СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ Российский патент 1995 года по МПК F02D17/02 F02N9/04 F04B41/04 

Изобретение относится к двигателестроению.

Известна система, использующая один ряд цилиндров V-образного дизеля для работы в качестве компрессора (1).

Однако эта система используется только при выполнении грузовых операций и не может применяться в транспортном положении для получения сжатого воздуха на собственные нужды.

Известна система пуска двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами, содержащая пусковой баллон сжатого воздуха, сообщенный трубопроводом с пусковыми клапанами, главный пусковой клапан, вход которого сообщен с выходом пускового баллона, воздухораспределитель, вход которого сообщен с выходом главного пускового клапана, а выход - с входом пусковых клапанов, установленных в цилиндрах двигателя, резервуар-наполнитель, управляющий вентиль, выход которого сообщен с полостями механизмов принудительного открытия пусковых клапанов, золотниковый распределитель и обратные клапаны (2).

Указанное техническое решение принято за прототип.

Недостаток прототипа заключается в недостаточно эффективной работе.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что система пуска двигателя внутреннего сгорания содержит пусковой баллон сжатого воздуха, сообщенный трубопроводом с пусковыми клапанами, главный пусковой клапан, вход которого сообщен с выходом пускового баллона, воздухораспределитель, вход которого сообщен с выходом главного пускового клапана, а выход - с входом пусковых клапанов, установленных в цилиндрах двигателя, резервуар-наполнитель, управляющий вентиль, выход которого сообщен с полостями механизмов принудительного открытия пусковых клапанов, золотниковый распределитель, обратные клапаны, причем система снабжена пультом управления, устройствами отключения топливоподачи, установленными на отключаемых цилиндрах и связанных с пультом управления, блоком сравнения, выполненным в виде первого и второго регулирующих клапанов, выходы которых через обратные клапаны связаны с входом управляющего вентиля, а входы - с резервуаром-накопителем и пусковым баллоном, золотниковый распределитель выполнен трехпозиционным, выходы золотникового распределителя сообщены с пусковым баллоном и резервуаром-накопителем, вход золотникового распределителя сообщен с выходом воздухораспределителя, выход первого регулирующего клапана соединен с регулирующим устройством второго регулирующего клапана, а пульт управления связан с механизмами управления главного пускового клапана, золотникового распределителя и управляющего вентиля.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы пуска; на фиг.2 - пусковой клапан с механизмом принудительного управления; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Система содержит по меньшей мере один цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания, оборудованный устройством 2 отключения топливоподачи, размещенным между насосом 3 высокого давления и форсункой 4. Пусковой баллон 5 сообщен трубопроводом с пусковым клапаном 6 через пневморедуктор 7, главный пусковой клапан 6 содержит механизм 11 принудительного управления. В системе предусмотрены резервуар-накопитель 12, золотниковый распределитель 13, выполненный трехпозиционным, и блок 14 сравнения давления сжатого воздуха. Выходы золотникового распределителя 13 связаны трубопроводами с пусковым баллоном 5 и резервуаром-накопителем 12, а вход - через обратный клапан 15 с выходом воздухораспределителя 9. В свою очередь входы блока 1 связаны с баллоном 5 через пневморедуктор 7 и с резервуаром-накопителем 12, а выход соединен трубопроводом с механизмом 11 через управляющий вентиль 16. Все приборы управления соединены с пультом управления 17.

Блок 14 сравнения давлений включает первый 18 и второй 19 регулирующий клапаны. Выходы этих клапанов связаны с входом управляющего вентиля 16 через обратные клапаны соответственно 20 и 21. Кроме того, выход первого регулирующего клапана 18 соединен с регулирующим устройством второго регулирующего клапана 19.

Пусковой клапан содержит корпус 6, установленный на крышке цилиндра 1 ДВС, и снабжен запорным органом 22, выполненным воронкообразным для контакта с корпусом 6 по его меньшему сечению. Внутри запорного органа 22 соосно размещен клапан 23, взаимодействующий с малым стаканом 24 и пружиной 25. В свою очередь запорный орган 22 взаимодействует с большим стаканом 26, имеющим пружину 27. Оба стакана выполнены с прорезями 28 (фиг.3) для пропуска сжатого воздуха.

