Спосіб спалювання твердих палив у двигуні внутрішнього згоряння

Спосіб спалювання твердих палив у двигуні внутрішнього згоряння шляхом циклічного продування попередньо стиснутим у робочому циліндрі повітрям розігрітого твердого палива, розміщеного у виносному реакторі, з наступним поверненням продуктів реакцій у робочий циліндр, який відрізняється тим, що продування розігрітого шару палива здійснюють примусово, шляхом послідовного перерозподілу об'ємів первинної та вторинної камер реактора, причому фаза перерозподілу об'ємів відносно ходу поршня робочого циліндра заздалегідь задається. на готування цих розчинів і підтримка їх у зваженому стані, підвищений знос паливопостачальної апаратури і циліндро-поршневої групи ДВЗ Певною мірою в якості способу спалювання твердого палива в двигуні можна розглядати спалювання палива в двигунах із зовнішнім підведенням теплості (двигуни Стерлінга). Теплість підводиться до робочого тіла через стінку теплообмінника і по цьому природа теплості не має особливого значення При цьому немає практично ніяких обмежень на процес спалювання самого палива [Райдер Г., Хупер Ч. Двигатели Стерлинга. - Москва: Мир, 1986. - 464 а]. Основними недоліками даного способу є складність самого двигуна, висока вартість енергоустановки подібного типу. У якості прототипу обраний спосіб спалювання твердих палив у ДВЗ шляхом циклічної газифікації твердого палива в первинному реакторі. Сутність способу полягає в наступному. Повітря заповнює циліндр двигуна в процесі газообміну з навколишнім середовищем. У процесі стиски частина повітря по спеціальному каналі надходить у первинну камеру реактора. З первинної камери повітря проходить через шар палива, попередньо розігрітого до температури активації окислювально-відновних реакцій. Кисень повітря при цьому вступає в ряд послідовних реакцій з розігрітим паливом. Параметри розігрітого шару і розподіл у ньому температур підібрані таким чином, що на виході із шару палива, повітря перетвориться в генераторний газ. Генераторний газ, виходячи із шару твердого палива, потрапляє у вторинну камеру реактора. У процесі стиску повітря в робочому ци CM О CD CM CO О) 32644 ліндрі відбувається перерозподіл початкової маси повітря між сполученими з робочим циліндром об'ємами Як наслідок цього в ході стиск у із первинної камери реакції у вторинну, через шар палива проходить частина повітряного заряду, перетворюючись у генераторний газ, що накопичується у вторинній камері реактора При наступному русі поршня в робочому циліндрі з верхньої мертвої точки (ВМТ) у нижню мертву точку (Н МТ) генераторний газ із вторинної камеои реактора надходить у робочий циліндр двигуна При цьому генераторний газ знову проходить через шар палива, де утворюється додаткова КІЛЬКІСТЬ пальних компонентів, або безпосередньо потрапляє в робочий цилтдр При цьому рух ПО ТОКІВ газів управляється по засобах спеціальних органів газорозподілу, маючих привід від двигуна У робочому циліндрі генераторний газ змішується з повітрям первинної камери, створюючи пальну суміш Пальна суміш підпалюється по засобах електричної іскри, шляхом упорскування невеликої порції дизельного палива, або іншим способом Під дією тиску з боку продуктів