КОМПРЕССОРНЫЙ СПОСОБ ЗАРЯДКИ ПНЕВМОАККУМУЛЯТОРА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА И ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АТМОСФЕРНЫМ ВОЗДУХОМ Российский патент 2014 года по МПК F16K31/122 F01L9/02 

Область техники

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

Уровень техники

Энергия сжимаемого в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС) рабочего тела - воздуха или топливной смеси в зависимости от типа ДВС - на такте сжатия может напрямую использоваться для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма двигателя, патент 2403409, или привода топливной форсунки, патент 2392482 - ближайшие аналоги заявленного изобретения.

Принцип действия привода воздушного компрессора газами из цилиндра ДВС поясняется на основе патента 2403409 «Клапан-отсечка пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания».

Поршень двигателя внутреннего сгорания 1 при такте сжатия сжимает рабочее тело-воздух или топливную смесь - в камере сгорания 2. При этом часть рабочего тела из камеры сгорания 2 по трубопроводу 3, через автоматический клапан-отсечку 4 и обратный клапан 5 поступает в пневмоаккумулятор 6 и заряжает его. Электронная система управления ДВС пневматическим приводом газораспределительных клапанов (далее система управления, на чертеже не показана) отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 7, устанавливает золотник 8 в положение, как показано на чертеже. Рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 10 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 11, в результате чего газораспределительный клапан 7, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 12 поступать в камеру сгорания 2, или если он выпускной, вытекать продуктам сгорания из камеры сгорания 2. Для закрывания газораспределительного клапана 7 система управления устанавливает золотник 8 в нижнее положение, и рабочее тело из пневмоаккумулятора 6 по каналам 9 и 13 поступает в нижнюю полость поршня привода 11, и газораспределительный клапан 7 закрывается. В обоих случаях отработавшее рабочее тело по каналам 10, 13, 14, 15 выбрасывается в атмосферу, а в карбюраторном двигателе, где рабочее тело представляет собой топливную смесь, по соображениям экономии топлива подается в воздухозаборный тракт двигателя.

Следует иметь в виду, что зарядка пневмоаккумулятора происходит не только при такте сжатия рабочего тела в камере сгорания, как это показано в упомянутом выше аналоге, но и при такте расширения отработавших газов, когда давление в камере сгорания может достигать сотен атмосфер, а температура сотен градусов. Но для обеспечения работоспособности пневматического привода достаточно давления рабочего тела на порядок и даже меньше. Ограничение давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе до оптимального значения обеспечивает автоматический клапан-отсечка 4. Если давление поступающего из камеры сгорания 2 рабочего тела меньше оптимального, оно беспрепятственно проходит через клапан-отсечку 4 в пневмоаккумулятор 6. При повышении давления рабочего тела в пневмоаккумуляторе 6 сверх оптимального рабочее тело по каналу 16 поступает в нижнюю полость поршня 17 клапана-отсечки. Под его воздействием поршень клапана-отсечки 17 и соединенный с ним запорный клапан 18 перемещаются вверх и канал 19 перекрывается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 6 рабочим телом определяется жесткостью пружины 20.

Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор. Энергия сжимаемого в цилиндре ДВС рабочего тела - воздуха или топливной смеси в зависимости от типа ДВС - на такте сжатия напрямую используется для привода различных механизмов, например, для привода газораспределительного механизма или привода топливной форсунки. Однако есть вероятность воспламенения топливной смеси для бензинового ДВС в пневмоаккумуляторе и газовых магистралях привода.

Цель изобретения - унифицировать пневматический привод таким образом, чтобы он подходил для всех типов ДВС.

Сущность изобретения

Компрессорный способ зарядки пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки ДВС атмосферным воздухом состоит в следующем.

На фиг.2 представлена схема привода воздушного компрессора атмосферного воздуха газами из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Поршень ДВС 1 на такте сжатия сжимает рабочее тело - воздух или топливную смесь - в камере сгорания 2 и сжимаемое рабочее тело давит на левую поверхность поршня компрессора 3, в результате чего поршень компрессора 3 движется вправо (по чертежу). Сжимаемый находящийся в правой компрессорной полости поршня компрессора 3 воздух через обратный клапан 4 поступает в пневмоаккумулятор 5. Полная зарядка пневмоаккумулятора 5 происходит при пуске ДВС за один или несколько циклов сжатия в камере сгорания 2 рабочего тела, а дозарядка - только за один цикл. На цикле всасывания воздуха в камеру сгорания 2 давление воздуха в ней уменьшается, пружина компрессора 6 перемещает поршень компрессора 3 влево и воздух из атмосферы через обратный клапан 7 засасывается в его правую компрессорную полость. Одновременно электронная система управления ДВС отслеживает текущее положение поршня ДВС 1 и, в момент времени, когда требуется открыть газораспределительный клапан 8, устанавливает золотник 9 в положение, как показано на чертеже. Сжатый воздух из пневмоаккумулятора 5 по каналам 10 и 11 поступает в верхнюю полость поршня привода клапана 12. Под его действием газораспределительный клапан 8, если он впускной, позволяет воздуху из атмосферы по каналу 13 поступать в камеру сгорания 2, или, если он выпускной, вытекать в атмосферу продуктом сгорания из камеры сгорания 2. Для закрытия газораспределительного клапана 8 система управления устанавливает золотник 9 в нижнее положение, и воздух из пневмоаккумулятора 5 по каналам 10 и 14 поступает в нижнюю полость поршня привода газораспределительного клапана 12, и газораспределительный клапан 8 закрывается. В обоих случаях отработавший воздух по каналам 11, 15 и 14, 16 выбрасывается в атмосферу. Как только давление в пневмоаккумуляторе 5 достигнет оптимального значения, обеспечивающего оптимальное функционирование приводов газораспределительного клапана и топливной форсунки, воздух из пневмоаккумулятора 5 по каналу 17 поступает в нижнюю полость поршня механизма стопора 18 поршня компрессора 3. Поршень механизма стопора 18 перемещается вверх и стопорит поршень компрессора 3 в положении, как показано на чертеже, либо в положении, как показано на фрагменте схемы, расположенной ниже основной схемы. Поступление сжатого воздуха в пневмоаккумулятор 5 прекращается. Уровень зарядки пневмоаккумулятора 5 определяется жесткостью пружины поршня компрессора 6. Чем больше жесткость пружины, тем до более высокого уровня заряжается пневмоаккумулятор 5. Канал 19 служит для вентиляции средней полости поршня компрессора 3.

