RU2378529C2

RU2378529C2 - Nozzle for pump and pneumatic spraying of fuel

Info

Publication number: RU2378529C2
Application number: RU2007113369/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Тулаев (RU); Юрий Васильевич Тулаев
Original assignee: Юрий Васильевич Тулаев
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2010-01-10
Also published as: RU2007113369A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention is related to design and operation of internal combustion engine. Nozzle for pump and pneumatic spraying of fuel comprises cylindrical shell open at the top and bottom and arranged with circular ledge, press flange arranged as a whole with shell, body cover, cone valve with groove in upper part, valve seat with ledge, rod with hole for the whole length of rod, fixators-limiters of vertical shifts, hollow nozzle piston, having free space inside, nozzle cylinder, spraying disks with holes, which produce perforated labyrinth, nut of disks fixation, nozzles for compressed air and fuel inlet, electrically driven valves of compressed air and fuel control and supply, oval ledge on piston head, axial compressor, compressed air receiver, fuel tank. Nozzle drive is executed by means of electrically driven valves action at its piston for valve opening and closing and at fuel for its spraying by compressed air or overpressure of the fuel itself without compressed air, valve is connected with the help of thread to rod and is inserted top down into body till ledge stop at seat and in body. Fixators-limiters that limit value of vertical shifts in opening and closing of valve enter groove of valve and are screwed into threaded holes in valve seat. Size of fixators that protrude into groove is less than width of groove on valve. Limiter of piston stroke is inserted into body. Lower support part of body is installed with the possibility of free traveling inside nozzle body and is arranged with larger diametre compared to other part of piston stroke limiter, spring is installed on it, which rests on lower support part of piston stroke limiter by lower end, and touches lower plane of nozzle piston by upper end. Nozzle cylinder is inserted into body, rests on piston stroke limiter and is pressed by body cover. Pressing force of cover acts through cylinder to limiter of piston stroke and at valve seat. Piston space hosts spraying disks with holes, one of which has its whole area as perforated, the second disk has holes only in the centre, and the first on top has holes along periphery. Thread is cut in upper part of piston, and nut that presses disks is screwed into this thread. There are two threaded holes in cylinder cover, and compressed air nozzle is screwed in one of them, and fuel inlet nozzle is screwed into the other one. Holes with thread and holes in nozzles represent fuel supply and air supply channels. Electrically driven valve for control and supply of fuel is installed on pipeline for fuel supply, directly near nozzle for fuel supply. Electrically driven valve for supply and control of compressed air is installed on air duct.

EFFECT: invention makes it possible to burn all grades of liquid fuel, light and heavy, with addition of coal dust and liquefied gas and to achieve cycle of Beau-de-Rochas, which is optimal in thermodynamic respect.

1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Сами двигатели внутреннего сгорания широко применяются в военной промышленности на кораблях Военно-морского флота, в сухопутных войсках, во всех отраслях промышленности нефтегазовой, речном и морском гражданском флоте, в сельском хозяйстве.The invention relates to the construction and operation of internal combustion engines. Internal combustion engines themselves are widely used in the military industry on the ships of the Navy, in the ground forces, in all industries of the oil and gas, river and marine civil fleets, and in agriculture.

Наиболее близкими к изобретению являются: форсунка для насосного распыливания топлива, изображенная на фиг.137а стр.177 книги автора П.И.Титова «Судовые силовые установки» государственного издательства судостроительной литературы 1951 года, форсунка для пневматического распыливания, изображенная на этой же странице фиг.137в, эти форсунки описаны на страницах 177 и 178, форсунка, изображенная на рис.24 стр.34 книги «Трактор Т-150К» авторский коллектив В.А.Бугара, Л.А.Ванштейн и др. издательство «Колос», 1976 г. Эта закрытой конструкции форсунка описана на стр.33 и 34.Closest to the invention are: a nozzle for pump atomization of fuel, shown in Fig. 137a p. 177 of the book by the author P.I. Titov "Ship power plants" of the state publishing house of shipbuilding literature of 1951, a nozzle for pneumatic atomization, shown on the same page of FIG. .137c, these nozzles are described on pages 177 and 178, the nozzle shown in Fig. 24 p. 34 of the book “T-150K Tractor” by the team of V. A. Bugar, L. A. Vanstein and other publishing house “Kolos”, 1976 This closed nozzle design is described in pg. 33 and 34.

