СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F04B41/04 F02B65/00 F02D17/02 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателям с искровым зажиганием, снабженным компрессорами для производства сжатого воздуха.

Известен способ получения сжатого воздуха по меньшей мере одним цилиндром двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием, заключающийся в использовании для получения сжатого воздуха от двигателя тактов всасывания и сжатия при работе цилиндра в режиме компрессора и в отборе из цилиндра сжатого воздуха для наполнения баллонов (см. а. с. СССР N 50838, кл. F 04 В 41/04, 1937).

Из этого же источника информации известно и устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания, содержащее свечу зажигания, управляемый и перепускной клапаны с образованием между ними камеры сжатия, подсоединенной при помощи воздухопровода к баллонам.

Недостаток известных способа и устройства заключается в невозможности получения сжатого воздуха при работе цилиндра в режиме двигателя.

Задача изобретения заключается в устранении вышеуказанного недостатка.

Поставленная задача решается тем, что способ получения сжатого воздуха по меньшей мере одним цилиндром двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием заключается в использовании для получения сжатого воздуха от двигателя тактов всасывания и сжатия при работе цилиндра в режиме компрессора и в отборе из цилиндра сжатого воздуха для наполнения баллонов, причем в двигателе с вспрыском топлива для получения сжатого воздуха дополнительно используются такты всасывания и сжатия при работе цилиндра в режиме двигателя.

В двигателе с вспрыском топлива для получения сжатого воздуха может быть использовано наибольшее давление в начале расширения, образованного вспышкой при работе цилиндра в режиме двигателя.

При работе цилиндра в режиме компрессора давление вспышки может быть устранено отключением подачи топлива. Поставленная задача также решается тем, что устройство для получения сжатого воздуха цилиндром внутреннего сгорания содержит свечу зажигания, управляемый и перепускной клапаны с образованием между ними камеры сжатия, подсоединенной при помощи воздухоподвода к баллонам, причем в корпусе свечи роль управляемого клапана, образующего прецизионный узел, выполняет подвижной изолятор свечи, снабженный якорем, помещенным в сердечник электромагнита, открывающего клапан, причем закрытие клапана осуществляется усилием пружины, а автоматическая зарядка баллонов осуществляется электрической схемой.

Кроме того, головка корпуса может содержать неподвижный изолятор электрода свечи с наконечником для подключения провода, датчик температуры и перепускной клапан, помещенный в штуцере для подсоединения воздухопровода, в общем корпусе свеча с управляемым клапаном на участках до перепускного клапана может создавать кольцевыми зазорами камеру, образующую вторую ступень сжатия высокого давления.

В двигателе с вспрыском при работе цилиндра в режиме компрессора автоматическая зарядка может производиться с помощью промежуточного реле, отключающего электромагнит форсунки и включающего электромагнит управляемого клапана, в свою очередь, промежуточным реле управляет реле давления и реле температуры.

При работе цилиндра в режиме двигателя зарядка может быть произведена давлением расширения вспышки, при этом шунтирование разомкнутой цепи электрической схемы включают в работу электромагнит форсунки, при необходимости зарядку прерывают выключателем.

Охлаждение свечи может быть осуществлено за счет обдува воздухом, а также за счет разряжения в полости воздухоочистителя, для отвода тепла радиатор отсоса соединяют с воздухоочистителем воздухопроводом.

На фиг. 1 изображена свеча с устройством для зарядки баллона сжатым воздухом от цилиндра ДВС; на фиг. 2 показана электросхема, обеспечивающая зарядку.

Свеча с устройством для зарядки (фиг. 1) содержит: свечу зажигания, состоящую из корпуса 1 с резьбой 2, центрального электрода 3, бокового электрода 4, подвижного изолятора 5, неподвижного изолятора 6, включающего электрод с наконечником 7 для подключения провода высокого напряжения. Изолятор 5, являющийся якорем, снабжен прецизионным запорным элементом, образующим кольцевую фаску с клапаном 8. Закрытие клапана осуществляется пружиной 9, открытие клапана производится якорем 10 (втулка заформована на изоляторе), помещенном в стержне 11 с обмоткой 12 электромагнита клапана управления зарядкой. Ход клапана (2-3 мм) ограничен упором в корпусе. Для повышения быстродействия сердечник электромагнита имеет продольные прорези, уменьшающие вихревые токи и обеспечивающие прохождение воздуха на зарядку. Якорь и стержень (магнитопровод) изготовлены из малоуглеродистой стали.