Таким образом, заявленный способ зарядки пневмоаккумулятора обеспечивает работоспособность пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки атмосферным воздухом всех типов ДВС.

Раскрытие изобретения

Компрессорный способ зарядки атмосферным воздухом пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, включающего поршень компрессора, пружину поршня компрессора, впускной обратный клапан, выпускной обратный клапан и пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что в цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое в цилиндре двигателя внутреннего сгорания рабочее тело - воздух или топливная смесь - давит на торцевую поверхность поршня компрессора, под воздействием которого поршень компрессора движется и в его противоположной торцевой полости сжимает атмосферный воздух, откуда сжимаемый воздух через выпускной обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, затем на цикле всасывания воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания в конце движения поршня компрессора расположенная в противоположной торцевой полости поршня компрессора пружина перемещает поршень компрессора в сторону цилиндра двигателя внутреннего сгорания и воздух из атмосферы через впускной обратный клапан всасывается в противоположную торцевую полость поршня компрессора, после чего цикл зарядки пневмоаккумулятора завершается и поршень компрессора готов к очередному циклу зарядки пневмоаккумулятора.

Техническая применимость изобретения

Материалы и технология для реализации заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.

Графический материал

Фиг.1.

Схема пневматического привода газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с клапаном-отсечкой: 1 - поршень двигателя внутреннего сгорания; 2 - камера сгорания; 3, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19 - трубопроводы и каналы; 4 - клапан-отсечка; 5 - обратный клапан; 6 - пневмоаккумулятор; 7 - газораспределительный клапан; 8 - золотник; 11 - поршень привода газораспределительного клапана; 17 - поршень привода клапана-отсечки; 18 - запорный клапан; 20 - пружина.

Фиг.2.

Схема привода воздушного компрессора атмосферного воздуха газами из цилиндра двигателя внутреннего сгорания: 1 - поршень ДВС; 2 - камера сгорания; 3 - поршень компрессора; 4, 7 - обратный клапан; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - пружина поршня компрессора; 8 - газораспределительный клапан; 9 - золотник; 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 19 - трубопроводы и каналы; 12 - поршень привода газораспределительного клапана; 18 - поршень механизма стопора.

Изобретение относится к пневмоприводам клапанов газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и топливных форсунок. Техническим результатом является повышение степени унификации приводов в ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что пневматический привод включает поршень компрессора, пружину поршня компрессора, впускной и выпускной обратные клапаны и пневмоаккумулятор. Сжимаемое в цилиндре ДВС рабочее тело давит на торцевую поверхность поршня компрессора. Под его воздействием поршень компрессора движется и в противоположной торцевой полости поршня компрессора сжимает атмосферный воздух, который через выпускной обратный клапан подается в пневмоаккумулятор. После окончания движения поршня компрессора на цикле всасывания пружина, расположенная в противоположной торцевой полости поршня компрессора, перемещает поршень компрессора в сторону цилиндра двигателя. Воздух из атмосферы через впускной обратный клапан всасывается в противоположную торцевую полость поршня компрессора, после чего цикл зарядки пневмоаккумулятора завершается и поршень компрессора готов к очередному циклу зарядки пневмоаккумулятора. 2 ил.

Компрессорный способ зарядки атмосферным воздухом пневмоаккумулятора пневматического привода газораспределительного клапана и топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, включающего поршень компрессора, пружину поршня компрессора, впускной обратный клапан, выпускной обратный клапан и пневмоаккумулятор, отличающийся тем, что в цилиндре двигателя внутреннего сгорания на такте сжатия сжимаемое в цилиндре двигателя внутреннего сгорания рабочее тело-воздух или топливная смесь - давит на торцевую поверхность поршня компрессора, под воздействием которого поршень компрессора движется и в его противоположной торцевой полости сжимает атмосферный воздух, откуда сжимаемый воздух через выпускной обратный клапан подается в пневмоаккумулятор, затем на цикле всасывания воздуха в цилиндр двигателя внутреннего сгорания в конце движения поршня компрессора расположенная в противоположной торцевой полости поршня компрессора пружина перемещает поршень компрессора в сторону цилиндра двигателя внутреннего сгорания и воздух из атмосферы через впускной обратный клапан всасывается в противоположную торцевую полость поршня компрессора, после чего цикл зарядки пневмоаккумулятора завершается и поршень компрессора готов к очередному циклу зарядки пневмоаккумулятора.