Свободнопоршневой генератор газа и способ его работы в режиме термодинамического цикла сгорания гомогенной топливно-воздушной смеси с воспламенением от сжатия

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания, двигателям внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия, термодинамическому циклу сгорания гомогенной топливно-воздушной смеси с воспламенением от сжатия (HCCI Homogeneous charge compression ignition). Ввиду того, что движение поршневых групп осуществляется исключительно под действием давления газов и режим движения зависит только от протекания термодинамических процессов в дизельном и компрессорных цилиндрах, такой агрегат и называется свободнопоршневым. В его средней части расположен открытый с двух сторон цилиндр, в котором протекает двухтактный рабочий процесс с воспламенением от сжатия. Цилиндр выполнен с прямоточной щелевой продувкой. В цилиндре оппозитно перемещаются два поршня, которые связаны между собой легким реечным синхронизирующим механизмом, один из которых во время рабочего хода открывает, а во время возвратного хода закрывает выхлопные окна, прорезанные в стенках цилиндра. Другой поршень также открывает и закрывает продувочные окна. Когда они сближаются, воздух, заключенный между ними, сжимается; к моменту достижения мертвой точки температура сжимаемого воздуха становится достаточной для воспламенения топлива, которое впрыскивается через форсунку. В результате сгорания топлива образуются газы, обладающие высокой температурой и давлением; они заставляют поршни разойтись в стороны. С поршнями связаны компрессорные поршни, двигающиеся в своих цилиндрах. При расходящемся ходе поршней идет всасывание воздуха из атмосферы в компрессорные цилиндры, при этом самодействующие впускные клапана открыты, а выпускные закрыты. При встречном ходе поршней впускные клапана закрыты, а выпускные открыты и через них воздух нагнетается в ресивер, окружающий дизельный цилиндр. Поршни двигаются навстречу друг другу за счет энергии воздуха, накопившейся в буферных полостях во время предыдущего рабочего хода. Газы из выпускных окон поступают в выпускной коллектор и далее подаются в тяговую турбину, вал которой соединен с трансмиссией. Технической проблемой, существующей в настоящее время, является отсутствие достаточно надежных и простых двигателей, в которых мог бы быть реализован цикл HCCI, обеспечивающий высокое КПД двигателей и наиболее полное сгорание топливной смеси. Задачей предлагаемого изобретения является модернизация классического СПГГ с целью реализации в нем цикла HCCI. Техническим результатом является значительное повышение КПД свободнопоршневого генератора газа при одновременном обеспечении наиболее полного сгорания топливной смеси, а также обеспечение возможности работы СПГГ на широком спектре топлива. Для возможности реализации цикла HCCI в классическом СПГГ, предлагается произвести конструктивные изменения, связанные: - с заменой дизельной топливной аппаратуры на газовую, - организацией процесса образования гомогенной топливной смеси. - поддержанием условий самовоспламенения смеси, что позволит осуществить эффективный принцип работы СПГГ по циклу HCCI. Из официально опубликованной в ФИПС http://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2800197&TypeFile=html (дата обращения 26.07.2023 г.)