Форсунка, изображенная на фиг.137^а, является по конструкции форсункой открытого типа в настоящее время не применяется. О ней написано на стр.177: «В первом случае топливо под высоким давлением, иногда превышающим 1000 кг/см², подается к распылителю с очень маленькими отверстиями, порядка нескольких сотен микронов и поступает в камеру сгорания в мелкодисперсном состоянии». Эта форсунка не знала дальнейшего применения из-за необходимости создавать высокое давление для распыливания топлива. Двигатели развивали эффективную мощность 400 л.с. при 127 оборотах в минуту и были оборудованы описанными выше форсунками. Форсунки (фиг.137^а) работали безотказно, сгорание происходило чисто, выхлоп прозрачный, чистый. Давление создавалось 1000 кг/см² профилем кулачковой шайбы топливного насоса. Но уже в те годы развитие двигателестроения шло в направлении увеличения числа оборотов для подобных двигателей 400-500 об/мин с одновременным увеличением степени сжатия от 12 до 15. По этим причинам открытую форсунку применять прекратили.The nozzle shown in Fig. 137 ^a is, by design, an open type nozzle not currently used. About it it is written on page 177: "In the first case, fuel under high pressure, sometimes exceeding 1000 kg / cm ² , is supplied to the atomizer with very small holes, of the order of several hundred microns, and enters the combustion chamber in a finely dispersed state." This nozzle did not know further application because of the need to create high pressure for atomization of fuel. The engines developed an effective power of 400 hp. at 127 rpm and were equipped with the nozzles described above. The nozzles (Fig. 137 ^a ) worked flawlessly, combustion was clean, the exhaust was transparent, clean. The pressure was generated by 1000 kg / cm ² profile of the cam washer of the fuel pump. But already in those years, the development of engine building went in the direction of increasing the number of revolutions for such engines from 400-500 rpm with a simultaneous increase in the compression ratio from 12 to 15. For these reasons, the open nozzle was stopped.

На стр.177 книги «Судовые силовые установки» автора профессора П.И.Титова «Государственного издательства судостроительной литературы» 1951 года, фиг.137^б изображена форсунка пневматического распыливания топлива, приводимая в действие приводным механизмом от топливного диска (кулачка), расположенным на газораспределительном валу, она состоит из корпуса и крышки, представляющей собой одно целое с нажимным фланцем, клапана в виде конуса, притертым к гнезду. Топливо подается по топлиподводящему каналу, воздух подается по воздухоподводящему каналу. Клапан в виде конуса ходит в гильзе, внизу на которой надеты распыливающие пластины с мелкими отверстиями по окружности. Клапан в виде конуса выведен за пределы корпуса форсунки через сальниковый узел. В описании на стр.178 указано: «Форсунка (фиг.137^б) предназначена для двигателей с пневматическим распылением топлива». Пневматическая форсунка применялась на двигателях внутреннего сгорания компрессорного типа с зажиганием топлива от теплоты сжатия воздуха, она также не получила широкого распространения по следующим причинам. В книге «Двигателестроение за полстолетие» автора профессора Г.В.Тринклера «Государственное издательство водного транспорта» 1954 года на стр.32 написано: «В проспекте завода Нобеля, касающемся компрессорных дизелей, написано: «В двигателе Дизеля взрывов нет: сжатие воздуха идет постепенно, при воспламенении нефти и при горении давление не повышается, а остается постоянным. Работа двигателя происходит, таким образом, плавно, без ударов и толчков.» «Вопрос этот получил в литературе далеко не достаточное освещение. Правильно ли то, что сказано в проспекте относительно постоянства давления газов в цилиндре двигателя? Верно лишь до того момента, пока в полном порядке находится форсунка, а также пусковой клапан двигателя. Если по какой-либо причине клапан в виде конуса форсунки будет неплотен или, что еще неприятнее, этот клапан вследствие излишнего трения в сальнике повиснет и не запрет вполне герметично отверстие форсунки, то сжатый воздух, доставляемый компрессором, начнет вместе с порцией топлива «неорганизованным образом» вытекать в рабочий цилиндр, в котором происходит сжатие до 32-33 атм поступившего воздуха. Вследствие этого, с одной стороны, в цилиндре повышается давление сжатия от притока воздуха из форсунки, с другой стороны, топливо из форсунки входит в цилиндр раньше времени». «В результате в цилиндре может произойти взрыв, давление которого будет крайне высоким. По вычислению И.А.Понамарева при конечном давлении сжатия, равном 32 атм, давление мгновенной вспышки достигает 85,8 атм.» И.А.Понамарев. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Изд. «Морской транспорт», 1948 г. Все написанное выше из книг «Двигателестроение за полстолетие» и «Судовые двигатели внутреннего сгорания» отражает существенные конструктивные несовершенства форсунки пневматического распыливания топлива (фиг.137^б, стр.177). «С учетом этих недостатков форсунка пневматического распыливания топлива и компрессорные двигатели дальнейшего развития и применения не получили, причем воздух для распыливания топлива получали с помощью поршневого компрессора. Это усложняло конструкцию, увеличивало вес и габаритные размеры дизеля.»On page 177 of the book “Ship Power Plants” by the author of Professor P.I. Titov of the State Publishing House of Shipbuilding Literature of 1951, FIG. 137 ^b shows a nozzle for pneumatic atomization of fuel driven by a drive mechanism from a fuel disk (cam) located on gas distribution shaft, it consists of a housing and a cover, which is one unit with a pressure flange, a valve in the form of a cone, ground to the socket. Fuel is supplied through the fuel supply channel, air is supplied through the air supply channel. A cone-shaped valve runs in a sleeve, at the bottom of which a spray plate with small holes around the circumference is fitted. The valve in the form of a cone is removed outside the nozzle body through the stuffing box. The description on page 178 states: "The nozzle (Fig. 137 ^b ) is intended for engines with pneumatic atomization of fuel." The pneumatic nozzle was used on internal combustion engines of the compressor type with ignition of fuel from the heat of compression of the air; it was also not widely used for the following reasons. In the book “Engine Building for Half a Century” by the author G.V. Trinkler, The State Publishing House of Water Transport, 1954, on page 32 it is written: “In the prospectus of the Nobel plant regarding compressor diesel engines, it says:“ There is no explosion in the engine of the diesel engine: there is air compression gradually, with the ignition of oil and during combustion, the pressure does not increase, but remains constant. Thus, the engine runs smoothly, without bumps and jerks. "" This question has received far from sufficient coverage in the literature. Is what the prospectus says about the constancy of gas pressure in the engine cylinder correct? It is true only until the nozzle and the engine start valve are in perfect order. If for some reason the valve in the form of a nozzle cone is loose or, what is even more unpleasant, this valve hangs due to excessive friction in the stuffing box and the nozzle opening is not completely hermetically sealed, then the compressed air delivered by the compressor will start together with a portion of fuel in an “unorganized manner” »Flow into the working cylinder, in which compression of the incoming air to 32-33 atm occurs. As a result of this, on the one hand, the compression pressure from the air flow from the nozzle increases in the cylinder, on the other hand, the fuel from the nozzle enters the cylinder ahead of time. " “As a result, an explosion can occur in the cylinder, the pressure of which will be extremely high. According to the calculation of I. Ponamarev at a final compression pressure of 32 atm, the pressure of an instant flash reaches 85.8 atm. ”I. Ponamarev. Marine internal combustion engines. Ed. “Sea transport”, 1948. Everything written above from the books “Engine Building for Half a Century” and “Ship Internal Combustion Engines” reflects significant structural imperfections of the nozzle for pneumatic atomization of fuel (Fig. 137 ^b , p. 177). “Given these shortcomings, the pneumatic atomizing nozzle of the fuel and compressor engines have not received further development and application, and the air for atomizing the fuel was obtained using a piston compressor. This complicated the design, increased the weight and overall dimensions of the diesel engine. ”