згоряння пальної суміші, поршень здійснює робочий хід [Патент США № 5216982] Недоліками приведеного вище способу є процес згоряння палива при даному способі спалювання в ДВЗ протікає через цілий ряд реакцій, у котрих не тільки виділяється, але і поглинається теплість Це у свою чер гу приводить до значних утрат теплості Процес згоряння пальної суміші, при даному способі спалювання, починається після того, як поршень проходить деяку частин у шляху від ВМТ до НМТ Це приводить не тільки до втрати частини активного ходу поршня, але й робить неможливою орган ізаці ю ізо хорно го підве дення теп ло сті У свою чергу це унеможливлює не тільки керування процесом підведення теплості, але й організацію в даному двигуні найбільше раціональних термодинамічних1 циклів, зокрема цикла Отто Витікання генераторного газу з вторинної камери реактора й утворення пальної суміші продовжується в ході всього процесу розширення Це робить процес підведення теплості так само розтягнутим на весь робочий хід У свою чергу це приводить до збільшення температури газів, що відпрацювали, на виході з двигуна, і як слідство, зниженню ефективності використання теплості Частина повітря, проходячи через шар розігрітого палива, і вступаючи з ним у реакцію, значно нагрівається Це приводить до більш різкого росту тиску в ході процесу стиску, від чого збільшується негативна робота стиску, що також приводить до зниження ефективності ДВЗ У основу винаходу поставлена задача створити спосіб спалювання твердих палив у ДВЗ, нова сукупність операцій якого дозволила б підвищити ефективність використання твердого палива Для вирішення даної задачі, у способі спалювання твердих палив у двигуні вн утрішнього згоряння, шляхом циклічного продування попередньо стиснутим у робочому циліндрі повітрям розігрітого шару палива, розміщеного у виносному реакторі, із наступним поверненням продуктів реакцій у робочий циліндр Відрізняється тим, що продування шар у розігріто го палива здійснюють примусово шляхом додаткового витиснення повітря механічним способом по заздалепдь заданому закону Впливаючи на характер продування шар у палива, шляхом зміни закону переміщення витискувального пристрою, стає можливим керування підведенням теплості в термодинамічному циклі Тому що характер протікання процесу підведення теплості в ДВЗ визначає протікання термодинамічного циклу двигуна в цілому, стає можливою організація роботи двигуна по найбільше раціональних термодинамічних циклах Це дозволяє підвищити ефективність використання твердого палива Перевагою даного способу також є те , що при спалювані твердого палива по описаному нижче способу може бути отриманий не тільки генераторний газ шляхом циклічної газифікації, але і продукти згоряння, що безпосередньо попадаючи в робочий циліндр, здійснюють корисну роботу Пристрій для реалізації даного способу спалювання твердого палива в ДВЗ показано на фігурі 1, його робота на фігурах 2, 3, 4, 5 Цифрами на усіх фігура х позначені 1 Робочий циліндр двигуна 2 З'єдн уючий канал первинної камери реактора і робочого циліндра 3 Запірний пристрій 4 Первинна камера реактора 5 Вторинна камера реактора, заповнена розігрітим твердим паливом 6 Пристрій, що подає паливо 7 Пристрій