В головке 13 корпуса выполнен штуцер 14 для подсоединения воздухопровода, в нем заключен перепускной клапан 15, поджатый дисковой с вырезами пружиной 16. Для контроля температуры и отключения электромагнита клапана установлен терморегулятор 17 с зажимом 18 подсоединения провода к указателю или реле управления.

Зазоры между поверхностями изолятора 5 и якорем 10 и корпуса 1 со стержнем 11 образуют кольцевую камеру сжатия 19.

Охлаждение свечи, там где возможно, обеспечивается за счет направленного обдува воздухом, а также за счет разряжения в полости воздухоочистителя. Для отвода тепла радиатор отсоса (не показан) соединяют трубкой с воздухоочистителем. Свеча с устройством зарядки может быть взаимозаменяема свечой зажигания и может быть размещена в головке любого цилиндра двигателя.

В предложенном способе используются только такт всасывания и такт сжатия, а такты работы, выхлопа и всасывания являются временем охлаждения корпуса свечи. Охлаждение осуществляется за счет теплообмена корпуса свечи в цилиндровой головке охлаждаемой водой двигателя. Поэтому необходимость в терморегуляторе возникает при работе цилиндра в режиме двигателя.

Пример. Работа свечи с устройством зарядки на тормозной механизм колес автомобиля ЗИЛ-375. Датчик давления автоматически поддерживает давление воздуха в системе пневматического привода тормозов.

Если давление сжатого воздуха в системе находится в пределах 5,6-7,4 кгс/см², то поступление воздуха в систему прекращается. Если давление сжатого воздуха в системе снизится до 5,6 кгс/см², то датчик давления включит электромагнит клапана, сжатый воздух будет поступать в воздушные баллоны до тех пор, пока давление воздуха в них не достигнет 7,4 кгс/см².

В двигателе с вспрыском топлива для получения сжатого воздуха высокого давления используют давление вспышки и осуществляют это за счет камеры сжатия 19 (фиг. 1) второй ступени. При такте сжатия в цилиндре возникает сжатие в камере второй ступени устройства в момент расширения газа в цилиндре ДВС в результате воспламенения рабочей смеси и оказывается вторичное уже высокое давление на сжатый воздух в камере второй ступени, за счет чего воздух поступает за перепускной клапан в баллон.

Так как часть сжатого воздуха перекачивается в баллон, оставшийся в камере второй ступени, сжатый воздух во время такта рабочий ход стремится вытолкнуть обратно в цилиндр отработавшие газы, их возможное попадание в сжатый воздух не представляет опасения. Важно то, что горячие газы повышают нагрев свечи зарядки, для ее охлаждения прерывает зарядку датчик температуры.

В двигателе с вспрыском (фиг. 2) катушка 21 подключена к источнику питания 23 электрического импульса, подаваемого генератором на обмотку электромагнита форсунки. Катушка 20 электромагнита клапана включена в цепь контактов с номинальным током. Также для защиты контактов датчиков давления 27 и температуры 28 используются промежуточные реле 25 и 26. Реле 25 имеет контакты: закрытый 29, открытый 30, а у реле 26 имеется закрытый 31, открытый 32 контакты.

Работа электросхемы осуществляется следующим образом.

Включателем подается напряжения катушки реле 25, которое размыканием контакта 29 отключает катушку 20 электромагнита форсунки, а замыканием контактов 30 включает катушку 20 электромагнита клапана. Как только в баллоне давление достигает величины давления сжатия в цилиндре, кнопкой 24 шунтируют контакт 29, при этом в работу включается катушка 21 электромагнита форсунки, с этого момента в камере сжатия 19 (фиг. 1) образуется высокое давление, вызванное расширением вспышки, и как только в баллоне давление достигнет определенного значения, датчик 27 отключит реле 25, размыканием контакта 30 отключит катушку 20, клапан закроется под воздействием пружины.