Форсунка, изображенная на стр.33, 34 книги «Трактор 150K» рис.24, много лет и сейчас применяется на всех без исключения двигателях внутреннего сгорания с зажиганием рабочей смеси от теплоты сжатия воздуха. Особенностью конструкции форсунки закрытого типа книги «Трактор Т-150K» является то, что «игла и корпус распылителя составляют прецизионную пару», этот конструктивный прием является слабым местом форсунки. Существует много причин, по которым игла распылителя клинит в его корпусе, качество распыливания снижается, двигатель снижает мощность, топливо полностью не сгорает. Одна из причин в том, что игла и корпус распылителя не охлаждаются и топливо не всегда отвечает требованиям качества.The nozzle shown on pages 33, 34 of the book “Tractor 150K” Fig. 24 has been used for many years and is now used on all internal combustion engines without exception, igniting the working mixture from the heat of air compression. The design feature of the closed-type nozzle of the T-150K Tractor book is that “the needle and sprayer body make up a precision pair”, this design technique is the weak point of the nozzle. There are many reasons why the atomizer needle wedges in its body, the quality of atomization decreases, the engine reduces power, and the fuel does not burn out completely. One of the reasons is that the needle and atomizer body are not cooled and the fuel does not always meet quality requirements.

В качестве прототипа необходимо принять форсунку пневматического распыливания топлива, изображенную на рис.137^б стр.177 книги «Судовые силовые установки» автора П.И.Титова.As a prototype, it is necessary to take the nozzle of pneumatic atomization of fuel, shown in Fig. 137 ^b p. 177 of the book "Ship power plants" by P.I. Titov.