В своей верхней части большой стакан 26 выполнен в виде штока 29, частично расположенного в крышке 11 механизма принудительного управления. Внутри крышки 11 установлен профильный поршневой клин 30 с пружиной 31, имеющий возможность контактирования со штоком 29. В корпус 6 ввернут штуцер 32 трубопровода, идущего к обратным клапанам 10 и 15, а в крышку 11 - штуцер 33 трубопровода, идущего к вентилю 16 управления.

Система пуска двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Перед пуском в блоке 14 сравнивают давления сжатого воздуха в баллоне 5 и резервуаре-накопителе 12. Это необходимо для гарантированного сжатия пружины 31 профильным поршневым клином 30 и замыкания кинематической цепи: клин 30 - шток 29 - большой стакан 26 - запорный орган 22 - кромка меньшего сечения корпуса 6.

В том случае, если в резервуаре-накопителе 12 содержится воздух достаточного давления, первый регулирующий клапан 18 блока 14 открывается на проход. Воздух поступает через канал к регулирующему устройству второго регулирующего клапана 19 и предотвращает подачу воздуха из баллона 5 к выходу из блока 14. Одновременно сжатый воздух с выхода первого регулирующего клапана 18 через обратный клапан 20 поступает на вход управляющего вентиля 16.

В некоторых случаях после длительной стоянки транспортного средства давление воздуха в резервуаре-накопителе 12 недостаточно для включения механизма 11. Тогда первый регулирующий клапан 18 не включается и воздух из резервуара 12 через него не проходит. Подача сжатого воздуха на вход управляющего вентиля 16 выполняется из пускового баллона 5 на проход через второй регулирующий клапан 19 и обратный клапан 21.

Для пуска ДВС из пульта управления 17 подают сигнал и включают управляющий вентиль 16. Сжатый воздух с выхода управляющего вентиля 16 поступает через штуцер 33 к профильному поршневому клину 30 и запорный орган 22 герметизируют цилиндр 1. Затем из пульта управления 17 подают сигнал и включают главный пусковой клапан 8. Сжатый воздух из пускового баллона 5 поступает через редуктор 7, главный пусковой клапан 8 к воздухораспределителю 9 и далее через обратный клапан 10 - к штуцеру 32 пускового клапана 6 выбранного цилиндра 1. Воздух проходит через прорези 28 обоих стаканов 26 и 24, отжимает клапан 23 и поступает в цилиндр. ДВС на период пуска превращается в пневматический поршневой двигатель.

Во время раскрутки коленчатого вала насос высокого давления 3 подает топливо к форсунке 4 через каналы устройства 2 отключения топливоподачи.

После пуска ДВС и выхода его на устойчивую частоту вращения выключают главный пусковой клапан 8 и прекращают подачу воздуха из пускового баллона 5 к воздухораспределителю 9.

После выхода двигателя на рабочий режим и повышении температурных параметров его конвертируют в компрессор. Для этого из пульта управления 17 подают сигнал и включают устройство 2. Топливо, подаваемое насосом 3, сливается в топливный бак. Начинается работа двигателя на части цилиндров.

По истечении некоторого времени, необходимого для полной очистки камер сжатия цилиндров 1 и от остаточных газов из пульта 17, подают сигнал и выключают управляющий вентиль 16. Перекрывается подача воздуха от выбранной емкости 12 или 5 к механизму 11. Оставшийся в механизме 11 воздух под действием подпружиненного поршневого клина 30 выходит через каналы вентиля 16 в атмосферу. Это приводит к расклиниванию всей кинематической цепи пускового клапана 6 и освобождению запорного органа 22. Одновременно из пульта управления 1 подают сигнал на включение золотникового распределителя 13 и соединения его входы с выходом, связанным с пусковым баллоном 5. На такте сжатия в цилиндре 1 воздух преодолевает усилие пружины 27 пускового клапана 6, поднимает запорный орган 22 и поступает к штуцеру 32. Затем проходит через обратный клапан 15, каналы в золотниковом распределителе 13 и подается в баллон 5. Однако, учитывая, что давление сжатия на малых частотах вращения коленчатого вала ДВС недостаточно для быстрой подзарядки баллона, увеличивают частоту вращения вплоть до номинально-возможной при работе двигателя на части цилиндров.

