечивается требуемое давление подаваемого во внешнюю камеру сгорания воздуха.