Задача изобретения: в двигателях внутреннего сгорания, работающих на тяжелых сортах топлива (дизельное топливо, сырая нефть, мазут), приблизиться к циклу со сгоранием V=const, посредством надлежащей подготовки топлива и главным образом его тонкого распыливания, что позволило бы не производить и не применять для двигателей внутреннего сгорания бензин. Из книги «Судовые силовые установки» П.И.Титова, стр.177: «Обеспечивая быстрое, взрывного характера сгорание и позволяя таким образом приблизиться к наивыгоднейшему в термодинамическом отношении циклу Бо де Роша, смесь паров бензина с воздухом не допускает степени сжатия более 8». Из книги профессора П.И.Титова «Судовые силовые установки», стр.168 «При стремлении приблизиться к наивыгоднейшему в термодинамическом отношении циклу Бо де Роша». «Вследствие существенного различия в характере распыливания и подачи топлива скорость сгорания, вместе с нею скорость нарастания давления и температуры газа в бензиновых и нефтяных машинах резко различаются. Применяющееся в бензиновых машинах испарение топлива представляет идеальный способ его распыливания, а смесь паров топлива с воздухом обеспечивает наилучшие условия для быстрого окисления. Если учесть, что в момент воспламенения в цилиндре заключается весь заряд топлива, то становится понятным, что в бензиновых машинах сгорание имеет характер взрыва». Более чем за 60-летний период применения бензина в него ввели тысячи тонн присадок против детонации, которые в высшей степени токсичны, в горении не участвуют, выброшены в атмосферу и осели на поверхности Земли. Еще из книги «Судовые силовые установки» стр.168 автора П.И.Титова: «В дальнейшем рассматриваются три цикла, из которых один рассчитан на взрывное сгорание в бензиновых машинах, но мог бы найти приложение и в нефтяных машинах в случае обеспечения мгновенного сжигания нефти». Предположительно предлагаемая конструкция пневматической форсунки позволяет впрыснуть в рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания смесь паров топлива с воздухом. Эта смесь может воспламениться как от электрической искры, так и от теплоты сжатия воздуха в диапазоне степеней сжатия от 6 до 16, причем в момент, когда в цилиндре двигателя внутреннего сгорания заключается весь заряд жидкого топлива. Наличие всего заряда жидкого топлива внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания в момент воспламенения обеспечит взрывное сгорание. Если так произойдет, можно будет сжигать все сорта жидкого топлива, легкого, тяжелого с добавлением угольной пыли и сжиженного газа. Приблизится при этом к наивыгоднейшему в термодинамическом отношении циклу Боде Роша. В этом заключается задача изобретения.The objective of the invention: in internal combustion engines operating on heavy grades of fuel (diesel fuel, crude oil, fuel oil), approach the cycle with combustion V = const, through proper preparation of the fuel and mainly its fine atomization, which would allow not to produce and not use gasoline for internal combustion engines. From the book “Ship Power Plants” by P.I. Titov, p. 177: “By providing fast, explosive combustion and thus allowing one to approach the Bo de Roche cycle which is most thermodynamically favorable, the mixture of gasoline vapor with air does not allow a compression ratio of more than 8 ". From the book of Professor P.I. Titov “Ship power plants”, p.168 “When striving to get closer to the Bo de Roche cycle which is the most thermodynamically advantageous”. “Due to the significant difference in the nature of the atomization and supply of fuel, the rate of combustion, together with it, the rate of increase in pressure and temperature of gas in gasoline and oil vehicles are very different. The evaporation of fuel used in gasoline cars is an ideal way to atomize it, and the mixture of fuel vapor with air provides the best conditions for rapid oxidation. If we take into account that at the moment of ignition the entire charge of fuel is contained in the cylinder, it becomes clear that combustion in gasoline engines has the character of an explosion. ” Over a 60-year period of gasoline use, thousands of tons of anti-knock additives have been introduced into it, which are highly toxic, do not participate in combustion, are released into the atmosphere and settled on the surface of the Earth. From the book “Ship Power Plants” p.168 by P.I. Titov: “Three cycles are considered in the future, one of which is designed for explosive combustion in gasoline engines, but could also be used in oil engines in case of instant burning oil. " Presumably, the proposed design of a pneumatic nozzle allows a mixture of fuel vapor with air to be injected into the working cylinder of an internal combustion engine. This mixture can ignite both from an electric spark and from the heat of compression of air in the range of compression ratios from 6 to 16, and at the moment when the entire charge of liquid fuel is contained in the cylinder of the internal combustion engine. The presence of the entire charge of liquid fuel inside the cylinder of the internal combustion engine at the time of ignition will provide explosive combustion. If this happens, it will be possible to burn all types of liquid fuel, light, heavy with the addition of coal dust and liquefied gas. At the same time, it will approach the Bode Roche cycle, which is the most thermodynamically favorable. This is the object of the invention.

Форсунка для насосного и пневматического распыливания топлива может быть применена при строительстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.The nozzle for pumping and pneumatic spraying of fuel can be used in the construction and operation of internal combustion engines.