для видалення приску 8 З'єднуючий канал вторинної камери реактора і робочого циліндра 9 Запірний пристрій 10 Механічний витискувач повітря 11 Шток приводу витискувального пристрою 12 З'єднуючий канал між первинною і вторинною камерою реактора На фігурі 2 показана взаємодія всіх механізмів у ході процесу стиску в робочому циліндрі На фігурі 3 показана взаємодія всіх механізмів у ході процесу підведення тепла На фігурі 4 показана взаємодія всіх механізмів у ході процесу робочого ходу в циліндрі двигуна На фігурі 5 показана взаємодія всіх механізмів у ході процесу газообміну робочого циліндра з навколишнім середовищем У запропонованому способі повітря, або ІН ШІЙ аналогічний газ заповнює робочий циліндр 1, за допомогою органів газорозподілу двигуна (на малюнку не показані) На такті стиску, під дією поршня в робочому циліндрі 1, повітря витискається в первинну камеру реактора 4, по спеціальному каналі 2, постаченому запірним пристроєм 3, що на такті стиску залишається відкритим До кінця стиску в первинній камері 4 зосереджується все повітря або його визначена частина Реактор являє собою контейнер, частина якого заповнена твердим паливом Паливо, за допомогою спеціального пристрою (на малюнку не показане), попередньо розігріто до температури активації реакцій між пальними компонентами твердого палива і киснем повітря Ця частина являє собою вторинну камеру реактора 5 Крім ємності для палива вторинна камера 5 оснащена пристроєм для подачі палива в контейнер 6 і пристроєм для видалення приску 7 Конструкція цих пристроїв повинна забезпечувати герметичність реактора на такті стиску і робочого ходу Вторинна камера 4 сполучається з робочим циліндром 1 по І'МФ Лииіоіосіи t/ia ваииви ojot/daax ьннеаоїи -еиэ gpouo M9h 3bH£idtfia ениаехэдо ь\-\ ііИеміфиє -BJ oge bHHbdojE wooatiodu MibuaeduA яхэгаишкои oet/ *оі, еьеаАхэихиа negooec ou 'еаииви /dem OJOX BHHeeAt/odu aaooAwndu 'ИОНИИ хиневАвохоигіохие эн egtf Л daua xot/ 'аіи хиП oweo хєх є 'віи хиґі ^9 ЇЇ Л XMHBaAaoiDHdoMna є Амохв-яї/Ад ou soihBdu otn 'нАіиаЬ1 uxeeAt/Agou оаиижом онНиаэыэ 'ЛІМЄІНВХЗУЧ ojoHttoaudu utixAdxoHox t/ш яхижзі/єє о І виваАхоих иа AxAd НО ХЄЕ otn 'зі єн At/ьшо £ ot ьеаАхэихиа ьзяізеїгшзйзи Апохь OU 'АНОМВЄ trie яхижаивЕ яхоїх чию .ц | ixoouuax bHHat/aat/m daxxBdBx 'cat/1 e ваиі/ eu ojot/daax вннвасшеио {доэоиэ Аічоней1 ndu Акчої еаииеи dem Eadah oumnodu оґп 'bdnaou иэохяшх Хіт яіижаивс AwndueH 'uooauai nHHat/aat/iu daxxed ex жохєі e 'BHH tidoj£ patiodu a tiooauai юнаїґаа Xt\u яозіхчіш 'э)пиа OJOHBCBXO ie эеаииииа щ ludaHd ledina хиньвнє OHgidiou atfAg ан 01. вьваАхоиіиа t/tandu єн иниьийи із;)і є оаохвн&о sexoodBH хвмэ.до хра A OHtfiaout/ta ХОИІ 'вояіснЛн Ь'з.с ониіюои оіодоз жт edoixeed і внАіиа \/ им 3,90 ра ихяшхэо ajHAjMatf хин±»е±иби±он otf і хеі *хое\ґ ot/ ми иинваоооіоєе иіАд эжом ваииеи ojotr daai ьннвасяивиэ дроиэ ИИНВЇҐ 'nafriMaotfadao тн тиі/охввн є AHiwgooeBj iitiBCiHBJdo Via ііоонжаі/еє А 'АмояП ndjj (g л\ф) b3si3Oidoi8ou шіиИ OJOK BOOIU k uo4Lomuett»Q 'BHAjnat/ Auitj'oueodoeej MHBjdo cad эь 'bHHbdoje MixAtfodu WUOLJ (V ЦФ) Aiogod AHond ом яіоюшзиіНє nrjH ot/ i^g tfta bHmdou її/o x ndu at/ 'j. dt/щииґі MMhogod A qiotbuuediou '6 ni HHiHdxt/;a eadah 'j. BHAjna £i 'g Bdoixead Adawex AHHMdoia 3AHt/3tc otn '8 Аі/енех ou BHHBdoje nxxAtfodu iuet/ (. {dt/HiUMti Awobogod А и Jdoixead а Ахоиі Aiood ot/ qint/oandu , Ajdah оюаэ А э^ BHHBdojt ajixAt/odu шгіана іоянтісі -і Ана внна тяи їдє єн вн тэвь вгпні є 'ва ии ви Ad -em Ане хэ ojOHdAiBdauwai Axrtndit/iu вн ьояізвьвй -іиа оаоххэен ouuai ntti xead i t/o x а анаиіШд eHAjnat/ BHHBdojE udawex А*мэ,до t/ia Аниювь Ан ьвнє MiBt7Buxo нэниаои Axt/еииа АмояИ a Bdoixead V ndawBx toHHnadau мэ.