После заполнения баллона 5 до зарядного рабочего давления уменьшают частоту вращения коленчатого вала и подают сигнал из пульта 17 на переключение золотникового распределителя в положение, когда его вход соединен с выходом, связанным с резервуаром-накопителем 12. При этом сжатый воздух из пускового клапана 6 через обратный клапан 15 и золотниковый распределитель 13 подается в резервуар-накопитель 12. Так как рабочее давление в этом резервуаре значительно ниже давления в баллоне 5, то частота вращения двигателя может быть любой в диапазоне от минимально устойчивой до возможной при работе на части цилиндров. В этом случае частота вращения коленчатого вала и влияет только на темп зарядки pезеpвуаpа-накопителя.

После зарядки резервуара-накопителя 12 до максимального рабочего давления из пульта 17 подается сигнал на включение управляющего вентиля 16 и механизм 11 вновь замыкает кинематическую цепь в пусковом клапане 6, и герметизирует камеру сжатия цилиндра 1. Одновременно из пульта 17 подается сигнал на выключение золотникового распределителя 13. При этом разобщаются его вход и выходы.

По истечении некоторого времени, необходимого для стабилизации процессов герметизации камеры сжатия, из пульта 17 подается сигнал на включение устройства 2. Топливный насос 3 начинает подачу топлива к форсунке 4. Двигатель работает на всех цилиндрах и может принять полную нагрузку.

При снижении давления сжатого воздуха в резервуаре-накопителе 12 ниже минимального рабочего цикл конвертирования части цилиндров двигателя в компрессор повторяется.

Использование: двигателестроение. Сущность: перед запуском в блоке сравнения 14 сравнивают давления сжатого воздуха в пусковом баллоне 5 и резервуаре-накопителе 12. Это в том случае, если в резервуаре-накопителе 12 содержится воздух достаточного давления, первый регулирующий клапан 18 блока 14 сравнения давления открывается на проход. Воздух поступает через обратный клапан 20 на вход управляющего вентиля 16 и одновременно через дополнительный канал к второму регулирующему клапану 19. Последний разобщает пусковую магистраль от магистрали управления для экономии пускового воздуха высокого давления, содержащегося в баллоне. В некоторых случаях после длительной стоянки транспортного средства давление воздуха в резервуаре-накопителе 12 или равно нулю, или недостаточно для включения механизма 11 принудительного открытия пускового клапана 6. Тогда воздух для включения механизма 11 берут из пускового баллона 5 и подают через второй управляющий клапан 19 на вход управляющего вентиля 16. Предложенная система позволяет выполнять зарядку резервуара потребителя без прерывания основной транспортной работы, но только на режимах частичной мощности включенных цилиндров двигателя. 3 ил.

СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ, содержащая пусковой баллон сжатого воздуха, сообщенный трубопроводом с пусковыми клапанами, главный пусковой клапан, вход которого сообщен с выходом пускового баллона, воздухораспределитель, вход которого сообщен с выходом главного пускового клапана, а выход - с входом пусковых клапанов, установленных в цилиндрах, резервуар-наполнитель, управляющий вентиль, выход которого сообщен с полостями механизмов принудительного открытия пусковых клапанов, золотниковый распределитель, обратные клапаны, отличающаяся тем, что система снабжена пультом управления, устройствами отключения топливодачи, установленными на отключаемых цилиндрах и связанными с пультом управления, блоком сравнения, выполненным в виде первого и второго регулирующих клапанов, выходы которых через обратные клапаны связаны с входом управляющего вентиля, а входы - с резервуаром-накопителем и пусковым баллоном, золотниковый распределитель выполнен трехпозиционным, причем выходы золотникового распределителя сообщены с пусковым баллоном и резервуаром-накопителем, вход золотника сообщен с выходом воздухораспределителя, выход первого регулирующего клапана соединен с регулирующим устройством второго регулирующего клапана, а пульт управления связан с механизмами управления главного пускового клапана, золотникового распределителя и управляющего вентиля.