Задача изобретения решается за счет того, что форсунка для насосного и пневматического распыливания топлива, содержащая открытый сверху и снизу цилиндрический корпус, выполненный с круговым выступом, нажимной фланец, составляющий с корпусом одно целое, крышку корпуса, клапан конусный с канавкой в верхней части, седло клапана с выступом, штангу с отверстием на всю длину штанги, фиксаторы-ограничители вертикальных смещений, пустотелый со свободным пространством внутри поршень форсунки, цилиндр форсунки, распыливающие с отверстиями диски, образующие дырчатый лабиринт, гайку крепления дисков, штуцеры для сжатого воздуха и для входа топлива, электроприводные клапаны сжатого воздуха и регулирования и подачи топлива, овальный выступ на головке поршня, осевой компрессор, ресивер сжатого воздуха, топливный бак, причем привод форсунки осуществляется электроприводными клапанами путем воздействия на поршень для открытия и закрытия клапана и на топливо для его распыления сжатым воздухом или повышенным давлением самого топлива без сжатого воздуха, клапан соединен с помощью резьбы со штангой и вставляется сверху вниз в корпус до упора выступа на седле и в корпусе, фиксаторы-ограничители, ограничивающие величину вертикальных смещений при открытии и закрытии клапана, входят в канавку клапана и ввернуты в отверстия с резьбой в седле клапана, размер выступающих в канавку фиксаторов меньше ширины канавки на клапане, ограничитель хода поршня вставлен в корпус форсунки, нижняя опорная часть ограничителя хода поршня установлена с возможностью свободного хода внутри корпуса форсунки и выполнена большего диаметра, чем другая часть ограничителя хода поршня, на нее установлена пружина, нижним концом опирающаяся на нижнюю опорную часть ограничителя хода поршня, а верхним концом прикасаемая к нижней плоскости поршня форсунки, цилиндр форсунки вставлен в корпус, опирается на ограничитель хода поршня и прижимается крышкой корпуса, прижимающая сила крышки действует через цилиндр на ограничитель хода поршня и на седло клапана, в пространство поршня вставлены распыливающие с отверстиями диски, один из которых имеет всю площадь в отверстиях, второй диск имеет отверстия только в центре, а первый сверху имеет отверстия по краям, в верхней части поршня нарезана резьба, в эту резьбу ввернута гайка, прижимающая диски, в крышке цилиндра выполнено два отверстия с резьбой, в одно из которых ввернут штуцер для сжатого воздуха, а в другое ввернут штуцер для входа топлива, отверстия с резьбой и отверстия в штуцерах представляют собой топливоподводящий и воздухоподводящий каналы, электроприводной клапан для регулирования и подачи топлива установлен на трубопроводе для подачи топлива, непосредственно около штуцера для подачи топлива, электроприводной клапан для подачи и регулирования сжатого воздуха установлен на воздухопроводе.The objective of the invention is solved due to the fact that the nozzle for pumping and pneumatic spraying of fuel, containing a cylindrical body open at the top and bottom, made with a circular protrusion, a pressure flange that is integral with the body, the body cover, the cone valve with a groove in the upper part, the seat valves with a protrusion, a rod with a hole for the entire length of the rod, clamps, limiters of vertical displacements, a piston of a nozzle hollow with free space inside, a nozzle cylinder, discs spraying with holes, forming a hole labyrinth, a nut for mounting discs, fittings for compressed air and for fuel inlet, electric actuated valves for compressed air and regulation and supply of fuel, an oval protrusion on the piston head, an axial compressor, a receiver of compressed air, a fuel tank, and the nozzle is driven by electric actuator valves by acting on the piston to open and close the valve and on the fuel for spraying it with compressed air or high pressure of the fuel itself without compressed air, the valve is connected using threads s with a rod and is inserted from top to bottom in the housing until the protrusion on the seat and in the body stops, stopper stops limiting the amount of vertical displacements when opening and closing the valve enter the valve groove and are screwed into the threaded holes in the valve seat, the size of the protruding into the groove the latches are smaller than the groove width on the valve, the piston stroke limiter is inserted into the nozzle body, the lower supporting part of the piston stroke limiter is installed with the possibility of free travel inside the nozzle body and is made larger in diameter than others the lower part of the piston stroke limiter, a spring is installed on it, the lower end resting on the lower support part of the piston stroke limiter, and the upper end touching the lower plane of the piston of the nozzle, the nozzle cylinder is inserted into the housing, rests on the piston stroke limiter and is pressed by the housing cover, pressing force the cap acts through the cylinder on the piston stroke limiter and on the valve seat; spraying discs with holes are inserted into the piston space, one of which has the entire area in the holes, the second disk has the hole is only in the center, and the first one has holes on the edges, a thread is cut in the upper part of the piston, a nut is pressed into this thread, pressing the discs, two holes with a thread are made in the cylinder cover, one of which is screwed in for the compressed air, and in the other is screwed into the fuel inlet, the threaded holes and the holes in the fittings are the fuel supply and air supply channels, an electric actuator valve for regulating and supplying fuel is installed on the fuel supply pipe, right near tutsera fuel injection valve for supplying the electrical drive and regulate compressed air installed on the air pipe.