Цилиндр станет работать в режиме двигателя на полную мощность. При снижении давления в баллоне датчик 27 включит реле 25, замкнется контакт 30, сработает катушка 20 и откроет клапан, зарядка баллона возобновится.

Для охлаждения устройства зарядку прерывает датчик 28, отключается реле 26, в свою очередь реле размыканием контактов 31 отключит катушку 20, клапан закроется и зарядка прервется. Если электрическая цепь разомкнута, контакты 32 реле 26 включат катушку 21 форсунки. Сигнальная лампочка 33 включается контактами 34 реле 25. В цепи между реле 25 и датчиком 27 помещен указатель 35 давления.

Зарядное устройство должно быть надежно защищено от перегрева и излишнего давления.

Реализация изобретения позволит обойтись без компрессоров, устанавливаемых на двигателях автомобилей, колесных тракторов и других транспортных средств.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием, снабженным компрессором для производства сжатого воздуха. Способ получения сжатого воздуха по меньшей мере одним цилиндром двигателя заключается в использовании тактов всасывания и сжатия для получения сжатого воздуха. Сжатый воздух выбрасывается с использованием тактов всасывания и сжатия при работе цилиндра двигателя как в режиме компрессора, так и в режиме двигателя. Раскрыто устройство, обеспечивающее отбор воздуха из цилиндра двигателя в баллоны. 2 с. и 7 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения сжатого воздуха по меньшей мере одним цилиндром двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, заключающийся в использовании для получения сжатого воздуха от двигателя тактов всасывания и сжатия при работе цилиндра в режиме компрессора и в отборе из цилиндра сжатого воздуха для наполнения баллонов, отличающийся тем, что в двигателе с впрыском топлива для получения сжатого воздуха дополнительно используются такты всасывания и сжатия при работе цилиндра в режиме двигателя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в двигателе с впрыском топлива для получения сжатого воздуха используют наибольшее давление в начале расширения, образованного вспышкой при работе цилиндра в режиме двигателя. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при работе цилиндра в режиме компрессора устраняют давление вспышки путем отключения подачи топлива. 4. Устройство для получения сжатого воздуха цилиндром двигателя внутреннего сгорания, содержащее свечу зажигания, управляемый и перепускной клапаны с образованием между ними камеры сжатия, подсоединенной при помощи воздухопровода к баллонам, отличающееся тем, что в корпусе свечи роль управляемого клапана, образующего прецизионный узел, выполняет подвижный изолятор свечи, снабженный якорем, помещенным в сердечник электромагнита опрыскивающего клапан, причем закрытие клапана осуществляется усилием пружины, а автоматическая зарядка баллонов осуществляется электрической схемой. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что головка корпуса содержит неподвижный изолятор электрода свечи с наконечником для подключения провода, датчик температуры и перепускной клапан, помещенный в штуцере для подсоединения воздухопровода. 6. Устройство по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что в общем корпусе свеча с управляемым клапаном на участках до перепускного клапана создают кольцевыми зазорами камеру, образующую вторую ступень сжатия высокого давления. 7. Устройство по пп. 4 6, отличающееся тем, что в двигателе с впрыском при работе цилиндра в режиме компрессора автоматическая зарядка производится с помощью промежуточного реле, отключающего электромагнит форсунки и включающего электромагнит управляемого клапана, в свою очередь, промежуточным реле управляют реле давления и реле температуры. 8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что при работе цилиндра в режиме двигателя зарядку производят давлением расширения вспышки, при этом путем шунтирования разомкнутой цепи электрической схемы включают в работу электромагнит форсунки, при необходимости зарядку прерывают выключателем. 9. Устройство по пп. 4 6, отличающееся тем, что охлаждение свечи осуществляют за счет обдува воздухом, а также за счет разряжения в полости воздухоочистителя, для отвода тепла радиатор отсоса соединяют с воздухоочистителем воздухопроводом.