до ntixead ІНОИХО ихяиа иэоаиижоуч ou bonueaAgt/ia idBm A gohi 'ИІЛІИХВІ иіАд інниаои нею MMNdAiedaunai OJOH I Adarn єн ntnaoi oi 'BHHBdojE nxxAt/odu и,оиь твж^аї/о onttix доэн jHeaoiueuo ndu ohix^ енА-іиаї/ ndawBx А^э.до t/ia Аниювь Аньенеэн иіві/вихо at/Ад edoixead ^ nd эмв» toHHnadau мэ.до OHt/;aout/tg utiex^Hcej ИІВІ / t/tu OHt/jxgoaH Ахь 'Bdiiaou єниховь ex ихяшх внэж t/adaooe ихАд енниаои edoxxeed idanex иіннивйаи а Амэихэ ЬҐІНІХ ot/ it/ox 'idt/Hiunh Awohogod a AEBJ OJOHdoxeddHaj імьннєаоіиєизо& E\ HAjnat/ вэяхэАх •xaodu otnxy tHHBaAxxaodu ndu вояхиавхо єхані ехь 'OJOX t/ia яхижэивс Ajdah o«oao A a^ dAxedauwax Ашоян a Amt/ouEod trie і 'ваииви Adem иниґпвоі tfia Іваииеи dBrn Eadah Bdxiaou AxAd itheEiHejdo aowA XMHxadxHOx t/ia яхижаиеє эннехэо 'BHHBdojE nxxAt/ odu ixDMh і XBX '('unxoxodu А хь) EBJ H xb ихАд ажоуч n}tixead woixAt/odu пиааґініх ndu ваии ви ише хнанои їлюх иминяиви є nh xBdd 8 эеиАхоа Bdxiaou янэоих ваииви dBrn Eadah іннаж -tfoxodu Md(j Ot кваАхоихиа зьняиіае otn 'dixoodu зоїнаоиєБ і ваииеи ojoxidjieod dem eadah яхиі/oxodu > ndawe» lOHHnadau z\ эхАнэихиа 'bdxiaou otn 'WOH -иь шихєх zi AUBHBX OJOHKAUOUO OJOHЯL/ejhэuo xeg -О0ЄБ ou otogoo жт ьояхоіеьАиоио edoxxead ndaw -ex jat/идо 9 ndawex lOHHMdoxa мз.до иьснАтяиїдє ex 'edoxxBad p ndawB» lOHHnadau шэ.до иьснАт •нэпе 'oi. иваАхэи хиа bonxBtniwadau эениьои оеь эж иох л '(£ J|0) ьояхзьниь^іа д udawBx i.oHHMdoxa Аиенех 6 nidxDMdu иингішеє є 'взяхзєаисіхєє f nd -awBx ipHHMadau Аиенех 9 Mjdxondu иинйшвс 'ихьох i.oaxdaw юянxdэa aBJBOOt/ Ахэихэ ;ххвх вн і idt/ніи -v»h Awohogod A янэmdou MUO>J (Z МФ) иэяхэвтиивс tdoxxead A ot ьеаАхэи хиа Ч WHhogod Bdxiaou Ахэи хэ pahodu л еаииеи и«ч -еххэеь жш Adoxoodu оіоняиіа Ашэ.до BHaid 'Bdxiaou вниховь ВНЬВНЕЭН эгпии эвиАхэа моаииеи £ -ad А 'Ахэихо ndu 'Aunxoxodu t/m AHiwt/ia вн ' ndy Ахэи хэ pdhodu а bdxiaou воя хз АжУагіаооЕ і at/ > edoxxBad Adawex AHHMadau soidoaxA edoxxBdd Adoxoodu внихэвь ваииви ojot/daax і oiodxandu OJ -оняиваАхэи хиа t/ia вняиід модоэоиэ митні яэюихь оде 'ц хохт Eadah енАлиай1 tfia bosxnt/oandu OV nidxo Mdu ииньеаАхэи хид ууодоэоиэ митні яэмихв о де 'b Hmdo u j t/иа А и и не но хи а и хАд эжоп о т 'Ot (еьеаАхэихиа) oiodxondu о.юняиеаАхэихиа хед -оэеБ ou i.omdau t/ia enduit/t/ia edoxxedd енихэвь ej •Adtf (энеЕвхои эн AXHCHUBW єн) Aeej ojoHdoxedaHaj ' оде BHHBdojE aixxAtrodu ьннэтино but/ nidxondu иин эиаонехоа ихАд эжом іиенєх А жохеї (анеєехои ан Ахноіиеуч єн) egt/ t/;a wot/oandu EI '6 мэойхэийи WHH ojOHahBxoou '9 Аі/енех оіоняаеіИзио хедооеє 32644 I \ \ t i l t / t О U Фіг. 2 «чия ею і I 11 V 11 о іш ) ==а.к = 1 1 і гопю «в. >— и^ " ...... Фіг. З Фіг. 4 \ Фіг. 5 Т ира ж 5 0 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3- 72-89 (03122)2 -57-03