Изобретение поясняется чертежом, где 1 изображена форсунка для насосного и пневматического распыливания топлива, она содержит: корпус форсунки 1, нажимной фланец 2, круговой выступ на корпусе форсунки 3, гнездо клапана в виде конуса 4, клапан в виде конуса 5, штангу 6, на всю длину штанги проходное отверстие 7, круговой выступ 8 на гнезде клапана в виде конуса, канавку 9 на клапане в виде конуса, радиально размещенные направленные к центру отверстия 10, фиксаторы 11, отверстия с резьбой 12, ограничитель хода поршня форсунки 13, нижнюю опорную плоскость 14 ограничителя хода поршня форсунки, верхнюю опорную плоскость 15 ограничителя хода поршня форсунки, пружину 16, поршень форсунки 17, цилиндр форсунки 18, крышку корпуса форсунки 19, распыливающие с мелкими отверстиями диски 20-21-22, гайку, прижимающую распыливающие диски 23, штуцер для подачи топлива 24, штуцер для входа сжатого воздуха 25, топливоподводящий канал 26, воздухоподводящий канал 27, электроприводной клапан для регулирования и подачи топлива 28, электроприводной клапан для регулирования и подачи сжатого воздуха 29, поршень двигателя внутреннего сгорания 30, цилиндр двигателя внутреннего сгорания 31, овальный выступ головки поршня двигателя внутреннего сгорания 32, осевой компрессор 33, ресивер сжатого воздуха 34, топливный бак 35, Т-Т - топливопровод, от В до В1 В2 В3-воздухопровод.The invention is illustrated by the drawing, where 1 shows a nozzle for pumping and pneumatic spraying of fuel, it contains: a nozzle body 1, a pressure flange 2, a circular protrusion on the nozzle body 3, a valve seat in the form of a cone 4, a valve in the form of a cone 5, rod 6, the entire length of the rod is a bore 7, a circular protrusion 8 on the valve seat in the form of a cone, a groove 9 on the valve in the form of a cone, holes 10 radially placed towards the center, clamps 11, threaded holes 12, nozzle piston travel stop 13, lower supporting plane14 nozzle piston stroke limiter, upper bearing plane 15 nozzle piston stroke limiter, spring 16, nozzle piston 17, nozzle cylinder 18, nozzle housing cover 19, discs 20-21-22 spraying with small holes, nut pressing the spray discs 23, fitting for supplying fuel 24, a fitting for inlet of compressed air 25, a fuel supply channel 26, an air supply channel 27, an electric actuator valve for regulating and supplying fuel 28, an electric actuator valve for regulating and supplying compressed air 29, an engine piston He combustion 30 cylinder internal combustion engine 31, an oval protrusion internal combustion engine of the piston head 32, an axial compressor 33, compressed air receiver 34, a fuel tank 35, a T-T - fuel, from B to B1 B2 B3-air line.

Форсунка для насосного и пневматического распыливания топлива работает следующим образом. На чертеже показана форсунка в исходном положении, готовая произвести впрыск топлива в количестве, например, 50 мм³ в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, для одного такта под названием «рабочий ход». Готовность произвести впрыск топлива характеризуется следующим положением его составных частей: поршень форсунки 17 прижат пружиной 16 снизу вверх к крышке корпуса форсунки 19. В таком положении должен образоваться зазор размером, например, 250 микрон между нижней плоскостью поршня форсунки 17 и верхней плоскостью 15 опорной части ограничителя хода поршня форсунки 13, в это же время крышка корпуса форсунки 19 прижимает цилиндр форсунки 18, а через него прижимает ограничитель хода поршня 13 его нижней плоскостью 14 гнездо клапана в виде конуса 4 его круговым выступом 8 к круговому выступу 3 корпуса форсунки 1. Поднятый до отказа вверх силой пружины 16 поршень форсунки 17 увлекает за собой штангу 6 и жестко связанный с ней клапан в виде конуса 5, плотно прижатый клапан в виде конуса 5 к гнезду клапана в виде конуса 4 надежно отключает внутреннее пространство всех составных частей форсунки от внутреннего объема цилиндра 31 двигателя внутреннего сгорания. За пределами форсунки в ресивере сжатого воздуха 34 должен содержаться сжатый воздух давлением 20-32 кг/см². Ресивер сжатого воздуха 34 заполняется сжатым воздухом с помощью осевого компрессора 33, приводимого в действие от вала отбора мощности двигателя внутреннего сгорания. В топливном баке 35 должно быть топливо под давлением 20 кг/см² сжатого воздуха. При движении поршня двигателя внутреннего сгорания 30 вверх на такте сжатия под определенным углом опережения открывается электроприводной клапан для регулирования и подачи топлива 28. Определенное количество топлива вливается через штуцер для входа топлива 24 и топливоподводящий канал 26 на поверхность верхнего распыливающего с мелкими отверстиями диска 22. Предположительно в этот момент открывается электроприводной клапан для регулирования и подачи сжатого воздуха 29. Сжатый воздух проходит через воздухоподводящий канал 27, догоняет влитую на поверхность распыливающего с мелкими отверстиями диска 22 дозу топлива, вместе с ней преодолевает распыливающие с мелкими отверстиями диски 22, 21, 20 дырчатого лабиринта, где меняется направление движения, перемешивается топливо с воздухом. Предварительно перемешанная топливно-воздушная смесь продолжает движение через проходное отверстие 7 в штанге 6 и радиально размещенные направленные к центру отверстия 10, топливно-воздушная смесь входит в канавку 9 на клапане в виде конуса 5. Когда произошло впрыскивание сжатого воздуха, то под действием его давления поршень форсунки 17 сместился вниз до упора в верхнюю опорную плоскость 15 ограничителя хода поршня форсунки 13. Поршень форсунки 17 сжал пружину 16 и прошел расстояние 250 микрон, ограничитель хода поршня форсунки не дает поршню форсунки 17 продолжать движение вниз. Вместе с поршнем форсунки 17 вниз опускалась штанга 6 и жестко связанный с ней клапан в виде конуса 5, в результате между клапаном в виде конуса 5 и гнездом клапана в виде конуса 4 образовался зазор X величиной 250 микрон. Топливно-воздушная смесь проходит через образовавшийся зазор X. Клапан в виде конуса 5 и гнездо клапана в виде конуса 4 не охлаждаются, близко расположены к камере сгорания, имеют достаточно высокую температуру. Капельки топлива от соприкосновения с горячей поверхностью клапана в виде конуса 5 и гнезда клапана в виде конуса 4 превращаются в пузырьки, которые лопаются, образуется пар (сфероидальное состояние или «лейденфорстово» явление), еще лучше перемешиваются с воздухом, в газообразном или близком к нему состоянии попадают на овальный выступ 32 головки поршня 30 двигателя внутреннего сгорания, имеющий температуру выше, чем его края, которые соприкасаются со стенками цилиндра 31 двигателя внутреннего сгорания. Предположительно топливно-воздушная смесь, пройдя вышеописанный путь, примет состояние, близкое к газообразному. Зажигание этой смеси можно произвести от электрической искры при степени сжатия от 6 до 9 и от теплоты сжатия воздуха при степени сжатия от 12 до 16. В предлагаемом описании заявки в разделе «задача изобретения» написано: «не производить и не применять в двигателях внутреннего сгорания бензин». Но конструкция предлагаемой форсунки для насосного и пневматического распыливания топлива позволяет применять ее и для двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине и сжиженном газе. Легкие сорта топлива - бензин, сжиженный газ, введенные в рабочие цилиндры двигателей внутреннего сгорания с помощью эжектора и карбюратора, от момента введения до воспламенения находятся внутри цилиндра два такта всасывания и сжатия (один оборот коленчатого вала). Это несовершенство снижает рабочий ресурс двигателей внутреннего сгорания, предлагаемая форсунка для насосного и пневматического распыливания топлива позволяет вводить в цилиндры двигателей внутреннего сгорания все сорта жидкого топлива, в том числе с примесью угольной пыли и фракций озокерита под любым выгодным углом опережения, с зажиганием топливно-воздушной смеси, когда весь заряд этой смеси будет находиться внутри цилиндра.The nozzle for pumping and pneumatic atomization of fuel operates as follows. The drawing shows a nozzle in its initial position, ready to inject fuel in an amount of, for example, 50 mm ³ into the cylinder of an internal combustion engine, for one cycle called "stroke". The readiness to make fuel injection is characterized by the following position of its components: the nozzle piston 17 is pressed by a spring 16 from the bottom up to the nozzle housing cover 19. In this position, a gap of, for example, 250 microns should be formed between the lower plane of the piston of the nozzle 17 and the upper plane 15 of the support part of the limiter the piston stroke of the nozzle 13, at the same time, the nozzle body cover 19 presses the nozzle cylinder 18, and through it the piston stroke limiter 13 presses with its lower plane 14, the valve seat in the form of a cone 4 with a circular protrusion 8 to the circular protrusion 3 of the nozzle body 1. The piston of the nozzle 17 lifted up to failure by the force of the spring 16 carries the rod 6 and the valve rigidly connected to it in the form of a cone 5, the valve pressed tightly in the form of a cone 5 to the valve seat in the form of a cone 4 reliably disconnects the interior of all nozzle components from the interior of the cylinder 31 of the internal combustion engine. Outside the nozzle, the compressed air receiver 34 should contain compressed air with a pressure of 20-32 kg / cm ² . The compressed air receiver 34 is filled with compressed air using an axial compressor 33 driven by a power take-off shaft of an internal combustion engine. In the fuel tank 35 should be fuel under a pressure of 20 kg / cm ² compressed air. When the piston of the internal combustion engine 30 moves upward at a compression stroke, the electric drive valve for regulating and supplying fuel 28 is opened at a certain advance angle. A certain amount of fuel is poured through the fuel inlet 24 and the fuel supply channel 26 onto the surface of the upper atomizing disk with small holes 22. Presumably at this moment, the electric actuator valve opens to regulate and supply compressed air 29. Compressed air passes through the air supply channel 27, catches up with fifth on the surface of the spray disc with small holes 22 the fuel dose with it overcomes the atomized fine mesh discs 22, 21, 20 perforated labyrinth, wherein changing the direction of travel, the fuel is mixed with air. The pre-mixed fuel-air mixture continues to move through the orifice 7 in the rod 6 and the holes 10 radially located directed to the center, the fuel-air mixture enters the groove 9 on the valve in the form of a cone 5. When compressed air is injected, then under pressure the piston of the nozzle 17 has shifted down to the stop in the upper supporting plane 15 of the piston stroke limiter of the nozzle 13. The piston of the nozzle 17 has compressed the spring 16 and has passed a distance of 250 microns, the piston stroke limiter of the nozzle does not allow the piston to figures 17 continue to move down. Together with the piston of the nozzle 17, the rod 6 and the valve in the form of a cone 5 rigidly connected to it fell down, as a result, a gap X of 250 microns was formed between the valve in the form of a cone 5 and the valve seat in the form of a cone 4. The air-fuel mixture passes through the resulting gap X. The valve in the form of a cone 5 and the valve seat in the form of a cone 4 are not cooled, are close to the combustion chamber, and have a sufficiently high temperature. Droplets of fuel from contact with the hot surface of the valve in the form of a cone 5 and the valve seat in the form of a cone 4 turn into bubbles that burst, steam forms (spheroidal state or “Leidenforst phenomenon”), mix even better with air, in gaseous or close to it state fall on the oval protrusion 32 of the piston head 30 of the internal combustion engine having a temperature higher than its edges, which are in contact with the walls of the cylinder 31 of the internal combustion engine. Presumably, the fuel-air mixture, having passed the above path, will assume a state close to gaseous. The ignition of this mixture can be produced from an electric spark with a compression ratio of 6 to 9 and from the heat of compression of air with a compression ratio of 12 to 16. In the proposed description of the application in the section "task of the invention" it is written: "not to produce and not to be used in internal combustion engines petrol". But the design of the proposed nozzle for pumping and pneumatic atomization of fuel allows it to be used for internal combustion engines running on gasoline and liquefied gas. Light grades of fuel - gasoline, liquefied gas, introduced into the working cylinders of internal combustion engines using an ejector and a carburetor, from the moment of introduction to ignition, there are two suction and compression cycles (one revolution of the crankshaft) inside the cylinder. This imperfection reduces the working life of internal combustion engines, the proposed nozzle for pumping and pneumatic spraying of fuel allows introducing all types of liquid fuel into the cylinders of internal combustion engines, including with admixture of coal dust and ozokerite fractions at any advantageous lead angle, with fuel-air ignition mixture when the entire charge of this mixture will be inside the cylinder.

Пневматическая форсунка Рудольфа Дизеля применялась короткое время, которого было недостаточно для ее усовершенствования. За более чем столетие развития двигателей внутреннего сгорания лучшего качества распыливания и перемешивания топлива с воздухом, полученного с помощью пневматической форсунки Рудольфа Дизеля, достигнуто не было.The air nozzle of Rudolph Diesel was used for a short time, which was not enough for its improvement. For more than a century of the development of internal combustion engines, better spraying and mixing of fuel with air, obtained with the help of a pneumatic nozzle of Rudolf Diesel, has not been achieved.

Claims

A nozzle for pumping and pneumatic spraying of fuel, containing a cylindrical body open with a circular protrusion open at the top and bottom, a pressure flange that is integral with the body, a body cover, a tapered valve with a groove in the upper part, a valve seat with a protrusion, a rod with an opening on the entire length of the rod, clamps-limiters of vertical displacements, hollow with free space inside the nozzle piston, nozzle cylinder, discs spraying with holes, forming a hole labyrinth, fastening nut I drive, fittings for compressed air and for fuel inlet, electrically actuated valves for compressed air and regulation and supply of fuel, an oval protrusion on the piston head, an axial compressor, a receiver of compressed air, a fuel tank, and the nozzle is driven by electric actuators by acting on the piston to open and closing the valve and the fuel for spraying it with compressed air or high pressure of the fuel itself without compressed air, the valve is connected to the rod by means of a thread and is inserted from top to bottom in the housing c to the stop of the protrusion on the seat and in the body, retaining stops limiting the amount of vertical displacements when opening and closing the valve enter the valve groove and are screwed into the threaded holes in the valve seat; the piston stroke is inserted into the housing, the lower supporting part of the housing is installed with the possibility of free movement inside the nozzle housing and is made of a larger diameter than the other part of the piston stroke limiter, the spring is installed on it, lower resting on the lower support part of the piston stroke limiter, and the upper end touching the lower plane of the nozzle piston, the nozzle cylinder is inserted into the housing, rests on the piston stroke limiter and pressed by the housing cover, the pressing force of the cap acts through the cylinder on the piston stroke limiter and on the valve seat , spraying discs with holes are inserted into the piston space, one of which has the entire area in the holes, the second disk has holes only in the center, and the first one has holes on the edges at the top a thread has been threaded to it, a nut has been screwed into this thread, pressing the discs, two threaded holes are made in the cylinder cover, one fitting for a compressed air screw and one screw for a fuel inlet, another threaded hole and holes in the fittings represent the fuel supply and air supply channels, an electric actuator valve for regulating and supplying fuel is installed on the pipeline for supplying fuel, directly near the nozzle for supplying fuel, an electric actuator valve for supplying and regulating Compressed air is installed on the air duct.